Hledej

Ochrana betónu proti vlhkosti na mostoch a v tuneloch

Doc. Ing. Karol Grünner, PhD
Stavebná fakulta STU Bratislava

Úvod

Ochrana mostov a tunelov pred účinkami klimatických podmienok, premávky a pred vplyvmi údržby patrí stále medzi dôležité problémy dopravného staviteľstva. Názory na túto ochranu sa veľmi často menia, pričom sú ovplyvňované vývojom nových materiálov, stavom mechanizačného vybavenia, možnosťami opráv ale aj ďalšími faktormi.

Skúsenosti z prevádzky betónových mostov a tunelov jednoznačne dokazujú potrebu ich ochrany pred agresívnymi zložkami prostredia, pričom sa to chápe ako prvoradá ochrana nosnej konštrukcie. Túto ochranu je potrebné uvažovať komplexne a počas celej doby životnosti. Z toho vyplýva požiadavka na dlhodobú funkciu ochrany pred účinkami vody a chemických látok.

Pojmy vodonepriepustnosť a vodotesnosť sa často zle chápu. Vodonepriepustnosť sa zvyčajne spomína vtedy, keď sa hovorí o „vysoko kvalitnom betóne“. Vodotesnosť je pojem slúžiaci na označenie schopnosti nejakej stavby udržať vodu vnútri alebo je dovnútra nepustiť. S nízkou priepustnosťou sa úzko spája pevnosť a odolnosť. Ak však chceme stavať odolné stavby vhodné na ten účel, na ktoré boli projektované, musíme pojmy nízka priepustnosť betónu a vodotesnosť chápať širšie.

Doteraz sa na ochranu betónu používalo v prevažnej miere hydroizolačné súvrstvie, ktoré malo komplexne zabezpečiť ochrannú funkciu – vodonepriepustnosť vrstiev. Pri takomto riešení sa vyžadovala predovšetkým pevnosť podkladu - pevnosť v tlaku, ťahu a šmyku, drsnosť podkladu a vlhkosť podkladu. Pred- pokladalo sa, že pod izoláciou je v póroch podkladného betónu skoncentrovaná nasýtená vodná para, ktorej tlak môže dosiahnuť hodnoty až 2,3 kPa. Pri vyšších teplotách dochádza k zväčšeniu tlaku týchto pár, čím sa zvyšuje celkový tlak pár na izoláciu.

Pri inom prístupe sa predpokladal výskyt vody v betónovej konštrukcii, nachádzajúcej sa v kvapalnej fáze, ktorá môže byť viazaná mechanicky alebo fyzikálne (nie chemicky). Pri celkovej okamžitej premene vody v konštrukcii na vodnú paru je možné predpokladať zvýšenie tlaku až o cca 3,9 kPa. Z toho vyplýva, že tlak na izoláciu od vodných pár je relatívne vysoký.

Uvedené skutočnosti sa pri hydroizoláciách riešia rôznymi novými konštrukciami, ktoré sú závislé od kvality materiálov a v podstatnej miere aj od technologickej disciplíny pri ich aplikácii. Doterajšie výskumy však umožňujú vznik nových materiálov a spôsobov riešenia ochrany betónu pred účinkami vody, vyskytujúcej sa v konštrukcii alebo v okolitom prostredí v rôznych skupenstvách. Tejto filozofii vyhovuje nový prístup ochrany betónového mosta alebo tunela na báze zamedzenia prístupu vody na povrch konštrukcie, či už zvrchu alebo zospodu, pomocou kryštalizácie betónu.

1. Systémy ochrany betónu

Na zabezpečenie vhodnej ochrany betónovej konštrukcie je predovšetkým potrebné poznať, aké účinky budú počas jej životnosti na ňu pôsobiť a aké systémy na jej ochranu možno použiť.

Základné rozdelenie systémov na ochranu betónu, uvádzané v odbornej literatúre [1], je nasledujúce:

  • Vodoizolačné ochranné systémy, ktoré zabraňujú prenikaniu vody pod hydrostatickým tlakom.
  • Vlhkovzdorné ochranné systémy, ktoré odolávajú prenikaniu vody, na ktorú nepôsobí hydrostatický tlak.
  • Iné ochranné systémy, ktoré chránia betón pred poškodením chemikáliami a následnou stratou štrukturálnej pevnosti, chránia betón pred zanesením, prípadne chránia tekutiny pred tým, aby ich betón znečistil.
  • Dekoračné ochranné systémy, ktoré z estetických dôvodov stabilizujú alebo menia výzor alebo upravujú farbu betónu.

Pomocou týchto systémov je možné stanoviť účel, akému by výrobky do nich patriace mali slúžiť.

Pojem „ochranný systém“ bol vybraný veľmi starostlivo, aby zastupoval rôzne druhy namáhaní a konštrukcií a bol pravdepodobne použitý preto, že výsledný efekt sa dosahuje systémom vytvoreným z rôznych zložiek.

Uvedené kategórie sa pravdepodobne budú značne prekrývať. Napríklad prísada znižujúca vodonepriepustnosť môže na jednej strane prispievať k vodotesnosti stavby (zabraňovať presakovaniu vody) ale na druhej strane môže zlepšovať jej odolnosť a životnosť tým, že ju chráni pred vodou a inými chemikáliami.

Ľudia si veľmi často pri otázkach pohybu vody a iných prvkov cez betón mýlia rozmery. Aby sa dal pohyb vody lepšie definovať a zobraziť, je potrebné sa oboznámiť s rozmermi v betóne, v akých pohyb prebieha. Priestory v betónovej konštrukcii možno rozdeliť nasledujúco:

  • Kapilárne póry, vzájomne poprepájané, sú rozmerovo najmenšími otvormi, ktorými môže voda prenikať do betónu. Sú v podstate pozostatkami priestorov, ktoré boli v čerstvom betóne zaplnené vodou. Ich rozmery sú veľmi významné pre odolnosť (ochranu) betónu, pretože sú cestou, ktorou sa do betónovej hmoty dostáva voda a iné agresívne ióny, čo má potom za následok problémy so životnosťou a koróziou oceľových výstuží. Ich veľkosť je 0,01 až 1 μm
  • Mikrotrhliny a prechodové oblasti sú o niečo väčšie ale rozmerovo podobné kapilárnym pórom. Mikrotrhliny, ktorých veľkosť býva 0,1 až 100 μm, môžu vznikať v dôsledku vnútorných teplotných a ťa-hových namáhaní, prípadne v dôsledku zaťaženia na konštrukciu. Prechod s rozmermi 10 až 50 μm je priepustná vrstva okolo pevných zložiek plniva. Tieto priestory sú tiež rozmerovo významné, a to tak vo vzťahu k prúdeniu vody a iných agresívnych chemikálií do betónovej hmoty, ako aj z hľadiska životnosti konštrukcie.
  • Makrorozmery majú priestory, pri ktorých sa na najvyššom stupni môžu voda a chemikálie dostať do betónu cez trhliny, dutiny po kamenive, konštrukčné spoje alebo cez vady v štruktúre betónu. Priestory so zachyteným vzduchom majú rozmery 0,07 až 0,4 mm, trhliny 0,1 až 3 mm a uzatvorené dutiny majú rozmery 1 až 10 mm. Tieto rozmery sú pri otázkach „vodoizolácie“ veľmi dôležité a dotýkajú sa zadržania vody vo vnútri alebo mimo konštrukcie.

Je vidieť, že rozpätie týchto rozmerov je obrovské. Preto treba pochopiť, že pri takomto veľkom rozpätí priestorov nemusí byť látka znižujúca priepustnosť vhodná na všetky druhy otvorov. Napríklad silikátové nátery značne znižujú prepojenosť kapilárnych pórov a šírku prechodových oblastí ale pri nadmernom použití môžu mať za následok vytváranie mikro a makrotrhlín.

Z tohto vyplýva, že je nutné používať kombináciu viacerých ochranných látok. Ideálna prísada, znižujúca vodonepriepustnosť betónu, by však mohla byť schopná znížiť prenikanie vody cez celý rozsah pórov a otvorov a mala by tiež opravovať alebo utesňovať trhliny, ktoré vzniknú v konštrukcii.

2. Mechanizmus prúdenia vody a chemických látok

Jednou z hlavných úloh všetkých ochranných systémov (dokonca aj dekoračných náterov) je kontrola pohybu vody a agresívnych chemikálií, či už tým, že sa voda zadrží vo vnútri, mimo, prípadne dokonca tým, že sa nechá prechádzať cez konštrukciu.

V prvom rade je potrebné pochopiť rozdiel medzi pórovitosťou a priepustnosťou. Pórovitosť je množstvo a veľkosť otvorov, a priepustnosť znamená, ako sú tieto otvory navzájom poprepájané. Pórovitosť je vyjadrená ako percentuálny podiel dutín na celkovom objeme materiálu.

2.1. Prúdenie vody a vodonepriepustnosť

Priepustnosť je širší pojem ako pórovitosť. Priepustnosť je schopnosť tekutej vody prúdiť pod tlakom cez pórovitý materiál a charakterizuje ju súčiniteľ pórovitosti. Tento súčiniteľ sa často nazýva aj D`Arcyho súčiniteľ, ktorý sa stanoví pomocou nasledujúcej rovnice:

kde:
  K  - vodonepriepustnosť vody alebo D`Arcyho súčiniteľ, [m/s],
  Q  - prietok vody cez vzorku, [m3/s],
  A  - prierezová plocha vzorky, [m2],
Δh  - rozdiel vodného tlaku medzi jedným a druhým koncom vzorky,
   l  - dĺžka vzorky, [m].

Táto rovnica platí v prípadoch, keď je betón nasýtený vodou (všetky póry sú zaplnené) a tekutá voda je tak na návodnej, ako aj na vzdušnej strane.

Vodonepriepustnosť betónu je užitočný ukazovateľ odolnosti. Čím je D`Arcyho súčiniteľ nižší, tým vyššia je kvalita materiálu. Betón s nízkou vodonepriepustnosťou môže byť relatívne odolný ale napriek tomu si môže vyžadovať izoláciu proti vode, napr. aby sa predišlo zatekaniu cez trhliny.

2.2. Prúdenie pary a relatívna vlhkosť

Betón však býva nasýtený vodou zriedkavo a preto sa treba na stav a prúdenie vody zamerať bližšie. Relatívna vlhkosť je pojem, ktorým sa označuje množstvo vody obsiahnuté vo vzduchu. Voda sa vo vzduchu nachádza ako rozpustený plyn. Relatívna vlhkosť v skutočnosti určuje koncentráciu vody vo vzduchu.

Nulová relatívna vlhkosť (rv) znamená, že vo vzduchu nie je žiadna voda a 100 % rv znamená, že vzduch už nemôže prijať žiadnu ďalšiu vodu a že nastane kondenzácia.

Keď sa však vzduch zahreje, je schopný prijať viac vody. Preto musí byť spolu s relatívnou vlhkosťou uvádzaná aj teplota vzduchu. Vhodnejšie je v tomto prípade označenie „tlak pary“. Je to tlak vyvolaný molekulami vodnej pary a je priamo úmerný množstvu vody vo vzduchu. Jednoducho povedané, je to koncentrácia molekúl vody vo vzduchu.

Značná časť vody prechádza cez betón v plynnom stave, ako para. Smer prúdenia prostredníctvom difú-zie je z miesta s vyšším tlakom do oblasti s nižším tlakom pary. Vo všeobecnosti difúzia je prechod častíc (plyn, voľné ióny, atď.) z miesta s vysokou koncentráciou na miesto s nízkou koncentráciou (alebo pres-nejšie z vysokého chemického potenciálu do nízkeho chemického potenciálu).

Je treba uviesť, že vodná para neprúdi vždy z miesta s vyššou relatívnou vlhkosťou do miesta s nižšou relatívnou vlhkosťou. Para prúdi z miesta vyššieho tlaku do miesta nižšieho tlaku.

Skutočný prechod vlhkosti cez betónovú konštrukciu je však zložitý, a to kvôli vplyvu nasycovania a vysy-chania, a kvôli striedaniu zahrievania a vychladzovania. Tieto vplyvy zapríčiňujú opačné prúdenie vody. Napríklad, ak na vonkajší povrch betónu prší, automaticky sa zvýši vonkajší tlak pár, až nastane saturá-cia a prúdenie pary je čiastočne alebo úplne nahradené prúdením vody.

V miestach, kde sa vyskytuje nevyvážený gradient tlaku pary, je základnou podmienkou dobrého použitia vodoizolačných ochranných prostriedkov určenie prúdenia pary. Ide napríklad o tieto prípady:

  • Pri použití slabo priepustnej membrány, ako napr. náter na vlhký betónový povrch (aj keď je samotná horná časť povrchu suchá), môže v horúcom počasí nastať nesprávne prúdenie pary a vznik drob-ných otvorov a bubliniek.
  • Použitie náteru alebo izolácií, ktoré nie sú dostatočne priepustné, môže mať na vonkajšej strane konštrukcie za následok zachytenie vlhkosti v betóne.

Vo všeobecnosti by sa nemali slabo priepustné izolácie alebo nátery dávať na vzdušnú stranu betónu. Tlak pary alebo tlak vody ich poškodia alebo zvrásnia. Niektoré druhy náterov a prísad znižujúcich vodo-priepustnosť umožňujú dobré prúdenie pary a preto môžu byť bez obáv umiestnené na vzdušnej strane. Najvhodnejšie sú vodoizolačné nátery na cementovej báze a prísady znižujúce priepustnosť.

2.3. Sorpčnosť alebo nesaturované prúdenie vody

Pri vysychaní betónu sa voda sťahuje do čoraz menších a menších kapilárnych pórov. Medzi povrchom vody a povrchom betónu vznikajú ťahové sily a vodný povlak sa zakriví. Tento stav býva označovaný ako kapilárny podtlak a je jedným z dôvodov, prečo materiály nasávajú vodu, keď vysychajú.

Zobrazenie absorpcie vody betónom je založené na skutočnosti, že množstvo vody, ktoré absorbuje určitá plocha je priamo úmerné mocnine času [t]:

S je sorpčný súčiniteľ a dá sa zistiť jednoduchou laboratórnou skúškou. Je výborným ukazovateľom kvality betónu a jeho schopnosti absorbovať vodu.

2.4. Kombinované prúdenie vody a pary

Ak je betón len čiastočne nasýtený, tak existujú póry zaplnené vodou, ale aj prázdne póry. Môžu nastať dva druhy prúdenia – prúdenie pary cez prázdne póry a prúdenie vody cez plné póry. V praxi ide o veľmi častý jav, ktorý nastáva v podzemných konštrukciách (napr. v tuneloch), ktoré majú z vonkajšej strany tekutú vodu a z vnútornej strany suchý podzemný vzduch. V blízkosti vonkajšej strany môže byť prúdenie vody takmer saturované a môže prebiehať takmer výlučne v kvapalnej podobe. Vo vnútri podzemnej konštrukcie dochádza k vyparovaniu vody a v blízkosti povrchu sa bude takmer celé prúdenie uskutočňovať prostredníctvom difúzie pary.

Existujú 3 základné charakteristiky, podľa ktorých sa dá zistiť, či sa oblasť s najvyšším vlhnutím môže posunúť cez celú konštrukciu:

  • tlak vody na návodnej strane,
  • kvalita betónu, vyjadrená jeho priepustnosťou pri difúzii pary,
  • tlak pary (alebo relatívna vlhkosť) na vzdušnej strane.

Kombinovaný pohyb vody a pary je oveľa častejší, ako by sa zdalo. Týmto spôsobom v obidvoch sme-roch prebieha vlhnutie a vysychanie bežného betónu. Problém kvitnutia kryštálikov soli na podzemných konštrukciách je príkladom situácie, pri ktorej treba s takouto možnosťou počítať. V podzemných objektoch sa spolu s podzemnou vodou pohybujú aj rozpustené soli zo zeminy alebo z priľahlej horniny. Tieto soli sa zvyčajne usadia vo vnútri konštrukcie. V prípade, že sa oblasť s najvyšším vlhnutím priblíži k vzdušnej strane, môže sa na povrchu objaviť kvitnutie soli.

2.5. Difúzia chloridov a iných agresívnych chemikálií

V otázke odolnosti betónu je jedným z najdôležitejších pojmov prienik agresívnych iónov rozpustených vo vode. Rozpustené ióny sa v betóne presúvajú difúziou alebo sú prenášané na princípe D`Arcyho súčini-teľa. Pri difúzii sa vysoká koncentrácia iónov premiestňuje do oblasti s nízkou koncentráciou presne tak, ako keď dym alebo zápach zapĺňajú miestnosť. So vzdialenosťou koncentrácia klesá. Týmto spôsobom prebieha difúzia chloridov do betónu, ktorá je hlavnou príčinou korózie oceľových výstuží.

Základná difúzna rovnica je nasledujúca:

kde:
  D  - difúzny súčiniteľ, [m2/s],
  J  - tok (prúdenie iónov) do materiálu, [mol/m2s],
  C  - koncentrácia iónov, [mol/m3],
  x  - vzdialenosť prúdenia, [m].

Potrebné veličiny možno získať laboratórnymi skúškami a dajú sa použiť v konkrétnych prípadoch. Dôležité údaje o difúznom súčiniteli sú, že:

  • D je súčasťou kvality betónu; kvalitnejší betón bude mať nižšiu hodnotu D,
  • koncentrácia iónov sa so vzdialenosťou v betóne znižuje,
  • vyššia koncentrácia iónov na povrchu bude mať za následok ich väčšie prúdenie.

Difúzia plynov sa vyskytuje tiež – aj vodná para prúdi prostredníctvom difúzie. Dotýka sa to aj ostatných plynov, ako napríklad atmosferického oxidu uhličitého, ktorý môže tiež spôsobiť škody. V niektorých oblastiach môže byť v zemine radón alebo metán a tieto pri prieniku do obývaných priestorov môžu mať za následok poruchy zdravia.

Keď do betónu preniká oxid uhličitý, vytvára spolu s vodou zriedenú kyselinu uhličitú, ktorá reakciou s alkalickými zložkami betónu znižuje jeho alkalitu. Kryštalizačné látky môžu znížiť prienik CO2 do betónu asi na polovicu. I keď sa CO2 do betónu dostane, už nemá s čím reagovať, pretože vlhkosť betónu viažu kryštály. Ak kyselina uhličitá zníži pH betónu z pôvodnej hodnoty pH medzi 11,5 až 13 na 8 až 8,5, stráca toto prostredie svoju ochrannú funkciu a oceľová výstuž začína byť ohrozovaná koróziou. Na mostoch a v tuneloch je pôsobenie oxidu uhličitého veľmi intenzívne.

Pochopenie difúzie je pre betón dôležité z nasledujúcich dôvodov:

  • Difúzia agresívnych chemikálií, obzvlášť iónov chloridu, je celosvetovo hlavnou príčinou porúch betónových stavieb. Nátery (a v menšej miere aj izolačné prostriedky) podstatne znižujú difúziu a sú hlavným spôsobom riešenia problémov s odolnosťou a ochranou betónu.
  • Ako už bolo spomenuté, aj para prúdi difúziou. Aj cez betón, ktorý sa zdá byť suchý, môže difúziou prúdiť para.
  • Difúzny súčiniteľ je základným ukazovateľom kvality betónu a jeho približné hodnoty je možno získať v laboratóriách. Tieto sa potom dajú využiť pri rozhodovaní, či je potrebné zvýšiť odolnosť betónu alebo či je ho možné nechať bez ochrany.

3. Látka znižujúca vodopriepustnosť betónu

Ideálny vodoizolačný materiál má tieto charakteristiky:

  • vytvorí vodotesný betón bez potreby ďalších membrán alebo iných ochranných prostriedkov,
  • výsledkom jeho pôsobenia bude betón odolný proti prírodnému narušovaniu, čo sa dosiahne hlavne znížením priepustnosti, difúznosti a sorpčnosti na všetkých spomenutých rozmerových úrovniach,
  • nebude mať na betón žiadne podstatné vedľajšie účinky, t. j. závažným spôsobom neovplyvní žiadnu vlastnosť betónu,
  • bude mať schopnosť automaticky utesňovať trhliny (aj keď utesňovanie veľkých dynamických trhlín môže byť nepraktické) a zníži množstvo trhlín a iných defektov,
  • tam, kde je to potrebné, bude schopný prepúšťať paru,
  • bude prakticky použiteľný a preto nebude vyžadovať veľké finančné náklady potrebné na jeho obstaranie a na jeho aplikáciu,
  • bude trvalý – v ideálnom prípade nebude musieť byť jeho použite v budúcnosti opakované.

Z uvedeného vyplýva, že ideálny ochranný materiál by mal vyhovovať všetkým požiadavkám na ochranné systémy - zabraňovať prenikaniu vody pod hydrostatickým tlakom, odolávať prenikaniu vody, na ktorú nepôsobí hydrostatický tlak, chrániť betón pred poškodením chemikáliami a následnou stratou štrukturálnej pevnosti. Táto ochrana by sa teda mala dotýkať všetkých rozmerov priestorov v betóne a spôsobov prúdenia vody, pár a chemických látok v betóne. Začína prevládať názor, že pri betónoch možno minimálnu veľkosť nebezpečných priestorov radovo dostatočne zvýšiť, v porovnaní s požiadavkou na minimálnu veľkosť prestupnosti vody.

Na výber vhodnej ochrany proti pôsobeniu rôznych vonkajších a vnútorných vplyvov je preto potrebné poznať mechanizmus prúdenia vody a iných látok v konštrukcii, vo vzťahu k umiestneniu objektu, teplotným podmienkam, predpokladaným poruchám a mechanickým namáhaniam počas celej životnosti.

Ideálny materiál na ochranu betónu vylučuje možnosť akéhokoľvek statického zosilnenia alebo zlepšenia statických parametrov ošetrovaných konštrukcií, čo znamená že použitím takejto hmoty sa nemení pôvodný stav konštrukcie, dotýkajúci sa prenášania tlakových, ťahových, ohybových alebo šmykových síl. Samotné použitie takejto hmoty nemá vytvárať súvislú vrstvu, preto tento materiál nemožno definovať pomocou súčasne platného systému skúšania.

4. Kryštalické látky použité na ochranu betónu

Doteraz bežne používané hmoty a systémy na ochranu betónu neumožňujú v dostatočnej miere zabezpečenie všetkých funkcií na ochranu proti rôznym mechanizmom prúdenia vody a chemických látok v konštrukcii, teda izolovať celú štruktúru betónu ako aj trhliny, vyskytujúce sa po celom obvode konštrukcie. V poslednom období bol vyvinutý celý rad nových hmôt a systémov, pri ktorých už nie je potrebné používať hydroizolačné súvrstvia alebo je možné zvýšiť ochranu v kombinácii s nimi.

Jedným z vhodných systémov, ktorý sa blíži k ideálnemu, je aj systém, ktorý využíva netoxické ošetrenie betónu. Pri ňom sa používa impregnačná látka chrániaca betón kryštalizáciou. Systém poskytuje alebo navracia vodotesnosť betónu tým, že ho dotesňuje pomocou kryštalizácie. Tesniaca kryštalizácia preniká do veľkej hĺbky a stáva sa súčasťou betónu. Tým sa povrch mosta alebo tunela stáva nezraniteľný a jeho životnosť zodpovedá životnosti betónovej konštrukcie. Vlhkosť betónu pri použití tohoto systému nie je prekážkou ale naopak impregnačná hmota využíva vodu prítomnú v konštrukcii na procesy, ktoré utesňujú betón, pričom sa vlhkosť potrebuje na vytvorenie kryštalických formácií. Ako médium je schopná naviazať 90 až 95 % vody do nových štruktúr. Preto aj betón, ktorý je čerstvý, je vhodný na použitie tohto systému. Ak je však betón suchý, treba ho pred aplikáciou navlhčiť.

Po zmiešaní s vodou a po aplikovaní formou náteru alebo nástreku spôsobia aktívne prísady v systéme katalytickú chemickú reakciu, ktorá vytvára formácie nerozpustných dendritických kryštálov vlákien v póroch a kapilárach betónu. Spoľahlivosť reakcie je zaručená unikátnym tvarom kryštálu, ktorý má v priere-ze rozmery 2 – 4 μm a dĺžku asi 20 μm. Štíhlosť a malé rozmery kryštálu umožňujú jeho prenikanie do voľných priestorov v betóne oveľa intenzívnejšie ako iné materiály. Chemická reakcia vytvárajúca nerozpustné kryštály preniká do značnej hĺbky konštrukcie. Rýchlosť a hĺbka prerastania betónu týmito kryštálmi závisí hlavne od prítomnosti vody a teploty konštrukcie. Toto kryštalické zoskupenie sa stane neoddeliteľnou súčasťou betónovej stavby a trvalo ju zacelí a ochráni proti priesakom vody a iných kvapalín ktorýmkoľvek smerom.

Kryštalická látka je materiál, ktorým prechádza vzduch, takže ním prejdú aj vodné pary. Často sa však stáva, že sa para po vstupe do betónu ochladí a zmení svoje skupenstvo na vodu. Potom však už reaguje s kryštálmi, čím sa ďalšie prenikanie pary zastavuje. Hĺbka prenikania kryštálov je pomerne značná. Schopnosť prenikania kryštálov sa preukázala okrem iného aj fotograficky - až do hĺbky 50 mm počas 26 dní. Schopnosť vytvorenia nerozpustných kryštalických formácií v kapilárach betónu hlboko pod povr-chom betónu je to, čo odlišuje kvalitný materiál od materiálov pôsobiacich len na povrchu.

Vhodný systém používa typ anorganického aplikačného materiálu, so znásobujúcim sa cementovým kryštálom, ktorý spôsobí spevnenie a zhustnutie cementového tmelu a kryštalickej štruktúry vo vnútri betónu a taktiež zvýši nepriepustnosť betónu. Najdôležitejšou vlastnosťou je spôsob, akým použité zložky prenikajú do betónu a rozptyľujú sa v ňom i dlho po vykonaní aplikácie. Materiál tiež reaguje s cemento-vými materiálmi a vypĺňa praskliny alebo otvory vo vnútri betónu, znásobujúcimi sa kryštálmi, ako výsledok chemickej reakcie. Tým sa betón trvalo zacelí, táto kryštalická formácia sa stáva neoddeliteľnou súčasťou betónovej konštrukcie a ochráni most a tunel pred presakovaním vody a iných kvapalín, v každom smere. Vzhľadom na to, že takáto úprava sa stáva neoddeliteľnou súčasťou konštrukcie, úspešnosť ochrany betónu nezávisí od priľnavosti k povrchu betónu, tak ako je tomu v prípade hydroizolačných vrstiev a vodonepriepustných náterov. Nakoľko vzniknutá úprava je vysoko odolná voči agresívnemu pôsobeniu rôznych chemických látok, olejov a asfaltov, sú mosty a tunely a ich výstuž účinne ochránené pred oxidáciou a vplyvmi agresívneho prostredia, čím sa predlžuje životnosť betónových konštrukcií.

Kryštalizačné materiály sú kompozity prášku, ktorý sa skladá z portlandského cementu, kremičitého piesku a z viacerých aktívnych chemikálií. Používajú sa vo forme kašovitej zmesi nanesenej na povrch betónovej konštrukcie. V póroch a kapilárach betónového substrátu vytvoria katalitickú reakciu, ktorá spôsobí v značnej miere prerastanie nerozpustných vláknitých kryštálov betónovou konštrukciou, na ktorú sa zmes nanáša. Tým sa betón úplne zacelí. Vďaka osmóze a zlúčivosti chemikálií s vodou sa v póroch a kapilárach betónu vytvorí kryštalická formácia, napriek značnému hydrostatickému tlaku. Vytvorená formácia bude v aj v budúcnosti brániť vode i roztoku chloridov a iných chemikálií aby prenikali do betónu. Pokiaľ by sa aj napriek tomuto stalo, že sa roztoky do povrchu betónu dostanú, hmota bude naďalej s roztokmi reagovať, spotrebovávať vlhkosť a vytvárať ďalšie kryštály. Keby sa aj napriek tomuto nejaké chloridy do betónu dostali, budú viazané v tenkej vrstve hrúbky niekoľkých mm, nebudú schopné ďalej sa pohybovať a ďalej sa proste nedostanú. Týmto sa betón stáva odolným voči škodlivým vplyvom rôznych agresívnych látok. Zabraňuje sa tým prenikaniu chemikálií, soľných roztokov, odpadových vôd a iných škodlivých materiálov a zároveň sa betón a oceľová výstuž chránia pred oxidáciou, koróziou a poškodením. Naviac je betón tiež ochraňovaný pred drobením, vyplavovaním vápna, tvorbe dutín, oddeľovaním od homogénneho podkladu a pred iným poškodením spôsobeným nepriaznivým počasím, prienikom solí a chemikálií a tiež pred vnútornými napätiami spôsobenými od extrémnych zmien teplôt. Systém vzdoruje vysokému hydrostatickému tlaku a má rovnaké charakteristiky odolnosti voči účinkom mrazu ako betón. Na rozdiel od väčšiny iných systémov je výsledok použitia kryštalickej látky stály počas celej doby životnosti konštrukcie. Vytvorené vláknité kryštály sa vzhľadom na svoju skladbu v normálnych podmienkach neporušia.

Pre hydroizolačnú kryštalickú hmotu vydal už v roku 1994 TASUS certifikát v ktorom sa potvrdzuje zhoda výrobku s technickými normami, dokumentmi a právnymi predpismi a potvrdzujú sa predpoklady pre dodržanie kvality. V rámci schvaľovania sa overovali viaceré vlastnosti hmoty, ako je vodonepriepustnosť, chemická odolnosť, odolnosť voči zmrazovaniu a rozmrazovaniu, odolnosť voči tlakovej vode, pevnosť v tlaku, odolnosť proti odtrhu, plynopriepustnosť a ďalšie vlastnosti rôznymi skúškami.

Kryštalizačná impregnačná látka sa pre použitie na mosty a tunely môže využiť v troch formách:

  1. ako prísada do betónovej zmesi pri výrobe, pridávanie v množstve cca 2 % z hmotnosti cementu,
  2. ako   suchý  posypový  materiál  na  čerstvý  betón  pred  konečnými  úpravami,  v  množstve  cca 1 kg.m-2,
  3. ako  náter na nový aj starý  betón, jednovrstvový alebo dvojvrstvový, možno ho použiť  aj ako suchú zmes na utesňovanie konštrukčných spojov a na opravu trhlín, prasklín a dutín, v množstve cca 1 kg.m-2.

Vo    zvláštnych  prípadoch     možno  použiť  aj    tmeliacu zmes  na zastavenie  tečúcej  vody (napr. v tuneloch).

Impregnačnú kryštalickú látku možno použiť na nové aj na staré mosty, z vrchnej aj spodnej strany, na ochranu všetkých betónových súčastí mosta a tunela (vrátane chodníkov, ríms, odvodňovacích žľabov), na vyrovnávanie menších nerovností a na utesnenie priestoru v styku s inými konštrukciami (zvodidlá, zábradlia, kanalizačné vpuste, dilatačné zariadenia, osvetľovacie zariadenia a pod.)

Použitie kryštalizačnej látky má pri ochrane mosta a tunela v porovnaní s klasickými hydroizolačnými súvrstviami rad výhod. Medzi ne patrí predovšetkým, že:

  • nepotrebuje ďalšiu ochranu hydroizolačnými vrstvami,
  • pôsobí impregnačne, aj keď nie je nanesený v súvislej vrstve,
  • môže byť použitý na vlhký aj na čerstvý betón, aj vo vlhkom počasí,
  • sa nevyžaduje penetračný náter, ani vyrovnávanie povrchu,
  • nie je potrebné utesňovať ošetrovaný povrch, ani ho vyrovnávať a spevňovať,
  • poskytuje možnosť vyrovnávania menších nerovností na povrchu mostovky,
  • sa môže sa nanášať na hornú aj spodnú plochu mostovky,
  • je stály a trvalý,
  • odoláva extrémnym hydrostatickým tlakom,
  • sa po aplikácii stane neoddeliteľnou súčasťou konštrukcie mosta alebo tunela,
  • dovoľuje konštrukcii dýchať,
  • znižuje riziko tvorby trhlín a mikrotrhlín,
  • je vysoko odolný voči agresívnym chemickým látkam,
  • nie je potrebné používať prevzdušňovacie prísady do betónovej zmesi,
  • nie je toxický a neškodí životnému prostrediu,
  • sa v porovnaní s izolačnými pásmi nedá prepichnúť, roztrhnúť alebo porušiť v stykoch,
  • si nevyžaduje použitie ochrannej vrstvy,
  • sa aplikuje ekonomickejšie ako väčšina iných izolačných materiálov,
  • zacelí drobné trhliny až do šírky 0,4 mm,
  • ho možno pomerne jednoducho kontrolovať aj po zapracovaní a v priebehu užívania.

Nevýhodou oproti použitiu hydroizolačných vrstiev pri opravách starých mostov je, že je potrebný dlhší čas na prebehnutie kryštalizácie a na vyschnutie betónu – najmenej tri týždne, počas ktorých nemôže byť uvoľnená premávka po moste alebo v tuneli. Pre ošetrovanie opravovaného povrchu platia rovnaké podmienky, ako pre čerstvý betón.

Podľa informácií uvádzaných v literatúre prenikla kryštalická látka v celosvetovom meradle na ochranu rôznych konštrukcií a účinne sa využíva na ochranu jednotlivých častí mosta, aj na ochranu mostovky ciest a diaľnic. Na Slovensku sa použila na mostoch pri výstavbe diaľnice D 61 na úseku Hybe – Važec, na mostnom objekte v Zákamennom, na sanácii mosta v obci Dedinky, vo Važci, na diaľničnom moste pri Beckove, Nemšovej, na pojazďovaných plochách garáží, čerpacích staníc a na rôznych iných objektoch.


Použitá literatúra

1. ACI Manual of Concrete practice. ACI 515.1R-79 (revised 1985) „A Guide to the Use of Waterproofing, Damproofing, Protective and Decorative Barrier Systems for Concrete“

2. Hutcheon, N.B.: and Handegord, O.P. „Building Science for a Cold Climate“, Construction Technolo-gies Centre Atlantic Inc, Fredericton, N.B., 1989

3. Peer, L.B.B.: „Water Flow into Unsaturated Concrete: 1-D Infiltration“, Ceramic Transactions Advances in Cementitous Materials S. Mindess Ed., Am Cer Soc, pp 441-459, 1991

4. Hall, C.: „Water Sorptivity of Mortars and Concrets: A review“, Mag of Cone Res, 41/147, 89, pp51-61

5. Mills, R.H.: Private Communication, University of Toronto, 1988

6. Mehta, P.K.: „Concrete Structures Properties and Materials“, Prentice Hall, 1986

zpět na seznam

ISSN 1213-6395 | Tiráž | RSS © 2000-2008 MOSTY.CZ, vyrobil: nexum Trilog
(statická verze - archiv)