V současné době, kdy rostou ceny energií a jsou dostupné technologie snižující platby za energie, se vyplatí zateplovat. Beton může být výborným tepelným izolantem, záleží jen na jeho obsahu.
Druhy izolačních betonů
Vylehčení betonu se provádí dvěma způsoby - lehkým kamenivem a napěněním cementové matrice. Co se týká lehkého kameniva, lze použít buď samotné kamenivo Liapor nebo kombinaci kameniva Liapor a Liaver.
- Liapor je kamenivo na bázi expandovaných jílů vypalované při teplotě 1200 °C.
- Liaver je minerální, ekologická surovina bez vláken s rovnoměrnou strukturou jemných pórů a z větší části uzavřeným povrchem.
Příznačné pro Liapor i pro Liaver jsou nízké objemové hmotnosti materiálu, ze kterých vyplývají vynikající tepelně izolační vlastnosti. Tím pak může izolační liaporbeton dosahovat nízké objemové hmotnosti pod 1000 kg/m3. Pórovitost charakteristická jak pro Liapor, tak pro Liaver zabezpečuje výbornou tepelnou izolaci.
Napěnění cementové matrice se docílí použitím napěňujících přísad. Existuje mnoho variant receptur tohoto typu betonu a místně se jeho vlastnosti mohou lišit, což je dáno právě použitými surovinami v dané lokalitě.
Polystyrenbeton
Polystyrenbeton je typ lehčeného betonu. Nízké hmotnosti lehčených betonu se dosahuje nahrazením části kameniva lehčím materiálem. Polystyrenbeton disponuje objemovou hmotností cca 500 až 1 500 kg/m3. Díky uzavřené struktuře polystyrenu nemá tendenci přijímat vodu, takže dobře izoluje proti vlhkosti. Jeho čerpání však není tak snadné jako u klasického betonu, protože musí být dodáván v nižší konzistenci.
Čtěte také: Izolace s asfaltovým lakem: Jak na to?
Polystyrenbeton je vhodný pro spádové vrstvy plochých střech, sanace různých prostor a pro tepelně izolační vrstvy podlahových konstrukcí.
Ekostyrenbeton
Smísením ekostyrenu s betonem vzniká takzvaný ekostyrenbeton, který je až 12 krát lehčí než tradiční beton, rychle tuhne a dosahuje až 30 krát lepších tepelně izolačních vlastností. Výsledný beton je po vytvrdnutí netříštivý, požárně odolný (respektive nesnadno hořlavý), hygienicky a ekologicky nezávadný a odolává hlodavcům a plísním.
Tepelně izolační vrstvy z ekostyrenbetonu (lehkého betonu) jsou homogenní, jejich příprava je jednoduchá, aplikace bezodpadová a rychlá. Navíc se uplatní i na nerovných površích vodorovných konstrukcí, na které nelze položit prefabrikáty. Čili snadno nahradí polystyrenové desky, které nelze položit na nerovné povrchy.
Ekostyrenbeton se používá jako tepelná izolace na různých stavbách - při výstavbách rodinných domů a jejich rekonstrukcích, při stavbách a rekonstrukcích domů bytových, škol, školek, administrativních budov, obchodních center a výrobních či skladových prostor. Ideální je tento materiál pro rekonstrukce a půdní vestavby, jelikož nezatěžuje stropní konstrukce, ale též pro spádové vrstvy plochých střech, jako výplňová tepelně izolační vrstva pro stropy, terasy, balkóny, lodžie a podlahy.
Vlastnosti izolačních betonů
Monolitický izolační beton s využitím kameniva na bázi expandovaného jílu zajišťuje žádoucí statické a požadované tepelně izolační hodnoty pro monolitické nosné tepelně izolační konstrukce, u kterých se nemusí používat dodatečná izolace ani jakékoliv jiné úpravy povrchů. Od parotěsných zábran, izolace nebo omítky se naprosto upouští. Stavební fáze se tak zkracuje na odstranění bednění a vysušení stavebního prvku. Monolitickou konstrukci je třeba navrhnout tak, aby zabránila tvorbě tepelných mostů. Docílené betonové povrchy jsou homogenní a jemně strukturované, není třeba je dále upravovat nebo dodatečně zušlechťovat.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
Vlastnosti uvedené dále v textu jsou naměřeny na receptuře použité v podmínkách České republiky. Použitá receptura obsahovala lehké kamenivo Liapor tuzemské výroby frakce 1-4 a 4-8 mm, cement portlandský pevnostní třídy 42,5, popílek, superlastifikátor na bázi polykarboxylátů a napěňující přísadu s vodním součinitelem 0,25. Objemová hmotnost čerstvého betonu byla 1050 kg/m3, konzistence byla měřena obráceným Abramsovým kuželem, průměr rozlitého koláče byl 650 mm. Objemová hmotnost ztvrdlého betonu ve vysušeném stavu se pohybovala mezi 900 a 950 kg/m3, s přirozenou vlhkostí do 1000 kg/m3.
Metodou horkého drátu byl u receptury stanoven koeficient tepelné vodivosti λ = 0,24 W/m.K.
Ve stáří 28 dnů byly na vybraných vzorcích jednotlivých receptur odzkoušeny základní fyzikálně-mechanické vlastnosti. Ostatní vzorky byly uloženy do chemicky agresivních prostředí, kde byly exponovány po dobu 180 dní. Po uplynutí této doby byly na vzorcích provedeny fyzikálně-mechanické zkoušky (pevnost v tlaku, pevnost v tahu za ohybu, objemová hmotnost, dynamický a statický modul pružnosti, mrazuvzdornost, odolnost povrchu betonu vůči působení vody a chemických rozmrazovacích látek, objemové změny) a fyzikálně-chemické zkoušky (chemická analýza, rentgenová difrakční analýza a difrakčně-termická analýza).
Některé výsledky jsou naznačeny v tabulce 2. Tyto výsledky mají spíše informativní charakter, neboť doba uložení 180 dní není plně vypovídající. V současné době jsou tělesa nadále uložena v jednotlivých agresivních prostředích.
Uvedené specifikace betonů (C25/30 apod.) nelze brát jako doporučení. Specifikaci (pevnost) betonu je nutné vždy ověřit v projektové dokumentaci.
Čtěte také: Vlastnosti izolačních pásů
Technologie výroby a ukládání
Při technologii výroby, ukládání a ošetřování existují určité odlišnosti, které je třeba akceptovat, např. tak jako u jiných typů lehkých betonů s využitím lehkého pórovitého kameniva se jedná o vyřešení nasákavosti lehkého kameniva. Použitím předmáčeného lehkého kameniva se dosáhne stabilnějšího reologického chování čerstvého betonu a lépe se reguluje napěnění cementové matrice.
Tento monolitický izolační beton lze ukládat badiemi. Nelze ho čerpat, čímž se zpomaluje samotná rychlost betonáže a musí se s tím tedy počítat již při návrhu samotné konstrukce. Doba zpracovatelnosti se podle okolních podmínek (zejména počasí) pohybuje od 60 do 90 minut. Zejména vysoké letní teploty nejsou vhodné. Aby byly splněny tepelně-technické požadavky, stěna z tohoto typu betonu musí být cca 60 cm silná.
Velmi důležité je dodržovat technologickou kázeň při hutnění betonu ponornými vibrátory. Pokud se během vibrace vibrátor dotýká stěn bednění, dochází k vadám povrchu. Také kontakt s výztuží není vhodný. Po odformování se doporučuje povrch betonu opatřit kvalitním hydrofobizačním nátěrem.
Protože se ve své podstatě jedná o formu mezerovitého betonu, je vhodné primárně ochránit výztuž. Závěrem lze konstatovat, že je třeba u tohoto typu betonu překonat některá technologická úskalí.
Příklady aplikací
Pohledový monolitický tepelněizolační beton není sice běžným stavebním materiálem, ale je v posledních letech využíván evropskými architekty pro ztvárnění velmi zajímavých staveb. Výhodou tohoto betonu je zejména možnost využití pohledového betonu současně v exteriéru i interiéru bez přidání tepelných izolací.
Dům Gartmann, Chur
Průkopníkem této technologie je švýcarský inženýr a architekt Patrick Gartmann, který je znám svou zálibou v betonu. V roce 2005 byl dokončen jeho projekt třípatrového domu v blízkosti Churu, v kantonu Graubünden. K tomu, aby byl schopen realizovat svůj monolitický koncept, si architekt vybral izolační liaporbeton. Použitá receptura obsahovala lehké kamenivo Liapor a granulát z expandovaného skla Liaver. Použitý izolační liaporbeton má hodnotu tepelné vodivosti 0,32 W/(mK).
Rodinný dům prof. Dr. sc. techn. Mika Schlaicha, Berlín
Další zajímavou aplikací této technologie je rodinný dům prof. Dr. sc. techn. Mika Schlaicha ve východní části Berlína, který v podstatě slouží jako testovací objekt k vědeckým účelům. Společně se svým týmem a v úzké spolupráci se společností Liapor vyvinul na Technické univerzitě v Berlíně ultralehký beton, který s kamenivem Liapor dosahuje vynikajících tepelněizolačních hodnot při objemové hmotnosti kolem 800 kg/m3. Pro výrobu betonu byl použit Liapor frakce 1-4 a 4-8 mm a drcený Liapor frakce 0-2 mm německé výroby, který dodatečně zvyšuje tepelně-technické vlastnosti betonu. Tento beton vykazoval velice dobré tepelněizolační vlastnosti - součinitel tepelné vodivosti 0,2 W/(mK).
Centrum Švýcarského národního parku, Zernez
Další švýcarskou aplikací je nové centrum Švýcarského národního parku v Zernezu od architekta Valeria Olgiatiho, který pracuje v Curychu a Los Angeles. Zvláštností u této budovy je bílá barva, která byla dosažena použitím bílého cementu. Použitá receptura byla velmi podobná receptuře u domu Patricka Gartmanna, neboť na tomto projektu pracoval opět Daniel Mayer ze společnosti Liapor Švýcarsko.
Lehké kamenivo
Lehké kamenivo je dnes používáno v širokém rozmezí objemových hmotností od 50 kg/m3 u expandovaného perlitu po 1 000 kg/m3 u např. popílkového kameniva, ale také v širokém rozmezí pevností a velikostí zrn. Díky tomu je možné navrhnout beton ve velmi širokém spektru pevností a objemových hmotností, což ho předurčuje jak pro aplikace tepelně izolačního výplňového mezerovitého betonu, tak pro aplikace lehkého hutného konstrukčního betonu.
Suroviny pro výrobu lehkého kameniva jsou přírodního původu (jíly, břidlice, lupky) i na bázi vedlejších průmyslových produktů (polétavý a ložový popílek, vysokopecní struska). Používá se i syntetické organické kamenivo.
Vlastnosti lehkého kameniva
Vlastnost povrchu lehkého kameniva ovlivňuje volbu výběru ostatních vstupních surovin a technologického postupu výroby. Důležité jsou fyzikálně-mechanické vlastnosti lehkého kameniva, zejména objemová hmotnost, pevnost a nasákavost, které se u jednotlivých druhů lehkých pórovitých kameniv mohou lišit.
Stejně jako u přírodního kameniva měrný povrch lehkého kameniva ovlivní zpracovatelnost v čase, a to zejména v případě, kdy tvar povrchu představuje otevřenou pórovou strukturu.
Zajímavá je vlastnost tzv. „vnitřního samoošetřování“ lehkého kameniva. Voda nasáklá v jeho pórech může být později „využita“ pro hydrataci během zrání betonu, což má za následek redukci smrštění způsobené samovysýcháním ztvrdlého betonu, zvláště u betonů s nízkým vodním součinitelem.
Vliv vody na lehké kamenivo
U lehkých kameniv obecně je vliv vody na hmotnostní vlhkost podstatně větší než u hutných kameniv. Rovněž rozptyl výrobních tolerancí některých vlastností lehkého kameniva, i když jsou menší než normami povolené, způsobuje nerovnoměrnost sypné a objemové hmotnosti zrna. Z toho vyplývá, že při dávkování lehkého kameniva je nutná častější kontrola vlhkosti, sypné a objemové hmotnosti kameniva.
Přídavná voda se tedy nezapočítává do vodního součinitele. Je nutné si uvědomit, že díky nasákavosti lehkého kameniva lehký beton vyžaduje větší množství vody. Při použití suchého lehkého kameniva se musí dodat přídavná voda potřebná pro jeho nasáknutí.
Kamenivo na bázi expandovaných jílů má nižší procento vzájemně spojených pórů než např. kamenivo na bázi spékaných popílků. Kamenivo na bázi expandovaného skla obsahuje zejména uzavřené póry, tudíž je jeho nasákavost pouze povrchová.
Čerpatelnost lehkého betonu
Významným aspektem při čerpání lehkého betonu je vtlačování vody do zrn lehkého kameniva vlivem tlaku v potrubí. Aby tlak v potrubí při čerpání mohl být co nejnižší, musí být betonová směs co nejvíce tekutá a pohyblivá a přitom stabilní a dostatečně robustní.
Během realizace čerpaného lehkého betonu je nutno sledovat konzistenci ve třech etapách, a to ihned po namíchání, po dopravě a v průběhu ukládání.
Nasákavost lehkého kameniva a hlavně nasákavost lehkého kameniva pod tlakem je možno omezit nebo eliminovat předvlhčením kameniva.
tags: #izolační #betony #druhy #vlastnosti