CI57 – Moderní stavební materiály
Speciální druhy betonu
Ing. Barbara Kucharczyková, Ph.D.
Co si představíte pod pojmem BETON? • 14 300 000 odkazů na Google; 32 500 000 obrázků Laminátová podlaha – vzor F274 Beton
2
Rozdělení betonu o Podle objemové hmotnosti o Podle způsobu a místa uložení do konstrukce o Podle způsobu využití v konstrukci o Podle zvláštní požadavků na jeho funkci o Podle způsobu zpracování o Podle míry zpracovatelnosti čerstvého betonu o Podle způsobu dopravy o Podle způsobu zrání o Podle jiného použitého pojiva než portlandského či směsného cementu
3
Rozdělení betonu o Podle objemové hmotnosti - která závisí na druhu použitého kameniva: o lehký - s objemovou hmotností pod 2000kg/m3 o obyčejný - s objemovou hmotností 2000 – 2600 kg/m3 o těžký - s objemovou hmotností nad 2600 kg/m3 (až do 4500 kg/m3)
o prostý - s objemovou hmotností 2000 – 2400 kg/m3 o vyztužený, železový - s objemovou hmotností 2400 – 2600 kg/m3 o předpjatý - s objemovou hmotností 2500 – 2600 kg/m3 o Podle způsobu a místa uložení do konstrukce o monolitické o prefabrikované 4
Rozdělení betonu o Podle zvláštní požadavků na jeho funkci o trvanlivé – odolávající vlivu prostředí a povětrnosti o vodostavební – odolávající působení vody, vodotěsné o mrazuvzdorné – odolávající střídavým účinkům mrazu a vody o korozivzdorné – odolávající účinkům agresivního prostředí o provzdušněné – lépe odolávající účinkům mrazu o rozpínavé – umožňující řízené rozpínání o stínící – odstiňující ionizující záření o tepelně izolační – odolávají účinkům extrémních teplot o žárovzdorné - odolávající účinkům ohně a žáru o vozovkové, silniční 5
http://www.abotech.net/polymerbeton.html
Rozdělení betonu o Podle jiného použitého pojiva než portlandského či směsného cementu o sádrové o vápenné o polymerové o z hlinitanového cementu o z jemně mleté granulované vysokopecní strusky o Živičné o Použití těchto pojiv, s výjimkou asfaltu (živice), případně polymerních pojiv, není obvyklé.
Polymer-beton
6
Vlastnosti betonu F1 < F
F
o Pevnost v tlaku KLUZNÁ VRSTVA
PŘÍČNÁ DEFORMACE
PŘÍČNÁ DEFORMACE TRHLINY
SMĚR TRHLIN
Fmax Rc = A
F1
F
ZKOUŠKA BEZ TŘENÍ
TLAKOVÁ ZKOUŠKA KRYCHLE
SMĚR TLAKU
TLAČNÁ PLOCHA
VÁLCOVÁ
HRANOLOVÁ
KRYCHELNÁ
F
NA ZLOMCÍCH TRÁMCŮ
SMĚR HUTNĚNÍ BETONU
F F F ROZDRCENÁ KRYCHLE
A
d
a)
A A
TVAR KRYCHLE
b)
A
a
b a2
a2
F
A=
a1
π ⋅d2 4
F
A = a1 ⋅ a 2
F
F
a1
A = a1 ⋅ a2
A = a ⋅b 7
Vlastnosti betonu o Pevnost v tahu F
F b
F
F
h
F d A
d
a
h
a
l
l
F
Rt =
JEDNOSTŘIŽNÉM:
2 ⋅ Fmax Rt = π ⋅ a2
2 ⋅ Fmax π ⋅d ⋅l
DVOUSTŘIŽNÉM:
F
Rt =
2 ⋅ Fmax π ⋅b⋅h
F
b
h
o Pevnost ve smyku
3 ⋅ Fmax ⋅ l Rf = 2 ⋅ b ⋅ h2
F
h
F Rt = max A
b
F
F
A b
A
Rq =
Fmax A
Fmax Rq = 2⋅ A
8
Vlastnosti betonu o Dotvarování betonu
NAPĚTÍ
o Deformační diagram betonu v tlaku
NEVRATNÁ
VRATNÁ
PRUŽNÁ ZPOŽDĚNÁ
(PLOUŽIVOST)
(PLOUŽIVOST)
PRUŽNÁ
DEFORMACE
ZPOŽDĚNÁ
ε
σ
čas t
o Modul pružnosti betonu E je základní přetvárnostní charakteristikou betonu. o Je definovaný jako poměr napětí σ k poměrné deformaci ε
9
Vlastnosti betonu o Houževnatost / křehkost o Odolnost vůči cyklickému namáhání o Tvrdost a obrusnost o Soudržnost (s výztuží), přídržnost (povrchových vrstev) o Tepelná vodivost o Teplotní roztažnost (α = 12 .10-6 K-1) → nutnost dilatačních spár o Trvanlivostní vlastnosti – odolnost povrchových vrstev betonu o Odolnost proti průsaku tlakové vody o Mrazuvzdornost o Odolnost proti chemickým rozmrazovacím látkám (CHRL) o Objemové změny – smrštění (autogenní, vysycháním), dotvarování 10
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=1598
Prostý beton o Je určen pro budování podkladních vrstev, základových konstrukcí a jádrových částí přehradních konstrukcí
Železový beton o Kompozitní materiál, u kterého se tahová napětí přenáší vloženou betonářskou výztuží. Předpokládá se dokonalá soudržnost mezi ocelovými vložkami a zatvrdlým cementovým kamenem. Tento kámen svou silně alkalickou reakcí pasivuje povrch výztuže a brání vzniku korozivních článků. o Koroze může nastat při karbonataci betonu, kdy se snižuje alkalita povrchové vrstvy betonu.
Předpjatý beton o Do betonu je vnášen uměle vyvozený tlak v té části průřezu, v níž pozdější zatížení vyvodí tah 11
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=1598
Předpjatý beton – membránové konstrukce o Membránové konstrukce z předpjatého betonu umožňují návrh architektonicky zajímavých staveb. Lze je navrhnout nad jakýmkoliv půdorysem. Jejich tvar vychází z tvaru lanové sítě → umožňují návrh volného tvaru (free form), který je současně staticky čistý, a tedy i ekonomický. Na síť se zavěsí jednoduché betonové prvky. Tuhost konstrukce se zajistí předepnutím kabelů vedených ve spárách mezi těmito prvky. Předpětím lze zajistit, aby konstrukce byly namáhány jen tlakem, a tak omezit vznik trhlin. o Níže uvedené konstrukce byly navrženy na Ústavu betonových a zděných konstrukcí VUT-FAST ve spolupráci s firmou SHP. (zatím nerealizováno)
12
http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1783
Předpjatý beton – membránové konstrukce Sportovní stadion v Braga
Terminál na mezinárodním letišti Dulles ve Washingtonu, D.C., USA
13
Olympijský stadion „Saddledome“ v Calgary
http://www.silnice-zeleznice.cz/clanek/lavka-pres-rychlostnikomunikaci-r35-u-olomouce-a-pres-reku-svratku-v-brne/
Předpjatý beton – mostní konstrukce
Lávka přes R35 u Olomouce Uložení segmentu na vnější kabely
Lávka přes řeku Svratku Brno Most na silnici Hradeká – Brno Předpínání mostních segmentů
14
Speciální druhy betonu o Vysokohodnotný beton (HPC) o Vysokopevnostní beton (HSC) o Samozhutnitelný beton (SCC) o High-Ductility Concrete o Engineered Cementitious Composite (ECC) o Ultra-High-Strength Fibre-Reinforced Concrete (UFC) o High Durability Concrete (HDC) o Advanced Performance Composites (APC) o Fire-Resistance Concrete o Konstrukční lehký beton o Beton vyztužený vlákny o Pohledový beton o Průsvitný beton / Průhledný beton o Betony s kompenzací smrštění o Stříkaný beton
15
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
ECC (Engineered Cementitious Composite) o Jedná se o tvárný kompozitní materiál na bázi cementu standardně s rozptýlenou výztuží obvykle z polypropylénových mikrovláken. Na rozdíl od běžného drátkobetonu a vláknobetonu je ECC materiálem, na jehož chování mají výrazný vliv mikromechanické vazby. o Byl již vícekrát použit pro inženýrské konstrukce (mosty, tunely, gravitační přehradní hráze apod.), kde bylo nutné zajistit jemné trhliny, nebo které vyžadovaly duktilní chování. o Vzhledem k jeho zvýšené schopnosti absorbovat energii byl použit pro exponované detaily (například pro napojení průvlaků na prostorově namáhané smykové stěny ve výškových železobetonových budovách). o Japonský svaz stavebních inženýrů (JSCE) vydal v březnu 2007 pro používání ECC pracovní verzi doporučení. o Šířením ECC si investoři, začínají uvědomovat, že ECC přináší při svých vynikajících vlastnostech relativně nízké počáteční náklady a celkově velmi příznivý dopad na celkové náklady stavby. o Zdokonalený ECC se nazývá UFC
16
ECC (Engineered Cementitious Composite) o Ductal – dodavatel Lafarge Group, Severní Amerika; zatím jediný komerčně vyráběný produkt tohoto typu o Obsah ocelových nebo polymerních tenkostěnných prefabrikátu
vláken
2
–
4%
umožňuje
výrobu
o Vysoké tlakové (až 150MPa) i tahové pevnosti, duktilita o Výrobní metoda pro skořepiny – stříkané odlévání pro dosažení dokonale hladkých ploch bez dutin o Nízká hmotnost při velké pevnosti, dlouhé trvanlivosti a malé údržbě předurčuje materiál k rekonstrukcím a náhradám masivních prvků v památkových a historických objektech jako jsou římsy, střešní a fasádní ozdoby, plastiky, sochy a doplňky, zvonice a drobné věže. o Hmotnost náhrady je i pětkrát menší než původní prvek.
Japonsko, Kajima Corp., PVA-ECC (Engineered Cementitious Composites) - ohybová zkouška
17
http://87.230.81.56/imagineductal/studies.php http://www.imaterialy.cz/clanky/materialy/706/betony-s-rozptylenou-vyztuzi/
Fasádní prvky – rekonstrukce budovy v Surenes Francie
ECC (Ductal)
Akustický obklad stanice metro - Monako
18
Nástupiště v Calgary, Canada
Lávka pro pěší – Soul, Korea
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
UFC (Ultra-High-Strength Fiber-Reinforced Concrete) o Pevnosti 150 MPa i vyšší byl už použit u mostů, a to tam, kde byly vyžadovány: o prvky malé tloušťky; nízká vlastní tíha; stlačená výška trámu; nepřítomnost prutů výztuže. o UFC zatím nebyl v praxi významněji použit pro nosné konstrukce budov, ačkoliv už bylo za tím účelem provedeno několik výzkumných studií. Použití limituje především vysoká cena UFC a malý prostor pro objektivní potřebu takto kvalitního materiálu u relativně masivních konstrukcí obvyklých budov. o JSCE vydal v září 2004 pro používání UFC pracovní verzi doporučení, které je použitelné i pro konstrukce budov. o K rozšíření UFC může vést postupné přesvědčení investorů, že i tento materiál se v řadě případů „vyplatí“ a přinese snížení celkových nákladů stavby. Je tomu třeba napomoci řádným definováním UFC a standardním konstituováním jeho vztahů. 19
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
HDC (High Durability Concrete ) o Zvýšení trvanlivosti se dosahuje používáním kvalitnějších (popřípadě doplňujících nebo úplně jiných než obvyklých) složek a jejich vhodným poměrem v čerstvém betonu. o Vysoce trvanlivých trvalých forem z HDC, které tvoří povrchovou vrstvu, se používá ke zvýšení trvanlivosti celé konstrukce z NSC – Normal Strength Concrete (typicky obezdívky pilířů mostů přes mořské zátoky, povrchové vrstvy pilířů betonových vrtných plošin atp.) o U budov je použití HDC spíše výjimečné. o Navrhování a výroba HDC jsou ve velké míře vynucovány přísnými požadavky na udržitelnost v nejvyspělejších (a nejbohatších) zemích. o Pro HDC jsou tak zatím charakteristické vysoké počáteční náklady, celkové (LCC) náklady by však měly být použitím tohoto materiálu sníženy. To je často poměrně nejisté.
20
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
APC (Advanced Performance Composites ) o Pro APC byl použit cement modifikovaný křemičitým úletem a nově vyvinutý typ superplastifikátoru, který zajišťuje tekutost čerstvého betonu i při vodním součiniteli 0,15 a snižuje autogenní smršťování o Tlaková pevnost až 200 MPa o byl poprvé ve velkém měřítku použit pro nosné konstrukce věží D a E Musashi Kosugi Towers v Tokiu vysokých 204 a 163 m, dokončených v únoru 2009. o Vyvinutý APC umožňuje řídit odstřelování povrchových vrstev betonu, které může nastat při požáru, a odlupování a rozrušování povrchu betonu při deformacích od seizmického namáhání (přimíchání ocelových drátků a PP vláken) – a zároveň má i při pevnosti 200 MPa dostatečnou tekutost.
21
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
APC (Advanced Performance Composites )
Musashi Kosugi Towers: řez sloupem s betonem pevnosti 150 MPa
Musashi Kosugi Towers: pohled na vyšší budovu D
22
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
SCC (Self Compacting Concrete) o Hlavní charakteristikou SCC je schopnost tečení č.b. bez působení vnějších dynamických sil, odolnost proti rozměšování a segregaci a schopnost zhutnění vlastní hmotností. Zvýšený podíl frakce 0/4 mm a jemných příměsí. o Typický je rychlý nárůst pevnosti, kvalitní povrchy; snížení pracnosti na staveništi, urychlení betonáže. o SCC byl zaveden jako už víceméně běžný materiál pro řadu inženýrských konstrukcí (mosty, tunely, podzemní nádrže atd.), kde je obtížné ukládání a zhutňování běžného betonu. Podobně se SCC už v obdobných situacích na celém světě běžně používá u budov a při jejich sanacích. o Pro navrhování a používání SCC existuje ve světě již řada osvědčených norem a předpisů nižší úrovně. o Masivnímu rozšíření SCC pomohlo, že si investoři rychle uvědomili relativně nízké počáteční náklady při použití SCC a celkový příznivý dopad SCC na celkové náklady stavby (LCC – Life Cycle Cost). 23
http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1815
SCC (Self Compacting Concrete) - aplikace Milánská stěna
Pilíře estakády přes Masarykovo nádraží
Železniční most přes Seifertovu ulici ukládání do husté výztuže
24
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
Vysokopevnostní beton (HSC) o Důležité parametry o vodní součinitel snížený až na 0,4 – 0,3 použitím superplastifikátorů o použití minerálních příměsí (křemičité úlety, jemně mletá struska); vysoká hutnost cementového kamene → zvýšení trvanlivosti o speciální technologie výroby (nutnost zamezení vzniku trhlin vlivem autogenního smrštění); rychlý nárůst pevnosti – 50 MPa za 24 hodin o použití speciálního drceného kameniva s vysokou pevností v tlaku a vynikající soudržností s cementovou matricí (čedič, žula) o pevnosti až 120 (150)MPa; zmenšení průřezů prvků a množství výztuže o
Nejčastější aplikace HSC o výstavba infrastruktur – vyžadována vysoká pevnost, tuhost a houževnatost o mrakodrapy – umožňuje velmi rychlou výstavbu, daleko lepší ohnivzdornost než ocelové konstrukce o nárazuvzdorné betony pro mechanické účely – odolnost vůči otěru o dlažby
25
http://katalog.betonserver.cz/dlazby http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
HSC
Dlažba
Trump International Hotel and Tower, Chicago (TIHT) (Aplikace HSC + SCC)
26
http://www.ditalex.cz/foatec.htm http://www.tvarcom.cz/betonove-vyrobky/betonove-stropni-konstrukce/
Lehký beton o Rozdělení lehkých betonů dle: o způsobu vylehčení o přímo (plynotvorná přísada) o nepřímo (lehké plnivo) o fyzikální struktury o mezerovité
pěnobeton
o hutné o pórobetony o Použití o tepelně izolační o konstrukčně izolační o konstrukční
tvárnice z mezerovitého betonu 27
Lehký beton o tepelně izolační – nejsou určeny pro nosné konstrukce o příklady: polystyren beton, pěnobeton, pórobeton, betony s organickým plnivem o konstrukčně izolační – mohou plnit jak tep. izolační tak i nosnou funkci o příklady: betony vyrobené zpravidla z pórovitého kameniva o konstrukční – jsou určeny především k výrobě nosných prvků a konstrukcí o příklady: betony vyrobené výhradně z pórovitého kameniva dostatečné pevnosti; zpravidla se využívá kombinace hutného a pórovitého kameniva
28
Lehký beton - pórobeton o Pórobeton: plnivo – drobný křemičitý písek, popílek, popř. škvára, struska; objemová hmotnost tvárnic 400 – 900 kg/m3; pevnost 2 – 3 MPa (lze až 10 MPa) o Plynobeton o Pojivo – cement o vylehčení se dosahuje plynem, který vzniká chemickou reakcí v důsledku vložení hliníkového prášku nebo pasty o Plynosilkát o Pojivo – vápno o vylehčení se dosahuje stejně jako u plynobetonu o Vysoké riziko koroze výztuže o Vysoká nasákavost (60 – 80%) → snížení pevnosti cca 20% o Mrazuvzdorný o Nevhodný do kyselého prostředí; špatně snáší působení agresivních látek o Povrch nutno opatřit povrchovou úpravou → otevřená vnitřní struktura snadno 29 pohlcuje prach a vlhkost
Tepelně izolační betony – Pěnobeton o Nezatěžuje konstrukci (objem. hmotnost 350 - 750 kg/m3), pevnost v tlaku 0,3 3 MPa, je tekutý, může být i samonivelační, dobře vyplňuje dutiny, výborná opracovatelnost, umožňuje provedení běžných povrchových úprav, výborné tepelně a zvukově izolační vlastnosti, vysoká odolnost vůči vlhkosti, plísním a škůdcům, paropropustnost, požární odolnost, odolnost vůči kyselinám, louhům, chemickým prostředkům, ekonomická výroba, zcela ekologický výrobek o Pěnobeton lze lít například i na prkenný podklad či škvárový zásyp. Předpokladem je použití separační vrstvy (folie). o Schopnost pohltit energii výbuchu a nedeformovat tak okolní konstrukce o Oblasti použití: rekonstrukce, půdní vestavby, stabilizování kleneb opěrných zdí, zalití tvarově složitých hluchých prostor, nahrazení podkladních betonů, tep. izolace plochých střech s mírným sklonem, tep. izolace kanálů a šachet
Tepelně izolační betony – Polystyren beton o Základními problémy při výrobě → elektrostatická odpudivost a hydrofobie (nesmáčivost) granulí pěnového polystyrenu » obtížná mísitelnost ("lepivost plniva„); nepříznivě ovlivňují výslednou homogenitu betonové směsi. Řešením je použití speciálních přísad či přímá úprava polystyrénových kuliček obalením mikrovlákny či speciální přísadou. o Ekostyren – speciálně upravená drť pěnového polystyrénu → zpracování polystyrénového odpadu. o Je až 12x lehčí než klasický beton, rychle tuhne, má až 30x lepší tepelněizolační vlastnosti, je netříštivý, nesnadno hořlavý, odolný vůči hlodavcům a plísni a hygienicky i ekologicky nezávadný. o Výhodou je vysoká elasticita – pohlcuje rázy, pevnost v tlaku 0,3 - 1,8 MPa při objemové hmotnosti 200 – 900 kg/m3, nízké výrobní náklady. o Oblasti použití: rekonstrukce, půdní vestavby, vyrovnávací vrstvy nerovných podkladů, spádování plochých střech
31
Tepelně izolační betony – s plnivem na bázi přírodních materiálů o Organická plniva – odpady dřeva – piliny, hobliny, třísky. Degraduje vlivem vlhkosti. o Expandovaný perlit (tepelné zpracování perlitu – hornina sopečného původu). Max. zrno 4 mm o Keramická kameniva – SIO-materiály (SIOPOR) o novinka na trhu; materiál na bázi křemičitanového písku; vyroben expandováním při teplotě 300°C; výroba je energeticky nenáročná; 100%-ně recyklovatelný; výroba betonů s objem. hmotností od 200 kg/m3 o LIAPOR o vyrábí se expandováním vhodných jílů při teplotě 1100 – 1200°C; pro izola ční betony využíváme kamenivo s nízkou sypnou hmotností
Konstrukčně izolační betony o Struktura betonů bývá zpravidla mezerovitá o Jako plnivo se používají průmyslových odpadů:
pórovitá
kameniva
z
přírodních
zdrojů
či
o
Agloporit (výpal elektrárenských popílků) o u nás je zatím výroba pozastavena o v zahraničí je kamenivo známo pod značkou Lytag
o
zpěněná struska (prudké zchlazení žhavé tekuté strusky vodou) o jakost často kolísá; kamenivo je běžně dostupné
o
škvára (odpad spalování pevných paliv v roštových topeništích) o je nutno posuzovat z hlediska obsahu radioaktivních izotopů o je nutno sledovat procento nespálených zbytků – ovlivňují tuhnutí betonu
o
cihelná drť (odpad z cihlářské výroby, recyklace cihelné suti) o nerovnoměrná jakost; nákladné třídění
Konstrukčně izolační betony o Keramzit (výpal vhodných jílů) – Liapor o v současné době nejpoužívanější kamenivo; široký sortiment o síť výroben v Evropě o Expandit (expanze břidlice) o vlastnosti obdobné jako keramzit o využívá se pro zlepšení izolačních vlastností mezerovitých betonů
Lehký konstrukční beton o Jedná se vždy o betony s hutnou strukturou o Jako plnivo se používají průmyslových odpadů:
pórovitá
kameniva
z
přírodních
zdrojů
o Keramzit (výpal vhodných jílů) – Liapor, Leca o Lytag, Agloporit (výpal elektrárenských popílků) o Kamenivo získané výpalem hlušin o Cihelná drť
35
či
Specifika výroby čerstvého hutného lehkého betonu o nestejnorodost ve výrobě umělého kameniva; pevnost, objemová hmotnost, sypná hmotnost o vliv vlhkosti na fyzikálně mechanické vlastnosti kameniva o úprava kameniva před dávkováním o návrh vhodného složení vzhledem k požadovaným vlastnostem č.b. a z.b. o dávkování vody, plastifikačních a stabilizačních přísad o doprava, ukládání a hutnění čerstvého betonu o ošetřování betonu bezprostředně po uložení o okamžik odformování – návrh celkové doby a způsobu ošetřování
36
Specifika ztvrdlého hutného lehkého betonu o nestejnorodost ve výrobě umělého kameniva; pevnost, objemová hmotnost, sypná hmotnost o objemové změny jsou závislé na úpravě kameniva, dávce vody a způsobu ošetřování čerstvého a ztvrdlého betonu o náchylnost na vznik trhlin v prvních fázích tuhnutí a tvrdnutí; je dosaženo vyšších hodnot hydratačních teplot o použitý druh cementu významně ovlivňuje rychlost nárůstu pevnosti betonu o voda v zrnech kameniva umožňuje dlouhodobou hydrataci cementu o pórová struktura zrn kameniva zajišťuje lepší mrazuvzdornost LB o kvalitní cementový tmel zajišťuje odolnost betonu v agresivním prostředí o výrazně nižší hodnota modulu pružnosti vzhledem k dosažené pevnosti o zvýšená hodnota součinitele dotvarování o křehké porušení po dosažení post-kritického stavu
37
http://www.liaporbeton.cz/vyroba_betonu.php3
Závislost pevnosti a tepelné vodivosti na objemové hmotnosti LB A - mezerovité lehké betony z Liaporu, případně v kombinaci s hutným kamenivem B - hutné lehké betony z Liaporu C - hutné lehké betony z Liaporu s drobným přírodním kamenivem D - hutné lehké betony s lehkými druhy Liaporu a s přírodním kamenivem E - vysokohodnotné lehké betony z Liaporu
A - mezerovité lehké betony B - hutné lehké betony s obsahem přírodního kameniva do 25% objemu C - hutné lehké betony s obsahem přírodního kameniva větším než 25% objemu
38
http://www.liaporbeton.cz/zaklad_rozdeleni.php3
Zmonolitnění montovaných stropů z keramických tvarovek o
Důležitá opatření před i během betonáže: o odstranění nečistot z tvárnic a nosníků před betonáží o navlhčení tvarovek v letních měsících o ochrana před zmrznutím v zimních měsících
39
http://www.liaporbeton.cz/zaklad_rozdeleni.php3
Zmonolitnění montovaných stropů z keramických tvarovek o
Důležitá opatření před i během betonáže: o definování hodnot objemových změn betonu o sledování dlouhodobé nevratné vlhkostní roztažnosti keramiky o nutnost separace desek od horního souvrství stropu
40
http://www.izolace.cz/index.asp?module=ActiveWeb&page=WebPage&D ocumentID=2073
Zesílení dřevěných stropů o
Důležitá opatření před i během betonáže: o definování hodnot objemových změn betonu o sledování ztráty vody z betonu vlivem nasákavosti dřeva
Trámový strop
Povalový strop
41
www.liapor.cz
Sanace kleneb o
spolehlivé roznesení zatížení a ztužení konstrukce
o
statické zajištění bez navýšení vlastní hmotnosti konstrukce Železniční most Praha-Bubeneč – Kralupy nad Svitavou
MLB – výplň za rubem kleneb; podklad pro betonáž roznášecí desky nad klenbami 42
www.liapor.cz
Výměna stávající stropní konstrukce bez přitížení stavby o
monolitická deska nad menším rozpětím
o
spřažený strop z I-nosníků a trapézového plechu
o
splňuje statické i stavebně fyzikální požadavky; použitím LC 16/18 – D1,6 je hmotnost konstrukce ve srovnáním s obyčejným betonem nižší o 150 kg/m2
43
http://www.casopisstavebnictvi.cz/staticke-reseni-stavby-stadionu_N1076 http://www.liaporbeton.cz/zaklad_rozdeleni.php3 http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1783
Lehký konstrukční beton
44
www.liapor.cz
Přehled norem pro lehké betony a konstrukce z lehkých betonů ČSN
EN
DIN
beton
ČSN 73 2402 Provádění a kontrola konstrukcí z lehkého betonu z umělého pórovitého kameniva.
ČSN EN 206 Beton, vlastnosti, výroba, ukládání a kriteria hodnocení.
DIN 4219-1 Prostý a vyztužený lehký beton s uzavřenou strukturou. Požadavky na beton, výroba a kontrola.
dílce a konstrukce z prostého, železového a předpjatého lehkého hutného betonu
ČSN 73 1203 Navrhování konstrukcí z lehkého betonu z pórovitého kameniva.
ČSN EN 1992-1-4 Navrhování betonových konstrukcí. Část 1-4: Obecná pravidla – Hutný beton s pórovitým kamenivem.
DIN 4219-2 Prostý a vyztužený lehký beton s uzavřenou strukturou. Navrhování a provádění.
beton
ČSN 73 2402
ČSN EN 1520 Prefabrikované vyztužené dílce z lehkého betonu s mezerovitou strukturou.
DIN 4232 Stěny z lehkého betonu s mezerovitou strukturou. Navrhování a provádění.
dílce a konstrukce z prostého, lehkého mezerovitého betonu
ČSN 73 1203
ČSN EN 1520
DIN 4232
ČSN EN 1520
DIN 4232 jen nadpraží nad otvory v panelech betonovaná zároveň s panelem.
lehký hutný beton
lehký mezerovitý beton
dílce a konstrukce ze železového lehkého mezerovitého betonu
dle ČSN nelze použít
45
Hodnocení vlastností lehkého betonu podle ČSN EN 206-1 o
Pevnostní třídy a třídy objemové hmotnosti lehkého betonu fck,cyl [MPa]
fck,cube [MPa]
x3 [MPa]
8
9
13
LC 12/13
12
13
17
LC 16/18
16
18
22
LC 20/22
20
22
26
LC 25/28
25
28
32
LC 30/33
30
33
37
LC 35/38
35
38
42
LC 40/44
40
44
48
LC 45/50
45
50
54
LC 50/55
50
55
59
LC 55/60
55
60
64
LC 60/66
60
66
70
LC 70/77
70
77
81
LC 80/88
80
88
92
LC 8/9
Třída objemové hmotnosti LB
Hranice objemové hmotnosti LB ve vysušeném stavu [kg/m3]
D 1,0
800 až 1000
D 1,2
1000 až 1200
D 1,4
1200 až 1400
D 1,6
1400 až 1600
D 1,8
1600 až 1800
D 2,0
1800 až 2000
46
Vláknobeton, drátkobeton o Typy vláken pro prostorové vyztužení betonu o Ocelová vlákna – drátky o Uhlíková vlákna o Skleněná vlákna o Polymerová vlákna
Pevnost v tahu MPa
Délka vlákna mm
E-modulGPa
Dávkování kg/m3
polypropylen proti smrštění
700
12; 19; 38
110
0,9
polypropylen nosné vlákno
700
38; 55
110
2-18
1800
6-12
7-45
1-6
900-1350
12-60
210
35-45
Materiál
sklěněné ocelové
47
Vláknobeton, drátkobeton
OCELOVÁ VLÁKNA
POLYPROPYLENOVÁ VLÁKNA
SKLENĚNÁ VLÁKNA
48
Vláknobeton, drátkobeton – využití v konstrukcích o V konstrukcích, kde je potřeba eliminovat počet, šířku či hloubku trhlin v betonu
schéma rozvoje koroze výztuže v trhlině
o V širší praxi na konstrukce průmyslových podlah, desky vozovek a letištních ploch o Výroba prefabrikátů o Stříkané betony – ostění tunelů, zesilování a rekonstrukce stávajících konstrukcí o V poslední době rozvoj aplikace vláknobetonu do nosných konstrukcí (základy, vodorovné, svislé konstrukce) 49
Vláknobeton, drátkobeton – efektivní využití o Hospodárného využití vláknobetonu lze dosáhnout pouze na vhodně zvolených prvcích a pouze s využitím vláknobetonu s vlastnostmi, které se plně uplatní na těchto prvcích. o Výzkum je vhodné orientovat na ověření mechanických vlastností, homogenity z hlediska rozmístění vláken, únosnosti, požární odolnosti a trvanlivosti a chování by mělo být ověřováno dlouhodobě, nejlépe na prototypech ve skutečném měřítku. o Použití vláknové výztuže jako částečné nebo plné náhrady klasické výztuže je ekonomicky výhodné tam, kde jsou vyšší náklady na materiál kompenzovány snížením pracnosti, odstraněním nedostatků brzdících rychlejší nebo kvalitnější produkci a v důsledku např. omezením velkých ploch nutných pro skladování klasické výztuže. o Obecně platí, že ocelová vlákna přispívají ke zvýšení únosnosti a polymerní vlákna, jako jsou polypropylénová, k vyšší požární odolnosti, oba typy zvýší houževnatost materiálu. o Prvky z vláknobetonu jsou subtilnější, čímž se sníží přepravní náklady a náklady na energeticky náročné materiály, jako jsou klasická betonářská výztuž a cement. 50
Vláknobeton, drátkobeton – očekávaný přínos o Omezení vzniku trhlin v podlahových konstrukcích, kde není možné zajistit dostatečné ošetřování betonu o Zvýšení houževnatosti – zamezení křehkého porušení konstrukce (duktilita) o Zvýšení trvanlivosti - vodotěsnost, mrazuvzdornost, karbonatace o Zvýšení otěru-vzdornosti betonu o Zvýšení požární odolnosti konstrukcí o Zvýšení pevnosti (zejména tahové) o Snížení objemu klasické výztuže
51
Průmyslová podlaha z drátkobetonu
http://www.silnice-zeleznice.cz/clanek/uplatneni-vlaknobetonu-vprefabrikovanych-prvcich/
Vláknobeton, drátkobeton – aplikace
Mostní římsový prefabrikát – vysokopevnostní PP vlákna
Čerstvá směs vláknobetonu
Zkušební těleso z vláknobetonu
52
http://www.dalnice.com/fotogal/d47/klimkovice_tunel/klimkovice_tunel.htm http://d2-consult.cz/publikace/Sourek_Hilar.pdf
Vláknobeton, drátkobeton – aplikace Podzemní stavby – ostění tunelů » zvýšení požární odolnosti » zamezení vzniku odprýsknutí krycí vrstvy na základě strmého nárůstu teploty a tlaku páry v betonu při požáru (PP vlákna)
Monolitický drátkobeton pro ostění tunelu Strenger - Rakousko
Prefabrikované segmentové ostění CTRL s PP vlákny – Velká Británie
Stříkaný beton s PP vlákny – tunel v Klimkovicích u Ostravy
53
Pohledový beton – technologie výroby o Povrch tvořený otiskem formy o Tvořen otiskem hrubých nehoblovaných desek, které se různým způsobem upravují; sesazené palubky tvoří na povrchu betonu různé vzory. Celkový povrch se jeví jako tvrdý, hrubý až brutální. o Povrch betonu opracovaný v měkkém stavu o Hlazení, válečkování nebo jemné poťukávání, a to ihned po vyjmutí z bednění či z formy s cílem vytvořit pravidelně se opakující vzorek o Ke zpracování se používá houbové hladítko → vytvoří se hebký hladký vzorek. Ocelovým hladítkem dosáhneme zcela hladkého vzhledu po celé ploše. Dřevěné hladítko se využívá k úpravám venkovních ploch – hrubý vzhled. o Povrchy betonu opracované v tvrdém stavu o Zejména pískováním – suché nebo měkké o Suché pískování → odstraňuje se plošně cementový kámen, odhalí se více pórů a povrchová struktura betonu se změní. o Měkké pískování neodhaluje kamenná zrna, odstraňuje pouze tenkou 54 prachovou vrstvu cementového kamene.
Pohledový beton – technologie výroby o Grafický beton o Vyráběn přímo ve výrobnách prefabrikátů užitím speciálního filmu o Povrch filmu, který přijde do kontaktu s betonem, je potištěn běžnou bodovou (rastrovou) tiskovou technologií, namísto tiskařské barvy je použit zpožďovač tuhnutí betonu. o Výtvarný návrh je možno na film nanášet přímo štětcem. o Vzor je na povrchu betonu vytvářen pomocí efektu kontrastu mezi světlým hladkým povrchem, betonu a „exponovaným“ povrchem z ně-hož po sloupnutí folie s nezhydratovaným cementem vystupuje jemné kamenivo. o Architekt a projektant může vzhled povrchu fasády ovlivnit různými způsoby: o výběrem nebo návrhem určitého vzoru, kte-rý bude realizován na povrchu betonu o velikostí vzoru, barvou fasády, o hloubkou, do které bude cement od povrchu betonu zpožďovačem 55 ovlivněn.
http://www.e-architekt.cz/index.php?PId=1753&KatId=122
„Grafický beton“
Uložení fólie se vzorem na dno formy Sloupnutí fólie se vzorem
Aplikace fasádního panelu
56
http://www.earch.cz/clanek/4343-monoliticky-izolacni-beton-ojedineleaplikace-v-evrope.aspx?galleryID=6703#fotogalerie http://www.e-architekt.cz/index.php?PId=1753&KatId=122
Lehký pohledový beton
57
http://www.svet-bydleni.cz/stavba-a-rekonstrukce/pgp_1/pohledovy-betonnudny-ci-zajimavy-1-dil.aspx http://www.kabacentrum.cz/reference.php
Pohledový beton
58
Průsvitný, Průhledný beton – LiTraCon - Light - Transmitting Concrete o Vynalezl maďarský architekt Áron Losonczi (2001) o Nový stavební materiál z betonu a skla, který propouští světlo. Základními složkami průsvitného betonu jsou skleněná vlákna a jemnozrnný beton. o Drobná skleněná vlákna jsou dokonale smísena s betonovou kaší a stávají se tak její součástí podobně jako drobné kamenivo. Výsledným produktem je materiál s homogenní vnitřní strukturou i povrchem. o Mezi dvěma hlavními povrchy každého bloku z průsvitného betonu vedou tisíce paralelně uspořádaných optických skleněných vláken a vytvářejí matrici. Obsah vláken cca 4% objemových. o Vlákna jsou schopna přenášet světlo bez výrazných ztrát až do tloušťky 20 m. o Skleněná vlákna nemají žádný negativní vliv na pevnost betonu v tlaku → je možné jej použít i na nosné konstrukce. U prvních sériově vyráběných prefabrikovaných bloků a panelů je dosahována pevnost v tlaku 32 až 49 MPa. o Bille Price zahájil na Universitě v Houstonu vývoj průhledného betonu 59
http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1690 http://akademon.cz/default.asp?source=0102
Průsvitný, Průhledný beton
Dům v Budapešti
Früangenský kostel předměstí Stockholmu
Vývoj průhledného betonu 60
