Predĺženie životnosti panelových budov

Poruchy panelových budov

Trvanlivosť panelových budov ovplyvňujú najmä agresivita prostredia, odolnosť betónu a výstuže a odolnosť konštrukcie. Z hľadiska obklopujúceho prostredia sa dielce panelových budov rozdeľujú predovšetkým podľa toho, či sú, alebo nie sú vystavené atmosférickým podmienkam. Nízka relatívna vlhkosť v interiéri obytných budov bráni korózii výstuže, kým vonkajšie prostredie zasa pre ňu vytvára vhodné podmienky. Odolnosť betónu je ovplyvnená kvalitou návrhu a zhotovenia jednotlivých panelov. Odolnosť konštrukcie je podmienená kvalitou a účinnosťou spojov i skutočnosťou, že v návrhovej fáze sa dostatočne nezohľadnil vplyv objemových zmien betónu.

Pri diagnostike panelových budov sa zaznamenalo množstvo chýb a porúch, ktoré významne znižujú mieru spoľahlivosti z hľadiska bezpečnosti, používateľnosti i trvanlivosti. Najvýraznejšie sa tieto poruchy prejavujú na vystupujúcich (balkóny, lodžie) a ustupujúcich (podlažia, podchody) konštrukciách. Všeobecne možno poruchy statického charakteru roztriediť podľa početnosti výskytu, miesta výskytu a príčin vzniku.

Z hľadiska početnosti výskytu porúch panelových budov ide o:

• systémové poruchy,
• typové poruchy,
• individuálne poruchy.

Systémové poruchy sa vyskytujú všeobecne v rámci určitej panelovej sústavy. Vznikli v dôsledku zlej technológie výstavby, použitia nevhodných materiálov panelov a ich stykov alebo chýb počas zhotovovania stavieb. Výsledky diagnostiky potvrdili, že pri časti panelových budov sa objavujú statické chyby prechádzajúce do systémových porúch. Zoznam systémových porúch sa každoročne upravuje – v súčasnosti ho tvorí 12 položiek prejavov systémových porúch, ktoré sa týkajú 26 konštrukčných sústav, resp. ich krajských variantov (1).

Typové poruchy sa nachádzajú vo veľkom rozsahu v rámci jedného objektu alebo viacerých objektov rovnakého typu, nemožno však hovoriť o všeobecnom výskyte v rámci všetkých, resp. väčšiny objektov konkrétnej stavebnej sústavy.
Individuálne poruchy sa obyčajne viažu na konkrétny objekt. V iných objektoch rovnakého typu sa nevyskytujú. Pri diagnostike porúch objektu sa môžu vyskytnúť súčasne všetky tri typy porúch.
Rozlišujeme dve základné príčiny vzniku porúch:

• nedostatočná hrúbka a/alebo kvalita krycej vrstvy výstuže, ktorá sa prejavuje koróziou výstuže,
• teplotné a vlhkostné rozdiely vyvolávajúce objemové zmeny, ktoré môžu viesť k vzniku a rozvoju trhlín.

Zistené poruchy znižujú mieru bezpečnosti panelových budov. Zvýšenú pozornosť treba venovať vystupujúcim a doplnkovým konštrukciám, ktoré sú poškodené v dôsledku korózie výstuže alebo zábradlia najmä v jeho kotvení (oddeľovanie obkladových dielcov v štíte, trhliny v hmote obkladových dielcov, oddeľovanie vystupujúcich schodísk od ostatnej časti budovy, otváranie škár medzi prvkami spínaného pórobetónového obvodového dielca a možný vznik korózie spojovacej výstuže v dôsledku častého zatekania stykov).

Na základe analýzy systémových porúch možno konštatovať, že najčastejšie a najnápadnejšie sa poruchy panelových budov prejavujú vznikom trhlín a koróziou výstuže.

Trhliny na ploche panelov

Vznik trhlín na ploche panelov spôsobujú najmä:

• prudké zmeny teploty pri výrobe (pretepľovanie) a skladovaní panelov v zimnom období,
• nesymetrické teplotné pole, vyvolané časovo premenným (nestacionárnym) pôsobením tepla zo slnečného žiarenia na obvodový plášť,
• kombinácia objemových zmien (vplyvom teploty a vlhkosti) a lokálneho preťaženia (nedokonalé zhotovenie ložnej škáry),
• použitie kameniva so zvýšenou nasiakavosťou (napr. keramzitu), ktoré môže spôsobiť nadmerné zmrašťovanie cementového kameňa betónu panelov.

Obvodový plášť panelového domu poškodený trhlinami	Trhliny v paneloch obvodového plášťa

Trhliny v spojoch a stykoch panelov

Spoje a styky panelov sú kritickým miestom hodnotenia panelových budov. Každý panel je so susednými panelmi spojený alebo stykovaný minimálne na troch, bežne na štyroch hranách. Každý spoj má určitú kapacitu prenosu zaťaženia v tlaku, ťahu, šmyku a ohybe. V panelových budovách sa problémy sústreďujú najmä v spojoch a stykoch panelov, ktoré predstavujú slabé miesto následkom:

• rozdielneho veku betónu panelov a zálievky,
• konštrukčných chýb pri ich navrhovaní,
• technologických chýb pri ich zhotovovaní.

Trhliny vznikajúce v spojoch a stykoch sú preto širšie ako trhliny v paneloch. Norma STN 73 1211 uvádza limitnú hodnotu šírky trhlín 1 mm. Z hľadiska trvanlivosti panelových budov je v spojoch a stykoch obvodového plášťa najväčšie riziko vzniku korózie výstuže.

Príčiny vzniku trhlín v spojoch a stykoch panelov:

• zmrašťovanie zálievkovej malty (betónu),
• napätosť od teplotného a vlhkostného spádu v obvodovom plášti,
• rozdielna deformácia základových konštrukcií,
• účinky nerovnomerného dotvarovania.

Korózia výstuže

Korózia výstuže zmenšuje jej prierezovú plochu, vyvoláva expanzné tlaky v krycej vrstve vedúce k vzniku trhlín a následne k jej odpadnutiu, čím sa čiastočne alebo úplne poruší súdržnosť medzi betónom a výstužou. Protikoróznu ochranu výstuže v betóne zabezpečuje vysoká alkalita betónu (pH = 12,5 až 13,5) tým, že sa na povrchu výstuže vytvorí stabilný pasivujúci povlak. Z toho vyplýva, že pri vyšetrovaní podmienok na vznik korózie výstuže sa treba zamerať na príčiny zníženia alkality betónu v okolí výstuže. Najčastejšie dochádza k zníženiu alkality betónu pod hranicu pasivity (pH < 10) v dôsledku pôsobenia CO₂ zo vzduchu. Pri difúzii CO₂ dovnútra betónu dochádza ku karbonatácii betónu, ktorá je spojená s poklesom pH na hodnoty menšie ako 10, pri ktorých sa stráca stabilita pasivujúceho povlaku na výstuži (depasivácia).

Dodatočná vlhkosť betónu a možnosť difúzie kyslíka vytvárajú podmienky na vznik korózie výstuže. Na základe toho možno konštatovať, že postup karbonatácie betónu v stykoch obvodového plášťa predstavuje kľúčový problém z hľadiska kvality panelových budov.

Sanácia panelových budov

Počas celej životnosti musia panelové budovy spĺňať podmienky medzných stavov únosnosti a používateľnosti. Preto treba pravidelne sledovať a hodnotiť ich stav, robiť bežnú údržbu a v prípade potreby pristúpiť k ich sanácii.

Pri obnove bytov či celého panelového bytového domu zostávajú prvky dlhodobej životnosti stavby nezmenené (4). Projekt a samotná obnova sa dotýkajú takmer výlučne prvkov krátkodobej životnosti. Výnimku tvoria sanácie lodžií a balkónov, prípadne vytváranie nových otvorov v nosných stenách alebo stropných paneloch. Prvky dlhodobej životnosti panelového bytového domu sa v prípade potreby (po vyčerpaní technickej životnosti alebo skončení ekonomickej či morálnej životnosti) predovšetkým sanujú. Výmena prvku dlhodobej životnosti panelového bytového domu za nový je technicky, technologicky, ale aj ekonomicky problematická. Predpokladá sa, že po skončení životnosti týchto prvkov dôjde k ich asanácii a recyklácii.

Prvoradou úlohou pri obnove prvkov dlhodobej životnosti panelových budov je prehliadka a diagnostika nosného systému, jeho posúdenie, prípadne projekt sanácie (5). Súčasťou obnovy býva aj zlepšenie technických úžitkových a estetických vlastností budovy. Overenie a prípadná sanácia nosného systému však musia byť prioritné. Pri podcenení tejto skutočnosti môže dôjsť k zamaskovaniu existujúcich porúch (napr. zatepľovaním), čo sa v budúcnosti môže prejaviť náhlym porušením časti budovy. V prípade potreby zosilnenia nosných prvkov (nadstavba, vytváranie nových otvorov) sa vyžaduje statický výpočet a výkresová dokumentácia. Alternatívne spôsoby zosilňovania sú uvedené v (6).

Metódy a materiály na sanáciu prvkov dlhodobej životnosti

Technologický postup sanácie pozostáva z:

• prípravy betónového podkladu,
• úpravy povrchu výstuže a jej ochrany proti korózii,
• reprofilácie betónového povrchu,
• sekundárnej ochrany betónu.

Príprava betónového podkladu

V závislosti od rozsahu poškodenia a povahy sanácie sa rozlišujú tri stupne prípravy podkladu:

• primárne hrubé odstránenie betónu, zásah do hĺbky podstatne väčšej ako 10 mm (napr. úplné obnaženie korodujúcej výstuže),
• odstránenie nesúdržných alebo mechanicky poškodených častí povrchu, prípadne zdrsnenie povrchu na zakotvenie nových vrstiev,
• finálne opláchnutie, odstránenie prichytených prachových častíc a otvorenie pórovej štruktúry betónu.

Úprava povrchu výstuže a jej ochrana proti korózii

Korodujúcu oceľovú výstuž treba natoľko obnažiť, aby sa mohla úplne (t. j. zo všetkých strán) očistiť. Požadovaný stupeň čistoty povrchu výstuže závisí najmä od spôsobu protikoróznej ochrany výstuže, čo možno dosiahnuť vytvorením alkalického prostredia (pH > 11,5) hrubou vrstvou reprofilačnej hmoty na báze cementu. Ak nová betónová krycia vrstva nespĺňa požiadavky STN EN 1992-1-1, treba výstuž chrániť aj náterom.

Reprofilácia betónového povrchu

Jej úlohou je obnovenie pôvodného tvaru konštrukčných prvkov alebo zväčšenie hrúbky krycej vrstvy nad výstužou. Reprofilačný materiál slúži predovšetkým na obnovu trvanlivosti a vzhľadu betónových dielcov. V prípade, že má vytvoriť zosilňujúcu vrstvu, treba zabezpečiť statické spolupôsobenie pôvodného a nového betónu.

Problematiku hodnotenia zhody reprofilačných materiálov reguluje STN EN 1504-3.
O tom, či sa na sanáciu použije malta, alebo betón, rozhoduje hrúbka vytváranej vrstvy: najväčšie zrno kameniva by malo byť menšie ako 1/3 hrúbky novej vrstvy. Podľa spôsobu nanášania betónu sa rozlišuje ukladanie do debnenia alebo striekanie (torkrétovanie). Malty sa aplikujú rôznym spôsobom (ručne alebo strojovo). Ako reprofilačné materiály sa zvyčajne nepoužívajú čisté cementové kompozity (malty a betóny), ale rôzne druhy polymércementových kompozitov, ktoré sú prispôsobené požiadavkám na reprofiláciu povrchu. V porovnaní s čistými cementovými kompozitmi (tab. 1) majú väčšiu pevnosť v ťahu, menší modul pružnosti, lepšiu prídržnosť k podkladu, menšie zmrašťovanie a väčšiu hodnotu teplotného súčiniteľa dĺžkovej rozťažnosti.

Tab. 1 Materiálové vlastnosti reprofilačných kompozitov

Sekundárna ochrana betónu

Betón je pórovitý stavebný materiál, čo znamená, že všetky korózne procesy vyvolané agresívnymi látkami v plynnej alebo kvapalnej forme prenikajú do jeho štruktúry cez kapilárny pórový systém. Schopnosť betónu odolávať účinkom obklopujúceho prostredia závisí v značnej miere od nepriepustnosti povrchových vrstiev betónu. Jeho opravený povrch si však vyžaduje aj sekundárnu ochranu – povrchovou úpravou, ktorá musí:

• zabrániť prenikaniu vody do betónu,
• účinne spomaliť postup negatívne pôsobiacich plynov ako CO₂, SO₂, NO_x a umožniť vysychanie betónu,
• byť trvanlivá v alkalickom prostredí betónu, odolná proti klimatickým podmienkam a UV žiareniu.

V zásade sa rozlišujú tri systémy na ochranu povrchu betónu (STN EN 1504-2):

• hydrofobizujúca impregnácia,
• impregnácia,
• povrchová úprava (nátery).

Vhodná je najmä kombinácia uvedených systémov.

Záver

Osobitosti panelových budov si vyžadujú špecifický prístup k ich sanácii, najmä z hľadiska spojov a stykov panelov. Pri spracovávaní projektu opravy spravidla ešte nie je možný prístup k stenám a vonkajším plochám plášťa budov. Až počas sanačných prác je možná podrobná prehliadka a spresnenie technologického postupu a rozsahu sanácie. To si vyžaduje operatívnu spoluprácu investora, projektanta a zhotovovateľa. Z uvedeného vyplýva potreba pravidelne sledovať, diagnostikovať a vyhodnocovať stav panelových budov a v prípade potreby včas pristúpiť k ich ochrane, resp. sanácii.

prof. Ing. Juraj Bilčík, CSc.
Foto a obrázky: archív autora

Príspevok vznikol za podpory výskumného projektu VEGA č. 1/3323/06 „Navrhovanie betónových konštrukcií na medzný stav trvanlivosti“ a APVV č. 20-P03905 „Zvýšenie efektívnosti a spoľahlivosti prefabrikovaných betónových prvkov“.

Autor je od roku 1971 pracovníkom Katedry betónových konštrukcií a mostov Stavebnej fakulty STU v Bratislave. Od roku 1991 je vedúcim katedry. Prednáša navrhovanie betónových konštrukcií a ich sanáciu. Vo vedeckovýskumnej činnosti sa zameriava na problematiku trvanlivosti a sanácie betónových konštrukcií. Popri pedagogickej a vedeckovýskumnej činnosti sa aktívne zapája do expertíznych prác pre stavebnú prax. Z jeho iniciatívy založila katedra v roku 1996 tradíciu Betonárskych dní.

Literatúra:
(1)    Výnos Ministerstva výstavby a regionálneho rozvoja Slovenskej republiky, zo 7. decembra 2006, č. V-1/2006 o poskytovaní dotácií na rozvoj bývania.
(2)    Sternová, Z. a kol.: Obnova bytových domov. Hromadná bytová výstavba do roku 1970. JAGA GROUP, v. o. s., Bratislava 2001, 330 s.
(3)    Building Research Establishment Report: The structural adequacy and durability of large panel system dwellings. Part 2: Guidance on appraisal. Watford, 1987, 28 s.
(4)    Ďurica, T.: Trvanlivosť stavebných materiálov panelových bytových domov. In: Zborník Technológie opráv a údržby stavieb, Žilina, 2007, str. 40 – 49.
(5)    Unčík, S.: Materiály na obnovu nosných sústav panelových budov. In: Zborník Nové trendy a technológie v obnove bytových domov, Žilina, 2007, str. 33 – 34.
(6)    Priganc, S., Bachleda, F.: Zosilňovanie betónových prvkov. SF Košice, 2006, 151 s.