Současné pálené zdicí prvky

Cihly se jako stavební materiál používají již více než 10 000 let. Jako nejstarší umělé stavivo prošly dlouhým vývojem, který se v posledních letech výrazně zrychluje. Pravidelně se objevují nové výrobky splňující neustále se zvyšující požadavky nejen na jejich fyzikálně-mechanické vlastnosti, ale i na rychlost a kvalitu samotné výstavby. V oblasti výroby tvarovek pro vnější jednovrstvé obvodové zdivo je v současné době prioritou dosažení maximální tepelněizolační funkce vytvořeného zdiva.

Pálené zdicí prvky lze podle umístění zdiva v konstrukci stavby rozdělit na prvky pro vnější nosné obvodové zdivo, nosné zdivo, nenosné (výplňové) zdivo a režné (lícové) zdivo. V sortimentu největších tuzemských výrobců zdicích prvků je vždy nosným artiklem tvarovka pro vnější obvodové zdivo, obecně nazývaná jako tvarovka typu THERM, která musí zajistit minimální požadovaný tepelný odpor, respektive součinitel prostupu tepla vytvořeného zdiva.

Do roku 1964 byl standardem tzv. cihelný ekvivalent, empiricky odvozený z tepelného odporu 450 mm silného zdiva z plných cihel. Hodnota tepelného odporu byla tedy okolo 0,5 m² . K/W. Postupně se normy zpřísňovaly – do roku 2002 platil dlouhou dobu požadavek na minimální tepelný

odpor obvodové konstrukce 2 m² . K/W, od roku 2002 musejí těžké obvodové konstrukce s plošnou hmotností nad 100 kg/m² dosahovat minimálního součinitele prostupu tepla 0,38 W/(m² . K), což odpovídá tepelnému odporu asi 2,46 m² . K/W.

Pro jednovrstvé nosné konstrukce je již tato hodnota poměrně přísná, protože takový materiál musí splňovat protichůdné požadavky (především pevnost versus tepelná izolace). Pro vnější nosné obvodové zdivo lze také použít prvky bez požadovaných tepelněizolačních schopností s tím, že zdivo bude opatřeno dodatečným zateplovacím systémem. Zde se většinou využívají tvarovky pro nosné zdivo o šířce okolo 300 mm s vyšší objemovou hmotností, aby se využila jejich vyšší schopnost akumulace tepla.

Tvarovky THERM a jejich vývoj
Cihlářská výroba stále reaguje na zvyšující se nároky novými typy tvarovek pro obvodové zdivo, jejichž společným rysem je nízká objemová hmotnost, obvykle v intervalu 600 až 800 kg/m³ pro dosažení maximální tepelněizolační funkce. Tu lze zvyšovat i růstem šířky tvarovky (tab. 1), tj. šířkou zdiva. Nízké objemové hmotnosti tvarovek je dosahováno dvojím způsobem: děrováním tvarovek a vylehčením střepu.

Tab. 1  Vybrané průměrné vlastnosti různých druhů tvarovek typu THERM

V případě děrování tvarovek mají být otvory úzké, dlouhé a vzájemně přesazené, orientované kolmo k tepelnému toku ve stěně (obr. 1). Čím větší počet řad otvorů kolmo k tepelnému toku, tím má tvarovka vyšší tepelný odpor (nižší součinitel prostupu tepla). Každá řada otvorů zvyšuje tepelný odpor tvarovky asi o 0,03 až 0,05 m² . K/W. V současné době je obvyklý podíl děrování tvarovek typu THERM v intervalu 50 až 60 %. Někdy bývají součástí děrování i otvory pro snadnější uchopení (tzv. uchopovací otvory), které ovšem často nesprávně svádějí k jejich zaplňování zdicí maltou nebo i betonem, což výrazně snižuje tepelněizolační schopnosti zdiva.

Druhý způsob spočívá ve vylehčení střepu, které zabezpečuje přídavek tzv. lehčiv do výrobní směsi. Ta je tvořena cihlářskými zeminami a ostřivem (např. křemenný písek). Nejběžnějším lehčivem jsou dřevěné piliny nebo papírenské kaly, které během výpalu vyhoří, nebo elektrárenský popílek, který má nízkou objemovou hmotnost.

Rozměry tvarovek jsou upraveny tak, aby na metr čtvereční zdiva bylo potřeba 16 kusů tvarovek (4 × 4 kusy). Pro běžné zdění na zdicí maltu mají tvarovky THERM výšku 238 mm (předpokládá se ložná spára o tloušťce 12 mm) a délku 247 mm. Šířka tvarovek upravuje tepelněizolační schopnost zdiva – nejběžnější hodnoty jsou 440, 400 a 365 mm (bez omítek), v současné době až 490 mm. Ve svislých spárách jsou dnes téměř bezvýhradně tvarovky opatřeny systémem perodrážka (označuje se P+D), aby se omezil vliv tepelných mostů a snížila se spotřeba zdicí malty (styčné spáry se nemaltují).

Tepelněizolační požadavky
Ačkoli podle dosavadních poznatků činí ztráty tepla obvodovým zdivem pouze 25 % z celkových tepelných ztrát (33 % větrání, 19 % okna a dveře, 12 % podlaha, 10 % střešní konstrukce), tvarovky THERM jsou nabízeny se stále nižším součinitelem prostupu tepla. Tuto situaci podpořily i zvýšené tepelněizolační požadavky na vnější obvodové stěny, které začaly platit od roku 2002, a také pochopitelně konkurenční materiály.

Na trhu se objevují tvarovky označené například Si, STI, Ti a podobně (obvykle výrobce používá některé z počátečních písmen slov: super – tepelně – izolační), které mají nízkou objemovou hmotnost (tab. 1), již téměř na hranici technologických možností výroby. Vyšší stupeň vylehčení tvarovky je zajištěn především vyšším podílem děrování s tenčími žebry – ve stejné tloušťce tvarovky je více řad otvorů (obr. 2). Tento nový typ tvarovek obvykle s velkou rezervou převyšuje požadavek tepelnětechnické normy (ČSN 73 0540-2), ovšem za cenu poklesu pevnosti.

Obr. 2  Rozdíl v děrování tvarovek
A) s vyššími tepelněizolačními schopnostmi, B) standardní

Dalším negativem nízké objemové hmotnosti tvarovek je pokles vzduchové neprůzvučnosti zdiva (tab. 1), pro jejíž řešení jsou využívány tvarovky hutnější (s vyšší objemovou hmotností), označené jako AKU.

Broušené tvarovky
Novinkou v sortimentu zdicích tvarovek pro obvodové zdivo jsou tvarovky broušené, které díky velmi malým rozměrovým tolerancím dovolují tenkovrstvé zdění ložné spáry (podobně jako u přesných pórobetonových tvarovek). Tloušťka ložné spáry se předpokládá 1 mm, což snižuje množství použité malty a zvyšuje tepelněizolační vlastnosti zdiva. Pro spojování broušených tvarovek lze obvykle použít (podle výrobce) tři typy lepicích hmot.

Polymercementová lepicí hmota pro tenkou spáru je obvykle řidší konzistence a je určena pro nanášení pouze na žebra tvarovek (obr. 3a). Tuto hmotu lze do ložné spáry nanášet buď speciálním válcem, nebo prostým namáčením tvarovek.

Další možností je polymercementová lepicí hmota pro celoplošnou tenkou spáru, která zakrývá žebrování tvarovek v ložné spáře (obr. 3b). Pro tuto hmotu je možno počítat s vyšší (asi o 35 %) výpočtovou pevností zdiva ve srovnání s předchozí variantou.

Nízkoexpanzní polyuretanová (PUR) pěna (obr. 3c) umožňuje suchý proces zdění i při záporných teplotách. Při použití tohoto systému je třeba počítat s nejnižší výpočtovou pevností zdiva ve srovnání s oběma předchozími variantami, na druhou stranu ale s nejvyšší rychlostí zdění.

Obr. 3  Lepení broušených tvarovek THERM a) na tenkovrstvou lepicí hmotu, b) na tenkovrstvou celoplošnou spáru, c) na speciální nízkoexpanzní polyuretanovou pěnu

Výhody broušených tvarovek
Mezi výhody broušených cihel tedy patří snížení podílu spár ve zdivu, které jsou vždy, i při použití lehké tepelněizolační malty, tepelným mostem s horšími tepelněizolačními parametry. Výrazně se také snižuje spotřeba lepicí hmoty pro zdění a rychlost (pracnost) zdění.

Snížení tloušťky spár zvyšuje výpočtovou pevnost zdiva (neplést si s pevností tvarovky).

Jako nevýhodu použití broušených tvarovek lze uvést nutnost téměř dokonalého rovinného založení první řady, což vyžaduje použití speciálního zařízení. Na druhou stranu je založení zdiva již standardní službou, kterou poskytuje každý výrobce broušených tvarovek.

Aby byly využity veškeré výhody tepelně­izolačních tvarovek typu THERM, je třeba s tímto materiálem správně zacházet. Pro vyzdívání rohů a dalších detailů je nezbytné využívat i dostupné doplňky, tj. tvarovky krajové, rohové a poloviční, nikoli cihly plné nebo tvarovky pórobetonové, aby se tyto finanční „úspory“ neprojevily ve zdivu v podobě trhlin (v důsledku nehomogenity zdiva) a tepelných mostů, které jsou nebezpečné ani ne z důvodu úniku tepla, ale především vlhnutím zdiva při dosažení rosného bodu s možným vznikem plísní.

Výhled do budoucnosti
V současné době již cihelné tvarovky pro obvodové zdivo z pohledu vylehčení dosahují téměř svého technologického limitu. Dalšího zvyšování tepelněizolačních vlastností tvarovek je tedy možno dosáhnout pouze zvětšením šířky tvarovek (a tedy i zdiva). Pro tvarovky THERM o šířce 490 mm se objevují v prospektových materiálech hodnoty součinitele prostupu tepla zdiva při nulové vlhkosti až 0,18 W/(m² . K)
(tepelný odpor 5,37 m² . K/W), což odpovídá více než dvojnásobku požadavku normy. Nelze ovšem do budoucna předpokládat, že se vývoj bude posunovat směrem k růstu tloušťky zdiva. Spíše se začínají objevovat na trhu tvarovky s většími otvory, které jsou vyplněny tepelněizolačním materiálem (například cihla plněná vatou POROTHERM 36,5 T Profi). Ty pak vykazují vysoké tepelněizolační schopnosti při šířce už 365 mm.

doc. Ing. Radomír Sokolář, Ph.D.
Foto: archiv autora

Autor působí na Fakultě stavební VUT v Brně.

Literatura
1.    Matějka, J.: Cihly THERM pro obvodové zdivo.
In.: Stavebnictví a interiér, 1999, č. 4.
2.    Firemní literatura Wienerberger cihlářský průmysl, a. s.
3.    Firemní literatura Heluz cihlářský průmysl, v. o. s.

Článek byl uveřejněn v časopisu ASB.