Izolačný materiál z technického konope do podláh

Využívanie prírodných ľahko obnoviteľných surovinových zdrojov je jedným zo znakov vyspelej spoločnosti. Tieto suroviny predstavujú z hľadiska trvalo udržateľného rozvoja progresívnu cestu k uspokojeniu stále sa zvyšujúceho dopytu po nových ekologických materiáloch s vysokými úžitkovými vlastnosťami.

Izolačné materiály na báze prírodných vláken nachádzajú uplatnenie nielen v oblasti nových, nízkoenergetických a pasívnych stavieb, ale aj v oblasti existujúcich stavieb, predovšetkým pri ich rekonštrukcii. V porovnaní s bežnými syntetickými izolačnými materiálmi vynikajú tepelnotechnickými a akustickými vlastnosťami, ktoré možno veľmi dobre využiť pri aplikácii izolácie do konštrukcie plávajúcej podlahy.

V prípade vodorovných stavebných konštrukcií (konštrukcia podlahy) predstavuje rozhodujúci akusticko-izolačný parameter kroková nepriezvučnosť. Krokový hluk vzniká na stropnej konštrukcii hlavne v dôsledku chôdze po tejto konštrukcii, respektíve nárazmi na podlahovú konštrukciu nachádzajúcu sa nad spodným podlažím. Krokovú nepriezvučnosť stropnej konštrukcie s podlahou charakterizuje index normalizovanej hladiny krokového hluku Ln, w (dB). Na utlmenie dynamických kmitov je preto nutné použiť materiál s vysokou pružnosťou. Charakteristickou veličinou, ktorá túto vlastnosť opisuje je dynamická tuhosť.

V najbližšom období sa pripravuje revízia normy STN 73 0532: 2000 (Akustika. Hodnotenie zvukovoizolačných vlastností budov a stavebných konštrukcií. Požiadavky), výsledkom ktorej by malo byť sprísnenie požiadaviek tak v oblasti vzduchovej nepriezvučnosti, ako aj v oblasti krokovej nepriezvučnosti.
Zvukovoizolačný materiál použitý do konštrukcie podlahy by mal vykazovať dobré mechanické vlastnosti, pričom určujúcou vlastnosťou je napätie pri 10 % deformácii, a ďalej nízku hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti, predovšetkým ak tento materiál plní aj funkciu tepelnoizolačnú. V neposlednom rade by mal materiál vykazovať priaznivú hodnotu činiteľa zvukovej pohltivosti, čím sa môžu pozitívne ovplyvniť aj hodnoty vzduchovej nepriezvučnosti konštrukcie.

Alternatívne akusticko-izolačné materiály z konope
Stavebné materiály na prírodnej báze sa v súčasnosti tešia stále väčšej obľube medzi investormi. Vyššia úroveň technológie stavebných materiálov umožnila vývoj nových druhov stavebných materiálov na báze obnoviteľných prírodných surovín. Ich vlastnosti sú porovnateľné s vlastnosťami klasických materiálov, na anorganickej, prípadne polymérovej báze. V prípade tepelno- a zvukovoizolačných materiálov možno povedať, že prírodné materiály sa na dané aplikácie používali už v dávnej minulosti. Tieto materiály postupne vytlačovali nové syntetické materiály, ktoré vykazovali lepšie úžitkové vlastnosti a mnohokrát aj vyššiu životnosť (v daných aplikáciách). Vďaka novým technológiám možno v súčasnosti vyrábať nové druhy pokročilých izolačných materiálov na báze prírodných surovín (ľan, konope, jutovina), ktoré majú veľmi dobré úžitkové vlastnosti, porovnateľné s izolačnými materiálmi na báze minerálnej vlny alebo polystyrénu.

Ako príklad možno uviesť tepelnoizolačné dosky vyrobené z konopných vláken, drevnatých častí konope a polyesterových biokomponentných vláken. Za účelom preukázania vhodnosti konopných dosiek na použitie do podláh sa realizovali na VUT v Brne laboratórne testy.

Zloženie skúšobných dosiek bolo nasledovné:

• konopná vláknina 45 %,
• konopné drevnaté časti 40 %,
• biokomponentné vlákna 15 %.

Skúšobné vzorky sa vyrobili metódou lisovania za zvýšenej teploty asi 150 °C s hrúbkami:

• vzorka č. 1: 20 mm,
• vzorka č. 2: 40 mm,
• vzorka č. 3: 60 mm,
• vzorka č. 4: 100 mm.

Vyhodnotenie testu
Z vyrobených materiálov sa pripravili skúšobné dosky:

• s rozmerom 200 × 200 mm na zistenie fyzikálnych a mechanických vlastností,
• s rozmerom 300 × 300 na zistenie tepelnoizolačných vlastností,
• kruhového tvaru s priemerom 100 a 30 mm na zistenie akustických a difúznych vlastností.

Na skúšobných vzorkách sa realizovala séria laboratórnych meraní, ktorých cieľom bolo zistiť základné vlastnosti, ktoré sú významné z hľadiska použitia izolačných materiálov do konštrukcií plávajúcej podlahy. Stanovila sa:

• hrúbka (v súlade s STN EN 12431: 2000 Tepelnoizolačné výrobky pre budovy. Stanovenie hrúbky izolačných výrobkov pod plávajúcu podlahu),
• objemová hmotnosť (v súlade s STN EN 1602: 1999 Tepelnoizolačné materiály pre stavebníctvo. Stanovenie objemovej hmotnosti),
• súčiniteľ tepelnej vodivosti (v súlade s STN 70 7012, STN 12667: 2001 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných materiá­lov a výrobkov. Stanovenie tepelného odporu metódou chránenej teplej dosky a metódou meradla tepelného toku. Výrobky s vysokým a stredným tepelným odporom),
• napätie pri 10 % deformácii (v súlade s STN EN 826: 1999 Tepelnoizolačné materiály pre stavebníctvo. Stanovenie správania pri namáhaní tlakom),
• pevnosť v ťahu kolmo na rovinu dosky (v súlade s STN EN 1607 + AC: 1999 Tepelnoizolačné materiály pre stavebníctvo. Stanovenie pevnosti v ťahu kolmo na rovinu dosky),
• činiteľ zvukovej pohltivosti (v súlade s STN ISO 10534-1: 2002 Akustika. Určovanie koeficienta zvukovej pohltivosti a akustickej impedancie v impedančných trubiciach. Časť 1: Metóda použitia stojatej vlny (ISO 10534-1: 1996)),
• dynamická tuhosť (v súlade s STN EN 29052-1: 1997 Akustika. Stanovenie dynamickej tuhosti. Časť 1: Materiály pre izoláciu plávajúcich podláh v bytových objektoch).

Fyzikálne vlastnosti
Objemová hmotnosť je jedným z významných aspektov ovplyvňujúcich tepelnoizolačné, akustické a fyzikálno-mechanické vlastnosti izolačných materiálov. Vlastnosti izolačných materiálov však významne ovplyvňujú aj hrúbka materiálu, predovšetkým pokiaľ ide o akustické vlastnosti. Z tohto dôvodu sa realizovala štúdia vlastností akustickej izolácie na báze technického konope na skúšobných vzorkách s rozličnou hrúbkou (tab. 1).

Najväčšia objemová hmotnosť sa namerala v prípade vzorky č. 1 s hrúbkou 20 mm (134,4 kg/m³), v danom prípade ide predovšetkým o vplyv spôsobu výroby materiálu. Pri vrstvení častíc konopného pazderia dochádza v prípade menšej hrúbky výrobku k lepšej orientácii týchto častíc, čo vedie ku zvýšeniu objemovej hmotnosti pri konštantnom výrobnom prítlaku.

Tepelnoizolačné vlastnosti
Jednou z dôležitých vlastností tepelnoizolačných materiálov používaných do plávajúcich podláh je hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti, a to predovšetkým v prípadoch, keď sa podlaha nachádza medzi dvoma priestormi s rozličnou návrhovou teplotou. Hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti sa stanovili pre teplotu 10 °C pri teplotnom spáde 10 °C, použitím stacionárnej metódy dosky. Použil sa prístroj Lambda 2 300. Z technických dôvodov sa meranie realizovalo na vzorkách do hrúbky 60 mm, na doskách s rozmermi 300 × 300 mm s vlhkosťou rovnajúcou sa vlhkosti vzduchu v laboratóriu a následne na vysušenej doske do konštantnej hmotnosti pri teplote 105 °C. Výsledky merania možno vidieť v tab. 2 a na obr. 1.

Zistené hodnoty tepelnej vodivosti sa pohybovali v rozpätí od 0,0369 do 0,0417 (W/(m . K)) v prípade vzoriek s laboratórnou vlhkosťou a v rozpätí od 0,0359 do 0,0407 (W/(m . K)) po vysušení vzoriek. Najpriaznivejšia hodnota tepelnej vodivosti sa zistila v prípade vzorky č. 1 s výrobnou hrúbkou 20 mm. Je to zapríčinené lepšou orientáciou častíc, kolmo na smer tepelného toku a vyššou objemovou hmotnosťou.

Mechanické vlastnosti
Medzi kľúčové parametre izolačných materiálov vhodných do konštrukcie plávajúcej podlahy patria aj mechanické vlastnosti, ktoré vyjadruje napätie pri 10-percentnej deformácii a pevnosť v ťahu kolmo na rovinu dosky. Stanovenie mechanických vlastnosti sa realizovalo na vzorkách dosky s rozmermi 200 × 200 mm v súlade s STN EN 826 a STN EN 1607. Výsledky meraní možno vidieť v tab. 3 a na obr. 2.

Najlepšie mechanické vlastnosti z hľadiska napätia pri 10-percentnej deformácii vykazovali vzorky č. 1 a 2, pričom v obidvoch prípadoch sa zistila hodnota napätia vyššia ako 30 kPa.

Akustické vlastnosti
Najdôležitejšou vlastnosťou izolačných materiálov na použitie do konštrukcie plávajúcej podlahy je dynamická tuhosť. Dynamická tuhosť sa skúšala rezonančnou metódou na vzorkách s rozmermi 200 × 200 mm v súlade s STN ISO 9052-1.

Ďalšou dôležitou vlastnosťou je zvuková pohltivosť. Hodnota súčiniteľa zvukovej pohltivosti sa stanovila na kruhových vzorkách s priemerom 100 a 30 mm v súlade s STN ISO 10534 v tretinovooktánových pásmach. Na vzájomné porovnanie nameraných hodnôt sa výpočtom stanovila hodnota váženého činiteľa zvukovej pohltivosti v súlade s STN EN ISO 11654. Z technických dôvodov sa meranie realizovalo na skúšobných vzorkách s hrúbkou do 60 mm. Výsledky merania možno vidieť v tab. 4 a na obr. 3 a 4.

Na základe výsledkov je zrejmé, že skúšobné vzorky vykazujú veľmi dobré akustické vlastnosti tak zvukovej pohltivosti, ako aj v oblasti dynamickej tuhosti. Dynamická tuhosť sa zvyšuje so znižujúcou sa hrúbkou, pričom vo všetkých prípadoch sa zistila veľmi nízka hodnota dynamickej tuhosti a všetky skúšobné vzorky možno v súlade s STN 73 0532 klasifikovať ako dynamicky mäkké.

Záver
Na vzorkách tepelnej izolácie na báze technického konope (obr. 5) sa stanovili zá­kladné fyzikálne, tepelnotechnické, mechanické a akustické vlastnosti. Zistilo sa, že vlastnosti izolačných dosiek z technického konope sú úplne porovnateľné s vlastnosťami bežných izolačných dosiek, vyrobených z iných typov materiálov (tab. 5).

Z hľadiska izolačných materiálov použiteľných do konštrukcie plávajúcej podlahy možno tvrdiť, že izolačné materiály na báze technického konope disponujú veľmi dobrým pomerom mechanických a akustických izolačných vlastností. Dynamická tuhosť týchto izolácií sa pohybuje v závislosti od hrúbky pod hranicou 13 MPa/m (ide o dynamicky mäkké materiály), pričom trieda zvukovej pohltivosti bola vo všetkých prípadoch ≥ 0,9.

Ďalšou výhodou izolačných materiálov na báze technického konope je skutočnosť, že sú vyrobené z prírodných ľahko obnoviteľných surovín pochádzajúcich z poľnohospodárskej výroby. V neposlednom rade tieto materiály disponujú veľmi dobrými tepelnoizolačnými vlastnosťami (predovšetkým s hrúbkou 20 mm). Preto možno tvrdiť, že predstavujú zaujímavú a plnohodnotnú alternatívu ku klasickým materiálom, ako je napríklad minerálna vlna alebo penový polystyrén.

TEXT: Ing. Jiří Zach, PhD., Ing. Bc. Jitka Hroudová, Ing. Pavel Kout
OBRÁZKY: autori

Ing. Jiří Zach, PhD. pracuje v Ústave technológie stavebných hmôt a dielcov Stavebnej fakulty Vysokého učenia technického v Brne.

Ing. Bc. Jitka Hroudová pracuje v Ústave technológie stavebných hmôt a dielcov Stavebnej fakulty Vysokého učenia technického v Brne.

Ing. Pavel Kout je externým pracovníkom firmy Canabest, s. r. o.

Príspevok vznikol za podpory projektu MSM 0021630511 „Progresívne stavebné materiály s využitím druhotných surovín a ich vplyv na životnosť konštrukcie.“

Recenzoval prof. Ing. Peter Tomašovič, PhD., ktorý pôsobí na Katedre konštrukcií pozemných stavieb Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.