Poruchy keramických fasád spôsobené mrazom

Keramické obkladové prvky, lícové tehly alebo tehelné obkladové pásy sú obvyklými materiálmi, ktoré tvoria soklovú časť a často aj celú fasádu. Na dosiahnutie maximálnej trvanlivosti takejto fasády je preto nutné vybrať keramické materiály, ktoré vykazujú dostatočnú mrazuvzdornosť a spĺňajú niektoré ďalšie požiadavky. Ich výber sa totiž v mnohých prípadoch robí iba na základe vzhľadu (farby, tvaru, glazúry, reliéfu a pod.), bez prihliadnutia na požadované technické parametre.

Mrazuvzdornosť keramických výrobkov
Každý stavebný materiál je v našich klimatických podmienkach pri umiestnení do exteriéru vystavený spoločnému pôsobeniu mrazu a vody. Tá vniká do pórov a v zimnom obdobím v nich zamŕza. Premenu vody na ľad sprevádza objemový nárast ľadu približne o 10 %, čím vzniká vysoké napätie, často vyúsťujúce do deštrukcie materiálu. Pri výrobe keramiky existuje niekoľko možností, ako sa vzniknutým expanzným tlakom ľadu v póroch brániť:

• Nízkou nasiakavosťou črepu. To sa dá dosiahnuť v prvom rade technológiou výroby, keď zvýšená teplota výpalu alebo použitia tzv. tavív v surovinovej zmesi zaistí dostatočné slinutie črepu. To znamená, že keramický výrobok bude mať menej pórov, predovšetkým otvorených, do ktorých môže vnikať voda. Inou možnosťou je hydrofobizácia materiálu, teda zníženie jeho nasiakavosti použitím organokremičitanov alebo silanolátov.
• Vhodným rozdelením veľkosti pórov v keramickom črepe. Aj vysokonasiakavé črepy môžu byť pri vhodnom rozložení a veľkosti pórov mrazuvzdorné. Každý mrazuvzdorný pórovitý keramický črep má široké spektrum rôzne veľkých pórov, v ktorých voda zamŕza pri rôznych teplotách (obr. 1). Tým môže ľad, vzniknutý najprv vo väčších póroch, kompenzovať svoj zväčšený objem v menších póroch, v ktorých zamŕza voda až pri nižších teplotách. Či má keramický výrobok vhodné rozloženie veľkosti pórov, možno veľmi jednoducho posúdiť napríklad na základe tzv. koeficientu nasýtenia črepu (KNS). Tento koeficient udáva pomer hodnôt nasiakavosti za atmosférického tlaku a bežnej laboratórnej teploty (niekedy sa označuje ako nasiakavosť za studena – vzorka sa umiestni do studenej vody a takto sa ponechá 48 hodín) a nasiakavosti počas varu (vzorka sa varí 2 hodiny vo vode). Ak hodnota nasýtenia črepu dosiahne 0,85 a menej, možno s určitou pravdepodobnosťou počítať s mrazuvzdornosťou výrobku. Nižšia hodnota KNS totiž znamená väčšie percento nezaplnených otvorených pórov, v ktorých sa môže rozpínať zamrznutá voda. Existujú aj zložitejšie metódy, ako nepriamo a informatívne posúdiť mrazuvzdornosť keramiky na základe stanovenia rozdelenia veľkosti pórov. Najčastejšie sa používa metóda vysokotlakovej ortuťovej porozimetrie.

• Zamedzením vzniku textúry pri vytváraní. K tvorbe textúry môže prísť pri vytváraní najmä tehliarskych výrobkov; ako surovinová zmes sa používa plastická látka, ktorá sa spracúva slimákovým lisom. Ten rotačným pohybom hmotu miesi a pri nesprávnej manipulácii môže na reze výrobku zanechať zreteľné stopy (obr. 2). Tým sa zhoršuje homogenita zmesi aj technické vlastnosti výrobku (pevnosť, mrazuvzdornosť a pod.).

Poruchy fasád s keramickými obkladovými prvkami
Keramické obkladové prvky podľa STN EN 14411: 2003: Keramické obkladové prvky sú tenkostenné glazované alebo neglazované prvky vytvárané lisovaním zo suchej zmesi (skupina B) alebo ťahaním z plastického cesta (skupina A). Slúžia na obkladanie stien a podláh. Mrazuvzdornosť sa požaduje pri všetkých keramických obkladových prvkoch s nasiakavosťou do 3 % – na obale alebo v technickej dokumentácii sú označené ako skupina AIa, AIb, BIa, BIb. Pri ostatných skupinách s vyššou nasiakavosťou (tab.) je prípustný skúšobný postup. To znamená, že pri nich sa mrazuvzdornosť automaticky nevyžaduje, ale môžu sa deklarovať ako mrazuvzdorné, ak vyhovejú skúške mrazuvzdornosti (100 cyklov zmrazenia – rozmrazenia pri teplotách +5 °C a –5 °C na vodou nasiaknutom prvku).

Tab. Vybrané požadované vlastnosti za sucha lisovaných obkladových prvkov

V prípade, že sa na fasádu použil keramický obkladový prvok s príliš vysokou nasiakavosťou, môže prísť k typickým deštrukciám – odpadnutiu. Dôkazom vysokej nasiakavosti črepu použitého obkladového prvku je aj skutočnosť, že v odpadnutých častiach glazúry (obr. 3) vykryštalizovala v zimnom období posypová soľ, ktorá vzlinula pórovitým črepom rozpustená v zrážkovej vode. Jednoznačne sa preto na tieto účely odporúčajú keramické obkladové prvky s čo najnižšou nasiakavosťou, najlepšie tzv. slinuté zo skupiny BIa.

V súvislosti so širokým sortimentom povrchových úprav keramických obkladových prvkov – najmä farieb – treba spomenúť nebezpečenstvo vzniku porúch na fasádach vytvorených z tmavých obkladových prvkov.

V letnom období môžu extrémne povrchové teploty pri týchto fasádach dosiahnuť až 70 °C, čo kladie mimoriadne nároky na použité lepiace materiály (ich flexibilitu) aj na samotný podklad. Nebezpečné napätie vzniká predovšetkým v okolí rohov a na okrajoch dilatačných celkov, kde môžu vzniknúť na začiatku nenápadné trhliny, do ktorých zateká zrážková voda. V zimnom období sa potom deštrukcia urýchľuje účinkami mrazu.

Poruchy fasád s tehliarskymi výrobkami
Tehliarske výrobky všeobecne sú materiály s relatívne vysokou pórovitosťou. Mrazuvzdornosť tehliarskych výrobkov sa preto zabezpečuje vhodným rozložením veľkosti pórov a starostlivou technológiou výroby pri absencii textúry. Výnimkou sú tzv. klinkery, ktoré sa ako lícové tehly, dlažobné prvky alebo obkladové pásy na Slovensko a do Českej republiky dovážajú z krajín s tradičnou výrobou týchto produktov (Nemecko, Poľsko, Rakúsko a pod.). Výhodou klinkerov je okrem ich farebnej rozmanitosti predovšetkým nižšia nasiakavosť, a teda aj záruka lepšej mrazuvzdornosti.

Ako sa textúra môže prejaviť na murive po niekoľkých rokoch, možno vidieť na obr. 3, kde je zachytené lícové murivo staré maximálne 10 rokov. Typické je „lístkovité“ odlupovanie jednotlivých vrstiev črepu, ktoré vznikli v dôsledku textúry. Nemá preto zmysel šetriť nákupom štandardných tehál namiesto tehál lícových (mrazuvzdorných). Úspora sa pomerne rýchlo negatívne prejaví na vzhľade a funkčnosti muriva, resp. fasády.

Problémy však môžu v extrémnych prípadoch nastať aj pri použití mrazuvzdorných lícových tehál klinker. Veľmi často súvisia aj s nedodržaním pravidiel pri realizácii týchto konštrukcií. Konkrétnym príkladom je fasáda vytvorená primurovaním z lícových tehál klinker (obr. 4). Po niekoľkých rokoch je zreteľné občasné odpadávanie rohov tehál, ktoré súvisí predovšetkým s nesprávnym škárovaním a s nedostatočnou kvalitou použitých tehál. V pravidlách správneho škárovania lícového muriva sa predpisuje v prvom rade maximálna hĺbka škárovania, ktorá by mala byť 2 až 3 mm (STN 73 2310: Zhotovovanie murovaných konštrukcií).

V súbežne platnom Euro­kóde 6 (STN EN 1996-1-1: Navrhovanie mu­ro­vaných konštrukcií) sa pre murivo s hrúbkou 115 alebo 140 mm predpisuje maximálna hĺbka vyškárovania 15 mm. S väčšou hĺbkou škárovania hrozí vyššie riziko zadržiavania zrážkovej vody v škárach, ktorá môže neskôr ľahšie vniknúť do pórov lícovej tehly a pri zamrznutí spôsobiť opísané defekty. Všetko je ešte umocnené nedostatočnou kvalitou použitých lícových tehál, ktoré v tomto konkrétnom prípade namiesto deklarovanej nasiakavosti max. 7 % vykazovali nasiakavosť priemerne asi 10 %. Táto skutočnosť sa potom prejavila na zhoršenej mrazuvzdornosti, keď po 25 cykloch zmrazenia – rozmrazenia vodou nasiaknutých tehál prišlo ku vzniku trhlín a ku zníženiu pevnosti v ťahu za ohybu o viac ako 20 % (požiadavka normy) v porovnaní so súborom nezmrazovaných tehál.

Podobná situácia hrozí aj pri tehelných obkladových pásoch, ktoré sa kedysi vcelku hojne vyrábali v mnohých tehelniach. Relatívne vysoká nasiakavosť tehelného črepu spolu s nie príliš vhodným a kolíšucim rozdelením veľkostí pórov a často i textúrou boli mnohokrát príčinou kritického stavu fasádneho obkladu. V súčasnosti sa tieto obkladové pásy do SR obvykle len dovážajú v tzv. klinker kvalite, teda s nasiakavosťou obvykle okolo 3 %, a to v rôznych farebných variantoch. To pri správnej inštalácii zaručuje ich dlhú trvanlivosť.

Záver
V texte článku sme uviedli iba problémy fasád ako obvyklej finálnej viditeľnej vrstvy, vyplývajúce z porušenia keramických výrobkov mrazom. V tejto súvislosti treba pripomenúť, že k poruchám fasád vo väčšine prípadov prichádza v dôsledku ich nekvalitnej realizácie. Aby sa tomu predišlo, je k dispozícii niekoľko odborných publikácií, v ktorých možno nájsť takmer všetko potrebné. Vždy však platí zásada, že sa treba držať odporúčaní výrobcu, resp. dodávateľa použitého stavebného materiálu.

doc. Ing. Radomír Sokolář, PhD.
Foto: archív autora

Autor pôsobí na Stavebnej fakulte VUT v Brne, na Ústave technológie stavebných materiálov a dielov.

Literatúra
1. Pytlík, P.: Cihlářství. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 1999.
2. Sokolář, R.: Zajištění vyšší trvanlivosti střepů pálených lícových cihel. In Fakulta BERG TU Košice. Stavebné materiály a skúšobníctvo 2003. 1.vydanie. Štrbské Pleso: Orgware, 2003, s. 36 – 39.
3. Sokolář, R.: Zajištění a zkoušení mrazuvzdornosti keramických střepů. Sklář a keramik. 2007, roč. 57, č. 1 – 2, s. 5 – 9.
4. Drochytka, R.: Keramické obklady a dlažby. Správné užití keramických obkladaček a dlaždic. 1. vydání. Hradec Králové: VEGA, 2000, 187 s.
5. Sokolář, R.: Lícové cihly a obkladové pásky. 1. vydanie. Praha: SiliS, 2005, 63 s.
6. Sokolář, R.: Technologie obkládání I. Příprava a provádění podkladu. 1. vydanie. Praha: SiliS, 2003, 63 s.
7. Sokolář, R.: Technologie obkládání II. Obkládání v interiéru. 1. vydanie. Praha: SiliS, 2003, 78 s.
8. Sokolář, R.: Technologie obkládání III. Obkládání v exteriéru. 1. vydanie. Praha: SiliS, 2003, 65 s.
9. Sokolář, R.: Materiály pro obkladače 1. 1. vydanie. Praha: SiliS, 2004, 63 s.
10. Sokolář, R.: Materiály pro obkladače 2. 1. vydanie. Praha: SiliS, 2004, 63 s.
11. Everett, D. H.: The Thermodynamics of Frost Damage to Porous Solids. Trans. Faraday Society, 1. vydanie, č. 57, 1961, s. 1 541 – 1 551.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.