Sádrové stěny, obklady, omítky pro příjemné a zdravé prostředí

Sádrokartonové nebo sádrovláknité desky, sádrové omítkové směsi nebo sádrové (anhydritové) podlahové potěry umožňují nejen rychlou a snadnou výstavbu. Podstatně také přispívají ke zdravému vnitřnímu prostředí tím, že udržují stálou vlhkost a teplotu. Ukážeme si, jak sádrové materiály pracují. Doprovodné fotografie poskytl KNAUF Praha, spol. s r.o.

Světově působící a v ČR velmi známá skupina KNAUF je významným dodavatelem sádrokartonu a sádrovláknitých desek, sádrových omítek a dalších materiálů. Vedle toho má i velmi výkonnou a kvalitní vývojovou základnu, což se odráží v nabídce kvalitních výrobků a v častém uvádění novinek a inovací. Ale nejen to, odráží se to i v hlubokých znalostech a zkušenostech o příznivém vlivu sádrových staviv na život.

Historie sádry

Nejstarší stopy sádrových omítek jsou 9 000 let staré a byly nalezeny v Anatolii (dnešním Turecku) a Sýrii. Je také známo, že už před více než 5 000 lety pálili Egypťané na otevřených ohništích sádrovec, který poté drtili na jemný prášek. A ten nakonec smíchali s vodou, aby vytvořili pojivový materiál pro stavební bloky ve svých monumentálních stavbách. Příkladem, který mluví za vše, je velkolepá Cheopsova Pyramida. Antičtí Egypťané také používali sádrové modely vytvarované přímo na lidském těle [1].

Sádra je pro své výjimečné vlastnosti ceněna dodnes. A důvodem není jen pohodlná a bezpečná práce s ní. Stále větší význam má i to, jak sádra spoluvytváří příznivou vnitřní vlhkost a stabilizuje vnitřní teplotu. Sádra je v tomto účinkování nejvýkonnější mezi všemi stavebními materiály, daleko za ní je dřevo s mnohem slabším účinkem a běžná staviva na silikátové bázi (betonové a cihelné materiály.). V čem tato její služba spočívá?

Vlhkostní výměna

V tuně sádrokartonových nebo sádrovláknitých desek je při běžné pokojové teplotě (cca 20 °C) a vlhkosti (50 % r.v.) přirozeně obsaženo téměř 160 l vody, z toho 85 % představuje krystalicky vázanou vodu, zbytek je volná voda obsažená v pórech sádrové hmoty. Důležité je, že obsah vázané a volné vody se mění s teplotou a vlhkostí vnitřního vzduchu. Stoupají-li v létě vnitřní teploty, sádra nabírá prostorovou vlhkost. To je vítané. V zimě je tomu naopak, při poklesu teploty se sádra vysouší, tzn. uvolňuje vlhkost do prostoru. I to se hodí, neboť tehdy řada domácností bojuje s příliš suchým vzduchem.

Jenže chemická termodynamika říká, že by to mělo být naopak. S rostoucí teplotou se rovnováha posouvá v neprospěch dihydrátu síranu vápenatého CaSO₄·2H₂O (sádrovec), který se rozpadá na CaSO₄·½H₂O (sádru) a vodu, jež se odpařuje. Při poklesu teplot naopak. Ještě horší je, že kdyby o termodynamické chemické rovnováze této směsi měla rozhodnout jen vzdušná vodní pára, byl by téměř všechen síran vápenatý ve formě suché sádry. Co se tedy vlastně v sádrových konstrukcích děje?

Kapilární kondenzace

Sádrové stavební prvky či konstrukce mají schopnost nabírat prostorovou vzdušnou vlhkost. Děje se tak proto, že v jejich pórech a kapilárách je vyšší rosný bod. To znamená, že díky kohezním silám v pórech a kapilárách zde dochází ke kondenzaci při vyšší teplotě, než v prostoru. Říkáme tomu kapilární kondenzace. Jinak řečeno, za určitých podmínek se od nějaké prostorové relativní vlhkosti výš sráží v pórech sádrokartonu nebo sádrovláknité desky kapalná voda. Je důležité, že její přítomnost posune až 200 násobně reakční rovnováhu ve prospěch sádrovce, více o tom v [2] a [3].

Zimní a letní vlhkostní režim

V zimě bývá v obydlích prostorová vlhkost menší, často i výrazně, než v létě. To proto, že chladný venkovní vzduch obsahuje velmi málo vodní páry, i když venku měříme vysokou relativní vlhkost, třeba 100 %. Tento vzduch se s větráním dostává dovnitř, promíchá se s původním a ohřeje se. Tím podstatně klesne jeho rosný bod a vzniká velmi suchý vzduch. Vnitřní relativní vlhkost pak často klesá i pod 30 %, čemuž odpovídá částečný tlak vodní páry pod 715 Pa (při 20 °C).

V létě naopak proniká dovnitř teplý venkovní vzduch a naše snaha je udržet zde chládek cca 25 °C. Výsledkem tohoto počínání je naopak vlhký vzduch s relativní vlhkostí až 80 %. To představuje částečný tlak vodní páry 2650 Pa.

Pohled na obě hodnoty, tedy „zimní” (715 Pa) a „letní” (2650 Pa) částečný tlak vodní páry, naznačuje fakt, že v zimě sádrová konstrukce vodní páru uvolňuje a v létě přijímá.

Doplnění: Je důležité, že póry a kapiláry v běžné sádrokartonové nebo sádrovláknité desce jsou z velké části vyplněny a smáčeny kapalnou vodou. Tím ještě víc vzrostou kapilární síly a zvýší se rosný bod – tedy teplota, od které začíná v kapilárách kondenzovat voda.

Přítomnost vody v pórech a kapilárách má ale ještě jeden význam. Vzdušný obsah vodní páry totiž nestačí na to, aby se v sádrovém materiálu udržel síran vápenatý jako dihydrát CaSO₄·2H₂O. Jak jsme již zmínili, reakční rovnováha je posunuta tak, že dihydrát by byl za pouhé přítomnosti páry prakticky nepřítomen. Kapalná voda v pórech a kapilárách však zásadním způsobem posouvá rovnováhu ve prospěch dihydrátu. Při teplotě 20 °C a relativní vzdušné vlhkosti 50 % jsou v sádrové stavební desce zhruba 2 hmotnostní % volné vody. 83,3 % hmotnostních procent představuje dihydrát síranu vápenatého a 14,7 hemihydrát. Konec doplnění.

Účinnost této vlhkostní regulace

Každý stavební materiál nějak pracuje s vnitřní vlhkostí. Žádný to ale nedokáže s takovou účinností a vydatností, jako sádra. Malý příklad: Stoupne-li v místnosti vlhkost z 50 procent relativní vlhkosti na 80 procent, může tuna sádry pojmout až 80 litrů vody, [1] a [3]. Nebo naopak. Velice vzdáleně takto funguje dřevo, u ostatních stavebních hmot je tento efekt téměř zanedbatelný.

Je však třeba zdůraznit, že tento děj je pomalý na to, aby okamžitě reagoval na náhlé vlhkostní změny, které nastávají např. při vaření či vodním mytí apod. Dobře ale účinkuje tehdy, kdy se mění počasí, kdy přechází ze zimního na jarní a letní a dále pak na podzimní a zimní. Reakční čas je u sádrové omítky sice pomalejší, ale o to stabilnější. Proto nejsou sádrové omítky vhodné do bazénových prostor a velkých kuchyní, takové množství vlhkosti by nezvládly. Postupné vyrovnání vlhkosti v rodinných domech však zvládají bravurně.

Poslední poznámka se týká toho, že různé povrchové úpravy sádrových povrchů, kartonové opláštění, nátěry a podobně, mohou tyto efekty brzdit nebo zastavit, protože znemožňují pronikání vzdušné páry do pórů a kapilár sádrové hmoty. Totéž platí o různých technologických příměsích, které jsou při výrobě přidávány do sádrové disperze.

Tepelná akumulace

Sádrokartonové či sádrovláknité desky, sádrové omítky nebo podlahové potěry mají dobrou schopnost akumulovat teplo. Tato vlastnost přijde vhod zejména v dřevostavbách. Rozhodující parametr, který má na tepelnou akumulaci vliv, je specifická tepelná kapacita. V tabulce je uvedena pro dihydrát, hemihydrát a vodu:

Běžné silikátové suché materiály vykazují hodnoty cca 850 J/(kg.K). Voda, která má výjimečně vysokou specifickou tepelnou kapacitu, se podepisuje, jak je vidět z tabulky, i na vyšší specifické tepelné kapacitě dihydrátu. Ve výstavbě nás více zajímá tepelná kapacita objemových prvků; sádrová deska o objemové hmotnosti 700 kg/m³ má pak objemovou tepelnou kapacitu 756 kJ/(m³K).

To je výborná hodnota. Je ale dobré vědět, že se tato hodnota může ještě podstatně zlepšit. V teplém letním období se může obsah vody, krystalové i volné, zvýšit v sádrové hmotě na dvojnásobek i více. To znamená přírůstek 146 l vody v jednom krychlovém metru sádrového materiálu. A zároveň přírůstek 612,5 kJ/(m³K) k objemové tepelné kapacitě, která tak vzroste na hodnotu 1 368 kJ/(m³K). Pro srovnání, nejlepší přírodní tepelný akumulant, dřevo, dosahuje hodnoty 1 750 kJ/(m³K).

Poznámka na závěr

V krajním případě, kdybychom sádrokarton vystavili trvale extrémním teplotám a vlhkostem, může tento materiál pohltit ze vzduchu až 270 l vody na 1 m³ a jeho objemová hmotnost vzroste na 970 kg/m³. Jeho objemová tepelná kapacita tak s hodnotou 1 885 kJ/(m³K) předčí i dřevo.

Literatura a zdroje:

[1] http://www.artmolds.com/ali/history_plaster.html,

[2] Hejhálek, Jiří: Sádrové materiály a jejich fyzikální vlastnosti

[3] Hejhálek, Jiří: Sádra a její složení při různé teplotě a vlhkosti