Firma Wienerberger cihlářský průmysl, a. s., již řadu let úzce spolupracuje ve výzkumu, vývoji a inovaci svých produktů s VUT v Brně [1, 2]. Posledním výsledkem této spolupráce je návrh hydrofobizovaného zdiva, které ochrání spodní stavbu v případě lokálních povodní nejen proti vlhkosti, ale také proti znečištění.
Vzájemná spolupráce VUT a firmy Wienerberger již přinesla celou řadu inovativních prvků, které byly úspěšně implementovány na stavební trh, kde si našly své pevné místo [3–9]. Mezi příklady této spolupráce z poslední doby patří například soklovka [10, 11] – tvarovka s hydrofobizovanou částí určenou jako první zdicí prvek do první vrstvy při zakládání zdiva, a to jak obvodového, tak vnitřního. Tvarovka má ve spodní části výrazně nižší nasákavost a při správném použití dokáže účinně zamezit vzlínání vlhkosti ze základové desky do zdiva. Na tento výrobek nyní navazuje další společný výzkumný záměr, kterým je vytvoření speciální spodní části stavby. Tentokrát se jedná o část stavby o výšce 3 až 4 vrstev cihel, která by kromě výrazně nižší nasákavosti a přerušení vzlínání vlhkosti do zdiva měla také tvořit nepropustnou bariéru proti vniknutí znečištěné vody z exteriéru do interiéru. Použitím tohoto systému bude možné stavbu po omezenou dobu účinně chránit v případě lokálních povodní nejen proti působení samotné vlhkosti, ale také proti znečistění.
Navržené modifikace zdicího systému
Jako základní prvek bylo využito hydrofobizace keramických zdicích tvarovek. Byla použita totožná úprava jako v případě soklovek, s tím rozdílem, že byl ošetřen celý povrch tvarovek, nikoliv pouze spodní část, a nebyl použit pigment pro barevné označení hydrofobizované části. Pro vytvoření účinné celistvé bariéry bylo nejprve nutno modifikovat spoj tvarovek ve styčné spáře, který je tvořen pouze nasucho sesazením vzájemně zapadajících vykrojení na tvarovkách, tzv. spojem pero–drážka (P+D). Do stávajícího systému pojení ve styčné spáře byly pro zajištění kompaktnosti a celistvosti zdiva vytipovány různé tmely a pěny. Funkčnost spoje byla testována vždy na dvou vzájemně spojených hydrofobizovaných tvarovkách, otočených o 90 ° oproti obvyklé poloze při výstavbě. Po vytvrzení příslušné hmoty ve styčné spáře byla v oblasti spoje přitmelena plastová nádoba s výřezem nad spárou tvarovek a veškeré nežádoucí mezery byly utěsněny. Následně byl spoj tvarovek zatěžován vodním sloupcem a bylo sledováno protečení, úbytek vody v čase (obr. 1). Na základě protečeného množství vody lze vybrat nejhodnější materiál pro dané použití (obr. 2). V tomto případě se jednalo o zdicí pěnu Dryfix, což bylo potvrzeno i vizuálním zhodnocením jednotlivých spojů po oddělení tvarovek. Při aplikaci zdicí pěny Dryfix byly spoje vyplněny homogenně bez mezer po celé výšce tvarovek (obr. 3). Výhodou použití zdicí pěny Dryfix je její nízký expanzní tlak, který nezapříčiňuje posun zdicích prvků, jako to bylo pozorováno u jiných PUR pěn. Výhodou je mimo jiné i rychlost a snadnost výstavby, kdy by byla použita totožná aplikace shodného materiálu pro pojení ve styčných i ložných spárách zdiva. Byl tedy navržen systém pojených hydrofobizovaných zdicích tvarovek za použití zdicí pěny Dryfix, kdy pěna bude v ložných spárách aplikována ve třech pruzích, vždy na druhou a čtvrtou svislou kontaktní plochu ve spoji P+D ze strany exteriéru (očekávané zatížení znečištěnou vodou) a třetí svislou kontaktní plochu ve spoji P+D ze strany interiéru – viz obr. 2. Do stejné polohy bude pěna aplikována také v ložných spárách, čímž dojde k vytvoření celistvé sítě ze zdicí PUR pěny ve všech spárách zdiva.
Testování navrženého systému
Pro testování navrženého zdiva byla zhotovena speciální testovací nádrž pro zátopové zkoušky. Nádrž má rozměry 2000×1000×1100 mm (obr. 4). Je dimenzována tak, aby v ní bylo možné provést testování 1 m2 zdiva do tloušťky 500 mm s maximálním zatížením hydrostatického tlaku vyvozeného 1 m³ vody. V jedné čtvrtině nádrže je límec, ke kterému je přizděna testovaná zeď. Na zeď je z druhé strany připevněn druhý límec, který je dotlačen rozpěrkami. Na „mokré“ straně s výpustí je načerpána voda do požadované výšky a je sledován průsak na druhou „suchou“ stranu zdi. Po ukončení záplavové zkoušky vypuštěním nádrže došlo k rozebrání stěny na jednotlivé tvarovky a stanovení vlhkostního profilu ve vybraných místech konstrukce.
Založení konstrukce bylo provedeno na střešní bitumenový tmel, který byl nanesen přímo na dno plastové nádrže od líce tvarovek zatěžovaných vodou ve třech rovnoběžných pruzích. Zkoušená konstrukce byla vyzděna ve dvou vrstvách cihel tak, aby bylo možné sledovat zatížení styčných a ložných spár vodou. Po vyzdění konstrukce byly prostory na stranách konstrukce mezi konstrukcí a nádrží vyplněny nízkoexpanzní PUR pěnou a na lícovou stranu byl připevněn límec. K nádrži byl límec přilepen střešním bitumenovým tmelem a k testované konstrukci stavbařským bitumenovým tmelem. Poloha límce byla zajištěna rozpěrami. Stavbařským bitumenovým tmelem byly utěsněny i spáry z „mokré“ strany, což nahradilo hydrofobizované omítky, se kterými se počítá jako s nedílnou součástí tohoto systému. Po zatuhnutí a vyzrání všech použitých materiálů byla do nádrže načerpána vody do výšky poloviny druhé řady tvarovek (obr. 5).
Po již cca po 24 hodinách se na suché straně objevilo cca 50 mm vody. Tato hladina se však ustálila a po celou další dobu zátopové zkoušky nestoupala. Z toho je možné usoudit, že voda neprotékala ani spárami, ani přes tvarovky, ale drobnou netěsností mezi konstrukcí a nádrží ve výši ustálené hladiny na mokré straně.
Vyhodnocení zátopové zkoušky
Po 21 dnech byla voda z nádrže vyčerpána, konstrukce rozebrána na jednotlivé tvarovky a odsekáním vzorků z tvarovek byl stanoven vlhkostní profil na mokré (obr. 6) a suché straně (obr. 7) ve výšce 0 mm (založení konstrukce, obr. 8) a 250 mm (ložná spára mezi první a druhou vrstvou tvarovek, obr. 9). Ihned po odčerpávání vody z nádrže bylo vizuálně patrné, že docházelo k rychlému vysychání zatěžované konstrukce.
Z výsledků vlhkostních profilů na lícových stranách je patrné, že nedošlo k šíření vlhkosti vzhůru nad výšku hladiny. Vlhkost v žádném místě na suché straně konstrukce nepřesáhla 3 % hm. a tato maximální vlhkost byla ještě zvýšena proniklou vodou na „suchou“ stranu chybným utěsnění konstrukce. Na mokré straně byla maximální vlhkost na konstrukci do 6 % hm.
Z vlhkostních profilů napříč tloušťkou konstrukce v oblasti ložné spáry (250 mm) patrné, že pronikání vlhkosti do konstrukce je velmi omezeno a již ve vzdálenosti 50 mm od líce zdiva není na vlhkosti zdiva patrné vlhkostní zatížení konstrukce. Ve zbylé části konstrukce je vlhkost téměř konstantní, nezvýšená nad 1,5 % hm. Vlhkostní profil ve výšce 0 mm je výrazně ovlivněn proniklou vodou, a to především na suché straně konstrukce. Ve střední části vlhkostního profilu je však vlhkost velmi blízká vlhkosti ve spáře 250 mm a je tedy možné usuzovat, že pokud by nedošlo k protečení vody v důsledku chybného provedení, nepřesáhla by vlhkost od 50 mm a dále od líce zdiva 2 % hm.
Závěr
Po zhodnocení všech obdržených výsledků, především ze zátopové zkoušky lze předpokládat, že navržené úpravy současného zdicího systému jsou schopné zaručit očekávané vlastnosti vytvoření účinné bariéry proti pronikání znečistěné vody z exteriéru do interiéru. Díky účinné hydrofobizaci je výrazně omezena vlhkost zdicích prvků i při dlouhodobém namáhání vlhkostí pod hodnotu 2 % hm. Na stávajícím navrženém systému bude provedena celá řada kontrolních o ověřovacích měření, pro odhalení slabin a další prokázání funkčnosti.
Poděkování
Článek byl vytvořen v rámci řešení projektu č. LO1408 AdMaS UP – Pokročilé stavební materiály, konstrukce a technologie podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu Národní program udržitelnosti I.
VÍTĚZSLAV NOVÁK, JIŘÍ ZACH
foto archiv autorů
Literatura:
1) Vývoj zděných konstrukcí za účelem zlepšení užitných vlastností staveb. FR-TI3/231, 2011–2013.
2) Vývoj a výzkum pokročilých zdicích systémů pro bezpečnou a energeticky a environmentálně úspornou výstavbu. TA04020920, 2014–2017.
3) ZACH, J., M. SEDLMAJER, A. HORSKÝ. Keramická tvarovka s integrovanou tepelnou izolací na bázi minerální vlny. WCP (prototyp).
4) ZACH, J., M. SEDLMAJER, J. HROUDOVÁ, A. HORSKÝ. Keramická tvarovka pro akustické zdivo s vysokou hodnotou vzduchové neprůzvučnosti. WCP (funkční vzorek).
5) HROUDOVÁ, J., J. ZACH, M. SEDLMAJER. Development of masonry blocks with thermal insulation. In: Urban Planning and Civil Engineering. Virginia P. Sisiopiku and Ossama E. Ramadan. Athény, Řecko: Athens Institute for Education and Research, 2015, p. 277–287.
6) HROUDOVÁ, J., J. ZACH. Utilization of recycled polyurethane granulate for thermal insulating materials production. Proceedings of the 4th International Conference on Advanced Materials and Systems, 2012, vol. 1, no. 9, p. 119–124.
7) ZACH, J., M. SEDLMAJER, H. STANČÍK, J. HROUDOVÁ, V. NOVÁK. Keramická tvarovka pro přesné a úsporné zdivo. WCP (funkční vzorek).
8) ZACH, J., J. HROUDOVÁ, V. NOVÁK, A. KORJENIC. Utilization of vacuum insulations for masonry construction elements production. In: IVIS 2015, Proceedings of 12th International Vacuum Insulation Symposium. Chen Zhaofeng, Sha Lili, Guan Shengnan, Li Binbin, Adjei Richard Amankwa. Nanjing, Čína: Northwestren Polytechnical University Press, 2015, p. 183–189.
9) ZACH, J., A. HORSKÝ, M. SEDLMAJER, V. NOVÁK. PTH 25 AKU LB; Akustický zdicí prvek pro dělicí konstrukce s vysokou vzduchovou neprůzvučností. Centrum AdMaS (funkční vzorek).
10) ZACH, J., V. NOVÁK, M. SEDLMAJER, J. HROUDOVÁ. Ceramic masonry units intended for the masonry, resistant to high humidity. Materiali in tehnologije, 2015, vol. 2015, no. 49, p. 817–820.
11) ZACH, J., V. NOVÁK, M. SEDLMAJER, J. HROUDOVÁ. Application possibilities of hydrophobised ceramic walling in areas with higher risk of floods. In Elektronický sborník přednášek ICEBMP 2015 Ekologie a nové stavební hmoty a výrobky/Ecology and new building materials and products. Advanced Materials Research. Švýcarsko: Trans Tech Publications, 2015, p. 261–266.
Ing. Vítězslav Novák (*1989)
působí na Ústavu technologie stavebních hmot a dílců Fakulty stavební VUT v Brně, zabývá se problematikou stavební fyziky, vývojem a výzkumem tepelněizolačních materiálů a zdicích systémů.
Doc. Ing. Jiří Zach, Ph.D., (*1977)
působí na Ústavu technologie stavebních hmot a dílců Fakulty stavební VUT v Brně, zabývá se problematikou stavební fyziky a výzkumem využití druhotných surovin.
