Nepálené cihly současnosti
Materiály na bázi hlíny (malty, omítky a cihly) jsou v ČR k dostání u několika „menších“ dodavatelů. V roce 2011 se k těmto výrobcům přidala i společnost Heluz se svým produktem Heluz Nature Energy. Tyto cihly jsou určeny pro stavbu nenosných zdí a příček zejména v budovách, kde jsou kladeny požadavky na zvýšení tepelné akumulace a použití alternativních materiálů s příznivým environmentálním profilem.
Hlína ve světovém měřítku patřila a stále patří k nejrozšířenějšímu stavebnímu materiálům. S rozvojem průmyslu a bohatnutí společnosti byla v rozvinutých zemích hlína nahrazována průmyslovými materiály, jako jsou pálené cihly. V současné době je hlína jako stavební materiál zejména používána v rozvojových zemích. Na území České republiky známe z minulosti používání hliněných cihel tzv. vepřovic. S hlínou jsme se mohli setkat ve starých staveních i na podlaze či ve formě omítek. I přesto, že stavební výrobky z hlíny mají svá omezení použití, můžeme pozorovat rostoucí trend v užívání hlíny jako alternativního stavebního materiálu. K těmto materiálům se řadí např. výrobky z technického konopí, nebo lnu v podobě izolačních materiálů.
Materiály na bázi hlíny (malty, omítky a cihly) jsou v ČR k dostání od několika „menších“ dodavatelů. Nutno podotknout, že se jedná o profesionální firmy s dobrou kvalitou a vyznačující se zapáleností pro věc. Před rokem se k těmto výrobcům přidala i společnost Heluz, která nabízí svůj produkt pod obchodním názvem Heluz Nature Energy. Tyto cihly jsou určeny pro stavbu nenosných zdí a příček zejména v budovách, kde jsou kladeny požadavky na zvýšení tepelné akumulace a použití alternativních materiálů s příznivým environmentálním profilem, tedy takové materiály, které se vyznačují nízkou spotřebou energie a produkcí škodlivých látek při své výrobě, jsou snadno recyklovatelné a nezatěžují tedy životní prostředí.
Obr. 1: Nepálená cihla Heluz Nature Energy
Vývoj cihel a zavedení výrobku na trh
Princip výroby nepálených cihel Nature Energy (obr. 1) se téměř neliší od výroby pálených cihel. Podstatné je ale, že neprocházejí výpalem. Cihly jsou zhotoveny z cihlářské suroviny, která je složena z druhohorních sedimentů a písku. Plastická hmota je vytlačována extrudérem přes ocelovou formu a následně řezána drátem na požadovaný rozměr. Cihly jsou poté zaváženy do komorových sušáren, ve kterých se používá odpadní teplo z tunelové pece. Po vysušení jsou cihly uloženy na palety, zabaleny do fólie a uskladněny na suchém místě. Tato sériová výroba umožňuje pro všechny vyrobené cihly deklarovat shodné vlastnosti, což je velká přednost oproti domácím manufakturám.
Parametry cihel a zdiva
Otázku, jaké všechny parametry je nutné splnit a uvádět pro stavebníky a projektanty, nebylo zcela lehké zodpovědět. Zdicí materiály z cihel, pórobetonu, vápenopískových cihel a ostatních rozšířených zdicích materiálů mají harmonizované evropské normy pro specifikaci těchto prvků. Jedná se o řadu norem ČSN EN 771-X. V současnosti neexistuje norma, podle které by se daly specifikovat vlastnosti nepálených cihel a prokazovat tak shodu. Vzhledem k účelu použití (tj. vnitřní nenosné zdivo) by nebyly potřeba stanovit prakticky téměř žádné parametry. Přesto byly provedeny série zkoušek, které tento produkt charakterizují nadstandardním způsobem. Nepálené cihla Nature Energy byla podrobena zkouškám ve zkušebnách TZÚS a PAVUS. Další vlastnosti byly ověřeny v rakouské akreditované laboratoři BTI Linz. Mimo jiné byla vypracována diplomová práce (1), která popisuje další vlastnosti nepálených cihel a omítek.
Tvar a objemová hmotnost
I když se jedná o nepálenou cihlu, vývoj cihly nebyl zdaleka jednoduchý. Nejprve se stanovil geometrický rozměr cihel, kdy se přihlédlo k možnosti co nejuniverzálnějšího použití. Cihla má tedy rozměry 120 x 250 x 240 mm a je ji možné použít pro zdivo tloušťky 12 nebo 25 cm. Cihla je odlehčena 10 otvory, které zároveň usnadňují sušení výrobku v komorových sušárnách. Objemová hmotnost cihly je 1680 kgm-3. Plošná hmotnost zdiva při tloušťce zdiva 12 cm je 208 kgm-2 a při tloušťce zdiva 25 cm dokonce 432 kgm-2. Porovnáme-li tyto údaje s běžnými pálenými cihlami, dospějeme k závěru, že plošná hmotnost je u zdiva z nepálených cihel přibližně 2,5krát větší než u zdiva ze současných pálených cihel. Tato vlastnost je výhodná z pohledu akumulace tepla, která je jednou z hlavních předností materiálů z hlíny.
Pevnost cihel
| Ložná plocha (mm) | Pevnost cihly (MPa) |
|---|---|
| 250 x 120 | 8 |
| 250 x 240 | 4 |
| 120 x 240 | 2 |
Zkoušky pevnosti cihel byly provedeny akreditovanou laboratoří TAZÚS v Brně. Pevnost jednotlivých cihel byla zkoušena ve všech třech možných směrech jejich uložení ve zdivu. Pevnosti cihly v jednotlivých směrech shrnuje tab. 1. Je vidět, že pevnost cihel 8 MPa odpovídá páleným cihelným blokům. Příčinu dosažení takto vysoké hodnoty pro nepálenou cihlu Nature Energy můžeme hledat ve způsobu výroby, kdy se při extruzi cihly používá značného lisovacího tlaku a vakua.
Tepelně technické vlastnosti
Tepelně technické vlastnosti byly stanoveny akreditovanou laboratoří BTI Linz. Ekvivalentní součinitel tepelné vodivosti zdiva z nepálených cihel je λequ= 0,723 Wm-1K-1. Akumulační schopnost zdiva s uvažování měrné tepelné kapacity 1000 Jkg-1K-1 – typická hodnota pro silikátové materiály – je pro zdivo tloušťky 12 cm 207 kJm-2K-1 a pro zdivo tloušťky 25 cm 433 kJm-2K-1.
Vzduchová neprůzvučnost
Jak již bylo uvedeno v úvodu, nepálené cihly se vyznačují vysokou objemovou hmotností. Jak je známo, vyšší objemová hmotnost má na hodnotu vzduchové neprůzvučnosti pozitivní vliv. Při tloušťce zdiva 12 cm byla stanovena hodnota vzduchové neprůzvučnosti na 49 dB a při tloušťce stěny 25 cm je tato hodnota 59 dB. Tyto hodnoty byly stanoveny na základě normy ÖN B815-4. Hodnoty jsou na straně bezpečnosti, při reálném měření by se mělo dosáhnout vyšších hodnot. Vždy však záleží na správném provedení zdiva vhodně vyzděného na hliněnou maltu a jeho správném napojení na ostatní konstrukce.
Požární odolnost
Nepálené cihly Nature Energy zřejmě byly z dostupného sortimentu nepálených cihel v ČR zkoušce požární odolnosti podrobeny jako první. Zkouška byla provedena v akreditované laboratoři PAVÚS ve Veselí nad Lužnicí. Vyzděná stěna ve zkušebním rámu je zachycena na obr. 2. Výsledkem zkoušky požární odolnosti neomítnuté příčky tloušťky 12 cm je třída EI 20 / EW 20. Zde je nutno podotknout, že metodika zkoušky podle Evropské normy, která je jednotná pro všechny materiály, vyloženě nepřeje nepáleným cihlám. Nepálené cihly mají totiž vysokou sorpční schopnost a při vlastní zkoušce, kdy během 1. minuty vzrostla teplota v peci téměř na 400 °C a během dalších pěti minut již dosahovala 600 °C, došlo k rychlé přeměně sorbované vody v páru a masivnímu rozloupání povrchu cihel (obr. 3). Toto velice oslabilo celistvost zkoušeného vzorku a ve 27. minutě došlo ke vznícení bavlněného polštářku, kterým se sleduje celistvost vzorku podle ČSN EN 1363-1 Zkoušení požární odolnosti – Část 1: Základní. Tedy schopnost dělicího prvku stavební konstrukce zabránit při ohřívání z jedné strany průchodu plamenů a horkých plynů a zabránit výskytu plamenů na neohřívané straně konstrukce. Bavlněným polštářek se podle normového postupu přikládá k neohřívané straně zdi a po jeho vzplanutí je zkouška ukončena.
Obr. 2: Fragment zdiva ve zkušebním rámu v laboratoři PAVÚS
Obr. 3: Fragment po zkoušce – vnitřní strana exponovaná ohněm
Spolupůsobení hliněných omítek a zdiva z nepálených cihel Heluz Nature
V rámci práce (1) bylo provedeno několik zajímavých zkoušek a to jak materiálových vlastností hliněných omítek, tak i jejich spolupůsobení s nepálenými cihlami. Zajímavým pokusem bylo sledování odezvy sorpční vlhkosti omítkového systému, tedy jádrové omítky a štukové pohledové vrstvy, na změny relativní vlhkosti prostředí. Závislosti jsou zobrazeny na grafu č. 1 a č. 2. Tento experiment postihuje chování celého omítkového systému. Běžně se stanovují hodnoty pouze pro jednotlivé materiály. Z grafů je patrná rychlá reakce na změnu relativní vlhkosti prostředí, čímž se potvrzuje výhodná vlastnost hliněných materiálů, které jsou schopny pozitivně ovlivňovat množství vzdušné vlhkosti v obytných místnostech. Byly provedeny testy pro zjištění hodnoty ekvivalentního faktoru difúzního odporu µ jak pro hliněné omítky, tak pro nepálené cihly Nature Energy. Hodnoty µ se pro hliněné omítky pohybovaly v rozsahu 16 – 26 (-). Pro nepálené cihly byla změřena hodnota µ = 32 (-). Tento zdánlivý nepoměr si můžeme vysvětlit rozdílným zpracováním hliněných materiálů. Omítky jsou nanášeny ručně na nepálené cihly, kdežto cihly jsou vytlačovány značným tlakem z lisu. Cihly se tedy vyznačují oproti omítkám hutnější strukturou.
Graf č. 1: Průběh relativní vlhkosti prostředí v závislosti na čase (1)
Graf č. 2: Průběh odezvy sorpční vlhkosti hliněných omítek od jednotlivých výrobců na změnu relativní vlhkosti prostředí (1)
Bylo také odzkoušeno chování omítek na nepálených cihlách. Na fragmenty zdiva vyzděného z nepálených cihel se aplikovaly omítky od jednotlivých výrobců. Výsledky z práce (1) a zkoušky ve zkušebnách výrobce cihel ukázaly, že nejlepších vlastností co do soudržnosti omítek se zdivem a náchylnosti k vývinu trhlin na omítkách dosahují materiály od domácích „malovýrobců“ (viz. obr. 4-6). Byly také zkoušeny omítky vápenotrasové a vápenocementové na zdivu, které bylo vyzděno na vápenotrasovou maltu. Před nanášením těchto omítek byl použit adhezní můstek. Tyto omítky na zdivu popraskaly (obr. 7-8).
Obr. 4: Vyzděný zkušební fragment
Obr. 5: Hliněná omítka po aplikaci. Vlevo část náhozu, vpravo je vidět provedení jádrové omítky
Obr. 6: Hliněné omítky správně fungují i na zdivu z pálených cihel
Obr. 7: Zkušební fragment z nepálených cihel vyzděných na vápenotrasovou maltu
Obr. 8: Vývoj trhlin ve vápenocementové omítce na fragmentu zdiva z nepálených cihel
Závěr
Alternativní materiály či znovuobjevené přírodní materiály mají před sebou budoucnost, pokud se budou navrhovat podle možnosti a vhodnosti jejich použití. K těmto materiálům přibyla i nepálené cihla Nature Energy. Aby se takovéto materiály mohly bezpečně usadit na stavebním trhu, je však nutné podrobit tyto výrobky podrobným testům a zavést pro ně zejména technické normy, tak jak je tomu u jiných výrobků a rozptýlit tak obavy potencionálních uživatelů. Materiály s příznivým environmentálním dopadem jsou důležité i pro podporu udržitelného rozvoje ve stavebnictví. Zdárný příklad použití nepálených cihel a omítek je na obr. 9 – 11.
Obr. 9: Stavba vnitřní příčky z nepálených cihel Nature Energy
Obr 10: Příjemně vyhlížející rodinný dům, kde byly použity nepálené cihly Nature Energy a hliněné omítky
Obr. 11: Užití nepálených cihel v dřevostavbě lehkého typu – zvýšení tepelně-akumulační schopnosti konstrukcí a zlepšení vlhkostních podmínek vnitřního prostředí budovy byly důvodem pro užití nepálených cihel Nature Energy
Literatura
- Látová L.: Vliv modifikačních přísad a příměsí na vlastnosti hliněných malt, Diplomová práce, ČVUT v Praze (2011)
- Minke G.: Příručka hliněného stavitelství, Pagoda (2009)
- Archiv autora
Společnost HELUZ cihlářský průmysl v.o.s. patří mezi tři největší výrobce zdících systémů na našem trhu, jako jediná je ryze česká. Zákazníkům nabízí kompletní cihelný systém pro hrubou stavbu.