Vliv dilatačních spár na poruchy dlažeb
Dlažba jako vodivý povrch terasy velmi často podléhá objemovým změnám – smršťování a roztahování. Podívejme se, jaký mají vliv dilatační spáry na poruchy dlažeb.
Dlažba jako vodivý povrch terasy podléhá objemovým změnám - smršťování a roztahování. Smršťování podkladního lepidla nastává jako následek tvrdnutí a vysychání (dozrávání) nebo ochlazování (zejména v zimním období). Je závislé na čase, relativní vlhkosti a velikosti průřezu. Roztahování vzniká změnou objemu dlažby způsobenou rozdílnou teplotou nad bodem mrazu (rozhodující je teplota v letním období) vzhledem k základní teplotě, při níž byla dlažba pokládána. Samozřejmě, že míra roztahování je určena tepelnou roztažností použité dlažby uložené do mrazuvzdorného lepidla. Z tohoto důvodu se dlažba plošně rozděluje na menší pole maximálních rozměrů 3 x 3 m s maximálním poměrem stran 1 : 1,5 až 2 podle barvy dlažby, orientace ke světovým stranám, zastínění apod.
Chybějící dilatace v dlažbě spolu s dalšími faktory ovlivňujícími deformaci dlažby mohou být nejlépe objasněny na konkrétním příkladě jisté terasy na severozápadní straně 6.NP bytového domu o délce cca 20 m. Pro posouzení roztažnosti dlažby mohou být uvažovány následující předpoklady:
a) Základní (výrobní) teplota pro provádění betonové mazaniny Tzb:
podle časového průběhu prováděných stavebních úprav dlažba byla pokládána v polovině října; podle hydrometeorologického ústavu průměrná teplota v tomto období dosahovala:
- 18.10.... +10,5°C
- 19.10.... + 10,9°C,
- 20.10.... + 10,6°C,
- 21.10.... + 9,5°C
což znamená, že průměrná základní výrobní teplota v týdnu, ve kterém se dlažba prováděla, mohla být kolem +10,5 °C;
b) Extrémní teplota vzduchu v letním období může být uvažována hodnotou +37,5°C;
Obr.1. Extrémní teploty vzduchu v letním období
c) Extrémní povrchová teplota keramické dlažby závisí na extrémní teplotě vnějšího vzduchu. Pro extrémní povrchovou teplotu keramické dlažby v letním období lze vyjít z uvedeného grafu, který zachycuje intenzitu slunečního záření [W.m-2] atmosféry se stupněm znečištění Z = 3 (stupeň znečištění atmosféry se pohybuje v rozmezí hodnot Z = 2,0 až 8,0) pro letní období. V těchto podmínkách pak lze podle obr.3 uvažovat extrémní teplotu na horizontálním povrchu severozápadní strany ploché střechy v hodnotě 38°C, což znamená, že pod vodivou keramickou dlažbou na styku s lepidlem může být teplota o málo nižší (odhadem 36°C);
d) Koeficient teplotní roztažnosti dlažby včetně lepidla αt lze uvažovat hodnotou 0,000012 K-1. Z fyziky je známo, že poměrné prodloužení + (zkrácení -) každého materiálu Δl a tudíž i dlažby s lepidlem závisí na délce prvku l [m], součiniteli lineární tepelné roztažnosti αt [K-1] a rozdílu teplot Δt podle následujícího výrazu
Δl = ± l. αt. Δt
Obr.2. Intenzita slunečního záření pro letní období se stupněm znečištění atmosféry Z = 3
Výpočet prodloužení může být proveden pro dva případy za předpokladu, že:
a) dlažba se může roztahovat do obou stran - pro uvažovanou délku l ≈ 20 m : 2 = 10 m,
b) dlažba se může roztahovat jen z jedné strany - uvažovaná délka l ≈ 20 m.
Za předpokladu, že dlažba byla pokládána při průměrné teplotě 10,5 °C, potom:
v případě a) Δl = 10.0,000012.(36 - 10,5) = 0,00306 m = 3 mm,
v případě b) Δl = 20.0,000012.(36 - 10,5) = 0,006 m = 6 mm.
V obou případech nelze tento pohyb očekávat od používaných flexibilních lepidel, ale je nutné provést dilatační spáry, jejichž smyslem je umožnit volný pohyb dlažby a pokud možno do ní nevnášet síly vyvolané jejími objemovými změnami. Proto je vhodné např. provést dilatační spáry zakryté např. speciálními dilatačními profily.
Dilatační spáry připravené k zaplnění musí být suché, a proto se spárování doporučuje až po vyschnutí lepidla, tj. po 2 až 3 týdnech po položení dlažby (závisí na počasí, popř.vnitřní teplotě). Zároveň je nutná ochrana před prachem, popř. jeho vysátí těsně před zahájením zaplňování. Pokud bude lepší přilnavost zajištěna penetrací boků spáry předepsaným primérním nátěrem, je nutno nechat spáru dokonale vyschnout a zabránit případnému zaprášení spáry. Hranu dlažby je vždy nutno chránit před potřísněním spárovací hmotou.
Obr.3. Průběh extrémních teplot na horizontálním tmavším povrchu v horkém jasném slunném letním dni
K poruchám způsobeným objemovými změnami může přispět i nestabilizovaný podklad a nevhodné lepidlo.
| Vstupy | Zastoupení jednotlivých vstupů (%) | |||
|---|---|---|---|---|
| Lepidla na obklady | Stavební lepidla | Spárovací malty | ||
| Plniva | vápenec 0-0,09 mm | 38 | 27 | 66 |
| přírodní písek 0,1-0,5 mm | 20 | 30 | 0 | |
| Portlandský cement | 40 | 40 | 30 | |
| Vápenný hydrát | 0 | 0 | 2 | |
| Přísady | dispersní prášky | 1,6 | 2,7 | 1,0 |
| deriváty celulózy | 0,4 | 0,2 | 0,2 | |
| ostatní | 0 | 0 | 0,3 | |
| Příměsi | vlákna | 0 | 0,1 | 0 |
| pigmenty | 0 | 0 | 0,5 | |
| Celkem | ||||
Tabulka 1. Rámcové složení lepidel a spárovacích malt
V konstrukci terasy se mohl vyskytovat i nedostatečně stabilizovaný pěnový polystyrén, jehož objemové změny ve střešních pláštích probíhají ve třech etapách:
- první etapa se odehrává v horizontu cca 90 dní (tří měsíců), kdy u kvalitních pěnových polystyrénů,
- druhá etapa zahrnuje období do 1 roku, kdy dochází k objemovým změnám z 10 až 15 %,
- třetí etapa je velmi pomalá a reprezentuje i několik let, během nichž vymizí i zbývajících 10 % možných objemových změn.
Navíc hutný beton je ve srovnání s pěnovým polystyrenem cca 4x vodivější
| Materiál | Součinitel délkové teplotní roztažnosti αt [m.K-1] | Součinitel difúze vodní páry δ [s] | Faktor difuzního odporu μ |
|---|---|---|---|
| Extrudovaný polystyrén | 50 - 70 . 10-6 | 0,0019 . 109 | 100 |
| Sklo | 3 - 6 . 10-6 | spárová difúze | |
| Beton hutný | 12 - 20 . 10-6 | 0,008 - 0,01 . 109 | 17 - 23 |
| Ocel | 12 - 20 . 10-6 |
Tabulka 2. Rozdílné tepelně technické parametry některých stavebních materiálů
Použití talířových hmoždinek délky cca 150 mm, a to ještě s plastovým trnem nemůže zajistit spolehlivé kotvení horní vrstvy rozděleného pěnového polystyrénu do betonového podkladu, neboť s ohledem na celkovou tloušťku obou vrstev 140 mm zapuštění plastové hmoždinky do betonu dosahuje cca 10 mm. Při tom délka kontaktní plochy hmoždinky je mj. rozhodujícím parametrem pro funkci hmoždinky a určuje její únosnost v daném podkladu.
Spojení hmoždinkami obvykle zajišťuje trvalý přítlak izolačního materiálu na lepící tmel. Běžná schémata kotvení hmoždinkami zamezují díky více upevňovacím bodům na m2 nadzvednutí izolace vůči povrchu vlivem provozu či objemových změn. Hrany desek jsou přitom fixovány proti nadzvednutí a střed desky proti vyklenutí. Použití hmoždinek s kovovým trnem nebo šroubem zvyšuje jejich kotevní účinnost, která v případě horní extrudované polystyrénové vrstvy pochůzné terasy nebyla využita.
Dalším faktorem ovlivňujícím deformaci dlažby bylo v tomto případě i nevhodně použité mrazuvzdorné lepidlo. Tak, jak vyplývá z tabulky 1, všechny tmely vyráběné touto firmou obsahují převážně cement a minerální pojiva, které zaručují dostatečnou dobu zpracovatelnosti, tuhnutí bez trhlin i vodotěsnost. Umožňují aplikaci následujících nových lepicích technologií do tloušťky lepicího lože 5 mm:
- flooting - metoda nanášení zubovým hladítkem, při které je lepicí malta nanášena ve dvou krocích na podklad. V prvním kroku se nanáší kontaktní tenká vrstva na podklad, ve druhém kroku se do čerstvé kontaktní vrstvy nanáší lepidlo zubovým hladítkem pod úhlem 40 - 60° v potřebné tloušťce. Dlažba nebo obklad se do této vrstvy lehce zatlačí;
- buttering - metoda natírání, kdy se lepidlo nanese na zadní stěnu dlažby či obkladu. Na podklad se nanese tenká vrstva lepidla a obklad do ní vtlačuje;
- buttering - flooting (kombinovaný postup) - lepidlo se nanáší na podklad zubovým hladítkem i na rubovou stranu dlažby (obkladu).
Lepidla na bázi cementu jsou však určena pro podklady z betonu a cementové potěry min. 28 dní staré, u obkladů též pro zdivo opatřené omítkou vyschlou na vzdušnou vlhkost, nikoli pro podklady z pěnového polystyrenu či jiných plastů. Pro tento účel jsou vhodná např. reaktivní, někdy označované též konstrukční lepidla. Uvedená lepidla jsou charakteristická tím, že jsou převážně bezrozpouštědlová, vytvrzující se chemicky - vzdušnou vlhkostí, zvýšenou teplotou, po přidání tvrdidel (dvou- i vícesložkové systémy) atd. K nim patří lepidla polyuretanová s výbornou pevností, odolností vůči vodě i teplotě.
V dilatačních spárách se osvědčily elastické tmely silikonové, které vulkanizují vzdušnou vlhkostí. Odolávají povětrnosti i UV záření, nelze je však přetírat. Rozhodně nelze použít tmely akrylátové, vytvrditelné prostým odpařením vody, které jsou měkké, snadno se znečistí a dokonalé opětovné vyčištění již není možné. Ty jsou vhodné spíše pro utěsňování trhlin ve zdivu, omítce, plynosilikátu, sádrokartonu, ale ne pro trvalý styk s vodou, protože dlouhodobější vliv způsobuje jejich bobtnání a ztrátu jejich adhezních vlastností.
Jak vyplývá z předchozího textu, k porušení dlažby nenastalo z jediného důvodu, ale kombinací více vlivů:
- zanedbání dilatačních spár v keramické dlažbě,
- nedostatečného kotvení extrudovaného polystyrénu k betonovému podkladu,
- nevhodného použití mrazuvzdorného lepidla silikátového charakteru k lepení na podkladní vrstvu z extrudovaného pěnového polystyrénu,
- trvalé kondenzace vodní páry ve stropní konstrukci v důsledku nedodržení skladby pochůzné terasy z projektu.
As a conductive surface of terraces, pavings are subject to changes in volume – shrinkage and streching. Shrinkage of adhesives is a result of hardening and drying (ripening) or cooling (especially in winter). It depends on time, relative humidity and the size of the cross sections. Streching is caused by the difference in temperatures above the freezing point (temperatures in summer are critical) with the base temperature at which the paving was laid down.