Beton zůstává nejdůležitějším stavebním materiálem pro budování infrastruktur, nicméně betonové konstrukce jsou náchylné k výskytu trhlin. Malé povrchové trhliny činí celou konstrukci zranitelnou, protože voda se vsakuje hluboko do trhlin, narušuje beton a může ohrožovat armatury korozí. Beton je velmi odolný vůči zátěži v tlaku, ale méně v tahu. Když je vystaven tahovým silám, vznikají drobné trhliny, což je důvod, proč bývá armován ocelovou výztuží. Obzvláště pak stavby vybudované ve vysoce vlhkém prostředí, jako například sklepy, a stavby přicházející do kontaktu s mořskou vodou jsou vystaveny korozi ocelového vyztužení. Silniční mosty jsou taktéž zranitelné, a to kvůli solím, jež jsou používány k odstranění námrazy. Tyto soli pronikají do trhlin v betonu a mohou korozi ještě urychlit. V mnoha stavebních strukturách mohou tahové síly vytvářet trhliny, které se objeví relativně brzy poté, co je stavba dokončena.
Klasifikace vlivů prostředí na beton
Železobetonové konstrukce se v praxi mohou nacházet ve velmi rozdílném prostředí. Na beton tak působí velmi rozdílné fyzikální a chemické podmínky, které mají přímý vliv na návrh složení betonové směsi, pevnost betonu a v neposlední řadě také na velikost krycí vrstvy, která chrání výztuž uvnitř železobetonového prvku. Poškození výztuže vede k oslabení železobetonového průřezu, poklesu jeho celkové únosnosti a v krajním případě může způsobit až kolaps konstrukce. Stupně vlivu prostředí klasifikujeme dle normy ČSN EN 206 (Beton - Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda) do několika kategorií. Na základě kategorií stupně prostředí se následně určí složení betonové směsi a také velikost krycí vrstvy výztuže. Někdy vliv třídy prostředí může vést k volbě vyšší pevnostní třídy betonu, než je požadována z hlediska návrhu konstrukce na únosnost. Obecně beton může být vystaven působení více než jednomu z vlivů. Dokonce pro danou konstrukční část mohou být různé povrchy vystaveny různým vlivům. Pro bytové stavby a některé další konstrukce se vnější obálka budovy obvykle chrání pomocí hydroizolace či tepelné izolace, případně oběma. Toto zakrytí železobetonové konstrukce je nutno brát při určování prostředí v potaz. Na druhou stranu investor může z různých důvodů požadovat návrh konstrukce na méně příznivý stupeň prostředí, než ve kterém se konstrukce skutečně nachází.
Kategorie stupňů prostředí dle ČSN EN 206
- Bez nebezpečí koroze nebo narušení - X0: Prostředí pro beton bez výztuže či velmi suché prostředí.
- Koroze vlivem karbonatace - XC: Vyztužený beton vystaven ovzduší a vlhkosti, kdy dochází ke karbonataci betonu (reakce ztvrdlého betonu se vzdušným CO2, při které dochází ke snížení alkality betonu a následné korozi ocelové výztuže).
- XC1 - suché nebo stále mokré prostředí (např. beton uvnitř budov či trvale ponořený ve vodě)
- XC2 - mokré, občas suché prostředí (většina základových konstrukcí)
- XC3 - středně mokré, vlhké prostředí (venkovní beton chráněný proti dešti)
- XC4 - střídavě mokré a suché prostředí (povrchy betonu ve styku s vodou)
- Koroze vlivem chloridů, ne však z mořské vody - XD: Prostředí pro beton v kontaktu s chloridy včetně rozmrazovacích a jiných solí, které mohou narušit pasivační vrstvu na ocelové výztuži, důsledkem je koroze výztuže.
- XD1 - středně mokré, vlhké (chloridy rozptýlené ve vzduchu)
- XD2 - mokré, občas suché (např. plavecké bazény)
- XD3 - střídavě mokré a suché (např. části mostů vystavené postřikům se solemi, vozovky, betonové povrchy parkovišť)
- Koroze vlivem chloridů z mořské soli - XS: Přímořské pobřežní prostředí.
- XS1 - vystaven slanému vzduchu (stavby poblíž mořského pobřeží)
- XS2 - trvale ponořen ve vodě (části staveb pod hladinou moře)
- XS3 - smáčený a ostřikovaný přílivem (části staveb v moři)
- Působení mrazu a rozmrazování - XF: Mokrý beton vystavený významnému mrazu a rozmrazování, při kterém dochází ke změně objemu a skupenství vody obsažené v pórovém systému betonu, důsledkem je rozpad betonu.
- XF1 - mírně nasycen vodou bez rozmrazovacích prostředků (svislé betonové povrchy vystavené dešti a mrazu)
- XF2 - mírně nasycen vodou s rozmrazovacími prostředky (např. vodorovné betonové povrchy v exteriéru, jako chodníky)
- Chemická agresivita - XA:
- XA1 - slabě agresivní chemické prostředí
- XA2 - středně agresivní chemické prostředí
- XA3 - vysoce agresivní chemické prostředí
Stupeň agresivity prostředí rostlé zeminy a podzemní vody záleží na kyselosti (pH) a koncentraci iontů síranů, hořčíků, oxidu uhličitého a amoniaků.
Sanace povrchu železobetonových konstrukcí
Smyslem předúpravy povrchů je odstranění narušených, zkarbonatovaných nebo agresivními médii kontaminovaných povrchových vrstev betonu a současně s tím i vytvoření hutného, únosného betonového podkladu pro nanášení správkových reprofilačních hmot. Veškeré poškozené betony musí být obnaženy až na tzv. "zdravé jádro", tj. povrch, vykazující pevnost 1,5 MPa v prostém tahu. Zároveň musí být odbourán i trhlinami rozrušený, jinak zdánlivě pevný beton. Za trhlinu se považuje porucha širší nežli 0,1 mm v agresivním prostředí dle ČSN 73 1215, 0,2 mm v prostředí vlhkém a neagresivním a 0,3 mm v prostředí suchém. Stejně tak se odstraňují úlomky či odfouknuté nebo trhlinkami rozrušené části nad zkorodovanou výztuží. Ta musí být šramováním obnažena a očištěna od koroze. Veškerý opravovaný povrch musí být před aplikací sanačních materiálů důkladně tryskán vysokotlakým vodním paprskem o tlaku 1000 - 2800 Bar (dle potřeby), a to tak, aby se dosáhlo odstranění všech povrchových nečistot a volných částí. Při přípravě podkladu pro sanační zásah jsou důležité styčníky jednotlivých konstrukčních prvků skeletu, kterým je nutné věnovat zvýšenou pozornost při obnažování a současně při volbě sanační technologie jejich ošetření.
Ověřování kvality podkladu
Kvalita podkladu se prověřuje zkouškou povrchových vrstev v tahu. Průměrná hodnota pevnosti v tahu povrchových vrstev se podle typu použitého sanačního systému musí pohybovat v intervalu od 1,0 do 1,5 MPa. Jednotlivé hodnoty přitom musí být větší než 0,6 MPa. Obnažené plochy budou při menších rozsazích zkoušeny i povrchovým tvrdoměrem pevnosti v tlaku, přičemž se pevnosti v tahu odvodí z pevnosti v tlaku jako 1/30 pevnosti v tlaku, určené na základě měření Schmidtovým tvrdoměrem dle ČSN 73 1373. S nanášením následných reprofilačních vrstev lze započít teprve s výslovným souhlasem objednatele.
Čtěte také: Složení betonu
Obnova, úprava a ošetření ocelových výztuží
Odhalená ocelová výztuž, nesplňující pevnostní požadavky, bude odřezána a nahrazena novou, při zachování původních vlastností a průměrů. Napojení bude provedeno navařením nebo drátovým spojením, dle daného účelu. Veškerá obnažená výztuž, ošetřená přetvařečem rzi, musí být navíc ještě opatřena vhodným ochranným nátěrem na bázi speciálních cementů s aditivy (bez chloridů, azbestu či jiných minerálních vláken). Doporučená báze materiálů musí být kompatibilní s následnými materiály, použitými pro reprofilace.
Reprofilace
Vybouraný či scházející beton bude po provedení předchozího postupu nahrazen vysoce kvalitní betonovou směsí. U lokálních a hrubších reprofilací se nanáší ručně, u větších ploch se nanáší technologií stříkáním, které se po mírném zavadnutí ručně začistí na požadovanou kvalitu povrchu. Minimální krycí vrstva nad obnaženou rozdělovací a jakoukoliv jinou výztuží musí bezpodmínečně splňovat požadavky příslušných norem.
Povrchová úprava (sekundární ochrana povrchu betonu)
Na připravené, začištěné plochy budou v rámci kompletnosti celého systému aplikovány závěrečné stěrky a nátěry, přičemž jednotlivé druhy sekundární ochrany budou nanášeny v závislosti na co nejefektivnějším účinku při minimalizaci cenových nákladů. Každá betonová konstrukce vyžaduje, vzhledem ke svému účelu, jiný typ sekundární ochrany.
Zpracovatelnost hmot
Pro provedení sanací bude systematicky vybrán pouze kompletní systém ochrany ŽB konstrukcí inženýrských staveb, splňující nejvyšší požadavky, kladené na certifikovaný, mnohokrát realizovaný a vyzkoušený komplexní systém sanace. V době zpracování těchto směsí se nesmí teplotní minima a maxima pohybovat v jiném rozsahu, než +5 až +30 stupňů C. Z tohoto důvodu musí být v průběhu prací pečlivě sledována teplota přímo na místě aplikace a její hodnoty být ve dvouhodinových intervalech zaznamenány ve stavebním deníku. V případě poklesu teplot vzduchu nebo podkladního betonu pod +5 stupňů C je nutné provádět na sanovaných plochách po dobu alespoň tří dnů zateplovací opatření, zajišťující optimální vyzrávání směsí. V době, kdy teplota konstrukce převyšuje doporučenou aplikační teplotu, budou naopak konstrukce předem ochlazeny a budou provedena dostatečná opatření proti nadměrnému vysychání a prohřátí nanesených vrstev dostatečným stíněním a eventuálně i chlazením - kropením.
Kontrola prací
Rozsah kontroly určuje objednatel a je součástí TP a smlouvy o dílo. Kromě kontrolních zkoušek objednatele je povinen provádět kontrolní zkoušky i zhotovitel dle vlastního systému kontroly jakosti, která je předmětem nabídky zhotovitele. Zhotovitel musí zaznamenávat do stavebního deníku minimálně tyto skutečnosti:
Čtěte také: Betonová dlažba Brož
- počátek a konec jednotlivých technologických operací
- klimatické poměry, teplotu a vlhkost vzduchu, teplotu zpracovávaných látek, povrchovou teplotu opravované konstrukce, přijatá opatření v případě nepříznivých klimatických podmínek
- přesnou specifikaci používaných správkových hmot
- seznam vyráběných zkušebních těles
Samohojivý beton jako inovativní řešení
Samohojivý beton je materiál, který dokáže biologickou cestou vyrábět vápenaté sloučeniny, jež zacelí povrchové trhliny. Vybrané bakterie rodu Bacillus společně se živným substrátem založeným na vápníku, laktátu vápenatém, dusíku a fosforu vytvářejí zacelující složky, které jsou přidávány do betonové směsi ve formě malých pelet 2-4 mm z expandovaného jílu (keramzit se používá jako kamenivo do lehčených betonů). Oddělené pelety zajišťují, že obě složky spolu nezačnou účinkovat již během procesu míchání cementu. Samohojivé prvky pak mohou ležet nečinné po dobu až 200 let.
Princip fungování samohojivého betonu
Když je betonová konstrukce poškozena a voda začne vsakovat do trhlin, spory bakterií se začnou aktivovat ve spojení s vodou a výživou. Když jsou aktivovány, začnou se živit laktátem vápenatým. Jak se bakterie živí, kyslík je spotřebováván a rozpustný laktát vápenatý je přeměňován na nerozpustný vápenec. Vzniklý vápenec je solidifikován na povrchu betonu a tím ho zaceluje. Proces napodobuje přirozené hojení kostí, kdy lidské tělo léčí fraktury osteoblasty - kostními buňkami, které mineralizují, aby znovu zformovaly kost. To, že bakterie konzumují při proměně kyslík, má ještě jednu nespornou výhodu. Kyslík je totiž klíčovým prvkem při korozi oceli. A pokud ho bakterie spotřebují, zvýší to stabilitu ocelových vyztužujících prvků. V laboratorních podmínkách bylo odzkoušeno, že po aktivaci vodou se bakterie velmi rychle probudí a začnou se množit - proces hojení pak trvá okolo sedmi dnů. Předpokládaná rychlost účinku v reálných podmínkách, tj. za nižších teplot, je několik týdnů.
Výzkum a vývoj
Počátečním bodem výzkumu bylo najít bakterie, jež by přežily v extrémně zásaditém prostředí. Cement promíchaný s vodou ve směs má hodnotu pH okolo 13, což vytváří nepříznivé podmínky pro jakýkoliv život. Většina organismů v prostředí s pH hodnotou převyšující 10 dlouhodobě nepřežívá. Výzkum se zaměřil na mikroby, prospívající v přirozeně alkalických prostředích, jaká nalezneme např. v alkalických jezerech v Rusku. Podmínky zde přežijí pouze bakterie schopné vytvářet spory s mimořádně silnými buněčnými stěnami, zatímco čekají na vhodnější podmínky k množení. Pokud jsou „pohřbeny“ v betonu, probudí se až v okamžiku, kdy voda prosákne do trhlin a výživa je k dispozici. Tento proces totiž sníží pH do hodnot 10-11,5. Jako vhodný živný substrát pro bakterie byl po dlouhém hledání a zkoušení vybrán laktát vápenatý - zdroj uhlíku, který poskytuje biomasa. Tento materiál má tu výhodu, že pokud se začne rozpouštět už během procesu míchání cementové směsi, neovlivní dobu tuhnutí betonu.
Omezení a budoucí výzvy
Jakkoliv magickým řešením se samohojivý beton může zdát, není všespásný. Jeho rozšíření ve velkém měřítku zatím brání dvě důležité překážky. První je cena, jež v současnosti činí dvojnásobek ceny běžného betonu. Vysoká cena je způsobena hlavně cenou laktátu vápenatého a také tím, že pelety vyrábějí ve vakuu. Nutno dodat, že v průmyslové výrobě velkého měřítka by se tyto náklady významně snížily a také že v případě předpokládaného prodloužení životnosti stavby o 30 % by se poměr cena/kvalita přiklonil na stranu nového materiálu. Druhým záporem je skutečnost, že pelety s hojivými činiteli tvoří 20 % celkové hmoty. Tyto pelety z expandovaného jílu jsou v porovnání s kamenivem běžně používaným do směsi velmi měkké a jejich použití v tomto poměrném zastoupení snižuje odolnost betonu v tlakovém zatížení o celých 25 %, což by například znemožňovalo využití samohojivého betonu pro výškové budovy. Výzkum možností samohojivého betonu s obsahem bakteriálních kultur je ovšem stále v procesu a k jeho hlavním cílům patří snížení nákladů na jeho výrobu a zlepšení jeho technických vlastností.
Pórobeton a jeho využití ve vlhkém prostředí
Pórobeton je nejlehčí typ betonu ze skupiny tzv. lehkých betonů. Nazývá se také pěnobeton. Na rozdíl od ostatních lehčených betonů, u kterých se nízká objemová hmotnost zajišťuje nahrazením části kameniva za jiný materiál, pórobeton vděčí za svoji lehkost vzduchovým pórům. Díky kombinaci homogenní směsi cementu a vzduchových pórů vzniká litá směs, která má výborné izolační a akustické vlastnosti a již zmíněnou nízkou objemovou hmotnost. Stejně jako ostatní lehké betony, je možné pórobeton využít všude tam, kde je potřeba vytvořit rovnou plochu a zároveň nezatížit konstrukci. Pórobeton je prodyšný, takže je možné ho využít i v trvale vlhkém prostředí. Vlhkost může díky pórům volně odcházet. Mezi konkrétní využití patří např. podlahové vyrovnávací vrstvy, stabilizace bazénů a jímek nebo výplň nevyužívaných šachet. Při použití do podlahové konstrukce je ideálním podkladem pro další vrstvy.
Čtěte také: Půjčovna pil na beton – vyplatí se?
Vliv vlhkosti na zdravé mikroklima v interiéru
V interiéru trávíme spoustu času, a proto by mělo být zdravé mikroklima uvnitř domu nezbytností. To znamená prostředí s optimální vlhkostí vzduchu, bez plísní, chemikálií a uvolňujících se škodlivin. Zvýšená vlhkost v domě není pro zachování zdravého prostředí příznivá. Pokud je relativní vlhkost vyšší než 60%, mohou ve studených místech domu začít růst plísně. Ve vlhkém interiérovém prostředí se také mnohem více uvolňují škodliviny jako např. formaldehyd, které se vyskytují v nábytku, podlahách nebo textiliích. K udržení optimálního vlhkostního klimatu je určitě zapotřebí časté větrání. Avšak také vlhkost v obvodových zdech je velký problém. Na omítkách se pak objevují plísně. Proto je velmi důležité zvolit správnou skladbu obvodové konstrukce. Ideální pro zdravé mikroklima uvnitř domu je difúzně otevřená obvodová konstrukce, kde vodní pára prostoupí zcela ven. Správná volba skladby obvodové konstrukce je taková, kde se v ní nedrží vlhkost. U jednotlivých materiálů se uvádí faktor difuzního odporu, který udává schopnost materiálu propustit vodní páru difúzí. Čím vyšší hodnotu difuzního odporu materiál má, tím méně je schopný propustit vodní páry. Ideální je tedy volit materiály s nízkými hodnotami difúzního odporu. Nejnižší hodnoty difuzního odporu v případě nosné konstrukce mají děrované cihly. V kombinaci s minerální vatou a paropropustnou omítkou, pak tvoří difuzně otevřenou obálku domu.
Obsah škodlivin ve stavebních materiálech
Ačkoliv je beton přírodní materiál, často se kvůli zlepšení jeho vlastností do něj dávají zdraví škodlivé syntetické přísady. I přírodní masivní dřevo obsahuje malé množství formaldehydu. Formaldehyd přitom označila světová zdravotnická organizace za karcinogen, který způsobuje rakovinu. Při pobytu v místnosti s uvolňujícím se formaldehydem mají lidé časté respirační potíže a bolesti hlavy. Formaldehyd mohou obsahovat laky a lepidla, která se používají u deskových konstrukčních materiálů jako jsou OSB desky, dřevovláknité desky nebo CLT panely. V současné době se výrobci snaží obsah formaldehydu redukovat na jeho přirozené množství obsažené ve dřevě tím, že používají lepidla bez obsahu formaldehydu. Cihly se vyrábí z čistě přírodních suroviny - hlíny obsahující křemičitý prach a alespoň padesát procent jílu. Cihly jsou naprosto zdravotně nezávadné.
tags: #beton #ve #vlhkém #prostředí #vlastnosti