PergolySušené cihly: Od tradice k moderní ekologické výstavbě
Cihla patří mezi nejstarší stavební prvky, který se využívá v různých formách tisíce let. Nejstarší formou cihel jsou tzv. vepřovice - sušené cihly s příměsí pilin nebo slámy.
Historie a výroba vepřovic
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. Vepřovice mají za sebou přes 10 tisíc let používání, u nás jejich zapojení do stavebního procesu probíhalo až do 20. století.
Na nepálených cihlách je zajímavé také to, že jako surovina pro jejich výrobu může posloužit klidně i hlína přímo ze staveniště a na jejich výrobu není potřeba žádné speciální odbornosti. Při výstavbě nosných konstrukcí je sice nutné její laboratorní přezkoušení, enormně se ale sníží náklady na dopravu materiálu a tím i dopad na životní prostředí.
Pro výrobu kvalitních nepálených cihel potřebujeme jílovité zeminy, smíchané v různých poměrech s prachovitými zeminami a písky. Vytěžená hlína se musí provlhčit vodou a nechat nějaký čas ležet. Působení klimatických vlivů má za následek její homogenizaci a zlepšení vlastností. Po odležení se do hlinité směsi přidávají plniva organického i anorganického původu, které zajišťují zejména stabilitu při vysychání, zmenšení objemové hmotnosti, zlepšení tepelně-technických parametrů a často i zvýšení pevnosti. Často se používají příměsi organické ve formě nasekané slámy, osin nebo plev. Dříve se do nepálených cihel přidávaly i kozí chlupy nebo vepřové štětiny - z toho odvozen název vepřovice.
Čtěte také: Sušené dřevo pro truhlářské projekty
Takto připravená směs se zpracuje ručním nebo strojním mícháním a hnětením. Vlastní cihly se vyrábějí pěchováním směsi do dřevěné formy, která se následně stáhne, a cihly se nechají ležet, aby přirozeně vysychaly.
Statické vlastnosti a problémy vepřovic
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. Uváděné hodnoty byly na Stavební fakultě VUT v Brně 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 Rd 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.
Problémy spojené s vlhkostí
Řada problémů se v tomto směru ukázala zejména po povodních. 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.
Nejvýraznějším činitelem způsobujícím poruchy základového zdiva je pronikající vlhkost. Jedná se buď o vzlínající zemní vlhkost, v horším případě o proudící zasakující srážkovou vodu. Dalším zdrojem může být i zasakování odstřikující srážkové vody v úrovni povrchu terénu. Pronikající voda vyplavuje vodorozpustné složky malty i kusového staviva. Malta pak po ztrátě pojiva (zpravidla vápna) ztrácí pevnost a soudržnost a dochází k jejímu postupnému rozpadu na nezpevněné kamenivo (písek), které je z ložných a styčných spár zdiva dál postupně vyplavováno. Vlhké prostředí zpravidla urychluje i průběh chemických reakcí ve stavivu i v maltě.
Čtěte také: Proč sušit řezivo?
Protože je cihelné zdivo porézní, umožňuje kapilární vzlínání vody z podzákladí. Vzlínající zemní vlhkost transportuje do základového zdiva vodorozpustné soli, které v nadzákladové části migrují k povrchu zdiva, kde při vysychání krystalizují a vytvářejí výkvěty na omítkách. U neudržovaných objektů často dochází k zakořenění náletových dřevin. U mělkých základů, s úrovní základové spáry nad nezámrznou hloubkou, dochází v zimním období i k promrzání zeminy v podzákladí. V důsledku působení výše uvedených činitelů pak může dojít ke snížení pevnosti zdiva v tlaku a jeho porušení při překročení jeho pevnosti od zatížení nadzákladovými konstrukcemi.
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. 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.
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 zákonu z roku 1889 je dokonce v par. 105, čl. Z citace je zřejmé, že již naši předci měli dostatek negativních zkušeností s působením vody na vepřovice, které se snažili uvedeným předpisem eliminovat.
Použití nepálených cihel v historických stavbách
Při stavebně statických posudcích starších obytných domů se posuzovatelé - statici - často setkávají se zdivem z tzv. vepřovic. Zejména ve starších částech obcí byla v minulosti většina nadzemního zdiva rodinných domů stavěna z nepálených cihel.
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. 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.
Čtěte také: Podkroví: kombinace palubek a cihel
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.
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.
Nepálená hlína: Revival ve jménu zdraví a ekologie
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. V současné době je stavění s použitím produktů z nepálené hlíny ceněno zejména pro relativní energetickou nenáročnost výrobního procesu. Například výroba nepálené hliněné cihly je z hlediska spotřeby energie zhruba čtyřicetkrát úspornější než výroba běžné pálené cihly. Kromě šetrné výroby je nepálená hlína ekologická i svým lokálním původem.
Cihly z nepálené hlíny mají samozřejmě jak kladné, tak záporné vlastnosti, jejich největší předností je však bezesporu nízký difuzní odpor. To znamená, že stěna vyzděná z nepálených cihel se bude chovat jako difuzně otevřená - dům bude „dýchat" celým povrchem. Další unikátní vlastností nepálené hlíny je její schopnost absorbovat do sebe vzdušnou vlhkost a při změně podmínek ji zase vypustit zpět do interiéru. To zaručí udržení stálých vlhkostních podmínek. Třetím neopominutelným plusem nepálené hlíny je její schopnost tepelné akumulace, díky níž je zajištěna teplotní stabilita interiéru. Tyto tři vlastnosti vytvářejí zdravé vnitřní mikroklima, které je vhodné zejména pro jedince s chronickým onemocněním horních cest dýchacích. Hlína je čistě přírodní materiál, se schopností pohlcovat pachy a regulace vlhkosti ve stavbách, je zdravotně nezávadná a navíc příjemná na dotek.
Nepálené cihly mají objemovou hmotnost 1600- 2000 kg/m3, což je do značné míry jejich nevýhoda. Jednotlivé cihly jsou těžké a zdění je tak pracné. Proto se objevuje snaha nepálené cihly vylehčovat - to nejen sníží jejich hmotnost, ale také jejich tepelnou vodivost. Nepříznivý dopad má ale vylehčení na pevnost a tvarovou stálost - vylehčovací příměsi při navlhnutí bobtnají a mohou narušit stabilitu stěny. Pevnost v tlaku se u nepálených cihel pohybuje v rozmezí 3-10 MPa (obvykle kolem 7 MPa).
Moderní nepálené cihly na trhu
Pokud se začnou stavebníci zajímat o konkrétní materiál, je jen otázkou času, kdy se do hry zapojí chytří výrobci a začnou nový produkt nabízet ve velkém. Nejinak tomu bylo i v případě nepálených cihel, a proto dnes můžeme na trhu nalézt hned několik výrobců tohoto stavebního materiálu. Nepálené cihly už nejsou tak zajímavé z hlediska ekologie dopravy a výroby (i když jsou na tom samozřejmě lépe než pálené cihelné bloky), jejich zprůmyslnění má však dobrý dopad na jejich kvalitu a vlastnosti.
Na trh také vstupují tzv. stabilizované nepálené cihly, do kterých se přidává příměs vápna nebo cementu v hmotnostním podílu přibližně šesti procent. Díky tomu získávají nepálené cihly na pevnosti a příměs vápna nebo cementu zmírňuje jejich největší slabinu - bobtnání a sesychání při změně vlhkosti. Cihly tak ale samozřejmě zvětšují svou ekologickou stopu, navíc tyto příměsi zvyšují jejich difuzní odpor.
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. Novinka pojmenovaná podle svých dvou základních předností, přírodního původu a nízké energetické náročnosti - HELUZ Nature Energy - je průmyslově vyráběnou nepálenou cihlou. Na rozdíl od původních nepálených cihel, do kterých se přidávala sláma, plevy nebo prasečí štětiny (odtud název vepřovice), se pro výrobu HELUZ Nature Energy používá čistá cihlářská hlína s příměsí písku. Nepálená cihla HELUZ Nature Energy se používá na vnitřní příčkové a akumulační zdivo o tloušťce 12 a 25 cm. Uplatní se zejména v domech s lehkou obvodovou konstrukcí, např. dřevostavbách, které nemají dostatečné tepelně akumulační vlastnosti a také nejsou schopny zajistit přirozenou regulaci vlhkosti v objektu. Využije se jak v novostavbách, tak i při rekonstrukcích staveb. Jako na všechny hliněné nepálené cihly také na HELUZ Nature Energy není možné používat malty a omítky s cementem.
„Trendy současné doby poukazují na návrat k přírodním stavebním materiálům. Lidé pomalu upouštějí od umělých stavebnin a upřednostňují ty s tradicí a prověřené zkušenostmi,“ říká Ing. Jan Krampl, obchodní ředitel firmy HELUZ. Týká se to i přírodní nepálené cihly, která vytváří zdravé vnitřní prostředí stavby příznivé například pro astmatiky, má vynikající akustické vlastnosti, výborně absorbuje vzdušnou vlhkost a dosahuje vysokých parametrů akumulace tepla. Během výrobního procesu nemusí cihla projít pálicím procesem, pouze se přibližně 50 hodin suší.
Použití nepálených cihel v moderní výstavbě
Konstrukce z nepálených cihel se navrhují tak, aby nikdy nemohlo dojít ke kondenzaci v hliněné části. Zkondenzovaná vlhkost by výrazně narušovala pevnost a stabilitu celé konstrukce. Použití nepálených cihel na vnější stěny je vhodné zejména, pokud jsou cihly stabilizované příměsí vápna nebo cementu. Stěna ale musí být ještě dodatečně zateplena, nejlépe některou z přírodních tepelných izolací s nízkým difuzním odporem. Pokud zdíme z nepálených cihel, je nutné používat speciální hliněnou maltu, nikoliv maltu cementovou. Malá příměs cementu do nepálené hlíny má totiž naopak za následek pokles pevnosti. Stejně tak se na nepálené cihly aplikují i hliněné, probarvené omítky, které se vyrábějí v poměrně široké barevné škále.
Hlína jakožto stavební materiál je u nás již poměrně etablovanou záležitostí. Uživatelský zájem o její využití neustále roste, a to i navzdory ekonomické krizi. „Každým rokem máme nárůst výroby o 70 % a loňský rok nebyl výjimkou. Stavitelé, kteří mají zájem o přírodní materiály, samozřejmě tento materiál znaji,“ říká Michal Navrátil. David Žember spatřuje další možnosti nepálené hlíny ve vývoji a výrobě prefabrikovaných stavebních panelů se zabudovaným stěnovým topením a panelů s kombinací hlíny a izolací pro rychlou výstavbu.
Mechanické vlastnosti nepálené hlíny
Mechanické vlastnosti nepálené hlíny jako stavebního materiálu se intenzivně zkoumají posledních padesát let a během této doby bylo provedeno za účelem jejich zjištění tisíce zkoušek. Podle typu použití nepálené hlíny ve stavebnictví, ať už jako dusané zdi, cihly nebo omítky, se připravují různé hliněné směsi. U každé hliněné směsi záleží na obsahu jílových minerálů (a jejich typu), plniva, vody a přísad. Podle typu použití hlíny lze provést řadu testů pro zjištění jejich mechanických vlastností. Mezi tyto vlastnosti patří pevnost v tlaku, pevnost v tahu, pevnost v tahu za ohybu, modul pružnosti, vaznost, pevnost hliněné malty, odolnost proti oděru a nárazová síla rohů.
Jedním z problémů hliněného staviva je nedostatek standardizovaných kritérií, podle kterých by bylo možné jej objektivně zhodnotit. To hraje negativní roli například při rozhodování o použití nepálené hlíny pro nosné konstrukce budov. V posledních desetiletích byla provedena řada testů pro zjištění pevnostních a přetvárných vlastností tohoto materiálu. Hodnoty se však značně liší v závislosti na technologii výstavby - omítky, dusané zdi, nepálené cihly atd. a také podle typu jílovitých minerálů, velikosti zrn a přítomnosti přísad.
Hlína vzniká erozí hornin zemské kůry a její složení a vlastnosti závisí především na místních podmínkách. Zatímco štěrkovitá hlína z hor (s obsahem jílovitých minerálů) je vhodná pro dusané zdivo, jemnozrnná jílovitá hlína u břehů řek má naopak nižší odolnost vůči povětrnostním vlivům a menší pevnost v tlaku. Základní tři složky hlíny se dělí podle velikosti zrn na písek (0,05-2 mm), prach (0,006-0,05 mm) a jíl (menší než 0,006 mm), přičemž právě jílovité minerály jsou pojivem pro větší částice. Podle toho, která složka převažuje, dělíme hlíny na písčité, prachovité a jílovité. Jíl je produktem eroze živce a dalších minerálů. Pokud se během eroze rozpustí sloučeniny draslíku, vytvoří se jíl zvaný kaolinit. Dalším běžným jílovitým minerálem je montmorillonit. Existuje také řada méně běžných jílovitých minerálů, jako je illit.
Vaznost je definována jako pevnost v tahu u nepálené hlíny v plastickém stavu. Vaznost závisí nejen na obsahu jílu, ale také na typu přítomných jílovitých minerálů. Jelikož je test vaznosti závislý na obsahu vody v hlíně, různé vzorky mohou být porovnávány, pouze pokud je obsah vody u všech vzorků stejný. Pro posouzení vaznosti nepálené hlíny byl vyvinut speciální test, kde mají vzorky tvar čísla 8. Tento test hodnotí součet všech vazebných sil všech skupin jílovitých minerálů i celé struktury. Z každé testované hliněné směsi se vyrobí tři vzorky. Směs se naplní do připravené formy tvaru 8 a zhutní se. Vzorek se upevní do testovacího zařízení a do spodní zavěšené nádoby se sype písek hmotnostním průtokem 750 g/min., dokud se vzorek nepřetrhne. Hodnoty vaznosti se odvozují z průměru tří vzorků, které se od sebe rozměrově neliší o více než 10 % a typicky se pohybují od 2,5 do 50 kPa.
Tabulka: Klasifikace hliněné směsi dle mezních hodnot vazebné síly
| Mezní hodnota vazebné síly (kPa) | Klasifikace hliněné směsi |
|---|---|
| 2,5 - 10 | Nízká vaznost |
| 10 - 25 | Střední vaznost |
| 25 - 50 | Vysoká vaznost |
Pevnost v tlaku hliněného stavebního materiálu závisí především na druhu hlíny, rozložení a velikosti zrn prachu, písku i většího kameniva a v neposlední řadě také na způsobu přípravy a zhutnění materiálu. Pevnost v tlaku je základním testem pro kontrolu kvality dusané hliněné konstrukce. Zkouška se provádí na válcích o průměru 150 mm a výšky 300 mm, ve kterých se před zkouškou vzorek hlíny zhutní. Válce se testují po sušení na stabilní vlhkost za podmínek okolního prostředí nebo při vytvrzování po určitou dobu, například 28 dní. Hodnoty se získávají z maximálního zatížení (okamžiku, kdy vzorek selže) a počátečního průřezu. Pevnost v tlaku se pohybuje v rozmezí od 0,5 do 5 MPa. Obecně také platí, že pevnost v tlaku roste s objemovou hmotností materiálu.
Hliněné omítky
Favoritem spotřebitelského zájmu jsou hliněné omítky. Jakožto nejpopulárnější produkt ze své nabídky je uvádí rovnou dva oslovení čeští výrobci. Jeden z nich pak zdůrazňuje popularitu speciality své firmy, venkovní omítky, druhý úak zmiňuje rostoucí zájem o omítky barevné.
„Dekorativní omítky vyrábíme z barevných jílů (bez použití pigmentů) pocházejících z ČR. Omítky se nenatírají a člověk se jich může přímo dotýkat. Do těchto omítek se také přidávají byliny,“ říká Michal Navrátil z firmy Rigi, která se zabývá výrobou nepálených cihel i hliněných omítek.
Hliněné omítky, které lze sehnat v podobě suchých směsí, a to jak v hrubé, tak v jemné variantě, mohou být zdravou alternativou ke klasickým materiálům, navíc s jistým dekorativním potenciálem. Náležité zacházení s patřičným typem hliněných omítek může také zajistit jejich neomezenou životnost. Barevnou omítku bez povrchové úpravy například není ani nutné natírat, a případné zašpinění zdi lze v takovém případě odstranit pouhým omytím vodou. Oblíbené jsou především omítky z nepálené hlíny.
Stavební materiály z nepálené hlíny ale nemají jen výhody. Jak dodává zástupce firmy Claygar David Žember: „Slabinou hliněných omítek v našich podmínkách stále ještě zůstává nedostatek kvalifikovaných řemeslníků, kteří je umějí kvalitně zpracovat“. Další nevýhodou těchto omítek, jakož ostatně i dalších výrobků z nepálené hlíny, je jejich nižší odolnost vůči vodě. Vystavení nepálené cihel i hliněných omítek přímému vlivu vody snižuje jejich životnost. Většina omítek proto není vhodná pro venkovní použití. Nepálená hlína se rozhodně nedoporučuje do záplavových oblastí. I přes svůj potenciál a přes své nesporné zdravotní a ekologické výhody zůstává tedy materiálem se svými specifickými omezeními.
tags: #sušené #cihly #dům #informace
