Tmely na spáry a trhliny v betonových konstrukcích

Budovy a konstrukce z betonu se vyrábějí monolitické nebo prefabrikované z jednotlivých prvků. V obou případech má konstrukce nevyhnutelně švy, ale jejich přítomnost by neměla ovlivnit pevnost a spolehlivost výrobku.

Pevnost prefabrikovaných konstrukcí je zajištěna spojováním ocelových vložených dílů, výztužných vývodů a monolitické malty. Pevnost monolitických konstrukcí musí být zajištěna s ohledem na betonářské spáry.

Všechny spáry v betonu musí být spolehlivě utěsněny speciálními materiály. Tmel pro betonové spáry se volí v závislosti na typu spoje a provozních podmínkách konstrukce v souladu s požadavky regulačních dokumentů.

Švy v betonových konstrukcích, jejich typy a funkce

Pokud mluvíme o prefabrikovaných konstrukcích, je zřejmé, že v místech spojování prvků se tvoří švy.

Ale při stavbě monolitických konstrukcí je nevyhnutelný i výskyt švů. Jsou vyrobeny ze švů různých typů a funkčních účelů.

Pracovní nebo technologické švy

Monolitické jsou betonové a železobetonové konstrukce, které se lijí najednou. V praxi to však není vždy možné. Velké konstrukce se lijí po úsecích („úsecích“).

V souladu s pokyny STO NOSTROY 2.6.54-2011 „Monolitické betonové a železobetonové konstrukce. Technické požadavky na výrobu prací, pravidla a metody kontroly“ musí být každá následující vrstva betonu položena před začátkem tuhnutí předchozí vrstvy, dokud beton neztratí schopnost tixotropního zkapalňování. Obvykle tento časový interval není delší než 2 hodiny.

Pokud je tato doba překročena, pokud beton předchozí vrstvy ztuhl a ztratil schopnost tixotropního zkapalňování při zpracování dostupnými vibračními hutnicími nástroji, musí být v kontaktní ploše betonu různého stáří vytvořena pracovní spára.

Za tímto účelem se beton předchozí vrstvy udržuje, dokud nedosáhne pevnosti alespoň 1,5 MPa a pomocí bednění se vytvoří technologický šev.

Protože šev vždy snižuje pevnost konstrukce, je počet švů minimalizován. Proto se technologické švy, pokud je to možné, kombinují s izolačními, teplotně smršťovacími nebo dilatačními švy.

Jejich umístění je určeno pracovní dokumentací. Podle STO NOSTROY 2.6.54-2011 musí:

1. být rovné nebo stupňovité;
2. být umístěn v rovině kolmé k ose lineárních prvků (stěny, sloupy, regály);
3. švy ve stěnách by neměly být nakloněné;
4. švy v podlahových deskách musí být odstraněny od podpěry ve vzdálenosti přesahující trojnásobek tloušťky desky, v základových deskách – 1,5–2 tloušťky;
5. švy v základových deskách – umístěné rovnoběžně s jedním z rozpětí;

Izolační švy

Tento typ švů se provádí při lití podlahových desek, potěrů a pevných podložek.

Podlahová deska je masivní konstrukce. Při změnách teploty během procesu tvrdnutí betonu a během provozu se mohou její lineární rozměry výrazně měnit (při zahřívání se tělesa roztahují a při ochlazování zmenšují), což může vést k praskání betonu, pokud pro tyto pohyby není zajištěn prostor.

Izolační spáry se umisťují v místech, kde podlahová deska přiléhá ke svislým prvkům – stěnám, sloupům, základům zařízení – aby se zajistil volný svislý a vodorovný pohyb. Spoj se umisťuje po celé tloušťce podlahové desky nebo potěru a v místech spojení se svislými prvky se instalují elastické izolační materiály (tlumicí pásky).

Podle SP 29.13330.2011 „Podlahy. Aktualizovaná verze SNiP 2.03.13-88“ musí být v tomto případě zajištěny izolační švy z hydroizolačních materiálů nebo desek z pěnového polystyrenu nebo polyethylenové pěny a v oblastech, kde koncové plochy podlah přiléhají k základům zařízení s dynamickým nebo vibračním zatížením, musí být použity vibračně izolační podložky.

Dilatační a teplotně smršťovací spáry

Dilatační spáry se také nazývají kompenzační spáry, protože umožňují nezávislé posouvání částí betonové konstrukce. Jsou to přerušení betonové vrstvy, která se vytvářejí instalací kovových profilů vyrobených z továrny na určitých místech. V betonových stěnách jsou tyto spáry uspořádány po celé výšce, s výjimkou podzemní části základových zdí.

Během procesu tvrdnutí betonu v něm probíhá řada chemických reakcí; teplota a vlhkost betonové směsi postupně klesají, dochází ke smršťování (tj. ke zmenšení objemu výrobku). Tyto procesy probíhají nerovnoměrně, a proto vznikají tahová napětí, vůči kterým beton nemá příliš vysokou odolnost. V důsledku tahových napětí se v tvrdnoucím betonu nevyhnutelně tvoří trhliny.

Požadavky na absenci trhlin v souladu s SP 28.13330.2017 „Ochrana stavebních konstrukcí před korozí“ platí pouze pro určité typy betonových konstrukcí:

1. na železobetonové konstrukce, které musí být nepropustné, když je profil plně natažený;
2. na konstrukce používané v agresivním prostředí;
3. až po unikátní designy se zvýšenými požadavky na odolnost.

U jiných typů konstrukcí je tvorba trhlin povolena, ale jsou kladeny požadavky na omezení šířky jejich otvoru.

Pro splnění těchto požadavků se instalují teplotně smršťovací spáry.

Teplotně smršťovací spáry se provádějí na desce z monolitické betonové vrstvy (potěr, vrstva podlahové krytiny, podklad) po zatvrdnutí malty. Deska se nařeže na část své tloušťky, čímž se vytvoří zeslabený úsek, takže v tomto místě dochází k prasknutí vlivem tahových napětí, které určuje směr trhliny. Místo trhliny s nerovnými okraji nebo chaotickými trhlinami se tak na předem vybraném úseku konstrukce získá hladký, rovný šev, který lze následně vyplnit hydroizolačním materiálem.

SP 29.13330.2011 doporučuje provádět teplotně smršťovací spáry ve vzájemně kolmých směrech. V tomto případě se vytvářejí obdélníkové profily – „mapy“, jejichž rozměry stran se stanoví v závislosti na teplotních a vlhkostních podmínkách provozu a přijatých konstrukčních řešeních s přihlédnutím k technologii stavebních prací. U vytápěných budov vzdálenosti mezi nimi nepřesahují 90 m, u nevytápěných budov – 72 m.

Vzdálenost mezi dilatačními spárami podlah by neměla překročit třicetinásobek tloušťky desky, hloubka dilatačních spár by neměla být menší než 40 mm a ne menší než třetina tloušťky desky. Maximální poměr délek stran „kart“ je 1,5.

Sedimentární švy

Konstrukce budovy spočívá na vrstvách základových zemin, které mohou mít různé fyzikální a mechanické vlastnosti. Pod vlivem zatížení od konstrukce dochází k deformaci základových zemin, která může být nerovnoměrná. V důsledku toho vznikají napětí, která vedou ke vzniku sedimentárních trhlin na fasádě budovy.

Aby se zabránilo jejich vzniku, dělají se řezy ve stěnách budovy po celé výšce, včetně základů.

Aby se minimalizoval počet švů v konstrukci, kombinují se sedační švy, pokud je to možné, s teplotními švy (teplotně-sedací švy).

Proč je potřeba utěsňovat spáry v betonu?

Beton jako stavební materiál se zdá být nezranitelný, ale při vystavení vysoké vlhkosti je náchylný ke korozi.

Jeho struktura s viditelnou hustotou je nerovnoměrná; obsahuje velké množství pórů a kapilár, které při přímém kontaktu absorbují vodu. K tomu dochází, pokud je konstrukce v kontaktu se zemí, používá se venku nebo v místnostech s mokrým provozním režimem. (Podle definice SP 72.13330.2011 „Ochrana stavebních konstrukcí a staveb před korozí“ je mokrý provozní režim konstrukce, při kterém je její povrch zvlhčen kapénkovou vlhkostí, například kondenzací, stříkáním, rozlitím).

Přírodní voda (srážky a podzemní voda) vždy obsahuje rozpuštěné chemické sloučeniny – soli, kyseliny, zásady, které mohou vstupovat do chemických reakcí se sloučeninami tvořícími strukturu betonu, a vytvářet snadno vymývatelné ve vodě rozpustné soli. Díky tomu se beton stává kypřijším a poréznějším, jeho pevnost se snižuje.

Voda je také médiem pro růst a rozmnožování mikroorganismů – mechů, lišejníků, plísní, bakterií, které během svých životních procesů uvolňují organické kyseliny škodlivé pro alkalické sloučeniny betonu, nemluvě o ztrátě estetické přitažlivosti výrobku.

A konečně, když mokrý beton zamrzne, což se u konstrukcí používaných venku běžně stává, voda v jeho pórech se změní na led, který máоvětší objem než voda, což vede ke vzniku četných mikrotrhlin. S každým cyklem mrznutí a tání se tyto trhliny zvětšují a beton se postupně začíná drolit.

Když korozní procesy dosáhnou kovové výztuže, začíná koroze kovu. Její produkty mají větší objem než kov, což způsobuje odlupování výztuže.

Spáry v betonu jsou místa, kde se vlhkost déle zadržuje a odpařuje, proto je třeba je vyplnit vhodným materiálem.

Vyplňování spár se podle SP 28.13330.2017 týká sekundárních metod ochrany konstrukcí před korozí, které se používají po jejich výstavbě. Jedná se o izolaci konstrukce nebo jejích částí před účinky agresivního prostředí.

Jaké materiály se používají k vyplnění spár v betonu

Výběr materiálu pro utěsnění spár v betonu je upraven SP 29.13330.2011:

1. Dilatační spáry na otevřených plochách s propustnými podlahovými krytinami se používají jako drenážní systémy. Jsou rozšiřovány polymerními elastickými kompozicemi s porézní strukturou.
2. Smršťovací spáry se vyplňují tmelem na bázi portlandského cementu o třídě pevnosti nejméně 32,5.
3. Dilatační spáry jsou vyplněny polymerní elastickou kompozicí.
4. Teplotně smršťovací spáry v betonu tuhé podkladové vrstvy, která se používá jako povlak, se rozšiřují polymerní elastickou kompozicí.
5. Teplotně smršťovací spáry v betonu tuhé podkladové vrstvy, která se používá jako podklad pro nátěry z polymerních tmelů, jsou vyplněny polymerní kompozicí.
6. Technologické spáry v místnostech s intenzitou nárazu vyšší než slabou se nacházejí převážně mimo zóny pohybu dopravy. Pokud to není možné, technologické a dilatační spáry se řeší pomocí neodnímatelných kovových švových profilů tovární výroby.

V mnoha případech se tedy k vyplnění spár v betonu používají polymerní materiály, a to tmely a tmely.

Požadavky na tmely a tmely do betonu

GOST 25621–83 „Polymerní stavební těsnicí a těsnicí materiály a výrobky“ rozděluje tmely do dvou skupin:

1. Viskózní nebo pastovité těsnicí materiály. Patří mezi ně tmely a těsnění ve formě past.
2. Lineární výrobky. Jedná se o membrány, profily, pásky různých tvarů na polymerním podkladu. V závislosti na typu podkladu mohou být lineární výrobky z polyuretanu, butylkaučuku, polyethylenu, polyvinylchloridu atd. Mohou být lepené (v tomto případě jsou dodávány s lepidlem), samolepicí nebo montované nasucho.

V souladu s GOST 25621–83 musí těsnicí materiály a výlisky po celou dobu provozu v konstrukcích:

1. mají stabilní fyzikální, mechanické a adhezní vlastnosti při provozních teplotách od –40 do +70 °C (pro oblasti Dálného severu – od –60 do +50 °C);
2. mít alespoň 50 % suchého zbytku;
3. spolehlivě izolovat spoje a švy při jakýchkoli mechanických a klimatických vlivech;
4. být odolný vůči povětrnostním vlivům a voděodolný;
5. být bezpečné a neemitovat toxické látky v množství přesahujícím maximální přípustné koncentrace, pokud jsou určeny pro práci v interiéru.

Těsnicí tmely a tmely mají podobné vlastnosti; svými vlastnostmi se také blíží lepidlům. Jejich hlavní vlastností je přilnavost (schopnost přilnout k jiným materiálům) – určená pojivem.

Podle typu pojiva mohou být tmely:

1. akryl,
2. pryž,
3. silikon,
4. živice,
5. polyuretan,
6. polysulfid,
7. polyisobutylen atd.

Kromě toho mohou být tmely hybridní, například silikonizovaný akrylát. V tomto případě materiál kombinuje vlastnosti různých typů tmelů.

Těsnicí hmoty také obsahují další složky:

1. plniva pro snížení spotřeby pojiva a smrštění;
2. funkční přísady (např. vulkanizační, biocidní);
3. pigmenty a barviva.

Lepidla v této skupině materiálů mají ve složení nejvyšší množství pojiva, což zajišťuje vysokou adhezní kapacitu. Tmely mají ve srovnání s tmely vyšší elasticitu, adhezní a únavovou pevnost a také menší smrštění.

Podle způsobu přechodu do provozního stavu se těsnicí tmely a těsnění dělí na následující typy:

1. Netvrdnou. Nijak se nemění, po aplikaci zůstávají viskózní, nesmršťují se.
2. Schnutí. Po aplikaci vytvrzuje odpařením vody nebo rozpouštědla ve složení.
3. Kalení. Po aplikaci začnou tvrdnout v důsledku polymerace a nevratně se mění do gumovitého stavu.

Požadavky na vytvrzování tmelů nalezneme v GOST R 59523–2021 „Vytvrzování tmelů stavebních materiálů. Obecné specifikace“.

Norma rozděluje vytvrzující tmely do dvou hlavních skupin:

1. Jednosložkové. Jedná se o tmely v jediné formě, které si v těsně uzavřeném obalu dlouhodobě zachovávají svou viskozitu. Jsou připraveny k použití. Po aplikaci reagují se vzduchem a vlhkostí v něm obsaženou, díky čemuž polymerují a získávají gumový vzhled. Doba polymerace závisí na typu tmelu a tloušťce švu.
2. Dvousložkové nebo vícesložkové. Skládají se ze dvou nebo více směsí, které jsou baleny samostatně, ale dodávají se jako sada. Proces polymerace se zahájí smícháním složek a trvá 2–24 hodin (v závislosti na typu tmelu). Během této doby musí být tmel nanesen.

Výběr tmelu pro utěsnění spár v betonu

Tmel na beton musí mít v první řadě vysokou přilnavost k tomuto materiálu, který se vyznačuje porézností. Musí být také mechanicky pevný, elastický, odolný vůči povětrnostním vlivům, vodotěsný a trvanlivý.

Jedním z tradičních typů tmelů pro betonové podlahové spáry a další konstrukce je bitumenový tmel. Navzdory své spolehlivosti a dostupnosti má však řadu nevýhod. V dnešní době jsou pro beton a většinu ostatních stavebních materiálů nejlepší hybridní polyuretanové tmely.

Jedná se o univerzální vytvrzující tmely na bázi MS polymeru a organokřemičité skupiny, které díky svému hybridnímu složení mají pozitivní vlastnosti polyuretanových a silikonových tmelů a zároveň je překonávají svými výkonnostními vlastnostmi.