Problémy s použitím zdiva z nepálených cihel

V současné době se naopak u nás i v zahraničí znovu hovoří o výhodách těchto stavebních hmot, například při stavbě různých tzv. ekodomů, nízkoenergetických domů apod. [5].

Vepřovice (někdy též kotovice) - nepálené, sušené cihly - se vyráběly z cihlářské hlíny přibližně ve velikostech obyčejné cihly. Pro zlepšení vaznosti materiálu se do hlíny přidávala řezanka, štětiny, ječné plevy, pazdeří a podobné látky. Sušení se provádělo ve stínu po dobu několika měsíců. Zdění z vepřovic se provádělo na hliněnou (někdy i vápennou) maltu.

VLIV VLHKOSTI

Pevnost, trvanlivost a tepelná izolační schopnost nepálených cihel jsou zásadně ovlivňovány vlhkostí. Jestliže vepřovice zvlhnou (nebo se promočí) rychle podléhají zkáze a rozpadají se.

Organické příměsi v nepálených cihlách ve styku s vodou nabývají na objemu, vyvolávají v cihle tahová napětí, která provlhčená hlína (se snižující se tahovou pevností v závislosti na nasycení vodou) není schopna přenést.

Také vzpěrná pevnost a pevnost při dlouhodobém namáhání zdiva z nepálených cihel po opětném vysušení rychle klesá a navíc při vysychání provlhčených cihel dochází k rozpadu jejich vnitřní mikrostruktury.

Statické vlastnosti vepřovic (zejména pevnost) jsou závislé na materiálu, který byl při výrobě použit. V literatuře [3] lze nalézt některé informace o vlastnostech vepřovic. Uváděné hodnoty byly na Stavební fakultě VUT v Brně [1], [2] mnohokráte experimentálně ověřovány; zejména pevnostní parametry u jednotlivých cihel testováním in-situ (s použitím bodce) a laboratorními destruktivními zkouškami. Celkem jednoznačně (ovšem ve velkém rozptylu) vycházela pevnost cihel v tlaku R_d mezi 0,5 až 2,2 MPa (obvykle kolem 1,0 MPa) a objemová hmotnost přibližně 1500 až 1850 kg/m³ (obvykle 1650 kg/m³). Pokud byly i relativně pevné vepřovice vystaveny působení vody, pak zhruba po 2 až 3 hodinách začínaly ztrácet pevnost, měkly a roztékaly se.

Často ovšem nemuselo jít o zaplavení zdiva vodou. Mnohdy k destrukci přispěl i pokles podmočeného podzákladí domů, spojený s provlhnutím a rozmočením zdiva z vepřovic. Následně, vzhledem k malým tuhostem domů ve vodorovných rovinách, docházelo k porušení a k částečnému nebo celkovému kolapsu stavby. Prohlídky často zjistily, že vodorovné izolace domu buď zcela chyběly, nebo nebyly dostatečně funkční.

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY OBJEKTŮ

U venkovské zástavby se převážně jedná o řadové jedno až dvoupodlažní objekty s rozsáhlými prostory ve dvorním traktu (hospodářská stavení, zahrady), bez podsklepení a se založením na mělkých základech z kamenné rovnaniny.

Zejména ve starších částech obcí byla v minulosti většina nadzemního zdiva rodinných domů stavěna z nepálených cihel. Mnohdy byly koncipovány a realizovány nosné zdi jako kombinované, tj. jako směs cihel pálených a nepálených. Používalo se vrstevnaté zdivo; prvních pár vrstev zdiva (obvykle tři až pět) nad základem bylo provedeno z kamene nebo pálených cihel, ostatní vrstvy již byly zděny z cihel nepálených. Obdobný postup byl volen také v oblasti těsně pod uložením stropních trámů.

U některých samostatně stojících objektů přibližně obdélníkového půdorysu byly také pro vyzdění rohů nosných obvodových stěn používány pálené cihly, které zhruba po 1 m od rohu byly postupně nahrazovány cihlami nepálenými [6].

Do starých konstrukcí z nepálených cihel byly kotveny další nosné zdi, v rámci dispozičních změn byly původní nosné zdi oslabovány dodatečnými otvory (okenními, dveřními). Při zřizování přístaveb objektů, docházelo při napojování střech nad nově budované prostory i k oslabování vazné funkce krovů. Pokud byly v rámci změn používány pálené cihly, pak většinou nebyla nově dozdívaná část konstrukce řádně provázána s původním zdivem.

I v městských aglomeracích je možné se setkat s celou řadou různých konstrukcí, většinou zděných z pálených cihel. Nicméně, u některých vícepodlažních staveb byly nalezeny cihly nepálené, použité dokonce i na nosné pilíře [4].

CHARAKTERISTIKA PORUCH

Po modernizacích rodinných venkovských domů je často možné nalézt podivné zásahy do nosných konstrukcí, provedené v procesu jejich přestavby a úprav. Mnohdy lidé zcela neuváženě objekty upravují, technicky vadně a bez potřebné dokumentace - to později vede k nepříjemným následkům - poruchám a haváriím. Při průzkumech byly konstatovány následující poruchy a anomálie:

• nízká kvalita základového a sklepního zdiva (neložný kámen, hliněná malta),
• základová spára často ležící v zámrzné hloubce,
• nadměrné nerovnoměrné sedání základů na podmáčeném podloží (obr. 4),
• absence nebo celková degradace a nefunkčnost vodorovných hydroizolací,
• z důvodu úspornosti ponechání části zdiva z vepřovic a dozdění již z cihel pálených (obr. 2, 5),
• degradace zdiva jako důsledek častých průniků vlhkosti,
• fyzikálněmechanické vlastnosti malty téměř neměřitelné,
• při nadstavbách přetěžování konstrukcí původního (staršího) podlaží,
• nerovnoměrné deformace svislých konstrukcí, provedených z různých materiálů,
• naklánění stěn objektů jako důsledek nedostatečné vodorovné tuhosti objektu.

OBJEKTY PO POVODNÍCH

Hlavními příčinami jejich poruch bylo:

• nerozumné konstrukční spojení různých materiálů v průřezu,
• nedořešení detailu styku svislých a vodorovných konstrukcí, zejména s ohledem na situaci, při které je část průřezu z nepálených cihel vyloučena z funkce,
• malá únosnost a nadměrná štíhlost prvků ve vztahu k celkovému zatížení,
• malá únosnost svislých konstrukcí v podsklepených částech objektů, a to s ohledem jak na svislé, tak i na vodorovné zatížení.

Nejhůře, co se týká vizuálního projevu poruchy, působily zdi v 1. NP, kdy vodorovné vrstvy vepřovic po styku s vodou vyvolaly tzv. pokles stavby v kolenou, tj. zeď se vyboulila a následovala destrukce celé horní stavby (obr. 1).

Mnohdy došlo k paradoxním zjevům totální poruchy 1. NP s relativní neporušeností v nedávné době nadstaveného podlaží, kde již byly použity železobetonové věnce a pálené cihly, docházelo též často k lokálním poruchám příček (obr. 3).

U zdiva kombinovaného z cihel nepálených a pálených nebyly konstrukce většinou navrženy tak, aby při selhání částí průřezů z nepálených cihel (ke kterému v důsledku promočení došlo) byly části provedené z pálených cihel nebo tvarovek schopny zatížení přenést samy.

Přitom již v [6], v zákonu z roku 1889 je dokonce v par. 105, čl. 9 uvedeno: "Budovy přízemkové, které zaplavením nejsou ohroženy, mohou být zřizovány také z cihel nepálených (z vepřovic); v případu tom však třeba, aby základní zdi vyhnány byly až do výše 45 cm nad povrch půdy, pak aby nárožní pilíře i s mezipilíři, jichž by bylo potřebí, až po krov zřídily se z kamene nebo z cihel pálených."

Z citace je zřejmé, že již naši předci měli dostatek negativních zkušeností s působením vody na vepřovice, které se snažili uvedným předpisem eliminovat.

DOPORUČENÍ K SANACÍM A REKONSTRUKCÍM

Z poznatků statických průzkumů objektů tvořených vepřovicemi se pro jejich sanace a rekonstrukce doporučuje následující postup:

• vždy ověřit inženýrsko-geologickou skladbu podzákladí,
• ohledat základové konstrukce, případně nalézt staré základy již neexistujících objektů,
• zajistit kontrolu přívodů vody, kanalizace, odpadů ze střech, provést spádování okolního terénu směrem od objektu apod.,
• sanovat, resp. zesílit nekvalitně provedené, nedostatečně dimenzované, příp. degradované základy,
• zvážit pro daný objekt vhodnost zachování části z nepálených cihel, pokud je to možné vyvarovat se použití kombinace různých materiálů,
• je-li nutno použít heterogenních konstrukcí, je vhodné vytvořit dostatečně dimenzované pilíře z pálených cihel na kvalitních základech, na kterých budou provedeny nové vodorovné prvky pro vynášení konstrukce stropu,
• doplnit vodorovné tuhosti objektu (vytvoření věnců, případně sepnutí táhly, ztužení lany).

Legenda k obrázkům:

01 - Počínající "pokles v kolenou" u zaplaveného domu z vrstevnatého zdiva, vedle stojící cihelný objekt staticky poškozen není.
02 - Nevhodné ponechání heterogenního pilíře z pálených a nepálených cihel - vytvoření nového železobetonového věnce nad pilířem.
03 - Příčka z vepřovic se působením povodňové vody roztekla, cihelná příčka je neporušena.
04 - Narušení zdiva srážkovou vodou z porušené střechy a vadných svodů
05 - Vytvoření nosného pilíře z části z plných cihel pod průvlakem

Tato práce vznikla za podpory grantového projektu reg. č. 103/05/2059.

Literatura

[1] Schmid. P.: "Protokol č. 05/1319/04/1 o ověřování pevnosti v tlaku malt a nepálených cihel svislého nosného zdiva". 03/2005.
[2] Schmid, P. a kol: "Základy stavebního zkušebnictví", skripta FAST VUT v Brně.
[3] Pume, D., Čermák, F.: "Průzkumy a opravy stavebních konstrukcí", edice stavby a rekonstrukce. ARCH Praha 1993.
[4] Klusáček L., Bažant Z.: "Stabilizace nosných stěn svislým předpětím". Sborník z 3. konference "Zděné a smíšené konstrukce 2004", Brno 10/2002.
[5] Žabičková, I.: "Hliněné stavby". Brno: ERA, 2002. ISBN 80-86517-21-7.
[6] Stavební řád pro království České (doplnil a vyložil Dr. Josef Žalud), Praha, Höfer a Klouček 1902.