Zdivo z broušených cihel vyzděné na moderní malty: statika a požární bezpečnost

Úvod

Zdivo z broušených pálených cihel je v dnešní době ve střední Evropě hojně rozšířené. Používá se zejména pro zdění obytných budov jako jsou rodinné domy, řadové domy, bytové domy (obvykle do 4. NP) či pro vyzdívky monolitických konstrukcí. Přechod k broušeným cihlám byl motivován zvýšením tepelného odporu zdiva (zřejmě jako důsledek energetických krizí ve druhé polovině 20. století), kdy se nejdříve začaly cihly vylehčovat dutinami a vyrábět cihly tzv. velkoformátové a současně se začal potlačovat objem obyčejné malty tvořící významný vodič tepla, protože obyčejná malta pro zdění má několikanásobně (4× až 10×) větší tepelnou vodivost než samotné velkoformátové cihly. Dalším typem vylepšení tepelně izolačních vlastností zdiva byl příchod lehkých, resp. tepelně izolačních malt.

Obr. 1: Vývoj cihel a tepelně izolačních vlastností zdiva reprezentovaných součinitelem prostupu tepla U

Dále bylo upuštěno od maltování svislé styčné spáry. Na začátku 80. let byla v Německu vyvinuta technologie pro výrobu tzv. broušených cihel [1]. Broušené cihly jsou takové cihly, které mají zbroušené vodorovné ložné plochy pro maltu vyznačující se velmi malými odchylkami od jmenovitých rozměrů výšky, rovinnosti a rovnoběžnosti rovin ložných ploch oproti nebroušeným cihlám. Pro kvalitní broušené cihly v kategorii tolerancí rozměrů T2+ je tolerance rozměru výšky cihel max. ± 1,0 mm [2]. Výrobci dokonce deklarují i výrazně menší tolerance rozměru výšky. To umožnilo zavedení tenkovrstvých malt na bázi cementu, které se nanášejí pomocí maltovacích válců. Kromě výrazného zvětšení tepelného odporu zdiva bylo dosaženo i výrazného snížení pracnosti zdění, které lze řadit k další velké motivaci pro vývoj inovativních stavebních výrobků a technologií. V roce 2006 bylo v Rakousku zahájeno testování nového systému zdění pomocí PU pěny, které bylo zakončeno vydáním osvědčení rakouskou certifikační autoritou v roce 2009 [1]. Tento systém zdění se na poli malých obytných budov stal velmi oblíbeným a rozšířeným. Tento počin otevřel dveře k vývoji dalších typů „necementových“ malt, jako je např. francouzský systém Biobric Fix´bric [3] či předem připravená malta HELUZ SIDI [4] – obr. 2 a 3.

Obr. 2: Ukázka technologie zdění broušených cihel – systém Biobric Fix´bric [3]

Obr. 3: Ukázka zdění předem připravenou maltu HELUZ SIDI pomocí multiprenového válečku [5]

Důsledkem tohoto poměrně rychlého vývoje je dosahování rozdílných užitných parametrů zdiva, které jsou podmíněné typem zdicích prvků (cihly) a druhem malty. Jedním z důležitých bodů je, že ve stavební praxi je volbě malty pro broušené cihly nutno věnovat značnou pozornost, a to jak z pohledu pevnosti zdiva, tak i z pohledu požární odolnosti. I pro moderní bezcementové malty je možné pro statický návrh a posouzení používat stejné zásady a aplikační pravidla podle ustanovení Eurokódu 6. Tzn. je přípustné zděné konstrukce navrhovat podle normy ČSN EN 1996-1, části 1-1: Pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce nebo části 3: Zjednodušené metody výpočtu nevyztužených zděných konstrukcí, neboť metodika uvedená v těchto normách platí pro navrhování konstrukcí jak obvyklého (tj. zdivo s cementovými maltami) tak i inovačního charakteru (tj. zdivo s bezcementovými maltami), jak je definováno již v samotném statusu a rozsahu použití Eurokódu 6. Je samozřejmé, že nelze např. přebírat vzorce pro stanovení charakteristické hodnoty pevnosti zdiva v tlaku nebo přebírat pevnost zdiva v tahu za ohybu z tabulek uvedených v normě, ale všechny materiálové charakteristiky musí v tom případě výrobce deklarovat na základě svých provedených zkoušek. Pro každý typ pevnostní zkoušky je vydaná zkušební norma ČSN EN, kde jsou předepsaná pravidla, jak velký má být zkušební vzorek, jak musí proběhnout zkouška, jak se mají výsledky vyhodnocovat apod. a tím je vlastně prokázáno, že i zdivo vyzděné na moderní (bezcementové malty) se chová řádně a obvykle podle běžných zvyklostí. Tyto pevnostní charakteristiky a další mechanicko-fyzikální vlastnosti by měl každý výrobce deklarovat v technických podkladech k příslušnému výrobku, resp. systému. I navrhování zděných konstrukcí za požáru viz Eurokód 6 část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru společně s národní normou ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení je možné provádět na základě provedených zkoušek a expertíz. Tabulkové hodnoty REI, EI, R z ČSN EN 1996-1-2 nelze pro zdivo vyzděné na necementové malty přebírat.

Průběh vývoje předem připravené silikátově disperzní zdicí malty

Obr. 4: Ukázka porušení vzorku zdiva při zkoušce v tahu za ohybu rovnoběžně s ložnými spárami [5]

Motivací pro vývoj nové malty pro broušené cihly bylo snížení pracnosti zdiva, snížení přesunu stavebních hmot při dosažení srovnatelných užitných vlastností zdiva s cementovou tenkovrstvou maltou. Důležitou podmínkou bylo dosažení vysoké míry spolehlivosti malty s ohledem na snadný způsob nanášení malty pomocí multiprenového válečku. To je novinka, neboť dosud se na stavbách u zdění na tenkovrstvé cementové malty zakazovalo zdění pomocí různých malířských válečků apod., a bylo povolené jen nanášení malty pomocí specializovaných nanášecích válců, případně podle typu malty ještě namáčením cihel do čerstvé malty nebo nanesení malty pomocí zubového hladítka na cihly vyplněné expandovaným polystyrénem [11]. Použití jiných způsobů nanášení tenkovrstvých malt, než jaké doporučují výrobci, vede k hrubému porušení technologické kázně, neboť může dojít k tomu, že ložná plocha cihel bude maltou v podstatě pouze obarvena resp. na ní může být nanesena velmi slabá vrstva malty. Zdivo pak nemůže vykazovat deklarované statické parametry.

Vývoj nové malty určené pro broušené cihly trval více než 3 roky. Samotný vývoj byl rozdělen na vývoj samotné hmoty, na ověřování vlastností zdiva a na certifikační proces. Pokud se zaměříme na ověřování vlastností zdiva, tak k základním zkouškám patřilo ověřování mechanických vlastností zdiva. Na základě série zkoušek zástupců zdicích prvků 2. a 3. skupiny pálených cihel [10] bylo ověřeno, že pevnost zdiva v tlaku odpovídá návrhovým předpokladům podle ČSN EN 1996-1-1. Dále byly ověřovány pevnosti zdiva ve smyku a v tahu za ohybu. V rámci certifikačního procesu autorizovanou osobou (TZÚS s.p.) byly ověřovány další vlastnosti malty na základě podobnosti k normě ČSN EN 998-2. Certifikační proces lze vnímat jako potvrzení spolehlivosti nové zdicí technologie pro stavbu zděných konstrukcí. Jednou z důležitých podmínek pro užití nové malty je i zvýšený požadavek na kvalitu cihel, kdy je nutné dodržet výrobní toleranci výšky cihel na úrovni T_m 0,4 mm. To znamená, že výrobce musel zlepšit kvalitu broušení cihel o 20 % – z původní tolerance 0,5 mm. V rámci uvádění výrobku na trh je pravidelně dohledována kvalita výroby také na straně výrobce malty. Protože tato technologie zdění je poměrně nová, neustále probíhají další zkoušky nad rámec certifikačního procesu, aby bylo možné zpřesňovat údaje o vlastnostech zdiva pro různé vyráběné typy cihel v rámci jedné skupiny zdicích prvků tzn. například pro cihly s různou geometrií, pevností v tlaku či objemovou hmotností.

Požární odolnost zdiva vyzděného na moderní malty

Stanovení požární odolnosti zdiva patří k základním požadavkům kladených na nosné i nenosné konstrukce. Pro určení požární odolnosti zdiva z pálených zdicích prvků vyzděných na běžné malty uváděné na trh podle ČSN EN 998-2 [5] tzn. na cementové či vápenocementové bázi tedy obyčejné, lehké, tepelněizolační a tenkovrstvé malty lze využít normu ČSN EN 1996-1-2 [6]. Ale pro zdivo vyzděné na „necementové“ malty je potřeba vycházet z výsledků zkoušek a jejich přímých aplikacích a zároveň respektovat ustanovení v národních normách řady ČSN 73 08XX, primárně však v norně ČSN 73 0810 [7], která zavádí požadavky na druh konstrukční části (DP1, DP2 a DP3) s ohledem na příspěvek k rozvoji požáru vlivem materiálového složení konstrukce či na vybrané konstrukční detaily.

Obr. 5: Přehled určení požární odolnosti zdiva vyzděného z různých typů cihel a různých malt

Proto je při volbě technologie zdění s moderním typem malty nutno vycházet z výsledků zkoušek konkrétního výrobce a podmínek, za jakých je možné výsledky zkoušky uplatnit (stupeň využití stěny, výška stěny, tloušťka stěny, povrchové úpravy apod.).

Obr. 6: Rozměrové limity stěn ze zkoušek

Společnost HELUZ kontinuálně provádí v rámci vývoje požární zkoušky pro nosné stěny, nenosné stěny a pilíře. Jedná se o série zkoušek zahrnující široké výrobkové portfolio broušených cihel. Vedle standardního rozměru zkušebních vzorků výšky 3,25 m bylo přistoupeno i k testování velkorozměrových nenosných stěn s výškou 5 m vyzděných na maltu HELUZ SIDI a zdicí HELUZ Pěnu, které se mohou hodit jako vyzdívky do skeletových systémů.

Obr. 7: Velkorozměrová zkouška nenosné stěny z broušených cihel HELUZ UNI 25 broušená vyzděná na maltu HELUZ SIDI a oboustranně omítnutá omítkou tl. 15 mm

Pro projektanty jsou výsledky uvedeny v Požárně klasifikačních osvědčených vydaných akreditovaným certifikačním orgánem PAVÚS a.s. a jsou dostupné na webu výrobce určeného stavebním odborníkům [9].

Obr. 8: Ilustrační obrázek s přehledem zkoušek zdiva vyzděného z broušených cihel HELUZ na maltu HELUZ SIDI (nosné stěny, pilíř, nenosné stěny)

Závěr

Vývoj cihel a technologií zdění je stále pokračující proces motivovaný zejména zlepšováním užitných vlastností a snižováním pracnosti zdění. Možnost broušení cihel znamenala zavedení nových typů tenkovrstvých malt. V dnešní době se vedle běžných cementových malt (obyčejných i tenkovrstvých) výrazněji prosadily necementové malty na polymerové bázi. Z pohledu navrhování zdiva je potřeba věnovat zvýšenou pozornost správné volbě konkrétní sestavy zdicích prvků a malty. Pro statický návrh a posuzování zdiva lze i pro tyto typy malt používat metodiku uvedenou v Eurokódu 6 s tím, že je potřebné respektovat doplňující předpisy konkrétního výrobce, který uvádí důležité podmínky pro správný návrh a provádění zděných konstrukcí. To je důležité proto, aby byla zajištěna jejich bezpečnost a trvanlivost převyšující předpokládanou životnost stavby. S ohledem na progresivní vývoj v rámci cihelných konstrukcí lze doporučit více se zajímat o nové technologie a zvětšovat si povědomí o užití Eurokódu 6 či se rovnou specializovat na tyto hojně používané konstrukce v pozemním stavitelství.

Použité zdroje

1. Bricks / Ziegel Yearbook / Jahrbuch 2014, Bauverlag BV GmBH, Gütersloh, 2013, ISBN 978-3-7625-3659-8
2. ČSN EN 771-1 Specifikace zdicích prvků – Část 1: Pálené zdicí prvky
3. https://www.biobric.com/fixbric
4. https://www.heluz.cz/
5. Archiv autora
6. ČSN EN 998-2 Specifikace malt pro zdivo – Část 2: Malta pro zdění
7. ČSN EN 1996-1-2 Eurokód 6: Navrhování zděných konstrukcí – Část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru
8. ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení
9. https://selektorkonstrukci.heluz.cz
10. ČSN EN 1996-1-1 Eurokód 6: Navrhování zděných konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce
11. HELUZ Prováděcí příručka