Cihla je uměle vyrobený zdicí blok z keramického materiálu (hlíny), který se tradičně tvaruje ručně, dnes většinou strojově, do pravidelného, obvykle krychlového tvaru a poté se tvrdě vypálí. Lidé vyrábějí cihly z hlíny nebo jílu (keramické suroviny) již tisíce let, dlouhou dobu ručně, od dob industrializace však mechanizovaně. Aby se vytvarované cihly zpevnily, suší se na vzduchu, pálí nebo vypalují. Cihly mají mnoho výhod: poskytují dobrou zvukovou a protipožární ochranu a také dobrou tepelnou izolaci. Cihly dokážou velmi dobře akumulovat teplo a uvolňovat ho s časovým zpožděním. Působí tak jako teplotní nárazník. Póry v jílu rovněž absorbují vlhkost a po zahřátí ji opět uvolňují. Hliněné cihly mají díky svým dobrým stavebně-fyzikálním vlastnostem, které vycházejí i z přirozenosti čistého stavebního materiálu, pozitivní vliv na životní klima. V neposlední řadě je zdivo díky cihlám trvanlivé a zachovává si svou hodnotu.
V období gotiky se v raně barokních stavbách do 17. století stavělo hlavně kamenem a dřevem, v 18. století začaly tyto materiály z estetických důvodů ustupovat. Od konce 17. století s výrobou cihel začaly i kláštery, a z tohoto období jsou i jezuitské koleje. Skutečně řemeslné úrovně se výroba cihel rozvinula právě v 18. století. V této době se cihly už lisovaly a byly páleny v roštových pecích, přibližovaly se tak těm dnešním. Významný rozvoj nastal v době Josefa II. (1765-1790), kdy byla Praha obehnána novými cihelnými opevněními (např. Strahov). Na řadu přišla i řada nových druhů světských staveb.
Typologie a charakteristika cihel
Když mluvíme o cihlách, máme obvykle na mysli načervenalé, často plné cihly. Cihla nemusí být vždy červená jako cihla. Jednotnost je zaručena normami, které jsou shodné pro celou EU. Jen se v různých státech označují jinak a aby to nebylo jednoduché, mají i rozdílní čísla, čímž často dochází k mnohým nedorozuměním. Například je možné se setkat na tuzemských stavbách v pohraničí s produkty německých cihelen. Zde proto můžeme vidět označení DIN kdežto u nás je to ČSN. Pro úplnost uvádíme, že německá norma DIN 105-100 z roku 2012 byla zrušena a nahrazena normou DIN 105-41 z 1. 1. 2019 a normou DIN 105-4 také z 1. 1. 2019. Norma DIN 20000-401 z 1. 1. 2017 je platná.
Existují různé typy cihel, určené pro specifické stavební účely:
- Zděná cihla: Souhrnné označení pro ty druhy cihel, které se podle svého formátu a kvalitativních vlastností používají k výrobě nosných, ztužujících a výplňových zdí. Cihly se obvykle vyrábějí mokrým vytlačováním na extrudéru, vzácněji suchým vytlačováním na rotačním nebo tlakovém lisu. Občas se ještě používá starý postup ručního tvarování.
- Opěrná cihla: Souhrnný název pro cihly zděné z cihel, u nichž není požadována mrazuvzdornost. Podkladové cihly se používají u zdiva, které je obloženo, omítnuto nebo opatřeno jinou ochranou proti povětrnostním vlivům.
- Lícová cihla: Souhrnné označení pro cihly, u nichž je požadována mrazuvzdornost. Lícové cihly se používají pro obnažené zdivo a obklady.
- Klinker: Klinkerové cihly se pálí, dokud se nespálí; je vyžadována mrazuvzdornost. Průměrná pevnost v tlaku musí být nejméně 350 kp/cm2. Průměrná hustota slínku nesmí být nižší než 1,9 kg/dm3. Slinky jsou zpravidla jen mírně savé. Slinek se vyznačuje vysokou odolností vůči mechanickým a chemickým vlivům.
Suroviny a výroba cihel
Hlína a jíl slouží jako suroviny pro výrobu cihel. Jíl vzniká přirozeným zvětráváním hornin, například žuly. Je schopen absorbovat velké množství vody, stává se plastickým a tím i poddajným. Když hlína schne na vzduchu (sušení na vzduchu), ztrácí přebytečnou vodu a tvrdne. Hlína z jíloviště je „tučná“: musí se upravit, aby se mohla dále zpracovávat. Toho se mimo jiné dosáhne přidáním 30 až 80 % písku do hlíny, takže se z ní stane jíl. Pokud by se tak nestalo, hlína by se během výpalu velmi smrštila, což by způsobilo, že by cihly popraskaly a staly by se nepoužitelnými. U cihel s nižší hustotou (méně než 1,0 kg/dm3), které mají být použity jako vnější tepelně izolační prvky, se do hlíny přidávají hořlavé složky, jako jsou piliny, papírová vlákna a polystyren. Jílové póry tak zajistí vyšší izolační výkon.
Čtěte také: Rozměry a normy pro betonové sloupky v ČR
Objemová hmotnost cihly je hmotnost suché cihly v poměru k jejímu objemu včetně dutin. Hustoty surových cihel 1,0, 1,2, 1,4 a 1,8 kg/dm3 jsou normalizované. Hustota surového tělesa je naopak hmotnost suché cihly v poměru k objemu bez dutin. Cihly sušené na vzduchu jsou rozměrově stabilní a trvanlivé pouze do té doby, dokud jsou suché. To znamená, že nepálené hliněné cihly lze kdykoli znovu vyrobit z plastické hmoty namočením do vody. Tuto vlastnost hlína/jíl ztrácí až po vypálení. Před vypálením tvarovaných polotovarů je třeba je nejprve vysušit. Pokud by se cihly vypalovaly při vyšších teplotách, jejich povrch by se při teplotě kolem 1100 °C začal tavit (odborný termín: slinování) - vznikly by tak slinkové cihly.
Cihlářská výroba byla až do průmyslové revoluce velmi konzervativním a technologicky konstantním oborem. Podle starých cihlářských příruček bylo primární hodnotou při zakládání cihelny přítomnost cihlářské hlíny. V odůvodněných případech však připouští tyto i založení cihlářského podniku mimo ložisko kvalitní hlíny, což však podmiňují dostupností dráhy nebo říční plavby až k samotné cihelně. V případě, že se na místě nenachází ložisko kvalitní cihlářské hlíny, bylo doporučováno vyhodnotit nejprve kvalitně geologii nejbližšího okolí a za pomoci geologických vrtů ověřit, zda není cihlářská hlína k dispozici z místních zdrojů.
Rozměry a formáty gotických cihel
Klasicky je cihla podlouhlý krychlový tvar, jehož rozměry nebo formát odpovídají určitému poměru: Největší délka hrany (délka) je obvykle o něco větší než dvojnásobek průměrné délky hrany (šířky). Rozdíl odpovídá šířce svislé spáry (tupý spoj). Postupem času se vyvinulo mnoho formátů cihel, např. pro 30 cm silné zdi, ale zejména pro obklady (např. císařský formát, klášterní formát, oldenburský formát, hamburský formát atd.). Základem většiny uvedených formátů byl tzv. modul, krychle složená ze šesti cihel normálního nebo osmi cihel tenkého formátu (včetně tloušťky spár), jejíž délka hrany se rovnala délce hrany cihly.
Rozměry cihlářských výrobků, především plných zdicích cihel, bývají často diskutovaným tématem. Do bližšího poznání metrického vývoje této komodity je často vkládána až neúměrná naděje, že dopomůže k datování cihel. Jednou ze základních připomínek k přeceňování výzkumu rozměrových a formátových parametrů cihel je nutnost uvědomění si práce s přírodním materiálem v „polních“ podmínkách, kdy hlína při výpalu reaguje dle teploty a dalších podmínek vždy jinak a i z jedné formy můžeme dostat dva výrobky poněkud odlišných rozměrů. Při plošné regulaci rozměrů cihlářských výrobků pak musíme v případě vzorového modelu pro formát před výpalem brát v úvahu užití odlišných typů hlíny a tím i její odlišnou reakci na vlastní výpal (smrštění).
V případě klasických cihel pro zdění lze sledovat vývoj rozměrů přibližně od 13. století. Středověké cihly byly typické nejednotným formátem, nicméně patrnou snahou o zachování poměrů délek stran 4:2:1 (včetně spáry). Například v Brně se obvykle setkáváme v průběhu 13. a 14. století s cihlami „malého formátu“, kde rozměry oscilují kolem hodnot 200×100×50 mm. Pozdní gotiku (14. až 15. století) charakterizuje spíše druhý typ středověkých cihel, tzv. „vysoký formát“, přibližně 290×145×75-100 mm. Cihly jsou většinou charakterizovány i tzv. prstováním, což jsou podélné rýhy vytvořené prsty cihláře na horní straně cihly vystupující z dřevěné formy. Na výrobcích je zejména patrné, zda byly vytvářeny vtlačením cihlářské hlíny do formy, či již byl z hlíny šnekovým lisem vytvářen nekonečný pás, který byl následně řezán na jednotlivé výrobky (přelom 19. a 20. století).
Čtěte také: Využití OSB desek
V průběhu dalších historických období probíhala výroba cihel na našem území bez zásadní snahy o unifikaci formátů, často se rozměry lišily dle místních zvyklostí. Nejstarší známé snahy o regulaci rozměrů cihlářských výrobků mají taktéž ryze regionální charakter a vztahují se pouze k oblasti Vídně, kde byly rozměry zdicích cihel definovány nařízením císaře Leopolda I. První plošnou směrnici uvádí M. Ebel k roku 1788, kdy jsou předepsány rozměry 12×6×3 palce (cca 316×158×79 mm). Na Moravě se první dosud známý pokus o regulaci cihlářských výrobků datuje k roku 1810. S přechodem monarchie na metrický systém, uplatňovaným postupně po roce 1876, byl rozměr cihel pro zdění ustanoven na nynější standardní hodnotě 290×140×65 cm. Po roce 1900 registrujeme však snahy o zavedení tzv. "optimalizovaných" rozměrů.
Příklady gotických a historických cihel ze sbírky NTM - Centrum stavitelského dědictví Plasy
Následující tabulka prezentuje vybrané exempláře cihel a tvarovek se zaměřením na gotické období a ranou průmyslovou výrobu, s uvedením jejich rozměrů a lokalit původu, které jsou součástí sbírek NTM - Centrum stavitelského dědictví Plasy:
| Označení / Typ | Rozměry (mm) | Lokalita / Popis | Rok / Poznámka |
|---|---|---|---|
| VII M | 280×135×75 | Samotišky - Strážnice | |
| 295×132×90 | Litovel - kaple sv. Jiří | Gotická prstovaná cihla upravená na tvarovku, 1484 | |
| 210×160×55 | Litovel - kaple sv. Jiří | Gotická prstovaná klenačka, 1484 | |
| 113 | 318×160×72 | Křelov | |
| HN | (320)×160×70 | Křelov | Kolek značí buď Harrach Námiescht nebo Herrschaft Namiescht (panství Náměšť) |
| S1 | 300×142×70 | Křelov | |
| S2 | (300)×145×70 | Křelov | |
| J. PROTIVANSKY 12 | 293×140×72 | Smržice - stavební odpad | |
| ČVA3 | 285×137×78 | Smržice - stavební odpad | |
| ZV | 284×138×62 | Bludov | |
| FV20 | 290×143×68 | Česká Třebová - Rybník, stavební odpad | |
| SG | 287×135×67 | Smržice - stavební odpad | |
| SG8 | 295×140×72 | Smržice - stavební odpad | |
| F10E | 289×143×70 | Postřelmov | |
| JESTAV | 293×145×140 | Prostějov, Určická - stavební odpad | Patentní cihla "JESTAV", dle patentu J. Prášila z roku 1931 |
| 295×142×70 | Prostějov, Určická - stavební odpad | Příčně děrovaná cihla | |
| ČVA8 | 296×145×70 | Prostějov, Určická - stavební odpad | |
| 285×140×68 | Prostějov, Určická - stavební odpad | ||
| S25 | 290×140×68 | Česká Třebová - Rybník, stavební odpad | |
| JUC. JOS. TOMASEK VYS. MYTO | 296×145×45-50 | Postřelmov |
Cihlové značky (kolky)
Značky, neboli kolky, na cihlách se objevují s vývojem technologie výroby a používání forem. Zatímco v období baroka bylo použití cihlářských značek na Moravě spíše výjimečné, cihly značili jen někteří výrobci, a značky nesl často jen zlomek vyrobených cihel. Až od druhé třetiny 19. století, zřejmě i v kontextu vydaných předpisů (pro Čechy Guberniální nařízení z 11. 7. 1839) se postupně i u nás začaly všechny cihly značit. Dnes rozlišujeme značky (kolky) v zásadě na pozitivní a negativní. Pozitivní kolek vystupuje z plochy cihly, vznikl tak, že do dna formy byla značka vyryta či snad vypálena. Tyto pozitivní kolky jsou proto většinou relativně jednoduché a jsou obecně považovány za starší (18. stol.). Pokročilejší variantou je tzv. negativní kolek, tedy značka zahloubená do plochy výrobku, většinou vznikla připevněním značky (mosazné, či litinové) na dno formy. S těmito kolky se setkáváme v průběhu 19. a ještě na počátku 20. stol.
Způsoby vazby cihel ve zdivu
Zdivo se vždy staví na vazbu, bez ohledu na konstrukci stěny. Toto převázání cihel po vrstvách je nezbytné pro rozložení svislého zatížení působícího na stěnu po celé délce stěny, a tím pro zajištění její únosnosti. Existuje několik základních typů vazeb:
- Natahovací vazba: Při natahovací vazbě se cihly kladou na sebe s podélným posunem tak, aby tloušťka stěny odpovídala šířce cihel.
- Příhradová vazba: Příhradová vazba se vyznačuje tím, že cihly jsou uspořádány příčně posunutě, přičemž tloušťka stěny vyplývá z délky cihel.
- Bloková vazba: V blokové vazbě se střídají vazby natahovací a vázací. Tupé spoje jednotlivých typů spojů jsou vždy nad sebou.
- Křížová vazba: Při křížové vazbě jsou jednotlivé vrstvy natahovací vazby uspořádány také vzájemně posunutě, takže tupé spoje pouze každé druhé vrstvy natahovací vazby jsou nad sebou.
- Divoká vazba: Jedná se o divoké, nepravidelné uspořádání zdicích prvků, ale je třeba dodržovat určitá pravidla: Tupé spoje musí být odstupňovány po 1/4 cihly, aby nevznikaly stupně. Měly by být uspořádány maximálně 3 až 4 kroky.
Kromě toho existuje několik dalších typů vazeb (hlavičková, gotická, holandská, slezská, vlámská, krysařská atd.), které však mají pouze druhotný (historický) význam.
Čtěte také: Sádrokartonové desky a jejich rozměry
Hodnocení kvality a trvanlivosti historických cihel
Příspěvek se věnuje aktuálnímu tématu náhrady historických pálených cihel v památkově chráněných objektech. V rámci zvažování náhrady cihel ve stavbě nelze pominout ani přibližné určení jak stáří a původu cihel ve stavbě, tak totéž v případě znovupoužití historických cihel ze stavby jiné, a to z důvodů zajištění autenticity a kompatibility cihel použitých pro doplnění a náhradu historického zdiva. Na základě kombinace výše uvedených informací je pak možné porovnat údaje se známými výrobci (majiteli či nájemci cihelen) v daném regionu na základě dostupných podkladů - studiem archivních materiálů, výsledků práce badatelů a dostupné literatury.
V průběhu používání pálených cihel docházelo jednak ke změně používaných formátů cihel, za druhé, díky dobovým technologiím přípravy cihlářské hlíny a různým technologiím výroby, mají cihly z každého období historie svůj nezaměnitelný vzhled a do jisté míry moderní výrobou nenapodobitelné detaily (tyto detaily souvisí mimo jiné i s opotřebením povrchu povětrnostními vlivy). V tomto směru se jeví jako řešení využití historických zdicích prvků získaných ze zbouraných objektů. Tato tzv. „upcyklace“ má několik výhod. Zachování autentičnosti cihelného zdiva je v případě rekonstrukce památek bezesporu důležité.
Při použití historických cihel získaných ze zbouraných konstrukcí nebývá problém jejich autenticita (při výběru dle vizuálních vlastností), avšak obtížné je získat dostatečné množství cihel podobného vzhledu a vlastností a zejména prokázání kvality těchto cihel. Obecně rozšířené mínění o tom, že vypálená cihla je tak kvalitním prvkem, že ji lze bez problémů znovu použít, se nezakládá zcela na pravdě. Faktem je, že při znovupoužití starých cihel při rekonstrukcích památkově významných objektů hraje roli řada faktorů - od historie použití cihly (zda byla umístěna v chráněných či nechráněných konstrukcích), přes míru degradace (historie působení vlhkosti, vlivu solí, vlivu střídavého zmrazování a rozmrazování), avšak zřejmě nejdůležitějším faktorem je původní kvalita zdicího prvku - z jaké suroviny byl vyroben, zda byl technologicky správně zpracován a na jakou teplotu byl vypálen.
Dalším problémem je značná variabilita dodávaných historických cihel. Je třeba si uvědomit, že kvalita cihel se lišila i v rámci jednoho výpalu - podle umístění cihel v peci. Každý další výpal byl mírně odlišný, navíc je spolehlivě doloženo, že do větších staveb byly dodávány cihly z více cihelen současně (např. ze 4 až 5). Znamená to, že i kvalita cihel použitých v jedné jediné konkrétní stavbě (např. v různých zdech či v různých podlažích) mohla značně kolísat. V dodávkách cihel pro rekonstrukce historických konstrukcí se přitom vyskytují cihly z mnoha různých staveb, z různých částí staveb (chráněné i nechráněné zdivo), čímž variabilita jejich vlastností ještě narůstá. Je proto velmi obtížné garantovat jejich kvalitu na základě standardních zkoušek - na odebraných 5 nebo 10 cihlách (dle současných norem pro zkoušení nových cihel) např. z množství desítek tisíc cihel nelze jejich kvalitu spolehlivě prokázat, k tomu by bylo zapotřebí odzkoušet výrazně větší množství vzorků. V menší míře se tento problém objevuje i u nově vyrobených cihel, jejichž kvalita se může v čase rovněž měnit.
Rezonanční metoda pro hodnocení trvanlivosti
Metodika specifikuje celé spektrum zkoušek k posouzení jakosti a vlastností cihel, určených pro znovupoužití ve stavbě. V rámci výzkumu byla Ústavem stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brně vyvinuta metoda pro stanovení trvanlivosti historických cihel plných pálených před jejich použitím při rekonstrukcích památek a historických staveb. Vlivem vnějšího impulsu dochází u každého tuhého materiálu k jeho rozkmitání. Jev, kdy je frekvence tohoto vneseného impulsu totožná s vlastní frekvencí prvku nazýváme rezonancí. Tuto vlastnost využívá rezonanční impulzní metoda, která je velmi citlivá na identifikaci vad ve vnitřní struktuře materiálu a umožňuje zaznamenat celé spektrum frekvencí v určeném rozsahu. Analýzou spektra frekvencí lze identifikovat vady ve vnitřní struktuře prvků a predikovat trvanlivost zdicích prvků.
Pro vypracování modelu predikce trvanlivosti byla použita vstupní měření, která byla provedena před zmrazovacími cykly. Trvanlivost zdicích prvků je posuzována na základě identifikace vad ve vnitřní struktuře spolu s informacemi o jejich nasákavosti. Zdicí prvky byly rozděleny do čtyř tříd trvanlivosti na základě počtu zmrazovacích cyklů, které dané cihly vydržely. Druhá třída zahrnuje cihly použitelné ve venkovním prostředí, méně exponovaná místa (např. povrchové svislé zdivo s výjimkou soklů, výplně zdiva), anebo ve vnitřních exponovaných prostorách.
Rozsáhlý výzkum a testy provedené v laboratořích Fakulty stavební VUT v Brně, a následně při rekonstrukcích reálných objektů (most Portz - Mikulov) ukázaly problematičnost různé jakosti dostupných cihel určených pro znovupoužití, a mimořádnou vhodnost rezonanční metody pro jejich rychlé třídění přímo na stavbě, či v depozitu pro stavbu určeném. Tato metoda svou relativní jednoduchostí a rychlostí měření umožňuje bez nutnosti destruktivních zkoušek v potřebném rozsahu predikovat trvanlivostní vlastnosti upcyklovaných cihel. Výsledky této práce prokázaly, že pomocí nedestruktivní rezonanční metody a známé nasákavosti cihel plných pálených lze s poměrně dobrou přesností (85 %) predikovat jejich trvanlivost (životnost), a to bez jejich poškození. Zde je jednoznačně místo na trhu pro subjekt, který by se zabýval nejen shromažďováním historických cihel pro znovupoužití, ale kde by současně byly cihly přetříděny do výše uvedených kategorií kvality a možnosti využití, samozřejmě s přihlédnutím k dalším parametrům, jako je formát a vzhled.
tags: #rozmery #goticke #cihly