Jedním ze současných trendů výroby nových stavebních hmot a celého stavebnictví vůbec je efektivní používání stavebních materiálů s vysokými užitnými vlastnostmi, což vede k neustálému zvyšování požadavků na kvalitu těchto materiálů. Především u moderních nízkoenergetických a pasivních staveb je pak kladen důraz na jejich tepelně technické vlastnosti.
Důležitým parametrem sledovaným v souvislosti s energetickou náročností budovaných, ale i stávajících staveb, je tedy tepelná izolačnost použitých stavebních materiálů. Ta bývá často snížena právě přítomností vlhkosti v konstrukci, která se do staveb může dostat různými způsoby, nejčastěji ve formě srážkové či vzlínající vody, ale rovněž pomocí difuze vodních par či kondenzací. Obsah vlhkosti ve stavebních materiálech a také rychlost šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích jsou důležitá kritéria, která se používají v tepelně technických výpočtech jako vstupní parametry a vypovídají o možné degradaci jak použitého stavebního materiálu, tak celé konstrukce.
Součinitel kapilární vodivosti pro různé materiály je možné nalézt například v tabulkách, kde bývá uveden empiricky, většinou ovšem se značnou nepřesností, nebo je možné tyto parametry u stavebních materiálů zjišťovat pomocí gravimetrické metody, která je však metodou destruktivní, poskytuje zisk pouze velmi omezeného množství potřebných dat a současně je zatížena nepřesností výsledků měření, která bývá způsobena vlivem manipulace s měřeným vzorkem.
Doc. Janu Škramlikovi a jeho výzkumnému týmu z Fakulty stavební VUT v Brně se podařilo vyvinout nový a mnohem exaktnější způsob měření vlhkostních parametrů stavebních materiálů, a to prostřednictvím nového moderního zařízení, které umožňuje právě tyto důležité charakteristiky stavebních materiálů efektivně sledovat a měřit.
Aparatura pro měření vlhkostních parametrů pórovitých stavebních hmot (viz obr. 1) využívá elektromagnetického mikrovlnného záření pro nedestruktivní měření vlhkostních parametrů pórovitých stavebních materiálů a umožňuje přesné, opakovatelné a lidskou chybou nezatížené stanovení součinitele kapilární vodivosti a jeho závislosti na hmotnostní vlhkosti u různých materiálů. Právě zjišťovaný součinitel kapilární vodivosti je významnou charakteristikou, která vypovídá o rychlosti šíření kapalné vody v kapilárním systému daného stavebního materiálu a při vyjadřování tepelně technických vlastností různých stavebních materiálů vystupuje jako základní parametr.
Obr. 1: Nově sestavená měřící aparatura
Zařízení řeší způsob získávání vstupních údajů pro numerické vyhodnocení vlhkostních parametrů na základě experimentálního měření šíření vlhkosti konkrétního vzorku materiálu. Předností tohoto způsobu měření je, že není destruktivní vzhledem ke vzorku a je na něm možné provést opakované měření v různých fázích jeho navlhnutí v nestacionárním stavu s možností programování průběhu měření ke stanovení součinitele kapilární vodivosti. Výstupy měření jsou zaznamenávány pomocí PC a zpracovávány speciálně sestaveným počítačovým programem. K detekci vlhkosti obsažené ve vzorku sledovaného materiálu je použito elektromagnetické mikrovlnné záření. Výstupem měření je grafické rozložení vlhkosti ve 3 rozměrech a funkční závislost součinitele kapilární vodivosti na hmotnostní vlhkosti (viz. titulní obrázek - Vykreslení výsledné matice trojrozměrného zobrazení šíření vlhkosti ve sledovaném vzorku materiálu na základě jednotlivých měření).
Nedestruktivní metoda, kterou využívá vynalezené zařízení, umožňuje získat libovolnou četnost konkrétních výstupů (v profilech vzorku materiálu cca po 3 mm), přičemž eliminuje nepřesnosti výsledků měření manipulací se vzorkem. Výstupy měření jsou kontinuálně snímány a ukládány elektronicky bez vlivu chyby lidského faktoru, takže je možné použít pro stanovení součinitele kapilární vodivosti i metodu integrální, která je založena na použití více navlhacích křivek pro jeden sledovaný vzorek materiálu.
Cílem měření pomocí ohlašovaného zařízení je nedestruktivní metodou navlhací křivky zjistit a podle známých fyzikálních zákonů následně stanovit gradient vlhkosti, součinitel kapilární vodivosti a vyhodnotit jeho funkční závislost na obsažené hmotnostní vlhkosti v jednom a tom samém vzorku materiálu v různých časových intervalech od počátku jeho navlhání.
Polyfunkčnost představeného zařízení spočívá mimo jiné v tom, že jeho využití není limitováno pouze v oblasti stavebnictví pro pórovité stavební materiály, ale jak původce zařízení doc. Škramlik uvádí, je možné měřící aparaturu využít také v oblasti geologického průzkumu pro detekci a popis šíření vlhkosti v půdních vrstvách. Unikátnost měřicí aparatury doc. Škramlika má VUT v Brně v současné době již zabezpečenou, a to prostřednictvím užitného vzoru registrovaného na Úřadě průmyslového vlastnictví v Praze. Rovněž se čeká na udělení českého a evropského patentu. Dalším cílem doc. Škramlika je prosazení vynalezeného způsobu měření vlhkostních parametrů do normativních zásad pro praktické využití ve stavebnictví prostřednictvím promítnutí do směrnic a předpisů, případně norem.
Doc. Ing. Jan Škramlik, Ph.D. působí na Fakultě stavební VUT v Brně od roku 1989 jako odborný asistent na ústavu Pozemního stavitelství, kde se specializuje na navrhování staveb a také na jejich sanace a rekonstrukce a současně zastává také funkci zástupce vedoucího Ústavu pozemního stavitelství. Experimentálně se doc. Škramlik zabývá základním výzkumem popisu transportu kapalné vlhkosti v materiálech stavebních konstrukcí.
