Technologia białej wanny
Jednym ze sposobów zabezpieczenia obiektu przed wodą i wilgocią jest technologia białej wanny. Biała wanna to betonowa konstrukcja o zwiększonej odporności na przenikanie wody, łącząca funkcję nośną z uszczelniającą. Kluczowe jest tu ograniczenie głębokości wnikania wody w żelbetowe ściany obiektu. Dotyczy to również dylatacji, przerw roboczych, przejść rurowych, ewentualnych rys itp. Dlatego projektowanie takiej konstrukcji nie może się ograniczać jedynie do zastosowania odpowiedniej mieszanki betonowej. Beton wodonieprzepuszczalny ma ograniczoną zdolność do penetracji wody. Powierzchnia betonu nie jest wodoszczelna jak powłoka hydroizolacyjna. Parcie hydrostatyczne wody i właściwości betonu powodują, że woda może wnikać w element. Głębokość tej strefy zależy od wielu czynników, głównie od parcia hydrostatycznego i jakości betonu (stosunku w/c, pielęgnacji betonu, jego wieku itp.). Woda może wniknąć w konstrukcję na głębokość 2,5 cm, a ten obszar jest traktowany jako strefa oddziaływania wody pod ciśnieniem. Druga strefa to obszar, w którym woda wnika z powodu kapilarnej penetracji. Szerokość tej strefy zależy od jakości betonu, czasu obciążenia wodą oraz wilgotności samego betonu. Dla betonów klasy C30/37 lub wyższej można przyjąć, że nie jest ona szersza niż 7 cm. Kolejną strefą jest rdzeń, gdzie transport wilgoci jest zrównoważony (nie ma przewodzenia wody), pod warunkiem odpowiedniej grubości elementu.
Rys. 1 Zasada funkcjonowania betonu wodonieprzepuszczalnego (model dla betonu klasy C30/37 i w/c < 0,55) [2, 3]
Od strony wnętrza znajduje się strefa oddawania wilgoci na skutek dyfuzji pary wodnej do powietrza. Dla betonów klasy C30/37 lub wyższej jej szerokość wynosi 4-8 cm.
Podsumowując, idea betonu wodonieprzepuszczalnego polega na założeniu, że przy określonej grubości elementu i niezarysowanym przekroju woda nie przedostanie się od zewnętrznej strony do wnętrza konstrukcji. Warunkiem jest odseparowanie strefy kapilarnego transportu wody i strefy oddawania nadmiaru wilgoci przez minimalną grubość elementu.
Poprawność tego założenia i skuteczność takiego zabezpieczenia zależą od odpowiedniego wykonania betonu i całej konstrukcji. W projektowaniu i realizacji konstrukcji należy uwzględnić:
- zaprojektowanie betonu o właściwościach wodonieprzepuszczalnych;
- optymalizację naprężeń w konstrukcji, co pozwala uniknąć powstawania rys lub ograniczyć ich szerokość (kształt konstrukcji nie powinien powodować dodatkowych naprężeń skurczowych i jednocześnie powinien minimalizować koncentrację naprężeń);
- konieczność wykonania i uszczelnienia dylatacji;
- odpowiednie betonowanie konstrukcji, zagęszczanie i pielęgnację betonu;
- zagadnienia związane z fizyką budowli (izolacyjność termiczna, akustyczna, wymagania użytkowe, wilgoć w obiekcie).
Rys. 2 Technologia białej wanny. Przegrody z betonu wodonieprzepuszczalnego [2, 3]
Technologia białej wanny. Minimalne grubości przegrody z betonu wodonieprzepuszczalnego w zależności od klasy obciążenia wilgocią/wodą [2, 3]:
Ściany
Klasa obciążenia wilgocią/wodą: woda pod ciśnieniem i bezciśnieniowa
- Beton wykonywany na miejscu: minimalna grubość elementu - 240 cm
- Ściana z elementów: minimalna grubość elementu - 240 cm
- Kompletny prefabrykat: minimalna grubość elementu - 200 cm
Klasa obciążenia wilgocią/wodą: wilgoć i niezalegająca woda opadowa
- Beton wykonywany na miejscu: minimalna grubość elementu - 200 cm
- Ściana z elementów: minimalna grubość elementu - 240 cm (200 cm - pod warunkiem zastosowania specjalnych betonów, np. o konsystencji F6 lub samozagęszczających się)
- Kompletny prefabrykat: minimalna grubość elementu - 100 cm
Płyty denne
Klasa obciążenia wilgocią/wodą: woda pod ciśnieniem i bezciśnieniowa
- Beton wykonywany na miejscu: minimalna grubość elementu - 250 cm
- Kompletny prefabrykat: minimalna grubość elementu - 200 cm
Klasa obciążenia wilgocią/wodą: wilgoć i niezalegająca woda opadowa
- Beton wykonywany na miejscu: minimalna grubość elementu - 150 cm
- Kompletny prefabrykat: minimalna grubość elementu - 100 cm
Na grubość elementu wpływa również krzywa przesiewu kruszywa. Warunkiem koniecznym do spełnienia jest poprawne zagęszczenie mieszanki betonowej dla zaprojektowanego zbrojenia oraz taśm, kształtek i wkładek uszczelniających dylatacje, przerw roboczych i rys wymuszonych. Dlatego wytyczne wprowadzają dodatkowy wymóg zapewnienia minimalnej szerokości przekroju bw,i między zbrojeniem lub wewnętrznymi ścianami prefabrykatu, co zależy od maksymalnej wielkości kruszywa mieszanki betonowej.
Rys. 3 Zależność między maksymalnym uziarnieniem kruszywa mieszanki betonowej a minimalną szerokością przekroju (Szczelne konstrukcje żelbetowe, materiały firmy Jordahl & Pfeiffer Technika Budowlana, 2014) [2]
Zależność między maksymalnym uziarnieniem kruszywa mieszanki betonowej a minimalną szerokością przekroju [2, 3]:
Maksymalne uziarnienie kruszywa mieszanki betonowej: 8 mm
- Minimalna szerokość przekroju ≥ 12 cm
Maksymalne uziarnienie kruszywa mieszanki betonowej: 16 mm
- Minimalna szerokość przekroju ≥ 14 cm
Maksymalne uziarnienie kruszywa mieszanki betonowej: 32 mm
- Minimalna szerokość przekroju ≥ 18 cm
Użycie wewnątrz budynku elementów szczelnych dla pary wodnej (np. posadzka żywiczna, paroszczelne wykładziny z PVC) może w trakcie eksploatacji prowadzić do zaniku strefy odparowania wilgoci, co w konsekwencji może powodować uszkodzenia warstw wykończeniowych lub użytkowych. Wilgoć w przegrodzie, która nie ma możliwości odparowania, tworzy swoisty zator, co niweczy zasadę działania wodonieprzepuszczalnej przegrody. Dyfuzja pary wodnej może prowadzić również do utraty właściwości użytkowych warstw wykończeniowych (np. drewnianego parkietu). Decyzja o zastosowaniu dodatkowych warstw hydroizolacyjnych i/lub paroizolacyjnych powinna być podjęta indywidualnie dla każdej sytuacji.
Każde z potencjalnych miejsc przecieków musi być odpowiednio zaprojektowane, wykonane oraz uszczelnione. System uszczelnień dla tych miejsc musi tworzyć zamknięty układ, zwracając szczególną uwagę na zmiany kierunku z poziomego na pionowy i odwrotnie. Jeśli to możliwe, należy unikać wykonywania dylatacji konstrukcyjnych lub ograniczać ich liczbę. Uszczelnienia wymagają także tzw. szczeliny (rysy) pozorne, czyli specyficzne miejsca elementu, gdzie celowo osłabia się przekrój, aby doszło do zarysowania w tym miejscu. Szczelność zapewnia zabetonowana w tym miejscu specjalna wkładka, która jednocześnie osłabia i uszczelnia przekrój. Kolejnym ważnym miejscem są przerwy robocze przy betonowaniu, które również muszą być poprawnie zaprojektowane i wykonane. Kształt taśm nie jest przypadkowy – ma na celu maksymalne wydłużenie drogi wody w celu uszczelnienia dylatacji lub szczeliny, dlatego dobór taśm zależy także od szerokości przekroju, wielkości obciążenia wodą i klasy użytkowania. W przypadku taśm dylatacyjnych istotne są również zakładane przemieszczenia sąsiadujących części obiektu.
Rys. 4 Taśmy do uszczelnień dylatacji: a – wewnętrzne, b – zewnętrzne, c – kątowe [4,5]
Rys. 5 Profil do uszczelnienia rysy pozornej [4,5]. Zastosowany profil jest kierunkowy – usytuowanie piór względem przekroju nie jest obojętne.
Rys. 6 Zasada działania pęczniejącej taśmy bentonitowej w przerwie roboczej [4,6];
Rys. 7 Taśma uszczelniająca do przerw roboczych połączona z elementem szalującym [4,7]
Bibliografia
- dr inż J. J. Sokołowska, dr inż. G. Adamczewski, Nowoczesne materiały hydroizolacyjne do ścian i fundamentów - przegląd technologii, Inżynier Budownictwa, 2013 https://inzynierbudownictwa.pl/nowoczesne-materialy-hydroizolacyjne-do-scian-i-fundamentow-przeglad-technologii/
- Maciej Rokiel, Technologia Białej wanny (część I), Inżynier Budownictwa, 2017 https://inzynierbudownictwa.pl/zastosowanie-betonu-wodonieprzepuszczalnego-w-tzw-technologii-bialej-wanny-cz-i/
- Zement-Merkblatt H-10 – Wasserundurchlassige Betonbauwerke, Verein Deutscher Zementwerke e.V, 2012
- Maciej Rokiel, Technologia Białej wanny (część II), Inżynier Budownictwa, 2017, https://inzynierbudownictwa.pl/zastosowanie-betonu-wodonieprzepuszczalnego-w-tzw-technologii-bialej-wanny-cz-ii/
- Technika uszczelnień Kunex, materiały firmy Jordahl & Pfeiffer Technika Budowlana Sp. z o.o., 2013
- Systemy uszczelniające cz. 1, materiały firmy Forbuild SA, 2016
- Szczelne konstrukcje żelbetowe, materiały firmy Jordahl & Pfeiffer Technika Budowlana Sp. z o.o., 2014
14 czerwca 2024
