Svetovo pôsobiaca a v ČR veľmi známa skupina KNAUF je významným dodávateľom sadrokartónu a sadrovláknitých dosiek, sadrových omietok a ďalších materiálov. Popri tom má aj veľmi výkonnú a kvalitnú vývojovú základňu, čo sa odráža v ponuke kvalitných výrobkov a v častom uvádzaní noviniek a inovácií. Ale nielen to, odráža sa to aj v hlbokých znalostiach a skúsenostiach o priaznivom vplyve sadrových stavív na život.
História sadry
Najstaršie stopy sadrových omietok sú už 9 000 rokov staré a boli nájdené v Anatólii (dnešnom Turecku) a Sýrii. Je tiež známe, že už pred viac ako 5 000 rokmi pálili Egypťania na otvorených ohniskách sadrovec, ktorý potom drvili na jemný prášok. A ten nakoniec zmiešali s vodou, aby vytvorili spojivový materiál pre stavebné bloky vo svojich monumentálnych stavbách. Príkladom, ktorý hovorí za všetko, je veľkolepá Cheopsova Pyramída. Antickí Egypťania tiež používali sadrové modely vytvarované priamo na ľudskom tele [1].
Sadra je pre svoje výnimočné vlastnosti oceňovaná dodnes. A dôvodom nie je len pohodlná a bezpečná práca s ňou. Stále väčší význam má aj to, ako sadra spoluvytvára priaznivú vnútornú vlhkosť a stabilizuje vnútornú teplotu. Sadra je v tomto účinkovaní najvýkonnejšia spomedzi všetkých stavebných materiálov, ďaleko za ňou je drevo s omnoho slabším účinkom a bežné stavivá na silikátovej báze (betónové a tehlové materiály). V čom táto jej služba spočíva?
Vlhkostná výmena
V jednej tone sadrokartónových alebo sadrovláknitých dosiek je pri bežnej izbovej teplote (cca 20 °C) a vlhkosti (50 % r.v.) prirodzene obsiahnutých takmer 160 l vody, z toho 85 % predstavuje kryštalicky viazanú vodu, zvyšok je voľná voda obsiahnutá v póroch sadrovej hmoty. Dôležité je, že obsah viazanej a voľnej vody sa mení s teplotou a vlhkosťou vnútorného vzduchu. Ak v lete stúpajú vnútorné teploty, sadra naberá priestorovú vlhkosť. To je vítané. V zime je tomu naopak, pri poklese teploty sa sadra vysúša, tzn. uvoľňuje vlhkosť do priestoru. Aj to sa hodí, pretože vtedy množstvo domácností bojuje s príliš suchým vzduchom.
Lenže chemická termodynamika hovorí, že by to malo byť naopak. S rastúcou teplotou sa rovnováha posúva v neprospech dihydrátu síranu vápenatého CaSO4·2H2O (sadrovec), ktorý sa rozpadá na CaSO4·½H2O (sadru) a vodu, ktorá sa odparuje. Pri poklese teplôt naopak. Ešte horšie je, že keby o termodynamickej chemickej rovnováhe tejto zmesi mala rozhodnúť len vzdušná vodná para, bol by takmer všetok síran vápenatý vo forme suchej sadry. Čo sa teda vlastne v sadrových konštrukciách deje?
Kapilárna kondenzácia
Sadrové stavebné prvky či konštrukcie majú schopnosť naberať priestorovú vzdušnú vlhkosť. Deje sa tak preto, že v ich póroch a kapilárach je vyšší rosný bod. To znamená, že vďaka kohéznym silám v póroch a kapilárach tu dochádza ku kondenzácii pri vyššej teplote, než v priestore. Hovoríme tomu kapilárna kondenzácia. Inak povedané, za určitých podmienok sa od nejakej priestorovej relatívnej vlhkosti vyššie zráža v póroch sadrokartónu alebo sadrovláknitej dosky kvapalná voda. Je dôležité, že jej prítomnosť posunie až 200 násobne reakčnú rovnováhu v prospech sadrovca, viac o tom v [2] a [3].
Zimný a letný vlhkostný režim
V zime býva v obydliach priestorová vlhkosť menšia, často aj výrazne, než v lete. To preto, že chladný vonkajší vzduch obsahuje veľmi málo vodnej pary, aj keď vonku meriame vysokú relatívnu vlhkosť, napríklad 100 %. Tento vzduch sa s vetraním dostáva dovnútra, premieša sa s pôvodným a ohreje sa. Tým podstatne klesne jeho rosný bod a vzniká veľmi suchý vzduch. Vnútorná relatívna vlhkosť potom často klesá aj pod 30 %, čomu zodpovedá čiastočný tlak vodnej pary pod 715 Pa (pri 20 °C).
V lete naopak preniká dovnútra teplý vonkajší vzduch a naša snaha je udržať tu chládok cca 25 °C. Výsledkom tohto počínania je naopak vlhký vzduch s relatívnou vlhkosťou až 80 %. To predstavuje čiastočný tlak vodnej pary 2650 Pa.
Pohľad na obidve hodnoty, teda „zimnú” (715 Pa) a „letnú” (2650 Pa) čiastočný tlak vodnej pary, naznačuje fakt, že v zime sadrová konštrukcia vodnú paru uvoľňuje a v lete prijíma.
Doplnenie: Je dôležité, že póry a kapiláry v bežnej sadrokartónovej alebo sadrovláknitej doske sú z veľkej časti vyplnené a zmáčané kvapalnou vodou. Tým ešte viac vzrastú kapilárne sily a zvýši sa rosný bod – teda teplota, od ktorej začína v kapilárach kondenzovať voda.
Prítomnosť vody v póroch a kapilárach má ale ešte jeden význam. Vzdušný obsah vodnej pary totiž nestačí na to, aby sa v sadrovom materiáli udržal síran vápenatý ako dihydrát CaSO4·2H2O. Ako sme už spomenuli, reakčná rovnováha je posunutá tak, že dihydrát by bol len za obyčajnej prítomnosti pary prakticky neprítomný. Kvapalná voda v póroch a kapilárach však zásadným spôsobom posúva rovnováhu v prospech dihydrátu. Pri teplote 20 °C a relatívnej vzdušnej vlhkosti 50 % sú v sadrovej stavebnej doske zhruba 2 hmotnostné % voľnej vody. 83,3 % hmotnostných percent predstavuje dihydrát síranu vápenatého a 14,7 hemihydrát. Koniec doplnenia.
Účinnosť tejto vlhkostnej regulácie
Každý stavebný materiál nejako pracuje s vnútornou vlhkosťou. Žiadny to ale nedokáže s takou účinnosťou a výdatnosťou, ako sadra. Malý príklad: Ak v miestnosti stúpne vlhkosť z 50 percent relatívnej vlhkosti na 80 percent, môže tona sadry pojať až 80 litrov vody, [1] a [3]. Alebo naopak. Veľmi vzdialene takto funguje drevo, u ostatných stavebných hmôt je tento efekt takmer zanedbateľný.
Je však potrebné zdôrazniť, že tento dej je pomalý na to, aby okamžite reagoval na náhle vlhkostné zmeny, ktoré nastávajú napr. pri varení či umývaní apod. Dobre ale účinkuje vtedy, kedy sa mení počasie, kedy prechádza zo zimného na jarné a letné a ďalej potom na jesenné a zimné. Reakčný čas je pri sadrovej omietke síce pomalší, ale o to stabilnejší. Preto nie sú sadrové omietky vhodné do bazénových priestorov a veľkých kuchýň, také množstvo vlhkosti by nezvládli. Postupné vyrovnanie vlhkosti v rodinných domoch však zvládajú bravúrne.
Posledná poznámka sa týka toho, že rôzne povrchové úpravy sadrových povrchov, kartónové opláštenie, nátery a podobne, môžu tieto efekty brzdiť alebo zastaviť, pretože znemožňujú prenikanie vzdušnej pary do pórov a kapilár sadrovej hmoty. To isté platí o rôznych technologických prímesiach, ktoré sú pri výrobe pridávané do sadrovej disperzie.
Tepelná akumulácia
Sadrokartónové či sadrovláknité dosky, sadrové omietky alebo podlahové potery majú dobrú schopnosť akumulovať teplo. Táto vlastnosť sa hodí hlavne v drevostavbách. Rozhodujúci parameter, ktorý má na tepelnú akumuláciu vplyv, je špecifická tepelná kapacita. V tabuľke je uvedená pre dihydrát, hemihydrát a vodu:
Bežné silikátové suché materiály vykazujú hodnoty cca 850 J/(kg.K). Voda, ktorá má výnimočne vysokú špecifickú tepelnú kapacitu, sa podpisuje, ako je vidieť z tabuľky, aj na vyššej špecifickej tepelnej kapacite dihydrátu. Vo výstavbe nás viac zaujíma tepelná kapacita objemových prvkov: sadrová doska o objemovej hmotnosti 700 kg/m³ má potom objemovú tepelnú kapacitu 756 kJ/(m³K).
| Materiál | Akumulace |
| CaSO4 · 2H2O | 1080 J/(kg·K) |
| CaSO4 · 1/2H2O | 856 J/(kg·K) |
| H2O | 4180 J/(kg·K) |
To je výborná hodnota. Je ale dobré vedieť, že sa táto hodnota môže ešte podstatne zlepšiť. V teplom letnom období sa môže obsah vody, kryštálovej aj voľnej, zvýšiť v sadrovej hmote na dvojnásobok aj viac. To znamená prírastok 146 l vody v jednom kubickom metri sadrového materiálu. A zároveň prírastok 612,5 kJ/(m³K) k objemovej tepelnej kapacite, ktorá tak vzrastie na hodnotu 1 368 kJ/(m³K). Pre porovnanie, najlepší prírodný tepelný akumulátor drevo, dosahuje hodnoty 1 750 kJ/(m³K).
Poznámka na záver
V krajnom prípade, keby sme sadrokartón trvalo vystavili extrémnym teplotám a vlhkostiam, môže tento materiál pohltiť zo vzduchu až 270 l vody na 1 m3 a jeho objemová hmotnosť vzrastie na 970 kg/m³. Jeho objemová tepelná kapacita tak s hodnotou 1 885 kJ/(m³K) prekoná aj drevo.
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
