Hlína ve světovém měřítku patřila a stále patří k nejrozšířenějším stavebním materiálům. Na území České republiky známe z minulosti používání hliněných cihel tzv. vepřovic. Z nepálených cihel se zdily nejdříve komíny, později celé domy a v určité době tak v některých oblastech vytlačily dřevo. Na konci 19. století došlo k výraznému pokroku v technologii vypalování cihel a ty nepálené tak upadly v zapomnění. S rostoucím zájmem o ekologické a zdravé bydlení se nepálené cihly vrací do popředí.
Vlastnosti nepálené hlíny
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.
Objemová hmotnost a pevnost
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).
Výroba nepálené cihly
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.
Čtěte také: Nepálené cihly: ekologická volba
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. Dnes můžeme najít na trhu dokonce cihly vylehčené dutinami, perlitem, keramzitem nebo expandovanou břidlicí.
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. Princip výroby nepálených cihel Nature Energy se téměř neliší od výroby pálených cihel. Rozdíl je ale, že neprocházejí výpalem. Vyrábějí se z cihlářské hlíny, vody a říčního písku, která se vytěží z vlastních ložisek hlíny, sedimentů a písku. Směs se homogenizuje, lisuje a následně se řeže strunou drátem na požadovaný rozměr. V cihlách jsou vytvořeny otvory, které usnadňují sušení výrobku v komorových sušárnách. K sušení cihel se využívá odpadní teplo z tunelové pece. Vysušené cihly se balí na palety a skladují se na suchém místě.
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. „S rostoucí poptávkou po přírodních materiálech ve stavebnictví se vývoj cen trvale posouvá směrem dolů," říká Pavel Kmoníček, který se stavbami z nepálených cihel zabývá.
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.
Čtěte také: Sanace poškozených vepřovic
„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.
Parametry cihel a zdiva Heluz Nature Energy
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.
Pevnost cihel Heluz Nature Energy
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 tabulka:
| Směr uložení | Pevnost v tlaku (MPa) |
|---|---|
| Kolmo na ložnou spáru | 8 |
| Rovnoběžně s ložnou spárou (delší strana) | ? |
| Rovnoběžně s ložnou spárou (kratší strana) | ? |
Je vidět, že pevnost cihel 8 MPa odpovídá páleným cihelným blokům.
Tepelně technické vlastnosti Heluz Nature Energy
Tepelně technické vlastnosti byly stanoveny akreditovanou laboratoří BTI Linz. Ekvivalentní součinitel tepelné vodivosti zdiva z nepálených cihel je λequ= 0,723 Wm-1K-1.
Čtěte také: Nepálské cihly: Aktuální ceny a trh
Vzduchová neprůzvučnost Heluz Nature Energy
Jak již bylo uvedeno, 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.
Požární odolnost Heluz Nature Energy
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. 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. 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.
Použití nepálených cihel
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.
V souvislosti s množícími se alergiemi a viry je třeba zajistit co nejzdravější vnitřní prostředí v domě. Primární úvahy kolem navrhování domů souvisí s energetickou účinností, snižováním uhlíkové stopy a s naším pohodlím.
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 nepálené hlíny
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. Po zjištění mezních hodnot vazebné síly vzorku může být hliněná směs klasifikována podle tabulky č. 1.
Pevnost v tlaku
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 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.
Spolupůsobení hliněných omítek a zdiva z nepálených cihel Heluz Nature
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. Tento experiment postihuje chování celého omítkového systému. Běžně se stanovují hodnoty pouze pro jednotlivé materiály. 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. Bylo také odzkoušeno chování omítek na nepálených cihlách. Na fragmenty zdiva vyzděného z nepálených cihel se aplikovaly omítky od jednotlivých výrobců. Výsledky ukázaly, že nejlepších vlastností co do soudržnosti omítek se zdivem a náchylnosti k vývinu trhlin na omítkách dosahují materiály od domácích „malovýrobců“. 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.
tags: #nepalene #cihly #znaceni