Bloczki silikatowe. Jakie są rodzaje i wymiary bloczków silikatowych? Zalety i wady stosowania

Ponad stuletnia historia produkcji bloczków silikatowych pozwoliła na dokładne poznanie ich właściwości, ulepszenie parametrów oraz technologii wytwarzania. Obecnie produkowane bloczki silikatowe mają powtarzalne, usystematyzowane właściwości, szeroką gamę wymiarową i różnorodne zastosowanie. Czym są bloczki silikatowe i dlaczego cieszą się rosnącą popularnością?

Bloczki silikatowe – nazewnictwo i surowce

Szukając informacji o elementach silikatowych, można spotkać zamienne nazewnictwo. Silikaty bywają określane jako elementy wapienno-piaskowe, sztuczny piaskowiec a czasem sztuczny kamień. Przy czym określenie drugie i trzecie są ze sobą powiązane i nawiązują do początków materiału, niemieckiego patentu z 1880 roku autorstwa Wilhelma Michaëlisa („Sposób wytwarzania sztucznego piaskowca”). Odnoszą się one do zwartej struktury wewnętrznej oraz składu chemicznego. Proces produkcji bloczków silikatowych jest w pewien sposób przeniesieniem na warunki przemysłowe procesu powstawania piaskowca w środowisku naturalnym. Najpopularniejsze jednak określenie to elementy wapienno-piaskowe. Wynika ono z surowców użytych do produkcji materiału. Silikat ma nieskomplikowany, naturalny skład, który tworzy około: 90% piasku kwarcowego, 7% wapna i 3% wody. W całym procesie produkcji najistotniejszym etapem jest proces autoklawizacji, który w zasadniczym stopniu odpowiada za końcowe właściwości produktu. Jest to etap, który następuje tuż po ciśnieniowym uformowaniu elementów w prasie. Autoklawizacja to proces, w którym bloczki silikatowe zostają poddane działaniu nasyconej pary wodnej o temperaturze 200°C i wysokim ciśnieniu 16 atmosfer. W tych warunkach następuje reakcja chemiczna łączenia wodorotlenku wapna z krzemem w wyniku której powstają uwodnione krzemiany wapna, które nadają materiałom silikatowym bardzo wysoką wytrzymałość na ściskanie. Warto podkreślić, że wytrzymałość początkowa produktu stopniowo wzrasta w cyklu jego życia. Poprzez wiązanie CO2 zawartego w powietrzu, w wyniku procesu karbonatyzacji, następuje dalszy wzrost wytrzymałości bloczków silikatowych.

Właściwości i parametry bloczków silikatowych

Większość bloczków silikatowych znajdujących się na polskim rynku to elementy o dużej dokładności wymiarowej (kategoria odchyłek wymiarowych T2), która umożliwia murowanie przy użyciu spoiny cienkowarstwowej. Ta technologia prowadzenia prac:

• oszczędności materiałowe (mniejsze zużycie zaprawy),
• szybsze wznoszenie przegród (łatwiejsze poziomowanie i ustawianie kolejnych elementów w murze),
• oszczędności eksploatacyjne, ponieważ spoina cienkowarstwowa wpływa pozytywnie na energooszczędność przegrody – spoiny tradycyjne dużych grubości to częste miejsca generacji podłużnego mostka termicznego czyli miejsca wzmożonej ucieczki ciepła z pomieszczeń.

Bloczki silikatowe przeznaczone do wznoszenia ścian murowych są masywnym materiałem o dużej gęstości objętościowej od około 1400 kg/m³ do 2200 kg/m³. Gęstość materiału bezpośrednio wpływa na inne właściwości fizyczne, tj.:

• współczynnik przewodzenia ciepła λ, bezpośrednio związany z podstawowym kryterium oceny ciepłochronności ściany – współczynnikiem przenikania ciepła U. Współczynnik przewodzenia ciepła dla silikatów oscyluje w granicach od ok. 0,46 do 1,37 W/(m·K).

Rozbieżność skrajnych wartości jest duża ale podobnie jest z rozbieżnością skrajnych wartości gęstości objętościowej. Niemniej jednak niezależnie od tego, czy do wykorzystania w inwestycji został wybrany produkt o najwyższej, czy też o najniższej gęstości, w każdym przypadku przegrody zewnętrzne będą wymagały zastosowania dodatkowych warstw izolacji termicznej.

• akumulacyjność cieplna - przegroda wzniesiona z elementów o dużej masie i zwartej strukturze wewnętrznej charakteryzuje się dużą zdolnością do akumulowania ciepła. Najwięcej ciepła są w stanie zgromadzić pełne bloczki silikatowe o największej szerokości.

Z akumulacyjnością cieplną ściśle związane są pojęcia pojemności cieplnej i bezwładności cieplnej budynku. Są to cechy obiektów, które powinny być analizowane na etapie ich planowania, gdyż mogą w znacznym stopniu wpłynąć na poziom komfortu cieplnego na etapie użytkowania obiektu. Materiał ścienny czy też układ całej konstrukcji przegrody powinny być dobierane zależnie od sposobu użytkowania budynku. Obiekty o konstrukcji lekkiej mają niewielką pojemność cieplną i niską bezwładność, przez co ich wnętrza nagrzewają się szybciej. Obiekty o masywnej konstrukcji, dużej pojemności cieplnej i wysokiej bezwładności zdecydowanie dłużej się nagrzewają, ale też dłużej tracą zakumulowane w ścianach ciepło. Nawet w przypadku czasowych przerw w dostarczaniu ogrzewania obiekt o masywnych ścianach wzniesionych z bloczków silikatowych nie wychładza. 

• wysoka gęstość materiału ma bezpośredni wpływ na jego zdolność do absorpcji wody. Silikaty wbrew mylnie powtarzanej opinii są elementami o bardzo niskiej nasiąkliwości. „Sztuczny kamień” ma szczelną strukturę wewnętrzną i nie pochłania dużych ilości wody. Nasiąkliwość elementów silikatowych zawiera się w przedziale 10-16%, co definiuje ten materiał jako jeden z najmniej nasiąkliwych spośród wszystkich wykorzystywanych do budowy ścian.

• izolacyjność akustyczna - masywne ściany z bloczków silikatowych trudno wprawić w drgania, eliminują powstawanie zjawisk rezonansowych, a tym samym stanowią dobrą barierę dla przedostawania się w budynku hałasów zewnętrznych oraz bytowych.

Im mniejsza ilość drążeń w elemencie oraz im wyższa jego klasa gęstości  tym wyższe są wartości wskaźników izolacyjności akustycznej. Najwyższą ochronę akustyczną zapewniają elementy pełne o gęstości objętościowej około 2200 kg/m³. Dla tych elementów wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej RA1 może wynieść nawet 60 dB. Należy jednak pamiętać, że wysokie parametry akustyczne zostaną spełnione tylko w momencie poprawnego wykonawstwa. 

• wytrzymałość na ściskanie - bloczki silikatowe są materiałem o bardzo wysokiej wytrzymałości. Umożliwiają wznoszenie obiektów wielopiętrowych wyłącznie w konstrukcji murowej. To możliwości, których nie dają żadne inne materiały wykorzystywane do wznoszenia ścian murowych.

Najpopularniejsze klasy wytrzymałości silikatów dostępnych na polskim rynku to 15, 20 oraz 25 MPa. Producenci są jednak w stanie uzyskać elementy o wyższych klasach, wynoszących 30 a nawet 35 MPa. Są to produkty rzadziej spotykane, najczęściej produkowane na potrzeby określonej inwestycji. Wysoka wytrzymałość to większe możliwości projektowe - przestronniejszych pomieszczeń o wytrzymałych ścianach i odpowiedniej nośności.

• bezpieczeństwo pożarowe - można je rozpatrywać dwojako: 1. określając klasę reakcji na ogień elementu murowego. Decyzją Komisji Europejskiej silikaty zostały sklasyfikowane ze względu na reakcję na ogień w najbezpieczniejszej Euroklasie A1, która oznacza, że są materiałem całkowicie niepalnym.2. jako odporność ogniową wyrażoną w minutach i obejmującą w zależności od rodzaju przegrody kryteria REI (nośność, szczelność i izolacyjność ogniową – w przypadku ścian nośnych) lub EI (szczelność i izolacyjność ogniową – w przypadku ścian nienośnych oddzielających). Już od szerokości 180 mm silikatowe przegrody mogą zapewniać maksymalne kryterium REI 240, które korzystnie wpływa na bezpieczeństwo mieszkańców, ekip ratowniczych a także ewakuacji osób i mienia (gwarantując zachowanie wszystkich trzech funkcji przegrody przez co najmniej 240 minut trwania pożaru). Przegroda silikatowa chroni przed rozprzestrzenieniem się pożaru na inne strefy budynku czy też na obiekty sąsiadujące, nie przyczynia się w żadnym stopniu do rozwoju pożaru, nawet w przypadku pożaru rozwiniętego, nie generuje zadymienia, ani nie zagraża zjawiskiem wystąpienia płonących kropli. Dlatego też pozwala na stworzenie bezpiecznych stref przeciwpożarowych.
• mrozoodporność F2 - oznacza, że po poddaniu 50 cyklom zamrażania-rozmrażania bloczki silikatowe pozytywnie przechodzą badanie wytrzymałości na ściskanie. Tak wysoka odporność na działanie mrozu dowodzi, że silikaty nadają się nie tylko do wznoszenia wytrzymałych ścian zewnętrznych, ale również ścian piwnic i fundamentów nawet w przypadku niekorzystnej klasy ekspozycji (aż do MX3 – środowisko mokre, silnie mokre). Ta charakterystyka w żadnym stopniu nie eliminuje jednak zasad poprawnego wykonawstwa i konieczności zapewnienia odpowiedniej izolacji przeciwwilgociowej w miejscach styku przegród silikatowych z gruntem. 
• ekologia - bloczki silikatowe powstają z naturalnych surowców, w trakcie niskoenergetycznego procesu produkcji. Są jednym z najzdrowszych elementów murowych.

Zawartość wapna wpływa na odczyn zasadowy silikatów, dzięki czemu są odporne na działanie korozji chemicznej i biologicznej, zapobiegają rozwojowi grzybów, pleśni i flory bakteryjnej. Silikatowe ściany stabilizują temperaturę i wilgotność w pomieszczeniach. Nadają się do recyklingu. Nawet powracając do środowiska (np. w postaci gruzu użytego do utwardzenia nawierzchni), nie wykazują żadnego negatywnego wpływu.

Zalety i wady bloczków silikatowych

Główne zalety i wady wykorzystywania silikatów w budownictwie wynikają bezpośrednio z właściwości materiału. Można również wysunąć wniosek, że w dużej mierze wady i zalety są ze sobą powiązane. Jednym z podstawowych zarzutów pojawiających się w odniesieniu do elementów silikatowych jest ich duża masa. To przez stosunkowo wysoki ciężar pojedynczego bloczka silikaty w znacznej większości są drobnowymiarowe, tak aby istniała możliwość murowania przegród bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń typu mini dźwig/mini żuraw. Natomiast często można spotkać się z określeniem, że masa w rzeczywistości jest dużą zaletą elementów silikatowych - to właśnie dzięki niej silikat może zagwarantować swoje kluczowe właściwości fizyczne: izolacyjność akustyczną, wytrzymałość, akumulacyjność cieplną.

Kolejną negatywną opinią o produkcie, z którą można się spotkać jest określenie „zimny silikat”. Wynika ona bezpośrednio z wartości współczynnika przewodzenia ciepła materiału, jak i konieczności stosowania dodatkowej warstwy izolacji termicznej przy ścianach zewnętrznych. Rzeczywiście nie ma możliwości wymurowania przegrody zewnętrznej jednowarstwowej spełniającej prawne wymagania. Jednak warto podkreślić, iż graniczna wartość współczynnika przenikania ciepła, która w ostatnich latach ulega stopniowemu zaostrzaniu, prawie eliminuje możliwość wznoszenia przegród zewnętrznych nieocieplonych.

Silikaty to również materiał twardy, dlatego wymaga odpowiedniego kompletu narzędzi do obróbki, np. pilarki stołowej. Twardość materiału należy także uwzględnić, planując prace związane z ułożeniem instalacji elektrycznych. Należy unikać wykuwania bruzd i głębokich podcięć. Zaleca się prowadzenie instalacji w warstwie tynku. Twardość elementu wynika jednak z jego zwartej struktury, dzięki której silikat wyróżnia się niską nasiąkliwością i mrozoodpornością, a cechy te trudno uznać za wady. Ze struktury wewnętrznej materiału wynika również duże ułatwienie na etapie wykańczania obiektu, tj. łatwość i bezpieczeństwo montażu do przegród silikatowych różnego typu obciążeń.

Inne zalety wynikające z zastosowania elementów wapienno-piaskowych to: zapewnienie obiektom wysokiego bezpieczeństwa pożarowego, a także pozostałych sześciu wymagań podstawowych (nośność i stateczność konstrukcji; higiena, zdrowie i środowisko; bezpieczeństwo użytkowania i dostępność obiektów; ochrona przed hałasem; oszczędność energii i izolacyjność cieplna; zrównoważone wykorzystanie zasobów naturalnych).

Bloczki silikatowe – rodzaje

Ze względu na parametry geometryczne (wg PN-EN 1996-1-1) większość produkowanych w Polsce bloczków silikatowych to elementy grupy 1, która oznacza, że udział wszystkich drążeń występujących w elemencie nie przekracza 25% jego objętości oraz udział największego drążenia nie przekracza 12,5% objętości. Grupa elementu murowego jest istotna z uwagi na obliczenia jego charakterystyk wytrzymałościowych. Elementy grupy 1 wyróżniają się najwyższymi wartościami wytrzymałości.Bloczki silikatowe drążone i pełne

Elementy silikatowe występują w postaci pełnej lub drążonej. Drążenia mogą być przelotowe i przechodzić przez całą wysokość elementu lub kończyć się wewnątrz bloczków. Głównym zadaniem występujących drążeń jest obniżenie masy całkowitej pojedynczego bloczka. Większość elementów określanych jako drążone wykazuje udział drążeń powyżej 10% objętości elementu, ale nie większy niż kryterium graniczne grupy 1, tj. 25%. Dostępne są również elementy z jednym drążeniem - o udziale drążeń do 5%, określane jako elementy pełne. Ostatnia grupa to również elementy pełne, całkowicie pozbawione drążeń. 

Bloczki silikatowe i rodzaj powierzchni czołowej

Bloczki silikatowe można także rozróżnić ze względu na rodzaj powierzchni czołowej. Wyróżniamy"

• elementy z profilowaniem pióro-wpust i podchwytem ułatwiającym przeniesienie elementu i odpowiednie ustawienie go w warstwie muru (przeznaczone głównie do wznoszenia ścian nośnych),
• elementy z profilowaniem pióro-wpust bez podchwytu montażowego (w przypadku bloczków niewielkiej grubości, przeznaczonych do ścian niekonstrukcyjnych),
• elementy gładkie, które każdorazowo wymagają wypełnienia zarówno spoiny poziomej, jak i pionowej (zwiększają szczelność muru – przy ścianach o najwyższych parametrach izolacyjności akustycznej lub ścianach narażonych na działanie dużego obciążenia poziomego, np. ściany piwnic i fundamentów.

Profilowanie pióro-wpust pozwala na szybsze murowanie z silikatów, z zachowaniem odpowiedniej szczelności, bez konieczności wypełnienia spoiny pionowej. Jeżeli jednak w projekcie obiektu została wyraźnie zaznaczona konieczność wypełnienia spoiny pionowej, wówczas niezależnie od geometrii bloczków (gładkie czy z pióro-wpustem) spoinę pionową należy wypełnić. 

Zdecydowana większość produktów silikatowych to białe elementy o gładkich powierzchniach. Jednak występują również silikaty przeznaczone do wykonywania elewacji i dekoracyjnych elementów małej architektury, które występują w innych kolorach. Te elementy są barwione w masie, co oznacza, że ich kolor nie ulega degradacji pod wpływem czynników atmosferycznych. Poza swoją barwą produkty przeznaczone na fasady mogą wyróżniać się również łupaną strukturą powierzchni licowej.

Bloczki silikatowe - wymiary

Bloczki silikatowe występują w różnych wymiarach. W większości w postaci bloczków drobnowymiarowych i elementów tradycyjnych (o wymiarze klasycznej cegły), lecz spotkać można również elementy silikatowe o powiększonych wymiarach. W tabeli zestawiono wymiary silikatów dostępnych na polskim rynku.

Osobną grupę bloczków silikatowych stanowią tzw. produkty uzupełniające. Są to elementy połówkowe (eliminujące konieczność docinania elementów, ułatwiające wymurowanie narożnika oraz niejako dbające o zapewnienie przewiązania murarskiego odpowiedniej długości), wyrównujące na wysokości przegrody (będące ułatwieniem w wymurowaniu przegród odpowiedniej wysokości z jednoczesną minimalizacją docinania elementów), służące do wykonywania pionów wentylacyjnych oraz elementy U-kształtne, które pełnią funkcję głównie szalunku traconego.

Zastosowanie – rodzaje przegród i typ obiektów z elementów silikatowych

Z elementów silikatowych można wznosić praktycznie każdy rodzaj ścian. Przy ich użyciu wykonywane są: wewnętrzne i zewnętrzne (dwu- i trójwarstwowe) ściany nośne. Do tego typu przegród wybierane są bloczki o grubości 175 – 250 mm; wewnętrzne ściany niekonstrukcyjne zwykle z bloczków o grubościach 80 – 150 mm; ściany piwnic i fundamentów - 180 – 250 mm; warstwy osłonowe ściany szczelinowej. tj. warstwy elewacyjne.

Bloczki silikatowe można wykorzystać również do tworzenia przegród specjalnych, np. stref oddzielania pożarowego (z uwagi na wysoką wytrzymałość oraz bardzo dobrą ognioodporność) czy też przegród oddzielających pomieszczenia o podwyższonych wymaganiach izolacyjności akustycznej.

Korzystając z elementów uzupełniających, można wykonywać silikatowe przewody wentylacyjne (nie dopuszcza się stosowania silikatów do wykonywania przewodów dymowych) lub, wykorzystując kształtki U, nadproża w szalunku traconym. Elementy uzupełniające mogą służyć również jako szalunek tracony przy wykonywaniu słupa usztywniającego konstrukcję murową.

Silikaty sprawdzają się zarówno w budownictwie jednorodzinnym, wielorodzinnym, ale także rolniczym, przemysłowym, komercyjnym i obiektach użyteczności publicznej.