Sanácia nosných konštrukcií panelových domov

Technológia panelových domov bola v druhej polovici 20. storočia dominantnou technológiou riešenia bytovej otázky. Mnohé domy postavené touto technológiou sú dnes v pomerne zlom stave, vykazujú rozličné poruchy nosného systému a potrebujú sanačný zásah. Vyskytujúce sa poruchy sú často dôsledkom nekvalitného návrhu (nevhodné tvarové riešenie detailov) a tiež nekvalitnej výstavby (nízka kvalita materiálov, nepresná montáž a pod.). K zlému stavu však prispieva aj zvyšujúca sa agresívnosť prostredia a často aj zanedbaná údržba.

Najčastejšie bývajú poškodzované tie konštrukcie alebo časti konštrukcií, ktoré sú vystavené poveternostným vplyvom, najmä atmosférickej vlhkosti. Tam, kde môže voda dlhšie zotrvávať na povrchu, resp. preniknúť do škár, trhlín, nekvalitne urobených stykov a podobne, vyvoláva postupne procesy korózie výstuže a tiež degradáciu betónu. V takýchto miestach dochádza k intenzívnejšej karbonatizácii betónu, čo znižuje ochrannú funkciu betónu proti korózii výstuže. Atmos­férická vlhkosť a agresívne plyny pôsobia hlavne na rohové časti dielcov, kde môžu prenikať z dvoch strán. Rohové časti bývajú problémové aj z hľadiska správnej polohy výstuže (krytia výstuže) a môžu byť poškodené pri montáži.

Obnova panelových domov je prakticky vždy spojená s ich zateplením. Treba mať však na pamäti, že každá obnova bytových domov by mala začať diagnostikou nosného systému a v prípade potreby jeho sanáciou. Zakrytie rozvíjajúcich sa porúch zatepľovacím systémom môže mať veľmi závažné dôsledky.

Sanácia oceľobetónových konštrukcií zahŕňa niekoľko technologických fáz. Sú to:

• príprava podkladu,
• ochrana výstuže,
• reprofilácia betónovej konštrukcie,
• sekundárna ochrana betónu.

Príprava podkladu
Príprava podkladu zahŕňa dôkladné odstránenie všetkých poškodených, popraskaných, nesúdržných alebo kontaminovaných vrstiev konštrukcie. Na tento účel sa používajú rozličné technológie, od ručného osekávania betónu cez pneumatické kladivá, frézovanie, pieskovanie, brokovanie až po vysokotlakový vodný lúč. Výber technológie závisí od konkrétnych podmienok, hlavne tvaru a rozmerov konštrukcie, druhu a rozsahu poškodenia betónu, požiadaviek na hrúbku odstraňovanej vrstvy a kvalitu pripravovaného podkladu.

K najvhodnejším a dnes najpoužívanejším metódam prípravy podkladu patrí vysokotlakový vodný lúč, ktorý veľmi účinne odstraňuje poškodené časti konštrukcie a pritom nepoškodzuje hlbšie zdravé vrstvy. Pri tejto technológii nedochádza k sekundárnemu znečisteniu konštrukcie prachom. Vysokotlakový vodný lúč môže byť upravený na hĺbkové odstraňovanie betónu (sústredený do jedného tenkého lúča), alebo na plošné čistenie povrchu (rozptýlený na rotačnej alebo výkyvnej hlavici do zväzku lúčov).

Príprava podkladu končí vytvorením súdržného, čistého a primerane drsného povrchu, na ktorý dobre priľnú nové vrstvy.
 
Ochrana výstuže
Výstuž betónu, ktorá zostane obnažená po odstránení poškodeného betónu, treba dôkladne očistiť, zbaviť hrdze a chrániť proti ďalšej korózii. Na očistenie výstuže možno použiť buď ručné, alebo elektrické oceľové kefy, pieskovanie, alebo vysokotlakový vodný lúč. V prípade, že došlo k oslabeniu výstuže koróziou, treba ju doplniť novou výstužou.

Ochranu možno zabezpečiť dostatočne hrubou vrstvou reprofilačného materiá­lu s vysokou hodnotou pH, ktorý zabezpečí tzv. pasiváciu výstuže (ochranu proti korózii), alebo ochranným náterom, prípadne kombináciou obidvoch metód.

Ak nie je možné pre zlú polohu výstuže dosiahnuť potrebnú kryciu vrstvu sanačnej malty nad výstužou, výstuž treba chrániť antikoróznym náterom. Antikorózne nátery musia byť účinné, dobre priľnavé k oceli, nesmú obmedzovať súdržnosť natretej výstuže s betónom, musia byť mrazuvzdorné a stále v alkalickom prostredí betónu.

Ako antikorózny náter sa najčastejšie používajú materiály na báze [1]:

• epoxidových živíc,
• akrylátových disperzií,
• minerálnej s prísadami inhibítorov korózie.

Reprofilácia betónovej konštrukcie
Pod reprofiláciou betónovej konštrukcie sa rozumie nahradenie chýbajúcej časti konštrukcie a obnovenie jej pôvodného profilu. Podľa STN EN 1504-7 [3] môže ísť o opravu s nosnou funkciou alebo bez nosnej funkcie.
Na dosiahnutie optimálneho spolupôsobenia starého betónu a reprofilovanej vrstvy je potrebná kompatibilita týchto materiálov. Kompatibilitu reprofilačného materiálu a podkladového betónu možno charakterizovať ako príbuznosť fyzikálnych, chemických a elektrochemických vlastností. Veľmi dôležité je, aby objemové zmeny reprofilačného materiálu a starého betónu boli podobné. Základné požiadavky na reprofilačné materiály, ktoré vyžadujú Technické podmienky pre sanáciu betónových konštrukcií [2] sa uvádzajú v tab. 1.

Tab. 1: Vyžadované vlastnosti reprofilačných materiálov

Jedným z hlavných parametrov sanačného systému je prídržnosť k podkladu.
Prídržnosť možno zvýšiť aplikáciou adhézneho mostíka. Jeho funkciou je preniknúť do pórového systému podkladového betónu a zakotviť sa v ňom. Tento materiál musí mať súčasne veľmi dobrú adhéziu k nasledujúcej reprofilačnej vrstve. Pri aplikácii mostíka na báze polymércementových suspenzií je nutné včasné nanesenie reprofilačnej vrstvy ešte pred jeho zaschnutím. V prípade neskorého nanášania mostík neplní svoju funkciu. Zaschnutá vrstva vytvára nie adhéznu, ale skôr separačnú vrstvu a namiesto zvýšenia prídržnosti novej vrstvy k podkladu ju znižuje.

Výber druhu adhézneho mostíka závisí od druhu reprofilačnej malty. Mostík má byť na rovnakej materiálovej báze ako reprofilačná malta. V prípade cementových reprofilačných systémov sa volí adhézny mostík na báze polymércementových suspenzií, v prípade polymérnych systémov je aj mostík na báze polymérov.

Na opravy a reprofiláciu betónových konštrukcií možno použiť tieto typy materiálov [1]:

• cementové kompozity,
• polymércementové kompozity,
• polymérne kompozity.

Čisté cementové kompozity sa pre ich relatívne nízku prídržnosť k podkladu na reprofiláciu betónových konštrukcií spravidla nepoužívajú. Najčastejšie sa na daný účel používajú polymércementové malty a betóny. V porovnaní s čistými cementovými kompozitmi majú lepšiu prídržnosť k podkladu, nižšie zmrašťovanie, vyššiu pevnosť v ťahu a nižší podul pružnosti. Na druhej strane však majú spravidla vyššie hodnoty dĺžkovej teplotnej rozťažnosti.

Reprofilačné polymércementové kompozity sú v podstate cementové malty, resp. betóny s prídavkom polymérov, minerálnych prímesí, prípadne ďalších doplnkov (napríklad vlákna). Tieto materiály sú spravidla vysoko sofistikované, veľmi presne formulované. Pri výrobe niektorých reprofilačných materiálov sa využívajú prvky nanotechnológií. Väčšina takýchto materiálov má špecifické vlastnosti a je určená na konkrétne aplikácie. Pri výbere materiálu treba mať na zreteli nielen technické parametre výrobku, ako sú prídržnosť k podkladu, difúzne charakteristiky, zmrašťovanie, modul pružnosti a podobne, ale aj odporúčania výrobcu, ktoré sa týkajú úpravy a vlhkosti podkladu, maximálnej hrúbky vrstvy, času spracovateľnosti, poveternostných podmienok, pri ktorých je materiál aplikovateľný, spôsobu ošetrovania po nanesení atď.

Kompozitné materiály, ktorých spojivom je len syntetická živica (napr. epoxidová živica), sa označujú ako polymérne kompozity. Tieto materiály sa vyznačujú vysokou prídržnosťou k podkladu, vysokou pevnosťou v ťahu a nízkym modulom pružnosti. Majú však vysoký difúzny odpor proti prenikaniu vodnej pary (tvoria parozábranu). Sú citlivé aj na vyšší obsah vlhkosti v podkladovom betóne (možno ich nanášať len na relatívne suchý podklad). Na veľkoplošnú reprofiláciu betónových konštrukcií sa používajú len výnimočne. V prípade panelových domov sú vhodné na opravy exponovaných plôch a hrán (napr. schodišťové stupne). Vhodné sú aj v prípadoch, keď nemožno vytvoriť dostatočne hrubú ochrannú vrstvu (kryciu vrstvu) pre výstuž na báze cementových kompozitov a ide o prostredie agresívne pre oceľ. Vzhľadom na vysoký difúzny odpor sa môžu použiť len na konštrukcie, kde vytvorenie paronepriepustnej vrstvy nespôsobí problémy.

Sekundárna ochrana betónu
Korózne a degradačné procesy, ktoré prebiehajú v betóne, sú spojené s migráciou agresívnych látok, plynných alebo kvapalných, cez pórový systém. Zvýšenie odolnosti konštrukcií a predĺženie ich životnosti možno dosiahnuť aplikáciou ochranných náterov, ktoré znižujú priepustnosť povrchu konštrukcie pre vodu a agresívne plyny (CO₂, SO₂, NO_x). Ochranný náter má však byť priepustný pre vodnú paru, aby umožňoval vysýchanie konštrukcie.

V zásade rozlišujeme dva typy povrchovej ochrany betónu:

• impregnácia,
• náter vytvárajúci film.

V prípade impregnácie materiál prenikne do pórového systému betónu, ale nevytvára súvislý film na povrchu. Pri impregnácii ide buď o vytvorenie hydrofóbneho (vodu odpudzujúceho) povrchu, alebo spevnenie povrchových vrstiev betónu.

Funkciou filmotvorného náteru je vytvoriť bariéru na povrchu konštrukcie vo forme kompaktného filmu, ktorý bráni prenikaniu vody do konštrukcie a zvyšuje difúzny odpor pre agresívne plyny, hlavne CO₂, a chrániť tak betón pred karbonatizáciou.

Keďže povrchové vrstvy konštrukcie sú vystavené značným teplotným rozdielom, je vhodné, ak náter teplotne dilatuje podobne ako konštrukcia, teda jeho súčiniteľ teplotnej rozťažnosti je blízky súčiniteľu teplotnej rozťažnosti kompozitu.

Vývoj v oblasti ochrany betónu priniesol nátery schopné preklenúť aj trhliny bez porušenia ochranného filmu.

Záver
Sanácia oceľobetónových konštrukcií je pomerne náročný problém. Návrh systému sanácie treba robiť na základe dokonalého poznania stavu konštrukcie, stupňa korózie betónu a výstuže a vlastností materiálov konštrukcie. Sanačné materiá­ly treba vyberať ako komplexný sanačný systém. Pri výbere materiálov je veľmi dôležité poznať ich vlastnosti a možnosti a pri aplikácii sa riadiť odporúčaniami výrobcu. Treba si uvedomiť, že aj najkvalitnejší materiál možno pri nekvalifikovanej aplikácii znehodnotiť. Zvlášť to platí o sanačných materiáloch, ktoré predstavujú vysoko sofistikované, presne formulované systémy, a ktoré sa aplikujú vo veľmi náročných podmienkach.

doc. Ing. Stanislav Unčík, PhD.

Autor pôsobí na Katedre materiálového inžinierstva Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Literatúra
1. Bilčík, J., Dohnálek, J.: Sanace betonových konstrukcí. Bratislava: JAGA, 2003.
2. Bajza, A., Bilčík, J., Ďurica, T., Kapasný, L., Unčík, S., Živica, V.: Technické podmienky pre sanáciu betónových konštrukcií. Bratislava: Združenie pre sanáciu betónových konštrukcií, 2003.
3. STN EN 1507-3 Výrobky a systémy na opravu betónových konštrukcií. Definície, požiadavky, riadenie kvality a hodnotenie zhody. Časť 3. Opravy s nosnou funkciou a bez nosnej funkcie.

Článok bol uverejnený v magazíne Správa budov.