přeskočit na hlavní obsah

Nejstarší stavební materiál na světě - návrat k osvědčené hlíně

/up/images/featured/images/stavby_z_hliny_0.png

Nejdříve trocha historie

Statistiky říkají, že okolo čtyřiceti procent obyvatel naší planety žije v hliněných příbytcích. Použití přírodní hlíny je osvědčené dlouhým vývojem stavebnictví a od doby, kdy zhruba před 10 tisíci lety začal člověk stavět svá první uzavřená obydlí, se stala hlína nejdůležitějším stavebním materiálem. Tvoří neoddělitelnou součást starobylých kultur od Mezopotámie, přes americké indiánské stavby - puebla, až po nám známé hrázděné konstrukce, a dodnes je oblíbená na celém světě.

Stejně jako dřevostavby, tak i domy z nepálené hlíny, se u nás často potýkaly a stále ještě potýkají s předsudky, že je staví a obývají jen nemajetní lidé. Jestliže ale ještě v nedávné minulosti byl dům postavený z hlíny vizitkou chudoby, dnes je naopak důkazem moudrosti jeho obyvatel. Vzrůstající uvědomění si potřeby ekologičtější výstavby a kvalitnějšího, zdravějšího bydlení, stejně jako poznání vynikajících vlastností hlíny coby stavebního materiálu, jsou totiž základní příčinou všeobecně zvyšujícího se zájmu o naturální hliněné stavebnictví. Hlína, právem označovaná jako zdravý a inteligentní materiál, nachází v dnešní době stále větší uplatnění nejen při úpravách a rekonstrukcích starých a historických objektů, ale i při moderní výstavbě nízkoenergetických budov koncipovaných na hlíno-dřevěné bázi. Díky svým vylepšeným vlastnostem a širokým možnostem použití se tak společně s dřevěnými konstrukcemi stává více než konkurenčně schopnou alternativou k ostatním stavebním materiálům.

Co je vlastně hlína?

Pojmem hlína můžeme všeobecně označovat směs organických částic (humusu), minerálních částic, vody a vzduchu, která se používá na stavební účely (Suske, 1991). Z odborného hlediska se jedná o sypké nebo zpevněné sedimenty -zeminy, které zařazujeme mezi jemnozrnné usazeniny. Mezi základní složky hlíny patří: jíl, prach, písek a štěrk.

Některé  tepelnětechnické vlastnosti hlíny

V technické praxi nás nejvíce zajímají hodnoty součinitele tepelné vodivostil [W.m1.K1] a specifická tepelná kapacita c[J.kg-1.K-1]. Obě dvě veličiny zásadně ovlivňují spotřebu tepelné energie na dosažení tepelné pohody obyvatele objektu. Pro hlínu se udává hodnota specifické tepelné kapacity c v běžných teplotních i vlhkostních podmínkách 760 až 830 J.kg1.K1. Součinitel tepelné vodivosti hlíny l se mění v závislosti na objemové hmotnosti r a obsahu vody w a pohybuje se v rozmezí 0,11 - 1,8 W.m1.K1.

Hlína, jako většina stavebních materiálů je pórovitá látka, která obsahuje v pórech vzduch, vodu nebo vodní páru. Tento poznatek můžeme využít při úpravě tepelné vodivosti hlíny, nebof vzduch tepelnou vodivost snižuje, voda zvyšuje. Přirozená vlhkost běžné hlíny v klimatických podmínkách střední Evropy se v průběhu roku pohybuje přibližně od 2 do 5 %.

Výhody a nevýhody hlíny jako stavebního materiálu

hlína je biologicky a ekologicky nezávadný materiál; má všeobecně zklidňující a léčivé účinky,

• zabezpečuje zdravotně příznivé obytné klima interiéru tím, že:

- filtruje a čistí vzduch; absorbuje a váže z něho škodliviny a nežádoucí zápachy, zabraňuje vysychání sliznice a snižuje tvorbu jemného prachu, čímž vytváří obzvlášť vhodné prostředí pro alergiky,

- je paropropustná, přirozeně dýchá a svými vynikajícími hygroskopickými vlastnostmi tak optimálně reguluje relativní vlhkost vzduchu v interiéru; hliněné stěny dokáží relativně rychle absorbovat nadbytečnou vzdušnou vlhkost (v podobě vodní páry se ukládá v jejich kapilárním systému bez toho, aby došlo k nežádoucímu bobtnání nebo změknutí konstrukce) a v případě potřeby ji zase rychle uvolňuje nazpět. Výzkumy (www.uni-kassel.de) ukázaly, že cihla z nepálené hlíny dokáže za dva dny, při stoupající relativní vlhkosti vzduchu z 50 % na 80 % přijmout min. 30-krát více vlhkosti než-li její vypálená sestřenice. Relativní vlhkost vzduchu v hliněných objektech dosahuje dlouhodobě konstantní hodnotu okolo 50 %,

• díky vysoké specifické tepelné kapacitě účinně akumuluje tepelnou energii; v zimě i v létě jen s minimálními výkyvy reguluje teplotu vzduchu vnitřního prostředí. Stěny místností tak rychle nevychladnou ani se neohřejí a v chladnějším období jsou v domě příjemné i nižší pokojové teploty vzduchu. Z toho plynou celoročně nižší náklady na vytápění - hlavně při využívání pasivních solárních zisků, resp. na klimatizaci,

tepelně izoluje; v interiérech hliněných domů se předepsaných tepelněizolačních vlastností dosahuje použitím vylehčených hliněných stavebních materiálů, do kterých se jako plnící složky přidávají dřevěné třísky, perlit nebo sláma,

vlhkostně „konzervuje“ dřevo; přirozeně nízká vlhkost hlíny, která se v závislosti na obsahu a druhu jílu a relativní vlhkosti vzduchu prostředí pohybuje v intervalu od 0,5 do 6 %, způsobuje odvlhčování, resp. vysušování v ní zabudovaných dřevěných konstrukčních prvků, které tak chrání před napadením biologickými škůdci. Některým druhům dřevokazného hmyzu a dřevokazných hub pro svou degradační aktivitu stačí min. vlhkost dřeva 10, resp. 18 %. Vlhkost vzduchosuchého dřeva v interiéru se obyčejně pohybuje okolo 8 - 12 %,

tlumí a pohlcuje nadměrný hluk z exteriéru,

• při odborném zpracování a zabudování má téměř neomezenou trvanlivost.

Další výhody

nízká energetická náročnost výroby suroviny a následně finálního stavebně-montážního hliněného prvku (např. plná pálená cihla běžného formátu spotřebuje na svou výrobu energii v celkové hodnotě ca. 2,0 kW, což je v porovnání s výrobní energetickou náročností stejně velké nepálené cihly stabilizované cementem asi 40 x méně, tj. 0,05 kW); jeho dopravy, která při využití materiálu z místa stavby odpadá; samotné výstavbě objektu, která je z větší části realizovatelná i svépomocně; provozu objektu (viz výše) a v neposlední řadě též jeho likvidace a recyklace, čímž se na mnoha úrovních podstatně minimalizuje zátěž životního prostředí,

univerzálnost konstrukčního použití; správně zpracovaná hlína umožňuje bezproblémovou realizaci obvodových stěn, vnitřních příček, podlah, obkladů stěn a stropů,

jednoduchá „demontáž“ stavby, stoprocentní recyklovatelnost a výhodná možnost opětovného použití hlíny ve stavbě; suchou hlínu je potřebné jen rozdrobit, nechat namočit ve vodě a po krátké době je jí dále možné zase zpracovávat,

téměř neomezená dostupnost základní suroviny; v závislosti na lokalitě stavby se hlína nachází prakticky všude a většinou v dostatečném množství,

vhodnost pro svépomocnou výstavbu pod vedením odborného stavebního dozoru (Hilmer, 2002)

přirozená estetičnost a neomezená možnost vlastní kreativity...

Nevýhody

není vodovzdorná; naopak je citlivá na vlhkost, která vyvolává velké objemové změny. Zejména při nekontrolovaném navlhnutí a následném vysychání (též u mokrých postupů výstavby) je v důsledku výsušných trhlin způsobována destrukce konstrukce. Stékající voda nebo narážející dešfové kapky mohou ještě kromě navlhnutí zapříčinit i mechanickou erozi stěny. Trvalou ochranu hliněných prvků před vlhkostí lze dosáhnout konstrukčními opatřeními - dostatečný přesah zastřešení, horizontální hydroizolace základů aj.; vhodnou povrchovou úpravou - hydrofobizační nátěry a vhodné omítky; prostorovou stabilizací - viz. níže. Nepřiměřené sesychání hliněné konstrukce můžeme omezit i úpravou její skladby, konkrétně snížením podílu záměsové vody a jílu, vykazuje slabší odolnost v mechanickém namáhání, zejména v tahu a ohybu,

přírodní hlína není normovaný materiál; jako směs jílu, písku, stěrku a prachových částic, jejíž složky v závislosti na stanovišti mění svůj podíl, má vždy více či méně rozdílné vlastnosti. Před použitím hlíny je tedy vždy potřebné znát její složení, aby se na základě posouzení jejích vlastností mohly přidat, jestliže je to nutné, zlepšující přísady,

některé stavební postupy vyžadují více lidské práce, která se nedá výrazně urychlit.

Prostorová stabilizace hlíny

Dva výše uvedené hlavní nedostatky přírodní hlíny, tj. zvýšenou citlivost na vlhkost a sníženou odolnost vůči mechanickému namáhání, můžeme odstranit anebo alespoň částečně eliminovat prostorovou stabilizací hliněných materiálů. Rozeznáváme tři způsoby dodatečné úpravy stavební hlíny:

stabilizace architekturou; spočívá v konstrukční ochraně hliněných prvků před namáháním povětrnostními vlivy a přílišným zatížením konkrétními architektonickými částmi objektu,

stabilizace maximálním zhutněním; dochází k těsnějšímu uspořádání jednotlivých částeček všech hliněných složek a působením vyššího tření také ke zpevnění vnitřní kostry. Dosažené vnitřní tření zabraňuje větším objemovým změnám a zlepšuje mechanické vlastnosti materiálu,

stabilizace založená na přidání nové, stabilizačni látky, která buď zpevní prostorovou kostru materiálu nebo zabrání pronikání vody do vnitřní struktury hlíny. K základním principům řadíme:

- stabilizace spojivy; podstatou je především přidávání substance schopné spojit pískové a ostatní strukturotvorné částečky hlíny a vytvořit tak vnitřní materiálovou stavbu, schopnou odolávat objemovým změnám jílu při absorpci vody a větším vnějším mechanickým tlakům. Mezi nejpoužívanější stabilizační pojiva patří portlandský cement, vzdušné vápno, jejich hydráty, sádra a případně jejich směsi,

- stabilizace LTGS (Low temperature geopoly-meric setting); prostorová stabilizace hlíny je zabezpečená přidáním katalyzátorů, které umožní jednotlivým mineralogickým komponentům reagovat mezi sebou a vzájemně se vázat, přičemž samotná jílová složka začne působit jako pojivo,

- stabilizace armaturou; spočívá v přidání kohezního vláknitého materiálu, který zajistí dobrou soudržnost celku pomocí třecích sil. Tento přídavný materiál, fungující jako vnitřní tahová kostra, zvyšuje pružnost výsledného stavebního prvku, ale snižuje jeho pevnost v tlaku tím, že brání jeho dokonalému zhutnění. Konstrukce sice tímto není chráněná proti pronikání vody, ale zamezuje vzniku trhlin způsobených objemovými změnami. Takto stabilizovaná hlína má též zvýšené tepelněizolační vlastnosti, chová se antierozívně a dobře odolává dešti a větru. Mezi tradiční armatury patří suchá řezaná sláma, sisal, len, konopí a dřevěné hobliny,

- stabilizace impregnac; je založená na obalení jílových částeček vodonepropustným filmem, který snižuje nebo celkem ruší jejich citlivost na vodu. Touto stabilizací si hlína zachovává soudržnost, ale ztrácí plastičnost. Nejpoužívanějšími impregnačními látkami jsou bitumen, rostlinné oleje, kaučuková a latexová živice atd.

Základní konstrukční techniky používané na výstavbu hliněných objektů

Mokré techniky:

přímé zdění z hlíny - tzv. lepenice; patří mezi primitivní metody, připomínající práci sochaře. Mícháním hlíny a vody se vytvoří těsto, do kterého se často přidává řezaná sláma nebo jiné přírodní vlákna jako stabilizátor. Ze směsi se potom přímo rukama modeluje stěna anebo se lopatou ukládá materiál do přibližně pravidelného tvaru, při současném ubíjení stěny nohama. Po vyzdění max. půl metru, se musí práce přerušit, aby zdivo zaschlo (schnutí jednotlivých vrstev obyčejně trvá i několik dní) a zpevnilo se tak, že unese hmotnost dalších vrstev. Po zaschnutí je potřebné ještě zarovnat hrbolaté části stěn a v nanášení se může dále pokračovat...

lití hlíny do bedněn; při této technice se postupuje podobně jako při práci s normálním litým betonem - hlína se do dřevěného bednění lije ve velmi řídkém stavu. Na pevnost a těsnost bednění a na způsob stabilizace hlíny, která by při vysychání měla zabránit velkým objemovým změnám a následně zamezit tvorbě trhlin, se kladou vysoké požadavky. Vzhledem na obtížné odpařování vody se odbedňování může provádět až za několik dní, tzn. až po vyschnutí hliněné směsi a dosažení potřebné pevnosti.

Suché techniky:

ubíjení hlíny do bedněn; podstatou této techniky je ubíjení homogenizované a málo vlhké hlíny do bednění. Bednění se vždy vyhotovuje jako přenosné, posuvné, aby se hlína po zhutnění mohla vždy ihned odbednit. Velikost bednění závisí vždy na jeho hmotnosti, výška na možnosti ubíjení a šířka na mechanických vlastnostech ubíjené hlíny a požadovaných vlastnostech stěny. Po ubití hlíny se celý blok ihned odbedňuje a bednění se posouvá stále stejným směrem dále po obvodě vyhotovené stěny. Takto po spirále se postupně tvoří další vrstvy, než se dosáhne požadovaná výška stěny. Před zatížením zdiva další vrstvou se dosahuje částečného vyschnutí a vytvrdnutí vrstvy předchozí, takže práce může pokračovat plynule bez ztráty času. Pro kvalitu a pracnost takto vzniklého zdiva je rozhodující kvalita hliněné směsi, způsob jejího ubíjení a druh použitého bednění.

zdění z nepálených cihel; základem tohoto způsobu výstavby je předběžná výroba stabilizovaných nepálených bloků- vepřovic, ze kterých se potom vyzdívá na hliněnou maltu. Tato by měla být kompatibilní s hlínou použitou na výrobu cihel s přibližně stejnými vlastnostmi - nasákavost, roztažnost atd. K nejjednodušším způsobům výroby cihel patřilo ruční formování hliněných bochníků, k vyspělejším potom ruční ubíjení hliněného těsta do dřevěných forem. Na dokonalejší zhutnění hliněných bloků se v současnosti používají mechanické ruční pákové, resp. hydraulické lisy, které dokáží vyvinout tlak od 2 do 22 MPa. Nejlepší výkony se ale dosahují použitím vibračních lisů, které i přes poměrně malý pracovní tlak 1 MPa, dokáží zabezpečit velmi dobré zhutnění.

Hlína určená na výrobu vepřovic se musela nejprve zbavit větších štěrkových zrn, zhomogenizovat, přiměřeně zvlhčit a vhodně stabilizovat. Po zformování se čerstvě vyrobené cihly nechaly sušit na slunci, kde odevzdaly nadbytečnou vodu, stabilizovaly svůj objem a dosáhly potřebné pevnosti.

smíšené dřevo-hliněné konstrukce; podle funkce doplňkového materiálu můžeme tyto konstrukce rozdělit do dvou základních skupin na:

- sloupkové zdivo; dřevěná sloupková konstrukce přenáší téměř všechno statické namáhání a hliněné zdivo ubíjené nebo vyzdívané z nepálených cihel má jen výplňovou funkci. Hlína se většinou míchás řezanou slámou anebo jinými plnivy, aby se zlepšily její tepelněizolační vlastnosti,

- armované zdivo; dřevěný rošt zde má funkci tahové nebo konstrukční výztuže, čímž zlepšuje mechanické vlastnosti hliněného zdiva. Konstrukční výztuž nepřebírá síly vyvolané zatížením konstrukce, jen zvyšuje soudržnost hliněného zdiva a zabraňuje tím vzniku trhlin, způsobených objemovými změnami materiálu.

Další možnosti použití přírodní hlíny ve stavebnictví

Kromě uvedených klasických výrobních technologií nosných a příčkových stěn objektu na bázi hlíny, můžeme využít hliněné materiály v dalších oblastech stavebnictví, jako jsou např.:

• hliněné tepelněizolační vnitřní vyzdívky
zvukově a tepelněizolační obklady stěn a stropů hliněnými deskami,
• vylehčené příčkové hliněné cihly
• vylehčené plastické hliněné výplně sloupkových nenosných stěn,
• vnější a vnitřní ubíjené hliněné podlahy,
• hliněné nátěry, klasické a plastické omítky
• hliněné krby a pece a další

Závěr

Jestliže cílem moderního ekologického stavebnictví je připravit člověku útulné, povzbuzující a zdravé bydlení co nejblíže přírodě, a co možná nejméně při tom zatížit naše společné životní prostředí, proč potom nesáhnout po téměř ideální hlíně - nejstarším stavebním materiálu na světě ověřeném stovkami generací...?

Ing. Martin Ježek    
Katedra obrábania dreva, Drevarska fakulta, Technická univerzita vo Zvolene

zdroj: Alternativní energie


Líbil se vám článek?

ano: 303     ne: 265

Doporuč

Všechno o: Hlína, Domy z hlíny
firmy, články, foto

 

Poslat známému


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Ochrana údajů –  Podmínky při poskytování služeb