Terasy, balkony a lodžie z konstrukčního hlediska

1. Hlavní příčiny poruch a vad tuhých vrstev pochůzných střech

1.1. Příčiny poruch a vady vyplývající z volby materiálu

Jde především o všechny druhy betonových směsí pro vrstvy spádové, tepelně izolační i vyrovnávací. Každý mokrý proces závisí na počasí a většinou nepříznivě ovlivňuje kvalitu střešního pláště, zejména uvažuje-li se s materiálem jako s tepelně izolační vrstvou. Řešení spádu se musí docílit už výběrem nosných střešních konstrukcí s min. sklonem 1° (2 %), což je celosvětový trend pro hydroizolace.

Použití tepelněizolačních popř. podsypových materiálů se musí volit podle budoucích vlhkostních poměrů. Při volbě materiálů, které tvoří podklad pro hydroizolaci, je nutno znát jejich tepelnou roztažnost ovlivňující dilatační úpravy (tabulka 1).

Materiál	Součinitel αi	Materiál	Součinitel αi
betony	9 - 12.10-6	hliník a slitiny	24.10-6
železobetony	12 - 14.10-6	cín	27.10-6
cihelné zdivo	5.10-6	ocel	10 - 14.10-6
sklo	4,3 - 4,8.10-6	měď	16.10-6
dřevo	8.10-6	zinek	17 - 28.10-6

Tabulka 1. Součinitele délkové tepelné roztažnosti α_i některých materiálů

Ze známých fyzikálních vztahů je možno vypočítat prodloužení stavebního prvku l v důsledku oteplení:

Δl = l . α_i . Δt [m],

kde

l - původní délka prvku [m]
α_i - koeficient tepelné roztažnosti
Δt - teplotní rozdíl [°C]

2. Dilatační spáry a vrstvy

Vzdálenosti dilatačních spár mají být voleny tak, aby deformace dilatačních celků jednotlivých vrstev byly ve skladbě pochůzné střechy přibližně stejné. Maximální doporučené vzdálenosti dilatačních spár v monolitických nevyztužených vrstvách střešního pláště jsou uvedeny v tabulce 2.

Šířka dilatačních spár v tuhých vrstvách pochůzných ploch se stanoví výpočtem s ohledem na maximální rozměrové změny dilatačních prvků. Přitom spáry ve dvou sousedních nezávisle se pohybujících vrstvách nemají být umístěny nad sebou. Dilatační spáry jsou nutné u všech prostupujících konstrukcí. Spáry mohou být též vyplněny stlačitelným materiálem - v tomto případě se předepisuje jejich minimální šířka až na dvojnásobek nevyplněných spár.

Dilatační vrstvy se používají mezi nášlapnou vrstvou a hydroizolací, zejména u větších rozměrů. Pokud bude složena ze sypaných materiálů, bude tvořit i vrstvu drenážní pro odvod infiltrované dešťové vody. Dilatační vrstvu mohou tvořit:

1. sypané materiály o tloušťce min.10 mm zrnitosti:
   • do 2 mm pro hmoty hydrofilního charakteru,
   • do 1 mm pro hmoty hydrofobního charakteru,
2. plastové fólie,
3. asfaltové pásy typu A,
4. nenasákavé textilie s mikrobiální odolností.

Vrstva nebo část střešní konstrukce	Max. dovolená vzdál. dilatačních spár [mm]	Dilatační spára
monolitické ochranné nevyz-tužené povrchové vrstvy	2000	spáry min. 3 mm široké bez výplně či vyplněny pískem zrnitosti 1 mm
monolitické podkladní betony a vrstvy nad tepelnou izolací	2000	bez výplně s event.překrytím o šířce min. 3 mm
tepelněizolační vrstvy monoli-tické	3000	spáry s výplní pružnou tepelnou izolací
monolitické nevyztužené pod-kladní a spádové vrstvy pod tepelně izolačkou vrstvou	6000	spáry bez výplně nebo se stlačitelnou výplní

Tabulka 2. Maximální dovolené vzdálenosti dilatačních spár

3. Povrchy pochůzných ploch

Pochůzné plochy je možno dělit podle různých hledisek:

1. podle prostoru umístěného pod pochůznou střechou na:
   1. pochůzné plochy nad vytápěnými prostorem (ve skladbě je umístěna termoizolace),
   2. pochůzné plochy nad nevytápěným prostorem (ve skladbě nemusí být tepelněizolační vrstva;
2. podle způsobu kladení pochůzné vrstvy:
   1. nasucho (ukládá se bez mokrého procesu - např. dlažba na podložkách z PVC, pryže apod.
   2. namokro (ukládá se pomocí mokrého procesu - např. dlažba do betonové mazaniny.

Nášlapnou vrstvu pochůzných ploch tvoří:

1. mazanina z betonů, asfaltobetonů, plastbetonů - mají být od povlakové vrstvy odděleny dilatační vrstvou a je vhodné je vyztužit,
2. dlažby do maltového lože - mají být stejně jako mazaniny od povlakové krytiny oddilatovány (poloha dilatačních spár se musí ztotožňovat s polohou dilatace v podkladu),
3. dlažby do podsypu - doporučuje se minimální nasákavost,
4. dlažby na podložkách - doporučují se z hlediska stabilizace dlaždice alespoň rozměrů 400 x 400 mm,
5. dlažby z desek a pásů na bázi plastů a plastů - používají se většinou k dočasné ochraně hydroizolačních povlaků,
6. litý asfalt - klade se na betonové mazaniny, chránící povlakovou krytinu před vyššími teplotami.

Technologie kladení dlažeb:

a) Dlažby do maltového lože:

Dlažba kladená do maltového lože sestává z podkladní betonové vrstvy tloušťky min.35 mm, která spočívá na separační a pomocné hydroizolační vrstvě (v nejjednodušším případě je podkladem asfaltovaná nepískovaná lepenka). Pod ní by měla být dilatační a drenážní vrstva z jemného kameniva (frakce 2-4 mm) v tloušťce alespoň 20 mm. Ta je kladena buď přímo na vyspádovanou hydroizolaci nebo na pomocnou ochrannou vrstvu (např.fólii). Z praktických zkušeností se osvědčilo horní tuhou část dilatovat v plochách maximálně 2 x 2 m, přičemž dilatace v podkladní betonové vrstvě se musí krýt s dilatacemi v nášlapné vrstvě.

b) Dlažby do podsypu:

S ohledem na velký počet poruch u předchozího typu dlažeb vedla k prosazování volně kladené dlažby. Jednou z těchto možností je kladení dlažby z hmotnějších prvků do podsypu z kameniva frakce 2 - 4 mm, popř. hydrofobizovaného popílku. Větší hmotností se dosáhne větší stability vůči sání větru a zároveň se docílí lepšího vzhledu. Ve srovnání s předchozím typem dlažby tato varianta vyžaduje zvýšenou údržbu těchto ploch (zarůstání travou, propírání podsypů atd).

c) Dlažby na podložkách:

V této variantě volně kladených dlažeb se využívá jak větších rozměrů dlaždic (minimalizace četnosti podložek), tak i jejich větší hmotnosti (stabilita proti sání větru). Nejčastěji jsou dlaždice vyrobeny z kamene, betonu s vymývaným povrchem nebo keramiky s rozměry 400 x 400 až 600 x 600 mm. Někdy se dlaždice kladou na betonové terče, jindy mohou být doplněny speciálními rektifikovatelnými trny v rozích. Podložky mohou být bez rektifikace nebo s rektifikací.

c1) nerektifikovatelné: nastavují pouze výšku vzduchové mezery mezi hydroizolací a dlaždicemi - mají výšku od 5 do 30 mm;
c2) rektifikovatelné: svou konstrukcí jsou schopny eliminovat spád podkladní konstrukce - obvykle mají výšku od cca 60 do 210 mm.

Kromě dlažby kladené na pryžové nebo plastové podložky vyvinula firma Schlüter plastové kroužky s Ø 240 mm a výškou 25 mm ve tvaru mírně kónických skruží. Tyto kroužky se užší stranou kladou na podklad a slouží jako bednění pro cementové terče. Dlažba dovoluje snadnou a rychlou rektifikaci vrstvením cementové výplně. Pokud jsou dlaždice větších rozměrů, jejich hmotnost se přenáší větší plochou podložek.

U zámkové dlažby kladené do písku nebo drtě je nezbytně nutné zajistit ochranu všech vpustí nebo odvodňovacího systému před splavováním jemných částeček podsypu. Toto se zajišťuje důkladnou filtrační vrstvou, která je schopna částečky zachytit.

S rozšířením dovozu po r.1989 se na našem trhu objevil nový typ polyetylenové rohože Schlüter-Ditra pro kladení dlažby na terasy a balkony pomocí lepidla buď na oddilatovaný spádový beton nebo přímo na rohož (vhodné při opravách staré dlažby bez zbytečného bourání podkladu. Jedná se o rohož s rybinovitě tvarovanými žebry vysokými 3 -4 mm na lícové straně a síťovinou na rubové straně.

4. Podklady pro dlažby

Jako podklady dlažeb se používají mazaniny:

1. cementové,
2. anhydritové,
3. asfaltové (používají se zřídka).

4.1. Cementové mazaniny

Jsou barvy světle šedé, tloušťky min. 35 mm s přípustnou vlhkostí do 2,5 % (hmotnostních). Tím, že beton podléhá dlouhodobě změně tvaru smršťováním, je třeb a pro odeznění těchto deformací počítat s obdobím alespoň 6 - 12 měsíců. Proto cementové potěry vyžadují před položením dlažby min 28 dnů než odezní počáteční deformace způsobené smršťováním. Zejména plovoucí potěry a potěry s podlahovým vytápěním mají i později sklon ke změně tvaru a tvorbě trhlin, např. vlivem teplot a zatížení. Při použití polyetylenových rohoží Schlüter-Ditra může být dlažba pokládána na nevyzrálé cementové potěry a podlahovým vytápěním ihned, jakmile jsou pochozí. Náběh vytápění může být 7 dní po ukončení pokládky dlažby postupným zahříváním o +5°C za den. U běžných cementových mazanin se předpokládá doba schnutí cca 7 - 10 dnů na 1 cm tloušťky mazaniny při 50 - 60 % relativní vlhkosti vzduchu a při teplotě cca 20 °C.

Cementové mazaniny mohou být od tloušťky cca 40 mm z prostého betonu, ale stále častěji se vyztužují kari sítí, která při menší tloušťce brání vzniku trhlin a zároveň přispívá ke zvýšení únosnosti podlahy. Při provádění cementových vrstev je nutno u větších ploch respektovat dilatační spáry (obvykle ve vzdálenostech po 3 m). Součástí mazaniny či potěru je obvodová dilatační páska, oddělující z důvodu přenosu kročejového hluku sousední vertikální (nosné i nenosné) konstrukce od podlahy. Po zatvrdnutí podkladní vrstvy pak následuje seříznutí izolačního pásku na úroveň podlahy, čímž vznikne podklad pro provedení nášlapné vrstvy.

Dvouvrstvé betonové mazaniny mají nášlapnou vrstvu provedenou z různých potěrů. Volbu druhu potěru ovlivňují požadavky na mechanickou odolnost podlahy.

• betonová mazanina s cementovým potěrem o tloušťce 10 až 30 mm,
• betonová mazanina s polymercementovým potěrem o tloušťce 5 až 15 mm (z malty s přísadou filmotvorných vodních disperzních plastických hmot nebo syntetických kaučuků).

4.2. Anhydritové lité potěry

Anhydritové lité potěry na bázi síranu vápenatého lze pokládat v tloušťce již od 30 mm, lépe od 35 mm. Na rozdíl od mazanin na bázi cementu, které vyžadují:

• pracnou a pomalou pokládkou včetně dopravy "kolečky",
• ruční srovnání do roviny, jejíž dosažení bývá často problematické,
• nutnost pokládat vyšší vrstvu materiálu a vyztužovat jej ocelovými sítěmi, pokládka anhydritových potěrů je nesrovnatelně rychlejší (podlahová směs se lije pomocí čerpadel), lité podlahoviny mají většinou samonivelační účinek a není problém s nimi dosáhnout téměř ideální rovinatosti.

Doba schnutí: minimálně 12 dnů na 1 cm tloušťky mazaniny (při 50 - 60% relativní vlhkosti a cca 20°C teplotě vzduchu). Max. přípustná vlhkost mazaniny 0,5 hmotnostních %. Při použití polyetylenových rohoží Schlüter-Ditra lze položit dlažbu i při zbytkové vlhkosti cca do 2, 0 hmotnostních %.

4.3. Asfaltové mazaniny

Předpokladem pro použití této mazaniny je dostatečné posypání povrchu křemičitým pískem a před lepením dřevěné podlahy odstranění volných zbytků křemičitého písku přebroušením. Před nanesením následné vrstvy lepidla musí být zbytky zbroušených částic zameteny a vysáty.

5. Analýza trhlin v cementových mazaninách a potěrech

Srovnáme-li cementové podklady s anhydritovými, stále převládají mazaniny a potěry na bázi cementu. Je dostatečně známou skutečností, že jednou z největších slabin všech cementových materiálů způsobující snížení pevnosti a životnosti je tvorba trhlinek v jejich struktuře. Trhlinkami nazýváme malé diskontinuity, které nevedou k úplnému oddělení částí materiálu a často nemusí být a také nejsou na první pohled viditelné. Oproti tomu lom znamená úplné oddělení a ztráta integrity materiálu. Často se o lomu také mluví jako o trhlině.

Není-li na materiálu viditelný lom, neznamená to, že by v něm nebyly trhlinky. Bohužel přítomnost trhlin lze předpokládat v každém betonu. Jejich charakter a frekvence má nezanedbatelný vliv na pevnost a zejména dnes velmi frekventovanou trvanlivost betonových a vyztužených konstrukcí. Zabránění vzniku a šíření trhlin má proto velký praktický význam.

Jakýkoli cementem pojený komposit se v průběhu vysychání a ochlazování smršťuje. Není-li tomuto procesu bráněno hovoříme a tzv. volném smršťování. Jestliže je však nějakým způsobem tento proces omezován, vyvolá proces smrštění napětí, které je vlivem procesem dotvarování redukováno v čase. Jestliže v kterémkoli okamžiku tohoto procesu dojde k překročení tahové pevnosti materiálu vznikne trhlina. Pro cementem pojené materiály, tj. betony a malty, lze rozdělit nekonstrukční (nestatické) trhliny na 5 základních typů:

1. plastické smršťovací trhliny,
2. teplotní trhliny v počátečním stádiu tuhnutí a tvrdnutí,
3. smršťovací trhliny vzniklé vlivem hydratace (autogenní smršťování),
4. smršťovací trhliny vlivem vysychání,
5. expanzní trhliny vlivem alkalické reakce kameniva, koroze výztuže nebo síranové koroze.

Plastické trhliny:

vznikají v době kdy je beton v plastickém stavu před zahájením tvrdnutí, a to v čase cca 0,1 - 6 hodin po uložení směsi. Tento typ trhlin lze rozdělit na další dva podtypy:

• Trhliny vzniklé vlivem sedání směsi projevující se odlučováním vody ze směsi tj. tzv. procesem krvácení (bleeding);
• Plastické smršťovací trhliny vzniklé rychlým odpařením záměsové vody. Trhliny tohoto typu vznikají v okamžiku rychlého odpařování záměsové vody ze směsi (např. vlivem horkého počasí). Výsledkem vzniklých kapilárních sil jsou náhodně vzniklé diagonální trhliny, nebo všesměrně propagující se trhliny tvořící plošné mapy trhlin.

Teplotní trhliny v ranném stádiu tuhnutí a tvrdnutí:

Tyto trhliny jsou vyvolány teplotami vyvozenými chemickou reakci cementu s vodou tj. hydratací. Vznik trhlin může být vyvolán dvěma způsoby:

• Teplotním gradientem mezi jádrem a povrchem betonového prvku;
• Omezením smršťovacího procesu v okamžiku, kdy ohřátá konstrukce začne chladnout, např. nabetonování nové konstrukce na starou. Tento typ trhliny se projeví na konstrukci v čase 2-7 dní po betonáži.

Smršťovací trhliny vzniklé vlivem hydratace (autogenní smrštění) a vysychání:

Mnoho trhlin, které jsou považovány za smršťovací vlivem vysychání jsou při bližším studiu ve skutečnosti trhliny teplotní nebo plastické. Hlavním vodítkem pro rozlišení tohoto typu trhliny je doba jejího vzniku. Tyto trhliny vznikají v časovém horizontu týdnů a měsíců. Dominantní vliv na vznik těchto trhlin má vysychání. Vliv chemického procesu hydratace je pro běžné betony minoritní. Znamená to, že rozhodující pro smrštění je obsah vody v betonu. Minimalizací obsahu vody je sníženo i konečné smrštění betonu.

Specifickým typem smršťovacích trhlin je jemná síť trhlinek vznikající zejména na površích přehlazených (podlahy) nebo na styku hladkých bednění s betonem, kdy dojde ke vzniku vrstviček s vysokým obsahem jemných složek a pojiva. V kombinaci se špatným ošetřováním tak vzniká síť trhlinek, která se nejlépe projeví při navlhčení povrchu.

Trhliny vzniklé expanzí:

Tento typ porušování je vyvoláván obvykle procesy, které mají dlouhodobý charakter (roky) a jejichž důležitým činitelem je přítomnost vlhkosti. Lze mezi ně zařadit:

• alkalickou reakci kameniva s cementem,
• korozi výztuže, při které korozní zplodiny vyvolávají expanzní tlaky a vedou k oddělování povrchových vrstev betonu,
• působení vlhkosti a mrazu,
• síranovou korozi vyvolávající obdobné trhliny jako alkalická reakce.

6. Rozbor kontaktní plochy lepidla s podkladní betonovou vrstvou

Na styku dvou materiálů dochází k jejich vzájemnému spolupůsobení, na kterém se podílí:

• chemická soudržnost daná interatomovými silami,
• fyzikální soudržnost daná intermolekulárními silami,
• mechanická soudržnost daná kotevními účinky spojovaných ploch.

Chemická soudržnost je způsobena na základě interakce atomů v těchto chemických vazbách:

1. v iontové vazbě se přitahují pozitivní a negativní ionty,
2. v kovalentní vazbě se vyskytují společné valenční elektrony,
3. v kovové vazbě krystaly sestávají z rovnoměrně rozmístěných iontových jader s valenčními elektrony téměř volně se pohybujícími celou hmotou.

Z hlediska fyzikální soudržnosti je důležitá schopnost pevného betonového povrchu přitahovat atomy nebo molekuly tekutiny a vytvořit tak novou tzv. stykovou zónu, jejíž tloušťka je rozhodující pro posuzování pevnosti v soudržnosti a hlavně životnosti spoje. Je ovlivňována teplotou, vlhkostí, smáčivou povahou povrchu, nasákavostí atd. Styková zóna tak vytváří souvrství, kde objemové změny jednotlivých vrstev jsou ovlivněny nejen tloušťkou, ale především mírou spojení jednotlivých vrstev.

Kromě fyzikálních interakcí působí na soudržnost ještě tzv. kotevní efekt, který závisí na mikrotopografii povrchu a velikosti molekul. Do nerovností a dutin pak zapadají molekuly vláčné nebo tekuté hmoty, působením chemicko-fyzikálních vazeb pokrývají celý povrch pevných látek. Z hlediska chemicko-fyzikálních vazeb je nutno sledovat, jakým způsobem mohou na povrchu spojovaných hmot působit případné volné elektrony a jaká je bilance energetického potenciálu spojovaných povrchů.

Poruchu v přídržnosti ve stykové zóně nebo přímo na styku spojovaných materiálů lze ovlivnit úpravou povrchu suchého podkladového betonu (zejména starého), čímž se změní fyzikálně chemické vlastnosti jeho povrchu (např. mechanická přídržnost, alkalita, styková zóna, elektronegativnost jednoho povrchu vůči druhému apod.). Podle toho je možno u starých betonů aplikovat následující způsoby:

1. impregnaci, při níž molekuly spojované hmoty se soustřeďují na povrchu,
2. penetraci - molekuly spojované hmoty pronikají do větší hloubky, čímž zvyšují tloušťku stykové zóny, avšak póry zůstávají neutěsněny,
3. těsnění povrchu, které částečně povrchové póry utěsňuje a vytváří tenký povrchový film,
4. stěrku, která povrchové póry uzavírá a díky silnější vrstvě plní i vyrovnávací funkci povrchu.

Literatura:

[1] Kupilík,V.: Střechy (kniha), Stavební Informační Agentura, Praha,1997, str.258, ISBN 80-85380-42-0
[2] Kupilík,V.:Závady a životnost staveb (kniha),Grada Publishing, 1999, str.288, ISBN 80-7169-581-5