Sanace vlhkého a zasoleného zdiva hradního paláce na Helfštýně

Palác, jádro hradu, vznikal postupným rozšiřováním a přestavbami starších středověkých stavebních fází. Jeho dnešní hmota pochází z renesančního období z konce 16. a začátku 17. století. Půdorysně má tvar nepravidelného písmene L, dvě nadzemní podlaží a suterén. Suterén představuje přízemí starších stavebních fází. Ještě v 18. stol. byl hrad využíván ve slezských válkách proti Prusům. Později byl postupně vyklizen a z finančních důvodů neudržován. Střecha paláce se propadla, její zbytky byly odstraněny počátkem 19. stol. Od té doby nebylo zdivo chráněno před povětrností a postupně chátralo. První romantické opravy zříceniny začaly již koncem 19. stol. Větší soustavné práce, hlavně statické zajištění a údržba, probíhaly od r. 1960 po převzetí současným správcem [1].

Charakteristika před zahájením stavebních prací
Suterénní zdivo je založeno na skalním podloží. Je z lomového kamene včetně kleneb. V suterénu jsou novodobé podlahy s keramickou dlažbou, od obvodových zdí odděleny bordurou vysypanou keramzitem. Otevřené plochy nad klenbami suterénu byly v podlaze přízemí chráněny asfaltovou izolací a betonovou mazaninou. Zdivo nadzemní části je smíšené. Starší stavební fáze jsou kamenné, hlavně z místních drob. Novější jsou ze smíšeného a cihelného zdiva na vápennou maltu. Po opadání větší části omítek bylo zřejmé, že při stavebních úpravách bylo druhotně použito množství starších stavebních prvků. Projevuje se to střídáním kamenných bloků a cihel různých formátů. Typické formáty cihel včetně přiřazení do stavebních fází paláce popisuje Z. Gardavský [1].

Novější opravné a spárovací malty obsahují cement. Fragmenty kleneb na krajích a v rozích přízemních místností jsou cihelné. Shora byly provizorně chráněny asfaltovou izolací či plechem. Zdivo paláce bylo původně omítnuto. Vlivem povětrnosti omítky z větší části opadaly. Jejich zbytky zachované v chráněných pozicích byly značně poškozeny. Nedochované zastropení patra bylo dřevěnými trámovými stropy, schodiště je zaklenuto.

Koruna zdí byla počátkem 20. stol. srovnána zhruba do jedné úrovně a opatřena cementovým potěrem. Novodobé dozdívky byly rozsáhlé, spárovány zřejmě cementovou maltou. Počátkem 90. let byla narušená koruna zdiva vyztužena vložením ŽB věnce se zatřeným povrchem, který korunu prozatímně chránil. Stav věnce byl na mnoha místech problematický, bylo nutné provést jeho celkovou revizi a opravu. Přilehlé zdivo koruny bylo jako celek stabilizované.

Stavební závady
Předchozí průzkumy konstatovaly, že nechráněné zdivo paláce je poškozováno dlouhodobým zatékáním srážkové vody a dalším působením klimatických vlivů: větru a střídání teplot. Od doby, kdy byl palác zbaven střechy, prošlo zdivo mnoha destruktivními cykly. Srážková voda po líci stěn stékala, ostřikovala soklové partie, vzlínala do zdiva a prosakovala i do suterénu.

Původní omítky postupně opadaly, zachovaly se jen lokálně. Z porovnání stavu se starší fotodokumentací (obr. 1) je zřejmý úbytek původních omítek. V místech působení vody se uvolňovala ložná malta a hmota zdiva degradovala. To bylo spojeno s vypadáváním cihel a kamenů. Cihelný materiál postupně odmrzal, v uvolněných spárách se zachytávala náletová zeleň. Dlouhodobě zavlhčené povrchy byly napadeny řasami. Koruna zdiva nemá okapní hranu a na okrajích ŽB věnce se objevovaly poruchy od zatékání vody do spár. Horní vrstva věnce odmrzala.

Novodobé asfaltové izolace na zbytcích kleneb se ukázaly jako nedostatečné. Byla na nich usazena silná vrstva zeminy, kde bujela náletová zeleň včetně keřů a mladých stromků. Ty svými kořeny poškozovaly zdivo včetně izolace. Podobně nefunkční byla izolace kleneb suterénu krytá betonovou vrstvou. Za asfaltové pásy, odchlíplé od zdiva, volně zatékala voda i tající sníh. Odvodnění podlah přízemí bylo nedostatečné, jen k prostupům v průčelích. V důsledku nedostatečného spádování se zde hromadila srážková voda, jež zavlhčovala spodní partie stěn a prosakovala do suterénu (obr. 2b).

Výsledky vlhkostního průzkumu
V červnu r. 2016 byl proveden vlhkostní průzkum zdiva zaměřený na suterén a spodní partie přízemí paláce [2]. Cílem bylo stanovit podmínky a doporučení pro opravu. Byla změřena vlhkost a salinita v typických výškových profilech, na povrchu a v hloubce zdiva (obr. 3). Profily byly uspořádány jak do míst chráněných před srážkovou vodou, tak i vystavených účinkům povětrnosti.

Vlhkost zdiva
Byla stanovena gravimetricky. U části vzorků byla změřena nasákavost materiálů a hygroskopická vlhkost. U nadzemních konstrukcí bylo zjištěno, že nejvyšší hodnoty vlhkosti jsou bezprostředně nad terénem a dále v pásmu ve výšce 1–2 m, bez ohledu na expozici. Zde bylo zdivo značně hygroskopické a zasolené. Hygroskopicita místy představovala až 70 % nasákavosti. Nasákavost materiálů kolísala. Vyšší byla u vápenných malt a starších stavebních hmot – až 24 % hm. U některých malt, pravděpodobně novodobých s obsahem cementu, ale např. i u ostře pálených cihel byla zhruba poloviční. Absolutní hodnoty vlhkosti byly méně důležité, neboť měření probíhalo v dlouhodobě podprůměrném srážkovém období. Relativně vysoké hodnoty byly ve spodních partiích zdiva nádvoří.

V suterénu byly změřeny velmi vysoké hodnoty v místnostech vystavených soustředěnému zatékání vody shora z otevřených prostranství. Dlouhodobé zavlhčení zdiva zde potvrzoval výskyt zelené řasy. Vliv boční vlhkosti byl méně významný.

Salinita zdiva
Současně s měřením vlhkosti byla na povrchu i v hloubce zdiva zjišťována salinita. Vzorky byly zpracovány laboratorně iontovou chromatografií z vodného výluhu. Byl měřen obsah vodorozpustných chloridů, dusičnanů a síranů a stanoveno pH. Ve vybraných vzorcích, zejména cihelného zdiva, byly zjišťovány i kationty: sodný, amonný, draselný, vápenatý a hořečnatý.

Potvrdil se předpoklad, že zdivo je významně zasoleno. Většina vzorků z nadzemních částí paláce měla zvýšený a vysoký obsah dusičnanů. Největší zasolení bylo cca do výše 2 m, směrem výše obsah dusičnanů klesal. Vyšší obsah solí bylo možné předpokládat i lokálně ve vyšších partiích paláce, např. v okolí záchodových šachet. Dusičnany doprovázely chloridy. Jejich koncentrace byly také poměrně vysoké, ale vyskytovaly se méně. Místy byl zaznamenán vysoký obsah síranů, hlavně v tmavých krustách na povrchu omítek a v rozpadavých cihlách. V suterénu byl výskyt solí výrazně menší, hlavně dusičnany a sírany. Lomové zdivo bylo narušeno jen místně – v oblasti kleneb se zbytky malt či ve spárách. 

Z hlediska reaktivních kationtů byly vysoké hodnoty hlavně u sodných a vápenatých iontů. Jejich množství bylo řádově vyšší než u iontů draselných nebo hořečnatých a výrazně přesahovalo normové požadavky pro pohledové zdivo [10]. Kationt amonný zjištěn nebyl.

Soli se v pórech zdicích materiálů pohybují spolu s vlhkostí a hromadí se v oblastech, kde dochází k odpařování vody. Zjištěné soli jsou hygroskopické a vážou na sebe vzdušnou vlhkost. Zasolené materiály pak na povrchu vykazují výrazně vyšší zavlhčení než v hloubce, a to v závislosti na vlhkosti vzduchu. Soli také způsobují krystalizačními a hydratačními tlaky korozi materiálů, jež je srovnatelná s klimatickými vlivy. Dusičnany jsou antropogenního původu (splašky, uskladnění střelného prachu apod.). Chloridy mohou souviset s dezinfekčními prostředky (chlorové vápno). Sírany pocházejí obvykle ze znečištěného ovzduší, do zdicích materiálů se mohly také dostat již při výrobě, např. použitím cihlářské hlíny z oblastí se silně mineralizovanými spodními vodami.

Sanace zdiva
Významným problémem bylo rychlé chátrání cihelných částí zdiva včetně zbytků omítek a prokázané zasolení porézních materiálů. Z hlediska sanace bylo žádoucí maximálně omezit množství vody pronikající do konstrukcí a ochránit rozpadavý materiál. Realizovaná opatření mají korozi výrazně zpomalit, nemohou jí však zcela zabránit.

Omezení vlivu srážkové vody
Větší část vnitřních prostor je dle projektu chráněna vloženou střechou, jež nepřesahuje výšku a objem paláce [3]. Střecha z bezpečnostního skla je osazena na rošt z ocelových nosníků. Její plochy jsou odvodněny do vnitřních žlabů a svodů. Svody jsou z ocelových trub přiznaných v interiéru. Mezi konstrukcí a zdivem je distanční mezera, jež umožňuje vertikální ventilaci zastřešených prostor (obr. 5).

Po statickém zajištění byla opravena koruna zdí paláce. Je chráněna plochými kameny pokládanými do malty z přirozeně hydraulického vápna – NHL z mušlového vápence, s hydrofobizační přísadou. Souběžně probíhaly i další práce na statickém zajištění. Spádované plochy předstupujících konstrukcí, hlavně zbytků kleneb, jsou chráněny olověným plechem. Plochy namáhané srážkami byly vyspádovány k odtokům, aby se na nich nehromadila voda.

Rubová izolace kleneb suterénu
Důležité bylo vyloučit zatékání srážkové vody do kleneb suterénu. Jejich násypy byly v nezbytné míře odtěženy, současně probíhal jejich archeologický průzkum. Po obnovení násypů z kameniva jemné frakce 4–8 mm a jejich opatrném hutnění se provedl podklad izolace z betonové mazaniny. Je vyztužen sítí a spádován ke krytým vpustím. Vpusti jsou napojeny na potrubí směrem do hradního příkopu. Zasakující voda zde nemůže ovlivnit chráněné konstrukce. Jako izolační vrstva byla použita pružná polymercementová stěrka odpovídající směrnici WTA 4-6-14, v tloušťce odolné průsakové vodě a lokálnímu působení tlakové vody. Stěrka byla nanášena ručně špachtlováním, napojena na vpusti. Izolace má být pružná, snést objemové změny vyvolané náročnými klimatickými podmínkami. Ve styku s izolací je podkladní zdivo zatřeno maltou z přirozeně hydraulického vápna. Izolaci nebylo možné z estetických ani památkových důvodů vytáhnout nad podlahu přízemí. Aby za ni nezatékala voda, byla v nezastřešených částech paláce ukončena v drážce či vhodné spáře zdiva pod podlahou přízemí. Izolace byla chráněna geotextilií. Vlastní drenážní vrstva je ze štěrku f. 16–32 mm. Nad ní je podlaha z betonových pohledových desek. Betonová podlaha je od zdiva oddělena zásypem štěrku. Podlahové vrstvy jsou dilatovány.

Odvodnění zapuštěného zdiva
Po obvodu zdiva nádvoří byl proveden mělký výkop, z něhož bylo zdivo očištěno a ošetřeno. Dno výkopu bylo odvodněno drenáží, drenážní potrubí osazeno na spádovaný betonový podkladek. Průběh byl přizpůsoben archeologickým nálezům. Drenáž byla opatřena revizními šachtami s litinovými poklopy zakrytými tak, aby esteticky nerušily. 

Konzervace ploch zdiva
Po mechanickém očištění zdiva od náletů rostlin bylo nutné z napadených ploch odstranit kolonie řas pomocí algicidů. Dále byly odstraněny uvolněné a nepřídržné části zdiva, vyčištěny dutiny a praskliny a provedeno statické zajištění.

Zvětralé úseky zdiva se opravovaly s přihlédnutím ke zjištěnému zasolení. Více narušené kusy cihel byly vyjmuty a nahrazeny novým materiálem shodného formátu a podobných vlastností, zejména nasákavosti a pevnosti. Ostatní vybouraný materiál byl před dalším využitím důkladně opakovaně odsolen v lázni.

Narušené plochy cihelného zdiva byly zpevněny organokřemičitany a jejich povrchy odsoleny metodou „falešného líce“. Odsolení bylo paušálně provedeno po obvodě přízemí do výše cca 3 m a na vnějších průčelích. Selektivně bylo zdivo odsoleno i ve vyšších partiích (např. v okolí záchodových šachet). Metoda spočívá v opakovaném nanášení vlhkých absorbentů solí na zdivo (min. 2 až 3x). Využívá jevu, že migrace solí ve vlhkém prostředí z povrchu zdiva do absorbentu vyvolá pokles jejich koncentrace pod povrchem. Dále pokračuje difuze solí z hloubky k povrchu až do vyrovnání koncentrací. Používá se u režného zdiva, kamenných prvků nebo omítek. Mezi vhodné absorbenty patří různé porézní omítky, jílohlinité suspenze, křemelina apod. Je důležité, aby absorbent přesahoval vždy o několik decimetrů plochu kontaminovaných materiálů. Velmi dobrých výsledků lze dosáhnout u dobře rozpustných solí – dusičnanů a chloridů. U méně rozpustných síranů je účinnost nižší. Pro absorbent solí stavební firma vybrala buničinu Arbocel 200. Kašovitá směs byla nanášena ručně, chráněna PE fólií a opakovaně vlhčena. Průběh odsolování byl kontrolován odběrem vzorků. Dle výsledků byl volen i počet cyklů.

Poškozené zdivo bylo na určených plochách omítnuto, resp. opatřeno vrstvou malty, která je chrání. Malta je opět z přirozeně hydraulického vápna – NHL z mušlového vápence, s příměsí hrubšího kameniva. Přezdívané nebo doplňované kamenné zdivo je z obdobného kamene jako původní. Bylo nutné navázat na technologii zdění okolního zdiva: zachovat vazbu a velikost kamene, dodržovat řádkování. Neukončené plochy byly maltou upraveny tak, aby odtékala voda. Spárování bylo opravováno hlavně v místech, kde ložná malta chyběla či byla zvětralá, nikoliv plošně. Pro zdění a spárování byla opět použita prefabrikovaná malta NHL s pískem, který se zrnitostí a barevností blížil původní. Podobně jako ostatní materiály byl typ malty odsouhlasen památkáři dle provedených vzorků.

Na stavbě bylo za účasti pracovníků památkové péče rozhodnuto, které části omítek lze zachovat a které je nutné odstranit. Zachované zbytky omítek byly ošetřeny restaurátorsky: narušené povrchy zpevněny a odsoleny. Pro správky povrchů nebo překrývání stávajících omítek byly použity vápenné technologie NHL. Formulace správkové malty vycházela z laboratorních rozborů stávajících materiálů provedených na větším počtu vzorků.

Kamenná ostění z pískovce byla mechanicky očištěna a zpevněna, spárovací malta doplněna. U zasolených prvků byl v předstihu snížen obsah solí. Větší poškození byla zatmelena umělým kamenem a provedla se celková barevná retuš.

Poškození nově omítaných ploch zdiva
V posledním roce opravy se v horních partiích paláce na nově omítaných plochách cihelného zdiva začaly objevovat bílé povlaky solí. Analýzou bylo prokázáno, že jde o síran hořečnatý [9]. Pochází pravděpodobně z původních cihel použitých při výstavbě. Tato sůl na povrch nové omítky pronikla záměsovou vodou, možná v kombinaci s dešťovou vodou při smáčení povrchu zdiva, např. i ostřikem od podlážek lešení. Síran hořečnatý je dobře rozpustný, bylo jej možné odstranit omytím vodou (obr. 6a). Při čištění se dbalo, aby voda kontaminovaná sírany nezatékala zpět na zdivo.

Závěr
V příspěvku byly popsány hlavní příčiny poškozování zdiva paláce vlhkostí a solemi a postup náročných sanačních prací. Hlavní důraz byl kladen na snížení množství vlhkosti pronikající do objektu, odstranění negativních vlivů solí a povrchovou ochranu zdiva. Provedená opatření by měla rozvoj koroze výrazně zpomalit, avšak „dokonalá“ sanace není vzhledem k ruinóznímu charakteru paláce možná. I v blízké budoucnosti bude docházet k poruchám, jež bude třeba pravidelně opravovat. Velmi důležité je monitorovat nepřístupná místa. Na opravy bude nutné vyčlenit odpovídající finanční prostředky.

PAVEL FÁRA
Foto: archiv autora a prameny

Článek vyšel v časopise Materiály pro stavbu 1/2021

Ing. Pavel Fára (*1963)
Absolvoval Fakultu stavební ČVUT v Praze, obor tepelně vlhkostní analýza konstrukcí. Autorizovaný inženýr pro obor pozemní stavby, místopředseda Společnosti pro technologie ochrany památek – STOP. Od r. 1992 je jednatelem projekčního ateliéru CUBUS s. r. o. U projektu rekonstrukce hradu Helfštýn měl na starosti sanaci vlhkého a zasoleného zdiva.

PRAMENY
1) Hrad Helfštýn – hradní palác, stavebněhistorický průzkum, I. etapa, J. Pešta, 03/2016.
2) Muzeum Komenského v Přerově – záchrana a zpřístupnění paláce na hradě Helfštýn, Základní průzkum zdiva spodních partií paláce z hlediska vlhkosti a zasolení, CUBUS s.r.o., 07/2016.
3) Dtto, projekt ke stavebnímu povolení, ateliér-r, s.r.o., Olomouc, 07/2016.
4) Sokol, J., Durdík, T., Štulc, J. Ochrana, údržba a stavební úpravy zřícenin hradů. Odborné a metodické publikace, svazek 17, SÚPP, Praha, 1998.
5) Staveništní malty a suché maltové směsi při obnově památek, sborník semináře, Společnost pro technologie ochrany památek – STOP, Praha, 04/2013.
6) Odsolování zdiva památkových objektů, sborník semináře, Společnost pro technologie ochrany památek – STOP, Praha, 11/2019.
7) Fára, P., Karlík M., Technologické aspekty záchrany hradního paláce na Helfštýně, Torzální architektura, Zpravodaj STOP, sv. 21, číslo 1, Praha, 2019.
8) Rovnaníková, P., Výkvěty na omítce blízko koruny zdiva na hradě Helfštýně, 06/2020.
9) ČSN P 73 0610, Hydroizolace staveb – Sanace vlhkého zdiva – Základní ustanovení.
10) ČSN EN 771-1, Specifikace zdicích prvků – Část 1: Pálené zdicí prvky vč. změny A1.
11) WTA 3-13-01/D: Šetrné odsolování kamene a porézních stavebních hmot pomocí obkladů (směrnice).
12) WTA 4-6-14, Dodatečné izolace stavebních konstrukcí ve styku se zeminou (směrnice).

Související články:
Rekonstrukce renesančního paláce na hradě Helfštýn
„Hledali jsme materiál, který je trvanlivý, umí stárnout a na němž je stárnutí vidět“
Statické zabezpečení stavby na hradě Helfštýn a jejich částí