V posledných rokoch sa často stretávame so zateplovaním obvodových plášťov budov kontaktnými zateplovacími systémami (KZS, resp. ETICS), či už formou ich dodatočnej aplikácie ako súčasti obnovy budov alebo priamej aplikácie pri výstavbe nových budov. Tento fakt je daný neustále sa zvyšujúcimi cenami energií a multiplikovaný legislatívnymi požiadavkami na stavby týkajúcimi sa ochrany tepla a samozrejme aj nevyhnutnosťou chrániť konštrukciu proti nepriaznivým klimatickým vplyvom okolitého prostredia.
Projektové riešenie ETICS často architekti a projektanti navrhujú len na základe tepelno-technických a hygienických kritérií podľa STN 73 0540, časť 1–4 a ceny. Nezriedka sa môžeme stretnúť s podcenením významu ETICS ako ochrannej obvodovej konštrukcie, a čo je horšie, i s absenciou elementárnych poznatkov ich zloženia, materiálových charakteristík a vhodných aplikačných okrajových podmienok. Je úplne bežné, že celý zatepľovací systém sa v projektovom riešení, ktoré by malo byť presné a záväzné, obmedzí na špecifikovanie tepelnoizolačnej vrstvy, spôsobu a hustoty kotvenia a farebnosť povrchovej úpravy tenkovrstvou omietkou s tichým súhlasom na dodatočný výber materiálu omietky. Pozornosti uniká závažnosť voľby vhodnej povrchovej úpravy, i napriek faktu, že práve táto vrstva ETICS je exponovaná vonkajšiemu prostrediu, a teda negatívnym klimatickým podmienkam. Účinkom týchto podmienok musí odolávať, aby zabezpečila základné funkcie obvodového plášťa:
● úsporu energie a ochranu tepla,
● ochranu konštrukcie a vnútorného prostredia pred pôsobením klimatických javov,
● estetickosť a architektonické stvárnenie.
Základným predpokladom dokonalého plnenia uvedených funkcií je celistvosť ETICS. To znamená, že zatepľovací systém by nemal vykazovať poruchy vo forme trhlín. Z hľadiska pôsobenia okolitého prostredia je preto rozhodujúca vrstva povrchovej úpravy.
Pre výber vhodnej materiálovej bázy tenkovrstvej omietky boli spracované dáta zhromaždené v TSÚS pri preukazovaní zhody tepelnoizolačných systémov podľa ETAG 004 od roku 2005 až doposiaľ. Dáta pochádzajú zo skúšok správania sa systému pri vlhkostných a teplotných zmenách (Hygrothermal Behavior) podľa bodu 5.1.3.2.1 ETAG 004, preukazujúcich trvanlivosť a použiteľnosť systému. Pozornosť bola venovaná výskytu porúch jednotlivých materiálových báz omietok počas a po absolvovaní cyklov vlhkostných a teplotných zmien v klimatizačnej komore. V prvom súbore skúšobných cyklov je konštrukcia steny (obr. 1 a 2) opatrená ETICS vystavená osemdesiatim cyklom klimatického zaťažovania.
Jeden cyklus pozostáva zo zohrievania na teplotu 70 °C, pri ktorej sa udržuje 3 hodiny, následného kropenia studenou vodou (1 hodinu), čím sa povrchová teplota prudko zníži na cca 20 °C. Cyklus sa uzatvára fázou odtekania vody, ktorá trvá dve hodiny. Priebeh cyklov ohrievania a kropenia zachytáva graf 1. Po ukončení týchto cyklov sa konštrukcia ETICS vystaví piatim cyklom striedavého ohrievania na 50 °C (16 hodín) a zmrazovania na teplotu –20 °C (8 hodín). Priebeh cyklov zohrievania a zmrazovania zachytáva graf 2.
Celkový prehľad o priebehu skúšky podáva graf 3. Po každom štvrtom skúšobnom cykle sa sleduje vznik a rozvoj trhlín v povrchovej úprave ETICS. V záverečnej fáze skúšky sa zdokumentuje už zaznamenaný stav, ktorý sa v prípade vzniku nejakej trhliny počas posledného cyklu doplní o túto skutočnosť. Pohľad na skúšobné vzorky po skúške správania sa pri vlhkostných a teplotných zmenách zobrazujú obr. 3 a 4.
Súbor dát o vzniku a rozvoji porúch (trhlín) povrchovej úpravy ETICS bol vstupom pre hodnotenie vhodnosti jednotlivých materiálových báz tenkovrstvých exteriérových omietok z hľadiska odolnosti proti klimatickému namáhaniu. V hodnotení sa škála na trhu dostupných omietok obmedzila na štyri základné typy materiálovej základne.
● silikónové,
● akrylátové,
● silikátové,
● minerálne.
Hodnotených bolo 68 vzoriek, ktoré sú však reprezentované určitými geometrickými fragmentami skúšobnej steny opatrenej ETICS. Príklad takéhoto rozdelenia je zrejmý z obr. 4. Sumarizácia sledovaných parametrov ETICS bez rozlíšenia hrúbky omietok je uvedená v tabuľke 1, resp. v grafe 4. V súbore dát sa vyskytovali výsledky skúšok s rozdelením zrnitosti podľa grafu 5.Podľa relatívnej početnosti vzniku trhlín je zrejmé, že najviac ohrozené sú povrchové úpravy na minerálnej báze, ktoré pravidelne vykazovali väčšie množstvo trhlín vo vzorkách. Tým relatívna početnosť výskytu trhlín v minerálnych omietkach vysoko prevýšila 100 % (tab. 1 uvádza cca 457 %). Pri zobrazení v grafe 4 nie je minerálna omietka pre daný parameter uvedená, nakoľko by zdeformovala mierku grafu a jeho čitateľnosť. Druhým zistením bolo, že silikátové a silikónové povrchové úpravy vykazovali veľmi podobné relatívne početnosti trhlín. Keďže sa jedná o povrchové úpravy s výrazne odlišnými pružnosťami, pristúpilo sa k zredukovaniu súboru dát pre zrnitosti omietok 1,5 mm. Týmto sa obmedzil vplyv rôznej hrúbky omietky na výslednú pevnosť v ťahu a tvorbu trhlín pri určitom klimatickom zaťažení. Zrnitosť 1,5 mm bola zvolená z dôvodu najväčšieho množstva dát práve pre tieto vzorky, ako to dokumentuje graf 5.
Tabuľka 2 a graf 6 prezentujú výsledky analýzy upraveného súboru dát. Z relatívnych početností vzniku trhlín je evidentné, že minerálne omietky boli v prvom prípade ovplyvnené nejakou vzorkou, ktorá z nezisteného dôvodu vykazovala výrazne viac trhlín. To malo za následok nehomogenitu dát.
Výsledky relatívnych početností výrazne korelujú s výsledkami hodnotenia priemernej šírky trhlín (graf 8) v jednotlivých typoch omietok. Potvrdilo sa, že medzi množstvom trhlín a ich odpovedajúcou priemernou šírkou platí nepriama úmernosť. Ak si všimneme napríklad minerálne omietky vykazujúce výrazne vyššie šírky trhlín a porovnáme ich s grafom 6, zistíme, že napätie spôsobené teplotnými zmenami vyvolalo relatívne malé množstvo trhlín, no veľkej šírky. Opačne tomu je napríklad u silikónových omietok. Možno teda konštatovať, že vznik a rozvoj trhlín v povrchovej úprave pri určitom zaťažení je závislý od pružnosti omietky a jej tepelnej rozťažnosti, značne ovplyvnenej množstvom a zrnitosťou plniva.
Graf 7 jasne potvrdzuje predpoklady časového rozdelenia vzniku trhlín v závislosti od pružnosti omietky danej charakterom jej spojiva. Ľavá časť grafu prezentuje doby vzniku 1. trhliny s presnosťou na 1 skúšobný deň. Táto časť však nezohľadňovala vzorky, v ktorých k porušeniu celistvosti trhlinou nedošlo. Preto sa vypracovala aj pravá časť grafu, zachytávajúca priemernú dobu vzniku trhliny za predpokladu, že v neporušených vzorkách by sa 1. trhlina vytvorila v najbližšom skúšobnom cykle tj. v cykle č. 86. Treba poznamenať, že úvaha je na strane „bezpečnosti“ pri voľbe povrchovej úpravy. Graf 7 však netreba považovať za návod k voľbe materiálu povrchovej úpravy spôsobom čím vyššia hodnota – tým lepšie. Pre správnu interpretáciu grafu je nevyhnutné uvedomiť si postupnosť klimatických cyklov počas skúšky. Začína sa 80 cyklami „teplotných šokov“ kropením zohriatej konštrukcie (DT = 50 °C). Potom nasleduje 5 cyklov zohriatia a zmrazenia konštrukcie, kde DT je 70 °C. Ak si uvedomíme, že v druhej sérii cyklov dochádza k ochladeniu konštrukcie (omietky) na teplotu –20 °C, potom omietka, ktorá systematicky vykazuje vznik 1. trhliny po osemdesiatom cykle, stráca vplyvom mrazu svoju pružnosť (krehne) a vôbec nie je optimálnou povrchovou úpravou. Optimálnou voľbou omietky je opäť akýsi kompromis.
Pre kompletnosť informácií o danej problematike uvádzame aj priemerné ceny omietok (graf 9) dodávaných na slovenský trh tromi renomovanými predajcami.
Záver
Prezentované rozbory výsledkov mnohých skúšok vykonaných v TSÚS, n. o., by mali jednoduchým výkladom a popularizovaním témy prispieť ku zvýšeniu pozornosti venovanej návrhu a výberu materiálu povrchovej úpravy ETICS ako aj informovanosti širokej verejnosti o tejto problematike. Úlohou TSÚS nie je všeobecne definovať vhodné a nevhodné povrchové úpravy, resp. vytvoriť rebríček ich vhodnosti, ale zvýšiť obozretnosť v rozhodovacom procese. Jediné všeobecné odporúčanie možno formulovať z hľadiska trvanlivosti (životnosti) i vizuálneho vnemu či estetickosti, kedy vhodnejšou voľbou je pripustiť v povrchovej úprave jemné (mikro) trhlinky i keď ich výskyt je častejší. Takáto voľba nespôsobuje lokálne narušenie celistvosti povrchovej úpravy vedúce k poruche. Zvážením klimatických podmienok regiónu, kde sa stavba nachádza, a úžitkovej hodnoty (pomer ceny a úžitku, v tomto prípade ceny a životnosti – životnosť je možné nahradiť jedným z vyššie uvedených parametrov, vhodne upraveným) môže povrchová úprava dlhodobo chrániť kontaktný zatepľovací systém a zabezpečovať jeho funkčné požiadavky.
PETER BRIATKA, ZUZANA STERNOVÁ
foto archív autorov
Literatúra:
1) STN 73 0540 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Tepelná ochrana budov. Časť 1–4.
2) ETAG 004 External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering, EOTA, Brussels, 2000.
Ing. Peter Briatka (*1982)
je absolventem Stavebnej fakulty STU, kde působí jako doktorand. Současně je i výzkumným pracovníkem TSÚS v Bratislavě. Specializuje se na technologii betonu, objemové změny betonu, jeho trvanlivost a nedestruktivní zkušební metody.
Prof. Ing. Zuzana Sternová, Ph.D., (*1947)
působí jako ředitelka TSÚS v Bratislavě. Zaměřuje se na energetickou hospodárnost budov s důrazem na tepelnou ochranu budov a problematiku obnovy bytového fondu. Je autorkou mnoha knižních publikací.
