Vodárenská nádrž Landštejn – posouzení skutečného technického stavu těsnění návodního svahu z fólie

Fatra, a.s., Napajedla jako jeden z nejvýznamnějších evropských zpracovatelů termoplastů vyrábí hydroizolační těsnící pásy z plastových fólií na bázi PVC-P téměř 60 let. Za tuto dobu zaznamenal vývoj výrobních technologií i montážních systémů významný pokrok. K tomu nemalou měrou přispívá i přenos ověřených informací z praktických aplikací fóliových těsnících systémů z počátků jejich historie.
Ověřování účinnosti fóliových těsnících systémů sypaných hrází vodárenských nádrží v průběhu jejich životnosti slouží provozovatelům k plánování pravidelných či mimořádných oprav, výrobcům fólií k ověřování aktuálních technických parametrů fólií a projektantům k posouzení správnosti navržených technických řešení. Tato činnost je významná zejména z pohledu dlouhodobého sledování aktuálních technických parametrů hydroizolačních fóliových systémů zabudovaných ve stavebních konstrukcích v přirozených podmínkách provozování stavebního objektu a implementace empiricky získaných poznatků do dalšího vývoje hydroizolačních systémů.

Vodárenská nádrž Landštejn ve správě Povodí Moravy, s. p., závod Dyje byla vybudována na potoku Pstruhovec za účelem zajištění min. průtoku, pro vodárenský odběr spádové oblasti (cca 25 000 obyvatel) a rovněž jako protipovodňová ochrana povodí tohoto potoka.
Stavba byla zahájena v r. 1971 a dílo uvedeno do provozu v r. 1973. Délka sypané hráze z místní žuly je v koruně 376 m, výška hráze nade dnem nádrže 24 m a plošná výměra fóliového těsnění z fólie PVC-P ISOFOL BB tl. 0,85 mm pak cca 23 000 m2.

Separační vrstva fólie ISOFOL BB od betonových podkladních i ochranných konstrukcí byla překvapivě zvolena z nepískované hadrové lepenky A 400/H pokládané volně s podélnými i čelními přesahy. Tato separační vrstva nejenže problematicky plnila svoji primární funkci ochrany fólie před mechanickým poškozením, ale navíc negativně ovlivňovala mechanicko- fyzikální vlastnosti hydroizolační fólie.

První odběr vzorků fóliového těsnění návodního svahu nádrže byl iniciován Povodím Moravy, s.p., Brno v říjnu roku 1997 za účelem ověření jeho těsnící funkce. Vlastní odběr provedli pracovníci VUIS Brno s jeho vyhodnocením a předáním zprávy výrobci fólie. Laboratorní testování potvrdilo zachování velmi dobrých technických parametrů fólie v době odběru. Při vlastním odběru byla zjištěna perforace fólie pod panelovým opevněním zaviněná zřejmě neopatrnou montáží nebo demontáží betonového panelu a potvrzující nevalnou ochrannou funkci asfaltové lepenky A 400/H. Perforace byla opravena záplatou z fólie jiného typu nalepenou na původní hydroizolační povlak rozpouštědlovým lepidlem. V ploše obnaženého fóliového těsnění před zpětnou instalací opevňovacích panelů byla původní ochranná vrstva z asfaltové lepenky nahrazena netkanou textilií 300g.m-2 ze syntetických vláken.

Druhý odběr vzorků fólie byl datován na 4. listopad roku 2002, ve stejné lokaci opevnění návodního svahu jako 1. odběr. Za účelem kontroly funkčnosti fóliového těsnění a ověření jeho technických parametrů byl odebrán laboratorní vzorek z místa pod spojem panelového opevnění v úrovni obvyklé hladiny vody v nádrži. Současně byla kontrolována funkčnost záplaty z r. 1997. Z důvodu netěsnosti lepeného spoje původní záplaty byla tato nahrazena novou a to záplatou z fólie Fatrafol 803 tl. 1,0 mm. Bohužel v daných povětrnostních podmínkách a z důvodu problematického odstranění vrstvy rozpouštědlového lepidla nebylo možné tuto záplatu navařit horkovzdušnou fůzí. Proto byla opět instalována jako lepená, na jednosložkový polyuretanový tmel nanesený v ploše záplaty, s pojištěním těsnosti přidanou stopou stejného tmelu po jejím obvodu.
V lokaci odběru vzorku č. 1 (pod spojem opevňovacích panelů) byla zjištěna výraznější změna technických parametrů fólie z důvodu expozice UV zářením při absenci těsnícího PE profilu a kolísání hladiny vody v nádrži v průběhu roku. Významný rozdíl proti deklarovaným hodnotám technických parametrů původní fólie byl zejména ve dvou z hodnocených ukazatelů a to v poměrném prodloužení při přetržení (-) a v mezi pevnosti v tahu (+). Tyto ukazatele jsou vzájemně v nepřímo úměrném vztahu a zjištěné hodnoty byly více méně očekávané.
Nicméně hodnocený vzorek fólie PVC-P, ISOFOL BB tl. 0,85 mm, podle zkušební normy ČSN EN ISO 527-1,3, vyhověl požadavkům ČSN 64 6223 (mez pevnosti v tahu > 15 MPa a poměrné prodloužení > 200%) i po 28 letech od zabudování. Na základě vyhodnocení odebraného vzorku bylo deklarováno zachování těsnící funkce hydroizolačního povlaku na další desítky let. Nově instalovaná záplata na odběrné místo vzorku č. 1 z fólie PVC-P Fatrafol 803, tl. 1,0 mm byla navařena horkým vzduchem shora a obvod svaru ošetřen pojistnou zálivkou Z-01.
Na základě doporučení byly styčné spáry panelové opevnění návodního svahu ošetřeny systém SIKA – COMBIFLEX PLUS. Uzavření styčných spár panelového opevnění výrazně ovlivnilo životnost fólie v těchto lokacích a významně zpomalilo degradaci fólie UV zářením při nízkém stavu vody v nádrži. Migrace změkčovadel je významným aspektem ztráty flexibility PVC-P fólií a zvýšeného rizika jejich perforace při zatížení.

Třetí odběr vzorků byl zajišťován pracovníky Fatra, a.s., Napajedla ve spolupráci s Povodím Moravy, s. p. za účelem ověření aktuálních technických parametrů fólie s akcentem na vyloučení nebo potvrzení nutnosti výměny fóliového těsnění, resp. stanovení jeho reálné „zbytkové“ životnosti.
Byly odebrány celkem 3 vzorky z různých lokaci fóliového těsnění návodního svahu hráze. Vzorek č.1 – trvale pod hladinou vody, vzorek č. 2 – na rozhraní voda/vzduch a vzorek č. 3 – nad obvyklou max. úrovní hladiny vody v nádrži.
Odběrová zóna zůstala zachována jako v předcházejících letech a to z důvodu objektivity hodnocení. Všechny odebrané vzorky byly označeny identifikačním popisem a předány bez jakéhokoliv zásahu do laboratoře Fatra, a.s., Napajedla k hodnocení. Současně s odběrem vzorků proběhla kontrola již dříve opravených míst s důrazem na jejich provozní těsnost. Nebyly zjištěny žádné netěsnosti v záplatách a jejich bezprostřední blízkosti. Opět se však potvrdila neúčinnost ochranné vrstvy z asfaltové lepenky, která je po letech zabudování ve stavební konstrukci naprosto degradovaná a na její vrub jdou i lokální perforace fólie v „zámcích“ panelového opevnění.

Hodnocení reálných zpracovatelských vlastnosti fólie přímo v in situ potvrdilo, že fólie ISOFOL BB vykazuje po odstranění cizorodých látek technickým benzínem (asfalt a pevně ulpívající nečistoty) velmi dobrou svařitelnost se záplatami z fólie stejné materiálové báze i po 41 letech od zabudování. Její průtažnost umožňuje vytvarování fólie v „zámcích“ opevňovacích panelů bez porušení celistvosti a rozměrová stálost pak garantuje minimální změny pozice fólie v profilovaných uloženích na podkladní žel. bet. mazanině.

Vyhodnocení aktuálních technických parametrů fólie PVC-P ISOFOL BB provedla laboratoř Fatra, a.s., Napajedla podle standardních zkušebních metodik. Hodnocení odebraných vzorků se lišilo v závislosti na lokaci vzorku (voda-voda/vzduch-vzduch) kde technické parametry byly ovlivněny případnou expozicí UV zářením v místě poruchy těsnění styčné spáry v panelovém opevnění, respektive lokací vzorku č. 3/2014 trvale nad hladinou vody v nádrži. Překvapivě zanedbatelný vliv na hodnocené vlastnosti fólie ISOFOL BB měla jejich dlouhodobá expozice stále aktivním asfaltem (z rubové strany fólie).
Nicméně opakované hodnocení vzorků odebíraných v letech 1997, 2002 a 2014 potvrdilo předpokládanou životnost fólií na bázi PVC-P zabudovaných v hydroizolačních konstrukcích staveb a to i při dlouhodobém namáhání chemicky korozivním prostředím.
Nepřímo se potvrdilo, že spolehlivost povlakových hydroizolací z fólií na bázi PVC-P v obecné rovině je spíše limitována kvalitou technického návrhu hydroizolační konstrukce a způsobem řemeslného zpracování.
Výsledky hodnocení profilových technických vlastností fólie ISOFOL BB jsou shrnuty do následujícího grafu. Jak je patrné, i po 41 letech od zabudování vyhovuje fólie ISOFOL BB požadavkům normy ČSN 64 6223 Plasty. Fólie z měkčeného polyvinylchloridu (PVC-P) pro izolace proti kapalinám. Normy jakosti.