Uz sve veće potrebe za građevnim materijalom, drevni su se graditelji okrenuli prirodnim resursima materijala – glini i ilovači, koje su i dan-danas osnovne sirovine za proizvodnju opeke i njezinih prerađevina.
Opeku su kao osnovni građevni materijal koristili još u starom vijeku u Mezopotamiji, a o njezinoj trajnosti svjedoče materijalni ostaci: zid od opeke star petnaestak tisuća godina, strop od opeke star šest tisuća godina te krov od opeke star četiri tisuće godina. Općenito gledajući, prošlo je već 23 tisuće godina otkad je oblikovanje gline postalo predmetom čovjekova zanimanja. Ponukani potrebom za građevnim materijalom, drevni su se graditelji okrenuli prirodnim resursima materijala – glini i ilovači, koje su i dan-danas osnovne sirovine za proizvodnju opeke i njezinih prerađevina.
OD STOLJEĆA PETOG
Tradicionalna proizvodnja opeke u našim krajevima datira još od 5. stoljeća zahvaljujući prirodnim nalazištima gline i ilovače na području današnje Slavonije, za potrebe izgradnje Rimljana, Turaka, Austrougarske, a kasnije, naravno, i grada Osijeka. Rastuće potrebe uvjetuju i usavršavanje peći za pečenje opeke i keramike koje se javljaju otprilike prije pet tisuća godina. Opeku nije lako definirati iako su pradavna iskustva pokazala da je istodobno građevinski i umjetnički materijal jer, građenje s njom pruža raznolike mogućnosti oblikovanja geometrijskih i ornamentalnih ploha, jeftino i trajno. Dimenzije opeke koja se nekada proizvodila uglavnom su se razlikovale od današnjih formata, kao vezno sredstvo korišten je bitumen, a svaki je proizvođač u sirovu opeku utiskivao svoju oznaku. Opeku ćemo najtočnije definirati kao blok određenih dimenzija, izrađen od glinene mase ili osnovnog skeleta crepovlja od glinene mase, koji očvrsne pečenjem na temperaturi iznad 800 Celzijevih stupnjeva.
Čerpić je oblikovni element oblika opeke, od gline sa ili bez dodataka koji ima čvrstoću osušene opeke, ali nije pečen i ne možemo ga smatrati opekom.
Faze nastanka opeke u procesu proizvodnje su:
- oblikovanje glinene mase u formu opeke
- osušeni element opeke – čerpić
- dehidratizirana glina
- nedopečena opeka
- opeka
- gusta opeka – poluklinker
- klinker
Pojam crijepa je dvojak, označava crjepovinu, materijal, odnosno stjenku od opeke (pa i stjenku od crijepa), čime naglašavamo gustoću keramičkog materijala sa svim njegovim porama i kapilarama, ali ne i šupljinama koje nastaju prilikom oblikovanja. uzevši pojam crijepa kao prerađevinu, riječ je o vrsti opeke ili ploča pečene gline koja služi za pokrivanje krovova.
Opeka kao građevni materijal udovoljava nizu iznimno vrijednih fizikalnih svojstava koje zahtijevaju stambena i gospodarska izgradnja, a uz drvo i kamen smatramo je najstarijim prirodnim građevnim materijalom.
Opeka je opći naziv za sve vrste i oblike opekarskih proizvoda bez obzira na njihovu namjenu, čiji je glavni predstavnik zidna opeka.
IZOLACIJSKA ULOGA
U konstruktivnom smislu opeku koristimo uglavnom pri okomitim masivnim konstrukcijama s mogućnošću postizanja visine i do 22 kata.
Pri izvedbi horizontalnih konstrukcija mogućnosti su nešto manje jer su rasponi luka i svoda u nosivom smislu ograničeni. U kombinaciji s čelikom i armiranim betonom moguće je nadsvoditi tlocrte i većih površina.
Potrebe bržeg, lakšeg i pravilnijeg zidanja uvjetovale su nastanak oblika koji se zadržao i do današnjeg doba, a to je paralelopiped.
U kojem odnosu trebaju biti duljine bridova pitanje je dogovora i različitih načela, tako da su dimenzije opeke tzv. normalnog formata različite kroz povijest, a i danas u različitim zemljama.
Uz normalan format opeke vremenom su se razvijali (razvijaju se i danas) opekarski proizvodi manjih ili većih dimenzija. Opeka može biti puna ili šuplja (s vodoravnim i okomitim šupljinama), a po strukturi crijepa dijelimo ju na poroznu i gustu te poroziranu tj. opeku olakšane mase. Opeku gustog crijepa obično nazivamo klinker. Opekarske proizvode svrstavamo u skupinu proizvoda koje nazivamo keramikom, prema gruboj procjeni u skupinu proizvoda grube keramike, tako da su građevinska puna opeka i većeformatne šuplje opeke klasični proizvodi grube keramike, a crijep, obložne opeke i tankostjeni proizvodi ulaze u područje terakote i poluklinkera.
Zidnom punom i šupljom opekom normalnog i većih formata zidaju se zidovi građevinskih elemenata i objekata. Služi nam za izgradnju različitih zdanja poput mostova, kanala, tunela, hala industrijskih peći, stambenih i gospodarskih građevina i tako dalje. Služi nam i kao izolacijski sloj, materijal za oblaganje zidova, podova i u druge svrhe. Ponekad se javlja potreba da opeka ima više naglašeno jedno od svojih temeljnih svojstava pa se u tom smislu razvijaju posebne vrste opeka koje se primjenjuju i na posebno projektiranim konstrukcijama određenih namjena. Tako nam fasadni elementi šupljih opeka koji su prozračivani rješavaju probleme difuzije zimi i prevenciju pregrijavanja ljeti.
OPEKA U STAMBENOJ IZGRADNJI
Zahtjevi glede građevne fizike, uz one primjene i oblikovanja, uvjetovali su, osim razvoja dimenzija, i stvaranja rupičaste i šuplje opeke. Glavni predstavnik svih opekarskih proizvoda jest zidna opeka pa kad općenito govorimo o opeci mislimo na zidnu, a taj se pojam odnosi zapravo na sve vrste opeka. Od potpuno pune opeke, preko pune opeke do s petnaest posto šupljina, razvila se rupičasta i šuplja opeka, većeformatna opeka sa 20 do 40 posto šupljina, velikoformatna opeka sa 60 posto šupljina, termoizolacijske, velikoformatne porozirane opeke s maksimalno 40 posto šupljina.
Uz navedene opeke, usporedo se razvijaju i veoma tvrde opeke, porozne, ali visokootporne velike čvrstoće te klinker nasuprot visokoporoznoj opeci slabih statičkih svojstava, velike mase, nešto niže čvrstoće. Propisima su predviđena posebna svojstva za opeke koje se ugrađuju na strani atmosferskih utjecaja, a posebno one koje su s unutrašnje strane ili, pak, one koje se naknadno žbukaju.
ZIDNA I FASADNA OPEKA
Kao što je već spomenuto, zidna opeka je glavni predstavnik skupine opekarskih proizvoda u smislu formata, a proizvodi se od normalnog formata do blokova različitih dimenzija. Obične zidne opeke su različitih čvrstoća, mogu biti šuplje ili pune, žbukaju se ili oblažu i namijenjene su gradnji nosivih i nenosivih vanjskih i unutrašnjih zidova. Porozirana tankostjena šuplja opeka zapravo je obična zidna opeka, ali zahvaljujući svojoj strukturi vrsnih je toplinsko-izolacijskih svojstava. Na svojoj ležećoj plohi sadrži i do 40 posto šupljina, tako da joj visok sadržaj zraka u porama omogućuje pripadnost grupi visokotoplinskih izolacijskih materijala.
Fasadna opeka može biti puna ili šuplja, a izložena je izravnom utjecaju atmosferilija na pročeljima. Osnovni uvjet je otpornost na mraz, a proizvodi se u različitim bojama i različitih površinskih obrada.
Ciglene obloge za betonske nosače su posebne opeke koje se proizvode u različitim oblicima i vezama s betonom koje ga skrivaju. Najčešće su kod stropnih nosivih gredica ili za premošćivanje otvora na zidu – prozori. Zidne ciglene ploče su posebne opeke za oblaganje, najčešće tvorničkih hala i pripadaju skupini običnih zidnih opeka.
Opeke s uzdužnim šupljinama su lagani blokovi ili ploče s uzdužnim šupljinama. Nisu namijenjene izgradnji nosivih zidova. Hurdis-ploče su tankostjene uzdužne šuplje opeke-ploče male debljine. Namijenjene su izgradnji sasvim laganih pregradnih zidova, služe kao pokrov, kao ispune međustropnih nosača i slično.
Stropne opeke su šuplji blokovi za polumontažne stropove gdje je oprečni strop sastavljen 80 posto od opeke, ali se koriste i pri proizvodnji montažnih ciglenih panoa za stropove položene na zid.
Akustik opeka je opeka sa sitnim gustim šupljinama i tankim stjenkama koja se koristi kao rešetkasta obloga zidova u dvoranama i kao takva bitno smanjuje jeku. Kanalni klinker se primjenjuje u niskogradnji (kanali, šahtovi, vodogradnje), a odlikuje ga visoka čvrstoća na habanje.
DIMNJACI I KLINKER
Opeka za dimnjake proizvodi se u različitim oblicima, a namijenjena je u prvom redu izgradnji okruglih industrijskih dimnjaka. Kao dominantno svojstvo ovog građevnog elementa ističemo njegovu visoku čvrstoću. Obložni klinker za oblaganje cesta i putova sadrži zahtijevana svojstva kao što je visoka otpornost na smrzavanje i habanje. Podni klinker se najčešće proizvodi u formi podnih ploča koje nisu kliske i vrlo su čvrste. Nalazi svoju široku primjenu u oblaganju ravnih površina, podova i stuba, kako kod interijera, tako i kod eksterijera. Ploče za oblaganje visećih pročelja pripadaju skupini opekarskih proizvoda sličnih crijepu. Iako su izloženi vrlo sličnim uvjetima, trebaju imati sve osobine crijepa namijenjenoga pokrivanju krovova. Crijep za pokrivanje krovova različitih oblika i izvedbi s pripadajućim pokrovnim asortimanom stoljećima dopunjuje ugođaje krajolika, ističući pritom ljepotu oblika i postojanost boja.
STRUKTURNA SVOJSTVA OPEKE
Polimorfnu strukturu opeke čini međusobni raspored kristalne, staklaste i plinovite faze materijala. Struktura izravno utječe na svojstva crijepa. Određena je veličina zrna, oblikom, količinom i svojstvima faza te poroznošću. Fazni sustav crijepa definiramo kao količinski odnos triju spomenutih faza, a nastaje kao produkt pečenja.
Opeka ima relativno malo staklene faze (osam do deset posto težine), puno kristalne faze i pora, a kod klinkera se odnosi mijenjaju u korist staklene faze. Tekstura naglašava prevladavajuću orijentaciju mineralnih čestica usmjerenih usporedo s jednom ili više ravnina u keramičkom crijepu. U jako izraženom obliku je to slojevito slaganje čestica materijala, što crijep čini nehomogenim. Teksturu uočavamo vizalno (makrotekstura) i uz pomoć optičkih naprava (mikrotekstura).
Gustoću je, pak, najlakše definirati kao stupanj zapunjenosti volumena materijalom iz koje ga je predmet. Možemo je iskazati kao stvarnu (potpuno gust materijal), prividnu (zapreminska masa stjenke) i relativnu (zapreminska masa opeke sa šupljinama). Poroznost opeke je stupanj zapunjenosti volumena porama i ovisi o sastavu mase, finoći ulaznih sirovina, uvjetima oblikovanja, prisutnosti materijala koji oslobađaju plinove, temperaturi i trajanju pečenja. Poroznost materijala utječe na važna svojstva: čvrstoću, toplinsku postojanost, širenje pod utjecajem vlage, propusnost za vodu. Povećanjem poroznosti smanjuje se čvrstoća: opeka je poroznokapilarni anorganski materijal koji se lako vlaži i lako suši.
U opeci se konstantno nalazi vlaga, bilo u obliku tekućine i vodene pare, a pri negativnim temperaturama u obliku leda. Voda putuje difuzijom zbog razlike tlaka, kapilarnog upijanja i filtracijskog gibanja. Opečni zid djeluje kao prirodni klima-uređaj. Opeka diše. U Malagi je na opekama starog maurskog grada Alcacabe izveden jednostavan pokus s dva tekućinska manometra. Zrak napuhan plućima pod pritiskom postupno se probio kroz opeku i podigao manometar na suprotnoj strani. Opekarski materijal je porozan i plinopropustan, što zidu od opeke daje svojstvo da diše. Navedeno svojstvo lako je slikovito dokazati: zapaljena svijeća postavljena u zatvorenu kutiju od opeke (pečena glinena kutija) ostaje gorjeti, dok se u kutiji od drugih građevnih materijala svijeća gasi.
FIZIKALNA SVOJSTVA OPEKE
Opeka upija vlagu i pripada skupini izrazito poroznokapilarnih materijala u kojima je vlaga uvijek prisutna u obliku tekućine, pare leda ili kod negativnih temperatura. Upijanje karakteriziramo kao stupanj zapunjenosti otvorenih pora pri zasićenju u kipućoj vodi. Ovo je svojstvo važan pokazatelj svojstava proizvoda. Kod klinkera je šest posto, kod gušće opeke i crijepa osam do 12 posto, a kod zidne opeke osam do 18 posto. Porozirani materijali imaju upijanje vode i oko 30 posto. Kritična vlažnost je svojstvo materijala izravno vezano uz vlaženje i sušenje, a posljedica je poroznosti i površinske aktivnosti materijala. Definiramo je kao koncentraciju vlažnosti u samome materijalu, kod koje su kapilare i pore ispunjene vodom tako da se transport vlage obavlja istodobnim kapilarnim kretanjem vlage i difuzijom vodene pare. U području ispod kritične vlažnosti transport vlage odvija se samo difuzijom vodene pare.
Ova je veličina iznimno važna u praksi jer, primjerice, mort ugrađen na opeku teže 'pregorijeva' za razliku od morta na materijalu s velikom kritičnom vlagom. Opeka je kapilarni materijal. Visina kapilarnog penjanja ovisi o vremenu. Voda sadrži i otopljene soli koje su elektroliti pa se rastavljanjem molekula na ione (elektrolitičkom disocijacijom) javlja prolaz slobodnih elektrona tj. prolaz slobodnih elektrona, odnosno prolaz električne energije. Kapilarno upijanje biva popraćeno elektrolitičkim reakcijama te je moguća pojava elektroosmoze (zid čini jednu elektrodu, a zemlja u dodiru s vodom drugu).
VLAŽNOSTI SUŠENJE
Temeljem pojave da se izmjenom smjera struje može djelovati na podizanje i spuštanje vode u kapilarama stvara se elektroosmotsko isušivanje zidova. Specifična moć upijanja vode je građevinsko-fizikalno svojstvo opeke koje uvjetuje 'plivanje' ili prejako upijanje iz morta. Opeku, čija je specifična moć upijanja vode velika, potrebno je zaštititi od kiše jer će u protivnom plivati na mortu. Ako je upijanje još veće, potrebno ju je prije ugradnje dobro namočiti kako bi se u tijeku postupka zidanja ograničila na vrijednost koja je u sklopu pretpostavljenih granica. Svojstvo opeke da pri pojavi kondenzacije vodene pare stvara kapljice na hladnim zidnim površinama ili stropovima i da može privremeno upijati manje količine vlage izuzetno je važno i gotovo nezamjenjivo u domeni izgradnje svih vrsta objekata. Otpor difuziji vodene pare izuzetno je važno svojstvo opeke. Pri promjeni agregatnog stanja pare na hladnoj površini zida u tekućinu, voda će biti kapilarno usisana bez mogućnosti koncentracije u hladnoj zoni, što još ipak nije opasno za velik pad izolacijske sposobnosti zida te ne uzrokuje štete od smrzavanja.
Zid od opeke se razmjerno brzo suši, četiri do pet puta brže od iste debljine zida od lakog ili poroznog betona. Brzina sušenja opeke ovisi o poroznosti i raste s finom poroznom strukturom. Sušenje je brže kod poroznih opeka nego, na primjer, kod klinkera. Uvjeti klime, vjetar i relativna vlažnost vanjskog zraka uz kapilarne sila te propusnost vodene pare, utječu na brzinu sušenja.
Pod pritiskom vjetra vlaga dublje prodire u opeku. Kod opeke u tom pogledu razlikujemo materijale s malom sposobnošću kapilarne provodljivosti na vlagu (klinker i visokopečene fasadne opeke) te materijale kod kojih je ta sposobnost velika. Opeka ima najpovoljniji trajni sadržaj vlage od svih građevnih materijala te zidovi od opeke uz cjeli niz promjena u okolini ostaju suhi, a u slučaju pretjerana isušivanja zraka u prostoriji posuđuje im vlagu. Porozni crijep u eksploataciji upija vlagu i širi volumen.
Ugradnja POROTHERM stropa: Povezivanje sa zidom (Wienerberger)
PROMJENE VOLUMENA CRIJEPA
Povećanje bubrenja vremenom se smanjuje do nule jer dehidrirani dio u obliku amorfnog ostatka kaolinita postupno gubi svoju moć upijanja. Porastom temperature pečenja širenje materijala se zbog vlaženja smanjuje. Nadimanje crijepa je nepovratan proces, iako je ponekad moguće tek djelomično vraćanje volumena u prvobitno stanje.
Kapilarno penjanje polarizacijom uzrokuje napone unutarnjih površina, visoki kapilarni naponi uzrokuju znatne mehaničke pritiske na stjenke sitnih pora.
Kritična vlažnost je svojstvo materijala izravno vezano uz vlaženje i sušenje, a posljedica je poroznosti i površinske aktivnosti materijala. Definiramo je kao koncentraciju vlažnosti u samome materijalu, kod koje su kapilare i pore ispunjene vodom tako da se transport vlage obavlja istodobnim kapilarnim kretanjem vlage i difuzijom vodene pare
Uzroci širenja mogu biti: apsorpcija vodene pare na stjenkama kapilara sa zapunjenjem malih pora, kemijska veza s vodom uz nastanak hidrita i krutih otopina, hidroliza staklene faze crijepa, adsorpcija vode na glinovite materijale i produkte njihovog raspada, rehidratacija glinene supstance i tako dalje. Širenje materijala nije proporcionalno veličinama kao što su poroznost niti specifična površina materijala, ali periodičnost zagrijavanja i hlađenja pri eksploataciji utječe na veličinu nadimanja (izloženost crijepa atmosferskim utjecajima kiše i sunčevog zagrijavanja).
Zagrijavanje i hlađenje rahle strukturu opeke, povećavajući mogućnost prodora vlage u nju. Dužina djelovanja vode i povećanje temperature vode povećavaju nadimanje.
Autor: Jasminka Hoger-Živković, inž. građ.
Izvor: časopis PRO GRADNJA
