TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.
Použití současných materiálů jako ekologických (pomocný doprovodný materiál k zamyšlení) k předmětu CZ51 Environmentalistika a stavitelství 1. Beton 1. 1 Ekologické hodnocení Beton patří mezi základní stavební materiály. Vzniká smícháním cementu, drobného a hrubého kameniva, vody, různých přísad a příměsí. S pomocí mnoha druhů přísad může beton dosáhnout zcela výjimečných vlastností. Tyto vlastnosti pak mohou být využity podle typu, umístění a zatížení konstrukce přesně tak, jak to dané podmínky vyžadují. Beton můžeme považovat z určitého pohledu za ekologický materiál, protože vzniká přírodním procesem a z přírodních materiálů. Velice rozvinutá je dnes i technologie jeho druhotného zpracování a recyklace. Např. beton lze předdrtit a znovu použít jako kamenivo pro výrobu dalšího betonu. Proti betonu jako stavebnímu materiálu jsou často námitky. Jednoznačná odpověď v této souvislosti však není možná, protože za pojmem beton se skrývají rozmanité stavební materiály spojené cementem. Pouze 20 až 25% betonové směsi tvoří cement, ale navzdory tomu zapříčiňuje tato složka největší dopad na životní prostředí. Problematické mohou být i speciální přísady, jako např. plastifikátory a bednící olej. Ocelové armatury a jiné kovové prvky v betonu mohou narušit, zeslabit nebo zesílit přirozená a umělá elektromagnetická pole prostředí, což se spojuje s negativním hodnocením železobetonu z hlediska stavební biologie. Použité kovy se vyznačují vysokou spotřebou energie při jejich výrobě. Bourání, odstraňování a případné opětovné využití hlavně železobetonových konstrukcí představuje výrazný technologický a ekologický problém. Stavby z betonu působí vzhledem k absenci povrchové struktury monotónním, chladným a strohým dojmem. Vzhledem k jeho masovému nasazení v btové výstavbě posledních desetiletí poznamenaly tyto vlastnosti betonu negativní obraz našich sídel. V posledních letech se betonářský průmysl pokouší změnit image betonu novými pojmy jako „bytový betonů, biobeton aj. a vyvinuly se nové druhy betonů (pojiva na bázi dřevocementu apod.), které jsou z ekologicko-biologického hlediska hodnoceny částečně pozitivně. Pod pojemem biobeton se rozumějí betonové stavební látky, u kterých se jako pojivo použilo hydraulické vápno namísto cementu, přičemt je snaha dosáhnout stejné charakteristiky pevnosti a trvanlivosti. Podrobným způsobem se dělají pokusy nahradit ocelovou výzkuž v souvislosti se zářením neutrálními materiály (např. bambus, plastová vlákna) nebo použít jako příměsi organické materiály, jako korkovou drť nebo dřevní moučku. 1. 2 Suroviny a výrobní proces Beton je směsí pojiv (cementu), příměsí (písku, štěrku, lehkých příměsí) a vody, která se chemicko-fyzikálními procesy mění na materiál vlastnostmi podobný kamenu. Cement
1
tvoří 20 až 35% podílu betonu a dodává mu tvrdost a uzavřenost. Výběrem vhodných přísad se beton přizpůsobuje požadovanému použití a dodává se v různých směsích podle tvrdosti. Do betonu se přidávají i např. různé chemické příměsi, které zlepšují jeho zpracovatelnost (plastifikátory) a vodotěsnost, zabraňují procesům smršťování, urychlují nebo zpomalují tuhnutí, chrání proti mrazu, vytvářejí vzduchové póry (provzdušňovací přísady) aj. 1. 3 Použití ve výstavbě Přednostmi betonu je jeho volná formovatelnost, vysoká pevnost, dobré statické vlastnosti, dobrá tepelně akumulační a zvukově izolační schopnost. Beton má nízké tepelně izolační vlastnosti zapříčiněné jeho vysokou tepelnou vodivostí, studený povrch a nevýhodné vlastnosti vzhledem k difuzi vodních par. Přijatou vodu odevzdává velmi pomalu, takže stavební prvky z betonu vyžadují dlouhý čas schnutí, např. u betonových stěn je to v porovnání s cihlovým zdivem šestinásobek času. Čas schnutí, difuzní a tepelně izolační vlastnosti betonu se zlepšují jeho pórováním nebo přidáním pórovitých přísad (keramzitu, cihlové drtě, přírodní pemzy, vysokopecní strusky aj.). Pevnost betonu v tahu a v ohybu je nízká, proto se tyto charakteristiky zlepšují vložením ocelové armatury nebo rohoží do betonových konstrukcí. Ocelové prvky se v betonu proti rezavění chrání cementovou kaší. Stavební poruchy mohou nastat, pokud trhlinami vnikne kyselá dešťová voda s obsahem síry do konstrukce. Beton má zdánlivě omezenou životnost, avšak mnohé betonové stavby vyžadují asi po 30 letech sanaci pro vysoký podíl oxidu uhličitého v ovzduší, který ve spojení s vlhkostí mění alkalické hodnoty konstrukcí směrem k neutrálním a dochází k rezavění ocelové výztuže v betonu. Zvláštní pozornost je třeba věnovat roztažnosti betonu. Při kombinaci s dřevem, sádrou, s cihlou a s některými tepelně izolačními materiály je možná tvorba trhlin. (zpracováno dle NAGY, Eugen. Nízkoenergetický ekologický dům. 1. vydání. Bratislava: Jaga, 2002. 283s. ISBN 80-88905-74-5) 1.4 Ekologický cement Výroba cementu je sama o sobě velmi neekologická. Odhaduje se, že na celkové světové produkci oxidu uhličitého se podílí celými 5%. Není proto divu, že v dnešní době, kdy zelená ekonomika stojí v popředí společenského zájmu, se hledají způsoby, jak jeho produkci udělat šetrnější k přírodě. Novým typem je cement, jehož výroba neprodukuje oxid uhličitý, ale naopak ho absorbuje. Na obrázku ekologický cement.
(zpracováno dle GROGMANN, Jan. Ekologičtější výroba cementu. 2011. [cit 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW:
)
2
V poslední době začíná beton v Čechách zaznamenávat znovuzrození a využití pohledového betonu je designován lahůdka. V zahraničí je beton naprosto běžným a atraktivním materiálem. Přesto u lidí, kteří staví u nás, je slovo beton stále synonymem neekologického materiálu. Ale co když bude beton vyroben tak, že to bude ten nejekologičtější beton na trhu a přitom si uchová vysokou kvalitu a k tomu bude designově působivý? Beton je u nás stále vnímám především jako strohý, chladný a šedivý konstrukční materiál, který byl preferován v dobách nedávno minulých, kdy u nás vyrůstala sídliště, stadiony a další stavby monumentálních rozměrů. (zpracováno dle Beton jako moderní a ekologický materiál! 2011. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: ) 1. 5 Recyklace betonu? Je možné, aby se beton čistil sám? Jak je to s recyklací betonu? Při demolici betonových staveb lze využít recyklaci betonu. Výsledný materiál (recykláž) lze např. použít jako materiál pro podkladní vrstvy a na různé zásypy a terénní úpravy. Tímto se nahrazují jiné, často přírodní zdroje. Tím lze dosáhnout úspory v nákladech i v šetrnosti k přírodě. Beton se za jistých okolností dokáže sám čistit. Stačí mu k tomu pouze Slunce nebo jiný zdroj UV-A záření a čas od času opláchnutí vodou. Podmínkou je ovšem použití cementu s technologií TX Active. Výsledkem je samočisticí beton s příznivým vlivem na kvalitu ovzduší. (zpracováno dle Co je to beton. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: ) 1. 6 Betonové střešní tašky – příklad ekologicky orientovaného využití I když se to na první pohled nezdá, výrobní proces betonových střešních tašek je šetrný k životnímu prostředí. Ekologická studie dokázala, že např. při produkci emisí CO2 je na tom v porovnání s pálenou o 55% lépe. Také energetická náročnost při výrobě těchto druhů střešních krytin je velmi rozdílná. Na výrobu betonové tašky je potřeba o 70% nméně energie než na výrobu tašky pálené. To je dáno tím, že vytvrzování betonových tašek probíhá pouze při 60 ˚C, kdežto při vypalování tašek z hlíny probíhá při 1000 ˚C, je tedy energeticky náročnější, a tím tato výroba daleko více zatěžuje životní prostředí. Nejčastěji ale volíme mezi pálenými a betonovými taškami. Užitné vlastnosti nabízejí oba typy srovnatelné. Ve prospěch těch betonových hovoří nižší cena, životnost je až 100 let. Mnozí výrobci také nabízejí až třicetiletou záruku. Na obrázku příklad betonové střešní tašky.
3
Betonové střešní tašky jsou vyráběny z prvotřídních surovin – portlandského cementu, tříděného křemičitého písku, barevných pigmentů na bázi oxidů železa (dodávají taškám požadovaný odstín) a vody. Vyrábějí se kombinovanou technologií natahování a protlačování betonové směsi. Ta zaručuje vysokou míru zhutnění betonu, což je předpoklad pro dosažení vysokých technických parametrů výrobku. Krytina díky tomu vykazuje velkou pevnost, nízkou nasákavost (max 9%), mrazuvzdornost a tvarovou přesnost. (zpracováno dle Betonová střešní taška je levnější a ekologická. 2010. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: ) 2. Cihla 2. 1 Ekologické hodnocení Z ekologického hlediska jsou vůči cihlářským produktům námitky zejména v souvislosti s vysokou energetickou spotřebou při jejich výrobě, odhlédneme-li od toho, jsou vcelku přijatelným produktem. Cihlářské produkty nemění přirozená elektrická a magnetická poled a taktéž vykazují neutrální chování vůči umělým elektrickým a elektrostatickým polím. Výhodou cihlové výstavby je rozebíratelnost, dodatečně pozdější konstrukční změny a bezproblémové bourání zdiva. Cihla je recyklovatelný materiál, cihlová drť a úlomky se mohou znovu použít jako příměsi (např. do betonů) nebo jako výplňový materiál. Cihlová sutina se může opětovně použít jako výplňový materiál na výrobu lehčených betonových tvarovek a jako cihlová močka na pokrytí sportovních a tenisových ploch. 2. 2 Použití ve výstavbě Podle rozměrů se rozlišují cihly malého, velkého a metrického formátu. V současnosti se nejvíce používají velkoformátové příčně děrované cihly, které se pro obvodové stěny vyrábějí se strukturou tenkostěnné mřížky pro dosažení co nejvyššího tepelného odporu. Nová generace bloků kladených na pero a drážku bez přemaltování představuje asi 50% úspory a 15% úspory pracovního času. 2. 3 Energetická náročnost výstavby Energetická náročnost na výrobu cihlářských výrobků je vysoká (720 kWh/t), jako palivo se používá převážně zemní plyn, topný olej nebo elektřina. Např. na výrobu pálených cihel na výstavu jednoho rodinného domu se spotřebuje asi 450 000 MJ paliva, což představuje spotřebu asi 20 000 l topného oleje nebo 16 000 m3 zemního plynu. Při uvedeném
4
výrobním procesu se vyprodukuje asi 34 000 kg oxidu uhličitého. Výroba pálené cihly je tedy v porovnání s nepatrnou energetickou spotřebou na výrobu nepálených cihlářských výrobků neporovnatelně náročnější. (zpracováno dle NAGY, Eugen. Nízkoenergetický ekologický dům. 1. vydání. Bratislava: Jaga, 2002. 283s. ISBN 80-88905-74-5) 2. 4 Nový pohled Cihla (a kámen) jsou dva tradiční stavební materiály, které obstály ve zkoušce časem. Moderní doba si však žádá moderní přístupy a vysoké požadavky na tepelně izolační vlastnosti materiálů, nutí výrobce k neustálé inovaci. Hranice fyzikálních vlastností materiálů jednotlivě lze již jen obtížně posouvat, nová kvalita může vzniknout jen jejich kombinací. Proto si myslím, že cihly plněné minerální vatou jsou tak právě tou ideální materiálovou kombinací zajišťující optimální vnitřní mikroklima. Mezi oblíbené materiály se v poslední době dostávají také broušené cihly. Tyto cihlové bloky mají zabroušené vodorovné ložné plochy, které umožňují ekonomické použití jen minimálního množství maltovin pro jejich spojení. Úspora malty při využití tohoto systému může činit až 84%, pracnost při zdění je snížena až o 25%. Díky minimu použitých maltovin se výrazně snižuje riziko vzniku tepelných mostů ve spárách a zároveň obvykle nedochází ke znečištění stavby. Samozřejmostí je také kratší doba potřebná k vysychání čerstvě postavených stěn.
(zpracováno dle Ekonomické stavby. Rodinný dům. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: ) Země, oheň, voda a vzduch jsou přírodními zdroji sloužícími při výrobě cihel. Cihla – to je tisíciletá tradice s inovacemi, které odpovídají požadavkům na zdravé životní prostředí. Cihla je kouskem přírody – přispívá k pohodě a zdraví ve vašem domě. (zpracováno dle Ekologie. Porotherm. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: )
3. Kámen 3. 1 Ekologické hodnocení Ze stavebně biologického hlediska je kámen bezproblémovým materiálem, je recyklovatelný, elektrostaticky se nenabíjí, u některých druhů kamene (žula) se může
5
vyskytnout zvýšená radioaktivita. Vzhledem k poměrně malé míře používání v současnosti to však nepředstavuje vážnější problém (s výjimkou pemzy). 3. 2 Použití ve výstavbě Přírodní kámen by se ve výstavbě měl pro omezené zásoby, místní výskyt a pro vysoké nároky na zpracování spíše omezovat. Je však i nadále využitelný jako plnivo do betonu, pro výstavbu gravitačních opěrných zdí, zídek aj. 3. 3 Energetická náročnost výstavby Kámen se strukturou velmi pevného spojení minerálů je typický svou tvrdostí, pevností a odolností. Může se uplatnit jako nosný materiál, ale i ve formě obkladů povrchů (stěn a podlah). Pro svou strukturu mají přírodní kameny vysokou objemovou hmotnost (2500-3000 kg/m3) a vynikající tepelně akumulační schopnosti. Zahřívají se však pomalu (jsou dobrými vodiči tepla) a jejich povrchová teplota se zvýší jen při přímém dopadu slunečních paprsků, proto bývá jejich povrch zpravidla studený. Odolnost kamenů vůči působení vody závisí na jejich kapilární struktuře – husté horniny jako žula nebo mramor jsou velmi nepropustné, pískovec a tuf vodu přijímají a vlivem mrazu se jejich povrch může narušovat. Povrchová ochrana kamene je velmi omezená a v principu by se povrch neměl uzavírat ochrannými prostředky. Kámen by se neměl omítat, ani natírat barvami, v nutných případech ochrany proti agresivním vlivům (znečištěnému vzduchu nebo vodě) je zvykem impregnovat je bezbarvými silikonovými živicemi. Pravidelná údržba kamenných povrchů je nezbytná, měly by se čistit od prachu a znečištění, kamenné sokly je třeba v co nejvyšší míře chránit proti působení vody, solí a humusu. (zpracováno dle NAGY, Eugen. Nízkoenergetický ekologický dům. 1. vydání. Bratislava: Jaga, 2002. 283s. ISBN 80-88905-74-5) 4 Plasty 4. 1 Ekologické hodnocení Surovinovou základnu na výrobu plastů tvoří téměř výlučně neobnovitelné fosilní zdroje a hlavně u ropy jde o vysokou závislost na dovozu a o vysoké náklady na přepravu a zpracování surovin. Mnohé plasty jsou v původním stavu v praxi nepoužitelné (např. PVC), proto se do nich musí přidávat různé příměsi, které zabezpečují jejich tvárnost, měkkost a tažnost, stejně jako odolnost vůči teplu a světlu. Při výrobě se částečně používají látky, které mohou z plastů unikat v průběhu mnoha let užívání do vnitřního prostředí budov (např. polychlorované bifenyly a ftaláty jako změkčovadla nebo benzen a glykoly jako ředidla v lacích), takže je možné ohrožení zdraví osob při výrobě nebo v průběhu výstavby. Během používání mohou z některých plastů vyprchávat zdraví škodlivé látky, jako změkčovadla, ohnivzdorné prostředky, stabilizátory a zbytkové monomery. Jako změkčovadla se například většinou používají ftaláty, které pro spotřebu zatěžují životní prostředí v celosvětovém měřítku.
6
4. 2 Použití při výstavbě Díky některým vlastnostem našly plasty uplatnění při nárocích použitého materiálu na nízkou hmotnost, odolnost vůči vodě a agresivním látkám, nízkou hodnotu tepelné vodivosti a dobrou elektrickou izolaci. Některé plasty mají vysokou pevnost v tahu a vysokou hodnotu mezního protažení. Většina plastů je hořlavá. Plasty se vyznačují i vysokým koeficientem tepelné roztažnosti, v závislosti na druhu některé změknou a rozkládají se (mezi teplotou 60 až 200 ˚C. V mnoha oblastech by jejich funkci mohly plnit i jiné materiály. V zájmu jejich uplatnění se mnohé plastové výrobky musí složitým způsobem upravovat, aby se dosáhlo požadované stavebně fyzikální nebo užitkové vlastnosti (např. mikroperforace pojistné hydroizolace střechy z polyethylenu nebo elasticita nátěru na bázi umělé pryskyřice). 4.3 Recyklace Recyklace plastů z oblasti stavebnictví je v praxi téměř nemožná v důsledku od sebe neoddělitelných plastových směsí, příp. spojovacích látek. Negativní dosah výroby plastů na životní prostředí se mnozí výrobci snaží zmírnit argumentem recyklace plastů, která ještě není vyřešená, přece je však třeba zohlednit i kvalitativní vlastnosti tohoto materiálu. Dalším problematickým aspektem používání plastů je jejich odstraňování a likvidace. Odstranění plastů je z ekologického hlediska velmi problematické a škodlivé (např. spalováním PVC vznikají dioxiny velmi toxické látky, které mají karcinogenní a teratogenní účinky). Ukládáním na skládky může PVC ohrožovat životní prostředí uvolňováním těžkých kovů. Při spalování se zhodnocuje jen energetický obsah ropy obsažený v plastu. (zpracováno dle NAGY, Eugen. Nízkoenergetický ekologický dům. 1. vydání. Bratislava: Jaga, 2002. 283s. ISBN 80-88905-74-5.)
Seznam použitých zdrojů: [1] NAGY, Eugen. Nízkoenergetický ekologický dům. 1. vydání. Bratislava: Jaga, 2002. 283s. ISBN 80-88905-74-5. [2] Betonová střešní taška je levnější a ekologická. 2010. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: [3] GROGMANN, Jan. Ekologičtější výroba cementu. 2011. [cit 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: [4] Beton jako moderní a ekologický materiál! 2011. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW:
7
[5] Co je to beton. [cit. 25. 2.
2012].
Dostupné
na
WWW:
[6] Ekonomické stavby. Rodinný dům. [cit. 25. 2. 2012]. Dostupné na WWW: [7] Ekologie. Porotherm. [cit.
25.
2.
2012].
Dostupné
na
WWW:
8
