Některé aspekty kvalitativní charakteristiky tvarovek CSD HURDIS

Tvarovky CSD HURDIS mají u nás dlouholetou tradici. Jejich výrobu začala firma Slavík v Tuněchodech již v době první republiky. Po válce pak, v rámci bývalého Generálního ředitelství cihelen, probíhala výroba těchto tvarovek v cihelnách Hodonín, Tuněchody, Hevlín a na Slovensku v cihelně Ružomberok. CSD HURDIS se používaly (a dodnes používají) převážně jako prvky pro stropní konstrukce. V omezeném množství bylo v nedávné minulosti tvarovek HURDIS (s glazovaným povrchem) použito na obklady interiérů a exteriérů.
Pro stanovení požadovaných fyzikálně mechanických vlastností tvarovky CSD HURDIS byla vypracována norma (ČSN 72 2642), která byla od roku 1968 do roku 1988 dvakrát změněna. Nejvýznamnější změny doznala v roce 1988, kdy do této normy byly mj. zařazeny i statické charakteristiky (viz str. 4 ČSN). Účinnost posledně upravené normy je od 1.4.1988. Ústav pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví Praha (ÚNMZ) ve Věstníku č. 9/1997 určil tuto normu jako harmonizovanou a norma se v současnosti používá k "certifikaci" výrobku.
Je tedy třeba zmínit, že kvalitativní znaky CSD HURDIS stanovené v citované normě se pokládají za závazné. Pro stavební veřejnost stručně rekapitulujeme: nejnižší průměrné a jednotlivé lomové zatížení (např. pro CSD HURDIS 2 - 1180; průměrné zatížení min. 6,2 kN; jednotlivé min. 4,3 kN), max. průměrná hmotnost (v suchém stavu - např. pro HURDIS 2 - 1180 - 18,8 kg), min. průměrná nasákavost - 12 %, mezní rozměrové odchylky (dle tab., str. 2 a 3), největší dovolené prohnutí (dle tab., str. 5), předepsané rýhování (viz str. 2) a dovolené poškození (viz tab., str.5) [1].
Tyto ukazatele musí každý výrobce (nebo dovozce) v ČR splňovat. Přesto došlo v posledním období (cca pěti let) k několika haváriím stropních konstrukcí, ve kterých bylo použito tvarovek CSD HURDIS. Podle odborných posudků bylo příčinou havárií stropních konstrukcí převážně nedodržení technologického postupu na stavbě (většinou ukládání hurd a patek "na sucho" - bez malty). Pravděpodobnou příčinu lze tedy hledat v důsledku zmíněného nevhodného technologického postupu na stavbě a v objemových změnách této stropní konstrukce.
Problematika objemových změn vypáleného střepu je obecně známa a závisí na několika faktorech, mj. na chemickém, mineralogickém i mikrogranulometrickém složení vstupní suroviny použité k výrobě a dále též na vlastním technologickém postupu např. lisovací tuhost, konečná hodnota vypalovací teploty při výrobě atd. Nechceme zde zdlouhavě objasňovat všechny tyto teoretické aspekty (i když jejich poznání hraje při řešení dané problematiky významnou roli), ale chceme se pokusit stručně objasnit výsledky našich poznatků z pohledu praktických dopadů do vlastního řešení. Naše firma (Geobrick Si & Pe, spol. s r.o. Brno) se mj. zabývá řešením problematik kvality cihlářských surovin a výrobků a v dané činnosti má dlouholetou tradici a zkušenosti.

Experimentální práce
Po prostudování dílčích výsledků a závěrů výzkumu realizovaného v Kloknerově ústavu ČVUT Praha byla naše pozornost především soustředěna na vyšetření vztahu charakteristiky zpracovávaných surovin a hodnot statického modulu pružnosti, a hlavně pak na tzv. vlhkostní roztažnost vyráběných tvarovek CSD HURDIS.
Naše výsledky a poznatky se nesnažíme konfrontovat s názory a poznatky jiných pracovišť, ale snažíme se najít vysvětlení systematicky v řadě surovina, proces výroby, výrobek. Domníváme se, že tento pohled je pro objasnění a návazné řešení dané problematiky bezpodmínečně nutný a nebyl dosud nikým proveden.
V našich laboratořích byly nejdříve provedeny analýzy těžených a zpracovávaných surovin jednotlivých výrobců CSD HURDIS, kteří jsou na stavebním trhu (na území České republiky). U surovin bylo provedeno jejich typologické členění. Od každého výrobce byly náhodným výběrem odebrány tvarovky CSD HURDIS, u kterých byl stanoven statický modul pružnosti. Paralelně byla hodnota statického modulu pružnosti ověřována i na laboratorních tělískách vytvořených z výrobních směsí jednotlivých výrobců.
V laboratorním měřítku byl současně zjišťován charakter reologických vlastností a podmínky vytváření sušení i výpalu. Bylo zjištěno, že hodnota statického modulu pružnosti je (mimo mineralogické, chemické a mikrogranulometrické složení) velmi závislá na technologii zpracování surovin, především pak na hodnotě absolutní vlhkosti při vytváření a na teplotě výpalu.
Návazně na tyto poznatky byla v našich laboratořích v obdobném rozsahu testována i hodnota tzv. vlhkostní roztažnosti střepu. Prakticky se jedná o zjištění konvenční změny délky střepu vlivem vlhkosti podle francouzské normy NFP 13-302 (s účinností od října 1983) [2].
Statistickými výpočty byl vyšetřen vztah hodnot statického modulu pružnosti a hodnot vlhkostní roztažnosti. Bylo zjištěno, že hodnoty statického modulu pružnosti a vlhkostní roztažnosti mají vztah i k typologickému členění jednotlivých exploatovaných ložisek. I v rámci jednoho ložiska je možno vymezit surovinové typy, které mají odlišné hodnoty statického modulu pružnosti a vlhkostní roztažnosti. S tím souvisí i nutnost řešení problematiky selektivní těžby jednotlivých surovinových typů a dodržování optimální receptury výrobní směsi, event. použití některých korekčních přísad. Veškeré výsledky našich prací jsou shrnuty formou odborných posudků a jsme připraveni s nimi seznámit příslušnou odbornou veřejnost při nejbližší možné příležitosti. Zde podotýkáme, že prakticky celý rozsah prací byl realizován a řešen na základě požadavku jednoho z výrobců tvarovek CSD HURDIS, kterou je cihelna Flachs Alois -HURDIS, který tak jako jediný na danou problematiku odborně reagoval.

Problematika CSD Hurdis - cihelna Flachs Alois - HURDIS
- ložisko cihlářských surovin Flachs Alois - HURDIS (Hodonín) bylo v minulosti těženo a zpracováváno pro výrobu mnoha sortimentů včetně CSD Hurdis bez detailnějšího členění surovinových typů
- z pohledu nových poznatků mj. ve vazbě na problematiku modulu pružnosti a vlhkostní roztažnost střepu bylo nově rozčleněno v závislosti na sledovaných parametrech
- mocnost jednotlivých nově vymezených typů (vrstev) umožňuje jejich průmyslové dobývání
- kvalita běžně vyráběných CSD Hurdis vždy vyhovovala požadavkům příslušné ČSN a to bez ohledu, zda bylo vyráběno z dílčích poloh jednotlivých surovinových typů nebo z jejich směsi
- limitní parametry pro vlhkostní roztažnost ČSN pro stropní tvarovky CSD Hurdis neuvádí. Proto bylo pro hodnocení těchto nově sledovaných parametrů použito klasifikačních hodnot francouzské normy [2], která mj. uvádí jako limitní hodnotu průměrné vlhkostní roztažnosti 1,0 mm/m, přičemž u jednotlivého zkoušeného vzorku nesmí vlhkostní roztažnost přesáhnout hodnotu 1,2 mm/m
- úpravou technologického postupu v oblasti vytváření a výpalu, společně s vyřešením dávkování vhodné korekce bylo dosaženo parametrů vlhkostní roztažnosti v souladu s francouzskou normou, při dodržení všech kvalitativních požadavků ČSN
- všechna námi navržená doporučení výrobce akceptoval, provedl příslušná technická opatření, poloprovozně je odzkoušel a zavedl do běžné výroby. Systematicky provádí kontrolu rozhodujících parametrů
- pozitivní výsledky byly u tvarovek CSD Hurdis, vyrobených dle navržených podmínek, potvrzeny jak na pracovišti VUT Brno, tak TZUS Brno
- uvedené řešení je v daném cihlářském provozu trvale dosažitelné a dává jednoznačnou odpověď na diskutovanou problematiku

Závěr
Z výsledků prací, které provedla firma Geobrick Si & Pe, spol. s r.o. Brno za období posledních dvou let v souvislosti s řešením problematiky statického modulu pružnosti a vlhkostní roztažnosti tvarovek CSD HURDIS obecně vyplývá:
- u každého výrobce cihelných stropních desek HURDIS je třeba ověřit typologické členění zpracovávaných surovin s ohledem na hodnoty statického modulu pružnosti a vlhkostní roztažnosti
- pro dosažení potřebných hodnot vlhkostní roztažnosti střepu je třeba stanovit optimální skladbu výrobní směsi
- hodnotu vlhkostní roztažnosti tvarovky CSD HURDIS je možno snížit i úpravou režimů vytváření, sušení a výpalu
- při dodržení limitních hodnot vlhkostní roztažnosti a při dodržení technologického postupu stavby lze tedy oprávněně předpokládat zajištění funkční spolehlivosti CSD Hurdis jako vodorovného nosného stavebního prvku
- potřeba doplnění ČSN pro tvarovky CSD Hurdis o kritéria vlhkostní roztažnosti střepu

Literatura:
[1] ČSN 72 2642 Stropní desky Hurdis (CSD - HURDIS), 1987
[2] NFP 13-302, Entrevous en terre cuite pour planchers a poutrelles préfabriquées, Octobre 1983

Petr Krmíček, Jiří Sirný
Geobrick Si & Pe, spol. s r.o.