STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ JIHLAVA SADA 2 – ZÁKLADNÍ MATERIÁLOVÁ A KONSTRUKČNÍ TYPOLOGIE STAVEB PS
17. BETON - VLASTNOSTI DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL PROJEKTU: SŠS JIHLAVA – ŠABLONY REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU:CZ.1.09/1.5.00/34.0284
JANA SVOBODOVÁ, ING
ŠABLONA:
© 2013
III/2 - INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
KDY BETON VZNIKL? JAK DLOUHO Z NĚJ LIDÉ STAVÍ?
HTTP://WWW.EBETON.CZ/
ODPOVĚD NA PRVNÍ OTÁZKU ZÁLEŽÍ ZEJMÉNA NA TOM, JAK VOLNĚ ČI STRIKTNĚ BUDEME BETON DEFINOVAT. POKUD POUŽIJEME VELMI JEDNODUCHÝ POPIS BETONU JAKO "UMĚLÝ KÁMEN - SLEPENEC", MŮŽEME UVÉST PŘÍKLADY Z DÁVNÝCH DOB. V JERUZALÉMĚ JSOU VYBUDOVÁNY VODNÍ NÁDRŽE Z OBDOBÍ LET 1 000 PŘ.N.L. ŘEKOVÉ JIŽ VE 2. STOLETÍ PŘ. N. L. NAVAZOVALI NA ZNALOSTI FÉNIČANŮ A ZAČALI POUŽÍVAT NOVOU ZDÍCÍ TECHNIKU - MASIVNÍ ZDI BYLY TVOŘENY DVĚMA LÍCOVÝMI STĚNAMI Z TESANÉHO KAMENE. RŮZNĚ ŠIROKÁ MEZERA MEZI NIMI BYLA VYPLŇOVÁNA LITOU MALTOU, PROKLÁDANOU LOMOVÝM KAMENEM. TENTO DRUH ZDIVA, NAZÝVANÝ ŘEKY „EMPLEKTON" URYCHLIL VÝSTAVBU A DE FACTO ZAVEDL SYSTÉM ZTRACENÉHO BEDNĚNÍ. POUŽÍVÁNÍ MATERIÁLŮ S PUCOLÁNOVÝMI, PŘÍPADNĚ HYDRAULICKÝMI, VLASTNOSTMI JE DOLOŽENO I PÍSEMNĚ, NAPŘ. V KNIZE MARCA VITRUVIA POLLIA, CAESAROVA VOJENSKÉHO STAVITELE: DESET KNIH O ARCHITEKTUŘE. POČÁTKY MODERNÍHO BETONU JSOU SPJATY S POZNÁNÍM TECHNOLOGIE VÝROBY HYDRAULICKÝCH POJIV, ZEJMÉNA CEMENTU. OBJEV POTŘEBY PÁLENÍ ZÁKLADNÍ SUROVINY NA MEZ SLINUTÍ BYL PATENTOVÁN V POLOVINĚ 19. STOLETÍ. OD VŠEOBECNÉ SVĚTOVÉ VÝSTAVY V PAŘÍŽI V ROCE 1900, SE BETON POUŽÍVÁ JAKO JEDEN ZE ZÁKLADNÍCH KONSTRUKČNÍCH MATERIÁLŮ. NÁZEV BETON BYL ZAVEDEN FRANCOUZSKÝM INŽENÝREM BELIDOR(EM) V ROCE 1753 PRO SMĚS KAMENIVA A POJIVA, KTERÁ MÁ PO VYTVRZENÍ TRVALOU SOUDRŽNOST. JAKO POJIVO MŮŽE BÝT POUŽITA CEMENTOVÁ KAŠE TOTO POJIVO JE NEJBĚŽNĚJŠÍ A VÝSLEDNÝ PRODUKT NAZÝVÁME CEMENTOBETONEM NEBO ZKRÁCENĚ BETONEM; JAKO PŘÍKLAD JINÝCH POJIV LZE UVÉST ASFALT, PLASTY, ALE I SÍRU, KTERÉ POSKYTUJÍ ASFALTOBETONY, PLASTBETONY. PŘÍRODNÍ PUCOLÁNY BETON VE STAROVĚKÉM ŘÍMĚ BYL VYRÁBĚN Z VÁPENATÉHO POJIVA S VYSOKÝM OBSAHEM SOPEČNÉHO PUCOLÁNOVÉHO POPELA (NAZÝVANÉHO PODLE MĚSTA POZZUOLI V ITÁLII, V JEHOŽ OKOLÍ BYL TĚŽEN). POPEL JE PŘÍMĚS, KTERÁ SPOLU S VHODNÝM NÁVRHEM A TECHNIKOU VÝSTAVBY ZNAČNĚ PŘISPÍVÁ K VYSOKÉ TRVANLIVOSTI ŘÍMSKÉHO BETONU.
ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI BETONU KLADY: JE PEVNÝ. LIBOVOLNÝ TVAR - BETONOVÉ KONSTRUKCI NEBO PRVKU MŮŽEME DÁT JAKÝKOLIV TVAR. OMEZENI JSME JEN VLASTNÍ PŘEDSTAVIVOSTÍ. SNADNÁ ZPRACOVATELNOST. VÝBORNÁ PEVNOST V TLAKU. TRVANLIVOST. JE NEHOŘLAVÝ. VYSOKÁ TEPELNÁ AKUMULACE - DLOUHO UDRŽÍ TEPLO ČI CHLAD A ZAJIŠŤUJE TAK TEPELNOU STABILITU V OBJEKTU. ZÁPORY: TEPELNÉ MOSTY HMOTNOST NEDEMONTOVATELNOST ČÁSTEČNÁ NERECYKLOVATELNOST
Z ČEHO JE BETON? SLOŽENÍ BETONU BETON (CONCRETE) BETON SE ČASTO OZNAČUJE JAKO UMĚLÝ KÁMEN. VZNIKNE SMÍCHÁNÍM CEMENTU, HRUBÉHO A DROBNÉHO KAMENIVA, VODY, PŘÍMĚSI A PŘÍSAD. SMÍCHÁNÍM CEMENTU S VODOU SE NASTARTUJE CHEMICKÁ REAKCE - HYDRATACE. BETON POTÉ POSTUPNĚ TUHNE A TVRDNE.
CEMENT CEMENT JE HYDRAULICKÉ POJIVO. JEDNÁ SE O JEMNĚ MLETÝ ANORGANICKÝ MATERIÁL, KTERÝ PO SMÍCHÁNÍ S VODOU VYTVÁŘÍ KAŠI, KTERÁ V DŮSLEDKU CHEMICKÉ HYDRAULICKÉ REAKCE TUHNE A TVRDNE. PO PŘEDCHOZÍM ZATUHNUTÍ NA VZDUCHU DÁLE TUHNE A TVRDNE I POD VODOU, PŘI ZACHOVÁNÍ PEVNOSTI A STABILITY.
VÝROBA CEMENTU CEMENT SE VYRÁBÍ SPOLEČNÝM VYPALOVÁNÍM VÁPENCE A JÍLU PŘI TEPLOTÁCH OKOLO 1450 °C. VYROBENÝ SLÍNEK SE PAK ROZEMÍLÁ, NĚKDY I S PŘÍMĚSMI (VYSOKOPECNÍ STRUSKOU, TRASEM, POPÍLKEM). VZNIKLÝ ŠEDIVÝ PRÁŠEK - CEMENT SMÍCHANÝ S VODOU VYTVÁŘÍ POJIVOVOU (HYDRAULICKOU) SLOŽKU BETONU, KTERÁ TVRDNE NA VZDUCHU I POD VODOU. BĚHEM PROBÍHAJÍCÍCH CHEMICKÝCH POCHODŮ VZNIKAJÍ RŮZNÉ JEMNÉ KRYSTALY, VZÁJEMNĚ PRORŮSTAJÍCÍ A MAJÍCÍ VLIV NA PEVNOST. VZNIKLÝ „CEMENTOVÝ KÁMEN” SI ZACHOVÁVÁ PEVNOST A OBJEMOVOU STÁLOST. DŮLEŽITOU VLASTNOSTÍ JE, ŽE JEHO SOUČINITEL TEPELNÉ ROZTAŽNOSTI JE STEJNÝ JAKO U OCELI - UMOŽŇUJE VYTVÁŘENÍ SPŘAŽENÉHO STAVIVA - ŽELEZOBETONU.
HISTORIE NÁZEV CEMENT MÁ HISTORICKÝ PŮVOD VE STARÉM ŘÍMĚ, KDE SE BUDOVALA ZDIVA Z LOMOVÉHO KAMENE A PÁLENÉHO VÁPNA VYROBENÉHO Z VÁPENCŮ, OBSAHUJÍCÍCH JÍLOVÉ PROPLÁSTKY. POZDĚJI SE PŘIDÁVALY DO POJIVOVÉ SLOŽKY VULKANICKÉ TUFY - PUCOLÁNY. VÝZNAM OBSAHU JÍLU NA HYDRAULICKÉ VLASTNOSTI BYL OBJEVEN V 18. A 19. STOLETÍ (J. SMEATON, L. J. VICAT, J. F. JOHN), KDYŽ BYLY STANOVENY POMĚRY SMĚSÍ 75 - 70 % VÁPENCE A 25 - 30 % JÍLU. ZÁSADNÍ POSTUP ZAVEDL J. ASPDIN 1824 VYPALOVÁNÍM UMĚLÉ SMĚSI VÁPENCE A JÍLU, NE VŠAK AŽ DO SLINUTÍ. ŠLO TEDY VLASTNĚ O POJIVO PODOBNÉ ROMÁNSKÝM CEMENTŮM. VZNIKLÝ PRODUKT NAZÝVAL „PORTLANDSKÝM CEMENTEM”. VYUŽITÍ CEMENTU V BETONU ZVÝŠENÍ MNOŽSTVÍ CEMENTU ZLEPŠUJE PEVNOSTI, VODOTĚSNOST, PŘÍDRŽNOST A ZLEPŠUJE ODOLNOST VÝZTUŽE PROTI KOROZI, I MODUL PRUŽNOSTI, OVŠEM ZA CENU ZVÝŠENÍ SMRŠTĚNÍ (MOŽNOST TRHLINEK) A VÝVOJE ZVÝŠENÉHO HYDRATAČNÍHO TEPLA. PŘEVÝŠÍ-LI MNOŽSTVÍ CEMENTU POTŘEBU, KLESÁ PEVNOST („NAKYPŘENÍ”), VZNIKLÁ NAPĚTÍ ZPŮSOBUJÍ TRHLINKY. MNOŽSTVÍ CEMENTU NAD 450 KG/M3 ZLEPŠUJE JAKOST NEPODSTATNĚ, ALE VEDE ZATO KE ZVÝŠENÍ NÁKLADŮ.
KAMENIVO KAMENIVO (AGGREGATE) - TVOŘÍ HLAVNÍ SLOŽKU BETONU SPOLEČNĚ S CEMENTEM A VODOU KAMENIVO JE ZRNITÝ MATERIÁL HOJNĚ POUŽÍVANÝ VE VŠECH OBLASTECH STAVEBNICTVÍ. POKUD MÁ VHODNÉ SLOŽENÍ A ZRNITOST MŮŽE SLOUŽIT K VÝROBĚ BETONU. VÝROBCI BETONU NEJČASTĚJI KAMENIVO DĚLÍ PODLE VELIKOSTI NA JEDNOTLIVÉ FRAKCE.
NA OBRÁZKU JSOU ŘEZY BETONEM S RŮZNÝMI DRUHY KAMENIVA: 1 - PŘÍRODNÍ TĚŽENÉ, 2 - PŘÍRODNÍ TĚŽENÉ DRCENÉ, 3 - UMĚLÉ, 4 - RECYKLOVANÉ Z BETONU, 5 - RECYKLOVANÉ ZE ZDIVA.
KAMENIVO MŮŽEME DĚLIT PODLE PŮVODU: PŘÍRODNÍ- KAMENIVO, KTERÉ SE TĚŽÍ V NIVÁCH ŘEK JAKO OBLÉ KAMENIVO NEBO SE ZÍSKÁVÁ ODSTŘELY A DRCENÍM V LOMECH. - TĚŽENÉ - TĚŽENÉ DRCENÉ UMĚLÉ- KAMENIVO, KTERÉ SE VYRÁBÍ ZPRACOVÁNÍM A ÚPRAVOU NEROSTNÝCH SUROVIN, BUĎ TEPELNOU EXPANZÍ VHODNÝCH JÍLŮ NEBO BŘIDLIC NEBO SBALKOVÁNÍM POPÍLKU. TAKTO VYROBENÉ KAMENIVO MÁ VYSOKOU PÓROVITOST A NÍZKOU OBJEMOVOU HMOTNOST V ROZMEZÍ ASI OD 500 AŽ DO 2000 KG/M3. ZRNA VZNIKLÁ EXPANZÍ JÍLŮ A BŘIDLIC MAJÍ SPEČENÝ AŽ SLINUTÝ RELATIVNĚ HLADKÝ POVRCH, ZRNA VYROBENÁ SBALKOVÁNÍM VELMI PÓROVITÝ POVRCH. V ČESKÉ REPUBLICE JE JEDINÝM UMĚLE VYRÁBĚNÝM KAMENIVEM LIAPOR, DŘÍVE PRODÁVANÝ POD OBCHODNÍM OZNAČENÍM KERAMZIT. VEŘEJNOSTI JE ZNÁM SPÍŠE JAKO DEKORAČNÍ POSYP POUŽÍVANÝ V ZAHRADNICTVÍ A KVĚTINÁŘSTVÍ. RECYKLOVANÉ - RECYKLOVANÉ KAMENIVO VZNIKÁ ROZDRCENÍM A ROZTŘÍDĚNÍM STÁVAJÍCÍ KONSTRUKCE NEBO JEJÍ ČÁSTI. NEJČASTĚJI SE POUŽÍVÁ RECYKLÁT Z ROZDRCENÉHO BETONU. JSOU ČINĚNY I POKUSY POUŽÍT RECYKLÁT Z DRCENÉHO ZDIVA. VÝHODY: VYUŽITÍ JIŽ JEDNOU POUŽITÉHO MATERIÁLU. NEVÝHODY: OBROVSKÁ VARIABILITA VLASTNOSTÍ, VELKÉ RIZIKO ZNEČIŠTĚNÍ DALŠÍMI LÁTKAMI, KTERÉ MOHOU ZPOMALIT TUHNUTÍ A TVRDNUTÍ BETONU, SNÍŽIT JEHO PEVNOSTI, SNÍŽIT ODOLNOSTI A TRVANLIVOST, POTŘEBA VYŠŠÍ DÁVKY CEMENTU PRO DOSAŽENÍ PEVNOSTÍ SROVNATELNÝCH S BETONEM S BĚŽNÝM KAMENIVEM.
PODLE VELIKOSTI: DROBNÉ KAMENIVO - KAMENIVO OBSAHUJÍCÍ ZRNA MAXIMÁLNÍ VELIKOSTI 4 MM. HRUBÉ KAMENIVO - KAMENIVO OBSAHUJÍCÍ ZRNA OD 2 DO 63 MM.
Zdroje: http://commons.wikimedia.org/wiki/Hlavn%C3%AD_strana?uselang=cs http://www.openphoto.net/ http://pdphoto.org/ http://www.pdclipart.org/ http://www.publicdomainpictures.net/ http://www.tzb-info.cz http://www.ebeton.cz/
Literatura: Moderní stavitelství pro školu a praxi, H.Nestle a kol., Praha 2005 Betonové konstrukce II montované, ing.Petr Štěpánek,ing. Ladislav Čírtek,ing.Zdeněk Bažant Pozemní stavitelství I ., V. Hájek a kol., Praha 1995 Pozemní stavitelství v kresbách pro 1.až4.ročník SPŠ stavebních J. Novotný, J.Michálek , Praha 2006
Materiál je určen k bezplatnému používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je : Ing. Jana Svobodová Pokud není uvedeno jinak, byly při tvorbě použity volně přístupné internetové zdroje. Autor souhlasí se sdílením vytvořených materiálů a jejich umístěním na www.ssstavji.cz.
