Vodopropustná dlažba

Silnice mosty 2021, 2, 40

Ing. Patrik Bednář, Ing. Lukáš Eger
BEST a.s.

Již delší dobu se jako největší výrobce betonové dlažby v tuzemsku setkáváme stále častěji s požadavky na extrémní odvodňovací schopnosti dlažeb a z nich konstruovaných krytů. Důvod je zcela jednoduchý, nejen v České republice schází voda v jejím přirozeném cyklu.

Problematika

Co je tedy tím problémem, který chceme touto relativně novou technologií řešit? S nedostatkem vody v hydrologickém cyklu souvisí celá řada problémů, které se již běžně projevují v každodenní realitě současné společnosti. Mezi ty nejvýznamnější pak řadíme výrazný pokles podzemních vod a ztrátu či oslabení přirozených vodních zdrojů, extrémní přehřívání urbanistických center měst v porovnání se standartní zástavbou a vznik tzv. „tepelných ostrovů“, zatěžování kanalizačních sítí a ČOV a v podstatě celkovou ztrátu a nevyužití srážkových vod.

Příčina těchto problémů je poměrně jednoduchá. Dospěli jsme do bodu, kdy je drtivá většina městských i soukromých ploch zpevněná a nepropustná, srážková voda je uměle sváděna do kanalizace, odkud je spolu se splašky vedena přes ČOV do moří a oceánů. V současném stavu je pak velmi jednoduché stát se obětí bleskových záplav, kdy během několika málo hodin dokáže spadnout extrémní množství srážek, které se snažíme opět odvést do kanalizace. Ta má však pouze omezenou kapacitu a toto není schopna často zvládnout, je přeplněna a přestává další vodu pobírat, ta se hromadí na ulicích měst, kumuluje se a způsobuje rozsáhlé škody.

Řešení

Čím chceme tomuto problému vzdorovat, je poměrně jednoznačné – vrátit vodu tam, kam patří, tedy do podloží, a to v nejvyšší možné míře, a současně zvýšit vsakovací schopnosti městských částí. Tato technologie umožňuje vsakování dešťových vod přes svou strukturu do podloží, nedochází tak k odvodu dešťů do kanalizace a následně do ČOV. Tímto je inženýrské vybavení tedy významně šetřeno a prodlužuje se jeho životnost. Fakt, že srážkové vody jsou schopné zcela protéct takovouto skladbou a výrazně šetří kanalizace, umožňuje pojmout značné množství srážek, a výrazně pak eliminuje rizika zmiňovaných bleskových záplav. Voda, která prosákne kameny, je pak postupována dále do podloží, kde se přidává k přirozené podzemní vodě a pozitivně ovlivňuje její hladinu. Rovněž kameny, díky své struktuře a vysoké mezerovitosti, dokážou akumulovat a zadržovat značné množství vody, která se postupně uvolňuje do svého okolí, a snižují tak okolní teplotu a pocitovou suchost vzduchu, což je velkým benefitem zejména v centrech měst během letních měsíců.

Varianty

Již poměrně dlouhou dobu jsou trendem tzv. zatravňovací dlažby, které prostor pro vsakování vytváří svým tvarem, kdy obsahují otvory různých tvarů a velikostí nebo jsou opatřeny zvětšenými distančními nálitky, zajišťující výraznější spáry. O tyto dlažby je stále větší zájem, jejich vsakovací schopnosti jsou však limitovány jejich charakterem, tedy skutečností, že část plochy je stále zpevněna formou nepropustného betonu. Hlavním kritériem pro určení schopnosti vodopropustnosti se stal koeficient odtoku Ψ. Tento bezrozměrný koeficient, který definuje, kolik procent srážkové vody odteče do kanalizace a kolik procent je propuštěno do podloží, nabývá hodnot od 0 do 1, kdy hodnota 0 značí, že 0 % spadlé vody je odvedeno do kanalizace, hodnota 1 pak znamená, že 100 % vody je odvedeno do kanalizace. U běžných dlažeb se v závislosti na formátu a sklonu plochy pohybujeme s hodnotami tohoto koeficientu v rozmezí 0,5 až 0,9. V tabulce 1 je uveden přehled běžných hodnot.

U zatravňovacích dlažeb se s tímto koeficientem pohybuje v rozmezí 0,17 (38 % plochy dlažby jsou otvory) až 0,23 (20 % plochy dlažby jsou otvory) při sklonu konstrukce do 1 %. Snahou je samozřejmě dosahovat hodnot co nejnižších, cílem je pak hodnota 0,0, tedy jak je uvedeno výše, 100 % srážkové vody je propuštěno do podloží. Právě s tímto požadavkem se setkáváme, coby výrobce, stále častěji. Projektanti jsou motivováni k používání takovýchto krytů různými dotačními akcemi jak z EU, tak i z ČR, a to i za situace, kdy se takovéto dlažby v Česku nevyrábí. Těchto hodnot je pak schopen docílit nový typ produktu, který je vyráběn s ohledem na maximální možnou mezerovitost při zachování fyzikálně-mechanických vlastností a použití speciálních přísad a příměsí a který zajistí plynulý vsak srážek.

Podloží

Aby bylo možno však takovouto dlažbu využít v plném rozsahu, je nutné si uvědomit, že klíčovou roli zde hraje také podloží. Podloží pod takovouto dlažbou musí být přizpůsobeno svému účelu již v rámci příprav a je nutné počítat se specifickými požadavky. Základem konstrukce je vlastní zemina, která se zde přirozeně nachází a na které je uložena celá konstrukce. Zemina jako taková musí ve zhutněném stavu dosahovat vodopropustnosti kf > 5×10-5 m/s, aby byl zajištěn transport vody dále do podkladních vrstev a nedocházelo k hromadění vody pod vytvořenou konstrukcí, což by mohlo vést k jejímu porušení a ztrátě stability. V případě, že zemina toto splňuje, se přesuneme k nosné vrstvě konstrukce. Ta musí být realizována formou stavebních drtí frakce 0/32 mm, 16/32 mm, 0/64 mm nebo 32/64 mm bez prachového podílu v síle minimálně cca 30 cm až 45 cm ve zhutněném stavu. V případě, že je daná plocha pojížděná automobily a/nebo hrozí úniky ropných a olejových produktů, je nutné do skladby podloží zakomponovat také filtrační vrstvu. Důvodem je skutečnost, že srážková voda způsobí průnik těchto škodlivých látek do spodních vrstev zeminy, a nikoliv do kanalizace, kde by se následně v čističce vod odstranily. Filtrační vrstva zajistí odbourání těchto látek a do podzemních vod se již vsakuje nezávadná voda. Jako možnosti se zde jeví různé filtrační tkaniny či vrstvy jemných pórovitých kameniv. V případě, že se jedná o konstrukce nevystavené dopravnímu zatížení (parky, náměstí, zahrady…), zde nehrozí znečištění spodních vod nebezpečnými škodlivinami, a je tedy možné filtrační vrstvu vynechat. Jako vrstva pro uložení bloku se pak volí drcené frakce 1/3 mm, 2/4 mm nebo 2/5 mm opět bez prachových podílů v síle 3 cm až 5 cm ve zhutněném stavu.

Úskalí technologie a reálné možnosti využití

Jako hlavní úskalí této technologie se jeví nutnost pravidelné údržby, která by však koneckonců měla být věnována také standardní dlažbě. Vzhledem k charakteru mezerovitého betonu logicky dochází v čase k zanášení a ucpávání mezer a poklesu vsakovací schopnosti. Proto je nutné dlažbu alespoň 1x ročně vyčistit, ideálně hloubkovou technologií, pro zachování „otevřené“ struktury. Základní čištění hrubých nečistot (listí, tráva, hlína, jíly, bahno atd.) probíhá formou očištění povrchu vysokotlakou vodní technologií WAP. Pro dlouhodobou udržitelnost funkčnosti a zachování extrémně nízkého koeficientu odtoku je však nutné po určité době využít také hloubkového čištění, spočívající v tlakovém vodním předmytí, povrchovém orbitálním čištění za použití vibračního kartáče zakončeného horkovodním parním tlakovým čištění ideálně s vakuovou technologií odtahu kalu – po takovém čištění je zaručena správná funkce libovolně staré a znečištěné dlažby a profesionální společnosti toto zvládnout během několika hodin (v závislosti na velikosti čištěné plochy). Nutnost čištění a jeho četnost je přímo závislá na oblasti, ve které se daná plocha vyskytuje, tedy míry znečištění v dané oblasti.

Jako dalším úskalím se ukazuje nemožnost využít tuto technologii na libovolné konstrukci. Řeč je zde konkrétně o místních komunikacích. V technologii vozovek vždy platilo a stále platí, že konstrukce vozovky a její podloží se musí odvodnit. Proto není vhodné podporovat opak a do konstrukce vozovky a jejího podloží nechat vodu zatékat, a tak snižovat její únosnost a tím i celkovou životnost. Naopak jako vhodným prostorem pro realizaci se jeví pochozí plochy, pěší zóny v městech, náměstí, cyklostezky, parkoviště u obchodních center či jiné zpevněné plochy nevystavené velkému dopravnímu zatížení za předpokladu vhodnosti podloží.

Legislativa a zkoušení

Zde toho aktuálně není mnoho, o čem by se dalo psát. V ČR neexistuje v podstatě jakákoliv legislativa týkající se povrchových krytů z vodopropustného betonu, a to jak ve formě prefabrikovaných výrobků, tak také v rámci svrchních monolitických konstrukcí. Částečně se lze inspirovat v normě ČSN 73 6124-2 Stavba vozovek ze směsí stmelených hydraulickými pojivy – Část 2: Mezerovitý beton, kde je o mezerovitém betonu uvažováno jako o podkladní vrstvě vozovek. Zde je stanovena minimální krychelná pevnost na 8 MPa a minimální mezerovitost 20 %. Jelikož tyto 2 vlastnosti, které se na mezerovitém betonu běžně zkouší, jsou naprosto nedostačující, rozhodla se společnost BEST a.s. do problematiky zapojit jednak odborníky z TZÚS z poboček napříč republikou, Českou agenturu pro standardizaci, Technickou normalizační komisi, centrum AdMas při VUT v Brně, příslušné úřady a ministerstva. Snahou bylo vytvořit zkušební postup pro stanovení koeficientu odtoku, který je dodnes stanovován pouze teoreticky odvozením, a vytvoření uceleného postupu zkoušení a možnosti ověřování vlastností na dodaných výrobcích, které do této doby (i přes vyplácení desítek a stovek milionů na dotacích) v podstatě neexistovalo a stále ještě neexistuje. Společnost BEST a.s. tedy aktuálně řeší problematiku na dvou frontách, kdy jednou je změna, respektive úprava a doplnění stávajících norem ČSN, předběžně nejspíše ČSN 73 6131, což však, jak víme, je cesta na dlouhé roky. Druhou, pak již dořešenou cestou, je uvedení výrobku na trh pomocí TZÚS, kdy bylo vystaveno oficiální stavebně technické osvědčení jako průvodní dokument tohoto nového výrobku.

Naopak problematika zemin a její propustnosti je poměrně dobře zmapovaná, a pro tyto účely dobře poslouží norma dle ČSN ISO TS 17892-11 Geotechnický průzkum a zkoušení – Laboratorní zkoušky zemin, pomocí které je možno určit jejich filtrační vlastnosti a posoudit tak vhodnost využití této dlažbu pro danou stavbu.

Mimo zkoušek pevnosti v tlaku na krychli a stanovení mezerovitosti, které jsou zmiňovány výše, společnost navrhla vlastní zkoušku pro stanovení koeficientu odtoku Ψ, zkonstruovala zkušební lavici a začala tuto problematiku zkoumat, následně byla vytvořena vnitropodniková norma PN-BEST 28 2020. Zkouška spočívá v simulaci reálné plochy, na kterou dopadá voda skrze trysky a přes vodoměr napojený na systém rozstřiku je sledováno množství vody, které dopadne na plochu za určitý čas. Voda, která v případě běžné referenční dlažby stéká z plochy (odtéká do kanalizace), je zachytávána do sběrného žlabu a následně je vyhodnocen koeficient odtoku.

Po domluvě s TZÚS jsou v rámci STO také stanovány rozměrové odchylky v návaznosti na ČSN EN 1338, respektive ČSN EN 1339 články 5.1, zkoušena odolnost povrchu proti obrusu dle Böhma dle ČSN EN 1338, respektive ČSN EN 1339 Příloha H s požadavkem na nejvyšší stupeň odolnosti, odolnost proti povětrnostním vlivům stanovena ve shodě s EN 1338/1339, národní přílohy NA.3 článek NA.3.1.2 opět s požadavkem na nejtvrdší kritérium. V závěru přípravy uceleného postupu zkoušení byla ještě vytvořena TZÚS zkouška pro stanovení propustnosti (rychlosti vsakování) spadlé vody a stanovena minimální rychlost vsaku na 0,048 l/m²xs. Všechna zvolená kritéria jsou pravidelně testována a úspěšně dosahována.

V sousedícím Německu je situace trochu jiná a již existuje jistá místní legislativa. Celou problematikou se zabývá a zaštiťuje ji Německý institut pro stavební techniku v Berlíně, který k jednotlivým systémům uděluje schválení DIbt a také vydal Směrnici s doporučením pro zacházení s dešťovou vodou DWA-M 153. Celkový přístup německých orgánů je tedy naprosto odlišný od českých – německé úřady tyto práce vedou, napomáhají a propagují s výrobci tyto ekologické systémy. Situace v ČR je spíše obrácená, kdy různí „odborníci“ se od tohoto nového systému spíše distancují, přehazují si zodpovědnost i za jakoukoliv odpověď k dotazům a raději se drží dekády zaběhlých praxí.

Závěr

Tento nový stavební systém je velmi zajímavým řešením pro budoucí stavby s ohledem na potřeby změny hospodaření se srážkovými vodami s vysokým potenciálem. Využitím této technologie je napomáháno návratu vody ke svému přirozenému hydrologickému koloběhu, obnově spodních vod, zabránění lokálních bleskových povodní a celkovému zpříjemnění žití ve velkoměstech formou snižování teploty v přehřátých centrech v teplých měsících. Rovněž je momentálně ekonomicky velmi výhodná, protože existuje celá řada dotačních programů jak v rámci ČR, tak také v rámci EU, které hradí značnou část nákladů (až 85 % na přestavbu aktuálních ploch, včetně přípravných prací). I když je tento systém velmi slibný, nelze jej využít úplně všude. Pro využití je nutné, aby se v místě stavby vyskytovala vhodná podkladní zemina, v opačném případě není možné tuto dlažbu využít. Tuto dlažbu také nedoporučujeme využívat jako kryt po klasické silnice dopravní obsluhy, protože zvýšeným hromaděním vody ve vozovkách s velkým zatížením (myšleno pro pojezd nákladních automobilů) může docházet k poklesu únosnosti konstrukce. Při využití na dopravních stavbách pro motorová vozidla (parkoviště, areály firem atd.) je nutné do skladby zakomponovat také filtrační složku, aby bylo zabráněno znečištění spodních vod. Při realizaci stavebních děl je nutné myslet na budoucí údržbu, která je pro dlouhodobé zachování extrémně příznivých vlastností klíčová a nezbytná. Velké okno je pak v oblasti legislativy, certifikace a podpory od příslušných orgánů, kdy jsme v této oblasti na samém začátku. Rovněž skutečnost, že jsou na dotacích vypláceny mnohamilionové dotace (např. akce 144. výzva OPŽP „Velká dešťovka“ disponovala rozpočtem dokonce 1 mld. kč), nevedla k vytvoření jakékoliv legislativy či postupu zkušebnictví, aby bylo možno dodané materiály či celé konstrukce jakkoliv zkoušet a ověřovat, zda plní požadavky, na základě kterých byla vyplacena podpora.

Literatura:
[1] EN 1338 Betonové dlažební bloky – Požadavky a zkušební metody.
[2] EN 1339 Betonové dlažební desky – Požadavky a zkušební metody.
[3] ČSN 73 1326/Z1 Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek.
[4] ČSN 73 6124-2 Stavba vozovek ze směsí stmelených hydraulickými pojivy – Část 2: Mezerovitý beton.
[5] ČSN EN 12390-3 Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 3: Pevnost v tlaku zkušebních těles
[6] ČSN 75 9010 Vsakovací zařízení srážkových vod.
[7] Čištění dlažby, čištění dlažby Praha, dostupné z: https://www.myti-dlazby.cz/
[8] Podnikové normy BEST: „Zkouška vodopropustnosti dlažby BEST“, „Zkouška propustnosti zemin a volba podloží“, „Návod na pokládku a údržbu vodopropustné dlažby“.