Co je světlopropustný beton a jaké má využití?

Název světlopropustný beton zní na první dobrou jako nesmysl. Když se ovšem o tento materiál budete zajímat více, pochopíte, že jde o produkt s fascinujícími vlastnostmi, širokými možnostmi použití, nesmírnou variabilitou a obrovským potenciálem. Jeho největším přínosem je přenos denního světla přes konstrukce do prostor bez možnosti denního osvětlení. Ing. arch. Nikola Štochl, Ph.D., je expert, který se tímto materiálem zabývá už několik let.

„Největším přínosem světlopropustného betonu je jeho schopnost přenést přirozené denní světlo do prostorů či místností, kam to za použití standardně realizovaných konstrukcí není jinak technicky možné. Jsme pak schopni pro uživatele budov vytvořit vnitřní prostředí splňující hygienické požadavky na jeho osvětlení a proslunění, a tak v něm vytvořit světelnou pohodu. Vedlejším produktem je navíc architektonicky a esteticky zajímavá konstrukce tvořící světelné efekty a stíny, a to jak v interiéru, tak v exteriéru budov,“ vysvětluje Ing. arch. Nikola Štochl, Ph.D.

Tento typ materiálu má například potenciál vytvořit v galeriích zajímavou synergii mezi samotným prostorem a prostory expozic. Dokáže přivést denní světlo do garáží, podzemních staveb či vnitřních schodišť. Nejzajímavější je však jeho využití jako obkladového materiálu lehkých obvodových plášťů či vnitřních nenosných dělicích konstrukcí.

„Při použití umělého osvětlení, jež je umístěno za obkladový materiál, můžeme z běžné betonové fasády vytvořit po setmění obrazovku s jednoduchými rastrovými obrazy a promítat na ni nejrůznější světelné efekty. Tím budově vnukneme úplně nový rozměr propojení s veřejným prostorem,“ dodává Ing. arch. Nikola Štochl, Ph.D.

LTC, jeho vlastnosti a použití

Světlopropustný beton (LTC – Light transmitting concrete) již jako stavební materiál existuje v mnoha podobách, avšak jeho světelné vlastnosti a možnosti využití nebyly doposud dostatečně zkoumány. A přesně to byla výzva pro Nikolu: „Při studiu materiálu LTC bylo mým hlavním cílem najít ideální technické řešení výroby a vzorky vytvořené ze světlopropustného betonu celkově posoudit. Experimentální studie, kterou jsem na materiálu provedl, byla koncipována komplexně. Počínaje návrhem tvarů a rozměrů LTC desek, výběrem a analýzou prvků ideálních k šíření elektromagnetického vlnění přes optimalizaci složení betonové směsi či měření světelných vlastností materiálu a jeho pevnosti v tlaku a tahu za ohybu, jakož i jeho tepelně-fyzikálních vlastností, protože bez těchto hodnot by nebylo možné materiál bezpečně použít k realizacím ve stavebnictví,“ popisuje expert.

Ačkoli existuje mnoho možností, jak lze desky z LTC vyrobit, architekt Štochl říká, že nejlepší variantou je použití vysokohodnotného betonu s 3D výztuží ze skleněných vláken nebo přimíchání polymerových vláken do betonové směsi. Tento typ 3D výztuže se používá například v tenkostěnných konstrukcích z betonu TRC (textile reinforced concrete) a zlepšuje vlastnosti desky vůči přenosu zatížení. Nejdůležitějším prvkem přidaným do LTC jsou však plastová optická vlákna typu PMMA (známá jako POF – plastic optical fibers) sloužící k přenosu světla. Přidáním optických vláken do materiálu můžeme dosáhnout přenosu světla mezi místnostmi či prostory na větší vzdálenosti.

„K jejich využití v kombinaci s lehkým obvodovým pláštěm byly vlastnosti LTC desek porovnány s vlastnostmi kamenných desek tak, abychom si potvrdili jejich pevnost a kompatibilitu s nosnými systémy pro obkladový materiál, a to včetně možnosti jejich kotvení. Kamenné desky se v současnosti běžně používají ve většině instalací tohoto druhu, proto se toto srovnání vlastností nabízelo. Pokud navíc při návrhu budovy použijeme konstrukci lehkého obvodového pláště, vytvoříme tak mezeru mezi opláštěním a nosnou konstrukcí, která je ideální k umístění umělého zdroje světla.“

Co tvoří LTC, v jaké podobě se vyrábí a jaká je cena?

„LTC neboli světlopropustný beton je tvořený betonovou směsí ideálně s vlastnostmi vysokohodnotných betonů typu HPC nebo UHPC, a to dle pevnostních požadavků, které jsou na výsledný produkt kladeny,“ říká Ing. arch. Nikola Štochl, Ph.D. Do betonové směsi je následně vložena 3D síť ze skleněných vláken nebo jsou do směsi přimíchána polymerová vlákna ke zlepšení schopnosti materiálu přenášet větší zatížení. „Hlavní složkou jsou pak plastová optická vlákna z materiálu PMMA, která mohou být do formy vložena náhodně nebo umístěna do pravidelné rastrové sítě. Záleží na způsobu výroby, který zvolíme. Nejsou vhodná skleněná optická vlákna, protože chemické složení cementové směsi je vůči materiálům na bázi skla agresivní, a to z toho důvodu, že sklo není alkalirezistentní materiál. Mohlo by dojít k poleptání průřezu optického vlákna na jeho konci, a tím ke zhoršení přenosu světelné informace,“ doplňuje Nikola.

Prvky či konstrukce ze světlopropustného betonu jsou v 99 % prefabrikované, vyrábějí se většinou ve formě desek či bloků. „V současné době v České republice neexistuje výrobce ani dodavatel světlopropustného betonu v podobě, o jaké v tomto článku hovořím, a k použití ve stavebnictví, jak o něm uvažuji,“ upřesňuje expert.

Výroba desek ze světlopropustného betonu je značně nákladná a technologicky složitá. Je nutné dodržovat přísnou technologickou a výrobní kázeň, aby prvky nevykazovaly kvalitativní a estetické vady. Elementy, které se do materiálu přidávají, jsou už samy o sobě velmi drahé, čímž se cena výsledného produktu výrazně zvyšuje. Optimalizací prefabrikace a zvýšením poptávky je cenu samozřejmě možné redukovat. Cenově se desky v kvalitě pohledového betonu ze směsi HPC s přimíchanými polymerovými vlákny a za použití plastových optických vláken typu PMMA o průměru 3 mm pohybují kolem 80 000 Kč za m2.

Estetika a funkčnost

Z estetického hlediska a k umocnění vjemů vidí architekt Nikola Štochl největší využití materiálu u staveb, jako jsou galerie, muzea, výstavní pavilony či koncertní síně, kde se může vzájemně doplňovat s hudbou, obrazy, sochami nebo exponáty, a tudíž poskytnout návštěvníkovi ojedinělý smyslový zážitek, jaký doposud nepoznal. Naopak z funkčního hlediska vidí jeho využití v prostorech garáží, podzemních staveb, komunikačních prostor zahrnujících schodiště, chodby nebo lobby, kam by mohl materiál přivést denní osvětlení nezvyklým způsobem. „Uplatnění nalezne i na veřejných prostranstvích, jako jsou náměstí a památníky, kde můžeme například instalací umělého osvětlení pod dlažbu vytvořit zajímavé světelné elementy a interakci mezi samotnou stavbou a návštěvníkem. Nejvíce si ale myslím, že bude využit jako obkladový materiál fasád budov, respektive v kombinaci s lehkým obvodovým pláštěm. Škála použití je značná, ale vzhledem k jeho ceně se ze světlopropustného betonu nikdy nestane masivně užívaný stavební materiál. Zůstane nejspíš u jeho luxusního nebo designového využití, případně poslouží k umocnění architektonického záměru,“ upřesňuje odborník.

Podle něj lze s použitím umělého zdroje světla za LTC deskami vytvořit velmi zajímavé efekty. Jaké například? „Představte si fasádu objektu, na které je tento materiál nainstalován. Budova obložená deskami ze světlopropustného pohledového betonu přes den vypadá naprosto obyčejně, ale v noci ji za pomoci umělých zdrojů světla umístěných v meziprostoru nosné konstrukce pro obklad můžeme posunout do nové dimenze. Oživíme ji světelnou projekcí, čímž na ní vytvoříme jednoduchý rastrový obraz. Pokud bude navíc umělé osvětlení softwarově řízeno a přidáme hudbu, získáme další audiovizuální rozměr, který je v architektuře zatím nevídaný. Nejvíce si však jeho využití představuji ve výstavních prostorách, kdy můžeme při promyšlené expozici vytvořit něco naprosto nového. Budova a její konstrukce budou součástí výstavy samotné.“

Kde se staví se světlopropustným betonem?

Ing. arch. Nikola Štochl, Ph.D., říká, že po světě můžeme vidět mnoho krásných realizací a staveb, které světlopropustný beton využívají. Jeho použití je většinou spojeno s osvíceným investorem či společností, která se chce odlišit inovativním moderním designem. Nové architektonické pojetí běžných konstrukcí s použitím světlopropustného betonu je pro některé investory zajímavé. Mohou s jeho pomocí například nahradit skulptury předních sochařů, které bývají často na větších projektech osazeny.

„Kupříkladu v roce 2002 byl světlopropustný beton poprvé použit na povrchovou dlažbu náměstí v centru Stockholmu. Přes den tvoří bloky 350 × 350 × 50 mm zdánlivě jednoduchou betonovou dlažbu, ale po západu slunce září díky světelným zdrojům umístěným pod nimi. V úplné tmě se kolem středu náměstí vytváří fascinující světelný obrazec. V roce 2004 byl zase tento materiál použit při stavbě soukromého domu v Budapešti. Do jižně orientované stěny jídelny byl v místě okna zabudován betonový blok o rozměrech 400 × 1 200 × 60 mm. Přes den blokem svítí slunce a v noci jím procházejí vnitřní zdroje světla. Další příklad použití tohoto inovativního materiálu můžeme vidět v německé vesnici Sittelsen, která se nachází mezi Hamburkem a Brémami. Zde byl postaven experimentální betonový dům s jednou stěnou z bílého průsvitného betonu. Dům byl dokončen v roce 2005.“

Ale možná nejlepším příkladem využití LTC je podle Ing. arch. Nikoly Štochla, Ph.D., realizace Evropské brány v maďarském Komárně, o kterou se zasloužila společnost Litracon. Je to 4 m vysoká socha z bloků postavená v roce 2004 na oslavu vstupu Maďarska do Evropské unie. Evropská brána získala německou cenu Red Dot 2005 Design Award za neobyčejný design. Společnost Litracon má několik dalších velkých projektů po celém světě, patří mezi ně například Europe Point z roku 2010, stěna v soukromém bytě z roku 2010, lavičky na Erzsebet Square z roku 2013 či recepce HIPO z roku 2015. Všechny výše zmíněné stavby se nacházejí v Budapešti. Dále pak zahradní pavilon z roku 2013 v Curychu, barový stůl v ON Club z roku 2011 v Praze, Studio Hibiya Wall z roku 2011 v Tokiu, Iberville Parish Veterans Memorial z roku 2008 v Baton Rouge, Halifax Monument z roku 2007 v Halifaxu nebo Cella Septichora z roku 2006 v Pécsi.

Ing. arch. Nikola Štochl, Ph.D., dodává, že další příklady architektonicky zajímavých konstrukcí představila německá společnost Lucem Lichtbeton. Patří k nim například Hansa Carrée Lobby z roku 2021 v Hamburku, Urban Star Sculpture z roku 2020 v Augsburgu, Capital Bank z roku 2017 v Ammánu, maloobchod LUXX Living z roku 2016 v Berlíně nebo Wahat Al Karama z roku 2016 v Abú Dhabí.

Materiál pro budoucnost, nebo luxus pro bohaté investory?

„Jestli bude patřit mezi materiály budoucnosti, je zatím otázkou,“ říká odborník. „Ale určitě bych si to přál, protože v něm vidím z architektonického hlediska neuvěřitelný potenciál a nabízí nezměrné množství využití. Především, jak již bylo zmíněno, při instalaci na fasádách objektů s LOP a v kombinaci s umělými zdroji světla a hudbou lze pro pozorovatele vytvořit nezapomenutelné zážitky. Musí však dojít k vývoji a zlevnění jednotlivých prvků, které jsou nezbytnou součástí LTC. Jak jsem již říkal, vzhledem k jeho nákladné a technologicky složité výrobě nejspíše zůstane u jeho využití v objektech širšího a společensky významného účelu, v luxusních projektech soukromých investorů či pro jednotlivé designové konstrukce jak v privátním, tak veřejném sektoru.“

Autor: (red)