Degradácia vláknocementu v extrémnych podmienkach

V rokoch 1999 až 2000 sa vymenila na desiatich halách pre odchov prasiat pôvodná azbestocementová vlnitá krytina za novú vláknocementovú krytinu typu A 5 (2 500 × 920 × 5 mm). Objekty pre odchov prasiat boli postavené v roku 1977. Ide o prízemné haly s ľahkými obvodovými konštrukciami stien aj striech, ktorých pôdorysný rozmer je asi 62 × 12 m. Konštrukciu strešného plášťa tvoria drevené zbíjané väzníky dlhé 13,8 m a vysoké 2 m, ktoré sú osadené v rozstupe 1,20 m.

Na ich hornej pásnici sú uložené laty 80 × 60 mm s rozstupom 1 135 mm, na ktorých je aplikovaná nová vláknocementová vlnitá krytina. Tú majiteľ objektu reklamoval už po dvoch rokoch pre vznik plesní na spodnom líci krytiny i delamináciu, čo malo za následok vznik trhlín a následnú deštrukciu vláknocementovej krytiny.

Priečny rez halami

Analýza príčin porúch strešného plášťa

Najrôznejšie poruchy na šikmých strechách pokrytých vláknocementovými doskami si vyžadujú podrobnú analýzu. Hlavnými a najviac sledovanými sú:

• chybná projektová dokumentácia,
• nevhodná strešná skladba,
• nevyhovujúce okrajové podmienky,
• degradácia materiálov strešnej skladby,
• nevhodné riešenie či realizácia detailov,
• chyby spôsobené neodbornou prácou a nesprávnou či chýbajúcou údržbou.

Na základe vykonaných sond do strešných plášťov v hale H 1 (sonda do krytiny) a v halách H 1, H 9 a H 10 (sondy podhľadom do medzistrešného priestoru) sa zistilo skutočné zhotovenie strešnej skladby:

• vlnitá strešná vláknocementová krytina – typ A 5 (2 500 × 920 × 5 mm),
• laty 80 × 60 mm (rozstup 1 135 mm),
• čiastočne vetraná vzduchová medzera (hrúbka vzduchovej medzery 150 až 2 000 mm),
• sklenená vata + kamenná vata (zdegradované) (70 + 60 mm),
• igelitová alebo reflexná fólia (nesúvislá),
• drevovláknité dosky (10 mm).

Interiéry hál sa síce nevykurujú, ale ich vnútornú klímu ovplyvňuje vznik živočíšneho tepla a súvisiacej vysokej vlhkosti. Vo väčšine hál je zastaraný (pôvodný) vetrací systém založený na komínovom efekte s privádzacími otvormi nad soklom haly a odvádzacími otvormi pod stropom pri obvodovom murive i uprostred dispozície (hrebeňové strešné vetráky).

Vysoká nameraná vlhkosť (16,5 %) drevených prvkov osadených v hrebeni potvrdila predpoklad nevhodného vetracieho systému hál pri parametroch exteriéru θ_e = 16,7 °C a ϕ_e = 29,4 %. Táto vlhkosť predstavuje pre drevené nosné prvky neprípustnú hodnotu (max. povolená hodnota je do 12 %).

Overenie vlhkosti drevených prvkov v hrebeni	Delaminovaná strešná krytina. Na ploche a na hrebeni je hlavica na odvetranie interiéru.

Zhodnotenie stavu súčasných strešných plášťov hál

Krytina:

• kladenie vláknocementovej vlnitej strešnej krytiny je v súlade s časovo príslušným montážnym návodom;
• výsledky mechanicko-fyzikálnych skúšok na štyroch vzorkách vláknocementových vlnitých dosák preukázali, že objemová hmotnosť, zaťaženie na medzu pevnosti a ohybový moment vôbec nespĺňajú materiálové charakteristiky deklarované v technickom liste výrobku. Skúška nasiakavosti dokázala neprípustné nasiaknutie všetkých štyroch sledovaných vzoriek – 27,7 %;
• mikrobiologický prieskum preukázal zvýšený výskyt zárodkov chemoorganotrofných baktérií, ktoré sú jedným z faktorov spôsobujúcich degradáciu vláknocementovej krytiny.

Vetranie:

• je poddimenzované, to znamená, že nemá priebežné vetracie otvory (podľa dobového montážneho návodu prierez vlnitej strešnej krytiny nezabezpečuje dostatočné odvetranie strešného plášťa);
• plocha privádzacích otvorov (0,025 m2 na 7,2 m2) predstavuje asi 1/300 priľahlej strešnej plochy. Privádzacie otvory by správne mali pri zabezpečenom sklone strešnej plochy 14° zodpovedať
• 1/150 až 1/200 priľahlej strešnej plochy. Z toho vyplýva, že plocha privádzacích otvorov je o 1/2 až 1/3 plochy poddimenzovaná;
• nedostatočná plocha vetracích otvorov v kombinácii s netesnosťou spodného plášťa strechy s nežiaducim vetracím efektom samotiažnych vetracích hlavíc má za následok chybnú funkciu celého strešného plášťa.

Tepelnotechnické posúdenie:

• výpočtový model strešného plášťa treba za daných podmienok posudzovať ako jednoplášťovú strechu s minimálne vetranou či nevetranou vzduchovou medzerou;
• výsledky výpočtu za daných okrajových podmienok preukazujú nesplnenie dvoch z troch záväzných normových požiadaviek (najnižšia vnútorná povrchová teplota a šírenie vlhkosti v konštrukcii). Z hľadiska množstva skondenzovanej vodnej pary je prípustná normová požiadavka mnohonásobne prekročená.

Pohľad na vetracie otvory (privádzacie) v stene. Z interiéru sú dodatočne zakryté.	Nedostatočné vetracie otvory pri žľabe (len na výšku vlny krytiny)
	Pohľad do medzistrešného priestoru. Vetracie otvory sú len na výšku vlny strešnej krytiny a podhľadová konštrukcia je netesná.

Návrh novej skladby strešného plášťa

Vonkajšie prostredie
Vonkajšie okrajové podmienky podľa mapy teplotných oblastí v ČSN 73 0540-3: 2005 pre II. teplotnú oblasť (278 m n. m.) charakterizuje výpočtová vonkajšia teplota θ_e = –15 °C a relatívna vlhkosť vonkajšieho vzduchu ϕ_e = 84 %.

Vnútorné prostredie hál
Vnútorné okrajové podmienky pre poľnohospodárske stavby (odchov prasiat podľa platnej ČSN 73 0540-3: 2005) charakterizuje vnútorná výpočtová teplota θ_i = 21 °C a relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu ϕ_i = 75 %.
Na základe týchto okrajových podmienok treba realizovať nad vnútorným priestorom hál dvojplášťovú strechu so sklonom 14°, čo je tesne pod hranicou bezpečného sklonu. Ide o strešnú skladbu s jednou vetranou vzduchovou medzerou, pre ktorú je charakteristické umiestnenie tepelnoizolačnej vrstvy v priestore podhľadu medzi drevenými väzníkmi (v úrovni nosnej konštrukcie).
 
Nová strešná skladba:

• vlnitá strešná vláknocementová krytina – typ A 5 (2 500 × 920 × 5 mm),
• laty 80 × 60 mm (rozstup 1 135 mm),
• vetraná vzduchová medzera (150 až 2 000 mm),
• sklenená vata (300 mm),
• parozábrana,
• drevovláknité dosky (asi 10 mm).

Zhodnotenie stavu nových strešných plášťov hál

Novonavrhnutá strešná skladba bola posúdená z hľadiska šírenia vlhkosti v strešnej konštrukcii tepelnotechnickým výpočtom v jednorozmernom teplotnom poli (programom TEPLO 2004). S cieľom zistiť medzné okrajové podmienky, pri ktorých by ku kondenzácii na spodnej strane stropnej konštrukcie nedochádzalo, sa vykonal celý rad kontrolných výpočtov.

Výsledky výpočtov jednoznačne preukázali, že navrhnutá strešná skladba nad stajňovým priestorom na odchov prasiat spĺňa pri okrajových podmienkach pre interiér (θi = 21 °C a ϕi = 69 %) všetky záväzné normové požiadavky.

Z dôvodu kondenzácie vodnej pary na spodnej strane plášťa pri normových okrajových podmienkach v interiéri hál (θ_i = 21 °C a ϕ_i = 75 %) treba zabezpečiť priaznivejšie okrajové podmienky vnútorného prostredia účinným vetraním.

Bezchybnú funkciu strešnej skladby možno zabezpečiť zväčšením plochy vetracích otvorov pri žľabe i v oblasti hrebeňa. Z dôvodu extrémneho vnútorného prostredia a malého sklonu horného plášťa sa odporúča navrhnúť odvádzacie aj privádzacie otvory s takou plochou, ktorá predstavuje 1/100 priľahlej strešnej plochy.

Do spodného plášťa treba zakomponovať nový podhľad so súvislou parotesniacou vrstvou s lepenými spojmi a prestupmi. Na takto upravenú parotesniacu vrstvu sa aplikuje sklená alebo kamenná vata 300 mm (z dvoch alebo až troch vrstiev) z dôvodu eliminácie tepelných mostov vzniknutých vplyvom nosnej konštrukcie.

Ďalšou podmienkou správnej funkcie strechy je obnoviť účinné vetranie s cieľom dodržať prípustné parametre interiéru na výpočtovej úrovni (θ_i = 21 °C a ϕ_i = 69 %), ktoré sú zárukou bezchybnej funkcie nielen strechy, ale aj stien hál odchovní prasiat.

Pri existujúcom sklone strešných rovín 14° sa odporúča tesniť pozdĺžne presahy krytiny podľa platného technického návodu (Montážny návod vlnitej strešnej krytiny A 5; 6,5; 6 a B 8 z júna 2007).

Záver

Možno konštatovať, že strešný plášť na objektoch (H1 až H10) odchovne prasiat je celkovo nefunkčný. Vláknocementová vlnitá krytina, ktorá bola na nefunkčný strešný plášť osadená v rokoch 1999 až 2000, je vplyvom vlhkosti a následne aj biologickým narušením neprípustne znehodnotená a neplní svoju funkciu.

Mechanické aj biologické narušenie krytiny sa preukázalo laboratórnymi skúškami a je priamym dôsledkom chybného strešného plášťa, ktorý je umiestnený nad extrémne agresívnym vnútorným prostredím so zvýšenou vlhkosťou.

Text bol spracovaný s podporou grantu GA ČR 103/06/1801 „Analýza spoľahlivosti vlastností stavebných materiálov a konštrukcií s prihliadnutím na ich zmeny v čase a časovo premenlivé vplyvy“.

doc. Ing. Šárka Šilarová, CSc.
Foto: archív autorky

Autorka pracuje na Katedre konštrukcií pozemných stavieb Stavebnej fakulty ČVUT v Prahe. Je členkou Vedeckej rady Európskej spoločnosti strešných konštrukcií (WGD), súdnym znalcom pre strechy, strešné konštrukcie, obvodové plášte, otvorové výplne, podlahy a priečky obytných, priemyselných a poľnohospodárskych stavieb.

Literatúra:
(1)    ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov. Časť 2: Funkčné požiadavky, 2007.
(2)    ČSN 73 1901 Navrhovanie striech – základné ustanovenia,1999.
(3)    ČSN 73 3610 Klampiarske stavebné práce, 1972.
(4)    PROGRAM TEPLO 2004.