Tento příspěvek nabízí přehled o materiálech používaných pro injektáž betonových konstrukcí, popisuje jejich vlastnosti a podmínky pro jejich použití a provádí jejich klasifikaci podle jednotlivých typů sanovaných poruch.

Injektáž betonových konstrukcí je poměrně rozsáhlý a velmi specializovaný obor, který řeší poruchy konstrukce neodstranitelné běžným sanačním postupem. Jedná se především o dělící trhliny, které zabírají podstatnou část průřezu konstrukce a ohrožují její funkci. Velmi častým případem je též požadavek zamezení průsaku vody do podzemní stavby kvůli netěsnosti konstrukce nebo izolačního systému.

Před rozhodnutím o způsobu sanace je třeba provést důkladný rozbor příčin poruchy, vzniku trhlin, popis jejich šířky, hloubky, vlhkosti a charakterizovat změnu šířky trhliny v závislosti na čase. Výsledkem rozboru je pak návrh řešení, který musí obsahovat charakteristiku poruchy (trhlin), výběr injekční směsi, technologický postup provádění injektáže a kritéria kvality provedené práce.

Z široké problematiky injektáže betonových konstrukcí bylo pro tento příspěvek vybráno téma zabývající se materiálem pro injektáž. Při výběru injekční směsi je rozhodující, jaký účel má injektáž splňovat. Jiné materiály se použijí pro výplň trhlin namáhaných silou, jiné pro trhliny s možností dilatace, nebo pro opravy porušených izolací.

Pro výběr injekční hmoty platí tyto hlavní zásady:

• viskozita injekční směsi musí vyhovovat podmínkám použití, má být pokud možno co nejnižší;
• doba zpracovatelnosti injekční směsi by měla být regulovatelná v dostatečně širokém rozmezí;
• injekční směs musí vykazovat dobrou adhezi k podkladu;
• odolnost injekční směsi vůči stárnutí musí být dlouhodobá;
• injekční směs nesmí způsobovat korozi betonu, oceli a izolačních materiálů;
• změna objemu injekční směsi při tuhnutí musí být minimální;
• mechanické vlastnosti vytvrzené injekční hmoty musí odpovídat účelu použití (pevnost, pružnost, propustnost);
• výrobce a prodejce injekční směsi by měl poskytnout atesty nezávislé zkušebny o vlastnostech materiálu a doklad o hygienické a ekologické nezávadnosti.

Problematiku injektáží trhlin betonových konstrukcí řeší předpis ministerstva dopravy a spojů, odbor pozemních komunikací, pod názvem "Oprava trhlin v betonových konstrukcích, technické podmínky" z roku 1996. V předpise jsou definovány základní pojmy, posouzení stavu a klasifikace trhlin, obecný popis vlastností injekčních směsí a injektážního zařízení, zásady provádění injektáže, zkoušek a kontroly kvality. Dále jsou v předpise popsány způsoby sanace jednotlivých typů trhlin včetně podmínek pro provádění, kontrolu jakosti i výběru typů vhodných injekčních směsí. Tyto technické podmínky jsou velice dobrým, i když pro realizaci náročným podkladem k navrhování a provádění injektáže trhlin v betonových konstrukcích.

Obdobný obecně závazný předpis zatím ne exis tuje pro opravy netěsných podzemních konstrukcí a izolací. Uvedená problematika je popsána v knize dr. Verfla Injektování hornin a výstavba podzemních stěn, která patří do základní literatury pro celý obor injektáže.

V následujících částech je popsáno použití injekčních směsí pro sanaci jednotlivých typů poruch.

TRHLINY NAMÁHANÉ SILOU
Správně provedená injektáž tohoto typu trhliny vytvoří spojení protilehlých okrajů trhliny, kte-ré přenese silové namáhání.

Předpokladem úspěšné injektáže je splnění následujících podmínek:

• šířka trhliny větší než 0,1 mm,
• hloubka trhliny větší než 30 mm,
• teplota konstrukce min. +8°C, nižší teplota vyžaduje použití speciálních systémů,
• trhlina musí být suchá, při použití speciálních systémů může být i vlhká,
• příčiny vzniku trhlin jsou známé a neopakující se.

K injektáži tohoto typu trhlin se používají téměř výhradně epoxidové pryskyřice. Důvodem jsou požadavky na mechanické vlastnosti výplňové hmoty, která by měla mít vysokou mez pevnosti v tahu, dostatečnou pevnost v tlaku a vyhovující přilnavost k betonu. Ze široké nabídky epoxidových pryskyřic uvádím následující příklady:

výrobce Spolchemie Ústí - ChS Epoxy 513, 516, 110, 15
výrobce Webac - Webac 4110, 4111, 4170
výrobce Sika - Sikadur 52, 53
výrobce Reemmers - Viscacid
výrobce Asmedia - Mediapox
výrobce Concrete - Concretin IH, IHS, IHSS, IHL
výrobce Avenarius - Agroinjektionsharze
výrobce MC Bauchemie - MC Dur 124
výrobce BWK - Epodurex
výrobce Furtenbach - Sinodur EP.

Epoxidový injekční systém se skládá z pryskyřice a tvrdidla. Epoxidová pryskyřice musí být za studena tvrditelná, bez plniv a rozpouštědel a mít co nejnižší viskozitu. Výběr tvrdidla ovlivňuje vlastnosti epoxidového systému z hlediska použití, např. minimální teplotu vytvrzování, dobu zpracovatelnosti nebo snášenlivost s vodou. Výrobci injekčních směsí zpravidla optimalizují epoxidový systém pro daný účel použití.

Jako příklad uvádím výrobky firmy Concrete Concretin IHL, IH, IHS, IHSS, které mají široké spektrum zpracovatelnosti od velmi pomalu tvrdnoucích směsí (5 hodin) až po velmi rychlé (15 minut). Pryskyřici Concretin IHSS lze použít i při teplotě +2°C.

Další příkladem jsou epoxidové pryskyřice firmy Webac, přičemž Webac 4111 je použitelný i při teplotě 4°C, Webac 4170 lze použít dle údaje výrobce i k injektáži trhlin vedoucích vodu nebo znečištěných oleji.

Při vlastním zpracování epoxidových pryskyřic je nutné počítat s tím, že doba zpracovatelnosti závisí v důsledku exotermní reakce na množství připravované směsi. Čím větší záměs, tím kratší doba zpracovatelnosti. Vlivem nižších teplot se doba zpracovatelnosti naopak prodlužuje a zárověň dochází k významnému vzrůstu viskozity epoxidové injekční směsi.

Z ostatních injekčních materiálů lze pro tento typ trhlin použít ve speciálních případech i směsi na bázi mikromletých cementů, polyuretany (např. výrobek firmy Carbotech Bevedol WF), polyesterové pryskyřice, ev. polymethylmetakryláty. Použití těchto materiálů je však okrajové a nejčastěji používanou výplňovou směsí pro trhliny namáhané silou jsou epoxidové pryskyřice. Technické podmínky ministerstva dopravy a spojů pro opravu trhlin uvádějí použití epoxidových pryskyřic prakticky jako jediný způsob sanace tohoto typu trhlin.

TRHLINY S MOŽNOSTÍ DILATACE
Injektáž trhlin tohoto typu slouží ke spojení okrajů trhliny, které umožňuje omezený vzájemný pohyb. Proti podmínkám aplikace uvedeným v předchozí kapitole je možné v tomto případě injektovat i trhliny vlhké a trhliny vedoucí vodu. Výplňový materiál musí mít dostatečnou adhezi k betonu o vysoké vlhkosti, požadovanou schopnost dlouhodobé dilatace v trhlinách a vyhovující nepropustnost i po eventuální reakci s vodou. Nejlépe vyhovují těmto požadavkům polyuretanové pryskyřice, jak uvádějí Technické podmínky ministerstva dopravy a spojů pro opravu trhlin.

Pokud se injektují trhliny vedoucí tlakovou vodu, je nutné provést nejprve injektáž pěnící polyuretanovou pryskyřicí, která rychlou reakcí s vodou vytváří velký objem těsnící pěny. Vzniklá pěna dočasně utěsní průsaky vody a umožní následnou injektáž kompaktní polyuretanovou pryskyřicí.

Nabídka polyuretanových injekčních směsí je velmi široká. Jako příklad uvádím následující výrobky:

výrobce Webac - Webac 151, 153, 1403, 1404, 1405
výrobce Carbotech - Bevedol N, S, WF
výrobce Rascor - Rascopur
výrobce Rhone Poulenc - Rhoca Gil PU
výrobce Remmers - Rofaplast 2K-Pur
výrobce Concrete - Concretin PIH, PU-VH
výrobce Ombran - Ombranschaum
výrobce BBZ - IS 710, 810, 910, IH 88, 81
výrobce VVUÚ Ostrava - 3P
výrobce Furtenbach - Sinodur PU
výrobce Asmedia - Mediatan
výrobce BWK - Verpresharze PU.

Při výběru injekční směsi je třeba zvážit:

• zda budeme používat dvoukomponentní systém (např. firma Carbotech), nebo jednokomponentní (např. firma Webac);
• hodnotu viskozity a zejména její časový nárůst;
• možnost ovlivnění doby zpracovatelnosti;
• mechanické vlastnosti, zejména požadovanou dlouhodobou pružnost.

V některých případech lze použít i jiné injekční směsi, např. pružné epoxidové systémy firmy Webac (Webac 4100, 4101) nebo vodou ředitelné polyakrylátové pryskyřice (Concrete - Concretin VG, Webac - Webac 250, Roehm - Plexilith). Aplikace těchto injekčních směsí je však pro výplň trhlin s možností dilatace spíše ojedinělá.

TRHLINY VYPLŇOVANÉ SMĚSÍ NA BÁZI CEMENTU
Injekční směsi na bázi cementu se používají k vyplňování trhlin, které mají šířku větší než 0,2 mm. Účelem je utěsnění, případně pevné spojení okrajů trhlin.

Nejdůležitějším faktorem pro použití cementové injekční směsi je jemnost mletí, lépe zrnitost použitého cementu. Běžné cementy pro tento účel nevyhovují, je nutné použít mikromleté cementy s přísadou upravující reologické vlastnosti injekční směsi. Velikost zrna těchto cementů d95 bývá menší než 16 mikronů. Výrobou mikromletých cementů se zabývají např.:

• firma Dyckerhoff - Mikrodur A, S, F, U, X, přičemž Mikrodur X má 95 % zrn pod 5 mikronů;
• firma Bohemia Cement - Addiment Microcem A, B (98 % zrn pod 8 mikronů);
• Eurokontor Rohožník - mikromletý cement (90 % zrn pod 10 mikronů).

Příprava, použití i vlastnosti injekční směsi tohoto typu jsou odlišné od dosud popisovaných chemických injekčních směsí. Jedná se spíše o modifikaci klasické injektáže cementy a jílocementy. Charakter proudění cementových suspenzí v trhlinách je jiný než u kapalin newtonského typu. Pro praktické použití jsou důležité reologické vlastnosti cementové suspenze, např. mez toku, viskozita a zejména objemová stálost injekční směsi během tuhnutí a tvrdnutí. Dalším důležitým faktorem jsou hydrologické poměry v trhlině. Injektáž suchých trhlin cementy je naopak bez předchozího zvlhčení prakticky nemožná, neboť u trhlin, které vedou vodu pod tlakem, je nebezpečí vymývání injekční směsi.

Použití cementových injekčních směsí je vhodné zejména u širokých trhlin a velkých objemů prací, kde je aplikace chemických injekčních směsí neekonomická.

OPRAVY NETĚSNÝCH IZOLACÍ
Poruchy izolací jsou zpravidla hlavní příčinou netěsností podzemní konstrukce. Pro řešení tohoto problému neexistuje jednoduchý a jednot ný návod, ke každé poruše je nutno přistupovat specificky. Je třeba znát režim proudění podzemní vody, projekt i provedení konstrukce a izolace, lokalizovat poruchy, a pak teprve navrhnout způsob sanace. Na některých současných stavbách počítá projektant s nedokonalostí izolace a kritická místa jsou už předem osazena injekčními hadicemi. Systémy pro tento účel, včetně doporučení vhodných injekčních hmot, dodávají např. firma Contec nebo Betomax. Obdobný systém byl u nás poprvé použit při dostavbě Národního divadla v Praze roku 1983.

Problematika opravy netěsných izolací je velmi složitá. Úspěch opravy záleží kromě znalostí i na praktických zkušenostech autora projektu sanace a přesnosti provedení opravy.

K opravě netěsné izolace je v zásadě možné použít polyuretanové systémy uvedené v části Trhliny s možností dilatace. Polyuretanovou pěnou se dočasně zastaví průsak vody a porucha se dotěsní kompaktní polyuretanovou pryskyřicí.

Jiný způsob sanace spočívá v použití hydrofilních těsnících gelů, např. Rhoca Gil BT firmy Rhone Poulenc, Webac 230 firmy Webac, Rascoflex firmy Rascor. Tyto injekční směsi na bázi akrylamidu a jeho derivátů mají viskozitu blízkou vodě - nejnižší ze všech injekčních směsí, dobu zpracovatelnosti od několika vteřin po desítky minut a po skončení gelace nadále ve vodě botnají. Následné botnání snižuje negativní vliv nedokonalé injektáže. Vzniklý gel je pružný, hydrofilní, pro vodu nepropustný a odolává běžným agresivním látkám včetně ropných uhlovodíků. Při vysušení se gel smršťuje a při následném styku s vodou opět nabotná na původní objem a dále dochází k následnému botnání až o několik objemových procent. Distribuce injekčních směsí tohoto typu (kromě Rascoflexu) je v současné době pozastavena z důvodů ekologických problémů po injektáži na stavbě tunelu ve Švédsku, které byly zřejmě způsobeny nesprávným použitím výrobku.

Obdobným způsobem lze použít i injekční směsi na bázi vodou ředitelných polyakrylátů, jejichž vlastnosti jsou podobné jako u akrylamidových gelů. Výhodou je nižší toxicita, ale následné botnání vzniklého gelu není potvrzeno. Příkladem výrobků tohoto typu jsou Concretin VG firmy Concrete, Webac 250 firmy Webac, Plexilith firmy Roehm.

Zvláštní zmínku zasluhuje polyuretanový těsnící gel Resicast firmy Shell, který distribuuje firma Carbotech Bohemia. Jedná se o injekční směs, která má obdobné vlastnosti a vynikající těsnící schopnosti jako gely na bázi akrylamidu. Způsob přípravy injekční směsi je velmi jednoduchý, rozmezí doby zpracovatelnosti dostatečně široké a navíc bylo prokázáno dodatečné botnání zreagovaného gelu ve vodě.

V závěru bych chtěl připomenout, že tento příspěvek měl posloužit pouze k hrubé orientaci v typech materiálů použitelných pro injektáž betonových konstrukcí. Výběr vhodného materiálu je jen částí řešení obtížného problému.