Zvetralá břidlice: Vlastnosti, použití a geotechnické informace

Přírodní materiál jílovitých břidlic, vzniklý v různých geologických obdobích, si svými vynikajícími vlastnostmi povšimli již staří Římané. V okolí výchozů jílovitých břidlic získali materiál, ze kterého si mohli naštípat velmi trvanlivou, poměrně tenkou a lehkou, a přitom nehořlavou krytinu na svá obydlí. V oblastech, kde se vyskytují kvalitní jílovité břidlice, byl jiný materiál na střechách až do poloviny 20. století k vidění jen výjimečně. V Česku jsou takovými oblastmi Moravskoslezský kulm, okolí Rabštejna nad Střelou, okolí Železného Brodu nebo Podkrušnohoří. Do Podkrušnohoří se břidlice dovážela z ložisek v Sasku.

Geologický vznik a typy břidlic

V různých geologických obdobích vznikaly jílovité, slabě bituminosní sedimenty s prachovou příměsí ukládané ve vodním prostředí nevětraného moře. Konzistence těchto sedimentů byla v době vzniku tekutá až plastická. Tlak a teplota vyvolané vlastní hmotností mocných vrstev sedimentů způsobily zpevnění sedimentu (diageneze), nebo dokonce překrystalizování některých minerálů v sedimentech (anchimetamorfóza). Anchimetamorfóza vedla k uspořádání minerálů do plošně paralelní textury, vznikly tzv. plochy břidličnatosti (foliace). Následnými horotvornými pochody byly břidlice a fylity vyvrásněny.

Diagenezí vznikl zpevněný sediment - jílovitá břidlice (např. Moravskoslezský kulm nebo německá ložiska v Porýní a Durynském lese), anchimetamorfózou vznikla přeměněná hornina - fylit (těží se např. ve Španělsku, u nás v Železném Brodě). Přesná hranice mezi jílovitou břidlicí a fylitem není stanovena. Jílovité břidlice a fylity se vyznačují štípatelností. Pokud se dají štípat na tenké desky, mohou se uplatnit jako pokrývačská břidlice.

U jílovitých břidlic má štípatelnost obvykle shodný směr s vrstevnatostí. U fylitů má štípatelnost obvykle jiný směr než původní vrstevnatost, souhlasí s foliací. Směr foliace je kolmý na směr působení tlaků. Pokrývačská břidlice z fylitu je více homogenní, což jí dává větší trvanlivost.

Barevné odstíny břidlice a jejich vliv na vlastnosti

Jílovité břidlice a fylity mohou mít různé barvy v závislosti na příměsích minerálů. Nejčastěji se vyskytují pokrývačské břidlice v různých odstínech tmavě šedých a černé. Tmavší břidlice obsahují vyšší podíl organické hmoty. Větší obsah chloritu způsobuje zelené zabarvení, oxidy železa jsou zdrojem červených odstínů. Zelená břidlice se těžila v Železném Brodě, několik lokalit je ve Španělsku a v Indii, ve velkém množství se nachází v Brazílii, Argentině a Číně. Červená břidlice se těží ve Velké Británii. I v Česku jsou dosud k vidění střechy nebo štíty s červenou břidlicí z Británie.

Čtěte také: Svět geologie: Břidlice a druhy hornin

Při montáži krytin z různobarevných břidlic je třeba počítat s tím, že každá bude mít jiné vlastnosti a bude se chovat jinak při osekávání. Také je třeba důsledně prověřit vlastnosti a složení jednotlivých břidlic, aby se do krytiny nezabudovaly prvky s nižší trvanlivostí. Například zelené břidlice často obsahují nadměrné množství karbonátů snižujících jejich trvanlivost.

Použití břidlice jako střešní krytiny

Pokrývání břidlicí vždy vyžadovalo velký řemeslný um. Ten se nejlépe udržoval a rozvíjel v rodinných pokrývačských firmách, řemeslo se dědilo z otce na syna. Socialistické stavebnictví postupně téměř zlikvidovalo pokrývačské řemeslo. Břidlicová krytina se obnovovala jen na významných památkových objektech, na ostatních se jen vyspravovala náhradními materiály (azbestocement) a později byla zcela nahrazována azbestocementem, asfaltovými šindeli nebo plechovými krytinami. Díky estetickým i technickým kvalitám si břidlice zaslouží návrat na střechy budov.

Je úkolem všech projektantů a investorů vrátit krytinu z přírodní břidlice na stavby, na kterých kdysi byla, aby jim dávala osobitý a ušlechtilý charakter. Estetická kvalita břidlice předurčuje tento materiál i pro novostavby do oblastí, kde bývala břidlice tradiční krytinou.

Typy krytí a pokládka břidlice

V jednotlivých oblastech, kde břidlice z místních zdrojů byla téměř jediným materiálem pro krytinu, se vyvinuly typické druhy krytí. Jednotlivé druhy krytí v literatuře často nalezneme s názvy podle zemí či krajů, kde vznikly nebo jsou nejvíce rozšířené (německé, francouzské, švýcarské, dánské, anglické).

Zásady pro pokládku břidlicových krytin obvykle směřují k tomu, aby co největší množství vody zůstalo na viditelném povrchu krytiny a co nejrychleji odteklo ze střechy. Například u krytí kameny překládanými ve stoupajících řadách se obvykle provádí tzv. spuštění a pootočení kamene. Tím se roh kamene, z něhož odkapává voda na nižší kameny, mírně vysune z linie řady. Pokrývač musí před pokládkou třídit jednotlivé kameny dle tloušťky resp. rozměrů kamene. Před opracováním i po něm (těsně před připevněním) poklepem ověřuje, zda není kámen poškozen. Pokrývač musí kontrolovat tvar povrchu každého kamene, aby do krytiny nezabudoval kámen s nerovností (tzv. převaděčem vody), která by zachytávala stékající vodu a odváděla ji pod překrytí dalším kamenem. Okraje střešních ploch se řeší podle pravidel příslušných danému druhu krytí. Vzniku malých odřezků se předchází použitím doplňkových kamenů, které svým formátem a tvarem zajistí dostatečné překrytí a dostatečný prostor pro umístění hřebíků. V některých případech je třeba doplňkový kámen na okraji podložit podkladním kamenem, aby se zajistila rovinnost krytiny. U krytí zaoblených střešních ploch je nutné použít kameny různých formátů.

Čtěte také: Průvodce břidlicovými obklady v Loužnici

Minimální překrytí u břidlicových krytin (výběr tabulek)

Následující tabulky ilustrují minimální překrytí břidlicových šablon v závislosti na formátu a sklonu střechy, dle "Pravidel pro pokrývání střech přírodní břidlicí" vydaných Cechem klempířů, pokrývačů a tesařů ČR.

Požadavky na podklad a upevnění

Pro pokládku břidlicové krytiny je nezbytné plné bednění, na které se připevní vhodný podkladní pás. Použitá prkna musí být suchá a zdravá, bez zbytků lýka a kůry, minimální tloušťky 24 mm. Optimální světlá šířka krokví je 80 cm, maximálně 100 cm, kdy je již nutno zpevnit prkna mezi krokvemi roštem z latí nebo použít prkna o minimální tloušťce 30 mm, vždy tak, aby nedocházelo k pružení bednění. V případě použití OSB desek se požaduje minimální tloušťka 22 mm. Tyto desky vytváří téměř absolutní rovinu, navíc odpadá případné kroucení prken s následně možným prasknutím šablon břidlice. Na takto zhotovené bednění se připevní asfaltové pásy s nenasákavou vložkou minimální kvality AP-R či V13. Místo podkladního asfaltového pásu se připouští použít difúzní fólie určené pro použití na bednění. Blíže viz Pravidla krytí přírodní břidlicí vydaných Cechem klempířů a pokrývačů ČR.

Pro přibití šablon v ploše se používají měděné hřebíky o průměru 2,8 x 45 mm, pro šablony hřebene, nároží, lemu a úžlabí o průměru 2,8 x 55 mm. Lze použít také žárově zinkované hřebíky. U jednoduchého krytí se šablony uchycují nejméně dvěma hřebíky, při sklonu střešní plochy nad 40° nejméně třemi. U dvojitého krytí a tvaru šestihranu vždy nejméně dvěma hřebíky.

Nářadí pro opracování břidlice

Pro opracování břidlice se používá speciální kladivo s břity a hrotem a lavička či můstek (lavička má jeden hrot k zaražení do krovu, můstek má dva hroty). Břity kladiva slouží k osekávání břidlice. Jsou jednostranné, proto je nutné zvláštní kladivo pro leváka a zvláštní kladivo pro praváka. Hrot kladiva se používá k prorážení otvorů, ke ztenčování břidlice a k předkreslení osekávaných tvarů. Lavička se používá k opření břidlice při osekávání. Lavička pro břidlici je zaoblená (na rozdíl od rovné lavičky pro azbestocementové šablony). Pro opravy břidlicové krytiny je nutný vytahovač hřebíků (pokrývačská šavle).

Geotechnické aspekty břidlice a její zvětrávání

V rámci geotechnického průzkumu a projektování staveb je klíčové posoudit vlastnosti základové půdy, která může být tvořena horninami a zeminami v přirozeném stavu, včetně zvětralé břidlice. Základy jsou nejspodnější částí stavby, jimiž stavba přichází do styku s nejpřirozenějším stavebním materiálem, kterým je základová půda. Teoretický základ nauky o zakládání staveb tvoří inženýrská geologie a hydrogeologie, mechanika zemin a skalních hornin, stavební mechanika a nauka o konstrukcích staveb.

Čtěte také: Více o mastkové břidlici

Klasifikace hornin podle vrtatelnosti a vliv zvětrávání

Podle činitelů, které ovlivňují rychlost pronikání vrtného nástroje horninou, se jednotlivé horniny u vrtů pro injektování zařazují do šesti tříd. Slabě navětralé horniny se zařazují do téže třídy jako hornina nezvětralá. Silně zvětralé horniny se zatřiďují o jednu třídu níže. Rezidua (eluvie) hornin se mohou zatřídit do té třídy, do které patří konečný produkt větrání (např. porfyr zcela zvětralý - pískové reziduum porfyru se zařadí jako písek do I. třídy).

Vybrané třídy hornin a jejich charakteristika

• I. třída: Nezpevněné nebo zpevněné silně změněné (alterované) usazené horniny (sedimenty), rezidua. Typické horniny: ornice, spraš, hlína, jíl, písek, štěrčík, reziduum prachovce, jílovce nebo slínovce, kaolín.
• II. třída: Nezpevněné sedimenty s obsahem valounů, zpevněné sedimenty silně změněné (metamorfované) a vyvřelé horniny, hlíny s hojnými valouny pevných hornin do průměru vrtu. Typické horniny: štěrk, štěrkopísek, suť, prachovec, jílovec, opuka, pískovec s karbonátovým tmelem, aglomerát, uhlí černé, hnědé, vápenec zvětralý, dolomit zvětralý, břidlice, černá břidlice, břidlice prachovitá, písčitá nebo zvětralá, žula, rula nebo arkóza kaolinizovaná.
• III. třída: Tvrdé čerstvé sedimenty nebo sedimenty obtížně vrtatelné, pyroklastika, vyvřelé a metamorfované horniny převážně hrubozrnné a středně zrnité.

Parametry pro výpočet svislé únosnosti základu na skalním podloží

Pro výpočet svislé únosnosti základu se používají parametry, které zohledňují porušení horninového masivu, pevnostní parametry, pevnost hornin v prostém tlaku, Poissonovo číslo a objemovou tíhu horniny.

Hodnoty koeficientu D zohledňujícího porušení horninového masivu

Hodnoty pevnostního parametru mi

Pevnost hornin v prostém tlaku σc, Poissonovo číslo ν a objemová tíha horniny γ

Případová studie: Tunel Mrázovka v Praze a geologické poměry Stříbra

Geologický průzkum je nezbytný pro návrh a realizaci staveb, zejména v komplexním prostředí, jako je například tunel Mrázovka v Praze, nebo pro pochopení horninových poměrů v historických těžebních oblastech, jako je Stříbro.

Geologické poměry v okolí Stříbra

Město Stříbro leží na prvohorní jílovité břidlici, která se rozprostírá v šířce cca 2 až 2,5 míle od severu směrem na jihozápad. Na severovýchodě ji překrývá karbon, na severozápadě, cca 2,5 míle od nejstarších hornin, je ohraničena rulou a amfibolitem, přičemž tyto horniny zabočují na jih a jejich ohraničení původní jílovitou břidlicí vede cca 2 míle západně od Stříbra na jih. Cca 1 míli jihozápadně od Stříbra vystupují z jílovité břidlice ostrůvky ruly a amfibolitu a směrem na jihozápad dochází nedaleko Stříbra k překrytí této části horninami spodních silurských formací, které jsou dále překryty horninami karbonu a permu. Na několika místech je jílovitá břidlice přerušena dioritem a kupami bazaltu, které jsou cca 1,5 míle od Stříbra v polokruhu na severozápadě a doplňují tak geologický obraz.

Jílovitá břidlice má tmavou šedomodrou barvu a většinou má vinutou, nezřídka přeloženou strukturu. Výskyt křemene v ní není častý, ale v blízkosti rudných žil se tu a tam nalezne tvarově zkřemeněná jílovitá břidlice, často bohatá na hrudovité svazky křemene, které na některých místech přecházejí do pruhové struktury. Směr jílovité břidlice je u Stříbra obecně z východu na západ, s pravidelným sklonem cca 40 až 50 stupňů na jih. Břidlice je na rudném území u Stříbra na mnoha místech proložena zvláštní horninou, kterou pro její jemný charakter a naprostou absenci křemene používají horníci na obkládání vyvrtaných děr a říkají ji „Ladberge“. Tato hornina má v čerstvém stavu (v jámě) světlezelenou barvu a téměř dokonale těsní. Je-li vystavena působení počasí, získává jemnozrnnou texturu a světle okrovou barvu (po několika dnech), ze které vystupují bílá, zvětralá zrníčka živce a špinavě zelené šupiny slídy. Ostře se tak odlišuje od tmavého základu břidlicové horniny.

Skalní svah u tunelu Mrázovka

Skalní svah u tunelu Mrázovka tvoří slabě metamorfované, šedočerné břidlice a prachovce neoproterozoika Barrandienu. Tato litologie podmiňuje převážně deskovitý nebo ploše úlomkovitý rozpad skalního výchozu a podporuje tvorbu suti. Odlučnost břidlic (patrně shodná s původní vrstevnatostí) je zde nepříznivě orientována a skloněna je pod úhlem cca 36° směrem k pozemní komunikaci. To spolu s rozvětráním horniny a s puklinami postihujícími skalní výchoz vede ke gravitačním pohybům sutě a menších bloků na silnici. Kombinace puklin, odlučnosti horniny spolu se zvětrávacími procesy a klimatickými vlivy jsou zde hlavní příčinou skalního řícení. Obnažená hornina je mírně až velmi zvětralá, středně pevná (25-50 MPa). Negativním faktorem pro stabilitu zářezu jsou náletové dřeviny kořenící jak ve vlastním výchozu, tak zejména v jeho hraně.

Závěr

Zvetralá břidlice, se svými unikátními vlastnostmi a historií, představuje cenný stavební materiál, který si zaslouží pozornost nejen pro svou estetickou hodnotu, ale i pro svou trvanlivost a adaptabilitu. Pochopení jejích geologických aspektů, včetně zvětrávání a sklonu, je klíčové pro správné použití ve stavebnictví a pro efektivní geotechnický průzkum.

tags: #zvetralá #břidlice #sklon #informace

Oblíbené příspěvky:

• Zkoušky izolačních systémů
• Průvodce výběrem fasádních barev
• Oprava škrábanců na bílém nábytku tmelem
• Návod na aplikaci spárovací hmoty pro klinkerové obklady
• ochrana a prodloužení životnosti střech