Pěnové sklo je tepelně izolační materiál na bázi skla, který se svými doplňkovými vlastnostmi výrazně odlišuje od ostatních tepelných izolací. Díky svým unikátním vlastnostem, především extrémně vysoké pevnosti v tlaku spojené s nestlačitelností, je tento materiál ideální tepelnou izolací pro střešní konstrukce zatížené tlakem. Vzhledem ke své extrémní pevnosti v tlaku a nestlačitelnosti je pěnové sklo ideálním tepelně-izolačním materiálem pro zatížené ploché střechy. Používá se pro speciální detaily a konstrukce, kde je třeba tepelnou izolací přenést vyšší namáhání v tlaku, střechy s vyšším provozním zatížením, průmyslové stavby apod. Pěnové sklo se svými tepelněizolačními schopnostmi řadí mezi kvalitní tepelné izolace pro ploché střechy - například minerální vlákna nebo polystyren.
Výroba a vlastnosti pěnového skla
Pěnové sklo je tepelně-izolační materiál, jehož výroba byla patentována již v roce 1936 a do současné doby tak prošla značným vývojem. Pěnové sklo se vyrábí z běžných surovin používaných ve sklářské výrobě, nebo z recyklovaného skla. V současné době se pěnové sklo vyrábí z nově vyrobeného skla, které se po odtavení a vychlazení rozemele na velmi jemný prášek. Skleněný prach je smíchán s jemně mletým uhlíkem a tato směs je v tenké vrstvě rozprostřena do ocelové formy. Formy jsou zahřáté v peci na cca 1000°C, kdy dochází k natavení skloviny a k současné oxidaci uhlíku na CO2. Tento plyn vytvoří drobné bublinky, které cca dvacetinásobně zvětší původní objem skloviny a vyplní celou formu. Poté je blok napěněné skloviny zvolna ochlazován z 1000°C na 20°C a po konečném zchlazení materiálu zůstává v buňkách podtlak cca 1/3 atmosférického tlaku. Po vychlazení jsou bloky pěnového skla obroušeny, zbaveny povrchové „kůrky“ a dále řezány na desky formátu 600×450 mm s konstantní tloušťkou (od 30 do 160 mm) nebo na spádované desky či jiné tvarovky. Celá výroba je plně automatizovaná a splňuje požadavky systému kvality ISO 9002. V Evropě jsou celkem 2 výrobny - v Belgii a v Německu.
Tzv. pěnosklo je tvořeno miliony hermeticky uzavřených skleněných buněk o velikosti 10 až 90 µm, díky kterým má izolace z pěnového skla hodně co nabídnout. Pěnové sklo jako izolační materiál má díky uzavřeným skleněným dutinám velmi dobré tepelně izolační vlastnosti. Hodnota součinitele tepelné vodivosti se u pěnového skla pohybuje na úrovni ostatních kvalitních tepelně-izolačních materiálů (mezi 0,038 a 0,049 Wm-1K-1 dle typu). Unikátní jsou však doplňkové vlastnosti pěnového skla:
- Ekologické - pěnové sklo nezatěžuje životní prostředí při výrobě, použití v konstrukci ani po skončení životnosti. Je vyrobeno z anorganických přírodních materiálů, a proto lze jeho zbytky ekologicky recyklovat.
- Absolutní nehořlavost - dle ČSN 73 0823 se řadí do stupně A - nehořlavé hmoty, podle EN 13501 je pěnové sklo klasifikováno jako EUROCLASS A1.
- Vodotěsnost a parotěsnost - pěnové sklo je v celém svém objemu zcela vodotěsné a současně je nenasákavé pro všechny kapaliny. Pěnové sklo je zcela neprodyšné pro všechny plyny včetně vodní páry.
- Vysoká pevnost v tlaku - pěnové sklo má nejvyšší pevnost v tlaku mezi tepelnými izolacemi (0,7 až 1,6 MPa). Je velmi obtížně stlačitelné.
- Tvarová stálost - pěnové sklo nemění své rozměry ani tvar vlivem působení vnějšího prostředí ani stárnutím. Tepelná objemová roztažnost je srovnatelná s betonem a ocelí.
- Chemická odolnost - pěnové sklo je chemicky odolné podobně jako běžné sklo. Až na výjimky odolává většině chemikálií v kapalném i plynném skupenství.
- Odolnost proti škůdcům - pěnové sklo je zcela nepoživatelné pro hladovce, hmyz ani jiné škůdce.
- Snadná opracovatelnost - jeho řezání se provádí běžnými pilami na dřevo. Z pěnového skla lze i na stavbě vytvořit přesné tvary na míru.
Mimořádně dlouhá životnost lze přirovnat k životnosti celé budovy.
Kompaktní skladba s pěnovým sklem pro provozní střechy
Aby bylo možné plně využít výše uvedené unikátní vlastnosti pěnového skla, je nutné tento materiál použít v tzv. jednoplášťové kompaktní střešní skladbě. Jedná se o jednoplášťovou střechu, která neobsahuje žádnou membránovou parotěsnou zábranu, neboť vrstva pěnového skla je sama dostatečně parotěsná. Tepelně-izolační vrstva z pěnového skla má všechny spáry dokonale slepené asfaltem a proto má také velmi vysoký difúzní odpor (µ = 70 000 až 700 000). Pokud je izolace z pěnového skla provedena ve dvou vrstvách s vzájemně překrytými spárami, difúzní odpor celé vrstvy se blíží nekonečnu. V kompaktní skladbě se proto nepoužívá klasická parotěsná zábrana.
Čtěte také: Plechová střecha Satjam: Co byste měli vědět
Velmi důležité je dodržení důsledné kompaktnosti celé skladby, které je docíleno vzájemným slepením všech vrstev horkým asfaltem. Pěnové sklo je celoplošně lepeno na podklad (v případě zatížených střech většinou betonový) do lože horkého asfaltu, spáry mezi jednotlivými deskami pěnového skla jsou zalepeny asfaltem a hydroizolační vrstva je celoplošně nalepena nebo navařena na asfaltem zatřený povrch pěnového skla. Takto provedená kompaktní skladba umožňuje plné využití vlastností pěnového skla - především pevnosti v tlaku, pevnosti v tahu, parotěsnosti a vodotěsnosti.
Pěnové sklo je v kompaktní skladbě chráněno celoplošně navařenou hydroizolací proti námraze vody na svém povrchu. Pro docílení dokonalé kompaktnosti se před navařováním hydroizolace provádí na horním povrchu pěnového skla zátěr horkým asfaltem. V žádném případě nesmí být pěnové sklo použito v systému obrácené (inverzní) střechy! I když je pěnové sklo objemově zcela nenasákavé, v inverzní skladbě by se na obnaženém horním povrchu vytvořil vodní film a následná opakovaná námraza by způsobila masivní erozi skleněných buněk.
Asfalt mezi jednotlivými vrstvami střechy zajišťuje dokonalý přenos zatížení v tlaku, ale i v tahu. U správně provedené kompaktní skladby (s celoplošně natavenou hydroizolací) nemůže dojít díky vodotěsnosti celého střešního systému k většímu poškození střechy ani v případě poškození hydroizolační vrstvy. Případná porucha hydroizolace se projeví lokálním vymrznutím pěnového skla (neboť voda se díky celoplošnému přivaření hydroizolace nemůže rozlít po povrchu pěnového skla a poškodit ho plošně) a následným drobným prosáknutím vlhkosti do interiéru. Rychlost vymrzání pěnového skla je v případě takové lokální poruchy velmi pomalá - cca 2 mm za 1 mrazový cyklus. Podle místa průsaku lze poruchu přesně lokalizovat, což je u jiných střech se skrytou hydroizolací velmi obtížné. Tím se při opravě případné poruchy vyhneme mnohem rozsáhlejším poruchám vzniklým při odstraňování vrstev nad hydroizolací a hledání poruchy v hydroizolaci. Velikost případné poruchy v kompaktní skladbě se pohybuje v řádu decimetrů a poškozenou část je možné velmi jednoduše, rychle a levně opravit.
Typy provozních střech a použití pěnového skla
Pojem „provozní střechy“ zahrnuje střechy pochozí, pojezdné, střešní parkoviště, střešní zahrady, heliporty apod. Pro všechny typy těchto střech je kompaktní skladba ideálním základem.
Pochozí střechy
Provoz na pochozí střeše pro tepelnou izolaci z pěnového skla nepředstavuje vysoké zatížení. Pro pochozí střechy obvykle postačí pěnové sklo s nižší pevností v tlaku (např. FOAMGLAS® T4 -0,7 MPa). Základem skladeb pochozích střech je výše popsaná kompaktní skladba. Hydroizolaci je pouze nutno chránit pochozí vrstvou proti poškození provozem. Pochozí vrstva může být tvořena různými typy dlažeb (do písku, na terče, zámkovou apod.), betonovým potěrem, asfaltovým kobercem nebo jiným speciálním povrchem (sportovní povrchy apod.). Před vytvářením nášlapné vrstvy (respektive roznášecí vrstvy) je vhodné chránit hydroizolaci geotextilií (v případě násypů), PE fólií (v případě betonových potěrů) apod.
Čtěte také: OSB desky na plochou střechu: Tloušťka
Pojezdné střechy a střešní parkoviště
Volba vozovky provedené na kompaktní skladbě a typ použitého pěnového skla závisí především na maximální hmotnosti vozidel. Kompaktní skladba z pěnového skla tvoří velmi tuhý podklad pro betonovou vozovku. Ve srovnání např. s extrudovaným polystyrenem umožňuje tuhost pěnového skla výrazně snížit tloušťku i vyztužení vozovky a tím současně odlehčit nosnou konstrukci, která tak může být navržena subtilnější. Kompaktní skladba z pěnového skla je více odolná po stránce chemické (úniky ropných produktů na parkovištích) i z hlediska nežádoucí vegetace. Varianty betonových vozovek se podle zatížení pohybují od desek z prostého betonu vyztužené jednou sítí proti smršťování betonu až po masivně vyztužené železobetonové desky ze speciálních betonů.
Mezi střechami konstruovanými na kompaktní skladbě z pěnového skla nejsou výjimkou ani střechy pojížděné vozidly o váze 60 tun (Škoda Mladá Boleslav) nebo přistávací plochy pro těžké vojenské vrtulníky (Ústřední vojenská nemocnice v Praze, nemocnice v Novém Městě na Moravě či v Brně). Mezi betonovou vozovkou a kompaktní skladbou se vždy vytváří separační vrstva (např. 2×PE fólie), v případě silněji armovaných desek se doporučuje navíc provedení cementového potěru chránícího hydroizolaci před poškozením. Betonová vozovka musí být plošně rozdilatována.
Rampy ve vnějším prostředí
Mezi specifické pojížděné konstrukce patří rampy ve vnějším prostředí. Ať vedou na pojezdnou střechu nebo pouze vyrovnávají různé úrovně terénu je nutné u nich zajistit celoroční provoz. Proto je často do betonové vozovky ramp zabudován vytápěcí systém (obvykle elektrický odporový). Z ekonomických důvodů jsou proto izolovány někdy i rampy na terénu. V případě ramp (a to i pokud je použita velmi únosná kompaktní skladba) jsou jednoznačně vhodné pouze železobetonové vozovky, neboť u všech ostatních povrchů je obtížné zajistit jejich stabilitu při provozu na šikmé ploše. Ve srovnání s prakticky vodorovnou pojížděnou střechou je do vozovky rampy vnášeno výrazné namáhání ve směru rovnoběžném s hydroizolací. Stejně tak, jako v ploše střechy, musí i na rampě být betonová vozovka pravidelně rozdilatována. Aby nedošlo ke „sklouznutí“ všech dilatačních celků ke spodní hraně rampy je nutné vytvořit pro každý dilatační celek spolehlivé kotvení. U tak masivní konstrukce jako je betonová vozovka je nutné vytvořit masivní kotvení, které prochází tepelně izolační vrstvou až do nosné konstrukce. Tento systém kotvení je použit mimo jiné i na rampách střešního parkoviště na OC Vaňkovka Brno. Obvykle se provádí min. 2 kotvy na jeden dilatační celek, aby se zabránilo jeho pootočení.
Heliporty
Kompaktní skladba střešního heliportu se prakticky shoduje s výše popsanými železobetonovými vozovkami pro vyšší zatížení. Při výpočtech je nutné uvažovat vyšší dynamické účinky od dosedajících strojů a pro toto krátkodobé zatížení se velmi pozitivně projevuje „nepružnost“ kompaktní skladby. Přistávací plochy pro helikoptéry neboli heliporty na budovách patří mezi střechy s největším statickým zatížením - zejména z důvodu vysokého podílu dynamické složky při přistávání vrtulníků. Pěnovým sklem jsou v České republice izolovány heliporty na Vojenské nemocnici v Praze Střešovicích, Fakultní dětské nemocnici v Brně a nemocnici v Novém městě na Moravě.
Příklady použití pěnového skla v praxi
Investor si byl vědom rizik, která by hrozila v případě havárie pojezdné střechy umístěné přímo nad prodejní galerií. Větší škody než samotná cena případných oprav střechy by způsobila odstávka nebo omezení provozu v prodejních plochách. Proto byla zvolena kompaktní skladba s pěnovým sklem, která je maximálně spolehlivá proti zatékání i v případě havárie hydroizolace.
Čtěte také: Vše o valbových střechách
- Na pojezdné střeše Arkády Pankrác realizované v tomto roce je použito pěnové sklo s pevností v tlaku 0,7 MPa o tloušťce 100 mm.
- Centrální autobusové nádraží v Českých Budějovicích známé jako Dopravně-obchodní centrum Mercury je rovněž umístěno na střeše obchodního centra. Při výstavbě tohoto centra byl zvolen únosnější typ pěnového skla s pevností v tlaku 0,9 MPa. Provoz na této střeše je vskutku extrémní, pokud uvážíme, že se zde „otočí“ stovky autobusů denně.
- Pěnové sklo bylo použito i při poslední rekonstrukci Státní opery v Praze. Nyní se na pomyslné „místo činu“ vrátilo do nitra nové téměř padesátimetrové rampy pro vozíčkáře na piazzettě a na vyplnění prostoru nad garážemi.
- Pěnové sklo REFAGLASS bylo použito například při stavbě nového úseku nejdelší norské dálnice E18, kde bylo pěnosklo vybráno jako ochrana proti mrazu a jelikož byla stavba realizována na nestabilním podloží, tak se kladl velký důraz i na nízkou hmotnost materiálu.
- Jako lehčený násyp na stropní desku 1. podzemního podlaží budovy Filadelfie v Praze bylo použito štěrkové pěnové sklo REFAGLASS. Celkem na toto bylo použito 320 m3, což představovalo asi 6 kamionů.
- Pěnové sklo bylo použito i při stavbě nejmodernějšího a technologicky nejvyspělejšího stadionu ve střední Evropě, Stadionu na Tehelném poli v Bratislavě, jako podloží chodníků a náměstí u obchodní pasáže.
- Pěnové sklo REFAGLASS se osvědčilo i při stavbě moderní, „zelené“ mateřské školky ve Slivenci.
Srovnání pěnového skla s jinými izolačními materiály
Pěnové sklo se svými tepelněizolačními schopnostmi řadí mezi kvalitní tepelné izolace. Od ostatních tepelných izolací se však pěnové sklo výrazně odlišuje svými doplňkovými vlastnostmi. Zde je tabulka srovnávající klíčové vlastnosti pěnového skla s ostatními běžnými izolačními materiály:
| Vlastnost | Pěnové sklo | Minerální vlna / Polystyren | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Pevnost v tlaku | 0,7 - 1,6 MPa (nejvyšší) | Nižší | Pěnové sklo je reálně nestlačitelné při zanedbatelném stlačení. |
| Tepelná vodivost (λ) | 0,038 - 0,049 W/mK | Podobná úroveň | Srovnatelné s ostatními kvalitními izolacemi. |
| Parotěsnost | 100% (µ = 70 000 - 700 000) | Vyžaduje parotěsnou zábranu | Pěnové sklo plní i funkci parotěsné zábrany. |
| Nasákavost vodou | 0% (nenasákavé) | Mohou nasávat vodu | Pěnové sklo nemění své vlastnosti ani rozměry vlivem vlhkosti. |
| Nehořlavost | A1 (nehořlavé) | C1 (polystyren), A1 (minerální vlna) | Pěnové sklo nepřispívá k šíření požáru. |
| Chemická odolnost | Vysoká (odolává většině chemikálií) | Nižší | Důležité pro střešní parkoviště (ropné produkty). |
| Odolnost proti škůdcům | Nepoživatelné | Může být napadeno | Pěnové sklo je zcela anorganické. |
| Životnost | Až 100 let (srovnatelná s budovou) | Kratší | Dlouhodobá stabilita vlastností. |
I když je pěnové sklo objemově zcela nenasákavé, v inverzní skladbě by se na obnaženém horním povrchu vytvořil vodní film a následná opakovaná námraza by způsobila masivní erozi skleněných buněk. V žádném případě nesmí být pěnové sklo použito v systému obrácené (inverzní) střechy!
Granulované pěnosklo není z tepelně technického a konstrukčního hlediska úplně vhodné pro izolaci klasických plochých střech. Nicméně jeho využití je vhodné k izolaci plochých střech, které jsou umístěny například pod úrovní terénu. Pokud vlastníte garáž na auto ve svahu nebo sklípek na zahradě vedle domu, který potřebujete tepelně izolovat, pěnové sklo je, vzhledem ke své nenasákavosti a schopností tvarově se přizpůsobit jakémukoli povrchu, vhodným řešením.
tags: #provozni #strecha #penosklo #informace