Kryštalizačné hydroizolácie v pozemných stavbách

Kryštalizačné hydroizolácie sa dodávajú na stavbu vo forme prášku, ktorého dominantnú zložku tvorí najemno pomletý portlandský cement. Ďalej obsahujú menšie množstvo jemného kremičitého piesku (jeho podiel je pri jednotlivých typoch výrobkov rôzny), a najmä špeciálne prísady, ktorých zloženie sa mení podľa konkrétneho výrobcu hydroizolačného systému.

Všetky kryštalizačné hydroizolácie majú rovnaký funkčný princíp. Jeho základom je chemická reakcia, vďaka ktorej v pórovom systéme betónu prebehne dodatočný kryštalizačný proces v dôsledku ktorého sa zaplnia prakticky všetky kapilárne aktívne póry betónov špeciálnymi kryštálmi (obr. 1).

Tento proces prebieha vždy v hmote (nie iba na povrchu), a to aj v prípade aplikácie formou náteru alebo vsypu. Nevyhnutnou podmienkou procesu dodatočnej kryštalizácie je však prítomnosť vody v kapilárnych póroch betónu po určitý minimálny čas, ktorý je potrebný, aby dodatočná kryštalizácia prebehla v dostatočnom rozsahu. Preto je výhodné systém použiť v takých návrhových podmienkach, kde dochádza k neustálej dotácii vody do konštrukcie – čím väčšmi sa voda snaží presakovať, tým väčšmi sa póry zapĺňajú kryštálmi. Preto je vhodné kryštalizačné hydroizolácie uplatniť pri sanácii starších betónových konštrukcií (formou náteru), ktoré vykazujú ustavičné známky plošného priesaku.

Základným produktom špeciálnej chemickej reakcie vyvolanej kryštalizačnou látkou v štruktúre betónu je teda dodatočne narastený kryštál vypĺňajúci kapilárny pór. Kryštál po aplikácii kryštalizačnej látky vyrastá v kapilárnych póroch obsahujúcich vodu, pričom túto vodu spotrebuje v priebehu vlastnej reakcie (počas vlastného rastu).

Silikátové hydroizolačné materiály s kryštalizačnými účinkami možno aplikovať na betónovú konštrukciu niekoľkými spôsobmi. Konkrétny typ aplikácie a tomu zodpovedajúci druh kryštalizačného materiálu sa volí v závislosti od typu konštrukcie. Ďalším kritériom voľby je finančné hľadisko, keďže najmä pri nových konštrukciách možno výberom vhodnej formy aplikácie výrazne ušetriť. Výrobcovia ponúkajú v zásade štyri spôsoby aplikácie kryštalizačných hydroizolácií na betónové konštrukcie, ktoré sa uvádzajú ďalej.

Najrozšírenejším druhom je aplikácia formou náteru alebo nástreku na povrch konštrukcie. To je prakticky jediný plošný spôsob sanácie starších betónových konštrukcií zaťažených vlhkosťou, ktorý priamo spolupôsobí s pôvodnou konštrukciou. Kryštalizačná hydroizolácia formou náteru či nástreku sa môže uplatniť pri sanácii betónovej konštrukcie prakticky akéhokoľvek veku.

Postup pri aplikácii kryštalizačných materiálov na povrch starších betónových konštrukcií je pomerne jednoduchý. Najprv sa kryštalizačný materiál (vo forme prášku) rozmieša v určenom pomere s vodou. Tento pomer je daný stupňom požadovanej ochrany proti vode a vlhkosti a s tým súvisiacim počtom vrstiev náteru. Ak požadujeme nižší stupeň ochrany (nepredpokladáme zaťaženie tlakovou vodou), stačí na povrch konštrukcie aplikovať iba jeden náter. Ak sa však predpokladá zaťaženie tlakovou vodou (väčšina prípadov), sú potrebné dva nátery, pri lokálnych sanáciách aj viac.

Pred nanesením zmesi na konštrukciu je však nevyhnutné zbaviť jej povrch všetkých nečistôt a zabezpečiť, aby póry v povrchovej vrstve boli otvorené a mohli tak do nich po aplikácii kryštalizačnej hmoty prerastať novovzniknuté kryštalické štruktúry. To sa dosahuje zvyčajne zdrsnením povrchu oceľovou kefou alebo iným abrazívnym typom úpravy povrchu. Ďalej je dôležité dôkladné zvlhčenie celého povrchu, keďže utesňujúce kryštály tvorené kryštalickými hydroizoláciami môžu vznikať len v póroch celkom zaplnených vodou. Táto vlastnosť je zároveň výhodou pri sanácii plne zvlhnutých betónových konštrukcií, kde netreba povrch nijako vysúšať.

Potom nasleduje nanášanie kryštalizačného materiálu (v jednej alebo v dvoch vrstvách), a to formou náteru špeciálnym štetcom alebo nástrekom rozprašovacím zariadením. Hrúbka nanesenej vrstvy býva zvyčajne v rozpätí 1 až 1,5 mm v závislosti od konkrétneho výrobku. Aby mohla v dostatočnej miere prebehnúť utesňujúca kryštalizácia, je nevyhnutné povrch s náterom po určitý čas dôkladne ošetrovať. Väčšina výrobcov uvádza, že na zdarný priebeh utesňujúcej kryštalizácie postačuje ošetrovanie podľa zásad ošetrovania čerstvého betónu uvedených v (1), t. j. povrch konštrukcie by sa mal minimálne 3-krát denne zvlhčovať počas 2 dní tak, aby bol povrch betónu ustavične vlhký.

Je zrejmé, že práve táto fáza zretia je z technologického hľadiska najnáročnejšia a vyžaduje dokonalú disciplínu na pracovisku. Ak by sa totiž zvlhčovanie (ošetrovanie) zanedbalo alebo by sa naň dokonca zabudlo, malo by to katastrofálny vplyv na vodotesnosť sanovanej konštrukcie. V prípade, že sa kryštalizačná úprava riadne ošetrí, možno už po niekoľkých dňoch konštrukciu vystaviť tlaku vody alebo inej kvapaliny. Presný časový údaj sa pri jednotlivých výrobkoch značne odlišuje a pohybuje sa v intervale 5 až 21 dní.

Kryštalizačný materiál možno aplikovať aj formou prímesi do čerstvej betónovej zmesi. Tento spôsob sa dá využiť iba v prípade novej betónovej konštrukcie; dochádza pritom nielen k úspore materiálu, ale aj k lepším výsledným hydroizolačným vlastnostiam betónovej konštrukcie. Za určitých podmienok možno kryštalizačnú prímes použiť aj pri sanácii starších konštrukcií (nielen betónových), a to v prípadoch, keď sanáciu realizujeme nástrekom vrstvy betónu s kryštalizačnou prímesou na povrch konštrukcie.

Aplikácia prebieha tak, že sa najskôr rozmieša kryštalizačná prímes v zámesovej vode a iba potom sa spolu s vodou zmieša s cementom a kamenivom. Dodržanie tohto technologického postupu je veľmi dôležité, lebo je nevyhnutné, aby sa kryštalizačná prímes v betóne rovnomerne rozptýlila. Po uložení zmesi do debnenia (alebo nastriekaní) nastáva – rovnako ako pri aplikácii náterom – dôležitá fáza procesu, a to ošetrovanie čerstvého betónu.

Kryštalizačné prímesi do betónu sú vytvorené tak, aby proces dodatočnej kryštalizácie, ktorý v štruktúre betónu vyvolávajú, nastal s určitým oneskorením až vo chvíli, keď je už vytvorená základná štruktúra cementového tmelu. Preto je aj v tomto prípade nevyhnutné ošetrovať betón predpísaným spôsobom, lebo v opačnom prípade by cement spotreboval počas úvodnej fázy hydratácie takmer všetku vodu obsiahnutú v betóne. Vzhľadom na to, že ku kryštalizácii dochádza v celej hmote betónu, je výsledná odolnosť proti vode ešte lepšia ako pri povrchovej aplikácii náterom alebo nástrekom.

Pre vodorovné betónové konštrukcie, ako sú betónové mazaniny, spádové betóny a podobne, je výhodné aplikovať kryštalizačnú hydroizoláciu formou vsypu suchého prášku na ešte nezatvrdnutý povrch čerstvého betónu. Ide v podstate o mierne upravenú verziu materiálu určeného na aplikáciu náterom. Základnou podmienkou použitia je rovinnosť konštrukcie. Táto podmienka je daná technológiou aplikácie, keď najprv pracovník posype povrch ešte čerstvej nezatvrdnutej betónovej konštrukcie kryštalizačným materiálom vo forme prášku a potom sa tento prášok zapracováva zariadením (zväčša rotačnou hladičkou s kotúčom) do povrchovej vrstvy betónu

Kryštalizačný hydroizolačný materiál sa môže použiť aj ako jednozložkový rýchlotuhnúci tmel, ktorým sa ľahko a rýchlo zabráni lokálnym priesakom trhlinami v betónovej konštrukcii (novej aj starej). Tento rýchlotuhnúci tmel vznikne buď len zmiešaním kryštalizačnej hydroizolácie, určenej na náterovú aplikáciu vo forme prášku s vodou s nižším vodným súčiniteľom ako pri príprave zmesi pre náter či nástrek, alebo sa pripravuje zo špeciálneho prášku. Tmel treba aplikovať maximálne niekoľko minút po vytvorení (presný čas sa líši podľa konkrétneho výrobku). Rýchlotuhnúci kryštalizačný tmel sa vždy používa v kombinácii s náterovou kryštalizačnou hydroizoláciou. Postup sanácie prieniku vody trhlinou je takýto: Najskôr sa vyseká v mieste trhliny žliabok, ktorého povrch je natretý kryštalizačným náterom. Potom sa aplikuje rýchlotuhnúci tmel, ktorým sa žliabok vyplní. Keď tmel zatuhne, celé miesto sa opäť natrie kryštalizačným náterom, a to s dostatočnými presahmi.

Silikátové hydroizolačné materiály s kryštalizačnými účinkami už testovali a certifikovali mnohé laboratória vo svete, v Čechách i na Slovensku. Prakticky všetky realizované testy potvrdili základnú funkčnosť systému, teda že dodatočný kryštalizačný proces, ktorý tieto materiály vyvolávajú v štruktúre betónu, naozaj vedie k vytvoreniu vodonepriepustnej betónovej konštrukcie.

Vykonané testy boli zamerané najmä na odolnosť vzorky betónovej konštrukcie s aplikovanou kryštalizačnou hydroizoláciou proti tlakovej vode.

Pre väčšinu kryštalizačných hydroizolácií sa realizovali testy zamerané na zistenie základnej vodonepriepustnosti systému pri tlakovej skúške (zisťoval sa maximálny vodný tlak, ktorému je betón s daným kryštalizačným materiálom schopný odolať). Ďalej sa pri niekoľkých výrobkoch vykonali testy na odolnosť kryštalizačnej úpravy betónu proti rozličným chemikáliám, napr. proti kyseline chlorovodíkovej, toluénu, brzdovej kvapaline atď. (Kloknerov ústav ČVUT, Praha).
 

Príčiny vzniku trhlín
Vodotesný betón s kryštalizačným materiálom je silikátová stavebná konštrukcia, ktorá sa nespráva pružne (na rozdiel od niektorých povlakových hydroizolácií), a teda je náchylná na tvorbu trhlín. Trhliny sú kritickým miestom všetkých vodotesných betónov a môžu ohroziť hydroizolačnú funkciu celej konštrukcie.

Častou príčinou vzniku trhlín vo vodotesných betónoch môže byť nesprávna technologická realizácia pracovnej škáry. V tomto mieste nemusí dôjsť k ideálnemu spojeniu betónu, takže sa môže vytvoriť trhlina. Vznik trhlín v mieste pracovnej škáry možno obmedziť dodržaním správnej technológie (po 6 až 18 hodinách od vybetónovania prvej časti treba škáru očistiť od cementového kalu a uvoľnených zŕn a pred vyhotovením ďalšej vrstvy betón zvlhčiť a zároveň dodržať určitý časový odstup medzi betónovaním susednej časti konštrukcie). Výrazne vyššiu tesnosť technologických škár možno dosiahnuť použitím špeciálnych prvkov uvedených v (3).

Trhliny v betónovej konštrukcii spodnej stavby môžu vznikať nielen v dôsledku použitej technológie, ale aj v priebehu životného cyklu stavby z príčin, ktoré sa nedajú vopred predvídať, ako sú napr. nerovnomerné sadania stavby, dynamické rázy v okolí stavby atď. Na sanáciu všetkých trhlín v betóne s kryštalizačným materiálom (ale aj pre ostatné vodotesné betóny) možno použiť jednozložkový rýchlotuhnúci kryštalizačný tmel. Nevýhodou systému je neschopnosť prispôsobiť sa ďalším pohybom v škáre, keďže ide o tmel na silikátovej báze, ktorý je po zatvrdnutí nepružný.

Väčšina výrobcov kryštalizačných hydroizolácií odporúča kritické detaily základovej vane, ako aj ďalších konštrukcií spodnej stavby (napr. prechod zvislej časti vane na vodorovnú) preventívne zabezpečiť kryštalizačným tmelom.

Kryštalizačné hydroizolácie sú progresívnym hydroizolačným materiálom a ich uplatnenie v oblasti pozemných aj priemyselných stavieb možno jednoznačne odporúčať. Výsledné hydroizolačné vlastnosti tohto systému sú veľmi dobré, závisia však od kvality vyhotovenia, a najmä od ďalšieho ošetrovania betónu. Súčasne však treba pri návrhu kryštalizačných hydroizolácií zobrať do úvahy problematiku dilatačných a technologických škár, ktorých kvalitné vyhotovenie je veľmi dôležité a má výrazný vplyv na výsledné vodotesné vlastnosti konštrukcie.

Ing. Jiří Pazderka
Foto: archív autora, z použitej literatúry

Článok vznikol s podporou výskumného zámeru č. 1 MSM 6840770001 – Spoľahlivosť, optimalizácia a trvanlivosť stavebných materiálov a konštrukcií.

Autor je interným doktorandom na Katedre konštrukcií pozemných stavieb Stavebnej fakulty ČVUT. Profesijne sa zameriava na problematiku ochrany spodnej stavby proti vode a vlhkosti so špecializáciou na kryštalizačné hydroizolácie.

Literatúra:
(1)    ČSN EN 206-1 Beton – Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda
(2)    Firemné podklady: Nekap, s. r. o., CPM spol, s. r. o. a Xypex Chemical Corporation.
(3)    Witzany J., Jiránek M., Zlesák J., Zigler R.: Konstrukce pozemních staveb 2. Praha: ČVUT 2006