YTONG - Kompletné stavebné riešenie od pivnice po strechu
vyhľadávanie
Dnes je 8.12.

Hliník, materiál 21. storočia

Zverejnené: 14. 12. 2018

Hliník alebo aluminium. Tretí najhojnejšie zastúpený prvok v zemskej kôre, ktorý priemyselní spracovatelia separujú z horniny bauxitu. Pred rokmi takmer zapovedaný materiál, ktorý je v poslednom čase v stavebnom aj strojárenskom priemysle znovu hojne využívaný. Pokiaľ zvážime jeho vlastnosti (odolnosť voči korózii či pevnosť), nie je sa ani čomu čudovať.

160 metrov dlhá 3000 ton ťažká strecha olympijského Aquatics Centre v Londýne je pokrytá hliníkom. Tvar objektu pripomína veľkú morskú vlnu. (autor: Ron Ellis, Shutterstock)

Nízka hmotnosť

Strieborný lesklý hliník tuhého skupenstva je pomerne mäkký a ľahký. A jeho nízka merná hmotnosť prináša v stavebníctve takmer len výhody. V prvom rade umožňuje jeho ľahké opracovávanie. Zjednodušuje tiež transport hliníku na miesto určenia aj manipuláciu s finálnymi produktmi priamo na stavbe bez účasti ťažkej stavebnej techniky. Zároveň znižuje zaťaženie nosnej konštrukcie a dovoľuje usadenie skeletu menších rozmerov, čo býva žiaduce hlavne v prípade výškových objektov (predstavte si len, aké hlboké by museli byť základy objektu v prípade, že by bol skelet zo železobetónu). Hlavným prínosom je teda úspora financií a energií.

Strešný plášť obchodného domu Debenhams v Suffolku vo Veľkej Británii je pokrytý hliníkovými panelmi, ktoré sú na oceľovej konštrukcii upevnené pomocou zakrivených pozinkovaných prvkov s 3D svorkami. Sú polohovateľné v troch smeroch. (autor: Ron Ellis, Shutterstock)
Strešný plášť obchodného domu Debenhams v Suffolku vo Veľkej Británii je pokrytý hliníkovými panelmi, ktoré sú na oceľovej konštrukcii upevnené pomocou zakrivených pozinkovaných prvkov s 3D svorkami. Sú polohovateľné v troch smeroch. (autor: Ron Ellis, Shutterstock)

Pevnosť

Pre hliník je typická značná tuhosť a výborný pomer pevnosti v ťahu ku hmotnosti. Pevnosť je možné tiež navýšiť legovaním. Pre tieto charakteristiky je hliník všeobecne vhodný a používaný aj k výrobe rámov okien a dverí. Uvádzané vlastnosti zabezpečujú stabilitu materiálu aj v prípade, kedy je produkt tenký a zaťažovaný. To je ocenené predovšetkým pri obkladaní fasád, napríklad neobytných domov. Okrem zaujímavého pomeru hmotnosti a pevnosti, aluminium totiž ponúka aj vylepšenie fasádnej izolácie a predlžuje životnosť objektu. Vo výsledku tiež pozitívne ovplyvňuje aj energetickú účinnosť obvodovej konštrukcie budovy.

Konštrukcia centrálnej haly Sage Gateshead v Newcastlu je navrhnutá tak, aby pripomínala zvukovú vlnu. Je tvorená hliníkom, sklom a oceľou. (autor: DavidGraham86, Shutterstock)
Konštrukcia centrálnej haly Sage Gateshead v Newcastlu je navrhnutá tak, aby pripomínala zvukovú vlnu. Je tvorená hliníkom, sklom a oceľou. (autor: DavidGraham86, Shutterstock)

Odolnosť

Minimálna životnosť hliníkovej konštrukcie je pritom 80 rokov. Počas tejto doby materiál navyše nestráca nič zo svojich vlastností v akýchkoľvek klimatických podmienkach (od -80° C do +300° C). Aluminium je využívaný k výrobe stavebných konštrukcií aj vo veľmi chladných oblastiach ako je napríklad Sibír v Rusku. Tepelne izolovaná hliníková obkladová doska s reflexnou fóliou chráni priestory pred chladnými teplotami až štyrikrát lepšie než 20 cm hrubé kamenné murivo.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že hliník je v stavebníctve veľmi užitočným materiálom. Okrem už uvedených oblastí môžeme takisto spomenúť jeho využitie vo výrobe kľučiek, nábytku, strešných nadstavieb (napríklad obchodných centier a štadiónov). Efektný aj funkčne prínosný je obzvlášť ako strešná krytina, schodisko, ako súčasť vykurovacích a klimatizačných systémov. V súčasnosti hrá významnú rolu aj pri opravách historických budov.

Fasáda hotelu Four Seasons v Bahraine je pokrytá hliníkovými panelmi, ktoré objektu dodávajú veľmi výraznú podobu. (autor: Philip Lange, Shutterstock)
Fasáda hotelu Four Seasons v Bahraine je pokrytá hliníkovými panelmi, ktoré objektu dodávajú veľmi výraznú podobu. (autor: Philip Lange, Shutterstock)

Legovanie

A ako je hliník spracovávaný? Na zabezpečenie konkrétnych mechanických vlastností hliníku (hlavne konštrukčných stavebných prvkov) býva tento materiál, rovnako ako aj ostatné kovy, legovaný (primiešanie iného prvku).

Podľa druhu a množstva prímesi sú zliatiny hliníku rozdelené do 8 skupín:
 1xxx označuje kvalitný nelegovaný hliník s čistotou 99 % a vyššou. Tento čistý hliník je cenený pre jeho vynikajúcu odolnosť proti korózií či vysokú elektrickú vodivosť. Disponuje pevnosťou v ťahu 40 – 70 MPa pri ťažnosti 30 %. Tvarovaním za studena však môže dosiahnuť pevnosť aj 200 MPa pri ťažnosti 1 – 2 %. Svoje miesto nachádza napríklad medzi elektrickými drôtmi, potrubnými systémami, chemickými nádržami apod.
 2xxx obsahuje hlavný legovací prvok meď, ktorá zvyšuje pevnosť materiálu na cca 400 MPa.
 3xxx je skupina, kde je hliník spojovaný s mangánom (výroba napr. dopravných značiek).
 4xxx obsahuje kremík, vďaka ktorému mení materiál pri anodickej oxidácií farbu na tmavo šedú až antracitovú a preto je často používaný v architektúre.
 5xxx zahrnuje horčík, prípadne mangán, ktoré zvyšujú odolnosť voči korózií v prímorskom prostredí. Tieto zliatiny nachádzajú uplatnenie v architektúre, ako dekoračné rámy či v lodnom staviteľstve.
 6xxx je zliatinou s prvkami kremíku a horčíku, vyznačuje sa ľahkou opracovateľnosťou a je preto využívaný k výrobe tých najzložitejších architektonických tvarov.
 7xxx prichádza na rad, pokiaľ sú na materiál vyvíjané vysoké pevnostné nároky. Hlavný legujúci prvok je tu zinok. Jedná sa o najpevnejšiu zliatinu hliníku, pevnosť môže dosiahnuť až 600 MPa. Nevýhodou je však jej náchylnosť k tzv. medzikryštalickej korózii (nerovnomerné napadnutie, ktoré znižuje mechanickú pevnosť korodujúceho materiálu).
 8xxx zahŕňa všetky ostatné legujúce prvky.

Kľúčovým materiálom pre výstavbu olympijských zariadení v Sochi v Rusku bol tiež hliník. (autor: Ewa Studio, Shutterstock)
Kľúčovým materiálom pre výstavbu olympijských zariadení v Sochi v Rusku bol tiež hliník. (autor: Ewa Studio, Shutterstock)

Spracovanie

Po vytvorení požadovanej zliatiny, je materiál buď pretlačovaný cez matricu (extrúzia), čím vznikajú tvarovo presné hliníkové profily, valcovaný (tak sú vyrábané plechy, drôty, dosky) alebo odlievaný v keramických škrupinách, či do piesku. Nasleduje povrchová úprava a možností je hneď niekoľko.

Základnou úpravou je pokovanie galvanizáciou. To je proces, ktorý využíva jednosmerného elektrického prúdu k vylučovaniu tenkých povlakov kovov z roztoku ich solí na elektricky vodivých predmetoch. Obľúbená je tiež anodická oxidácia alebo eloxovanie - elektrolytický proces, ktorý je uplatňovaný za účelom vytvorenia ochrannej oxidovej vrstvy (proti poveternostným vplyvom, ku zvýšeniu tvrdosti, mechanickej oteruvzdornosti, ku zvýšeniu koróznej odolnosti) na povrchu hliníku. Eloxovaním je možné upraviť všetky zliatiny hliníku, vrátane tej s vysokým obsahom Cu alebo Zn. Býva tiež aplikovaná dekoratívna anodická oxidácia, ktorá je oceňovaná hlavne medzi dizajnérmi. Na rovnomernú oxidovanú vrstvu môžu byť totiž aplikované farbivá, ktoré sú z časti chemicky viazané, z časti absorbované a plnia okrem iného funkciu ďalšej ochrany materiálu proti poškodeniu. Na hliníkový materiál je možné aplikovať tiež medený povlak, ktorý často funguje ako medzivrstva pri ďalšom pokovovaní. Zvýšená odolnosť proti opotrebovaniu sa najčastejšie dosiahne niklovaním. Tam, kde je vyžadovaná zvýšená tvrdosť a oteruvzdornosť, je povrch upravovaný chrómovaním (vysoko lesklým, dekoratívnym chrómom s odolným, trvanlivým povlakom a zrkadlovým efektom). Výrazný katodický účinok má zinkovanie. Povlakovanie zinkom dodáva hliníku vyššiu odolnosť voči korózii. Vynikajúcou tepelnou a elektrickou vodivosťou potom disponuje hliník, ktorý je postriebrený. A jednou z najprogresívnejších výrobných technológií je kataforéza, ktorá zvyšuje koróznu odolnosť a umožňuje aj nános farby.

Je potrebné ale dodať, že mechanické vlastnosti materiálu sú určené nielen jeho chemických zložením, ale aj spôsobom výroby a tepelným spracovaním. Hliníkový plech valcovaný za studena je napr. pevnejší a tvrdší, ale menej ťažný než plech rovnakej zliatiny, avšak valcovaný za tepla.

Zábavný park Ferrari v Abu Dhabi disponuje hliníkovou strechou, ktorá je so svojou rozlohou 200 000 m2 najväčšou hliníkovou krytinou na svete. (autor: Zhukov Oleg, Shutterstock)
Zábavný park Ferrari v Abu Dhabi disponuje hliníkovou strechou, ktorá je so svojou rozlohou 200 000 m2 najväčšou hliníkovou krytinou na svete. (autor: Zhukov Oleg, Shutterstock)

Výroba

Čistého hliníku je dosiahnuté elektrolýzou taveniny bauxitu a kryolitu pri teplote asi 950 °C. Avšak počas spracovania 4 ton bauxitu vzniknú až 3 tony odpadu, vrátane odpadu toxického (aj rádioaktívneho) a veľkého množstva nebezpečného kalu so silnou alkalitou. Pri výrobe hliníku je navyše spotrebované ohromné množstvo energie (až 25x viac než pri výrobe skla) a vody. Vznikajú tiež silno znečisťujúce emisie, napr. zlúčeniny flóru. Nevýhodou je tiež to, že hliník umiestnený na skládke sa takmer nerozkladá.

Recyklácia

Na druhej strane hliník má mimoriadne dlhú životnosť a je ľahko recyklovateľný. A to aj v prípade, že sa jedná o odpadné zlepence s izolačnými hmotami a lepidlami. Hliník je v takom prípade oddelený a recyklovaný separátne. Prípadné iné kovy sú potom od hliníku oddeľované mechanicky. Vo finále je tak zabezpečená čistota taveného kovu a chránené životné prostredie pred emisiami pochádzajúcimi zo spaľovania vedľajšieho materiálu. Recyklácia alumínia je navyše spojená aj s výhodou ohromnej energetickej úspory: znovuroztavenie už použitého hliníku spotrebuje len 5 % celkovej energie, ktorá by inak bola potrebná pre produkciu prvovýrobku. Je tak podporený dnes toľko diskutovaný udržateľný rozvoj.

Pre zaujímavosť – hliníkový šrot má na trhu pomerne vysokú finančnú hodnotu a je teda možné, že výnos z nej pokryje z veľkej časti náklady na prípadnú demoláciu objektu.

Strecha ohromného átria Riverwalk v hotelovom komplexe v blízkosti Dallasu v USA je sformovaná z hliníku. Plocha átria presahuje 16 000 m2. Hliníková konštrukcia napomáha udržaniu vhodnej vnútornej klímy. (Autor: Edward Chin, Shutterstock)
Strecha ohromného átria Riverwalk v hotelovom komplexe v blízkosti Dallasu v USA je sformovaná z hliníku. Plocha átria presahuje 16 000 m2. Hliníková konštrukcia napomáha udržaniu vhodnej vnútornej klímy. (Autor: Edward Chin, Shutterstock)

Dizajn a praktické vlastnosti v jednom

Hliník je mnohými právom považovaný za materiál 21. storočia. Okrem mnohých výborných funkčných vlastností (odolnosť voči korózií, nízka hmotnosť, je netoxický, nemagnetický a nezápalný, recyklovateľný) sa jedná o dizajnový nástroj mnohých architektonických štúdií. Hliník, spoločne so sklom, mení tradičné mestá na súčasné moderné aglomerácie. Kancelárske budovy sú závislé na ľahkých hliníkových konštrukciách. Alumínium je tiež z praktických dôvodov využívaný k výrobe moderných veľkoformátových okien, ktoré vyžadujú čo najtenšie, ale maximálne nosné rámy. Aj napriek svojej nízkej hmotnosti totiž ponúka pevnosť, ktorou inak disponujú len ťažké kovové materiály. Hliník je veľmi obľúbený materiál v stavebnom priemysle a jeho spotreba preukazuje trvalý rast.

Zdroje: https://www.aluminiumleader.com/application/construction/
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1859
http://www.hlinikbronz.cz/o-hliniku-obecne/

Autor: Helena Široká, preklad: Ing. Kateřina Kočická
Foto: Shutterstock
reklama

Nové

Pomocou 3D modelov fasádnych prvkov zhmotňujeme predstavy zákazníka a zjednodušujeme proces výroby

Pomocou 3D modelov fasádnych prvkov zhmotňujeme predstavy zákazníka a zjednodušujeme proces výroby

Zverejnené 5.12. Spoločnosť Ruukki je známa inováciami a snahou o neustále zlepšovanie služieb. Ako jeden z mála výrobcov fasádnych systémov vytvára pre zákazníkov 3D vizualizácie detailov. Vďaka nim si lepšie predstavia, ako bude vyzerať ich budova s fasádnymi… ísť na článok

Modrá je dobrá: šesť dôvodov pre interiér v modrých odtieňoch

Modrá je dobrá: šesť dôvodov pre interiér v modrých odtieňoch

Zverejnené 8.12. Pravdou je, že modrá farba nie je v interiéroch tak obľúbená a používaná ako farby neutrálne. Ale nie je to škoda? Modrá je predsa symbolom čistoty a jemnosti. A na ľudskú psychiku majú jej odtiene veľmi pozitívny vplyv. Máme pre vás šesť dôvodov,… ísť na článok

Fasáda bez prasklín? Bez kvalitnej sieťky sa nezaobídete

Fasáda bez prasklín? Bez kvalitnej sieťky sa nezaobídete

Zverejnené 7.12. Kvalitné sklovláknité mriežky sú veľmi dôležitou súčasťou každej fasády. Mriežka svojimi vlastnosťami zabezpečuje najmä prenášanie ťahových napätí v omietke , ktoré vznikajú pri náhlych teplotných zmenách pôsobením atmosferických vplyvov. Vystužuje… ísť na článok

reklama