Průmyslové plochy a voda

ilustrační foto - Galerie Vaňkovka, Brno

Úvod

Průmyslové plochy jsou horizontální exteriérové konstrukce pozemního stavitelství. Z funkčního hlediska plní řadu požadavků charakteristických pro inženýrské stavitelství. Asi nejznámější jsou příklady parkovišť, odstavných ploch, chodníků a stezek. V Současnosti se s nimi setkáme v areálech nově budovaných nákupních a zábavních center.

Rozhodně nelze říci, že se jedná o nové součásti, či příslušenství budovaných areálů. Prováděly se, určitě v mnohem menší rozloze, i v minulosti. Hlavní současná změna spočívá v jiném vnímání účelu a hlavně velikostí těchto ploch.
Nová zábavní a nákupní centra téměř vždy bojují s nedostatkem prostoru, tradiční příklad je třeba dostačující kapacita parkoviště a propustnost příjezdových cest. Parkování se řeší patrovými parkovišti i parkováním na střechách podzemních objektů. Dříve téměř výlučně prováděné živičné povrchy průmyslových ploch dnes ustupují cementovým betonům. Hlavní příčinou je, že živice je dražší než beton. Hlavní úsporou betonu je možnost provedení nosné konstrukce monolitických stropů a parkoviště jako jedinou společnou konstrukční vrstvu. Taková konstrukce je lehčí a navíc přináší zásadní úsporu v době výstavby.

Výroba dvouúčelové společné konstrukční vrstvy pro zcela odlišné účely použití přináší mnohé změny, a ty mají svá ne vždy zcela poznaná úskalí. Pozemní stavitelství aniž by chtělo, nebo přesněji proti své vůli, se takto v donucení velmi rychle sblížilo s vozovkovými betony inženýrského stavitelství.

Příspěvek volně rozvádí, jaké jsou očekávané důsledky a naznačuje některé možnosti řešení vodního režimu a ochrany před průsakem vody u náročnějších typů konstrukcí průmyslových ploch.

Konstrukční řešení průmyslových ploch

Průmyslové plochy jsou buď plochou budovanou na úrovni terénu nebo patrovou konstrukcí. Vždy se jedná o umístění v exteriéru a v rámci příspěvku jsou předpokládány jen otevřené plochy (netemperované, nezakryté a nezastřešené) s plným zatížením okolního prostředí.
 
Jednopodlažní plochy na terénu

V případě otevřených staveb na úrovni terénu se předpokládá příjezd zpravidla lehkých dopravních prostředků, jejich pojíždění, parkování, a po několikahodinovém stání jejich odjezd. V zimním období nejméně parkující auta navezou sůl z příjezdových komunikací. Ale je téměř jisté, že vlastník areálu ve svém obchodním zájmu z důvodu zajištění bezpečnosti provozu na ploše bude v zimě plochy solit sám. Nedá se předpokládat, že by průměrný vlastník zábavního nebo nákupního centra byl specialistou v oblasti zimní údržby průmyslových ploch.

Průmyslové plochy parkovišť jsou vlastně  betonovou vozovkou s nejnižším dopravním zatížením. To odpovídá betonovým vozovkám skupiny IV. Beton má mít pevnost v tahu za ohybu min. 3,5 MPa, v tlaku min. 25 MPa (na válcích min. 19 MPa) a trvanlivost min. 75 zmrazovacích cyklů v NaCl s odpadem do 1000 g/m². Požadované provzdušnění betonové směsi 4 až 5%, minimální dávka cementu je 330 kg/m³, vodní součinitel do 0,5. Obsah pískových frakcí v celkovém obsahu hutných plniv nemá překročit 52%, krytí případné výztuže min. 40 mm.

V praktickém důsledku se u betonu jedná o požadavky, které jsou splnitelné jak v oblasti monolitických betonů, tak i s kvalitní zámkovou betonovou dlažbou. Z hlediska vodního režimu konstrukce je nutné zajistit samovolný odtok vody z povrchu. To znamená budovat povrch ve spádu. Nejjednodušší je jednostranný spád, ale jsou možná i jiná řešení. Z konstrukčního hlediska u režimu vody je nutno zabránit vzlínání nebo zachycování volné vody v zámrzné hloubce. Voda v návaznosti na určený režim odvodňování může být buď spádem odváděna mimo plochy, pokud provedeme vodonepropustnou úpravu povrchu, nebo může i pronikat betonovou vrstvou do podloží, odkud je sváděna dále do nezámrzné hlouby. Volba režimu neplatí pro krytovou vrstvu z betonové zámkové dlažby, kde voda musí vždy pronikat i do podloží.

Patrové průmyslové plochy

V případě patrových konstrukcí je situace u průmyslových ploch mnohem složitější. Nejnepříznivější jsou nejvyšší patra nechráněných (nezastřešených) částí objektů. Pokud se strop a betonový kryt vozovky budují jako jediná vrstva, nároky na beton sjednocují požadavky na silniční betony se statickými požadavky stropní konstrukce. Zde je hlavní dnešní rozdíl od dřívějších řešení, kdy se nejprve vybetonoval strop a až poté se v samostatných vrstvách nanášelo vozovkovkové souvrství.

Konstrukce stropů musí být celistvá, nelze ji členit kontrakčními spárami. Proto se betonují jen celé stropy nebo celé jednotlivé dilatační celky bez pracovních spár. Jedinou konstrukční možností je kontinuálně vyztužená (alternativně předpjatá) průmyslová plocha o rozloze stovek až tisíců m². Stropní konstrukci zpravidla tvoří křížem armovaná deska. Povrchová úprava by měla být provedena v protismykové úpravě, ve spádu umožňujícím odvodnění a v takové protikorozní úpravě silikátové struktury, která odolá účinkům klima, zejména společnému účinku mrazu a chemické zimní údržby.

Požadavky na beton jsou dány sjednocením požadavků pro stropní desku a pro betonovou vozovku. Výsledkem je, že z běžného konstrukčního betonu C 35/45 XC4, XD 3 (XD3 platí v podmínkách ČR jen u zastřešených temperovaných ploch) a vozovkového betonu parkovišť C 25/30 XF4 vychází jako společný beton C35/45 XF4.

K tomuto výstupu je nutno zohlednit i závažná technologická omezení provádění. Ta jsou dána hustým vyztužením křížem armované desky, požadavky na rovinatost a dodržení spádů blízkým pro průmyslové podlahy, existenci mnoha detailů na ploše, atp. Požadované vlastnosti jsou za těchto okolností přísnější než současné požadavky na betony letišť nebo dálnic, kde vystačíme s betony nižších pevností, resp. u převážné většiny mostů, kde zpravidla se takto vražedná kombinace parametrů betonu nevyžaduje nebo je podmíněna nižším technologickým omezením.

Prostředí XF4 u monolitických konstrukcí nutí používání provzdušněné betonové směsi. Provzdušnění snižuje pevnost betonu v tlaku a tudíž požadavek C 35/45 XF4 z pevnostního hlediska volně odpovídá pevnostní třídě C 40/50 běžných konstrukčních betonů.

Voda a její pohyb

Vodní režim jakékoli konstrukce má být navržen tak, aby voda se nemohla nikde v konstrukci hromadit v zámrzné hloubce. Vodu buď úplně odvádíme mimo konstrukci nebo ji konstrukce řízeně odvádí až do nezámrzné hloubky. Obě varianty jsou vhodné. Obě také lze velmi snadno znehodnotit chybou v projektu nebo chybným provedením, zpravidla však nejasnou kombinací v chápání vodního režimu. Nejčetnější chyby pramení z neznalosti nebo z podcenění tzv. doprovodných vlastností výrobků stavební chemie.

Jednopodlažní plochy na terénu

V případě průmyslových ploch budovaných jen na konstrukci terénu je nejlevnějším řešením řízený průsak vody do nezámrzné hloubky. Úspora spočívá v nižších nárocích na provádění a údržbu spár a umožní nám bez jakéhokoli omezení alternativně používat kryty ze zámkové dlažby, monolitické kryty z prostého betonu i budování bezesparých kontinuálně vyztužených vozovek. Jednodušší je používání nestmelených nebo jen částečně stmelených vodopropustných podkladních vrstev a celá plocha s nezbytným okolím musí být dostatečně odvodněna (drenážní systém, kanalizace, aj.).

Pozn.: U betonové zámkové dlažby se věcně předpokládá, že součástí krytu je dlaždice, pískové lože 40 mm a spádovaná betonová deska. Podkladní vrstvou jsou míněny materiály pod betonovou deskou. Spádovaná betonová deska musí mít řešeno odvodnění.

Patrové průmyslové plochy

V případě průmyslových ploch, které jsou součástí stropů je zpravidla možné pouze odvedení vody mimo konstrukci. Vnitřní vpusti zpravidla omezují dispozici nižšího patra. Beton C 35/45 XF4 je jako materiál sám o sobě pro vodu nepropustný. Jenže je použit pro průmyslové plochy na stropní konstrukcí křížem armované desky. Ta je podepřena mnoha sloupy v pravidelném rozmístění. Každý ze sloupů spočívá na základové patce nebo na základovém pasu. V přeneseném slova smyslu je deska položena na spočetném množství jednotlivých opěrných bodů. Existuje pravděpodobnost, že v důsledku budování stropů, sedání konstrukce, dotvarování betonu a v důsledku dynamického nahodilého zatížení, dojde k relativním pohybům mezi opěrnými body. Dlouhodobější vodotěsnost stropní desky je asi za takto vnímaných předpokladů nedosažitelným přáním vzdor vodotěsnosti betonu jako materiálu.

U kontinuálně vyztužené desky dále existuje systémový doprovodný efekt pozvolné tvorby vlasových trhlin. Ty nepůsobí žádné statické problémy, ale jsou místem průniku vody. Jsou tak úzké, že nemusí být za sucha v běžných podmínkách viditelné. Dobře viditelné jsou při navlhčení nebo při vysychání povrchu. Vznik vlasových trhlin u kontinuálně vyztužené desky je dán hydratačním smršťováním betonu, nerovnoměrným vysušováním betonové desky a je ovlivněn i výše uvedenými statickými vlivy. Až po vzniku vlasových tahových trhlin v betonu se totiž aktivizuje vložená výztuž křížem armované desky stropů.

Konstrukce kontinuálně vyztužených desek tudíž nemůže být považována sama o sobě za vodotěsnou. Aby se tak stalo, je nutná vhodná povrchová úprava. Pokud pomineme starší tradiční řešení přes hydroizolační pásy, na které se položí obrusná vrstva, lze volit mezi

• napouštěly (impregnací),
• paropropustnými i paronepropustnými nátěry, 
• paropropustnými i paronepropustnými přímo pojížděnými vrstvami a 
• krystalizačními nátěry.

Komentář k variantám povrchových úprav kontinuálně vyztužených průmyslových ploch

Napouštěla, jsou-li správně aplikována, docílí velmi dokonalé povrchové hydrofobizace povrchové vrstvy, aniž by dlouhodobě (nad cca 7-14 dnů) došlo ke zhoršení součinitele podélného tření. Hydrofobizace na bázi fyzikálního efektu změny úhlu smáčení vody na povrchu podstatně sníží množství prosakující vody u vlasových trhlin. Není z hlediska výsledné funkce podstatné, zda vlasové trhliny v betonu vzniknou před nebo po nástřiku napouštěla. Nevýhodou je velká obtížnost až nemožnost provedení barevného značení vozovky na již hydrofobizovaný podklad. Z ekologických důvodů se doporučují jen emulze a disperze, nedoporučují se prostředky s tzv. organickými rozpouštědly. Hydrofobizace proniká do hloubek řádově desetin mm až milimetrů. Ošetření napouštěly vyvinutými pro prostředí XF4 (ne jiná) lze doporučit zejména u novostaveb průmyslových ploch pro období v rámci kterém se předpokládá dotvarování konstrukcí a možný průběžný rozvoj vlasových trhlin. Opatření nelze považovat za konečné řešení vodonepropustné úpravy, jedná se zpravidla o velmi laciné dočasné řešení (do 3 let) vhodné pro počáteční odbobí dotvarování konstrukce.

Obr. 1.: Vlasové trhliny na povrchu dodatečně neošetřené kontinuálně vyztužené průmyslové plochy (za sucha trhlinky nejsou viditelné)

Obr. 2.: Průsak vody průmyslovou plochou (foto z podhledu)

Nátěry systémově vždy zhoršují smykové vlastnosti povrchu. Vzdor údajům různých výrobců a jejich materiálových listů, jsem se dosud na trhu nesetkal s funkčním otěruvzdorným nátěrem, který by alespoň po 2 roky spolehlivě vydržel pojíždění. Obecně nátěry, bez ohledu zda jsou paropropustné nebo paronepropustné, jako povrchovou úpravu pro průmyslové plochy nelze z technického hlediska doporučit.

Stěrky jsou vůbec nejlepším, ale současně i nejdražším řešením. Existují varianty paropropustných i paronepropustných stěrek. Otěruvzdorné stěrky existují od tlouštěk cca 1 mm výše. Zpravidla platí, čím tenčí, tím jsou průtažnější a vhodnější pro překlenování postupně vznikajících vlasových trhlin. Z materiálů jsou reálné zejména báze epoxidehtů, polyuretanů, polyuretandehtů a polymetylmetakrylátů.

Do podvědomí se stále častěji dostávají i nátěrové a stěrkové krystalizační hmoty. Jejich použití u průmyslových ploch je technicky obtížné, neboť tyto hmoty nejsou ani ve stěrce otěruvzdorné. Proto by v současnosti potenciálně mohly být naneseny jen z podhledu. Funkčnost takového opatření je diskutabilní a tuto variantu zatím nedoporučuji.

Závěr

V příspěvku je uvedeno vstupní pojednání o jednom z problémů současného pozemního stavitelství. V rámci nově budovaných zábavních a nákupních center je specifická součást tzv. průmyslových ploch. Ukazuje se, že průmyslové plochy, dnes budované z betonu, mohou mít mnoho společného s konstrukcemi inženýrského stavitelství.

Zejména u patrových konstrukcí jsou v porovnání s požadavky inženýrského stavitelství i vyšší požadavky na kvalitu betonu, a to za omezujících technologických podmínek provádění. U patrových konstrukcí průmyslových ploch dominuje křížem armovaná deska, kde jediná konstrukční vrstva je současně stropem i vozovkou. Jedná se o bezesparé konstrukce zhotovované monoliticky bez pracovních spár. Betonáž nelze provádět těžkou technikou, na ploše je řada detailů, hustá výztuž, často nesmyslně složitě řešené spádování.

Pozemní stavitelství zatím má značné problémy s reklamacemi průmyslových ploch, zkušenosti zahraničních investorů zde selhávají. Objevují se průsaky vody, které záhadně mizí a objeví se posléze úplně jinde, betony lokálně podléhají intenzivní korozi silikátové struktury. Problematika zatím není chápána, a to od úrovně projektu přes přípravu staveb po realizaci, jako problém, který v řešení zasluhuje systémový posun vůči „jednoduchým“ v pozemním stavitelství zvládnutým průmyslovým podlahám.

Jedna z cest řešení problému spočívá v zamezení přístupu vody shora do konstrukce patrových průmyslových ploch. Jelikož ty mají jen jedinou vrstvu betonu s výztuží a nic víc, řešením je otěruvzdorná povrchová vodonepropustná úprava. Ta musí respektovat i dodatečný vznik vlasových trhlin a respektovat případné průhyby desek a dotvarování konstrukce. Jako vhodné řešení je doporučeno nejprve provést napuštění povrchu emulzním (disperzním) napouštědlem pro prostředí XF4 (společný účinek mrazu a chemických rozmrazovacích solí), a po stabilizaci staveb, tj. po cca 2 – 3 letech nanést konečnou otěruvzdornou stěrkovou úpravu.