V důsledku rostoucích nároků na úspory energií při vytápění budov se u kontaktně montovaných tepelněizolačních kompozitních systémů (ETICS) průběžně zvětšuje tloušťka tepelněizolační vrstvy. V současné době se běžně navrhují a provádí nové kontaktní zateplovací systémy s tloušťkou izolantu 200 až 300 mm. Požadavkem trhu je i úsporné zvýšení tepelného odporu obvodového pláště dříve zateplených budov bez demontáže původního zateplovacího souvrství, tzv. zdvojení ETICS. Dá se konstatovat, že aktuálně pracujeme se zateplovacím souvrstvím, jehož návrhové tloušťky významně přesahují hodnoty, které předpokládaly dosud účinné technické předpisy v době svého vzniku na počátku tohoto století.
Defektoskopická praxe k tomu už nějakou dobu vysílá signály, že od určité tloušťky tepelněizolační vrstvy bude třeba zvýšit pozornost při návrhu způsobu upevnění ETICS k nosnému podkladu.
Postup při posouzení předpokladů samonosnosti kontaktně montovaného zateplovacího souvrství pro EU vymezily řídicí pokyny pro evropská technická schválení – předpisy ETAG 004:2000 a ETAG 014:2002 (www.eota.eu), které prošly několika revizemi a které byly transformovány bez zásadnějších technických změn nebo doplnění požadavků do evropských dokumentů pro posuzování (EAD). Z těchto předpisů byly následně odvozeny požadavky národních technických norem, zde především ČSN 73 2901:2005 Provádění vnějších tepelně izolačních kompozitních systémů (ETICS) a ČSN 73 2902:2011 Vnější tepelněizolační kompozitní systémy (ETICS). Navrhování a použití mechanického upevnění pro spojení s podkladem. V případě návrhu a posouzení upevnění nového systému ETICS podle konceptu ETAG 004:2013 má projektant možnost volby mezi systémem lepeným nebo systémem mechanicky upevněným (viz dále). V případě návrhu zdvojení ETICS se jedná vždy o návrh systému ETICS mechanicky upevněného, protože stávající vrstva zateplení, má-li být zachována, nevyhoví technickým požadavkům ETAG 004:2013 na nosný podklad pro montáž lepeného systému.
V článku 4.4. předpisu ETAG 004:2013 je uvedeno: „ETICS musí být odolný proti kombinovanému namáhání, vyvolávanému užitným zatížením, jako je vlastní tíha, teplota, vlhkost a smršťování, i pohyby konstrukce a zatížení větrem…“ Pro účinky vlastní tíhy ETICS pak tento předpis ve stejném článku doplňuje: „ETICS musí být samonosný bez nebezpečných přetvoření…“ Očekává se, že tyto požadavky bude zajišťovat zvolený způsob upevnění souvrství ETICS k nosnému podkladu. Předpis ETAG 004:2013 definuje dva způsoby upevnění ETICS k nosnému podkladu: lepení nebo upevnění pomocí mechanických kotev. V praxi se obvykle vyskytují systémy primárně lepené s doplňkovým mechanickým upevněním nebo systémy primárně mechanicky upevněné s doplňkovým lepením.
Z obsahu článku 6.1.4.1.3 předpisu ETAG 004:2013 lze odvodit, že pokud soudržnost lepicí hmoty a použitého izolantu je nižší než 0,03 MPa, je nutno ETICS s tímto izolantem připevnit mechanicky. Do kategorie mechanicky upevněných ETICS tak direktivně spadají všechny systémy, které použijí izolant se soudržností v tahu kolmo k rovině desky pod 30 kPa. To jsou v naší stavební praxi nejčastěji systémy s izolantem z desek z minerální vlny s převážně podélnou orientací vlákna, které se dodávají na trh v pevnostních třídách TR 10 a TR 15 (kPa) – viz ČSN EN 13162.
Z článku 5.1,4,1.2 a 5.1.4.1.3 ETAG 004:2013 lze dále zjistit, že zkouška soudržnosti mezi lepicí hmotou a podkladem stejně jako zkouška soudržnosti mezi lepicí hmotou a izolantem (tj. zkouška únosnosti lepeného spoje ETICS ) je předepsána pouze pro ověření lepených systémů. U lepených systémů ETICS, reprezentovaných ve stavební praxi nejčastěji izolantem z expandovaného polystyrenu (EPS / TR 100) nebo z tzv. lamel z minerální vlny s příčnou orientací vlákna (MW /TR 80), je při počáteční zkoušce typu ověřeno, že lepený spoj vynese očekávaná zatížení, která působí vodorovně i svisle, tedy i vlastní tíhu souvrství ETICS, a současně to, že izolant vykazuje potřebnou tuhost a únosnost ve smyku pro zajištění tvarové stability souvrství ETICS až do úrovně fasádního líce. Plastové talířové kotvy (uvedené na trh podle předpisu ETAG 014) zde fungují jako doplňková pojistka, která zajišťuje nosný lepený spoj.
Jiná je situace při počátečních zkouškách typu mechanicky upevněného ETICS z desek izolantu TR < 30 (kPa). Podle předpisu ETAG 004:2013 je zde jediným systémově ověřovaným nosným prvkem mechanická kotva (v praxi obvykle rovněž plastová talířová kotva podle ETAG 014). Vzniká tak dojem, že funkční lepený spoj mezi izolantem a nosným podkladem není pro tuto skupinu ETICS významný. Z rozborů příčin nových specifických poruch ETICS však vyplývá, že funkční lepený spoj mezi deskami izolantu a podkladem má zásadní vliv na statickou stabilitu u všech kontaktně montovaných systémů ETICS, tedy i u systémů upevněných mechanicky.
V případě záměru využít podle konceptu předpisu ETAG 004:2013 plastové talířové kotvy (uvedené na trh podle předpisu ETAG 014 / EAD 330196-00-0604:2016) pro záchyt všech zatížení mechanicky upevněného ETICS, tedy i pro záchyt zatížení působících svisle, narazíme na administrativní bariéru. Znění předpisu EAD 330196-00-0604:2016 jednoznačně požaduje, aby zatížení od vlastní tíhy ETICS nepřenášely plastové kotvy, ale adheze ETICS k podkladu. V praxi s tímto konceptem narazíme i na bariéru technickou, protože experimentální zatěžovací zkoušky i stavební defektoskopická praxe prokázaly, že plastové talířové kotvy skutečně nejsou schopné v případě kolapsu funkce lepeného spoje mezi izolantem a nosným podkladem dlouhodobě bránit nežádoucím tvarovým změnám souvrství ETICS. Problém se obvykle projeví vznikem charakteristických trhlin v povrchových vrstvách ETICS, z nichž část nese znaky komprese. Z průběhu a vzájemné polohy trhlin lze odvodit, že deformace vedoucí k jejich vzniku mají charakter lokálního nebo celoplošného posunu celého souvrství ETICS ve směru gravitace. Tyto projevy poruch ETICS byly v praxi popsány v naprosté většině případů u sestav ETICS s izolantem MW s převážně podélnou orientací vlákna.
Predispozici pro vznik a rozvoj tohoto defektu ovlivňuje několik faktorů: Absence nebo postupná ztráta nosné funkce lepeného spoje mezi izolantem a nosným podkladem, nevhodná vzájemná poloha mechanických kotev v desce a lepicích bodů pod deskou izolantu (kotvy nejsou řízeně situovány do lepicích bodů pod deskou), součtová tloušťka povrchového souvrství ETICS s omítkou přesahuje 10 mm (při tepelné dilataci tato „tuhá deska“ vyvozuje značné destrukční síly) a zvýšené teplotní namáhání ETICS v případě volby příliš tmavého barevného odstínu povrchové úpravy. V případě izolantu z MW k tomu přistupuje další vážné riziko – zatékání srážkové vody do souvrství ETICS. To vede ke gravitačnímu sycení izolantu vodou a následným nežádoucím změnám objemové hmotnosti, reologie a všech pevností izolantu. Riziko průniku srážkové vody do izolantu zvenku zvyšují trhliny, které vznikají v povrchových vrstvách ETICS v důsledku popsaných tvarových změn. Nastartovaný proces tvarové nestability ETICS tedy sám generuje další rizikové faktory.
Tyto informace se po částech a nahodile dostávají do stavební praxe při vyřizování reklamací poruch ETICS. Informovaní výrobci ETICS i projektanti na to reagují snahou uplatnit přednostně lepené systémy ETICS s málo nasákavým, lehkým a tuhým izolantem. Prověřují se také možnosti využít řízeně únosnost lepeného spoje mezi tepelným izolantem a nosným podkladem i při návrhu fixace mechanicky upevněných ETICS. Pro tento postup je však potřebné vedle ověřených hodnot přídržností lepidla k podkladu a k izolantu (což není problém zjistit) znát pro zvolený izolant i hodnoty jeho smykové pevnosti a smykové tuhosti (modul pružnosti ve smyku). Tyto parametry se zkouší podle normy EN 12 090:2013 a pro skupinu mechanicky upevněných systémů se povinně nezjišťují. Podle normy EN 13 162 je pro desky z MW předepsán pro tuto zkoušku vzorek o rozměrech 200×100 x tloušťka desky v mm. Po provedení souboru zkoušek vzorků této velikosti však vzniklo podezření, že postupem podle normy lze získat relevantní hodnoty smykové pevnosti pro desky do tloušťky, která zhruba odpovídá šířce vzorku (100 mm). Další série porovnávacích zkoušek na vzorcích větších rozměrů nevyvrátila obavu, že využitelná smyková pevnost tepelného izolantu i jeho modul pružnosti ve smyku se s rostoucí tloušťkou fasádní desky u stejného typu výrobku snižují. ETAG 004:2000 možná z těchto důvodů zavedl konvenci zkoušet smykovou pevnost izolantů pro ETICS na deskách tloušťky 60 mm. To samozřejmě neodpovídá aktuálním návrhovým tloušťkám izolantu.
Pokud tedy projektant v dobré víře pracuje při posuzování tvarové a statické stability ETICS s využitím lepeného spoje s izolantem tloušťky např. 200 mm a použije k tomu hodnoty zjištěné postupem podle platných předpisů na deskách tloušťky 60 mm, nemá jistotu, že použil relevantní hodnoty. Aktuálně probíhají zkoušky, které by měly závislost mezi výrobními rozměry fasádních desek pro ETICS a jejich reálnými mechanicko-fyzikálními vlastnostmi podrobněji popsat. Do doby zveřejnění jejich výsledků by bylo dobré věnovat tomuto problému pozornost a zahájit obecnou technickou diskusi, v rámci které se zjištěné skutečnosti dostanou co nejrychleji k odborné veřejnosti. To je hlavním cílem i tohoto článku, jehož pokračování vyjde v čísle 8/2019 časopisu Materiály pro stavbu.
LADISLAV VALEŠ
foto archiv autora
(2. část. Materiálová skladba ETICS a požární bezpečnost zateplené budovy najdete zde.)
Ing. Ladislav Valeš (*1957)
absolvoval FSv ČVUT Praha v roce 1981. Získal praxi v oblasti realizace staveb, technologického projektování, zkušebnictví a vývoje stavebních hmot. Od roku 1994 vykonává soustavně činnost znalce v oboru stavebnictví se specializací na vady a poruch staveb. Od roku 2000 se specializuje na vady a poruchy vnějších tepelněizolačních kompozitních systémů (ETICS).
