Vliv injektáže na pevnost malty v tlaku
V důsledku zvýšené vlhkosti ve stavebním materiálu dochází ke změně celé řady jeho mechanických a fyzikálních vlastností. Zejména množství volné vody ve stavební konstrukci vytváří závadné prostředí pro lidský organismus, přispívá ke zvýšené ekonomické náročnosti při užívání a snižuje životnost stavebního díla. Využití injektáže (chemické metody) k obnově hydroizolace a zvýšení užitné hodnoty stavby, je jednou z přímých metod, která v posledních letech podstupuje rychlý vývoj. Ve své práci se zabývám hodnocením dvou u nás používaných chemických přípravků a jejich vlivem na mechanické vlastnosti malt.
1. Chemická metoda
Chemická metoda je souhrnný název pro infuzní metodu a metodu chemických injektáží. Její podstatou je vytvoření dodatečné clony (vrstvy) do předem stanoveného místa vlhké konstrukce, kdy je používán chemický prostředek. Clona omezuje další migraci zejména kapalné vlhkosti do částí konstrukce nad (za) touto clonou a zřizuje se vpravením vhodné, chemicky aktivní látky do struktury konstrukcí pomocí předem vytvořených vrtů. Následné odstranění vlhkosti z konstrukce nad takto vytvořenou clonou se zajišťuje nepřímými nebo doplňkovými metodami. [1]
1.1 Geometrie vrtů
Abychom docílili vytvoření efektivní souvislé vodě odolné dodatečné bariéry je nutno provést soustavu vrtů podle druhu použitého přípravku a vlastností konstrukce, do které je přípravek vpravován. Je třeba navrhnout délku a průměr vrtu, jejich osovou vzdálenost či sklon a výškovou úroveň dodatečné bariéry. [1, 2]
1.2 Rozdělení chemických metod
Dělení chemických metod mohou být různá a některá nabízejí vzájemné souvislosti. Můžeme použít dělení např. podle způsobu aplikace, chemické báze, principu vnikání či působení. Blíže bych se zmínil o prvních dvou:
Rozdělení podle způsobu aplikace – na beztlakové, s využitím hydrostatického tlaku a tlakové. Pro plnění vrtů beztlakově a s využitím hydrostatického tlaku se používá souhrnný název infúze. Pro plnění tlakovým způsobem se používá pojem injektáž. Protože některé přípravky lze aplikovat více způsoby souhrnně je popisujeme jako chemickou metodu či jednoduše injektáž. [1, 2]
Rozdělení podle chemické báze – vlastnosti injektážního prostředku co do viskozity a schopnosti pronikání musí být takové, aby zajistily rovnoměrné napouštění materiálů i s malými póry. Dělení podle báze určuje chemické složení jednotlivých přípravků. [2]
Po konzultaci s odborníky v daném oboru byly pro experiment a injektáž zkušebních vzorků zvoleny dva u nás používané přípravky:
Přípravek č. 1 (RUBBERTITE) – je trojsložkový vodný hydrogel na bázi akrylátu či metakrylátu, který se vytvrzuje na gumoelastickou, flexibilní hmotu. Vyznačuje se nízkou viskozitou, která se při míchání složek blíží viskozitě vody. [3]
Přípravek č. 2 (Realcryl 3) – je dvousložková injektážní pryskyřice na akrylátové bázi. První složku tvoří pryskyřice a katalyzátor, druhou složku aktivátor, který se míchá s vodou. Obě složky jsou injektovány pumpou se dvěma písty v poměru 1:1. Zůstává trvale pružný i pod vodou a vyznačuje se vysokou reverzibilitou. [4]
2. Experimentální měření
Cílem experimentu bylo ověřit, jaké množství chemického přípravku jsme schopni injektovat do struktury materiálu s předem daným stupněm zavlhčení a vyhodnotit, jakým způsobem ovlivní injektovaný přípravek pevnost malty v tlaku. Vycházel jsem z předpokladu, že všechny vzorky byly vytvořeny za stejných laboratorních podmínek, stejnými postupy a všechny před provedením experimentu prošly stejným procesem přípravy.
2.1 Popis provedeného experimentu
Experiment byl proveden na 72 vzorcích tří druhů malt. Ke zkoušení malt byl zvolen vzorek tvaru krychle o hraně 150 mm s ohledem na potřebu vyvrtat do zkušebního tělesa otvor Ø 12 mm (hloubky 100 mm = 2/3 rozměru vzorku) pro osazení pakru a injektáž. Z každého druhu malty bylo 24 vzorků rozděleno do tří sad po osmi kusech, jedna sada byla určena pro injektáž prvním přípravkem, druhá pro injektáž druhým přípravkem a třetí byla referenční.
Jednalo se o materiály:
a) Zdicí malta vápenocementová (MVC) – PROFI Dur 50
b) Zdicí malta cementová (MC) – CEMIX 10
c) Zdicí malta vápenná (MV) – připravená přímo v laboratoři
K injektáži byly použity přípravky:
1) RUBBERTITE
2) Realcryl 3
Všechny vzorky byly plně nasyceny vodou, pro výpočet 80% počátečního stupně zavlhčení před zahájením aplikace injektážního přípravku. Počáteční zavlhčení bylo zvoleno dle směrnice WTA 4-4-04D (Injektáž zdiva proti kapilární vlhkosti), kde jsou uvedeny možnosti stupně vyplnění struktury materiálu vodou: 60 %, 80 %, > 95 % ±5 %. Zvolili jsme 80 %, aby byly co nejlépe simulovány podmínky reálné vlhké konstrukce, ale byla ještě možnost do materiálu aplikovat množství chemického přípravku průkazné pro další experimentální měření.
Po dosažení požadovaného zavlhčení, přepočteného na hodnotu hmotnostní vlhkosti, byly jednotlivé vzorky zabaleny do potravinářské fólie, aby bylo zamezeno jejich vysychání. Den před aplikací chemického přípravku byly vzorky vybaleny, zváženy a jejich hmotnost byla pomocí předsušení či dodatečného vlhčení upravena na výpočtem určenou hodnotu. Do takto připravených vzorků byly osazeny předem zvážené pakry (ucpávky) a to včetně vzorků referenčních (Obr. č. 1 a 2).
Obr. č. 1 (a, b) Plastový pakr – vážení a osazení do vzorku
Pro maltu a) a b) byly zvoleny pakry plastové (obr. č. 1) a pro méně soudržnou maltu c) kovové s pevnou kuličkou (obr. č. 2). U vývrtu malty c) došlo při vlhčení většiny vzorků k vydrolení, proto nebylo možné osadit plastové pakry fungující na principu hmoždinky. Kovové pakry byly do malty c) ukotveny díky těsnícímu kroužku ve spodní části, který byl šroubováním roztažen. (Pro osazení kovového pakru do malty a) a b) je potřeba otvor Ø 14 mm).
Obr. č. 2 (a, b) Kovový pakr – vážení a osazení do vzorku
Vzhledem k hledání vhodné technologie provádění se ukázala volba plastových i kovových pakrů s pevnou kuličkou jako nevhodná. Při tlakové injektáží malty a) začalo docházet k úniku přípravku v okolí pakru ven ze vzorku a u malty c) nebylo možné do vzorku vůbec protlačit přípravek přes pevnou kuličku. S ohledem na tuto skutečnost byly kovové pakry s pevnou kuličkou nahrazeny kovovými pakry s volnou kuličkou, které byly rozměrově stejné a plastové pakry osazené ve vzorcích malt a) a b) byly po obvodu utěsněny silikonovým tmelem (obr. č. 3).
Obr. č. 3 (a, b) Tmelení plastových pakrů
Po osazení všech pakrů proběhla injektáž určených sad vzorků (Obr. č. 4). Při aplikaci přípravku byl každý vzorek zvážen těsně před a po provedení injektáže. Hmotnosti byly zapsány včetně okrajových podmínek. Tlak, pod kterým byl přípravek do materiálu injektován, se pohyboval mezi 0,2 až 0,5 MPa.
Obr. č. 4 (a, b) Injektáž chemického přípravku
Vzorky byly po provedení injektáže ponechány v ustálených laboratorních podmínkách a přibližně po jednom měsíci bylo jejich sušení urychleno za pomoci dvou přenosných mikrovlnných generátorů Romill G1/2011. Vysoušeny byly vzorky ve třech 20minutových cyklech. Po provedení navazujících experimentů byly krychle převezeny na Ústav stavebního zkušebnictví, kde proběhly zkoušky pevnosti v tlaku (Obr. č. 5).
Obr. č. 5 (a, b) Hydraulický lis sloužící ke zkoušení krychelné pevnosti v tlaku a typické porušení vzorku
Maltové krychle byly postupně vkládány do lisu a zatěžovány až do porušení vzorku, kdy byla odečtena a zapsána hodnota zatížení. Krychle byly zatěžovány kolmo na směr hutnění, při jejich výrobě.
V průběhu experimenty byly sledovány:
- hmotnost aplikovaného chemického přípravku
- zatížení při porušení vzorku
2.2 Výsledky provedeného experimentu
V grafu č. 1 a 2 uvádím střední hodnoty množství přípravku, který se nám podařilo aplikovat do jednotlivých sad maltových krychlí při daném počátečním stupni zavlhčení.
Graf č. 1 Hodnota mediánu přípravku 1) aplikovaného do tří druhů malt
Graf č. 2 Hodnota mediánu přípravku 2) aplikovaného do tří druhů malt
Medián měřené hmotnosti vzorků v jednotlivých sadách krychlí činil u přípravku 1) 26 g pro maltu a), 22 g pro maltu b) a 95 g pro maltu c).
Medián měřené hmotnosti vzorků v jednotlivých sadách krychlí u přípravku 2) činil 29 g pro maltu a), 20 g pro maltu b) a 145 g pro maltu c).
Podle druhu injektážního přípravku a jeho množství (hmotnosti) aplikovaného do vzorků, byl posuzován vliv přípravku na pevnost materiálu (maltových krychlí) v tlaku. Dále uvádím výsledky experimentu pro maltu a).
a) Zdicí malta vápenocementová (MVC) – PROFI Dur 50
Výsledné zatížení, při kterém došlo k porušení vzorku a následně vypočtené pevnosti v tlaku jednotlivých vzorků, včetně porovnání s výše popsaným množstvím aplikovaných chemických přípravků, je uvedeno v tabulkách č. 1, 2 a 3. Uvedeny jsou průměrné hodnoty a hodnoty mediánu.
Tab. č. 1 Průměrné hodnoty a medián měřených veličin malty a) injektované přípravkem 1)
Tab. č. 2 Průměrné hodnoty a medián měřených veličin malty a) bez aplikace přípravku
Tab. č. 3 Průměrné hodnoty a medián měřených veličin malty a) injektované přípravkem 2)
U injektovaných krychlí došlo k rozptylu pevnosti v tlaku mezi jednotlivými vzorky až okolo 35 % oproti 18 % u vzorků referenčních. Tento poměrně velký rozdíl si vysvětluji skutečností, že některé krychle mohly být tlakem injektáže porušeny. I když k vizuálně patrnému porušení došlo pouze u dvou injektovaných vzorků malty a) (vzorky číslo 17 a 22).
3. Vyhodnocení a závěr
Měření ukázala, že technologií, která se běžně v praxi užívá, nejsme schopni s využitím metody abstrakce (tedy nahrazením reálné konstrukce modelovými zkušebními vzorky) protlačit do maltové krychle s daným stupněm zavlhčení tolik chemického přípravku, jako jsme na počátku experimentu předpokládali.
Graf č. 3 Střední hodnoty pevnosti v tlaku u tří sad krychlí malty a)
Ačkoli bylo množství injektážního přípravku relativně malé, z grafu č. 3 je patrné, že oba přípravky ovlivnily výslednou pevnost v tlaku u malty a) kladným způsobem. Po aplikaci přípravku 1) se pevnost v tlaku zvýšila o 1,12 MPa a po aplikaci přípravku 2) o 0,65 MPa oproti referenčním neinjektovaným vzorkům. V přepočtu na procenta byl zaznamenán nárůst pevnosti v tlaku sady injektované přípravkem 1) o 20,7 % a sady injektované přípravkem 2) o 12,0 %. Rozdíly objemové hmotnosti jednotlivých vzorků se na výslednou pevnost materiálu v tlaku v daném experimentu ukázaly jako zanedbatelné.
Pomineme-li oslabení vzorku vrtem pro injektáž, experimentální měření prokázalo, že kromě již ověřeného vlivu na prostup vlhkosti, způsobily oba přípravky také nárůst pevnosti materiálu v tlaku.
V praxi by měly mít výsledky měření význam zejména v oblasti injektáže novodobých zdících tvarovek typu THERM, kde se vzhledem ke značné nehomogenitě konstrukce nabízí využít ložné maltové spáry jako horizontální hydroizolační clony vytvořené za pomoci chemického přípravku.
Z důvodu hledání vhodné technologie injektáže nebyla zjišťována hloubka pronikání přípravku do vzorku. Pro rozšíření získaných výsledků by bylo vhodné těmito měřeními navázat a zkoušet také další u nás používané přípravky, včetně měření „in situ“, tedy na reálné konstrukci. Zde by se daly aplikovat poznatky zjištěné při hledání vhodné technologie injektáže k sanaci novodobých zdících tvarovek typu THERM.
Literatura
- [1] TOMÍČEK, O. Sanace vlhkého zdiva, chemická metoda – působení, účinnost, vlastnosti. Disertační práce, VUT FAST, Brno 2007.
- [2] WTA směrnice 4-4-04D. Injektáž zdiva proti kapilární vlhkosti (překlad). Praha 2004
- [3] Technický list RUBBERTITE
- [4] Technický list Realcryl 3
The increased moisture of the building materials causes the change of its mechanical and physical characteristic. In particular the high amount of loose water in construction is harmful to human beings, increase the economic expenses of usage of the building and shorten the lifetime of the building. One of the direct techniques to restore damp proofing and to increase the utility value of the building that have undergone rapid progress in last few years is the injection procedure.With use of experimental methods in my work I deal with evaluation of two injection compounds used in Czech Republic and with its impact on the mechanical characteristics of the mortar.