Betonáž masívnych základových dosiek

Betón pre masívne základové dosky musí, okrem požiadaviek na vodotesnosť a nasiakavosť, spĺňať aj podmienku nízkeho nárastu hydratačného tepla. Z dôvodu zníženia rizík nežiaducich deformácií betónových konštrukcií, vznikajúcich v dôsledku veľkých rozdielov teplôt medzi jadrom a povrchom, ako aj priamo v konštrukcii. Tvorba hydratačného tepla v tvrdnúcom betóne spôsobuje pnutie v konštrukcii a následne aj vznik trhlín. Norma STN 73 1210 Vodotesný betón a betón osobitných vlastností rozdeľuje betónové konštrukcie podľa najmenšieho rozmeru hrúbky h na:

• masívne (h > 2,0 m),
• stredne masívne (1,0 m < h < 2,0 m),
• hrubostenné (0,6 m < h < 1,0 m),
• tenkostenné (h ≤ 0,6 m).

Väčšinou je minimálna hrúbka základových dosiek 1 m, a preto možno o nich hovoriť ako o stredne masívnych alebo masívnych konštrukciách.

Norma odporúča pre tieto konštrukcie používať betón s nízkym hydratačným teplom (so zníženými tepelnými účinkami, ktoré vznikajú pri hydratácii cementu). Hydratačné teplo cementu, stanovené podľa STN EN 196-8 nesmie za 7 dní prekročiť 270 J/g v zmysle STN EN 197-1 (doplnková skúška výrobcov cementu).

Dobrá organizácia dopravy a čerpadiel betonu	Ošetrenie základovej konštrukcie prykrytím parotesnými plachtami.

Čoraz častejšie sa vplyvom zahraničných developerov, a tým aj projekčných kancelárií, najmä zo susedného Rakúska, objavujú požiadavky na betonáže základových dosiek v zmysle smernice rakúskej spoločnosti pre betón a stavebnú technológiu (Vodotesné betónové stavby – Biele vane). Podľa tejto smernice je navrhovanie konštrukcií súbor opatrení (stanovuje špecifické vlastnosti betónu, stupeň vystuženia a šírky trhlín, vodotesnosti pracovných a dilatačných škár, prípravu na betonáž, výrobu a spracovanie betónu, ošetrovanie betónu a sanáciu porúch), ktoré zabezpečia ich odolnosť voči rôznemu tlaku vody.

Dôležitú časť smernice tvorí aj klasifikácia konštrukcií, ktorou sa stanovujú, v závislosti od existujúceho zaťaženia tlakom vody, opatrenia pre konštrukciu, technológiu a realizáciu stavby. V Českej republike bola smernica upravená podľa podmienok národného dodatku ČSN EN 206-1 a vydaná v roku 2006 ako Technická pravidla ČBS 02.

Tieto dokumenty stanovujú podmienky, ktoré treba dodržať pri vybudovaní kvalitnej konštrukcie.

Zloženie betónu

Pri návrhu zloženia betónu treba dbať predovšetkým na to, aby mal betón nízku mieru odlučovania vody (krvácania) a hutnú štruktúru. Okrem konštrukčných opatrení (napr. návrh výstuže, ktorá obmedzuje rozširovanie trhlín) a stavebno-technických aspektov (napr. vhodná doba odebnenia, doba ošetrovania betónu) možno vzniku nebezpečných trhlín zabrániť použitím betónu, ktorý vykazuje čo najmenšie teplotné a zmrašťovacie výkyvy.

Znížiť vývin hydratačného tepla v betóne možno redukciou množstva cementu na minimum, alebo použitím zmesných cementov, alebo ich čiastočným nahradením prímesami do betónov. Slovenská norma odporúča použiť zmesné cementy CEM II a CEM III. Ďalšou možnosťou je použitie spomaľovačov tuhnutia – prísad, ktoré spomaľujú tuhnutie betónu, a tým aj nárast pevnosti a zníženie hydratačného tepla. Aby sa proces hydratácie nezastavil úplne, treba dávkovanie jednotlivých druhov prísad konzultovať priamo s ich výrobcom.

Rakúska smernica má prísnejšie podmienky. Striktne vyžaduje použitie cementu bez C3A (trikalciumaluminát – zložka cementu). Vzhľadom na rozteč výstuže sa odporúča použiť čo najväčšie možné zrno kameniva (Dmax 22 mm, prípadne 32 mm).

Vývoj teploty a aj pevnosti tvrdnúceho betónu, ako aj dosiahnutie ich maximálnej hodnoty ovplyvňuje okrem zloženia i teplota čerstvého betónu. Jej optimálna hodnota podľa smernice je 15 °C. Teploty čerstvého betónu pod 10 °C výrazne spomaľujú priebeh hydratácie (a vývoj pevnosti) a teploty nad 22 alebo 27 °C zasa zhoršujú spracovateľnosť betónu, znižujú jeho kvalitu a zvyšujú riziko vzniku trhlín. Z toho dôvodu sa na jednoduchšie dodržanie predpokladaných vlastností betónu v projekte odporúča betónovať v chladnejšom období.

Teplota čerstvého betónu

V miešacom zariadení – miešacom jadre betonárne – treba trvalo udržiavať teplotu čerstvého betónu v rozmedzí od 13 °C do 18 °C.  Keďže táto teplota výrazne ovplyvňuje ďalší nárast teploty v konštrukcii, nemôže byť vyššia ako 30 °C.

V rakúskej smernici sa stanovuje maximálna teplota betónu dodaného na stavenisko pre náročné základové dosky hrubé nad 1,2 m a vystavené pôsobeniu tlaku vody nad 10 m na 22 °C a pre menej náročné konštrukcie na 27 °C. Dôležitý je aj nárast hydratačného tepla priamo v zabetónovanej doske, ktorý nemôže presiahnuť 13 až 15 K.

Spolupôsobením všetkých opatrení by nemala maximálna teplota tvrdnúceho betónu v konštrukcii presiahnuť 45 °C. Meranie a sledovanie nárastu hydratačného tepla sa vykonáva sondami, ktoré sú zabudované priamo v konštrukcii.

Výslednú teplotu čerstvého betónu možno, rovnako ako pri betónovaní v horúcom prostredí, zabezpečiť aj tzv. chladením jednotlivých komponentov. Zakrývaním skládok kameniva, ich postrekom studenou vodou alebo chladením zámesovej vody.

Ďalšou možnosťou je chladenie už vyrobeného čerstvého betónu pomocou tekutého dusíka. Toto chladenie sa vykonáva v zariadení na chladenie betónu s impulzívnym riadením, ktoré pozostáva z dvoch zásobníkov tekutého dusíka (objem 30 a 40 m³). Teplota kvapalného dusíka je približne 190 °C. Druhú časť zariadenia tvorí obslužná rampa vo výške násypky domiešavača, z ktorej obsluha zariadenia vykonáva chladenie. Pomocou izolovaných rozvodov sa tekutý dusík vtláča do chladiaceho mechanizmu, ktorý sa končí lanzetou. Po umiestnení lanzety do domiešavača s betónom sa dávkuje tekutý dusík. Jeho množstvo je závislé od požadovanej konečnej teploty betónu, vonkajšej teploty, vzdialenosti staveniska, ako aj druhu cementu či konzistencie betónu. Ide o spôsob, ktorý je síce finančne náročnejší, ale účinný a spoľahlivý na dosiahnutie určenej teploty.

V chladnom počasí treba betón zohrievať. Zabrániť rýchlemu úniku tepla z dôvodu veľkých teplotných rozdielov, a tým vzniku nadmerného pnutia v konštrukcii možno, okrem dodávky betónu s maximálnou stanovenou teplotou na stavenisko, aj pomocou debnenia s tepelnou izoláciou. Pri budovaní kvalitnej konštrukcie treba dodržiavať ustanovenia o ukladaní a ošetrovaní čerstvého betónu, ktoré sú podrobne popísané v STN P ENV 13670-1 Zhotovovanie betónových konštrukcií a tiež v smernici rakúskej spoločnosti pre betón a stavebnú technológiu.

Opatrenia pred betonážou

Čerstvý betón treba na stavenisko (miesto vyloženia) dopraviť v rovnomerne premiešanom stave, v predpísanom zložení a vo vhodnej konzistencii.

Musí sa chrániť pred nežiaducimi klimatickými vplyvmi (slnečné žiarenie, teplota, vietor, zrážky), ktoré spôsobujú jeho vysúšanie, ochladenie, prehriatie alebo v ňom zvyšujú obsah vody.

Ošetrenie základovej konštrukcie nástrekom ošetrovacím prípravkom.	Detail – ak je betón zle zavibrovaný, vyskytnú sa v konštrukcii neželateľné kaverny.

Ukladanie a zhutňovanie

Pred uložením betónu treba skontrolovať čistotu určeného priestoru betonáže, a to najmä v oblasti pásov a škár. Ak sa betón ukladá priamo na zeminu alebo skalný podklad, musí sa chrániť pred znečistením zeminou a odsatím vody. Z debnenia sa odstránia úlomky a stojatá voda. Počas ukladania a zhutňovania betónu sa odporúča postupovať tak rýchlo, aby sa zabránilo nesprávnemu spojeniu vrstiev. Takisto treba betón chrániť pred nepriaznivým slnečným žiarením, silným vetrom prípadne chladom a snehom.

Zhutňovanie sa vykonáva pomocou ponorného alebo povrchového vibrátora hneď po uložení betónu. Vibrovanie musí prebiehať systematicky, až kým sa neprestane vytláčať zadržaný vzduch. Pri použití povrchových vibrátorov nemôže betónová vrstva presiahnuť hrúbku 100 mm (ak sa skúškami nepotvrdil iný postup).

Dôležité je takisto nezabudnúť na sekundárnu dopravu čerstvého betónu. Čerpadlá na betón, ako aj dopravné potrubia treba v horúcom počasí chrániť pred slnečným žiarením (potrubie na betón dlhé 70 m sa môže zohriať aj o 7 °C) a v zimnom období pred chladom. Odporúča sa minimalizovať prepravné vzdialenosti a pri ukladaní betónu kontrolovať jeho konzistenciu a teplotu. Veľké výkyvy mimo tolerancie začiatočných skúšok totiž môžu spôsobiť zmrašťovanie konštrukcie a vznik trhlín. Nárast teploty sa odporúča merať aj podľa ÖNORM B3303.

Ošetrovanie betónu

Betón treba po položení ošetrovať a chrániť tak, aby sa minimalizovalo jeho plastické zmrašťovanie a zaistila sa dostatočná pevnosť i trvanlivosť povrchovej vrstvy. Ošetrovať ho možno oddelene alebo postupne, a to nasledujúcimi spôsobmi:

• ponechaním konštrukcie v debnení,
• zakrytím povrchu parotesnými plachtami, ktoré sú na hranách a spojoch zabezpečené proti odkrytiu,
• ukladaním vlhkých krytov na povrch betónu proti vysychaniu,
• udržiavním vlhkého povrchu betónu vhodnou vodou,
• nástrekom vhodných ošetrovacích prípravkov

• na báze polymérnej vodnej disperzie, ktorá vytvára spojovací mostík pod stierky,
• na báze parafínov, ktoré vytvárajú nepriepustný film a uzatvoria vznikajúce póry.

Napätie možno udržiavať na prípustných hodnotách prostredníctvom vhodného ošetrovania, ako aj zabezpečením minimálneho rozdielu teplôt medzi betónom a okolitým prostredím.

Záver

Úspešná realizácia základových dosiek s minimálnym množstvom trhlín je výsledkom dôslednej práce projektanta, výrobcu betónu a realizačnej spoločnosti. Len ak si všetci zúčastnení uvedomia svoj podiel zodpovednosti, bude výsledkom spoločného snaženia kvalitná základová konštrukcia.

Ing. Ľubica Pištanská
Foto: Holcim

Autorka je hlavným technológom výroby transportbetónu spoločnosti Holcim (Slovensko), a. s.