Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov
estav.tvnový videoportál

Historie pálených zdicích prvků, jejich identifikace a znovupoužití při rekonstrukcích památek

Příspěvek se věnuje aktuálnímu tématu náhrady historických pálených cihel v památkově chráněných objektech. Představuje možnosti výběru adekvátní náhrady recyklováním historických zdicích prvků odebraných z demolovaných staveb, splňující požadavky v současnosti kladené na zdicí prvky s důrazem na trvanlivost. Je zde představena rezonanční metoda pro roztřídění cihel na kvalitativní skupiny a současně představeny základní aspekty, charakterizující cihly z různých historických období, což je další kriterium pro vhodnost použití do historické stavby.

1. Úvod do problematiky

Současná praxe řeší poměrně často rekonstrukce stávajících stavebních objektů z cihelného zdiva, často požívajících nějaký stupeň památkové ochrany. V případě nutnosti náhrady části zdicích prvků z důvodů degradace, či nutnosti doplnění chybějících částí zdiva je poměrně častým úkolem výběr vhodných zdicích prvků (ve většině případů plných pálených cihel), které budou plnit všechny požadované funkce a parametry, kromě pevnosti v tlaku zejména trvanlivost a v neposlední řadě musí vzhledově vhodně korespondovat s původními dochovanými zdicími prvky. S tím souvisí i nutnost správné identifikace stáří a původu zdicích prvků dochovaných ve stavbě, a současně výběr vhodných nedestruktivních metod pro posouzení vhodnosti použití zdicích prvků uvažovaných pro doplnění zdiva (zejména v případě znovupoužití historických cihel z jiné stavby).

2. Vývoj cihlářství – výroba plných pálených cihel

Cihlářská výroba je oborem, který byl až do průmyslové revoluce velmi konzervativním a technologicky konstantním. A nutno přiznat, že i průmyslová revoluce nastupovala v cihlářství v našich zemích jen velmi pozvolna, a to zejména v regionech, které se vyznačovaly masivní potřebou cihlářských výrobků.

Podle starých cihlářských příruček bylo primární hodnotou při zakládání cihelny přítomnost cihlářské hlíny. V odůvodněných případech však připouští tyto i založení cihlářského podniku mimo ložisko kvalitní hlíny, což však podmiňují dostupností dráhy nebo říční plavby až k samotné cihelně. V případě, že se na místě nenachází ložisko kvalitní cihlářské hlíny, bylo doporučováno vyhodnotit nejprve kvalitně geologii nejbližšího okolí a za pomoci geologických vrtů ověřit, zda není cihlářská hlína k dispozici z místních zdrojů. Zde můžeme například uvést, že i do největší brněnské cihelny v Bohunicích byla pro výrobu jemného zboží (střešních tašek a drenážních trubek) přivážena jílovitá hlína nákladními automobily až z hliniště v Novém Lískovci. Ta se pak s místní spraší míchala pro tváření těchto výrobků v poměru 5:6, potřebné množství tedy nebylo nepatrné.

Po stránce technologické se mimo změny v používání forem se dnem a beze dna, forem ocelových namísto dřevěných apod. jako jediná novinka v první polovině 19. století projevilo zřízení povinnosti vytápění cihlářských pecí černým uhlím.

Co se týče industrializace výroby v oblasti tváření výrobků, vynález lisu na cihly přišel na přelomu 18. a 19. století. V nejstarších obdobích industrializace cihelen totiž nebyl kladen důraz na vylepšení pecí – jejich systém byl ostatně po stovky let neměnný – nýbrž byly patrné snahy o mechanizaci tváření cihel. Další požadavky na vývoj cihlářských technologií pak masivně vzešly až z nutnosti tváření velkých množství výrobků v souvislosti s kontinuálním provozem pecí. Spolu s tím bylo nutné řešit i problematiku sušení cihlářského zboží, když kolem roku 1900 již pokročilé cihlářské stroje byly schopny vyrobit ve dvanáctihodinové směně až 60 000 kusů cihel. Tvářecí lisy můžeme dělit na šnekové a revolverové. Kategorie prvních zmíněných bývá využívána především pro tváření obyčejných zdicích cihel a obecně hrubšího zboží, ale i některých druhů střešních krytin, stropních desek či drenážních trubek. Tvar výrobku ovlivňuje tvar nasazeného ústí na ukončení lisu.

Revolverové lisy bývaly využívány především při výrobě kvalitní a složitěji profilované falcové krytiny. Tvar výrobku je v tomto případě odvislý od vložené formy.

3. Určení stáří historických cihel na základě technologie výroby, rozměrů a značení

V rámci zvažování náhrady cihel ve stavbě nelze pominout ani přibližné určení jak stáří a původu cihel ve stavbě, tak totéž v případě znovupoužití historických cihel ze stavby jiné, a to z důvodů zajištění autenticity a kompatibility cihel použitých pro doplnění a náhradu historického zdiva. Určení stáří cihel je poměrně složité a vždy musí vycházet z kontextu (údaje o stáří objektu, mapové podklady, archivní záznamy), ovšem lze jej provést rovněž na základě vnějších znaků, je třeba brát v úvahu:

  • Původní umístění ve stavbě – datace dané části konstrukce v rámci stavebně-historického průzkumu s ohledem na případné proběhnuvší přestavby.
  • Rozměr cihly – formát středověký, barokní apod., do metrické reformy či po ní – je třeba při tom zohlednit poměrně velký rozptyl finálních rozměrů při výrobě.
  • Způsob výroby (dle stop na povrchu výrobku) – rámová forma s podsypem, kazetová forma, řezání z nekonečného pásu.
  • Stopy na povrchu výrobku – prstování, seřezání nástrojem, stopy po řezání strunou z nekonečného pásu.
  • Značení (kolkování) – existence pozitivních či negativních kolků, poloha kolku v dolní ložné nebo horní ložné ploše výrobku.

Na základě kombinace výše uvedených informací je pak možné porovnat údaje se známými výrobci (majiteli či nájemci cihelen) v daném regionu na základě dostupných podkladů – studiem archivních materiálů, výsledků práce badatelů a dostupné literatury. Výhodou je možnost využít k lokalizaci cihelny dnes již často digitalizované a veřejně přístupné dobové mapové podklady (plány měst, stabilní katastr, vojenské mapování).

Je zřejmé, že v praxi jde o velmi zdlouhavý proces, jehož výsledek nemusí být zcela zaručený.

3.1 Znaky technologie výroby – formování, prstování, řezání

Obr. 1: Prstované cihly (Brno, 13. stol.)
Obr. 1: Prstované cihly (Brno, 13. stol.)

Povrch cihly může nést celou řadu stop, které mohou poskytnout informace, týkající se způsobu a průběhu výrobního procesu, a přeneseně pomoci zařadit cihlu do příslušného dějinného období.

Pro cihly středověké, do 15. století bylo často typické tzv. prstování. Jde o podélné rýhy vytvořené prsty cihláře na horní straně cihly vystupující z dřevěné formy. U cihel od konce 15. století se pak spíše setkáváme na straně vystupující z formy se stopou seříznutí přebytečného materiálu strunou, prkénkem nebo nástrojem podobným motyce.

Na výrobcích je zejména patrné, zda byly vytvářeny vtlačením cihlářské hlíny do formy, či již byl z hlíny šnekovým lisem vytvářen nekonečný pás, který byl následně řezán na jednotlivé výrobky (přelom 19. a 20. století). U cihel starších (středověk) měla forma podobu rámu, který byl položen na pískový podsyp, na finálním výrobku jsou často patrné stopy podsypu, ale i „vytažená“ hrana při dolní ložné ploše cihly.

Obr. 2: Lícová strana cihly se stopami seříznutí nástrojem (Rosa Coeli, Dolní Kounice, 15. stol.)
Obr. 2: Lícová strana cihly se stopami seříznutí nástrojem (Rosa Coeli, Dolní Kounice, 15. stol.)
Obr. 3: Stopy podsypu na spodní straně prstované cihly tzv. malého formátu (Brno, 13. stol.)
Obr. 3: Stopy podsypu na spodní straně prstované cihly tzv. malého formátu (Brno, 13. stol.)

Obr. 4: Užití dřevěných forem se dnem zjednodušilo vytváření značek na cihlách
Obr. 4: Užití dřevěných forem se dnem zjednodušilo vytváření značek na cihlách

Dalším vývojem začaly být cihly vytvářeny v dřevěných formách se dnem, zde už je tato strana cihly ideálně rovná, tento způsob formování zjednodušil možnost použití značek – tzv. kolků. Pokud vyjdeme z premisy, že formy opatřené dnem umožňují přenesení výrobku, pro jeho vyklopení, zatímco formy bezedné musí být použity přímo v místě vyklopení cihly, můžeme předpokládat snad někdy v průběhu 16. století, patrně s přechodem z vysokého pozdně gotického formátu na „barokní“ zásadní změnu ve způsobu výroby, představovanou například přechodem výroby z volné plochy na cihlářské tvářecí stoly. Při studiu získaných vzorků barokních cihel (zámek Loučka, základy kasáren na Veselé ulici v Brně atd.) byl konstatován častý výskyt otisků nehoblovaných prken na spodní ploše cihel, je otázkou, zda byla nehoblovaná prkna užita jako pevně připevněné dno formy, nebo jako podklad pro rámovou formu (alternativa podsypu).

Obr. 5: Stopy po nehoblovaných prknech, barokní cihla, zámek Loučka – otisk dna formy tvořeného ze dvou kusů nebo podklad pod rámovou formou
Obr. 5: Stopy po nehoblovaných prknech, barokní cihla, zámek Loučka – otisk dna formy tvořeného ze dvou kusů nebo podklad pod rámovou formou
Obr. 6: Známky řezání cihly z nekonečného pásu vytláčeného šnekovým lisem – moderní výroba
Obr. 6: Známky řezání cihly z nekonečného pásu vytláčeného šnekovým lisem – moderní výroba

3.2 Vývoj formátů cihel, regulace rozměrů

Rozměry cihlářských výrobků, především plných zdicích cihel, bývají často diskutovaným tématem. Do bližšího poznání metrického vývoje této komodity je často vkládána až neúměrná naděje, že dopomůže k datování cihel. Jednou ze základních připomínek k přeceňování výzkumu rozměrových a formátových parametrů cihel je nutnost uvědomění si práce s přírodním materiálem v „polních“ podmínkách, kdy hlína při výpalu reaguje dle teploty a dalších podmínek vždy jinak a i z jedné formy můžeme dostat dva výrobky poněkud odlišných rozměrů. Při plošné regulaci rozměrů cihlářských výrobků pak musíme v případě vzorového modelu pro formát před výpalem brát v úvahu užití odlišných typů hlíny a tím i její odlišnou reakci na vlastní výpal (smrštění). A do třetice je nutné před plošnou regulací parametrů cihel uvažovat o výrazných regionálních rozdílech ve výrobě, jak to již dříve naznačuje studie Martina Ebela ohledně cihel z prostoru Čech na konci první třetiny 19. století.

V případě klasických cihel pro zdění lze sledovat vývoj rozměrů přibližně od 13. století. Středověké cihly byly typické nejednotným formátem, nicméně patrnou snahou o zachování poměrů délek stran 4:2:1 (včetně spáry). Např. v Brně se obvykle setkáváme v průběhu 13. a 14. století s cihlami „malého formátu“, kde rozměry oscilují kolem hodnot 200×100×50 mm, a pozdní gotiku (14. až 15. století) charakterizuje spíše druhý typ středověkých cihel, tzv. „vysoký formát“, přibližně 290×145×75–100 mm. Cihly jsou většinou charakterizovány i tzv. prstováním. V průběhu dalších historických období probíhala výroba cihel na našem území bez zásadní snahy o unifikaci formátů, často se rozměry lišily dle místních zvyklostí. Zde bude představen vývoj rozměrů základních cihel pro zdění.

Nejstarší známé snahy o regulaci rozměrů cihlářských výrobků mají taktéž ryze regionální charakter a vztahují se pouze k oblasti Vídně, kde byly rozměry zdicích cihel definovány nařízením císaře Leopolda I. již k roku 1686, a to na 11,5×5,25×2,5 dolnorakouského palce (cca 303×138×66 mm).

Obr. 7: Názorný příklad porovnání rozměrů cihel v brněnském regionu, zleva 13. st., 15. st., 18. st., cca 1873 a 1923
Obr. 7: Názorný příklad porovnání rozměrů cihel v brněnském regionu, zleva 13. st., 15. st., 18. st., cca 1873 a 1923

První plošnou směrnici uvádí M. Ebel k roku 1788, kdy jsou předepsány rozměry 12×6×3 palce (cca 316×158×79 mm). I přes toto nařízení však byly i nadále dodržovány regionální tradice a rozměry vyráběných cihel byly značně variabilní.

Na Moravě se první dosud známý pokus o regulaci cihlářských výrobků datuje k roku 1810, tj. do období kdy probíhají i další pokusy o regulaci výroby v cihlářství (srov. např. nařízení otopu uhlím k roku 1813). Dle cirkuláře moravského gubernia měly mít cihly rozměr 11,5×5,75×2,75 palce (cca 303×151×72 mm).

S přechodem monarchie na metrický systém, uplatňovaným postupně po roce 1876, byl rozměr cihel pro zdění ustanoven na nynější standardní hodnotě 290×140×65 cm. Po roce 1900 registrujeme však snahy o zavedení tzv. cihly malé používané v Německu a Rakousku (250×120×65 mm), které se však pro odpor stavební veřejnosti příliš neujaly.

3.3 Značení cihel

Zatímco v období baroka bylo použití cihlářských značek na Moravě spíše výjimečné, cihly značili jen někteří výrobci, a značky nesl často jen zlomek vyrobených cihel. Mezi výjimky patří např. cihly z barokního mostu Portz Insel ze 17. století (Sedlec u Mikulova), které jsou všechny označeny negativním vtlačovaným kolkem „N“ (Nicolsburg).

Obr. 8: Jednoduchý negativní kolek vytlačený cejchovadlem, most Mikulov – Portz Insel, 17. stol.
Obr. 8: Jednoduchý negativní kolek vytlačený cejchovadlem, most Mikulov – Portz Insel, 17. stol.

Až od druhé třetiny 19. století, zřejmě i v kontextu vydaných předpisů (pro Čechy Guberniální nařízení z 11. 7. 1839) se postupně i u nás začaly všechny cihly značit. Tato praxe je však bezprostředně vázána na technologii výroby a používání forem. Dnes rozlišujeme značky (kolky) v zásadě na pozitivní a negativní. Pozitivní kolek vystupuje z plochy cihly, vznikl tak, že do dna formy byla značka vyryta či snad vypálena. Tyto pozitivní kolky jsou proto většinou relativně jednoduché a jsou obecně považovány za starší (18. stol. – počátek 19. stol.).

Obr. 9: Typické pozitivní kolky (cca 18.–19. stol.)
Obr. 9: Typické pozitivní kolky (cca 18.–19. stol.)
Obr. 10: Jednoduchý negativní kolek vytvořený značkami připevněnými na dno formy, Brno, patrně Adalbert Satzger mezi lety 1860 a 1870
Obr. 10: Jednoduchý negativní kolek vytvořený značkami připevněnými na dno formy, Brno, patrně Adalbert Satzger mezi lety 1860 a 1870
 

Pokročilejší variantou je tzv. negativní kolek, tedy značka zahloubená do plochy výrobku, většinou vznikla připevněním značky (mosazné, či litinové) na dno formy. S těmito kolky se setkáváme v průběhu 19. a ještě na počátku 20. stol. Tradice značení cihel výrobcem postupně zanikla ve 20. století se změnou technologie výroby.

4. Cihly pro rekonstrukce historických objektů

V současnosti v rámci obnovy řady historických objektů se setkáváme s požadavkem na doplnění chybějících či poškozených částí zdiva, často ve značných objemech (u rozsáhlých objektů, či jejich ohrazení se v řadě případů jedná o desetitisíce kusů zdicích prvků).

Jednou z možností je využít nabídky současných tuzemských výrobců, kteří kombinací nové i dobové technologie nabízí i specifické historické formáty nově vyráběných zdicích prvků.

Jak již bylo výše uvedeno, v průběhu používání pálených cihel docházelo jednak ke změně používaných formátů cihel, za druhé, díky dobovým technologiím přípravy cihlářské hlíny a různým technologiím výroby, mají cihly z každého období historie svůj nezaměnitelný vzhled a do jisté míry moderní výrobou nenapodobitelné detaily (tyto detaily souvisí mimo jiné i s opotřebením povrchu povětrnostními vlivy). Z tohoto důvodu ne vždy jsou tyto novoděly opravdu vzhledově adekvátní náhradou, v řadě případů jejich užití v historickém režném zdivu působí ve srovnání s původním zdivem velmi rušivě.

V tomto směru se jeví jako řešení využití historických zdicích prvků získaných ze zbouraných objektů. Tato tzv. „upcyklace“ má několik výhod. Jednou z nich je zachování autentičnosti cihelného zdiva (viz Obr. 11), což je problematické při použití moderně vyráběných cihel (Obr. 12).

Obr. 11: Rekonstrukce cihelných památek – barokní cihelný most Sedlec u Mikulova – Portz Insel, během rekonstrukce historickými zdicími prvky, vesměs s druhé poloviny 19. století
Obr. 11: Rekonstrukce cihelných památek – barokní cihelný most Sedlec u Mikulova – Portz Insel, během rekonstrukce historickými zdicími prvky, vesměs s druhé poloviny 19. století
Obr. 12: Rekonstrukce cihelných památek – necitlivá rekonstrukce hradu ze 14. století v obci Chęciny (Polsko) pomocí cihel vyráběných moderními technologiemi
Obr. 12: Rekonstrukce cihelných památek – necitlivá rekonstrukce hradu ze 14. století v obci Chęciny (Polsko) pomocí cihel vyráběných moderními technologiemi

Zachování autentičnosti cihelného zdiva je v případě rekonstrukce památek bezesporu důležité. Nicméně, v poslední době nabývá na významu také otázka udržitelného rozvoje, což se dotýká i využití historických zdicích prvků. Tento přístup je ekologičtější, protože není nutné vyrábět nové zdicí prvky a minimalizuje se vzniklý odpad ze zbouraných cihelných staveb.

4.1 Výběr historických cihel pro rekonstrukce

Přestože rekonstrukce památek s použitím historických cihel přináší řadu výhod, jako je zachování autentičnosti, je to náročná disciplína. Variabilita a obtížné sledování kvality historických zdicích prvků činí tento proces složitým.

Přestože hlavním motivem pro znovupoužití cihel je jejich autentický vzhled, je třeba si uvědomit, že i každá rekonstrukce je i stavbou v současném smyslu slova, a je třeba u znovupoužitých prvků zajistit odpovídající kvalitu nejen s hlediska mechanických vlastností, ale zejména z pohledu životnosti a trvanlivosti.

Při použití historických cihel získaných ze zbouraných konstrukcí nebývá problém jejich autenticita (při výběru dle vizuálních vlastností), avšak obtížné je získat dostatečné množství cihel podobného vzhledu a vlastností a zejména prokázání kvality těchto cihel. Obecně rozšířené mínění o tom, že vypálená cihla je tak kvalitním prvkem, že ji lze bez problémů znovu použít, se nezakládá zcela na pravdě. Faktem je, že při znovupoužití starých cihel při rekonstrukcích památkově významných objektů hraje roli řada faktorů – od historie použití cihly (zda byla umístěna v chráněných či nechráněných konstrukcích), přes míru degradace (historie působení vlhkosti, vlivu solí, vlivu střídavého zmrazování a rozmrazování), avšak zřejmě nejdůležitějším faktorem je původní kvalita zdicího prvku – z jaké suroviny byl vyroben, zda byl technologicky správně zpracován a na jakou teplotu byl vypálen. Dalším problémem je značná variabilita dodávaných historických cihel. Je třeba si uvědomit, že kvalita cihel se lišila i v rámci jednoho výpalu – podle umístění cihel v peci. Každý další výpal byl mírně odlišný, navíc je spolehlivě doloženo, že do větších staveb byly dodávány cihly z více cihelen současně (např. ze 4 až 5). Znamená to, že i kvalita cihel použitých v jedné jediné konkrétní stavbě (např. v různých zdech či v různých podlažích) mohla značně kolísat. Navíc lze předpokládat, že každá cihelna během výroby, či následně stavba, třídily cihly dle jakosti a předpokládaných vlastností, a na režné zdivo byly použity cihly lepší jakosti, než na zdivo chráněné.

V dodávkách cihel pro rekonstrukce historických konstrukcí se přitom vyskytují cihly z mnoha různých staveb, z různých částí staveb (chráněné i nechráněné zdivo), čímž variabilita jejich vlastností ještě narůstá. Je proto velmi obtížné garantovat jejich kvalitu na základě standardních zkoušek – na odebraných 5 nebo 10 cihlách (dle současných norem pro zkoušení nových cihel) např. z množství desítek tisíc cihel nelze jejich kvalitu spolehlivě prokázat, k tomu by bylo zapotřebí odzkoušet výrazně větší množství vzorků. V menší míře se tento problém objevuje i u nově vyrobených cihel, jejichž kvalita se může v čase rovněž měnit. Proto je důležité stanovit vlastnosti cihel pokud možno nedestruktivními metodami, které lze provést na velkém souboru cihel, v kombinaci s výrazně menším (optimalizovaným) množstvím standardních zkoušek, které jsou pro upřesnění nedestruktivních zkoušek nezbytné.

4.2 Metody zkoušení cihel určených pro znovupoužití

V rámci projektu NAKI II DG18P02OVV068 „Komplexní diagnostika pálených zdicích prvků historických objektů z pohledu stáří, původu a fyzikálně-mechanických vlastností v závislosti na vlhkosti, a jejich náhrada v historických objektech“, byla zpracována Komplexní metodika pro nedestruktivní a šetrnou semidestruktivní diagnostiku fyzikálně-mechanických vlastností historických pálených zdicích prvků, dostupná na webu https://www.historickecihly.cz/projekt/vystupy.

Tato metodika specifikuje celé spektrum zkoušek, k posouzení jakosti a vlastností cihel, určených pro znovupoužití ve stavbě. Nicméně pro rychlé a jednoduché roztřídění velkého množství vzorků se maximálně osvědčila metoda rezonanční, díky níž je možné na základě stanovení vnitřních nehomogenit predikovat trvanlivostní vlastnosti zdicího prvku (zejména mrazuvzdornost).

4.3 Rezonanční metoda jako prostředek k odhadu vhodnosti cihly pro znovupoužití

V rámci výzkumu byla Ústavem stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brně vyvinuta metoda pro stanovení trvanlivosti historických cihel plných pálených před jejich použitím při rekonstrukcích památek a historických staveb. Pro zkoušení a predikci možného znovupoužití historických cihel do konstrukce byla využita nedestruktivní elektroakustická rezonanční metoda (známá též jako metoda impakt-echo).

Vlivem vnějšího impulsu dochází u každého tuhého materiálu k jeho rozkmitání. Jev, kdy je frekvence tohoto vneseného impulsu totožná s vlastní frekvencí prvku nazýváme rezonancí. Tuto vlastnost využívá rezonanční impulzní metoda, která je velmi citlivá na identifikaci vad ve vnitřní struktuře materiálu a umožňuje zaznamenat celé spektrum frekvencí v určeném rozsahu. Analýzou spektra frekvencí lze identifikovat vady ve vnitřní struktuře prvků a predikovat trvanlivost zdicích prvků. Existuje nespočet druhů kmitání, které lze v tělesech z tuhého tělesa vyvolat. Zde jsou využity pouze dva typy kmitání, a to podélné a kroutivé (viz Obr. 13). Vady ve vnitřní struktuře prvků, které se projeví při příčném kmitání, se totiž z velké části prokreslí také do spektra frekvencí kroutivého kmitání.

Obr. 13a: Měření metodou impakt-echo během rekonstrukce barokního mostu u obce Mikulov
Obr. 13b: Měření metodou impakt-echo:  schéma rozmístění snímačů („R“) a budičů („T“) pro podélné (fL) a kroutivé (fT) kmitání

Obr. 13: Měření metodou impakt-echo: vlevo měření během rekonstrukce barokního mostu u obce Mikulov, vpravo schéma rozmístění snímačů („R“) a budičů („T“) pro podélné (fL) a kroutivé (fT) kmitání

Bylo nezbytné najít rovnováhu mezi složitostí hodnocených kritérií a co největší přesností výsledků. Trvanlivost zdicích prvků je posuzována na základě identifikace vad ve vnitřní struktuře spolu s informacemi o jejich nasákavosti. Pro identifikaci vad ve vnitřní struktuře byla provedena analýza spektra vlastních frekvencí pomocí rezonanční metody.

Zdicí prvky byly rozděleny do čtyř tříd trvanlivosti na základě počtu zmrazovacích cyklů, které dané cihly vydržely. Současně bylo definováno potenciální využití prvků z jednotlivých skupin:

  • 1. třída – cihly použitelné v exponovaném venkovním prostředí (nekryté římsy, místa nad zemí se vzlínající vlhkostí apod.,
  • 2. třída – cihly použitelné ve venkovním prostředí, méně exponovaná místa (např. povrchové svislé zdivo s výjimkou soklů, výplně zdiva), anebo ve vnitřních exponovaných prostorách (např. vinné sklepy),
  • 3. třída – cihly použitelné pouze v interiéru, v suchém prostředí,
  • 4. třída – cihly nevhodné ke znovupoužití.

Pro vypracování modelu predikce trvanlivosti byla použita vstupní měření, která byla provedena před zmrazovacími cykly. Pro hodnocení frekvenčního spektra z rezonanční metody byla použita metoda extrakce příznaků.

Výsledný rozhodovací strom pro klasifikaci je znázorněn na Obr. 14. Z tohoto stromu je zřejmý význam nasákavosti pro klasifikaci, neboť jde o nejčastěji používaný parametr modelu. Druhým nejpoužívanějším parametrem je Freq1, což je frekvenční poměr prvního vrcholu. Dále jsou zde zahrnuty statistické parametry, jako je špičatost, šikmost, počet vrcholů nebo průměrné hodnoty frekvenčních vrcholů.

Obr. 14: Klasifikační strom navrženého modelu s parametry, podmínkami a výslednými třídami
Obr. 14: Klasifikační strom navrženého modelu s parametry, podmínkami a výslednými třídami

Rozhodovací strom je grafická reprezentace, která využívá strukturu uzlů, větví a listů. Každý uzel představuje binární podmínku, která vedle buď k dalšímu uzlu, nebo k listu. V listech jsou předpovídané třídy.

Pro možnost „upcyklace“ historických cihel plných pálených, ať už při stavbě nových architektonických objektů nebo při rekonstrukcích historických budov, je klíčové volit trvanlivý materiál, který plní jak funkční, tak estetickou roli. Nároky na historické cihly znovu zabudované do konstrukce by měly být stejné jako na nově vyrobené cihly.

Výsledky této práce prokázaly, že pomocí nedestruktivní rezonanční metody a známé nasákavosti cihel plných pálených lze s poměrně dobrou přesností (85 %) predikovat jejich trvanlivost (životnost), a to bez jejich poškození. Celý postup byl ověřen na vybraném vzorku cihel, které svou dobou, stářím a kvalitou postihují široké historické a materiálové spektrum.

5. Závěr

Rozsáhlý výzkum a testy provedené v laboratořích Fakulty stavební VUT v Brně, a následně při rekonstrukcích reálných objektů (most Portz – Mikulov) ukázaly problematičnost různé jakosti dostupných cihel určených pro znovupoužití, a mimořádnou vhodnost rezonanční metody pro jejich rychlé třídění přímo na stavbě, či v depozitu pro stavbu určeném. Tato metoda svou relativní jednoduchostí a rychlostí měření umožňuje bez nutnosti destruktivních zkoušek v potřebném rozsahu predikovat trvanlivostní vlastnosti upcyklovaných cihel. Zde je jednoznačně místo na trhu pro subjekt, který by se zabýval nejen shromažďováním historických cihel pro znovupoužití, ale kde by současně byly cihly přetříděny do výše uvedených kategorií kvality a možnosti využití, samozřejmě s přihlédnutím k dalším parametrům, jako je formát a vzhled. Toto by umožnilo při řešení rekonstrukcí historických staveb značné zjednodušení a zrychlení procesu přípravy a realizace takové stavby.

6. Literatura

  1. CIKRLE, P.; SOKOLÁŘ, R.; TOPOLÁŘ, L.; PAZDERA, L.; ANTON, O.: Metodika pro nedestruktivní diagnostiku zdicích prvků; Komplexní metodika pro nedestruktivní a šetrnou semidestruktivní diagnostiku fyzikálně-mechanických vlastností historických pálených zdicích prvků. Brno. URL: https://historickecihly.cz/projekt/metodika. (metodika certifikovaná uplatněná)
  2. HOLUB, P.; ANTON, O.; HEŘMÁNKOVÁ, V. 99 brněnských cihelen. Historický vývoj stavebních materiálů z pálené hlíny a jejich výroby na území města Brna. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Nakladatelství VUTIUM, 2020. 232 s. ISBN: 978-80-214-5899-4
  3. BARTOŇ, V.; DVOŘÁK, R.; CIKRLE, P.; ŠNÉDAR, J. Predicting the Durability of Solid Fired Bricks Using NDT Electroacoustic Methods. Materials, 2022, roč. 15, č. 17, ISSN: 1996-1944
  4. ANTON, O.; CIKRLE, P.; HEŘMÁNKOVÁ, V. Identifikace původu a kvalita cihel v objektu bývalého chlapeckého sirotčince v Brně. Construmat 2016, Sborník příspěvků z XXII. mezinárodní konference o stavebních materiálech. Stará Živohošť, Česká republika: 2016. s. 414–428. ISBN: 978-80-01-05958-6
  5. ANTON, O.; CIKRLE, P.; HEŘMÁNKOVÁ, V.; KRÁLÍKOVÁ, M. Kvalita cihlářských stavebních prvků v Brně v poslední třetině 19. století. In Kapitoly z hospodářských dějin Moravy a Slezka v 19. a 20. století. Acta Musei Technici Brunensis. Brno: Technické muzeum v Brně, 2015. s. 47–59. ISBN: 978-80-87896-21- 1
  6. EBEL, M.; Rozměry cihlářských výrobků. Dějiny staveb 2001. Ústí nad Labem 2001

Poděkování

Tento výsledek byl realizován za finanční podpory projektu FAST-J-23-8316 Stanovení vybraných vlastností zdicích prvků pro rekonstrukce památek.

 
Komentář recenzenta doc. Ing. Jiří Litoš, Ph.D., Experimentální centrum Fakulty stavební ČVUT v Praze, akreditovaná laboratoř
English Synopsis
History of Burnt Masonry Elements, Their Identification and Reuse in the Reconstruction of Monuments

The contribution focuses on the current topic of the replacement of historical burnt bricks in heritage-protected buildings. It presents the possibilities of selecting an adequate replacement by recycling historical masonry elements taken from demolished buildings while meeting the requirements placed on current masonry elements with an emphasis on their durability. A resonance method for classifying bricks into quality groups is presented here, along with basic aspects characterizing bricks from different historical periods, which represent another criterion for assessing their suitability for use in historical constructions.

 
 
Reklama