S rozvojem stavební činnosti se zvyšují požadavky na kvalitu a využívání nových typů těsnicích materiálů. Dilatační spára nebo expanzní spára je kontrolovaný prostor mezi stavebními prvky, který zachycuje pohyby způsobené teplotními změnami, vlhkostí, smršťováním nebo roztažností materiálů. Správným provedením a utěsněním dilatační spáry prodlužujete životnost budovy a zachováváte trvanlivé a estetické provedení. Změny teplot nebo vlhkost jsou nejčastější vlivy, kvůli kterým materiály mění svůj objem. Pokud dilatační spáry chybí, materiál nemá prostor, kam se rozpínat. Dilatační spáry jsou úzké prostory mezi dvěma prvky budovy, např. mezi stěnami a podlahovou krytinou, které při změnách teplot nebo vlhkosti poskytují dostatečné místo k rozpínání materiálů.
Typy dilatačních spár a vhodné tmely
Dilatační spáry rozlišujeme suché a mokré. Pro každý druh je nutné používat jiné těsnící systémy. Pro utěsnění dilatačních spár doporučujeme silikonový tmel. Silikony jsou speciálně vyvinuty pro trvanlivé a elastické utěsnění s vynikající přilnavostí k různým stavebním materiálům. Spáry vyplňujeme takovými materiály, které jim svými vlastnostmi poskytnou dostatečný prostor pro roztažení.
Hledáte materiál, který spolehlivě utěsní spáry, odolá vlhkosti, vibracím i teplotním výkyvům? Polyuretanový tmel je osvědčené řešení pro širokou škálu použití - od venkovních dilatačních spár až po opravy prasklin v betonu. Polyuretanový tmel je oblíbený pro svou výjimečnou přilnavost a odolnost vůči mechanickému i chemickému namáhání. Díky své pružnosti odolá pohybům podkladu a minimalizuje riziko praskání. Existují i dvousložkové varianty pro vyšší zátěž nebo rychlejší vytvrzení. Pro většinu běžných aplikací doporučujeme MAPEFLEX PU 45 FT - jednosložkový, pružný polyuretanový tmel, ideální pro venkovní i vnitřní použití. Výborně přilne na beton, dřevo, plast i keramiku.
Další typy tmelů a jejich použití:
- Na beton - ideální jako venkovní tmel na beton i pro opravy prasklin v betonu.
- Polysulfidové tmely - určené pro utěsňování spár, odolné mořské vodě, solným roztokům, benzínu a minerálním olejům. Používají se i pro izolace horizontálních dilatačních spár se sklonem max. 10 %.
- Modifikované epoxidové pryskyřice - vhodné pro lepení tenkých vrstev nebo pro opravy prefabrikovaných betonových prvků, cihelného zdiva, dřeva, kovu, porézního kamene, přírodního kamene atd.
- Jednosložkové, pružné polymerové lepidlo a tmel na bázi MS polymeru - vyznačuje se vysokou elastickou přilnavostí a lepící schopností, pro utěsnění pracovních spár a prostupů, těsnění okolo ocelových nosníků a sloupů, těsnění dilatací v místech použití dilatačních kovů.
- Akrylátové tmely - v dřívější době používány převážně jako výplňové systémy pro vnitřní spáry.
- Etylen-propylenové báze - těsnící pásky s textilní strukturou, lepené s použitím jedno komponentního lepidla MS Fixer.
Aplikace tmelů a příprava podkladu
Správná aplikace je klíčem ke kvalitnímu výsledku. Podklad musí být pevný, rovný, suchý, čistý a zbavený prachu a mastnoty.
Čtěte také: Postupy pro správné provedení dilatačních spár
- Příprava podkladu - Povrch musí být čistý, suchý, zbavený prachu, mastnoty a volných částic. Prostor pro výplň musí být perfektně čistý a suchý.
- Penetrace - V případě savých nebo porézních povrchů doporučujeme použít vhodný penetrační nátěr, který zlepší přilnavost a prodlouží životnost tmelu. V případě potřeby naneste vhodný primer pro optimální přilnavost. Čistou spáru potřete penetračním přípravkem PRIMER FD. Ten slouží ke zlepšení přilnavosti silikonového tmelu.
- Aplikace tmelu - Nanáší se na styčné plochy stěrkou nebo vytlačovací pistolí z kartuše nebo salámu nebo kbelíku. Rozměr a tvar spáry jsou velmi důležité.
- Doba schnutí - Doba schnutí závisí na tloušťce vrstvy, typu podkladu, teplotě a vlhkosti vzduchu. Obecně platí, že vytvrzení trvá několik hodin až dní. I přesto, že silikon začíná schnout už po pár minutách, není radno nic uspěchat.
- Vyhlazení - Pro dosažení hladkého výsledku je potřeba použít vhodné profesionální pomůcky.
- Odstranění - Pokud potřebujete odstranit zaschlý polyuretanový tmel, je to složitější než u akrylátu nebo silikonu.
Při výběru spárovací hmoty do koupelny se zaměřte na trvanlivé, voděodolné výplně vhodné do vlhkých prostor. Ideální výplní je například silikonový těsnicí tmel MAPESIL AC. Při lepení obkladů je důležité zvolit vhodnou spárovací hmotu, která zajistí pevnost a odolnost celého povrchu. V případě dřevěných podlahových krytin nechávají podlaháři u zdi přibližně 10 mm volného místa, které překryjí lištou. Díky tomu se podlaha může roztahovat bez jakéhokoliv poškození.
Teoretická část: Namáhání a deformace výplně spár
Typy a velikost spár, do kterých se těsnicí tmely různým způsobem nanášejí, jsou velmi rozmanité. Při deformaci se vyskytují změny objemu a tvaru. Při nerovnoměrném oteplení se při změně objemu prvku mění i jeho tvar. Toto rozlišení charakteru deformace má praktický význam, poněvadž umožňuje charakterizovat změny vyskytující se porůznu u jednotlivých prvků stavby. Pokud jsou prvky tvaru tyče nebo tenkostěnné desky, rozhodují změny základních délek, a to v jednom ze základních směrů. Důležité je, že každé těleso po dosažení své homogennosti charakterizované požadovaným modulem pružnosti je tedy ve stavu, který můžeme nazvat stabilizací prvku (tj. např. beton po 28 dnech).
Deformace prvků
Deformace prvků lze rozdělit na:
- Deformace počáteční (dočasné): Kolísání změny objemu v tomto případě je přímo úměrné kolísání teploty vnějšího prostředí. Tento proces nevzniká najednou, ale závisí na horní hranici teplotní jímavosti materiálu prvku v závislosti na čase.
- Deformace trvalé, cyklické: Tepelné objemové změny jsou základní příčinou deformace stavby a jejich jednotlivých částí. Je všeobecně známo, že každé homogenní těleso mění svůj objem úměrně s teplotou.
Předmětem rozboru je spoj uměle vytvořený v takovém tělese. Jedná se o prostou přímou spáru, která je vyplněna těsnicí hmotou (tmelem). Tento materiál bude podle velikosti a směru pohybu obou stavebních dílců namáhán dosti složitým způsobem. Může se jednat jak o jednoduchý tah či tlak, tak i o prostý smyk, ale s největší pravděpodobností to budou kombinace těchto způsobů namáhání, které se uplatní nejvíce v počátečním období dokončení stavby a v dalším čase ustupují. V této době se nejvíce budou uplatňovat již pouze deformace způsobující namáhání těsnicí hmoty na tah nebo tlak. Z hlediska absolutní hodnoty tahové deformace bude u tohoto typu spáry kritická zejména její šířka, tj. velikost směru „s“, respektive poměr s/h.
Převážná část deformací se tedy bude koncentrovat ve směru šířky spáry. Tato šířka může být v praxi velmi rozmanitá. Z hlediska deformace těsnicího tmelu bude situace tím příznivější, čím větší tento rozměr bude. Toto však všeobecně nelze zajistit, neboť z funkčního hlediska by měla šířka spár být v mezích navržených tolerancí daného objektu. Na základě těchto skutečností je snaha deformaci tmeleného profilu příznivě ovlivnit jeho geometrickým tvarem, tj. vytvořením bikonkávního tvaru jeho průřezu.
Čtěte také: Prevence poruch dilatačních spár
Deformace těsnicích tmelů aplikovaných do vnějších spár budou dány rozměrovými změnami šířek spár, což ovlivňuje dilatace stavebního prvku vlivem teploty. Při teoretických výpočtech se běžně používá hodnota koeficientu délkové teplotní roztažnosti α = 10∙10-6 [°C-1] pro betonové prvky s tím, že se uvažuje prvek dilatačně volný se zanedbáním vlastní tíže.
Pro elastické tmely nebo tmely elastické s plastickým podílem se absolutní hodnota ε skládá z míry namáhání v tahu i tlaku. V tomto případě se při výpočtu bere do úvahy teplotní hranice, ve které může být tmel nanášen. Pohybuje se běžně mezi spodní hranicí, tj. +5 °C, a horní hranicí, tj. +40 °C.
| Teplota nanášení | Protažení (od +5 °C až do −18 °C) | Stlačení (od +5 °C až do +50 °C) |
|---|---|---|
| +5 °C (spodní hranice) | 23 °C | 45 °C |
| +40 °C (horní hranice) | 58 °C | 10 °C |
Podle uvedených teoretických výpočtů je zřejmé, že např. u prvku délky 7,2 m bude nejnepříznivější tahová deformace (pro s = 20 mm) pro elastický tmel +20,9 % a nejpříznivější +8,3 %. Tyto teoretické hodnoty jsou značně vysoké a zřejmě v praxi budou deformace menší.
Relaxace napětí ve tmelech
Ve skutečných podmínkách, při kterých má těsnicí tmel vykonávat svoji funkci, se bude jednat vždy o dlouhodobé působení všech vnějších faktorů. Rychlosti deformačních změn jsou až na výjimečné případy velmi malé. Z toho důvodu lze předpokládat, že u elasticko-plastických tmelů bude rozhodující jejich časové přizpůsobení patřičným deformacím. To znamená, že je potřeba upravit jejich vlastnosti z hlediska příznivého průběhu relaxace napětí.
Stanovení deformačních charakteristik spárových těsnicích tmelů vychází ve své podstatě ze sledování poklesu napětí vzorku tmelu zatěžovaného definovaným způsobem. Pro tuto zkoušku je tmel fixován ke vhodným kontaktním materiálům takovým způsobem, že zkušební těleso má tvar kvádru o rozměru 50 × 12 × 12 mm (ČSN EN ISO 11600). Zkušební vzorek tmelu se protahuje rychlostí 5,5 ± 0,7 mm/min o 18 mm, tj. na hodnotu protažení ε = 150 %. Při poměru sil 0,8 až 1,0 označíme tmel jako elastický. Při poměru sil 0,2 až 0,8 se tmel považuje za elastický s plastickým podílem.
Čtěte také: Dilatační spáry v betonu
Relaxaci napětí viskoelastického tělesa je možné velmi lehce znázornit pomocí Maxwellova modelu tvořeného pružinou a netěsným pístem, pohybujícím se ve válci naplněném viskózní kapalinou. Hodnoty G a η jsou konstantní (G - smykový modul; η - viskozita). Při relaxaci napětí je deformace modelu konstantní.
Maxwellův model charakterizuje chování jednoduchého lineárního polymeru. Elastické spárové tmely však mají ve většině případů trojrozměrnou polymerní strukturu, tj. jsou tvořeny více i méně dokonalou sítí. Relaxační chování takového polymeru proto musíme modelovat složitějším modelem, než je Maxwellův. Pro jednoduchost použijeme tzv. model Kuhnův, který je tvořen dvěma paralelně spojenými modely Maxwellovými. Aby model vykazoval chování obdobné síťovaným polymerům, zvolíme viskozitu η2 extrémně vysokou. V tomto případě (η2→∞) lze uvedený element z modelu vyloučit a obdržíme tak tříparametrový model. Porovnáme-li relaxační časy pro dané mechanické modely, zjistíme, že u modelu síťovaného polymeru jsou relaxační časy značně kratší. Z jednoduchého úsudku potom vyplývá, že při uvažování výše uvedených jednoduchých modelů lze jejich chování označit jako plastické vady, platí-li, že τ< 179,5 s.
Experimentální část: Praktické hodnoty deformací
Na základě dřívějšího výzkumu dilatačních vnějších spár panelových budov se ze zkoušek odolnosti tmelů vůči střídavému mechanickému namáhání (tah - tlak) odvozovala hodnota tzv. praktické tažnosti, kterou může být tmel namáhán po dobu jeho životnosti. Dilatace betonových prvků u různých staveb ovlivňují přímo spárový systém a vyvolávají v těsnícím tmelu tahová namáhání. Při zjišťování deformací vrstvených dílců se vycházelo z měření prováděného na západním štítě objektu. Z náhodného výběru svislých spár (n = 24), kde ΔLmin= 0,34 mm a ΔLmax= 0,83 mm byl proveden statistický rozbor deformací. Při projektové šířce spáry 20 mm a toleranci ±2 mm byl tmel v její nejmenší montážní šířce namáhán v rozmezí 2 až 4,6 %. Pokud by šířka spáry při montáži činila např. 10 mm, tak tmel by byl nucen přenášet dlouhodobé deformaci 36 %, což by zřejmě vedlo k závadám.
Například v případě spár mezi silikátovými dílci, kde αteor= 10⋅10−6 mm/mm °C a maximální rozdíl zimní a letní teploty Δt= 60 °C, chceme určit minimální šířku spáry v případě, že se použijí stavební dílce o délce 6 m a utěsnění spár tmel s dlouhodobou trvalou deformací 20 %.
Vývoj elasto-plastického těsnícího tmelu
Vzhledem k tomu, že každý nový těsnící materiál má kromě výhodných těsnících vlastností i některé z technického nebo ekonomického hlediska nevýhodné parametry, je třeba při perspektivních úvahách o přínosu pro stavebnictví posuzovat tyto materiály komplexně. Pro vyvíjený tmel byla zvolena vodná disperze polymeru na bázi esteru kyseliny akrylové s akrylonitrilem. Průběh síťování u různých směsí byl sledován penetrační zkouškou. Tahové diagramy prokazují, že akrylátový tmel je nízkomodulového typu.
tags: #dilatacni #tmely #zateplovaciho #systemu