Požární odolnost cihel a zděných konstrukcí: spolehlivost a inovace

Zděné konstrukce patří mezi nejstarší a nejpoužívanější metody výstavby. Ceněny jsou především pro svou pevnost, trvanlivost, výborné tepelněizolační i akustické vlastnosti a vynikající požární odolnost. Pálené cihly patří k nejrozšířenějším materiálům používaným zejména v konstrukcích obytných budov. Dá se říci, že cihelné zdivo je jakýmsi etalonem stavebních konstrukcí, neboť všechny jiné materiály jsou právě srovnávány výhradně s cihelným zdivem. Cihelné bloky se vyrábějí vypalováním v tunelových pecích, a je tedy předpoklad, že oheň snášejí velice dobře.

Klasifikace požární odolnosti cihel

Obecně jsou cihly zatříděny do třídy reakce na oheň A1, tzn. jako nehořlavý stavební materiál. V případě požáru cihlové zdivo nehoří, neumožňuje šíření plamene po svém povrchu, a tak nezvyšuje ani intenzitu požáru. Zdivo neuvolňuje kouř a neodpadávají z něj hořlavé části nebo kapky. Požární odolnost cihelných výrobků se zabýváme podle ČSN EN 1996-1-2 ed. 3 a dle klasifikace požární odolnosti na základě zkoušek. Hodnoty požární odolnosti zděných stěn a příček jsou v normě uvedeny v Příloze B.

Kritéria požární odolnosti

Co přesně znamenají hodnoty požární odolnosti?

• E - celistvost: schopnost konstrukce zabránit průniku plamenů a horkých plynů.
• I - izolace: schopnost konstrukce omezit přenos tepla na nepožární stranu.
• M - mechanická odolnost: odolnost při požáru proti rázu („padající konstrukcí“), což znamená, že konstrukce je odolná i v případě, že do ní při požáru narazí jiná konstrukce, která již požáru neodolala.

Důležitou částí je číselný údaj, který udává čas v minutách, jakou dobu odolává dělicí konstrukce požáru a plní veškerá definovaná kritéria. Poslední částí kódu je údaj o hořlavosti konstrukce, tedy DP1 (nezvyšují v požadované době intenzitu požáru) až DP3 (zvyšují v požadované době požární odolnosti intenzitu požáru).

• DP1: Nehořlavý konstrukční systém (má veškeré svislé a vodorovné požárně dělicí nebo nosné konstrukce druhu DP1).
• DP2: Smíšený konstrukční systém (je tvořen svislými nosnými a požárně dělicími konstrukcemi druhu DP1, vodorovné konstrukce mohou být druhu DP2, pokud se nejedná o jednopodlažní objekty).
• DP3: Hořlavý konstrukční systém (zahrnuje všechny ostatní případy).

Z výše uvedených hodnot vyplývá, že zděné cihelné konstrukce zaručují požární odolnost v řádech několika hodin, což je například u hořlavých nosných konstrukcí nedosažitelné. Kvalitně omítnutá příčka z pálených cihel tak zajistí dostatečný čas potřebný např. pro evakuaci osob.

Čtěte také: Podkroví: kombinace palubek a cihel

Požadavky na požární odolnost pro budovy

Požadavky na požární odolnost pro budovy se liší v závislosti na typu objektu:

• Skupina OB1 - např. rodinné domy s nejvýše třemi obytnými jednotkami:
  • min. REI 15 pro nosné konstrukce zajišťující stabilitu budovy,
  • min. E 15 pro požárně dělicí konstrukce.
• Skupina OB2 - bytové domy s více než třemi obytnými jednotkami do výšky objektu 22,5 m:
  • min. REI 45 pro nosné konstrukce zajišťující stabilitu budovy,
  • min. EI 45 pro požárně dělicí konstrukce.
• Skupina OB 3 - domy pro ubytování o limitované ubytovací kapacitě:
  • min. REI 30 pro nosné konstrukce zajišťující stabilitu budovy,
  • min. EI 30 pro požárně dělicí konstrukce.

Vývoj cihel a jejich tepelněizolační vlastnosti

Do nedávné minulosti jsme si pod pojmem cihla představili plnou pálenou cihlu. Klasická plná pálená cihla je materiál s dobrou požární odolností, vzduchovou neprůzvučností a výbornou schopností akumulace tepla. V souvislosti s vývojem požadavků na součinitel prostupu tepla, zejména konstrukcí obvodových plášťů, se cihla začala proměňovat. V současnosti jsou na trhu dostupné cihly, které jsou vhodné i pro jednovrstvé konstrukce obvodových plášťů pasivních domů. Pálené cihly patří k nejrozšířenějším materiálům používaných zejména v konstrukcích obytných budov.

Generační vývoj cihel

S vývojem požadavků na stěnové konstrukce se také začíná měnit tvar cihel:

• 1946-1960: Přechod od plných cihel k příčně děrovaným cihlám typu CDm.
• 1961-1980: Objevuje se typ cihly CDK a CD Týn. Cihly typu CD Týn můžeme považovat za mezník, neboť se jednalo o bloky s rozměry (délka × šířka × výška), např. 290 × 190 × 215 nebo 240 × 365 × 238 mm, neboli o velkoformátové cihelné bloky. Výškový modul zdiva byl 250 mm při použití maltového lože o tloušťce 12 mm.
• 90. léta: Přichází cihla „současného“ typu Therm se suchou styčnou spárou mezi jednotlivými cihelnými bloky označovanou pero drážka, též P+D. V sousedním Německu se v první polovině 90. let začínají objevovat tzv. broušené cihly, které mají zbroušené ložné plochy.

Moderní cihelné systémy

V současnosti hodnotu U = 0,25 W/(m2‧K), která odpovídá doporučené hodnotě podle normy ČSN 73 0540-2:2007 pro vnější těžké stěny, bez problémů splňuje jednovrstvé zdivo z cihelných bloků typu Therm o šířce 440 mm. Zdivo tloušťky 440 mm dosahuje součinitele prostupu tepla kolem hodnoty U = 0,21 W/(m2‧K), případně i nižší. Stejně tak jako v Rakousku či Německu se v České republice začínají na trhu uplatňovat cihelné bloky o šířce 500 mm. Zdivo z těchto bloků dosahuje hodnot součinitele prostupu tepla nižších než U = 0,16 W/(m2‧K), což odpovídá ekvivalentní hodnotě součinitele tepelné vodivosti λ = 0,085 W/(m‧K), a tedy tepelnému odporu R = 5,88 m2‧K/W nebo i hodnotám lepším. Při vyplnění dutin tepelně izolačním materiálem je dosaženo až U = 0,11 W/(m2‧K).

Tabulka: Vývoj požadavků na součinitel prostupu tepla (U) pro vnější stěny

Z pohledu požadavků na zvýšení tepelného odporu zdiva se nevyvíjel pouze tvar cihel, ale i samotný keramický střep, spojovací malta a také omítky. Došlo k zefektivnění výroby, úspoře keramického materiálu, ale i materiálů jakou jsou malty či omítky. Zároveň si cihly právě díky tomu, že jsou z keramiky, zachovávají výjimečnou trvanlivost a neměnnost svých parametrů. Tímto se může chlubit málokterý materiál.

Čtěte také: Proč třídit odpad?

Vývoj v oblasti izolačních materiálů a geometrií bloků

Jedna oblast bude řešena neustále, a tou je vývoj keramického střepu a vytváření cihlářské suroviny. V současné době je vývoj zaměřen na snižování tepelné vodivosti střepu při zachování maximální možné pevnosti. Další podmnožinou tohoto směru vývoje je používání surovin, zejména charakteru odpadních hmot, které jednak zlepšují vlastnosti střepu (např. tvorbou pórů svým vyhoříváním při vypalování), snižují energetické nároky na výpal, zlepšují proces sušení apod. Další oblast vývoje spočívá v hledání nových možností vytváření samotné geometrie cihelných bloků potlačující přenos tepla. S tím souvisí samozřejmě i vývoj nových technologií.

Třetí oblast tvoří vývoj v oblasti kombinování páleného cihelného bloku a izolačního materiálu. I v tomto směru se již pokročilo a úspěšně se vyvíjejí izolační hmoty na anorganické bázi. Jako izolační materiál se v současnosti nejvíce používá minerální vlna, a to ve formě rozřezaných desek do tvaru velkých dutin nebo ve formě granulátu pro vyplnění malých dutin, dále pak perlit nebo expandovaný polystyrén. Cihelné bloky s minerální vlnou či expandovaným perlitem mají výhodu v požární odolnosti konstrukce a zdivo dosahuje výborných hodnot vzduchové neprůzvučnosti. Pokud jsou dutiny v cihlách vyplněné lehkými hmotami a je nutné dosáhnout srovnatelné vzduchové neprůzvučnosti, musí se uzpůsobit geometrie děrování cihelného bloku.

Použití cihel v praxi

Svislé cihlové konstrukce tvoří základní stavební prvky budov, ať už jde o obvodové zdi, vnitřní příčky, nosné sloupy, nebo pilíře. V současné době vyráběné cihlové bloky využívají jako základ tisíci lety ověřené vlastnosti cihelného střepu a svou moderní konstrukcí - speciálními tvary otvorů, vylehčením hmoty drobnými póry, velikostí tvarovky, zámkovým systémem styčných spár, snížením tloušťky ložných spár na minimum atd.

Postup výstavby svislé cihlové konstrukce

1. Návrh a projektová dokumentace: Základem je kvalitní projekt, který zohlední statiku, požární odolnost, tepelnou izolaci a další požadavky na danou konstrukci.
2. Materiály: Základním materiálem jsou cihly, které se liší typem, rozměry a vlastnostmi. Běžně se používají pálené cihly, pórobetonové tvárnice, vápenopískové cihly a další.
3. Založení stavby: Stavba svislé cihlové konstrukce začíná založením, které přenáší zatížení do země.
4. Zdění: Cihly se kladou na maltu a spojují se do zdiva. Důležitou součástí jsou cihly pro omítané zdivo z tepelněizolačních cihelných bloků typu THERM se všemi potřebnými tvarovými doplňky, včetně bloků se zvýšenými tepelněizolačními vlastnostmi.

Zdivo (a tudíž jeho jednotlivé komponenty) musí splňovat základní požadavky. K zajištění těchto požadavků musí společnou měrou přispět i jednotlivé komponenty zdiva - zdicí prvky, malty pro zdění a omítky. Velký vliv na konečné vlastnosti zdiva má však pečlivost a způsob jeho provedení.

Použití maltových směsí a ložných spár

Postupem doby absolutní většina našeho stavebnictví přešla na používání tzv. suchých maltových směsí (SMS). Technologie výroby a stálá výstupní kontrola zajišťují trvale vysokou kvalitu SMS. Cihly se pokládají do rozprostřené maltové vrstvy, která ve zdivu vytvoří ložnou spáru. Tloušťka ložné spáry pro cihly THERM vyplývá z používaného výškového modulu stavby 250 mm a jmenovité výšky cihel THERM 238 mm. Ložná spára nesmí být příliš tenká ani příliš tlustá, její tloušťka má být v průměru také 12 mm. Tato tloušťka zcela postačuje k vyrovnání přípustných rozměrových tolerancí cihel. Tlustší nebo nerovnoměrně tlusté ložné spáry snižují pevnost zdiva a v důsledku rozdílných deformačních sil sousedních různě tlustých spár mohou vznikat místa se zvýšeným napětím. U staticky namáhaných stěn musí být ložná spára vždy promaltována zplna. Popsanou nevýhodu odstraňuje použití tzv. lehké malty, která při zachování pevností v tlaku obyčejné malty má navíc výborné tepelněizolační vlastnosti téměř dokonale eliminující „tepelné mosty“ v ložných a případně i ve svislých spárách. Z tepelného hlediska ještě lepším řešením jsou tenké ložné spáry o tloušťce 1-3 mm, které se mohou provádět ze speciálních malt pro tenké spáry pouze při použití cihel se zabroušenými ložnými plochami - tzv. broušených cihel.

Čtěte také: Přírodní materiály a současná architektura

Cihlové systémy pro moderní výstavbu

Pokud plánujete stavbu moderní a zároveň trvanlivé a bezpečné stavby, určitě byste měli zvážit využití některé z variant zdiva Porotherm jako stavebního materiálu. Investice do tohoto materiálu se vám vrátí v podobě úspor energií a případně i nižších nároků na technologie. Na zahraničních trzích se začínají uplatňovat cihelné bloky s integrovaným izolačním materiálem. Cihelné bloky s minerální vlnou či expandovaným perlitem mají výhodu v požární odolnosti konstrukce a zdivo dosahuje výborných hodnot vzduchové neprůzvučnosti.

Novým druhem doplňkových tvarů cihel jsou cihly koncové, resp. krajové. Tyto cihly se používají k ukončení vnějších stěn, tj. hlavně u otvorů - oken a dveří. Díky svému řešení děrování lze v místech napojení rámů výplní otvorů vložit do ostění, resp. parapetu, pás tepelné izolace, kterým se omezí únik tepla v těchto jinak choulostivých místech a tak zajistí, aby vnitřní povrchová teplota neklesla pod kritickou hodnotu.

Nedílnou součástí cihlových systémů jsou i prvky pro vytváření vodorovných konstrukcí. Nosnou částí těchto prvků je kvalitní beton vyztužený speciální betonářskou výztuží. Stropní kostrukce, které jsou po obvodu olemovány jednou řadou tzv. věncovek, mohou být buď polomontované trámečkové nebo prefabrikované panelové. Moderní cihlové systémy nabízejí řešení v podstatě pro všechny požadavky, se kterými se můžete na stavbách setkat. Od cihel s požadavky na vysokou pevnost (cihelné bloky dnes dosahují pevností, které dříve nemívaly ani cihly plné), neprůzvučnost, požární odolnost, tepelné vlastnosti, úzce specializované cihly podle rozměrů nebo účelu použití až po prvky pro vodorovné konstrukce.

Příkladem může být projekt větších rodinných domů o dvou bytových jednotkách v Jirnech u Prahy (realizace Cyclus, s. r. o.). Investor požadoval výstavbu z materiálu, který má vysoký tepelný odpor, dlouhou životnost a vysokou požární odolnost. Ze zkušenosti nechtěl používat zateplovací systémy s nízkou požární odolností a krátkou životností obvykle kolem 20 let, která zasahovala do finanční rozvahy budoucích majitelů bytů s hypotečním úvěrem. Po konzultacích společnost zvolila pro nosné zdivo cihelný výrobek Porotherm 38T Profi a stropní konstrukci Porotherm BN, které splňovaly dané požadavky. Výrobky Porotherm 38T Profi jsou zařazeny do třídy reakce na oheň A1 - nehořlavé a mají požární odolnost REI 90 DP1.

tags: #cdk #cihly #pozarni #odolnost

Oblíbené příspěvky:

• Montáž interiérových palubek SECA krok za krokem
• Postupy pro upevnění dřevovláknitých desek
• kompletní průvodce plovoucími podlahami
• Horní vs. spodní strana terasy
• Epoxidové pryskyřice a udržitelnost