Tehla pre 21. storočie

Hoci tehla má niekoľko tisícročnú históriu, napriek tomu sa stále vyvíja a zdokonaľuje. Najväčší pokrok v rámci jej inovácie môžeme zaznamenať práve v posledných desaťročiach. Dochádza k zmene nielen jej základného tvaru, ale dochádza aj k zmene jej vlastností. Ešte v prvej polovici minulého storočia sa pri tomto výrobku preferovala ako najdôležitejšia vlastnosť - pevnosť v tlaku, dnes sa do popredia dostáva jej tepelná vodivosť. Celý proces inovácie tehly v posledných rokoch úzko súvisí nielen so znižovaním energetickej náročnosti budov, ale súvisí aj so znížením spotreby fosílnych palív potrebných na ich vykurovanie a  pri ochrane ovzdušia pred znečisťujúcimi látkami.

Jednotlivé vlastnosti plne pálenej tehly (napr. objemová hmotnosť, pevnosť v tlaku, tepelná vodivosť a ďalšie) sú ovplyvňované pórovou štruktúrou do takej miery, že ich vzájomné vzťahy môžu byť vyjadrené aj matematickými vzťahmi. Z týchto vzťahov vyplýva, že pre získanie najnižšej hodnoty tepelnej vodivosti je potrebné vytvoriť črep s vysokou pórovitosťou.

Spôsob vyľahčenia sa dnes najčastejšie aplikuje vyhorievajúcimi látkami, ako sú napríklad drevené piliny, celulózové a uhoľné kaly. Dnes okrem týchto vyhorievajúcich látok na zníženie hodnoty súčiniteľa prechodu tepla murovacích tvaroviek sa aplikujú tiež perlit, minerálna vlna a polystyrén, ktorými sa vyplňujú ich dutiny (obr.1).

Samozrejme, boli tu už v minulosti pokusy za každú cenu znížiť hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti črepu ďalším zvýšením vyhorievajúcich ľahčív, ale konečný výsledok bol práve opačný. Prítomnosť vyššej dávky vyhrievajúcich ľahčív spôsobila vznik tzv. čierneho jadra, kde namiesto vyhorenia organickej hmoty sa objavilo „drevené uhlie“ s nepriaznivou hodnotou súčiniteľa tepelnej vodivosti, pozri obr. 2 . So zvyšovaním dávok týchto ľahčív sa prestalo uvažovať aj kvôli tomu, že producenti (napr. drevených pilín) postupne dvíhajú ich cenu. Z tohto dôvodu sa začalo uvažovať aj o inej alternatíve pri vyľahčovaní samotného črepu.

Vytvorenie pórov v tehliarskom črepe by bolo z nášho pohľadu možné realizovať najjednoduchšie vyparovaním čo najväčšieho objemu prítomnej vody vo výlisku. Jej množstvo je však pri výrobe v pásmových lisoch limitované stanovenou plasticitou cesta. Vhodným spôsobom ako zvýšiť alebo znížiť pracovnú vlhkosť cesta pri zachovaní konštantnej plasticity cesta je aj aplikácia chemických látok, ktoré dokážu ovplyvniť hrúbku (vodnej) difúznej dvojvrstvy koloidnej micely.

V druhej polovici deväťdesiatych rokoch minulého storočia bola v rámci spolupráce medzi Výskumným ústavom pre petrochémiu v Prievidzi a Katedrou materiálového inžinierstva Stavebnej fakulty STU v Bratislave vyvinutá chemická prísada na báze kondenzátov aldehydov, ktorá dostala obchodný názov Vuppor. Aplikáciou tejto prísady v tehliarskej surovine je možné ovplyvniť niektoré technologické pochody a vlastnosti ako napr.:

• skrátenie procesu sušenia vplyvom poklesu hodnoty citlivosti na sušenie podľa Pfefferkorna,
• skrátenie procesu pálenia a zníženie teploty výpalu zlepšením difúzie plynov v pórovitom systéme črepu,
• zvýšenie dávky vyhorievajúcich ľahčív už pri malej dávke prísady bez vzniku tzv. čierneho jadra,
• výrazné zníženie hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti črepu.

Negatívom tejto prísady je stále jej vysoká cena. Práve z tohto dôvodu aplikácia tejto prísady sa nerozšírila v takej miere, ako by sme si to želali. S odstupom času sme sa opäť vrátili k myšlienke využitia vybraných druhotných surovín z chemického, celulózového a cukrovarníckeho priemyslu ako prísad pri výrobe vysoko-pórovitého tehliarskeho črepu. V rámci realizovaného výskumu sme sledovali prísady ako napr. lignosulfonáty, PE-sirup, polykon a melasa. Pre porovnanie účinnosti jednotlivých prísad sme použili aj vyššie uvedú prísadu Vuppor.

Uskutočnený výskum, ktorý stále prebieha na Stavebnej fakulte STU v rámci projektu UVP STU (podaktivita 2.1.5.3), ukázal, že existujú reálne možnosti ďalšej inovácie tehliarskych výrobkov pre murované konštrukcie, pozri obr. 3. Pokles tepelnej vodivosti tehliarskeho črepu o ďalších 25 % umožní vyrábať tehliarske výrobky pre murované konštrukcie s lepšími tepelnoizolačnými parametrami. To v celom kontexte vytvorí priestor pri znižovaní energetickej náročnosti budov, s čím úzko súvisí aj zníženie spotreby fosílnych palív potrebných na ich vykurovanie. Táto technologická inovácia môže tiež zvýšiť konkurencieschopnosť tehliarskych výrobkov pri výstavbe nízkoenergetických alebo pasívnych domov s inými stavebnými materiálmi.

Tento výskum ďalej ukázal, že na dosiahnutie ďalšieho poklesu tepelnej vodivosti črepu môžeme aplikovať nielen komerčnú prísadu Vuppor, ale tiež druhotné suroviny z papierenského, chemického a cukrovarníckeho priemyslu. Najlepšie výsledky boli dosiahnuté s melasou, ktorá predstavuje vedľajší produkt vznikajúci pri spracovaní cukrovej repy. V tomto prípade môžeme uviesť tiež dôležitú informáciu, že ročná produkcia melasy nie je zatiaľ celkom využitá.

Poďakovanie

Tento príspevok vznikol vďaka podpore MŠVVaŠ SR v rámci OP Výskum a vývoj pre projekt: Univerzitný vedecký park STU Bratislava (UVP STU Bratislava), ITMS 26240220084, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

prof. Ing. Mikuláš Šveda, PhD., Katedra materiálového inžinierstva, Stavebná fakulta STU v Bratislave

Ilustračné foto:

Vuppor

Melasa