P O V R C H O V É Ú P R A V Y A D E S I G N

2/2005

POVRCHOVÉ A DESIGN

Ú P R AV Y

SPOLEČNOSTI

SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected] www.svcement.cz

A

SVAZY

CO

PODPORUJÍCÍ

ČASOPIS

NAJDETE V TOMTO ČÍSLE

TADAO ANDO –

JAPONSKÝ GURU

BETONOVÉ ARCHITEKTURY

52/ C

ENY

BRITSKÉ

/60

BETONÁŘSKÉ

SPOLEČNOSTI ZA NEJLEPŠÍ STAVBY V ROCE

2004

„GRAFICKÝ“

BETON

–

NOVÁ

A LT E R N AT I VA B E TO N OV ÝC H FAS Á D

SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel./ fax: 261 215 769 e-mail: [email protected] www.svb.cz

44/ P

OTENCIÁLNÍ VYUŽITÍ

RECYKLOVANÉHO SKLA JAKO KAMENIVA V BETONU

JUNIORSTAV 2005

SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, 616 00 Brno tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180 mobil: 602 737 657 e-mail: [email protected] www.sanace-ssbk.cz, www.ssbk.cz

ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] www.cbz.cz

/30

5 0 / NB

ETONOVÁ JESKYNĚ EANDERTHAL

MUSEUM

/42

10/

NETRADIČNÍ

BETONOVÁ

FASÁDA NOVÉ DOSTAVBY

SMÍCHOVSKÉ

SYNAGOGY

BETONOVÉ POVRCHY

/20

Ročník: pátý Číslo: 2/2005 (vyšlo dne 15. 4. 2005) Vychází dvouměsíčně

OBSAH ÚVODNÍK

Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí

/2

Jana Margoldová

TÉMA P O H L E D OV Ý B E TO N – Jiří Dohnálek

T E O R I E A R E A L I TA

/3 VÝPOČET

P RO F I LY

OBRAZOVÁ

SPOL. S R. O.

S TAV E B N Í

/10

/16

B E TO N OV É

/20

SAN ACE /24

S E M I N Á Ř NORECON – K O DA Ň 2004 Pavel Dohnálek

/29

PREFABRIKACE N OVÁ A LT E R N AT I VA

/30

ZERO ENERGY SYSTÉM

VĚDA

A VÝZKUM

PŘEHLED

STAV U P OZ N Á N Í O T V O R B Ě T R H L I N

/33

•

C E RT I F I K AC E

N AV R H OVÁ N Í KO N ST R U KC Í

Milan Holický, Jana Marková

/PŘÍLOHA – I

VZPOMÍNKA N A P R O F . I N G . D R . A N TO N Í N A J Í L K A

/49

SPEKTRUM N E A N D E RT H A L M U S E U M

J E S KY N Ě

CENY BRITSKÉ

/50

B E TO N Á Ř S K É S P O L E Č N O ST I

Z A N E J L E P Š Í STAV BY V R O C E

S A M OZ H U T N I T E L N Ý Yves Malier

2004

B E TO N V E

FRANCII

/52 /56

B E TO N OVÁ A R C H I T E KT U R A (C AT H E R I N E C R O F T )

/59

REŠERŠE

/59

Z E Z A H R A N I Č N Í C H Č AS O P I S Ů J A P O N S KÝ G U R U

/60

B E TO N OV É A R C H I T E KT U RY

J E J Í H O OV L I V N Ě N Í

/34

Redakční rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Luděk Bogdan, Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. (předseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopředseda), Ing. Jan Hutečka, Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeček, Ing. Petr Laube, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Petr Škoda, Ing. Ervin Severa, Ing.Vlastimil Šrůma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc., Ing. Michal Števula, PhD, Ing. Vladimír Veselý, Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, 170 00 Praha 7 Ilustrace na této straně a-na zadní straně obálky: Mgr. A. Marcel Turic Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, 150 00 Praha 5 Tisk: Libertas, a. s., Drtinova 10, 150 00 Praha 5 Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 www.betontks.cz Vedení vydavatelství: tel.: 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] Redakce, objednávky předplatného a inzerce: tel./fax: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected] Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1 čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány.

AKTUALITY

V B E TO N U V R A N ÝC H STA D I Í C H A M OŽ N O ST E C H

– 1. Č ÁST Hirozo Mihashi, João Paulo De B. Leite

J AKOST

T A DAO A N D O –

N Á K L A D Ů P Ř I P R E FA B R I K AC I V Y U Ž I T Í M

KO N C E P C E :

NORMY •

B E TO N OVÁ

S Í R A N OV É P O Š KO D E N I E B E TÓ N OV A M Á LT Svetozár Balkovic, Milan Drábik

Ú S P O RY

/44

E U R O KÓ D ČSN EN 1990 Z ÁS A DY

Vojtěch Mencl, Libor Žídek, Martin Řehořek

B E TO N OV ÝC H FAS Á D

V Y U Ž I T Í R E C Y K LOVA N É H O S K L A

Ewan Byars, Hulying Zhu

V R ST E V B E TO N OV ÝC H KO N ST R U KC Í

–

/42

J A KO K A M E N I VA V B E TO N U

A TECHNOLOGIE

B E TO N

ODBORNÁ

KO N F E R E N C E D O KTO R S K É H O ST U D I A

P OT E N C I Á L N Í

N OV É D O STAV BY

N A KVA L I T U P OV R C H U A P OV R C H OV ÝC H

„G R A F I C KÝ “

/40

Pavlína Matečková

EKOLOGIE

KONSTRUKCE

P OV R C H Y

A GEOMETRICKÉ NELINEARITY

JUNIORSTAV 2005 – 7. /8

N E T R A D I Č N Í B E TO N OVÁ FAS Á DA S M Í C H OV S K É SY N AG O GY Juraj Matula, Richard Sidej, Martin Tycar, Jiří Kolísko

M AT E R I Á L Y

/6

PŘÍLOHA

P OV R C H Y

P OŽ A DAV KY

P OŽ Á R N Í O D O L N O ST I B E TO N OV ÝC H

D E S KOV ÝC H KO N ST R U KC Í S U VÁ Ž E N Í M F Y Z I K Á L N Í

P R E FA - B E TO N C H E B ,

B E TO N OV É

Vydavatelství řídí: Ing. Vlastimil Šrůma, CSc. Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorky: Kateřina Jakobcová, Petra Johová

S O U T Ě Ž VYNIKAJÍCÍ BETONOVÁ KONSTRUKCE

/63

Foto na titulní straně: Fasády Smíchovské synagogy, foto Ester Havlová

SEZNAM

/63

Beton TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

I N Z E R ÁT Ů A

SEMINÁŘE,

PR

ČLÁNKŮ

KO N F E R E N C E A SYM P OZ I A

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2005

/64 1

ÚVOD EDITORIAL

JE BETONOVÝ POVRCH HODÍ SE I DO BYTOVÉ

PĚKNÝ? NEBO OBČANSKÉ VÝSTAVBY?

Vážené čtenářky, vážení čtenáři, pokud by se mne před pár lety někdo zeptal, zda chci mít vedle jídelního stolu betonové stěny bez omítky nebo tapety, asi bych je bez váhání odmítla. Dnes, s odstupem času a po přečtení nebo jen prolistování řady knih a časopisů o uplatnění betonu v architektuře, už si nejsem negativní odpovědí na otázky v úvodu tak jistá. Nezakrytý beton se stal moderní, ale i módní. Módní trendy mívají jen časově omezenou platnost, za sezónu, za dvě přijde něco jiného a módní se stane okoukaným, zastaralým a za další sezónu už si nikdo nevzpomene. Moderní může být naopak při troše štěstí za pár let označováno jako klasické. Štěstí však musí být podpořeno i dalšími vlastnostmi, které podporují opakované užívání, např. trvanlivý, solidní, pevný, spolehlivý, nenáročný na údržbu. Některé známé automobilové značky na tom, že někteří zákazníci upřednostňují klasiku před módností založily svou popularitu. Vzhled vnitřních omítnutých stěn můžeme měnit jak se střídají módní trendy, bílý nebo barevný povrch, se vzorkem nebo bez něho, záleží spíše na naší povaze, jak často jejich vzhled měníme. S vnějším povrchem je to o trochu náročnější, ale ne o moc. Jinak však nahlížíme na režné cihelné a kamenné zdivo, nebo kamenné obklady. Vyvolávají v nás pocit trvalosti, spolehlivosti a počítáme s tím, že pokud budou dobře navrženy a pečlivě postaveny, nebudeme s nimi kromě běžné údržby čistoty nic dělat. Jsou to klasické povrchy. Mezi „klasiky“ má šanci být zařazen i beton, který v posledních letech šplhá na přední místa žebříčku popularity mezi stavebními materiály. Je moderní už od doby, co začal být používán jako konstrukční materiál a jeho vhodné vlastnosti byly v průběhu času stálým výzkumem zlepšovány. Jeho pověst byla v očích veřejnosti, a nejen naší, pošramocena v časech často spíše nadšené než profesionální obnovy bytového fondu v poválečných letech budování. Viníkem nebyl beton jako materiál, ale nízká úroveň znalostí o něm a nedostatek zkušeností s jeho používáním. Na počátku devadesátých let minulého století se začala rozvíjet úzká spolupráce architektů s technology betonu. Výsledkem jejich vzájemných diskuzí a přesvědčování jsou konstrukčně odvážné stavby s využitím nových vysokohodnotných betonů, ale také mnoho nových nápadů a řešení úprav betonových fasád. Zvýšení užitných vlastností materiálu a kvalitativně jiný přístup k jeho zpracování umožnilo snížit a současně zpřesnit rozměry betonových prvků (v příčném řezu) a tím nabídlo architektům mnohem více volnosti v tvorbě. Architektonická tvorba není jen estetická kompozice objemů a tvarů, architekti nám na površích konstrukcí ve hře světla a stínů, v detailech fasád předvádějí krásu materiálu v jeho různorodých, možná až překvapivých, podobách. Šedý a nevýrazný beton se v kombinaci s jinými materiály, v neobvyklých kompozicích, barvách a členění změnil v atraktivní a žádaný materiál. Během studia knih a různých materiálů k připravované příloze 2

„Beton v architektuře“ jsme se setkali s nečekanou šíří různých možností konečných povrchových úprav betonových povrchů. Dá se říci, že beton může vyhovět téměř každému a vždy jinak. V čísle, které otevíráte, vám nabízíme řadu ukázek betonových povrchů, bílé nebo barevné betony, betony s povrchem broušeným a leštěným jako žula, betony hlazené různými hladítky, betony s otiskem bednění, formy nebo s povrchem dodatečně upravovaným proudem vody, písku či kamenickými nástroji, a téměř všechny mohou být vyrobeny monolitickou nebo prefabrikovanou technologií. Pěkným a příjemně esteticky působícím můžeme označit povrch betonu s množstvím otevřených pórů a nepravidelnými otisky bednění, pokud architekt, samozřejmě za předchozího souhlasu stavebníka/investora, chtěl vyzdvihnout přírodní, nahodilý vzhled, který koresponduje s celkovou koncepcí objektu. Pokud má být naopak zdůrazněn strohý technicistní vzhled s chladnou průmyslovou přesností, lze opět použít beton. Technolog navrhne vhodnou směs, bednění, způsob ukládání a ošetřování během hydratace a výsledkem je zcela jiný estetický zážitek. Betonové povrchy tak lze najít vedle průmyslových hal a mostů z vnějšku i uvnitř rodinných domů, vícepodlažní bytové výstavby, administrativních budov, sportovních ale i reprezentativních objektů, staveb kulturních institucí, muzeí, divadel a koncertních sálů, které přitahují pozornost obyvatel i návštěvníků měst a metropolí. Beton je náročný na vlastní provedení v jakékoliv úpravě a tvrdě se mstí za všechny prohřešky a chyby technologického návrhu a provedení. Beton je velmi náročný na celkovou koncepci, návrh a zejména údržbu prostorů, které vymezuje nebo ve kterých se nachází. Domnívám se, že náchylnost veřejnosti k obecně negativnímu vnímání betonu je způsobena malou zkušeností s kvalitními, pečlivě navrženými, provedenými a vhodně udržovanými betonovými stavbami a povrchy. Každá fasáda, každý dvorek, vyžadují přiměřenou údržbu, ať jsou betonové nebo kamenné. Neupravené a zanedbané okolí nepomůže žádnému materiálu. Nepořádek pod betonovou stěnou vnímáme ještě silněji než pod mramorovým obkladem. Pokud je betonová stavba se zahrnutím vhodných úprav povrchů citlivě navržena s hlubokou znalostí vlastností, možností a chování materiálu včetně způsobu jeho stárnutí, výsledek nás nenechá na pochybách, že beton a betonové povrchy jsou moderní.


Jana Margoldová

2/2005

TÉMA TOPIC

POHLEDOVÝ BETON – TEORIE A REALITA DIRECT – FINISH CONCRETE – THEORY AND JIŘÍ DOHNÁLEK Pohledový beton je desítky let více či méně úspěšně používanou finální povrchovou úpravou zejména inženýrských, ale i ostatních typů staveb. Je to beton, u kterého se po odbednění neprovádějí už žádné další povrchové úpravy s výjimkou repase nejdrobnějších odchylek. Definovat ho přesněji je však obtížně řešitelný problém. Pohledovost betonu je ovlivněna jak subjektivními estetickými představami diváka, jeho odstupem od objektu, členěním a celkovým charakterem objektu a často i jeho vztahem k dodavateli pohledového betonu. Měřítka pro pohledovost jsou u jednotlivých architektů i investorů tak rozdílná, že reklamovat lze subjektivně prakticky pohledový beton jakékoliv kvality. Při případném sporu nenalézají obě strany oporu v normách či technických podmínkách a jsou tedy opět odkázány na subjektivní stanoviska případných třetích osob. Řešením nejsou vždy ani referenční plochy, prováděné v předstihu v menším rozsahu. Podobně i odkaz na referenční pohledové betony, realizované v minulosti, nemusí být zcela přesný. Je zřejmé, že pohledový beton je z mnoha příčin vždy unikátem, který vzniká z relativně proměnlivých surovin, je ukládán do ne zcela identického bednění, zraje v různých klimatických podmínkách a i personál stavby není vždy tentýž. Přesto lze charakterizovat dílčí kritéria, která by měl pohledový beton splňovat. Barevná vyrovnanost je obvykle nejpodstatnějším požadavkem, který také nejvíce ovlivňuje pocit diváka ze střední nebo větší vzdálenosti. V případě, že pohledový beton je pozorován z menší vzdálenosti, hraje významnou roli množství a velikost pórů na jeho povrchu. Jejich přípustný počet, resp. průměr lze do jisté míry kvantitativně definovat a tím omezit případné spory. Dalším významným kritériem při pozorování pohledového betonu z menší vzdálenosti je struktura povrchu, a to v menší ploše (ovlivněna prakticky výhradně typem a kvalitou materiálu bednicích prvků) resp. v celkové ploše, kde roli hraje rozvržení spár bednicích prvků, jejich svislost či vodorovnost, nálitky v netěsných spárách, pravidelnost rozvržení otvorů pro stahovací tyče, kvalita okrajů těchto otvorů apod. Celkový vzhled větších ploch či konstrukčních prvků mohou však ovlivňovat i teplotní či smršťovací trhliny a jejich přítomnost by tedy měla být projekčními nebo technologickými opatřeními pokud možno eliminována. BAREVNÁ VYROVNANOST Barevný odstín betonu je prioritně ovlivněn odstínem cementu. Jeho odstín je dán především obsahem tzv. barvicích prvků, jako je zejména Fe, Mn, Cr a Ti. Proto se, např. při výrobě bílého cementu, jako vápenatá složka používá vysokoprocentní vápenec nebo křída s obsahem Fe2O3 < 0,15 %, s obsahem MnO < BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

REALITY

0,015 % a jako hlinitá složka bílý jíl, kaolín, nebo odpady z jeho zpracování. Ty by neměly obsahovat více než 1 % Fe2O3 a více než 0,8 % TiO2. Pokud je obsah těchto složek vyšší, přechází odstín cementu do šedé, při vysokém obsahu kysličníku železa může být však i velmi tmavý. Významný vliv na odstín cementu mají i příměsi, které ho buď ztmavují (popílek, vysokopecní struska), nebo naopak zvyšují jeho bělost (mletý vápenec). V případě, že je požadavkem přesněji specifikovaný odstín betonu, je nezbytné se o obsah těchto barvicích prvků v cementu zajímat. Dalším významným faktorem, který může ovlivňovat odstín betonu, jsou jemné podíly v kamenivu, které mohou působit jako účinný pigment. Jde zejména o různé hlinité a jílovité příměsi s velikostí zrna pod 0,125 mm. V závislosti na ložisku drobného kameniva, jeho rovnoměrnosti, může obsah těchto složek významně kolísat a odstín betonu tak významně ovlivňovat. Prvním předpokladem pro barevnou vyrovnanost je tedy používání cementů a drobného kameniva stejné šarže, tj. minimálně stejného typu cementu od stejného výrobce. Jakákoliv změna v odstínu cementu nebo obsahu jemných podílů v kamenivu se okamžitě projeví na výsledné barevnosti konstrukce. Kolísání barevného odstínu může mít však i mnohem prozaičtější příčiny. Na standardní velké centrální betonárně se paralelně vyrábí betony pro různé stavby. Pokud tedy realizujeme pohledový beton přetržitým odběrem betonové směsi a v mezidobí vyrábí na betonárně další typy betonů, mohou při horším vyprazdňování míchaček zbytky z jednotlivých šarží měnit byť nepatrně odstín. Teoreticky by bylo tedy optimální betonovat pohledový beton takovým způsobem, aby použitá betonárna v daném čase vyráběla pouze pohledový beton. Významný vliv na odstín povrchu mohou mít i použité typy odbedňovacích přípravků, zásadně by tedy měly být používány komerční atestované typy, a to v přiměřeném množství. Mimořádně významný vliv na rovnoměrnost barevného odstínu má však i rovnoměrnost hutnění betonu ve vazbě na jeho následné vysýchání. Je třeba si uvědomit, že beton má komplikovaný pórový systém, zaplněný v počátku záměsovou vodou, v níž jsou rozpuštěny nejrůznější, především však vápenné ionty. Při vysýchání jsou tyto vápenné ionty vynášeny k povrchu, kde reagují s oxidem uhličitým ze vzduchu a mohou tak lokálně výrazně zvyšovat světlost povrchu na rozdíl od oblastí, kde k této migraci dochází s menší intenzitou. Pokud tedy u stejného typu betonové směsi budeme mít vedle sebe rozdílně hutněné, a tedy rozdílně hutné oblasti, bude jejich barevný odstín nutně rozdílný. Podobný mechanizmus se pak uplatňuje u již dokončených staveb, které jsou v různém stadiu rozestavěnosti trvale smáčeny dešťovou vodou. Ta je však vodou demineralizovanou, a tedy tzv. „hladovou“, která velmi ochotně rozpouští vazné vápenaté sloučeniny cementového kamene a transportuje je k povrchu, kde opět mohou svou bělostí významně měnit barevnost povrchu. Rozpracované železobetonové konstrukce z pohledového betonu by tedy měly být přiměřeným způsobem chráněny proti vnikání dešťové vody, a to buď provizorním zakrytím nebo účinnou hydrofobizací. 2/2005

3

TÉMA TOPIC

MNOŽSTVÍ PÓRŮ Vzduchové, kapilární a další typy pórů jsou samozřejmou součástí struktury betonu. Na řezné ploše každého betonu objevíme pouhým okem desítky různě velikých dutinek. Jejich výskyt na povrchu konstrukce je však odvislý především od charakteru použitého bednění. Tradiční dřevěné bednění mělo vysoké absorpční schopnosti jak z hlediska záměsové vody, tak i vzduchu. V současnosti se však používají systémová bednění z větších dílců, prakticky ze zcela nenasákavých materiálů, které neumožňují odvod přebytečné vody ani vzduchu. Proto je také i u pohledového betonu, jistý výskyt vzduchových pórů na povrchu tolerován. V případě, že je při použití systémového bednění vyžadován povrch zcela bez pórů, je třeba použít výstelku bednění ze speciální absorpční tkaniny. Kromě bednění však množství vzduchových pórů výrazně ovlivňují i použité přísady, a to zejména přísady plastifikační, případně provzdušňující. Proto je výroba mrazuvzdorného (provzdušněného) pohledového betonu z hlediska výskytu pórů mnohdy velmi náročným úkolem. Množství pórů může významně ovlivňovat i případné hutnění betonové směsi, které způsobuje pohyb vzduchových bublin směrem nahoru, ale i ke všem svislým povrchům. Proto také samozhutnitelné betony, které nevyžadují dodatečné hutnění, mají většinou výrazně přijatelnější vzhled, a to především z hlediska výskytu vzduchových pórů. STRUKTURA POVRCHU Zcela samozřejmým požadavkem pro dosažení přijatelné struktury povrchu na mikroúrovni je dostatek maltové fáze v betonové směsi. Tato technologická zásada spolu s ostatními požadavky na pohledové betony je však běžně známá a uváděná v dostupné technické literatuře. Kromě struktury na mikroúrovni (v rozměru dm2) je velmi významná i struktura velkých ploch betonové konstrukce, která je již ovlivněna především rozměry, skladbou a polohou bednicích dílců. Je pochopitelné, že styky sebekvalitnějšího či kvalitně provedeného bednění se do povrchu, byť neznatelně, promítají a při jejich nevhodné kompozici může tak na relativně barevně rovnoměrném betonu vznikat z hlediska objektu ne zcela ideální makrostruktura. Součástí celkového vzhledu objektu jsou u železobetonových svislých konstrukcí i otvory po stahovacích tyčích, případně zaslepené stahovací (rádlovací) dráty. I poloha těchto prvků by měla být pečlivě rozvržena, aby na povrchu konstrukce vytvářela harmonický, k proporcím objektu ladící systém. Častou vadou u nekvalitního systémového bednění či nekvalitně provedeného bednění jsou pak nálitky ve spárách bednících dílců, které je třeba mechanicky odstraňovat, a tak vytvářet rušivé detaily na povrchu. D O P O R U Č E N Í P R O Z H OT O V E N Í P O H L E D O V É H O B E T O N U Pokud zhotovitel v projektové dokumentaci narazí v technické zprávě na jednoduché konstatování, že konstrukce je zhotovena z pohledového betonu, měl by si uvědomit, že se dostává do oblasti s velmi nejistým výsledkem. Sám je přitom schopen ovlivnit jen část faktorů, které pohledovost betonu ovlivňují. Ani četba podrobných a kvalifikovaných návodů mu pravděpodobně neposkytne dostatek jistoty, protože zejména při výrobě betonové směsi je prakticky zcela odká4

Obr. 1 Betonová stěna bytového domu v Baselu, Švýcarsko Fig. 1 Concrete wall of the house in Basel, Switzerland

zán na nejbližší centrální výrobnu betonové směsi a představa, že provádí chemické rozbory používaných cementů či kameniv, je ve většině případů nereálná. Pokud se jedná o objemově větší zakázku pohledového betonu, jsou šance na úspěch relativně větší, protože s ohledem na finanční objem zakázky, lze přípravě věnovat přiměřeně větší pozornost. U konstrukcí menších, kdy výměra povrchu nepřesahuje řádově desítky m2, lze pak spoléhat prakticky jen na maximální snahu u těch faktorů, které může zhotovitel ovlivnit a šťastnou shodu okolností ve všech ostatních parametrech. V dalším textu jsou tedy uvedeny jen náměty, kterým by měli jednotliví účastníci výstavby věnovat pozornost, pokud mají zájem, aby výsledkem byl opravdu pohledový beton a nikoliv jenom reklamace a rozpaky. Projektant-architekt by měl v mezích možností co nejpodrobněji popsat představy o barevném odstínu a struktuře pohledového betonu a uvést případně pro zhotovitele dostupné referenční stavby. Měl by si uvědomit možnosti bednicích systémů, rozměry bednicích prvků a jejich skladebnost i nezbytnost použití stahovacích tyčí a z toho vyplývající nutnosti pohledově eliminovat takto vzniklé otvory. U zvlášť pohledově citlivých ploch by měl být před realizací k dispozici projekt bednění se všemi uvedenými detaily. Výrobce betonové směsi by měl zvláště u větších zakázek garantovat, že bude použit jeden typ cementu (případně jedna šarže cementu) bude zajištěna rovnoměrnost obsahu jemných podílů v drobném kamenivu. Použité ztekucující přísady by měly mít jen minimální provzdušňující účinek, případně by mohly být použity tzv. odvzdušňující (odpěňující) přísady. V případě výroby mrazuvzdorného betonu s pomocí provzdušňujících přísad je třeba řešit minimalizaci vzduchových pórů na povrchu buď jejich akceptací nebo použitím speciálních opatření (drenážní tkanina v bednění). Betonová směs by měla mít maximální zrno do 16 mm s přebytkem maltové fáze a její konzistence by měla odpovídat způsobu zpracování (hutnění). Z hlediska pohledového betonu je velmi důležitá zejména rovnoměrnost konzistence, proto by v případě pohledového betonu měla být prováděna kontrola konzistence in situ u každého dopravního prostředku a v případě větších odchylek musí být betonová směs odmítnuta. Výrobce betonové směsi by měl především u větších zakázek zajistit, aby výroba pohledového betonu probíhala kontinuálně a by-


2/2005

TÉMA TOPIC lo tím vyloučeno riziko, že v míchačce budou zůstávat zbytky jiných typů betonových směsí. Zhotovitel konstrukce musí zpracovat technologický postup betonáže včetně projektu bednění s rozvržením bednicích dílců a stahovacích tyčí. Tento projekt by měl odsouhlasit projektant i architekt. Technologický postup by měl přesně řešit polohu pracovních spár, tj. přetržitost, resp. nepřetržitost betonáže. Technologický postup by měl přesně specifikovat způsob očištění bednění, kontrolu této operace a specifikovat typ odbedňovacího prostředku. Mělo by být použito bednění splňující veškeré rozměrové tolerance a jeho montáži resp. dotěsnění by měla být věnována maximální pozornost. Při vlastní betonáži je třeba dbát na maximální rovnoměrnost případného hutnění. Hlavice ponorného vibrátoru musí být umísťována v definovaných rozestupech a ponořena může být pouze přesně stanovenu dobu. Jakékoliv převibrování či nedovibrování se okamžitě projeví na vzhledu konstrukce. V případě použití tzv. samozhutnitelného betonu starosti s touto technologickou operací odpadávají. Podobně velmi rovnoměrně musí být konstrukce i ošetřována, tj. rovnoměrně vlhčena či zakryta. Jakékoliv odchylky se opět projeví v barevném odstínu. Vzhledem k tomu, že dešťová voda působí na beton jako voda hladová a má tendenci vymývat jeho vápenaté složky, lze doporučit u nedokončených objektů jejich zakrytí nebo okamžitou hydrofobizaci povrchu. Vlastník (provozovatel) konstrukce by měl pohledové betony pravidelně hydrofobizovat tak, aby omezil vstup srážkové vody do jejich povrchu. V několikaletých intervalech je pak třeba počítat s omytím povrchu tlakovou vodou tak, aby se na povrchu neuchytávala mikroflóra, resp. mikrofauna a nezvyšovala se špinivost povrchu (obr. 2). D O D AT E Č N É Z Á S A H Y – S A N A C E P O H L E D O V É H O B E T O N U Náročnost realizace pohledového betonu spočívá i v praktické nemožnosti jeho sanace. Po dokončení je možné provést pouze nepatrné repase drobných nálitků, případně vyplnění lokálně se vyskytujících velkých vzduchových pórů. I tyto zásahy jsou však na konstrukci většinou ihned patrné. Jakékoliv větší opravy nemohou nikdy zajistit shodné barevné ladění a shodnou strukturu povrchu a jsou na objektu výrazně patrné. Jedinou úspěšnou sanaci pohledového betonu absolvoval autor v případě, kdy celý povrch vysoké a půdorysně zakřivené atiky byl přestěrkován a do čerstvé stěrky bylo postupně otiskováno pečlivě hoblované prkno. Z větší vzdálenosti tak vznikla takřka dokonalá iluze pohledového betonu do klasického bednění. TRVAN LIVOST P OH LE DOVÉ HO B ETON U Při architektonickém i konstrukčním návrhu pohledového betonu je třeba vzít v úvahu, že jeho pohledovost by měla být dlouhodobě stabilní. Pohledovým by tedy beton měl zůstat několik desítek let. V minulosti nejčastější závadou ve střednědobém horizontu byla koroze třmínků nebo rozdělovací výztuže, vyvolaná malou tloušťkou krycí vrstvy, nebo koroze nedokonale odstraněných rádlovacích drátů. Tyto závady se s nástupem systémového bednění a distančních podložek a dalších pomůcek daří významně eliminovat. Přesto pohledový beton podléhá standardnímu klimatickému, resp. mrazovému namáhání a pokud není proveden jako mrazuvzdorný (zvyšuje se tím však riziko nežádoucích vzduchových pórů na povrchu), dochází postupně BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Obr. 2 Budova Lichtenštejnského muzea výtvarného umění ve Vaduzu s fasádou z broušeného a leštěného betonu napuštěného voskem, Lichenštejnsko, Morger & Degelo, architekt Degelo říká: „fasádu je třeba pravidelně napouštět voskem a leštit jako si pravidelně krémujeme a leštíme boty“, přednáška, Praha 2004 Fig. 2 Liechtenstein Art Museum in Vaduz, Liechtenstein, Morger & Degelo

k degradaci tenkých povrchových vrstev, což nemusí zhoršovat vzhled objektu, ale zvyšuje to vždy rychlost jeho špinění. Objekty z pohledového betonu musí být proto velmi pečlivě konstruovány, a to jak z hlediska vstupu srážkové vody do povrchu, tak i z hlediska odtoku vody z navazujících konstrukčních prvků. Jakékoliv prostupy z balkónů či skryté svislé okapní žlaby a podobné prvky vedou po několika letech většinou k závažným problémům. Podobně však veškeré rizality či výstupky, které nejsou oplechovány, způsobují, že se na nich se zvýšenou intenzitou uchytávají prachové nečistoty, které následně špiní spodní svislé navazující oblasti. Problémem bývá i znečištění fasády korodujícími doplňkovými konstrukcemi, jako jsou okna či jiné fasádní prvky, zábradlí apod. Proto v případě pohledového betonu je třeba dbát i na pečlivou antikorozní ochranu těchto prvků, případně volit tyto prvky v nekorodující variantě. Z uvedených poznámek je zřejmé, že přes dostatek informací, které máme o skladbě pohledového betonu i se znalostí všech technologických zásad, je zhotovení pohledového betonu mimořádně náročné na pečlivost všech zúčastněných a vždy je přitom výsledek zatížen značným rizikem. Neúspěch je o to nepříjemnější, že je prakticky jen obtížně napravitelný. Naopak v případě správného návrhu i provedení pohledového betonu získáme povrch, kterému svou trvanlivostí může konkurovat pouze kvalitní kamenné zdivo. Současně i střídmost a elegance správně použitého pohledového betonu svědčí o tom, že se nejedná jen o člověkem vytvořenou „umělou“ hmotu, ale přírodní materiál, který nás v našem okolí provází již více než 150 let. Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc. Kloknerův ústav ČVUT v Praze Šolínova 7, 166 08 Praha 6 tel.: 224 353 840 e-mail: [email protected] fotografie: Veronika Šandová

2/2005

5

PROFILY PROFILES

PREFA-BETON CHEB,

6

SPOL. S R. O.

PREFA-BETON Cheb, spol. s r. o., je jednou z firem s nejdelší historií v nejzápadnějším regionu republiky. Její vznik v padesátých letech předznamenal éru výstavby panelových domů na území města Chebu a v jeho nejbližším okolí. V roce 1993 došlo k privatizaci PREFA, s. p., firmou TEKAZ s jasným programem pro rozvoj firmy ve stejném oboru. Tento rok byl současně zásadním přelomem v pojetí výroby charakterizovaným přechodem od typizované výroby na výrobu zakázkovou. V roce 1994 byla založena společnost PREFA-BETON Cheb, spol. s r. o., dvěma společníky: firmou Tekaz, s. r. o., a firmou BBV Cheb, s. r. o. Se vznikem společnosti byla provedena kompletní výměna stávající formovací techniky za moderní technologické zařízení špičkové úrovně, umožňující velkou variabilitu vyráběných prvků. Ve druhé polovině devadesátých let byl budován a zdokonalován komplexní systém služeb směrem k zákazníkovi až na dnešní úroveň. Nabídka výrobků byla rozšířena například o sloupy s patkou nebo sendvičové fasádní panely s povrchem z vymývaného betonu, které se staly standardními prvky pro opláštění obchodních center Kaufland. V roce 2001 byl dále rozšiřován výrobní sortiment, výrobní a skládkové kapacity. Byl zahájen provoz předepínacího zařízení a výroby prvních předem předepnutých tyčových prvků a prováděny realizace významných projektů jak na našem, tak i zahraničním trhu s ucelenou dodávkou od přípravy projektu pro stavební povolení až po předání kompletně provedené prefabrikované železobetonové konstrukce. V současné době patří společnost PREFA-BETON Cheb mezi největší výrobce a dodavatele stavebních prefabrikovaných dílců z železobetonu na našem trhu. V širokém sortimentu výrobků společnosti lze najít jak klasické prefabrikáty pro stavby halových a vícepodlažních objektů pro průmyslovou nebo občanskou výstavbu jako jsou sloupy, průvlaky, vazníky, filigránové desky nebo sendvičové panely, tak i atypické prefabrikáty pro široké použití ve všech oborech stavebnictví. Mezi jinými jsou to například sloupy s patkou, silniční rigoly a vpusti, římsy nebo portálové oblouky. Paleta služeb zákazníkovi začíná přípravou projektu pro stavební povolení a statickým návrhem konstrukce, přes zajištění výrob-

ní dokumentace, následnou výrobu a dopravu prvků na stavbu až po kompletní montáž včetně konečné úpravy spár opláštění. Kromě prefabrikovaných prvků firma PREFA-BETON Cheb, spol. s r. o., nabízí i výrobu a dodávku transportních betonů. Tyto vysoce kvalitní betony jsou vyráběny na moderním, počítačem ovládaném zařízení betonárny STETTER. Betonárna vyrábí typové druhy a třídy betonu, které jsou uvedeny v normách ČSN 73 2400, ČSN P ENV 206, ČSN EN 206-1 a v nabídkovém listu. Technologický postup výroby železobetonových prvků se skládá ze čtyř částí. Jsou to příprava armovacího koše, příprava výrobní formy, betonáž a odformování se skladováním. Všechny tyto části mají svá specifika. Dalšími technologiemi, které jsou používány ve výrobně PREFA – BETON Cheb, spol. s r. o., jsou technologie vymývaného betonu, technologie předpjatého betonu a technologie barevného betonu. Technologie vymývaného betonu je vyhledávaným produktem pro konečné podoby povrchů železobetonových prvků opláštění, které se osvědčily v široké síti obchodních center. Firma PREFA-BETON Cheb, spol. s r. o., je jednou z mála firem, která tuto technologii nabízí. Konečné povrchy provedené touto technologií je možné dokonale přizpůsobit i náročným požadavkům zákazníka. Ve vymývaném povrchu lze kombinací s hladkými povrchy nebo s různobarevným kamenivem docílit velmi zajímavých detailů a vytvořit tak ze zdánlivě jednoduché konstrukce výraznou a architektonicky zajímavou stavbu, která může směle konkurovat ostatním technologiím. Technologií předpjatého betonu rozšiřuje firma PREFA – BETON Cheb, spol. s r. o., svůj program dodávky kompletních halových systémů. Prvky z předem předpjatého betonu se vyznačují svou subtilností a lehkostí, čímž přispívají nejen ke vzdušnosti konstrukce, ale i k ekonomické nenáročnosti železobetonových prefabrikovaných staveb. Technologie barevného betonu se používá tam, kde zákazník vyžaduje konečnou úpravu povrchu prefabrikátu v jiném barevném odstínu než je klasický beton. Tuto technologii nabízí firma PREFA-BETON Cheb, spol. s r. o., na zvláštní objednávku zákazníka.

Obr. 1 Pohled na rozpracovanou montáž severní fasády objektu Kaufland v Sokolově Fig. 1 View of the northern fasade of Kaufland in Sokolovo under assembling

Obr. 2 Pohled na část dokončené konstrukce Výrobny PLM v Aši Fig. 2 View of the part of finished structure of PLM plant in Aš


2/2005

PROFILY PROFILES

Obr. 3 Pohled na opláštění objektu Kauflandu v Karlových Varech v průběhu výstavby Fig. 3 View of the cladding of Kaufland in Karlovy Vary under building

REFERENČNÍ

S TAV BY

KAUFLAND v Sokolově Rozsah dodávky: Kompletní dodávka železobetonového prefabrikovaného skeletu včetně opláštění sendvičovými prefabrikovanými panely (obr. 1). Součástí dodávky bylo vypracování výrobní dokumentace a provedení kompletní montáže konstrukce. S úspěchem použita technologie „vymývaného betonu“ finálního povrchu opláštění (obr. 1). Realizace v roce 1998 až 1999. Výrobna PLM v Aši Kompletní dodávka železobetonového prefabrikovaného skeletu včetně opláštění sendvičovými prefabrikovanými panely (obr. 2). Součástí dodávky bylo projekční zpracování nosné konstrukce navržené s ohledem na vysoké seizmické zatížení dané oblasti. a provedení její kompletní montáže. Realizace v roce 1996.

Obr. 4 Pohled na konstrukci skeletu haly SANDLER v Hofu, Německo, s opláštěním parapetními panely Fig. 4 View of the frame structure of the hall of Sandler in Hof, Germany

Celá stavba byla realizována ve dvou etapách v období dvou let. O spokojenosti zákazníka hovoří i fakt, že prvky pro obě etapy dodávala naše firma (obr. 4). Realizace 1. etapy v roce 1999 a 2. etapy v roce 2000. Mercedes Benz v Plavnu Kompletní dodávka skeletu nosné prefabrikované konstrukce (obr. 5). Realizace proběhla v roce 1996. Junghans V Hofu – Německo Kompletní dodávka skeletu nosné prefabrikované konstrukce včetně opláštění sendvičovými panely (obr. 6) se uskutečnila v roce 1996.

KAUFLAND v Karlových Varech Součástí zakázky byla dodávka prvků pro vrchní konstrukci skeletu – vazníky a vaznice a dodávka kompletního opláštění sendvičovými panely s povrchem z vymývaného betonu včetně provedení projektu opláštění (obr. 3). Realizace v roce 1998 až 1999. Hala SANDLER v Hofu, Německo Zakázka zahrnovala kompletní dodávku skeletu nosné prefabrikované konstrukce včetně parapetních sendvičových panelů. Obr. 5 Pohled na dokončenou konstrukci Mercedes Benz v Plavnu včetně opláštění Fig. 5 View of the finished building


PREFA-BETON Cheb, spol. s r. o. Podhradská 7, 350 02 Cheb e-mail: [email protected] www.prefa-beton-cheb.cz Z podkladů společnosti PREFA-BETON Cheb sestavila Kateřina Jakobcová

Obr. 6 Pohled na severní fasádu dokončeného objektu servisu a opravny automobilů, Junghans v Hofu, Německo Fig. 6 View of northern fasade of the finished building of Junghans Garage in Hof, Germany

2/2005

7

BETONOVÉ

POVRCHY Konferenční centrum společnosti Vitra, Weil am Rhein, Německo, Tadao Ando

Educatorium v Utrechtu, Nizozemí, Rem Koolhaas

Sportovní komplex Pfaffenholz, SaintLouis, Francie, Herzog & de Meuron

Posbank Tea Pavilion v národním parku Veluwe Zoom, Rheden, Nizozemí, nu SeARCH/ de 2002

Lichtenštejnské Muzeum výtvarného umění, Vaduz, Lichtenštejnsko, Morger & Degelo

Stanice metra Stadelhofen v Zurichu, Švýcarsko, Santiago Calatrava

Univerzita v Baselu, Pharmacentrum, Švýcarsko

Hotel Rey Juan Carlos I., Barcelona, Španělsko, Carlos Ferrater

Katalánské kongresové centrum v Barceloně, Španělsko, Carlos Ferrater

Dům umění Kunsthal v Rotterdamu, Nizozemí, Rem Koolhaas

Muzeum umění v Bregenz, Rakousko, Peter Zumthor

fotografie: archív V. Šandová

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

NETRADIČNÍ SMÍCHOVSKÉ

BETONOVÁ FASÁDA NOVÉ DOSTAVBY SYNAGOGY NONTRADITIONAL CONCRETE FACADE OF THE NEW ANNEX TO THE SMÍCHOV SYNAGOGUE

J U R A J M AT U L A , R I C H A R D S I D E J , MARTIN TYCAR, JIŘÍ KOLÍSKO V letech 2002 až 2004 proběhla rekonstrukce a dostavba Smíchovské synagogy. Fasádní plášť dostavby tvoří monolitická betonová stěna, na níž se v pruzích střídají dva různé druhy betonu. Zkoušky základních mechanických a přetvárných vlastností betonu určeného pro fasádní plášť byly uskutečněny v Kloknerově ústavu ČVUT v Praze. Na základě rozboru získaných informací byla navržena doporučení pro konstrukční řešení detailů a provádění fasády. Between 2002 and 2004, the Synagogue in Smíchov was reconstructed and completed with an annex. The facade sheath of the annex is made with a monolithic concrete wall on which two different types of concrete in a contrasting pattern follow one after the other. Tests of the basic mechanical and deforming characteristics of the concrete to be used in the facade sheath were conducted in the Klokner Institute of the Czech Technical University in Prague. Based on the analysis of the collected information, recommendations for the structural design of details and the construction of the facade were made. Stavba je umístěna v Praze, na nároží ulic Plzeňská a Stroupežnického v katastrálním území Smíchov. Tvoří ji vlastní Smíchovská synagoga, nemovitá kulturní památka, a novostavba dvoupodlažní přístavby

10

o půdorysu L správy depozitářů v místě sanovaného tzv. „šámesova domu“ (obr. 1). Zbývající částí parcely je provozní dvůr (původně ohraničený dvaapůlmetrovou zdí). Areál se nachází ve složité zastavovací situaci, obklopen novým komerčně-administrativním centrem Anděl. Synagoga postavená roku 1863 byla v letech 1930 až 1931 přestavěna podle plánů architekta Leopolda Ehrmanna. Vývoj okolní zástavby a měnící se regulace ponechaly areál v izolaci, se dvěma volnými štíty. N ÁV R H R E K O N S T R U K C E A D O S TAV BY Prostor kolem synagogy jsme otevřeli odstraněním dvorní přístavby – byla tím rehabilitována doposud skrytá boční fasáda. Do objektu byl umístěn depozitář, obrazové sbírky a archivní depozitáře (archiv se statutem zvláštního významu) Židovského muzea v Praze. Stavba synagogy i její

náplň působí v tomto místě – plném internacionální, prosklené architektury obchodního centra Zlatý Anděl – jako solidní, sochařský objem a v tomto konceptu byla navržena i přístavba a nádvoří. V přístavbě se nachází zázemí archivního depozitáře – pracovny a badatelny. Hlavní loď synagogy byla pietně restaurována a je celá věnována depozitáři archivu, v podobě vložené demontovatelné ocelové konstrukce (dvoupatrové), bez zásahů do historických konstrukcí. Takové řešení dovoluje celistvé zachování památkově chráněného interiéru při jeho navrhovaném využití a ponechává otevřené možnosti pro změny a úpravy v budoucnosti. Na místě demolice tzv. „šámesova domu“ je navržena nová přístavba zázemí archivního depozitáře (obr. 2). Nová budova je obdélníkového půdorysu, obvodu cca 10,9 x 7,8 m, má jedno podzemní a tři nadzemní podlaží. Konstrukce je zalo-

Obr. 2 Pohled na dostavbu správy depozitářů Fig. 2 View of the completion of the administration of the depositories Obr. 1 Celkový pohled na rekonstruovanou synagogu Fig. 1 General view of the reconstructed synagogue


2/2005

STAVEBNÍ

žena na železobetonové desce tloušťky 550 mm. Svislé nosné prvky tvoří obvodové sendvičové monolitické železobetonové stěny tloušťky 250 mm v 1.P.P. a 200 mm ve zbývajících podlažích, které jsou vyztuženy pilíři a ocelovým sloupkem v 2.N.P., monolitické obvodové stěny kruhového schodiště tloušťky 150 mm a stěny výtahu. Vodorovné železobetonové desky stropů tloušťky 220 mm jsou vetknuty do svislých nosných prvků. Schodiště je vyrobeno z prefabrikovaných stupňů (obr. 3), které jsou pomocí ocelových profilů ve stupních přivařeny k ocelovým profilům v monolitické obvodové stěně. Zavěšený vnější plášť fasády tvoří betonová stěna tloušťky 150 mm litá po vrstvách do bednění (různé frakce). Otvory jsou vyřezány do dekorativní betonové plochy střídající vrstvy kameniva a hutného betonu. Architektonický výraz reaguje na modernistický styl meziválečné přestavby synagogy (obr. 4 a 5).


Obr. 3 Prefabrikované železobetonové schodiště a) vetknuté stupně bez vřetenové opory b) členění dolní podesty Fig. 3 Prefabricated reinforced concrete staircase a) fixed stairs without a spindle support b) structuring of the lower landing

omítky se takové řešení nejevilo jako příliš vhodné, protože naší snahou bylo současně realizovat stavbu jasně spojenou s dobou jejího vzniku, tedy s jednadvacátým stoletím, tak jako synagoga jasně odkazuje na třicátá léta dvacátého století. Postupně byla vyloučena i varianta zavěšených kamenných dílců. Jakákoli „přiznaná skladebnost“ by eliminovala myšlenku kamenné monolitické stavby. Rozhodli jsme se tedy pro originální konstrukci fasády, která by splňovala požadavek na monolitnost, ale zároveň by nebyla typem teracové omítky. Pro narušení fádnosti a homogennosti jsme navrhli střídá-

Fasáda dostavby Pro vzhled fasády přistavované části bylo pro nás při návrhu důležité nalézt takovou podobu, která by částečně reflektovala unikátní (vzhledem k použitému rozsahu) tvrdou teracovou omítku synagogy. Takovéto řešení zapadalo do celkového konceptu našeho návrhu, v němž navrhovaná přistavovaná část tvoří s původním objektem jeden celek. V počátcích jsme zvažovali i použití stejné technologie jako na synagoze, tedy kamenné teracové omítky. Vzhledem k historizujícímu odkazu estetiky teracové

ní vrstev hustší a řidší směsi spolu s rozdílnými frakcemi kameniva, která navíc v detailu propojení obou vrstev zdůrazňovala technologii odlití – tudíž odlišný způsob technologie provedení v porovnání s klasickou kamennou omítkou. Jako kamenivo jsme vybrali různé frakce říčních oblázků pro jejich méně industriální vzhled a vlastní pojící směs jsme nechali probarvit. Nakonec realizovaná fasáda je výsledkem zhruba deseti až patnácti vzorků o různých kombinacích barev, kameniva, šířky pruhů a výsledného otryskání. Po schválení vzorku z hlediska vzhle-

Obr. 4 Dveřní a okenní otvor v proužkované fasádě Fig. 4 Door and window opening in the striped facade


2/2005

11

STAVEBNÍ


Obr. 5 Noční pohled Fig. 5 Night view

du bylo nutné provést zkoušky materiálu pro správné stanovení poměrů směsi a eventuální užití speciálních přísad. V návaznosti byly provedeny nezbytné statické výpočty pro návrh výztužných prvků a jejich kotvení trny do železobetonové nosné stěny objektu skrz vrstvu tepelné izolace. Počáteční problém s vizuálně nežádoucími dilatacemi fasády byl vyřešen dilatačními spárami umístněnými ve svislém směru v nárožích, ve vodorovném směru pak pod průběžnými parapety a římsami. Současně byly provedeny výpočty vedoucí ke stanovení vhodných tlouštěk jednotlivých vrstev a ošetření ocelových prvků proti korozi. O

Z K O U Š K Á C H M AT E R I Á L O V Ý C H

řadu technologických úskalí. Jak je patrné z obrázků 2 a 4 je fasáda horizontálně členěna velkoplošnými okny a uskočením pláště v úrovni jejich parapetů na řadu tvarově nepravidelných prvků ve tvaru L. Na východní fasádě pak na dva celky přičemž jeden z nich tvoří stěna o rozměrech cca 11 x 5,6 m. Úloha byla v KÚ řešena ve spolupráci s prováděcí firmou Sekores, s. r. o. Předmětem činnosti společnosti je zejména kamenická práce. Ve svém programu však má i výrobu a zpracování umělého kamene. Úloha, jejíž řešení v tomto případě na sebe vzala, byla pro ni svého druhu unikátní – kombinovala prvky betonářské a kamenické práce. Postup prací na fasádě se odvíjel od představ architekta na „pruhovanou fasádu“. Nejprve bylo nutné dosáhnout uspokojivého vizuálního efektu. Až následně mělo smysl se zabývat vlastnostmi vytvořených materiálů a technologickými pravidly. Ve fázi záměru, kdy ještě nebylo zcela rozhodnuto o charakteru fasády, bylo prováděcí firmou připraveno množství deskových vzorků finální podoby povrchu. Receptury tak vyplynuly z estetických požadavků na výsledný charakter povrchu a dále zkoušena byla pouze architektem odsouhlasená varianta. Testy probíhaly jak v laboratoři, tak v poloprovozních podmínkách, kde byl prováděcí firmou laděn zejména postup prací tj. kladení jednotlivých vrstev. Netradiční fasáda si vyžádala i netradiční „betonářské“ přístupy v návrhu receptur i v konečném přístupu ke zpracování směsi. Výrazného efektu pruhů bylo dosaženo střídáním hutné vrstvy s vrstvou mezerovitou. Hutná vrstva byla tvořena vybranou skladbou kameniva (těženého i drceného) zrnitosti do 0–8 mm. Mezerovitá vrstva byla získána kombinací drceného kameniva zrnitosti 8–16 a drobného těženého kameniva 0–4. Pro zajištění požadované barevnosti bylo nutno použít také pigmenty.

VL ASTNOSTÍ A C HOVÁN Í KONSTRUKCE

V roce 2003 byl Kloknerův ústav (KÚ) přizván architektonickou kanceláří Znamení čtyř – architekti, s. r. o., k řešení projektu fasádního betonového pláště nové přístavby rekonstruované Smíchovské synagogy v Praze. Architektonický záměr získat vzhledově monolitickou a výraznými horizontálními pruhy členěnou fasádu v sobě skrýval 12

Laboratorní zkoušky V rámci laboratorních testů bylo sledováno: • pevnost v tlaku na krychlích, • hranolová pevnost v tlaku, • modul pružnosti podle ČSN ISO 6784, • poměrné přetvoření účinkem smršťování. Pro účely laboratorních zkoušek dodala prováděcí firma Sekores dvě desky o roz-

měru cca 600 x 500 x 85 mm (obr. 6) vyztužené ve středu průřezu stěny kari sítí s oky 100 x 100 mm a s průměrem výztuže 6 mm. Deska 1 (D1) byla vyrobena po domluvě pouze pro zkoušky, aby bylo možno sledovat chování materiálu (objemové změny) co nejdříve po výrobě. Deska 2 (D2) byla staršího data a posloužila v minulosti pro výběr esteticky vhodné varianty. V KÚ byl využita pro kontrolní zkoušku pevnosti v tlaku. Z čerstvě vyrobené desky (D1) byly nařezány trámce o rozměrech cca 85 x 85 x 300 (270 mm) (obr. 7) a zkušební krychle 85 x 85 x 85 mm. Připravené vzorky byly podrobeny následujícím zkouškám: • časový vývoj objemových změn (smrštění při vysychání)- zkouška byla zahájena cca 32 hodin po výrobě desky na třech trámcích, • pevnost v tlaku v čase 31 dní od výroby na krychlích, • statický modul pružnosti v čase 38 dní od výroby na pěti trámcích. Ze starší desky (D2) bylo nařezáno osm krychlí o rozměrech cca 85 x 85 x 85 mm pro zkoušku pevnosti v tlaku ve stáří 52 dnů. Vzorky krychlí byly připraveny tak, aby krychle byly tvořeny jednak hutnou vrstvou bez hrubého kameniva a dále mezerovitou vrstvu s hrubým kamenivem. Trámce z nové desky (D1) pro zkoušku objemových změn byly nařezány tak, aby byly po výšce vrstevnaté a zahrnovaly jednu mezerovitou vrstvu a dvě vrstvy hutné (kraje). Ostatní trámce (pět kusů) z desky 1 (D1) byly nařezány podélně k vrstvení a zahrnovaly v převážné většině vždy pouze jeden typ hmoty (mezerovitý beton nebo hutný beton). V krychlích nebyla obsažena výztuž. V trámcích byla obsažena výztuž, a to tři profily ∅ 6 mm po výšce trámce. Výztuž byla v trámcích pouze v příčném směru ke směru namáhání (tlak, modul) nebo měření (objemové změny). Ošetřování vzorků po nařezání bylo následující: • Vzorky z nové desky (D1) byly před zkouškou a v průběhu všech zkoušek uloženy na vzduchu v laboratoři při teplotě 20 ± 2 °C a relativní vlhkosti vzduchu oscilující v rozmezí 60 až 75 %. • Deska 2 byla do nařezání uložena v laboratoři při teplotě 20 ± 2 °C a relativní vlhkosti vzduchu oscilující v rozmezí 50 až 70 %. Po nařezání byly vzorky uloženy opět v laboratoři na vzduchu.


2/2005

STAVEBNÍ

Obr. 6 Charakter povrchu zkušební desky D2 Fig. 6 Character of the surface of the testing slab D2

Výsledky zkoušek V tabulkách 1 a 2 jsou průměrné hodnoty pevnosti v tlaku a modulu pružnosti v závislosti na hutnosti či mezerovitosti materiálu. Výsledky sledování objemových změn jsou v tabulce 3 a na obrázku 8. Pro sledování délkové změny byly použity tři trámce z desky D1. Přetvoření účinkem volného smrštění byla kontinuálně snímána po dobu 45 dnů pomocí LVDT snímačů s pracovním rozsahem ±1 mm, které byly napojeny na měřicí ústřednou DAM II. Měření bylo zahájeno cca 32 hodin po výrobě. Teplota prostředí uložení těles oscilovala v rozmezí 19 až 22 °C a relativní vlhkost vzduchu v rozmezí 60 až 75 %. Tabulka 3 obsahuje souhrn výsledků smrštění a úbytku vlhkosti jednotlivých trámců a průměr v čase 47 dní po výrobě. Vývoj smrštění je patrný na obr. 8. Ve všech sledovaných parametrech je patrná vysoká variabilita výsledků, daná především nehomogenitou samotného materiálu. T E C H N O LO G I E

Obr. 7 Pohled na zkušební tělesa – nařezané trámce Fig. 7 View of the testing bodies – cut beams

cca 27 GPa. Poměrně pozitivní výsledek vyplynul ze sledování smrštění betonu, které ani po 45 dnech sledování nedosáhlo 0,5 mm/m. S ohledem na funkci stěny pouze jako estetického fasádního pláště bylo možno předpokládat poměrně malé statické ka vrstev byla pečlivě dodržována na cca 100 mm (obr. 9). V rámci jedné kompaktní stěny probíhala „nepřetržitá betonáž“ po vrstvách bednění cca 600 mm/ den. Charakter povrchu po odstranění bednění je patrný na obrázku 10. Po dokončení betonáže jednoho celku (ucelený dilatační díl, celá stěna) bylo pro dosažení finálního povrchu provedeno pískování (obr. 11). Popsané zkoušky poskytly určitou objektivizaci vlastností zjevně heterogenního materiálu navržené stěny pláště projevující se ve výrazném rozptylu vlastností. Pevnost v tlaku mezerovité vrstvy se významně liší od betonu hutné vrstvy. Tomu odpovídá i značně rozdílný sečnový modul pružnosti E, u mezerovité vrstvy na úrovni cca 15 GPa, u hutné vrstvy

PROVÁDĚ N Í

A T E C H N O LO G I C K Á D O P O R U Č E N Í

Firmou Sekores byla navržena poměrně unikátní technologie provádění. Z výsledného vizuálního efektu je jasné, že nemohly být použity běžné betonářské technologie. Žádné autodomíchávače, pumpy, vibrátory, ale pouze pečlivá ruční práce jak při ukládání směsi, tak i při její výrobě. Rozhodujícím kritériem byl estetický výsledek, a tomu bylo vše podřízeno. Základní směsi kameniv pro hutné i mezerovité vrstvy byly předmíchány mimo stavbu. Na stavbě bylo kamenivo pouze smícháno s vodou a cementem. Do připraveného bednění byl materiál ukládán po jednotlivých vrstvách a výš-

Obr. 8 Vývoj smrštění jednotlivých těles a jejich průměr Fig. 8 Development of the shrinkage of individual bodies and their diameter

��

��

��

��

��

��

��


��

��

��

��


Stáří vzorku po betonáži 47 dnů Úbytek vlhkosti [%] 2/2005

Parametr Hutná vrstva Mezerovitá vrstva Deska 1 (D1) – stáří 31 den Pevnost v tlaku [MPa] 27,1 7,4 2146 1877 Objemová hmotnost [kg/m2] Deska 2 (D2) – stáří 52 dnů Pevnost v tlaku [MPa] 35,8 6,7 2237 1970 Objemová hmotnost [kg/m2] Tab. 1 Pevnost v tlaku dle charakteru materiálu vzorku Tab. 1 Compressive strength by the nature of the sample material Parametr Hutné vzorky Mezerovité vzorky Deska 1 (D1) – stáří 38 dní 27 15,1 Modul pružnosti E [GPa] 2210 2034 Objemová hmotnost [kg/m2] Hranolová pevnost v tlaku [MPa] 32,1 11,2 Pozn.: Objemová hmotnost včetně výztuže Tab. 2 Modul pružnosti dle ČSN ISI 6784, průměrné hodnoty vlastností dle charakteru materiálu vzorku Tab. 2 Modulus of elasticity by ČSN ISI 6784 standard, average values of characteristics by the nature of the sample material Tab. 3 Průběh objemových změn trámců Tab. 3 Development of volume changes od the beams

Trámec 2 0,418 2,17

Poměrné přetvoření smrštěním [%o] Trámec 3 Trámec 4 Průměr 0,381 0,272 0,357 2,19 2,24 2,2

13

STAVEBNÍ


Obr. 9 Betonáž prováděná z lešení ručně Fig. 9 Concreting made manually from the scaffold

ci teplot v rozmezí od – 20 °C v zimě po + 30 °C v létě může způsobit tento teplotní rozdíl u stěny při délce 11 m opět změnu délky cca 5 mm, nebudou-li ji bránit okrajové podmínky uložení. V reálné konstrukci působí proti objemovým změnám: • vyztužení desky (předpoklad síť s oky 100 x 100 mm, ∅ 6 mm), • okrajové podmínky podepření stěn, tj. způsob uložení stěn na okrajích (tuhost) a kotvení k nosné železobetonové stěně tloušťky 200 mm. Jakékoli omezování pohybu stěn (např. podepřením v patě, či kotvením) vyvolá v materiálu stěny vnitřní pnutí, které,

když překročí tahovou pevnost materiálu, může vést ke vzniku poruch, tedy trhlin. Proti tomuto chování materiálu stál požadavek architekta zajistit povrchy stěn beze spár v celé ploše. S ohledem na zmíněné skutečnosti bylo pro technologické provedení pláště tak, aby zůstaly pokud možno velké rovné plochy nepřerušované spárami, nutno se řídit zásadou co nejmenšího omezování pohybů desek pláště. Dilatacím nebylo možné se zcela vyhnout, byly však navrženy tak, aby zjevně nenarušovaly plochu fasády v průčelí. Ve svislém směru byly provedeny pouze v rozích půdorysu a na styku s původním

zatížení konstrukce jen vlastní vahou nebo větrem. Architektonický záměr počítal s tím, že z takto heterogenního materiálu budou zbudovány nepřerušované monolitické stěny, a to nepravidelných tvarů (tvar L), anebo velkých ploch (stěna až 11 x 5,6 m). Bylo tedy nutné se zabývat zatížením stěn pláště vnitřními silami vyvolanými teplotně vlhkostními objemovými změnami a objemovými změ-

Obr. 10 a) povrch stěny po odstranění bednění, b) detail Fig. 10 a) wall surface after the form removal, b) detail

Obr 12 Členění západní fasády na dilatační celky Fig. 12 Structuring of the west facade in dilatation units

Obr. 11 Finální opískovaný povrch Fig. 11 Final sandblasted surface

nami v průběhu hydratace a vysychání po betonáži, aby se zabránilo vzniku poruch, tj. trhlin. Jak vyplynulo z měření, u navrženého materiálu dochází k jeho volnému smrštění cca do 0,5 mm/m. Při délce 11 m to již reprezentuje délkovou změnu cca 5 mm vlivem smrštění (obr. 12). Do budoucna je nutno počítat také s objemovou změnou spojenou s kolísáním vlhkosti a zejména teploty. Při orientačním uvažování součinitele teplotní roztažnosti α = cca 10 . 10-6 K-1 a reálné oscila14

Dilatační celek

Okno

Dilatační celek Dveře


2/2005

STAVEBNÍ

objektem, kde na sebe stěny pláště kolmo navazují nebo dochází k zalomení desky. Ve vodorovném směru pro zajištění volného posunu desek v místě uložení byly vkládány separační vrstvy (plastové fólie nebo vrstva polystyrénu), po kterých se desky mohou „volně“ posunovat (obr. 13). Jak bylo zmíněno, důležitým faktorem možnosti pohybu fasádní stěny je i její kotvení k betonové nosné stěně. Sendvičová konstrukce fasádních stěn je složená z vnitřní nosné monolitické železobetonové stěny tloušťky 200 mm z betonu B30 a přilepené tepelné izolace z polystyrenu tloušťky 100 mm. Vnější monolitický betonový pohledový plášť tloušťky 80 mm byl vyztužen KARI sítí s oky ∅ 6 /150 mm a do vnitřní železobetonové stěny byl přikotven vlepovanými kotvami z prutů betonářské výztuže ohnutých do tvaru písmene L. Kotvy byly chráněné proti korozi žárovým zinkováním a byly dimenzovány tak, aby přenesly vlastní tíhu monolitického pláště a sání nebo tlak větru. Maximální velikost dilatačního dílu fasády je 11 x 5,6 m. Kotevní prut o ∅ 16 mm je z hlediska ohybu, kterým bude namáhán v případě smrštění stěny ve své rovině, šest a půlkrát tužší než prut o ∅ 10 mm a cca šestnáctkrát tužší než ∅ 8 mm, přičemž plocha prutu je větší cca 2,6krát, resp. čtyřikrát. Z tohoto důvodu bylo navrženo použít kotevní trny masivnější uprostřed dilatačního dílu – 3 ∅ R16/m2 a poddajnější u okrajů dilatačního dílu – 7 ∅ R10/m2 k zabránění objemových změn fasádního pláště vyvolaných změnami jeho teploty. Významnému namáhání budou jak při betonáži, tak při samotném provozu vystaveny nadokenní kouty u L desek. Určité omezení možného vzniku poruch zajistí kari síť. Přesto bylo ještě navrženo doplnění vyztužení koutů výztuží pod úhlem 45 °, tj. rovnoběžně se směrem možných největších tahových napětí. Pro tento účel byly použity výztužné profily průměru jako u kari sítě tj. 6 mm v délce cca 600 mm a min. 4 pruty (obr. 14). S ohledem na vysokou mezerovitost jedné z vrstev bylo také nutno při provádění pláště vzít v úvahu i hledisko možné koroze vkládané výztužné sítě. Je možno předpokládat, že mezerovitá vrstva betonu poměrně rychle zkarbonatuje a přestane pasivovat (chránit) vloženou výztuž před působením atmosférických vlivů (vlhkosti). I když je tento proces rela-


Obr. 13 Úpravy dilatací na nárožích a ve vodorovném styku Fig. 13 Treatment of dilatations on corners and in horizontal joints

tivně pomalý (roky až desítky let) a závislý na aktuálních podmínkách konstrukce (postup karbonatace a přítomnost vlhkosti), nelze jej v tomto případě jednoznačně vyloučit. Před zabetonováním byl proveden několikanásobný ochranný nátěr výztuže materiálem používaným pro ochranu výztuže při sanaci betonových konstrukcí. Současně byl povrch betonu opatřen finálním hydrofobizačním nátěrem, aby bylo zabráněno intenzivnějšímu vnikání vlhkosti do konstrukce. Z ÁV Ě R Výsledná fasáda má kromě originálního vzhledu i nezanedbatelně pozitivní vliv na vnitřní klima v objektu přístavby. Zejména v letních měsících díky vysoké akumulaci fasády nedochází k jejímu nadměrnému přehřívání a zajišťuje tak stabilnější klima v místnostech s hlídanými parametry vnitřního klimatu, jako jsou badatelna, nebo pracovny. Doufáme, že činnosti uskutečněné v Kloknerově ústavu při návrhu a provádění této neobvyklé a velmi zajímavé betonové konstrukce přispěly k jejímu zdárnému provedení.

Místo, adresa stavby Klient Architekt

Statika

Hlavní dodavatel Subdodavatelé Studie a projekt pro stavební povolení Realizace Zastavěná plocha Obestavěný prostor Náklady

Stroupežnického 290/32, Praha 5 Židovské muzeum v Praze Znamení čtyř – architekti, s. r. o. Ing. arch. Martin Tycar Ing. arch. Juraj Matula Ing. arch. Richard Sidej Ing. arch. Bohdana Havlíčková, spolupráce Hibis, s. r. o., Ing. Lubomír Šípek Kloknerův ústav ČVUT – atesty a zkoušky betonové fasády Konstruktiva Konsit, a. s. Sekores, s. r. o., Praha 4, p. Burget – fasáda přístavby 2001 až 2002 2002 až 2004 540 m2 7050 m3 na přání investora neuvedeny

Fotografie: 1 až 5 Ester Havlová, ostatní z archívů autorů Ing. Jiří Kolísko, Ph.D. Kloknerův ústav ČVUT v Praze Šolínova 7, 166 08 Praha 6 tel.: 224 353 537 e-mail: [email protected] Ing. arch. Juraj Matula, Ing. arch. Richard Sidej, Ing. arch. Martin Tycar všichni: Znamení čtyř – architekti, s. r. o. U Půjčovny 5, 110 00 Praha 1 tel.: 224 322 113 e-mail: [email protected] www.arch.cz/znamenictyr

Obr. 14 Způsob kotvení kari sítě a zesílení vyztužení v rozích oken Fig. 14 Method of anchoring of the welded mesh and strengthened reinforcement in window corners


2/2005

15

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGIES

POŽADAVKY

NA KVALITU POVRCHU A POVRCHOVÝCH VRSTEV BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ QUALIT Y R EQU I R E M E NT S F OR SU R FAC E AN D SU R FAC E L AYE RS OF CONCRETE STRUCTURES VOJTĚCH MENCL, LIBOR ŽÍDEK, MARTIN ŘEHOŘEK Kvalita povrchu a povrchových vrstev betonových konstrukcí výrazně ovlivňuje jejich trvanlivost a současně je nezbytnou podmínkou pro estetický vzhled konstrukcí. Na základě rozboru vad a poruch při výstavbě jsou doporučena opatření v technologii betonáže inženýrských konstrukcí. V článku jsou uvedeny výsledky dosažené při výstavbě úseku dálnice D47 v Ostravě. Technické požadavky a ekonomické nároky na provoz a údržbu betonových konstrukcí vyžadují uplatnění nových poznatků při zvyšování kvality povrchových vrstev. The quality of the surface and surface layers of concrete structures significantly affects durability of the structures and the structures’ visual appeal. Based on analysis of flaws and defects during construction, recommendations are made for controlling placement of concrete in engineering structures. In this article, results from construction of highway D47 in Ostrava are presented. Technical and economical requirements for operation and maintenance of concrete structures necessitate application of new findings for increasing the quality of surface layers.

Kvalita povrchu materiálů zpravidla předurčuje možnosti jejich využití ve stavebních konstrukcích, neboť estetické hledisko je obvykle rozhodujícím kritériem pro společenské hodnocení staveb. Prvořadé inženýrské požadavky na spolehlivost konstrukcí z hlediska únosnosti a trvanlivosti jsou od estetických požadavků neprávem oddělovány s nepříznivými důsledky pro ekonomické parametry stavby. Cílem článku je upozornit na možnosti dosažení kvalitního povrchu betonových konstrukcí při spolehlivém zajištění únosnosti a trvanlivosti. Oporou jsou technické normy a navazující doporučení, která kladou důraz na vlastnosti povrchů a povrchových vrstev betonových konstrukcí [1] [2]. VÝZNAM

KVALIT Y P OVRC H U A

P O V R C H O V Ý C H V R S T E V M AT E R I Á L Ů

Kvalitní povrch lze chápat jako aktivní ochranu stavebního materiálu proti pronikání agresivních látek do jeho struktury. To lze doložit i zkušenostmi z průzkumů staveb např. povrchové zpevnění předpínací výztuže zpomaluje povrchovou korozi patentovaných drátů (obr. 1), ručně tesané trámy dřevěných konstrukcí mají zpevněný povrch s uzavřenou strukturou. Z rozboru funkce povrchu vyplývá, že lokální porušení povrchu vedou k destrukci přiléhajících vrstev materiálu. V případě

Obr. 1 Korozní odolnost povrchové vrstvy patentovaného drátu ∅ 4,5 mm z nedostatečně chráněných příčných kabelů demontovaného mostu v Lipníku nad Bečvou po 24 letech provozu, odolnější vrstva vzniká zpevněním povrchu při tažení drátu průvlaky, koroze postupuje v hloubce 0,03 mm od místa poruchy povrchu [3] Fig. 1 Resistance to corrosion of surface layer of patented wire diameter 4.5mm taken out of insufficiently covered lateral cables from disassembled bridge in Lipnik nad Becvou after 24 years of traffic, resistant layer is created by surface hardening during die drawing of wire, corrosion spreads at depth of 0.03mm from the surface defekt [3]

patentovaného drátu bylo lokální porušení povrchu způsobeno nehomogenitou hutního polotovaru, v jiném případě příhodnými podmínkami pro elektrochemické korozní napadení povrchu v místě dotyku jednotlivých drátů předpínacího kabelu [3]. Z hlediska trvanlivosti materiálu je důležité posoudit korozní odolnost nejen povrchu, ale i odolnost systému povrchu a povrchových vrstev. Obdobně kvalitu betonových konstrukcí z hlediska trvanlivosti nelze hodnotit pouze dosažením parametrů pohledového betonu, ale i parametrů povrchových vrstev betonové konstrukce [4]. Z praktického hlediska jde o soustředění pozornosti na části konstrukce přilehající k bednění nebo vytvářející volný povrch, které zpravidla zahrnují krycí vrstvu výztuže (obr. 2). V A DY

A PORUCHY POVRCHOVÝCH

VRSTEV A POVRCHU BETONU

Česká předběžná norma ČSN P ENV 13670-1 (73 2400) [1] rozlišuje v informativní směrnici pro inspekci (tab. G7) následující vady vzhledu povrchu a stavu povrchových vrstev betonu: • díry, • štěrková hnízda, pískové pruhy, • dutiny po vzduchových bublinách, • trhliny, šířky trhlin,

Obr. 2 Příklad povrchové vrstvy betonové konstrukce zahrnující krycí vrstvu výztuže Fig. 2 Example of surface layer of concrete structure that includes reinforcement covering layer ��

��

��

��

��

16


2/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S Obr. 3 Výskyt vzduchových dutin na povrchu betonu. Postup zpracování a hodnocení digitální fotografie v systému LUCIA DI (zpracoval Ing. Jiří Štučka, Ústav geonomy AVČR v Ostravě). Fig. 3 Appearance of blow holes on concrete surface. Method for procession and evaluation of digital photography in system LUCIA DI (Prepared by ing. Ščučka, Geonik Institute AVČR in Ostrava)

• nedostatečné krytí výztuže. Technické kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací [2] čl. 18.8.1.4. rozlišují vady podrobněji a doporučují při přejímce věnovat pozornost: • hutnosti povrchu, výskytu povrchových trhlinek a trhlin v konstrukcích, stanovení délky, šířky, průběhu a hloubky, • barevné rovnoměrnosti povrchu a úpravě povrchových ploch, • výskytu vzduchových dutin a pórů, pískových pruhů, • výskytu štěrkových hnízd nebo kaveren, • výskytu nezhutněných nebo špatně navazujících pracovních spár, • tvaru a rozložení bednicích dílců, jejich pravidelností a rovnoběžností s podstatnými hranami konstrukce, • způsobu ukončení a utěsnění stahovacích prvků bednění, • krytí výztuže betonem. Mezi rychlé metody zachycení a hodnocení stavu povrchu patří metoda digitálního snímkování a následné analýzy obrazu (obr. 3), která představuje jednu z účin-

ných pomůcek pro průběžnou dokumentaci stavu a stanovení rozsahu a velikosti vad povrchu betonových konstrukcí [5]. PR EVE NC E VAD Z hlediska prevence lze vymezit: • vady struktury betonu, kterým lze předejít při návrhu tvaru a výztuže betonového průřezu a technologii čerstvého betonu. Jako příklady lze uvést vrstev-


2/2005

natost betonové konstrukce (obr. 4), kterou lze odstranit snížením časových prodlev dodávky betonu a účinnou vibrací přes rozhraní vrstev včetně povrchových vrstev průřezu, • vady povrchu betonu, které lze omezit kombinovaným opatřením v technologii betonu a úpravou bednění. Příkladem je výskyt vzduchových dutin, kterému lze předejít čerpáním čerstvého

17



Literatura: [1] ČSN P ENV 13670-1 (73 2400) Provádění betonových konstrukcí – Část 1: Společná ustanovení [2] Technické kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací, Kapitola 18 – Beton pro konstrukce, MD ČR, 2002, návrh k technickému projednání [3] Mencl V.: Průzkum mostu v Lipníku nad Bečvou, souhrnná zpráva VÚIS Bratislava, 1987 [4] Rieger P., Štěrba A.: Složení a výroba pohledového betonu, Beton TKS č. 6., roč. 2004 [5] Cikrle P., Mařík R., Mencl V., Žídek L., Ščučka J.: Možnosti zpracování a analýzy obrazu při průzkumech mostů, Sb. 9. mez. symp. Mosty 2004, Brno [6] Stráský J., Čihák P., Jüttner V.: Koncepce mostů stavby dálnice D 4708, Beton TKS, č. 4, roč. 2004 [7] TP 136 – Povlakovaná výztuž do betonu, technické podmínky MD ČR, 2002 [8] Adámek J., Juránková V., Michalko O., Dvořák L.: Stanovení propustnosti povrchových vrstev betonu pro vodu a vzduch jako jedna z možných metod odhadu životnosti betonové mostní konstrukce, Sb. 6. mez. symp. Mosty 2001, Brno [9] RILEM Technical Recommendation – Testing of the Cracking Tendency of Concrete at Early Agens, 2nd Draft , December 1993 Obr. 4 Vada struktury betonu – vrstevnatost Fig. 4 Defect in concrete – layering

betonu pod úroveň povrchu ukládané vrstvy v bednění, účinnou vibrací vrstev čerstvého betonu, užití drenážních folií apod. • vady povrchu nebo zbarvení betonu, kterým lze předejít návrhem vhodného bednění a jeho povrchovou úpravou, nasákavostí apod. U P L AT N Ě N Í

P O Z N AT K Ů P Ř I V Ý S T A V B Ě

dových ploch. Důležitým poznatkem byly zkoušky vhodnosti separačních prostředků pro zvolený typ bednění. Po zhodnocení souhrnu výsledků nezávislým posuzovatelem byly zpracovány technologické předpisy betonáže pro jednotlivé konstrukce, které byly určeny především stavbyvedoucím a vedoucím čet. Přípravu významně usnadnil a urychlil vybudovaný systém řízení jakosti dle ČSN EN ISO 9001 : 2001 a aplikace podrobných technických kvalitativních podmínek [2].

D O P R AV N Í C H S TAV E B

Rozestavěný úsek dálnice D4708 na území Ostravy zahrnuje složitá mimoúrovňová křížení s odbočujícími rampami a dálniční viadukty přes řeku Odru, Ostravici a Opavu [6]. Zhotovitel v rámci přípravy provedl důkladnou kontrolu technologie čerstvého betonu v zájmovém území se zaměřením na kontroly vlastností čerstvého betonu ve výrobnách a na staveništích, časový snímek dopravy a popis atmosférických podmínek. Při jednání s projektantem byly posouzeny možnosti zhutnění betonu v místech napojování výztuže přesahem a celkové uspořádání armatury umožňující vsunutí koncovky potrubí čerpadla až na dno bednění. Technologie betonáže rozhodujících stavebních prvků byla ověřena na zkušebních panelech včetně hodnocení pohle18

DALŠÍ

MOŽNOSTI ZV ÝŠE N Í KVALIT Y

POVRCHOVÝCH VRSTEV

Stále rostoucí požadavky provozu a ekonomická omezení nákladů na údržbu jsou impulsem k uplatnění nových technologií při zvyšování kvality povrchových vrstev betonových konstrukcí. Předpokladem je však respektování doporučení současných norem v oblasti projektování a provádění betonových konstrukcí. Nutno konstatovat, že v našich podmínkách nenašly širší uplatnění některé doporučované technologie, jako např. ochrana výztuže epoxidovým povlakem [7], využití vláknobetonu apod. Součástí rozvoje technologií je i uplatnění nových zkušebních metod stanovujících parametry trvanlivosti povrchových vrstev, jako je stanovení propustnos-

ti povrchových vrstev betonu pro vodu a vzduch [8], ověřování vhodnosti skladby čerstvého betonu z hlediska omezení vzniku tahových trhlin v čerstvém a tvrdnoucím betonu [9]. Z ÁV Ě R V článku jsou zdůrazněny současné technologické možnosti zvýšení kvality povrchu a povrchových vrstev betonových konstrukcí s důrazem na jejich trvanlivost. Reálnost dosažení zlepšení současného stavu je prokázána při výstavbě dálničního úseku D 4708. Užití nových materiálů a technologií vedoucích ke zvýšení kvality povrchových vrstev lze chápat jako příspěvek k novému pojetí navrhování trvanlivých konstrukcí. Článek byl vypracován v rámci řešení projektu GAČR č. 103/03/0221 Doc. Ing. Vojtěch Mencl, CSc. e-mail: [email protected] Ing. Libor Žídek e-mail: [email protected] oba: Fakulta stavební VŠB-TU Ostrava L. Podéště 1875, 708 33 Ostrava–Poruba Ing. Martin Řehořek e- mail: [email protected] ODS – Dopravní stavby Ostrava, a. s. Starobělská 56, 704 16 Ostrava-Zábřeh


2/2005

FIREMNÍ PREZENTACE C O M PA N Y P R E S E N TAT I O N

DESAŤ ROKOV SPOLOČNOSTI BETÓNRACIO, S. R. O., TRNAVA Spoločnosť BetónRacio, s. r. o., Trnava vznikla v roku 1995 a od vzniku mala v predmete činnosti ako svoju základnú činnosť – poradenstvo pre výrobcov betónu a betónových výrobkov. Postupne sa základom poradenskej činnosti stala činnosť vlastného skúšobného laboratória. Laboratórium bolo systematicky budované po materiálnej stránke a aj po stránke výchovy vlastných odborníkov. Na základe vytvorenia dobrých podmienok získalo laboratórium v roku 2003 osvedčenie o akreditácii od nemeckej spoločnosti DAP Deutsches Akkreditierungssystem Prüfwesen GmbH a následne osvedčenie autorizovanej osoby. Týmito osvedčeniami získala spoločnosť BetónRacio dobré východisko pre poskytovanie služieb poradenstva v nových podmienkach po vstupe Slovenska do Európskej únie. Nové podmienky vznikli po novele zákona o stavebných výrobkoch a po definitívnej platnosti STN EN 206-1. Spoločnosť BetónRácio je organizácia, ktorá poskytuje výrobcom betónu komplexné služby. Popri poradenstve zabezpečuje dodávky prísad a prímesí v kompletnom sortimente. Zabezpečuje dozorovanie kvality čerstvého a zatvrdnutého betónu na stavbách. Dôležitou činnosťou spoločnosti BetónRacio je aj osvetová činnosť pozostávajúca z organizovania vzdelávacích aktivít pre odbor-

níkov z výroby betónu a betónových výrobkov a z vydavateľskej činnosti. Spoločnosť BetónRacio má vlastnú edíciu, v ktorej v rokoch 2004 a 2005 boli postupne vydané tri publikácie – Európske normy a betón, Betón a životné prostredie a Príručka pre výrobcov betónu. Všetky publikácie boli betonárskou odbornou verejnosťou prijaté dobre. Najmä ostatná publikácia – Príručka pre výrobcov betónu má predpoklad stať sa dobrou pomôckou pri zvládnutí problematiky preukazovanie zhody po zásadných zmenách, ktoré do tejto činnosti vniesla betonárska norma STN EN 206-1 a novela zákona o stavebných výrobkoch. V zozname referencií spoločnosti BetónRacio sú známe stavebné firmy. Medzi najznámejšie patria – ZAPA beton, Doprastav, ALAS SLOVAKIA, Inžinierske stavby, Východoslovenské stavebné hmoty. Zoznam dopĺňajú mnohí ďalší výrobcovia betónu. Z oblasti dozorovania kvality betónov je referencia z činnosti pre firmu ZIPP na stavbe automobilky PSA v Trnave. Desať rokov činnosti spoločnosti BetónRacio vytvorilo trvalý dobrý stav medzi spoločnosťou a jej obchodnými partnermi a priaznivcami. Trvalý stav je denne zabezpečovaný riešením mnohých operatívnych problémov, ktoré prinášajú denne sa meniace pod-


2/2005

mienky v sortimente, kvalite vstupov, vplyvov počasia a nové podmienky v normách a predpisoch. V súčasnosti je spoločnosť BetónRacio pripravená pre slovenských a aj zahraničných zákazníkov pôsobiacich na Slovensku poskytovať a zabezpečovať: • pružné poradenské služby založené na práci vlastného laboratória so spôsobilosťou založenou na osvedčeniach o akreditácii a autorizácii, • zabezpečovanie komplexnej činnosti pre výrobcov betónu podľa požiadaviek novely zákona o stavebných výrobkoch a STN EN 206-1, • zabezpečovanie dozorovania výroby a dodávok betónu pre investorské organizácie a pre zhotoviteľov stavieb, • dodávky širokého sortimentu prísad a prímesí do betónu a rôznych pomôcok pre skúšanie čerstvého a zatvrdnutého betónu, • školenia a semináre pre riadiacich pracovníkov a pre obslužný personál. Spoločnosť BetónRacio ďakuje všetkým svojim obchodným partnerom a priaznivcom za spoluprácu počas desiatich rokov existencie spoločnosti. Pracovníci spoločnosti veria, že si dobrou prácou ich priazeň naďalej udržia.

19



BETONOVÉ

POVRCHY CONCRETE SURFACES

Článek přináší ukázky konečných úprav betonových povrchů, třídění způsobů opracování a ukázky specifikací kvalitativních parametrů ke stanovení kritérií provedení povrchových úprav tak, jak jsou používány ve Finsku. There are samples of finishing of concrete faces, classification of the various finishings and tables of quality factor specifications as they are used in Finland in this article. Za našimi hranicemi se nezakrytý betonový povrch v různých úpravách viditelně těší velké oblibě jak u architektů, tak u stavebníků-investorů, v exteriérech i interiérech. A stavební firmy dosahují při jejich realizaci stále lepších výsledků. Některé evropské země mají problematiku různých úprav betonových povrchů podrobně zpracovanou a ve svých příručkách využívají výsledky a závěry dlouhodobých výzkumů a množství shromážděných praktických zkušeností. Zajímavé a příjemné překvapení nám přinese otevření knihy „Povrchy betonových konstrukcí“ vydané finskou betonářskou společností v roce 2003. Kniha Obr. 1 Povrch hotelového komplexu a konferenčního centra Awaji Yumebutai, Tadao Ando [1] Fig. 1 Surface used on hotel complex and conference centre Awaji Yumebutai, Tadao Ando [1]

20

se uceleně, jasně a přehledně věnuje oboru, o jehož šíři a možnostech máme zatím omezené představy. Podívejme se krátce, jak se s problematikou povrchů betonových konstrukcí vyrovnává stavebnictví v zemi s tradičně vysokou úrovní architektonické tvorby široce užívané ve všech sférách běžného života. Pod pojmem betonové povrchy bez dalších krycích vrstev se skrývá nečekané množství různých variací úprav povrchů. Je používáno základní členění povrchů betonových konstrukcí: • povrchy vytvořené otiskem formy/bednění • povrchy opracované v měkkém stavu • povrchy opracované v tvrdém stavu • betonové povrchy, které budou opatřeny krycí vrstvou • povrchy z obkladaček • ostatní betonové povrchy • povrchy z barveného betonu Při sestavovaní požadavků na kvalitu betonových povrchů je třeba mít na paměti vzdálenost, ze které bude navrhovaný povrch konstrukce pozorován. Používání nejpřísnějších kritérií je doporučováno pouze v případech, kdy je pozorovací vzdálenost nanejvýš 5 m. Při jednání o površích je od raných stádií projektu kladen důraz na používání vzorků povrchů ve formě vzorkových panelů (nejmenší o rozměrech 300 x 300 mm). Po výběru typu úpravy povrchů jsou schvalovány vzorkové panely nebo vzorky povrchů a jsou kontrolovány projekty, zda obsahují popisy způsobu výroby, výrobních zařízení, dozoru nad jakostí a zda jsou předem definována pravidla a kritéria přejímání prefabrikátů a ostatních betonových povrchů. Jednotlivé vzorky povrchových úprav jsou vyráběny stejnou pracovní metodou a se stejnými formami nebo bedněním, které budou použity při stavební výrobě. Při použití vzorových panelů jsou tyto panely označeny tak, že je možné je identifikovat i v hotové konstrukci. Vlastní výroba je zahájena až po odsouhlasení návrhů a prohlídkách kontrolních vzorků povrchů. O všech poradách je sestavován protokol. Při vlastní betonáži je pro dosažení dobrých výsledků doporučováno dělit povrch

na části tak, aby největší část svou velikostí odpovídala povrchu betonovaného z jedné dodávky namíchané směsi. Další dávka může mít jinou barvu, zvláště, pokud jsou mezitím v betonárně připravovány jiné betony. Světlost neupraveného povrchu ovlivňují různí činitelé. Největší vliv mají kvalita a čistota povrchu formy, typ pojiva, barva jemných složek kameniva a poměr vody a pojiva v betonu - čím menší je poměr vody k pojivu, tím tmavší je povrch betonu. Proto je povrch vysoce odolného betonu často velmi tmavý. Čím vyšší je poměr vody k pojivu, tím světlejší, ale méně odolný je povrch betonu. Na povrchu betonu, který obsahuje hodně vody, mohou při jejím odpařování vznikat usazeniny sublimátu a výsledný povrch bude skvrnitý. POVRCHY

OPR ACOVAN É V M Ě KKÉ M

S TAV U

Do této skupiny jsou zahrnovány povrchy upravováné hlazením, válečkováním a poťukáváním (obr. 1). Houbovým hladítkem jsou upravovány zblízka viditelné povrchy průčelí, od kterých je vyžadován hladký, jakoby omítnutý vzhled a které bývají střídány částečně pokartáčovanými nebo jinak upravenými plochami. Ocelovým hladítkem jsou upravovány hladké povrchy, které by měly mít vzhled, jako by byly lité do formy, např. povrchy průmyslových prostor, které nebudou dále opracovány nebo povrchy kanceláří, které budou pouze natřeny. Dřevěné hladítko se používá k úpravám venkovních ploch a povrchů na průčelích, kterým je třeba dát hrubý vzhled, a soklů staveb. U vnitřních prostorů je tento typ povrchů užíván jen, budou-li se ještě natírat. Požadavky na kvalitu Činitelé ovlivňující kvalitu hlazených povrchů jsou pahrbek, důlek, póry po lití, stopy po pracovním nástroji (obr. 2) a kolísání barvy. Pomocí vzorku povrchu lze definovat stopu pracovního nástroje a všeobecnou hrubost povrchu (rozdíly úrovně pod 1 mm). Cílem hlazení je dosáhnout pomocí nástroje stejnoměrného výsledku. Je-li cílem vytvořit hlazením opakující se vzo-


2/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S PAHRBEK A DŮLEK vznikají působením kamínku otáčejícím se před nástrojem

Tř. AA

Tř. A 3 4

Tř. A 4 8

2 4

3 4

4 8

1 2 až 3 3 10

2 3 až 4 4 25

2 3 až 5 5 50

3

rek, je vždy nutné nejprve vytvořit vzorek, který je následně opakován. Požadavky na kvalitu u různých tříd staveb jsou uvedeny v tabulce 1. Požadavky se týkají zkoumaného povrchu, kterým je obyčejně povrch litý najednou, např. jeden panel. Kolem částí, které vystupují z hlazeného povrchu, jsou v rozsahu 200 mm dovoleny dvojnásobné hodnoty. K dalším typům povrchů opracovávaných v měkkém stavu patří známé vymývané povrchy. Zajímavě působí kombinace povrchů vymytých do různé hloubky (obr. 3). Velmi atraktivními se staly vymývané povrchy s grafickým vzorem (obr. 4), kterým je věnován článek na str. 30 (pozn. red.). Oblíbené jsou rovně kartáčované nebo škrábané (obr. 5) povrchy, které působí klidně a elegantně ve velkých plochách i při střídání ploch kartáčovaného/škrábaného a hlazeného betonu. OPR ACOVAN É V T VR DÉ M

5

4

6

4

šířka hloubka

Tř. AA

2 4

Tab. 1 Požadavky na kvalitu povrchů opracovávaných v měkkém stavu u různých tříd staveb Tab. 1 Quality requirements of surface treatment processed in soft stage in different building classes

POVRCHY

Hlazení dřevěným hladítkem

důlek

šířka

pahrbek

STOPY PO PRACOVNÍM NÁSTROJI Zoubkování na hlazeném povrchu

Zejména na površích hlazených dřevěným hladítkem je často obtížné rozeznat stopy po pracovním nástroji od pahrbků a důlků

7

stopy po pracovním nástroji + hloubka důlku nebo výška pahrbku

PÓRY kulaté póry jsou vzduchové a vodní bubliny shromážděné pod povrchem průměr

průměr

nění. Místo suchého pískování lze použít i další způsoby užívané k čištění povrchů staveb tryskáním, např. vodní pískování nebo tryskání broků. Pískování odstraňuje zejména cementový kámen a odhaluje více pórů a změní povrchovou strukturu betonu na stejnoměrně „matnou“. Mělké pískování neodhaluje kamenná zrna, odstraňuje pouze tenkou prachovou vrstvu cementového kamene z povrchu a odhaluje póry po lití. Barva a rozdíly v lesku povrchu se srovnávají. Středně hluboké pískování odhaluje jednotlivá velká kamenná zrna a části kamenné složky s menším průměrem než asi 2 mm. Odhalené menší póry splynou se strukturou povrchu. Beton s viditelnou kamennou složkou vytvoří konečný vzhled. Hluboké pískování odhaluje velká kamenná zrna rovnoměrně na celém povrchu. Pískování silně opotřebovává místa, kde byl poměr vody v cementu nadprůměrným. Hloubka pískování se určí na základě tvrdosti složek kameniva v betonu a velikosti zrn. Barvu a vzhled povrchu ovlivňuje hlavně barva kameniva v betonu. Na povrchu po hlubokém pískování nejsou póry po lití patrné v rušivé míře.

hloubka

Pahrbek [mm] – největší výška – největší šířka Důlek [mm] – největší hloubka – největší šířka Stopy po pracovním nástroji [mm] – zoubkování 1) Póry [mm] – největší průměr – největší celkové množství ks/m2 Křivost a vlnitost povrchu [mm/1,5 m] – největší naměřená odchylka

Hlazení ocelovým hladítkem

hloubka

Činitelé ovlivňující kvalitu (povolené tolerance)

výška

Požadavky Hlazení houbovým hladítkem, válečkování nebo poťukání Tř. AA Tř. A

KŘIVOST A VLNITOST POVRCHU způsobené odchylkami roviny povrchu formy (K naměřené odchylce se počítají stopy po pracovním nástroji, ale ne pahrbky, důlky a póry. Na površích hlazených dřevěným hladítkem se odchylka měří od nejvyšších bodů vyvýšenin.)

naměřená odchylka

naměřená odchylka = naměřená odchylka

Obr. 2 Činitelé ovlivňující kvalitu hlazených povrchů, pahrbek, důlek, póry po lití, stopy po pracovním nástroji [1] Fig. 2 Quality influencing factors of smooth finished surfaces, humps, pits, pores, tool traces [1]

S TAV U

Pískované povrchy Pískované povrchy jsou užívány na průčelí staveb a na jiné povrchy, které zůstávají viditelné jak na vnitřních, tak na venkovních plochách (obr. 6) Pískování se provádí obyčejně na površích litých do bed-

Obr. 3 Povrchy vymývané do různé hloubky, objekt Skanska, Helsinky, Lahdelma & Mahlamäki [1] Fig. 3 Surfaces washed into various depth, Skanska, Helsinki, Lahdelma & Mahlamäki [1]


2/2005

21



Činitelé ovlivňující kvalitu povolené limity Pahrbek [mm] – největší výška – největší šířka Důlek [mm] – největší hloubka – největší šířka Zoubkování [mm] Póry, ∅ ≥ 3 mm 1) – největší průměr [mm] – největší celkové množství [ks/m2] Křivost a vlnitost povrchu – největší naměřená odchylka [mm/1,5m]

Mělké pískování (M)

Požadavky Středně hluboké pískování (K) Tř. AA Tř. A

Tř. AA

Tř. A

1 3

3 10

2 5

2 5 1

6 10 3

5 80 3

Hluboké pískování (S) Tř. AA

Tř. A

5 15

3 6

5 15

4 10 2

10 20 3

6 12 3

10 20 4

8 100

5 80

8 100

– –

– –

5

4

6

5

7

Požadavky na kvalitu Pískované povrchy jsou děleny do tří skupin: mělké, středně hluboké a hluboké pískování, z nichž každá je dále dělena na dvě třídy dle závažnosti stavby. Požadavky na kvalitu jsou uvedeny v klasifikační tabulce 2. Požadavky se týkají zkoumaného povrchu, kterým je obvykle povrch litý najednou, např. jeden panel. Oblíbené jsou rovněž kamenické úpravy betonových prvků na nárožích budov, kolem portálů nebo na jiných místech vyžadujících zdůraznění (obr. 7).

Obr. 4 Vymývaný „grafický“ beton [1] Fig. 4 Water-washed „graphic“ concrete [1]

Povrchy upravované kyselinou (patinované) Kyselinou lze opracovávat pouze povrchy prefabrikovaných betonových prvků (obr. 8). Proces úpravy vyžaduje ponoření tvrdého a vodou nasyceného povrchu betonového prvku do nádrže s kyselinou a jeho následné oplachování velkým množstvím vody. Pomocí kyseliny je z povrchu (většinou) panelu odstraňován cementový kámen a jemné složky a jsou odhalovány hrubObr. 5 a) kartáčovaný [1], b) škrábaný povrch [2] Fig. 5 a) brushed [1], b) scrabled finish [2]

22

Tab. 2 Klasifikační tabulka pískovaných povrchů Tab. 2 Clasification of sand-blasted surfaces

ší složky směsi kameniva do požadované hloubky. Hloubka opracování kyselinou je ovlivněna kvalitou složek směsi, koncentrací kyseliny a dobou působení. Hloubka opracování bývá obyčejně asi 0,5 mm, ale je možné ovlivnit i mělčí nebo naopak hlubší vrstvy. Vápenec reaguje na kyselinu mnohem rychleji než jiné druhy kameniva. Pro stejnoměrný výsledek opracování není vhodné míchat složky kameniva (hrubých i jemných frakcí) různého mineralogického složení. Konečný vzhled povrchu pro navrhovanou stavbu je třeba vždy definovat pomocí vzorků. Ostatní betonové povrchy Následující ukázky patří k méně obvyklým betonovým povrchům. Při použití těchto povrchů je nutné vždy vytvořit vzorky povrchů nebo panelů přímo dodavatelem povrchu a tyto nechat posoudit a odsouhlasit autorem návrhu a stavitelem/ investorem objektu. Čerstvý betonový povrch je možné kromě různých způsobů hlazení také opatřit vzorečkem, který vznikne vtlačením požadovaného vzoru do čerstvého povrchu. Např. vzhled povrchu betonovaného tryskáním lze měnit tak, že vypadá jako povrch litý do dřevěného bednění. Pokartáčovaný povrch je vytvořen vykartáčováním tvrdnoucí vrstvy cementového pojiva po jeho několikadenním zaschnutí ocelovým kartáčem. Jednotlivá zrna kamenné složky musí být tak pevná, aby při kartáčování nedošlo k jejich poškrábání. Výsledný povrch je podobný pískovanému povrchu. Požadavky na kvalitu vztahující se k pískovaným povrchům lze dodržovat i v tomto případě. Povrch po diamantovém řezání se podobá broušenému povrchu, je však podstatně hrubší a je v něm často vidět stopy po řezání (obr. 9). Obyčejně se jedná o povrchy otvorů vyřezávaných do konstrukcí. Povrch betonu se skleněnou drtí je příkladem nahrazování složek kameniva v betonu jinou kmenovou složkou. Povrch je buď vymýván, nebo broušen. Povrch ze skleněné drti lze použít bez omezení ve vnitřních prostorách. Na vnějších površích je třeba zjistit případ od pří-


2/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S a)

a)

Obr. 7 a) b) kamenické úpravy povrchů betonových prvků [2] Fig. 7 a) b) stone finishes of concrete elements [2]

padu stálost chování skla v betonu (viz. článek na str. 44, pozn. redakce). Povrchy betonových prvků s použitím cihlové drti jsou opracovávány pískováním, vymýváním nebo broušením. Výsledkem jsou barevně homogenní plochy v barvě cihly, které působí zajímavě Obr. 9 Vzorek řezné plochy v probarveném betonu [2] Fig. 9 Sample of cutting surface in coloured concrete [2]

Obr. 6 a) mělké, b) hlubší opískování povrchu [1] Fig. 6 a) shallow, b) deeper sand-blasting of finish [1]

b)

b)

ve velkých plochách i prostřídané s jinými povrchovými úpravami. Posypaný povrch je vyráběn vhazováním sypkého materiálu na čerstvý povrch betonu. Materiál se uchytí na povrchu nebo je do ještě měkkého povrchu vtlačován. „Povrch Tadao Ando“ byl pojmenován podle svého tvůrce japonského architekta Tadaa Anda (obr. 11). Jeho metoda využívá ruční práce specializovaných odborníků, kteří vytvářejí velké „sametové“ plochy stejnorodé kvality. Nejprve je povrch namočen a omýván kyselinou solnou ředěnou v poměru 1:8. Po té jsou příliš velké póry opravovány hmotou, která obsahuje světlý písek, bílý cement a obyčejný cement v poměru 3,5:0,5:1. Pro zajištění přilnutí je opravované místo obyčejně natíráno podkladovým materiálem. V konečné fázi je povrch natírán směsí obsahující bílý cement a šedý cement v poměru 1:5 a ještě vlhký je omýván kyselinou solnou ředěnou v poměru 1:10 (viz. článek na str. 64, pozn. red.).

BAREVNÝ BETON Při výrobě barevného betonu jsou nejvíce používány červené, hnědé a černé pigmenty. Méně používané jsou bílé, žluté, modré a zelené. Jednotlivé barvy jsou tvořeny mícháním barevných pigmentů. Čistou bílou barvu lze vytvořit pouze současným použitím bílého cementu. Barevný beton je používán na vnější a vnitřní stěny, pilíře a podlahy a na betonové výrobky, např. střešní tašky a obkladové desky a dlaždice. Barevné pigmenty a barevný cement se používají i ve spárovací maltě a ve vymývaném betonu. I když se barevný beton dosud používal téměř výhradně na výrobu panelů, je vhodný i pro monolitickou technologii. Při použití barevného betonu je doporučováno odstranit cementový kámen, který zůstává na povrchu (např. jemným omýváním nebo omýváním kyselinou) a impregnovat povrch kvůli zamezení vyblednutí barvy. Z barevného betonu lze vytvořit povrch podobný přírodnímu materiálu (kameni) nebo mozaiku podle toho, je-li mezi kamenivem a barveným cementovým pojivem rozdíl v barvě nebo ne. Použití pigmentů obyčejně zvětšuje rozptyl barev, ale s jejich pomocí lze dosáhnout jasnějších nebo tmavších odstínů než jen použitím Pokračování na str. 38

Obr 8. Kyselinou patinovaný povrch, Teknopolis Oulu Oyj., Arch. kanc. Laatio, a. s. [1] Fig. 8 Acid patina coated finish , Teknopolis Oulu Oyj., Arch. off. Laatio [1] BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2005

23

SANACE R E H A B I L I TAT I O N

SÍRANOVÉ

P O Š KO D E N I E B E TÓ N OV A M Á LT CONCRETE DETERIORATION BY SULFATE

SVETOZÁR BALKOVIC, MILAN DRÁBIK Síranové poškodenie betónov a mált je spojované so vznikom síranových minerálov ako sú sadrovec, ettringit a taumazit. Kým korózia za vzniku sadrovca a ettringitu sa často nazýva „fyzikálna“, korózia za vzniku taumazitu sa nazýva „chemická“. Toto delenie je založené na príčinách poškodenia. V prvom prípade sú to objemové zmeny spôsobené vznikom sadrovca a ettringitu, v druhom sa jedná o chemické reakcie síranov, CO2 a H2O so spojivovou zložkou betónov – C-S-H, za vzniku neväzobného taumazitu. Vznik taumazitu je nízko-teplotná forma síranového napadnutia (korózie), vyskytujúca sa zvyčajne pri teplotách nižších ako 15 °C. Tento príspevok sa zaoberá tiež závermi a dosiahnutými výsledkami jednoa trojročnej činnosti špecializovanej skupiny TEG – Thaumasite Expert Group pri Vládnom výbore pre stavebníctvo Spojeného kráľovstva Veľkej Británie. Sulfate attack on concretes and cement mortars is the phenomenon of occurrence of minerals with relationship to the sulfates, namely gypsum, ettringite and thaumasite. While sulfate attack characterized by formation of gypsum and ettringite is often called as a “physical“ sulfate attack, sulfate attack connected with formation of thaumasite is called “chemical“. This dividing is based on damage occasion. In the first case there are volume changes caused by gypsum and ettringite formation. Second case is a series of chemical reactions of sulfates, CO2 a H2O with bonding C-S-H component resulting in formation of nonbonding thaumasite. Formation of thaumasite is low temperature form of sulfate attack that occurs below ca. 15 oC. This paper concerns with conclusions and results of one- and three- years works of Thaumasite Expert Group by Department of Environment, Transport and Regions of UK. Sírany, v prírode často sa nachádzajúce vo forme síranov Na, K, Ca alebo Mg, sú súčasťou pôdy, povrchových a spodných vôd. Sú intenzívne využívané priemyselne 24

a vo forme hnojív, ktoré tiež môžu kontaminovať pôdu a vodu. Zdroje síranov môžu byť tiež vnútorného pôvodu a pochádzať zo samotného cementu. Síranové poškodenie tak môže nadobúdať nasledujúce formy: • fyzikálne poškodenie, spôsobené kryštalizáciou solí, • vonkajšie chemické síranové napadnutie, spôsobené reakciou síranových iónov z vonkajších zdrojov so zložkami cementov a mált, • vnútorné chemické napadnutie, spôsobené síranmi v betóne, napr. vznik ettringitu. Najnovšie poznatky z tejto oblasti sú zosumarizované v prácach [1–9]. Interakcia síran-betón predstavuje škálu prekrývajúcich sa chemických a fyzikálnych procesov a výsledné poškodenie betónu závisí najmenej od troch druhov komplexných premenných: materiálových charakteristík betónu (zloženia a reaktivity zložiek cementu, obsahu síranov v kamenive, návrhu betónovej zmesi, prísad), spôsobu prípravy betónu (spôsob miešania, podmienky ošetrovania, umiestnenie betónu, zhutňovanie) a prostredia počas výroby betónu a jeho následného používania (atmosferické podmienky ako teplota a vlhkosť, ich zmeny; chemizmus prostredia ako chémia pôdy a vody). V dôsledku tejto komplexnosti je opis skutočného priebehu procesu síranovej korózie veľmi obtiažny. Z Á K L A D N É P O Z N AT K Y Normálne síranové napadnutie je široko opísané [7] a vyžaduje splnenie nasledovných podmienok vo svojom okolí: • rozpustný síran (-ny), • voda (vlhkosť), • trikalcium aluminát (C3A) v cemente, • priepustnosť betónu alebo malty. Možno uvažovať s dvoma základnými chemickými reakciami: • reakcia síranových iónov s hydroxidom vápenatým za vzniku sadrovca, Ca(OH)2 + SO42- + 2H2O → → CaSO4 . 2H2O + 2OH• reakcia sadrovca s monosulfátom alebo tuhým roztokom C4AH13 za vzniku ettringitu

_ _ C3A.CS H12_ + 2CS H2 + 16H → → C3A.3CS H32 _ C4AH13 + _3 CS H2 + 14H → → C3A.3CS H32 + CH Vznik taumazitu je nízko-teplotná forma síranového napadnutia, vyskytujúca sa prevažne pri teplotách nižších ako 15 °C, optimálne pri 0 až 5 °C. Napadnutie sa týka v betónoch z portlandského cementu (PC) alitovej fázy (C3S) a aluminátu (C3A), nepriamo cez vznik ettringitu. Vznik taumazitu si vyžaduje splnenie nasledovných podmienok: • zdroj CaO a SiO2 (samostatný alebo kombinovaný), taký ako vápno a kremeň (najvhodnejšie jemne dispergované), alit, belit alebo kremičitan sodný Na2SiO3 v prítomnosti iónov Ca2+, • zdroj uhličitanu, taký ako kalcit CaCO3 alebo atmosferický CO2 v prítomnosti iónov Ca2+, • zdroj síranov, napr. sadrovec CaSO4.2H2O, polhydrát CaSO4.0,5H2O, anhydrit CaSO4 alebo iné sírany ako Na2SO4 alebo K2SO4 v prítomnosti iónov Ca2+, • prebytok vody alebo vlhkosti. Chemické reakcie vzniku taumazitu možno sumarizovať takto: • silikátové fázy v cemente reakciou vytvárajú spojivo C-S-H 2 C3S + 6 H → C3S2H3 + 3 CH 2 C2S + 4 H → C3S2H3 + CH _ _ CH + C → CC + H * • potom C-S-H reaguje pomaly s kalcitom, síranom vápenatým (obvykle sadrovcom) a atmosferickým CO2 v prítomnosti prebytku vody, výhodne pri teplote pod 15 °C za normálneho atmosferického tlaku za vzniku taumazitu: _ _ _ C3S2H3 + CC + _CS H2 +_ C + + 23 H → 2 (CC .CS. CS H15) • táto reakcia môže trvať od 18 mesiacov do 2 rokov alebo dlhšie, pri podmienkach trvalo nízkej teploty. *) v práci sa_ používa _skrátené označenie S = SO3, C = CO2, S = SiO2,


2/2005

SANACE R E H A B I L I TAT I O N A = Al2O3, F = Fe2O3, C = CaO, H = H2O Deštrukciu betónu zapríčiňujú objemové zmeny spôsobené vznikom sadrovca a ettringitu. Portlandský cement odolný voči síranom odoláva síranovému napadnutiu lepšie než obyčajný cement, pretože obsahuje menej aluminátovej fázy (C3A) a viac feritickej (C4AF). Vznik taumazitu môže byť pre betóny a malty nebezpečný a spôsobovať deštrukciu predovšetkým z nasledujúcich dôvodov : • cementové spojivo – kalciumsilikáthydrát – C-S-H v betónoch a maltách, ktorý vzniká väčšinou z alitu a v menšom stupni z belitu sa premení na neväzobný taumazit, • betóny a malty z cementu odolného voči síranom môžu byť ohrozené taumazitovým síranovým napadnutím rovnakým spôsobom, ako obyčajný a rýchlo tvrdnúci portlandský cement – premenou väzobného C-S-H. Taumazitová forma síranového napadnutia betónov a mált sa vo väčšej miere do centra pozornosti dostala koncom uplynulého storočia. Expertná skupina pre taumazit (TEG – Thaumasite Expert Group) zriadená v rámci centra pre betónové konštrukcie Výskumného ústavu stavebného (Building Research Establishment – BRE) v Garstone, Watford (UK) vznikla v roku 1998 za účasti všetkých odvetví priemyslu stavebných hmôt, keď kulminoval problém poškodenia základov viacerých diaľničných mostov. Od roku 2000, keď sa započal výskum síranového napadnutia v laboratórnych a terénnych podmienkach, skúmal BRE vo Veľkej Británii poškodenie betónov a mált síranmi vo viac než 80-tich prípadoch. Väčšina (95 %) bola výsledkom taumazitovej formy síranového napadnutia (Thaumasite form of sulfate attack – TSA). Výskyt taumazitu v poškodených stavebných materiáloch bol publikovaný tiež v USA, Kanade, JAR, Francúzsku, Nemecku, Nórsku, Dánsku, Švajčiarsku, Taliansku a Slovinsku. Na Slovensku sa štúdium tejto problematiky len rozbieha, čo však neznamená, že viaceré opísané prípady poškodenia síranmi nemohli byť spôsobené taumazitovou formou síranového napadnutia. SÍ R ANOVÉ NAPADN UTI E Síranové napadnutie z hľadiska spôsobu napadnutia rozdeľujeme na:

• ettringitovú koróziu s oneskoreným vznikom ettringitu • taumazitovú koróziu Taumazitová forma síranového napadnutia – TSA Výskyt taumazitu v poškodenom stavebnom materiáli ešte neznamená, že ide o taumazitovú formu síranového napadnutia. Známe sú dva rozdielne spôsoby kryštalizácie taumazitu v cementovej matrici. Pre rozhodnutie o forme napadnutia je potrebné vziať do úvahy: • Taumazitová forma síranového napadnutia (TSA): je charakterizovaná signifikantným poškodením cementovej matrice, ktorá je čiastočne alebo úplne nahradená taumazitom. Keďže taumazit nemá väzobné vlastnosti, cementový kameň sa mení na nesúdržnú hmotu. Ďalším charakteristickým znakom sú trhliny paralelné s povrchom, vyplnené taumazitom, ktorý obaľuje zrná kameniva bielym povlakom. TSA spôsobuje postupné „mäknutie“ cementovej matrice, predovšetkým pri betónoch uložených v zemi, s progresívnym postupom z povrchu (styk zemina – betón) dovnútra. • Vznik taumazitu (Thaumasite formation – TF): taumazit, podobne ako ettringit, môže kryštalizovať v trhlinách a dutinách cementovej matrice, bez toho, aby spôsobil jej poškodenie. Rovnako môže byť identifikovaný v betónoch poškodených iným mechanizmom. Hoci v tomto prípade je jeho prítomnosť neškodná, môže pôsobiť ako prekurzor TSA a upozorňovať na budúce možné problémy. Hoci vznik taumazitu je spojený s nízkymi teplotami, minerál je stabilný až do približne 110 °C, keď sa rozkladá za vzniku neusporiadanej štruktúry známej ako taumazitové sklo pričom nedochádza ku kolapsu kryštálovej mriežky. Táto stabilita je v kontraste so štruktúrne príbuzným ettringitom, v ktorom dochádza ku kolapsu kryštálovej mriežky už pri teplote približne 60 °C a pri približne 90 °C k rozkladu. Príčinu vzniku taumazitu pri nízkej teplote možno pripísať potrebe vytvoriť prechodný stav a uvoľniť hexagonálne usporiadanie iónov OH- okolo stredového (centrálneho) Si4+. Táto premena cez východiskové [Si(OH)6]2- skupiny na stabilné oktaédre [Si(OH)6]2- je zdĺhavá. Túto skutočnosť jasne potvrdzujú výsled-


2/2005

ky IČ a Ramanovej spektrálnej analýzy [7]. Röntgenová difrakčná analýza je najpoužívanejšou metódou na identifikáciu taumazitu v cementoch. Keď je taumazit prítomný v malých množstvách pri nízkych uhloch sú difrakcie prekrývané difrakciami iných materiálov, predovšetkým ettringitu, ktoré sú problematicky rozlíšiteľné. Podobne je tomu i pri IČ spektroskopii. Ďalšiu, podľa našich skúseností veľmi efektívnu, možnosť predstavuje termoanalytická metóda stanovenia taumazitu v stavebných konštrukciách. Taumazitová korózia z hľadiska experimentálnej techniky unikala pozornosti, hoci tento jav bol dávno známy, predovšetkým pri rekonštrukcii historických budov [1–7], kde spôsobuje úplnú stratu pevnosti a premenu spojiva na mazľavú kašu. Prípadov poškodenia betónov síranovou koróziou je viacero. Nedávno bola stavebná verejnosť oboznámená s vynútenou likvidáciou diaľničného mosta v juhozápadnom Anglicku. Ako produkt síranového napadnutia nosných pilierov, ktorých betón úplne stratil pevnosť, bol identifikovaný taumazit [3]. Na mieste výkopových prác sa preukázalo, že oceľová výstuž, ktorá bola úplne skorodovaná, bola pokrytá skorodovaným betónom. Na zhotovenie nosných pilierov bol použitý nielen obyčajný PC, ale aj PC odolný voči síranom. Netypickým príkladom je deštrukcia pätiek a nosných základových stĺpov približne tridsaťpäťročnej budovy na okraji Turína (Taliansko) [3]. Na betóne nosných prvkov sa objavilo poškodenie až do úrovne 2 m hĺbky. Okolitá pôda neobsahovala sírany. Budova bola umiestnená mimo hranice sídliskovej kanalizácie a nepoužívaná odpadová šachta, ktorá slúžila 15 rokov ako priesaková, umiestnená 9 m od základov v hĺbke 8 m slúžila ako zberač a trvalý zdroj splaškovej vody. V dôsledku známej síranovej korózie zo síranov vznikajúcich cez sírniky v kale a ich oxidáciou na sírany v kyslom prostredí vzniklo nám už známe poškodenie betónu, keď pevnosť betónu v zasiahnutej časti klesla až na 15 až 18 MPa oproti pôvodnej 40 až 45 MPa. V dôsledku opakovaného vlhnutia a vysúšania betónu sa tiež enormne zvýšila priepustnosť zasiahnutého betónu. Iným príkladom je poškodenie betónu v Arktíde [7]. Na ďalekom severe 25


bola v roku 1988 vybudovaná základňa kanadskej federálnej vlády slúžiaca ako základňa pre vedecké expedície do Arktídy. Už za dva roky sa prejavilo vážne poškodenie základových betónov a pilot spôsobené taumazitom. Oprava v roku 1993 bola neúspešná a až následná v roku 1995 za cenu vysokých nákladov na opravu odstránila poškodenie. Teplota miesta bola v zime až –49 °C a v krátkom severskom lete rozmrzla povrchová vrstva permafrostu len počas dňa. Aj toto minimálne množstvo vlhkosti však spolu so síranmi z pôdy stačilo na vážne poškodenie. Upozorňujeme na tieto skutočnosti z vážneho dôvodu. Úspora energie pri výrobe cementu a limitovanie obsahu emisií CO2 vedú k zvyšovaniu zmesnosti cementov. Platné normy STN ENV 19610 a STN EN 197-1 umožňujú prídavok jemne mletého vápenca až do 35 % hm. S ohľadom na vyššie uvedené poznatky pribúda v betónoch takto ďalší priamy zdroj uhličitanov mimo kameniva, ktorý môže v rozhodujúcej miere v „priaznivých“ podmienkach (vlhko, sírany v podzemnej alebo priesakovej vode, nízka teplota) ovplyvniť vznik a priebeh síranového napadnutia, resp. posilniť práve chemické – taumazitové síranové napadnutie. Výskum v tejto oblasti stojí pred úlohou zohľadniť a definovať dve úrovne premien (zrná a ich rozhrania vs. zmeny fázového zloženia) sprevádzajúcich TSA a s tým súvisiacu synergiu premeny mikroštruktúry cementového kameňa tak, ako je podmienená reaktívnosťou zložiek systému na atomárnej úrovni. Vznik TSA vyžaduje splnenie viacerých podmienok: • Zdroj SO42-: základnými zdrojmi sú podzemné vody v zeminách obsahujúcich sírany a sírniky. Podzemné vody obsahujú CaSO4 vo vysokej koncentrácii a vodorozpustné sírany Mg a Na. Mechanickým porušením zemín a ich oxidáciou poveternostnými podmienkami sa zvyšuje obsah síranov. Kyselina sírová vznikajúca v tomto procese tiež prispieva k poškodeniu (kyselinové napadnutie) [8, 9]. Ďalšími zdrojmi môžu byť rozmrazovacie soli, sadra, kontaminované kamenivo a samotný cement. • Zdroj SiO3: hlavný zdroj vo všetkých cementových pastách vyrobených z PC a z cementov odolných voči síranom je CSH. Doplnkovým zdrojom sú nezhyd26

ratované častice cementového slinku – C3S a C2S. • Zdroj CO32-: uhličitany pochádzajú z vápenca použitého ako kamenivo alebo plnivo v cemente alebo betóne/malte samotnej. Môžu byť tiež prítomné vo forme uhličitanových, resp. hydrouhličitanových iónov rozpustených v podzemnej vode. Jemnejšie častice vápenca sú reaktívnejšie. Zdá sa, že dolomitický vápenec (CaMg(CO3)2) je pre vznik TSA vhodnejší než vápenec (CaCO3) čistý. • Zdroj vody: všetky formy síranového napadnutia si vyžadujú mobilný vodný zdroj, čo sa často vyskytuje pri podzemných vodách a pri zakladaní stavieb s vysokou úrovňou spodnej vody. • Nízka teplota: taumazit vzniká prednostne pri teplotách pod 15 °C, čo je splnené pri podzemných a spodných vodách. POŠKODENIE

KONŠTRUKCIÍ

A S TAV I E B

Vo Veľkej Británii bolo poškodenie konštrukcií a stavieb pozorované: • na betónových základoch pädesiatich cestných a diaľničných mostov založených v zeminách obsahujúcich sírany a sírniky, • na základoch šiestich rodinných domov založených v zeminách obsahujúcich sírany a sírniky, • najmenej na šiestich základových doskách umiestnených na zeminách obsahujúcich sírany a sírniky, • vo viac ako dvadcatich prípadoch omietnutého tehlového muriva z tehál obsahujúcich sírany, • v dvoch prípadoch ostenia tunelov londýnskeho metra (jeden s cementovým pačokom, druhý na tehlovej omietke), • v jednom prípade poškodenia schodov v prístave morskou vodou. Podrobnosti sú uvedené v [3, 4]. Väčšina poškodení vznikla v základových betónoch z vápencového kameniva, umiestnených v hlinách obsahujúcich sírany (v západnom Anglicku). Zaujímavá je skutočnosť, že väčšina betónov poškodených TSA pochádzala z hĺbky do 5 m pod povrchom terénu. Je to v rozpore s tradovaným poznatkom, že k síranovému poškodeniu dochádza pri dobre zhutnených betónoch len čiastočne zapustených do podkladu, kde je možné čiastočné odparovanie napadnutého povrchu. V ostatnom období narastá počet prí-

padov poškodenia betónov TSA. Podľa záverov BRE nejedná sa o nový fenomén. K týmto prípadom dochádzalo aj v minulosti, neboli však rozpoznané a identifikované. Uvádzame niekoľko dôvodov prečo je tomu tak: • nedostatok testu odolnosti voči síranom: Podľa [2] je pri testovacích podmienkach taumazit nerozlíšiteľný. Iným problémom je odber vzoriek (vývrty, kocky) a ich uloženie (20 °C je teplota príliš vysoká) a obvykle používané neuhličitanové kamenivo. Dlhý čas štandardných cementových a betónových testov pri izbovej teplote vedie pri vyhodnocovaní k spochybňovaniu možnosti vzniku taumazitu, ktorého vznik sa naviac v terénnych podmienkach nepredpokladá, ako by k jeho vzniku dochádzalo len pri vybraných laboratórnych podmienkach – nízka teplota (5 až 15 °C) spolu s prítomnosťou prímesí, ktoré sú zdrojom uhličitanových iónov; • zlepšené analytické metódy: vývoj diagnostických metód v ostatných rokoch podstatne zlepšil možnosti detekcie mineralógie a mikroštruktúry, ale aj hranice citlivosti termogravimetrickej analýzy poškodených betónov. Identifikácia taumazitu je toho dôkazom. V dôsledku veľmi podobnej štruktúry taumazitu a ettringitu až moderné rtg. difraktometre umožnili ich spoľahlivú identifikáciu. Keďže metódami chemickej analýzy sú nerozlíšiteľné, zistené prípady poškodenia boli označované ako „síranové napadnutie“; • betóny založené v rôznych podkladoch sú zriedkavo obnažované a kontrolované: identifikované prípady boli zistené pri odokrytí základov z rôznych iných dôvodov; • dodatočné zvýšenie koncentrácie síranov v podloží: hliny v nezvetranom stave obsahujú nepatrné množstvo síranov, ale značné množstvo pyritu (FeS2). V minulosti sa takéto hliny označovali ako neškodné. Podľa terajších odporúčaní sa preklasifikovali ako škodlivé, ak sa betón zakladá do porušených alebo spätne použitých hlín (zásyp). V dôsledku mechanického prevzdušnenia, pôsobenia vody a baktérií sírniky v pyrite oxidujú na sírany a zvyšujú úroveň síranov v podloží; • zmeny v zložení moderných cementov: zvýšený výskyt TSA môže byť výsledkom zvýšeného množstva C3S a Ca-


2/2005

SANACE R E H A B I L I TAT I O N SO4.2H2O v súčasných cementoch. V súčasnosti sa predpokladá, že pre dobrú odolnosť voči síranom by množstvo C3S nemalo presiahnuť 60 %. Je potrebné poznamenať, že mnohé z nedávno objavených prípadov TSA boli nájdené na tridsaťročných základoch mosta, resp. pädesaťročnej základovej doske, takže zrejme vplyv zloženia cementu nebude rozhodujúci. Do roku 1998 bolo problematike TSA venovaných len pár odborných článkov. Situácia sa zmenila v marci 1998. Po rozhodnutí o zosilnení mostných pylónov proti nárazu vozidiel na diaľnici M5 v západnom Anglicku sa odokryli základy pylónov tridsaťročného mosta. Boli napadnuté pätky nosných pylónov, pričom povrch betónu do hĺbky 30 až 50 mm sa premenil na bielu pastu [5]. Výstuž bola skorodovaná priesakovou vodou, kontaminovanou chloridmi z rozmrazovacích prostriedkov. Skupina (TEG) pod vedením prof. Les Clarka z Birminghamskej univerzity, zložená z odborníkov zo všetkých odborov stavebníctva a priemyslu stavebných hmôt, publikovala prvú správu o TSA zaoberajúcu sa rizikom vzniku, diagnostikou, odstraňovaním porúch a doporučeniami pre nové konštrukcie už v januári 1999. Súčasne sa konštatovalo, že riziko s ohľadom na počet stavebných konštrukcií je relatívne malé. Upozornilo sa na problém trvanlivosti a životnosti stavebných konštrukcií a nákladnosť opráv. BRE publikovala špeciálny súhrn odporúčaní pre výrobcov a užívateľov betónu s vápencovým kamenivom. Vo vzťahu k TSA a jeho riziku bolo uhličitany obsahujúce kamenivo rozdelené na triedy podľa obsahu – A (nepríliš veľký), B (malý obsah) a C (veľmi malý obsah). Pre používanie zmesných cementov s prísadou vápenca ako plniva (6 až 35 %) bolo vydané odporúčanie nepoužívať betóny z nich vyrobené v prostredí spodnej vody s koncentráciou síranov prevyšujúcou 0,4 g/l. Hoci platné normy STN umožňujú prídavok vápenca, ukazuje sa, že tento prídavok zhoršuje významne odolnosť voči síranom zvlášť vo vlhkom a chladnom prostredí. Všetky tieto odporúčania sa týkajú podzemného uloženia betónu. VÝSLEDKY VÝSKUMU V B R E BRE po vypracovaní skúšobných laboratórnych metód vykročil z laboratórií

do terénu. Betóny známeho zloženia boli uložené do hliny obsahujúcej sírany v Shipston on Stour (Shipston) v strednom Anglicku. Výsledky získané z pozorovaní boli začlenené do TEG Report a sú zhrnuté nižšie:

z troskových cementov, ktoré majú nižšiu hodnotu pH pórového roztoku než betóny zhotovené z PC. Pri laboratórnych experimentoch prebieha napadnutie TSA pri teplotách pod 15 °C rýchlejšie. Optimálna teplota je 5 °C.

Predchádzanie vzniku TSA v betónoch obsahujúcich vápencové kamenivo uložených v zemine Najjednoduchší spôsob je zabrániť prístupu spodnej vody k betónu, čo však z praktického hľadiska nie je vždy riešením. Ak predpokladáme prístup vody k betónu, sú tri hlavné spôsoby ako zabrániť alebo spomaliť vznik TSA v betónoch s vápencovým kamenivom: • použitie troskových cementov (70 % mletej granulovanej vysokopecnej trosky + 30 % PC). Podobné výsledky boli dosiahnuté pri použití 50 % hlinitanového cementu + 50 % mletej granulovanej vysokopecnej trosky, tento cement však nie je komerčne vhodný. • TSA sa obmedzí zvýšením kvality betónu – zníženie v/c, zvýšením množstva cementu a lepším zhutnením zmesi. • počiatočné ošetrenie betónov – uloženie na vzduchu pri laboratórne pripravených betónoch obmedzuje vznik TSA. V praxi to potvrdzuje správanie sa prefabrikovaných betónových dielcov.

Vplyv kameniva Jedným z prvých krokov BRE bolo určenie, či uhličitanové ióny môžu pochádzať z kameniva. Vzorky zhotovené z cementu odolného voči síranom s vápencovým kamenivom boli umiestnené v uzatvorených nádobách v silnom roztoku MgSO4 (1,8 % ako SO42-) pri teplote 5 °C. Jediným zdrojom uhličitanových iónov v uzatvorenom systéme bolo vápencové kamenivo. Poškodenie vzoriek začalo už po deviatich mesiacoch. Po osemnactich mesiacoch došlo k degradácii všetkých vzoriek s ich postupným rýchlym rozpadom. Nepreukázal sa zvýšený vplyv akosti kameniva (predpokladalo sa, že prachová zložka bude reagovať prednostne). Prekvapením bol objav TSA v betónoch vystavených síranovému pôsobeniu zhotovených z kremičitého kameniva, a to v laboratóriu i v betónoch z terénu. V tomto prípade zdrojom uhličitanových iónov v prípade laboratórnych vzoriek bola pitná voda, resp. spodná voda v prípade vzoriek z terénu.

Vplyv ošetrovania betónu Zpôsob ošetrovania čerstvého betónu má rozhodujúci vplyv na odolnosť voči TSA. Pozitívny vplyv na odolnosť voči TSA má počiatočné uloženie na vzduchu bez ohľadu na to, či vzorky boli pripravené z PC alebo z cementu odolného voči síranom s použitím vápencového kameniva. Keď boli vzorky ošetrované vo vode, vývoj TSA dosiahol rozhodujúcu úroveň už po dvoch rokoch uloženia vzoriek vo vode pri 5 °C. Najrýchlejší vývoj TSA sa dosiahol pri počiatočnom ošetrení vzoriek vystavených síranovej expozícii po dobu 28 dní v uzatvorených nádobách. Výsledky týchto troch spôsobov ošetrovania sú závislé od alkality pórového roztoku. Najvyššia hodnota pH, prevyšujúca 13, sa získa pri treťom spôsobe uloženia. Významne nižšia je pri uložení vo vode a na vzduchu. Vysoká hodnota pH pórového roztoku pri vzorkách vystavených síranovej expozícii podporuje rozvoj TSA. K poškodeniu vzoriek dochádza až po niekoľkých mesiacoch. Dôvod nie dostatočne známy, hoci vysvetľuje výbornú TSA odolnosť betónov

Vplyv vlastností cementov (spojív) Výsledky boli získané pri použití rôznych cementov s vápencovým kamenivom (s výnimkou pri PC s vápencom, kde sa použilo kamenivo kremičité). Vzorky boli uložené pri teplotách pod 15 °C. • Portlandský cement s vápencom – PCV: PCV môže obsahovať 5 až 35 % mletého vápenca. Citlivosť voči TSA vzrastá s obsahom CaCO3. • PC: PC s obsahom C3A 7 až 10 % nie je odolný voči TSA ani v laboratórnych ani v terénnych podmienkach. • Cement odolný voči síranom: preukázal v porovnaní s PC dobrú odolnosť voči síranom pri laboratórnom skúmaní v roztoku síranov počas dvoch rokov. Po 4 až 6 rokoch expozície počet vzoriek poškodených TSA bol porovnateľný so vzorkami zhotovenými s PC. Vzorky zhotovené z cementu odolného voči síranom s vápencovým kamenivom neboli odolné voči TSA po trojročnej expozícii v spodnej vode obsahujúcej sírany na skúšobnom polygóne v Shipstone.


2/2005

27


• Spojivá obsahujúce mletý popolček: boli skúmané betóny zhotovené z PC s náhradou 25 až 40 % popolčekom. Získané výsledky boli nekonzistentné – vzorky z terénu mali lepšiu odolnosť voči TSA než pripravené laboratórne. • Spojivá obsahujúce kremičité úlety a metakaolín: betóny z nich zhotovené preukázali dobrú odolnosť voči TSA v terénnych podmienkach. Zatiaľ neboli študované v laboratórnych podmienkach. • Spojivá obsahujúce mletú granulovanú vysokopecnú trosku: betóny obsahujúce troskový cement (70 % mletej granulovanej vysokopecnej trosky + 30 % PC) alebo 50 % mletej granulovanej vysokopecnej trosky + 50 % hlinitanového cementu majú výbornú odolnosť voči TSA v laboratórnych i terénnych podmienkach. MI N I MALIZ ÁC IA

SÍRANOVÉHO

NAPADN UTIA

Rozhodujúce pre minimalizáciu účinkov síranového napadnutia je pripraviť návrh betónovej zmesi pre konkrétny prípad so zohľadnením všetkých podmienok. Preto je potrebné prijať nasledovné opatrenia: • znížiť v/c pomer, koľko je prakticky možné, pri zachovaní dobrej spracovateľnosti betónu (malty) s použitím vhodného superplastifikátora v zmesi, s cieľom obmedziť vnútorný transport iónov v tvrdnúcom betóne, predovšetkým vody, • obmedziť priepustnosť betónu (alebo malty) prídavkom mletých granulovaných vysokopecných trosiek, popolčekov alebo využitím zmesných cementov – ako troskový alebo popolčekový, • snažiť sa o zníženie obsahu C3S a C3A v portlandskom cemente, pokiaľ to technologické a výrobné podmienky dovolia, • pozmeniť (opraviť, doplniť) pravidlá pre výrobu betónov (mált), používaných v síranovom prostredí, predovšetkým tam, kde je potrebné pravidelne každoročne počítať s teplotami pod 15 °C alebo nižšími. Z ÁV E R Rozsah poškodenia betónových konštrukcií a stavieb taumazitovou formou síranového napadnutia vo Veľkej Británii nie je dostatočne známy. Súvisí to s obtiažnosťou skúmania poškodení predovšetkým pri betónoch uložených pod zemou. Ich 28

štúdium je z tohto dôvodu len náhodné. Správa diaľnic vo Veľkej Británii po problémoch v Gloucestershire na diaľnici M5 rozbehla rozsiahly výskumný program s cieľom predísť ohrozeniu TSA v nových stavbách. Hoci TSA bolo objavené pomerne nedávno, vzhľadom na problémy s identifikáciou taumazitu nemali by sme byť prekvapení jeho vznikom už s ohľadom Literatúra: [1] Crammond N.J.: The occurrence of thaumasite in modern construction – a rewiev. Cem. Concr. Comp. 24, 393–402, 2002 [2] Department of Environment, Transport and Regions. The thaumasite form of sulfate attack: Risks, diagnosis, remedial works and guidance on new construction. Report of the Thaumasite Expert Group. DETR, January 1999 [3] Office of the Deputy Prime Minister, Thaumasite Expert Group one-year rewiev. Publ. on the ODPM internet site at www.safety.odpm.gov.uk/bregs/ tegreports/index.htm, 2000 [4] Office of the Deputy Prime Minister, Thaumasite Expert Group Report: rewiev after three-years Experience. Publ. on the ODPM internet site at www.safety.odpm.gov.uk/bregs/tegreports/index.htm, 2003 [5] Hobbs D.W., Taylor M.G.: Nature of the thaumasite sulfate attack mechanism in field concrete. Cem. Concr. Res., 30, 529–533, 2000 [6] Balkovic S., Drábik M.: Taumazitová forma síranového napadnutia betónov a mált, Inžinierske stavby, 52 (3–4), 20–23, 2004 [7] Balkovic S., Drábik M.: Poškodenie betónu síranovou koróziou, Inžinierske stavby, 52 (3-4), 24–27, 2004 [8] Živica V., Bajza A.: Acidic attack of cement based materials – a review. Part 1. Principle of acidic attack Constr. Build. Mat. 15, 331–340, 2001 [9] Živica V., Bajza, A.: Acidic attack of cement based materials – a review. Part 2. Factors of rate of acidic attack and protective measures, Constr. Build. Mat. 16, 215–222, 2002 [10] Osborne G.J.: Determination of the sulfate resistance of blastfurnace slag cements using small-scale accelerated metods of test, Adv. Cem. Res. 2(5), 21–27, 1989

na samotný názov – taumazit (z gréčtiny) znamená prekvapenie. Síranová korózia betónu sa u nás v stavebnej praxi dodnes zľahčuje. Uvedené príklady slúžia na upozornenie, že podobných prípadov bude pribúdať, a preto je potrebné informovať stavbársku verejnosť o možnom nebezpečenstve. Vznik ettringitu v tvrdnúcom cementovom kameni dnes už berieme akosi „samozrejme“. Jeho vznik významne podporuje nižšia teplota a prítomnosť CaCO3. Pri súčasnej prítomnosti vodorozpustných solí síranov (Na, K, Mg-sírany) a atmosferického CO2 sú splnené všetky podmienky na vznik taumazitovej korózie a môže dôjsť k veľmi vážnemu poškodeniu stavebnej konštrukcie až do úplnej straty pevnosti a nosnosti konštrukcie. Hoci tieto procesy sú dlhodobé, z hľadiska životnosti stavebnej konštrukcie sú reálne. Sanácia poškodených konštrukcií je veľmi obtiažna (odstránenie príčin, ktoré ju dlhodobo spôsobovali), ak nie nemožná. Je to potrebné mať na pamäti! Aj na Slovensku sa tento výskum už tiež rozbehol. V projekte VEGA 2073 bola rozpracovaná metodológia štúdia tejto problematiky a nadväzujúci projekt VEGA 5011 je orientovaný na identifikačné a prognostické aspekty problematiky TSA z hľadiska trvanlivosti betónov. O výsledkoch budeme odbornú verejnosť postupne informovať. Autori by boli povďační stavbárskej verejnosti, keby v prípade vzniku poškodenia betónových konštrukcií a podozrenia na síranové napadnutie boli prizvaní k ich obhliadke. Umožní nám to spoločne rozšíriť poznatky o tomto fenoméne. Práca bola vypracovaná v rámci programu Vedeckej grantovej agentúry MŠ SR a SAV VEGA 5011. Autori vyslovujú poďakovanie za poskytnutú podporu. Ing. Svetozár Balkovic, CSc. RNDr. Milan Drábik, CSc. oba: Ústav anorganickej chémie SAV Dúbravská cesta 9, 845 36 Bratislava

„Žádný účinek není v přírodě bez příčiny, pochop příčinu a nepotřebuješ pokus. Příroda svůj zákon neporušuje.“ Leonardo da Vinci


2/2005


SEMINÁŘ NORECON – KODAŇ 2004 P AV E L D O H N Á L E K Seminář sdružení NORECON se konal ve dnech 19. až 20. dubna 2004 v Kodani. Zúčastnilo se jej celkem sto odborníků z oblasti oprav a údržby betonových konstrukcí z patnácti evropských zemí. NORECON je sdružením odborných institucí a firem z oblasti rekonstrukcí a údržby železobetonových konstrukcí Skandinávských zemí. Mezi členy patří Danish Technological Institute, FORCE Institute, Icelandic Building Research Institute, Lund Institute of Technology, Norwegian Building Research Institute, Norwegian Public Roads Administration, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Tampere University of Technology a také známé firmy, např. Skanska Norway či SIKA Sweden. Cílem sdružení NORECON, založeného v roce 2001, je být „ven vyhlížející“ sítí, podporující efektivní sdílení znalostí, používání cenově efektivních a z hlediska životního prostředí vhodných metod pro rekonstrukci a údržbu železobetonových konstrukcí. Dalším cílem je podpora koordinace a spolupráce ve výzkumu na úrovni národních a mezinárodních programů a tím i podpora stavebního průmyslu Skandinávských zemí. Poznatky a zkušenosti s opravami a údržbou železobetonových konstrukcí v náročném severském klimatu s častou přítomností slané vody, sdílené ve sdružení NORECON a prezentované na semináři v Kodani jsou přímo aplikovatelné v České Republice a přínosné i pro českou odbornou veřejnost. T É M AT A S E M I N Á Ř E Seminář byl tématicky rozdělen do pěti sekcí: metody oprav železobetonu, rozhodování a technické podmínky pro opravy, nové normy a specifikace, přínos projektu REHABCON a přínos projektu CONREPNET. V sekci metody oprav železobetonu bylo předneseno sedm příspěvků. V prvním vystoupení byly představeny aktivity sdružení NORECON v této oblasti. Další příspěvky zahrnovaly vyztužování betonu pomocí kompozitních materiálů, praktické zkušenosti s kvalitou oprav betonu na konkrétním dlouhodobě sledovaném mostě a také referát o nedestruktivním testování betonu. Sekce rozhodování a technické podmínky pro opravy se zaměřila na opravy železobetonových konstrukcí z pohledu jejich majitelů či správců a na aktivity NORECONu v této oblasti. Sekce zahrnovala příspěvky o potencionálních problémech v dokumentech při výběrových řízeních, zhodnocení teoretických modelů životnosti aplikovaných na konkrétním příkladu, životním cyklu oprav mostních podpor v mořském prostředí, managementu životního cyklu infrastruktury pro trvalou udržitelnost. Součástí tématického bloku byly i příspěvky o strategii údržby dánských mostů „Great Belt Link“ a managementu velkých mostních objektů ve Skandinávii. Sekce nové normy a specifikace nejen představila aktivity sdružení v této oblasti, ale především obsahovala příspěvky na téma vlivu nové Evropské normy EN 1504 na opravy železobetonových konstrukcí. Následující tématický blok byl věnován přínosu projektu Evropské Unie REHABCON. Projekt (ukončený v červnu 2004) měl za úkol vytvořit zevrubný manuál pro opravy železobetonu. ProBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

jektu koordinovaného Swedish Cement and Concrete Research Institute (CBI) se zúčastnilo celkem dvanáct partnerů ze Švédska, Velké Británie a Španělska. Příspěvky představily projekt i výsledný manuál z pohledu jeho různých uživatelů. Poslední sekce semináře byla věnována přínosu projektu CONREPNET, což je čtyřletý program Evropské Komise (2002 až 2006) zaměřený na vybudování tématické sítě majitelů objektů, konzultantů, výrobců materiálů a výzkumníků, věnujících se vývoji metod oprav železobetonových konstrukcí s důrazem na jejich kvalitu a trvanlivost. Příspěvky představily projekt samotný, dosavadní výsledky a potenciál sítě do budoucna. Z P R ÁV Y N O R E C O N Důležitým přínosem sdružení NORECON je vydání tří zpráv – přehledů současných znalostí a postupů v oblasti oprav a údržby železobetonových konstrukcí ve třech tématicky oddělených sekcích a přehledně prezentujících ucelený souhrn znalostí členů sdružení. Zpráva T1 – Rozhodování a technické podmínky pro opravy přináší souhrn dosavadních znalostí v oblasti rozhodování o opravách železobetonu spolu s přehledem znalostí a zkušeností k technickým podmínkám pro opravy železobetonu. Zpráva T2 – Přehled metod oprav je přehledem vybraných metod a znalostí v oblasti oprav železobetonu v severském podnebí. Zpráva je určená jako pomůcka pro rozhodování o nejvhodnější metodě opravy, na základě přehledu výhod, nevýhod či omezení jednotlivých popsaných metod. Zpráva podrobně pojednává o metodách elektrochemické ochrany a oprav železobetonu, alternativních materiálech pro výztuž, inhibitorech koroze, povrchových úpravách a hydroizolacích a také o lokálních vysprávkách betonu. Zpráva T3 – Směrnice pro výrobce materiálů, aplikační firmy a konzultanty na základě Evropských norem se zabývá principy ochrany a oprav železobetonových konstrukcí z pohledu výše jmenovaných subjektů, dále pak požadavky na atestaci materiálů a systémů pro ochranu a opravy železobetonu, jeho zesílení, katodickou ochranu, elektrochemickou ochranu, použití inhibitorů koroze, aplikaci těchto metod a současnou kontrolu kvality. Z ÁV Ě R Sdružení NORECON, jeho seminář v Kodani a technické zprávy jsou z mnoha hledisek velice zajímavé také pro českou odbornou veřejnost. Především jde o přístup k prakticky využitelným informacím a zkušenostem, které jsou přímo aplikovatelné v České republice. Zájemci mohou najít podrobné informace o sdružení NORECON na jeho webových stránkách http://prosjektweb. nordicinnovation.net/news/default.asp?proID=101 včetně kompletní zprávy o semináři NORECON 2004 s jednotlivými příspěvky a zprávami T1 až T3. Pavel Dohnálek Massachusetts Institute of Technology #16 2031 Commonwealth Avenue Brighton, Massachusetts, 02135 U.S.A. e-mail: [email protected]

2/2005

29

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N

„GRAFICKÝ“ „GRAPHIC“ FACADES

B E T O N – N O VÁ A LT E R N AT I VA B E T O N O V Ý C H FA S Á D C O N C R E T E – A N E W A LT E R N AT I V E O F C O N C R E T E

Třetí číslo finského časopisu BETONI v roce 2004 přineslo informaci o nových možnostech úpravy povrchu betonových fasád [1]. „Grafický“ beton je alternativou betonového povrchu nabízejícího nový vzhled a široké možnosti užití betonu na fasádách budov. The third issue of the Finnish journal BETONI brought information about new possible surface treatments of concrete facades [1] in 2004. „Graphic“ concrete is an alternative concrete surface, offer-

„Grafický“ beton je alternativou betonového povrchu nabízejícího nový vzhled a široké možnosti užití betonu na fasádách budov. „Grafický“ beton je vyráběn přímo ve výrobnách prefabrikátů užitím speciálního filmu. Povrch filmu, který přijde do kontaktu

Obr. 1 Uložení folie na dno formy Fig. 1 Placement of the foil on the bottom of the mould

Obr. 2 Snímání folie z hotového prefabrikátu Fig. 2 Taking down the foil from a finished prefabricated unit

ing new appearance and wide applications of concrete in the facades of buildings.

s betonem, je potištěn běžnou bodovou (rastrovou) tiskovou technologií, avšak namísto tiskařské barvy je použit zpožďovač tuhnutí betonu. Při individuálních návrzích je možno výtvarný návrh na film nanášet přímo štětcem. Vzor je na povrchu betonu vytvářen pomocí efektu kontrastu mezi světlým hladkým povrchem, betonu a „exponovaným“ povrchem z něhož po sloupnutí folie s nezhydratovaným cementem vystupuje jemné kamenivo. Film je používán pro výrobu stěnových

Obr. 3 Fasáda úpravny vody v Helsinkách, architekt. ateliér Järvinen & Airas Oy Fig. 3 Facade of a water treatment plant in Helsinki, Järvinen & Airas Oy architectural studio Obr. 4 Detail povrchové úpravy fasády Fig. 4 Detail of the surface treatment of the facade

30


2/2005

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N panelů s tradičním vymývaným betonovým povrchem nebo nově pro stěnové panely, desky, protihlukové stěny a další betonové prvky s různými vzory, motivy či obrazy. V počátcích vývoje byla nová technologie využívána pouze pro individuální výtvarnou výzdobu objektů. Přínos technologie se projeví zvláště na velkých fasádních plochách (obr. 1 až 4). Nová technologie byla použita i na fasádách obytného souboru Tasakotie 12 v Helsinkách navrženého architektonickým ateliérem Brunow & Manula (obr. 5 až 7). Podle architekta Johani Manula „grafický“ beton vzbudil mezi architekty velký zájem. Projektanti mohou využívat širokou nabídku katalogových vzorů pro tradiční bodový (rastrový) tisk, vlastních návrhů vzorů nebo individuálních výtvarných děl (obr. 8 až 10). Katalog vzorů stejně jako řadu instrukcí a doporučení pro projektanty a designery lze najít na internetové adrese www.graphicconcrete.fi (ve

Obr. 5 Obytný soubor Tasakotie 12 v Helsinkách, architekt. ateliér Brunow & Manula Fig. 5 Residential complex 12 Tasakotie, Helsinki, Brunow & Manula architectural studio

Obr. 6 a) b) detaily fasády Fig. 6 a) b) details of the facade Obr. 7 a) b) různé úpravy fasádních panelů Fig. 7 a) b) various treatments of facade panels

a)

b)

a)

b)


2/2005

31

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N

Obr. 9 Vnější fasáda Fig. 9 Exterior facade Obr. 8 Vnitřní betonová stěna Fig. 8 Interior concrete wall Obr. 10 a) b) Detaily Fig. 10 a) b) Details

finské i anglické verzi). Architekt a projektant může vzhled povrchu fasády ovlivnit různými způsoby: • výběrem nebo návrhem určitého vzoru, který bude realizován na povrchu betonu, • velikostí vzoru, • barvou fasády • hloubkou, do které bude cement od povrchu betonu zpožďovačem ovlivněn. Speciální film užívaný pro grafický beton je vyráběn v šířce 3100 mm a v libovolné Literatura: [1] Lanning H.: Graafinen betoni – uusi julkisivuvaihtoehto, BETONI 3/2004, str. 42–47

délce. Šířka filmu umožňuje jeho použití na betonové prvky do výšky 3 m. Při výrobě vyšších prvků je třeba řešit napojení více pásů. Vynálezce popsané technologie, pan Samuli Naamanka, označuje za největší výhodu grafického betonu možnost jeho průmyslového užití. Pan Naamanka říká: „Metoda řeší řadu problémů projektantů při návrzích betonových fasád, nabízí užití nových druhů zajímavých a vysoce kvalitních betonových povrchů a současně je z hlediska stavebníka/investora cenově přijatelná“.

a) b)

Otištěno s laskavým souhlasem redakce časopisu BETONI přeložila Jana Margoldová

32


2/2005

FIREMNÍ PREZENTACE C O M PA N Y P R E S E N TAT I O N

ÚSPORY

��

VL A D I S L AV TR E F I L Při řešení požadavků výroben prefabrikátů vznikl koncept nazvaný ZERO ENERGY SYSTÉM, zabývající se snižováním nákladů při výrobě prefabrikátů. Zavedení konceptu je umožněno díky řadě produktů Glenium ACE (Admixture Controlled Energy). Výhodou konceptu pro výrobce je možnost snížit vodní součinitel při zvýšené pohyblivosti betonu, a tím zlepšit pohledovou plochu a urychlit nárůst počátečních pevností. KO N C E P T Z E R O E N E RGY SYST E M Úlohou konceptu ZERO ENERGY SYSTÉM je průzkum nákladů potřebných na konkrétní výrobu prefabrikátů a následná optimalizace jednotlivých složek betonu, ale i neméně podstatných nákladů • na vibrační techniku a personál pro ukládání betonové směsi, • na pořízení forem při nízké obrátkovosti, • na vytápění pro dosažení zvedacích pevností, • na zapravení pohledových ploch (materiál a personál) Vzhledem k vysoké účinnosti přísad Glenium ACE na redukci vodního součinitele lze uspořit jejich zavedením materiálové náklady (úspora cementu, chemie). Ovšem při využití další vlastnosti těchto přísad – zajišťující dosažení rychlého nárůstu počátečních pevností, lze zvýšit obrátkovost forem, snížit výdaje na vytápění. Další výhodou Glenia ACE je možnost výroby pohyblivějšího betonu až po SCC. Bez povšimnutí by neměla zůstat ani kratší doba skladování dílců před odvozem na stavbu vlivem snížení doby oprav dílců Ř ADA PRO DU K T Ů GLEN I U M AC E ( P Ř Í S ADY N A B Á ZI P O LY K A R B O X Y L Á T H E T H E R U – P C E ) Glenium ACE 30 – superplastifikátor s vysokou účinností plastifikace při nízkém vodním součiniteli a s nadprůměrným náběhem počátečních pevností. Glenium ACE 40 – superplastifikátor s vysokou účinností plastifikace při nízkém vodním součiniteli, prodlouženou zpracovatelností a s nadprůměrným náběhem počátečních pevností. Glenium ACE 60 – superplastifikátor s vysokou účinností plastifikace při nízkém vodním součiniteli a s nadprůměrným náběhem počátečních pevností pro předpjaté dílce. VÝH O DY PRO V ÝRO BC E B E TON U • Snazší ukládání a rychlejší vývin počátečních pevností zajišťují úspory nákladů na pracovní síly a času rychlejší odformování / obrátkovost a všeobecně zlepšená ekonomika. • Zlepšená kvalita povrchu betonu vzhledem k jeho menší lepivosti, vyšší pohyblivosti, vyšší kvalitě betonu s prodlouženou zpracovatelností. • Redukce počtu pracovní síly. Rychlé ukládání betonu s menším počtem lidí včetně ukládání a konsolidace betonu. • Vylepšený, homogenní povrch zajišťuje vyšší estetiku a snižuje náklady na opravy kosmetickými stěrkami. • Pokles „nemocnosti“ pracovníků v důsledku nemocí z povolání (vysoká frekvence a intenzita vibrace) – poškození zdraví (bílé necitlivé prsty, kardiovaskulární choroby apod.). • Snížení nákladů na obnovu drahého vibračního nářadí, nákladů na údržbu a opravy. • Jistotu, že bude uložen beton který odpovídá projektu a objednávce

��

NÁKLADŮ PŘI PREFABRIKACI VYUŽITÍM KONCEPCE: ZERO ENERGY SYSTÉM ��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

pro výrobce betonu, méně reklamací vzhledem k všestrannému použití betonu. VÝH O DY PRO PROJ EK TANTA • Vyšší jistotu, že beton odpovídá původním specifikacím, méně reklamací. • Možnost navrhovat beton s vyšší trvanlivostí a tudíž prodlouženou životností konstrukce, beton s menšími nároky na opravné/sanační práce a všeobecně snížené ekonomické náklady. • Možnost navrhovat beton pro komplikované podmínky (úzké profily, vysoký stupeň vyztužení atd.) v kombinaci s nízkým vodním součinitelem betonu při zajištění kvalitního zpracování. V Ý H O DY P R O Z A DAVAT E L E /I N V E S T O R A • Homogenní beton v konstrukci bez odchylek způsobených různou či prodlouženou dobou vibrace, nebo množstvím výztuže. • Zlepšená trvanlivost (díky absenci vibrace – zlepšené parametry betonu v oblastech těsně pod povrchem. Rheodynamický beton z povrchu dílce má stejné vlastnosti jako beton v „jádře“ konstrukce, kde jinak bývá beton hutnější a méně propustný (permeabilní) pro agresivní media. • Dodání betonové konstrukce s dlouhodobou trvanlivostí, následkem toho se nejen prodlouží životnost konstrukce, ale i omezí potřeba oprav. Výhody používání zahrnují celou řadu úspor, včetně ekonomických, technických a sociálních aspektů, jež se odvíjejí od eliminace vibrace ale i ekologických, daných sníženou potřebou výroby energie na m3 betonu. ZÁVĚR Každým rokem jsme svědky překonávání dosavadních hranic. Příkladem může být nynější zkracování potřebné doby pro řezání předpínacích lan vzhledem k využití vlastností produktů řady Glenium ACE v extrému až na osm hodin. Nyní máme k dispozici produkty a znalosti usnadňující provádění betonových konstrukcí na vyšší kvalitativní úrovni a posunuli jsme se na ose technologického vývoje o další stupeň. Ing. Vladislav Trefil Degussa Stavební hmoty, s. r. o. K Májovu 1244, 537 01 Chrudim

tel.: 469 607 111, fax: 469 607 112 e-mail: [email protected] www.degussa-sh.cz

Vazník délky 27 m betonovaný technologií SCC, dodavatel betonu Readymix Praha Malešice, výrobce Prefa Praha


2/2005

33

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

PŘEHLED

STAVU POZNÁNÍ O TVORBĚ TRHLIN V BETONU V RANÝCH STADIÍCH A MOŽNOSTECH JEJÍHO OVLIVNĚNÍ STATE OF THE ART REPORT ON CONTROL OF CRACKING IN E A R LY AG E C O N C R E T E HIROZO MIHASHI, J O ÃO P A U L O D E B . L E I T E Trvanlivost betonových konstrukcí vážně ohrožuje vznik a rozvoj trhlin v betonu v raných stádiích, především to platí pro vysokopevnostní betony a/nebo masívní betonové konstrukce. Protože časnou tvorbu trhlin ovlivňují rozličné vzájemně propojené faktory, které mají vliv i na hydratační proces a průběh napětí a namáhání, je chování betonu velice složité a prozatím nebyla vytvořena žádná racionální metodika jeho kontroly a řízení. Na druhé straně však požadavky na vysokou pevnost a masívnost betonových konstrukcí stále rostou, a to i přes četné potíže s trvanlivostí. Proto je nevyhnutelné navrhnout ucelenou metodiku, která by zajistila udržitelnost zmíněných konstrukcí. Zpráva uvádí přehled současného stavu výzkumu mechanizmů spojených s tvorbou trhlin v raných stádiích a nové metody užívané k omezení jejich rozvoje. Durability of concrete structures is seriously compromised by cracking in early age concrete, particularly in high-strength or massive concrete structures. Since early age cracking is influenced by various highly interrelated factors that affect the hydration process and stress/strains development, its behaviour is highly complex and no rational methodologies for its control have yet been established. On the other hand, demands for high strength and massive concrete struc-

tures in modern cities are ever growing, regardless of the many durability problems. More comprehensive methodologies for the control are therefore essentials to ensure sustainability of such structures. This report reviews state of art research on mechanisms that cause complex cracking phenomena and newly developed methodologies to control early age cracking. Vznik a rozvoj trhlin v betonových konstrukcích často vážně ohrožují nejen konstrukční integritu, ale také jejich trvanlivost a dlouhou životnost. Trhliny v betonu v raných stádiích představují trvalý problém, který je způsoben interakcí betonu s okolím a komplexními fyzikálně-chemickými změnami, kterými beton prochází. Z toho důvodu se tvorbou trhlin intenzívně zabývá výzkum. Vzhledem k velkému množství zúčastněných okolností a komplexní povaze vzájemně na sebe působících jevů se projektanti spoléhají především na empirická pravidla založená na dobře vymezených a idealizovaných předpokladech pro experimentální podmínky. V posledních letech získal výzkum této problematiky realističtější zásobu vědomostí. Výzkum, který prováděla komise RILEM, se týkal např. vzniku trhlin v betonu následkem tepelného pnutí, včetně trhlin v mladém betonu; na vznik trhlin v masivním betonu se zaměřila vědecká komise Japonského ústavu pro beton (Japan Concrete Institute – JCI). Stále širší užívání vysokopevnostního betonu a masivních betonových konstrukcí však vyžaduje ustanovení a prosazení komplexní metodiky zaměřené na předcházení vzniku trhlin v betonu v raných stádiích. Betonové konstrukce vykazují objemové změny v důsledku smršťování ovlivněného teplotními a vlhkostními faktory. Objemová nestabilita negativně ovlivňuje chování a trvanlivost betonových konstrukcí, neboť deformace nosných prvků jsou obvykle omezené vnějšími vazbami Obr. 1 Definice autogenního smršťování Fig. 1 Definition of autogeneous shrinkage

34

a okolními prvky. Pokud se beton nemůže volně smršťovat, vzniká napětí v tahu, které v kombinaci s nízkou lomovou odolností betonu má často za následek tvoření trhlin. Je třeba navrhnout opatření ke kontrole vzniku trhlin na základě zvážení mnoha faktorů, včetně rozvoje materiálových vlastností závislých na stáří materiálu, volného smršťování, rychlosti smrštění, dotvarování betonu, míry omezení deformací a vnějších podmínek prostředí. Měření volného smrštění mohou poskytnout užitečné informace, které však nepostačují k určení toho, zda v použitém betonu vzniknou trhliny. Na druhé straně stálé zpřesňování zkušebních metod pro měření smršťování prvků upnutých vnějšími vazbami odhalilo rozporuplné výsledky v porovnání s existujícími daty. K tomu, abychom spolehlivě porozuměli a efektivně ovlivňovali vznik trhlin v betonu v raných stádiích, musíme v kombinaci s exaktními testovacími metodami smršťování zapojit vhodné vyhodnocení a modelování materiálových vlastností a přesnou metodiku numerické analýzy. V těchto souvislostech se začal projevovat výrazný trend přezkoumat informace shromážděné dosavadním výzkumem a na základě jejich revize určit směr budoucího výzkumu [1, 2, 3]. Příspěvek podává přehled současného stavu výzkumu tvorby trhlin v betonu v raných stádiích a její kontroly, tedy témat, která přitahují stále více pozornosti. Cílem je poskytnout odborníkům povědomí o této nanejvýš důležité problematice. MEC HAN IZMY

V Y V O L ÁVA J Í C Í T V O R B U

TRHLIN V BETONU V RANÝCH S TÁ D I Í C H

Napětí vznikající v betonu v raných stádiích, které způsobuje tvorbu trhlin, je obvykle spojováno s třemi druhy přetvoření • s autogenním smršťováním, vyvolaným absorbcí vody během hydratace cementových částic, • smršťováním následkem vysychání, způsobeném vypařováním vody během zrání betonu,


2/2005

VĚDA SCIENCE

• smršťování následkem teplotních změn vzhledem k nedostatečné disipaci tepla vzniklého v důsledku hydratace cementu a chladnutí horkého betonu. Definice autogenního smrštění je stále předmětem diskuzí díky nejednoznačnému chápání tohoto úkazu. V literatuře je autogenní smršťování definováno jako zmenšení celkového objemu pojivového materiálu způsobeného hydratací cementu během a po ukončení tuhnutí betonu (obr. 1). Na druhé straně smršťování následkem vysychání se běžně považuje za deformaci objemu způsobenou výparem vody ze ztvrdlého betonu do okolního ovzduší. Co se týče rozdílů v mechanizmu smršťování, vysokopevnostní betony s nízkým vodním součinitelem jsou náchylné více k autogennímu smrštění, zatímco běžné betony s vysokým poměrem vody a cementu vykazují spíše smrštění následkem vysychání. Pokud vysychání povrchu betonu v raných stádiích probíhá spolu s úbytkem vlhkosti během hydratace, je nemožné oddělit smršťování následkem vysoušení od autogenního smršťování. Mohou probíhat současně. Autogenní smršťování a smršťování následkem vysychání mají podobné vlastnosti v tom smyslu, že představují zmenšení objemu po poklesu relativní vlhkosti během tvrdnutí betonu. Značně se však liší v načasování průběhu růstu napětí a v mechanizmech zmíněných výše. Zatímco autogenní smršťování může probíhat několik hodin až několik dní po počátku tuhnutí až do té doby, než skončí hydratace, smrštění následkem vysychání může nastat pouze tehdy, až je povrch po odbednění vystaven vnějším podmínkám, tedy několik dní po počátku tuhnutí až do konce procesu ošetřování betonu. Dalším významným rozdílem je, že autogenní smršťování je rovnoměrná deformace bez rovinného gradientu přetvoření, pokud se teplo z hydratace nešíří uvnitř dílce nehomogenně anebo pokud není deformace lokálně omezena. Na druhé straně, protože je smrštění následkem vysoušení způsobeno ztrátou vody uvnitř betonu povrchem prvku, vzniká nerovnoměrné rozložení vlhkosti v prvku a v rámci konstrukčních prvků pozorujeme vždy gradienty přetvoření (obr. 2). Když povrch vysychá a chce se smršťovat, omezuje ho objem vnitřního jádra prvku. Proto tvorba trhlin následkem

vysychání začíná od povrchových oblastí. Později, když vysychá jádro prvku, podrobuje se deformaci smršťováním. Pokud je této deformaci zabráněno, vyvolává tahové napětí, které vede ke vzniku trhlin v celém objemu. Přitom prvotní trhliny vzniklé v důsledku autogenního smršťování zde již mohou existovat. Přibližně pět až deset hodin po začátku hydratace, v době, kdy se začíná formovat mikrostruktura betonu, autogenní smršťování, pokud probíhá volně, v průběhu hydratace narůstá. Pokud je omezeno, může vyvolávat značné tahové napětí, jehož následkem dojde k tvorbě trhlin. Smršťování následkem teplotních změn se liší od obou popsaných typů smršťování tím, že není spojené s pohybem vlhkosti, ale s výkyvy vnitřních a vnějších teplot. Teplem způsobené smršťování zahrnuje účinky denních teplotních změn i odezvu masívních betonových konstrukcí na teplo vznikající během hydratace. Při hydrataci cementu v exotermické reakci se uvolňuje velké množství tepla. Rozptyl tohoto tepla je ve velkých konstrukcích relativně pomalý. Nadměrný vzrůst tepla akceleruje hydratační proces a způsobuje zatvrdnutí betonu v roztaženém stavu. Když potom beton chladne, dojde ke smrštění, které často způsobí vznik trhlin. V nedávné době se objevilo několik prací, které se věnují výpočtu tepelných napětí a jejich schopnosti vyvolávat trhliny [4]. V některých praktických případech jsou betonové prvky už v raném stádiu zatíženy, čímž dochází k deformacím od dotvarování, které časem pod trvalým zatížením postupně narůstá. Dotvarování betonu se liší od dotvarování pozorovaného u jiných stavebních materiálů tím, že probíhá při běžné teplotě. Je-li přetvoření betonového dílce omezeno, můžeme pozorovat opačný úkaz – dochází k postupnému uvolnění – relaxaci napětí. Napětí se uvolňuje nejen v případě vnějšího zatížení, ale také v případě napětí od smrštění, což celou věc ještě více komplikuje. Povšimněme si, že zatímco dotvarování a relaxace jsou v literatuře konvenční mechaniky dva oddělené procesy, řádně odlišující stavy napětí a přetvoření, v odborné literatuře o betonu se naopak často vzájemně zaměňují a popisují jeden jev, protože jsou zde jako jeden a týž jev také chápány.


2/2005

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Obr. 2 Rozdělení napětí a tvorba trhlin ve vysychajícím betonovém prvku Fig. 2 Stress distribution and crack formation in a drying concrete element

Mechanizmus tvorby trhlin v raném stádiu je tudíž složitá souhra růstu pevnosti, vývoje autogenního smršťování a/nebo smršťování následkem vysychání, deformací od dotvarování a relaxace. Při zkoumání tohoto mechanizmu je důležité uvažovat přetvoření každého příčinného faktoru zvlášť. Tak je možné definovat celkové přetvoření v čase t rovnicí (1) [5]:

εT(t) = εpružné(t) + εdotvarování(t) + + εsmrštění(t) + εtepelné(t)

(1)

Součet εpružné a εdotvarování představuje mechanickou reakci materiálu na napětí, tj. přetvoření závislá na napětí, zatímco εsmrštění a εtepelné jsou objemové změny na napětí nezávislé a způsobené pohybem vlhkosti a kolísáním teploty. Tudíž napětí vyvolávající tvorbu trhlin v betonu v raném stádiu jsou v případě absence externího zatížení způsobená omezením deformací. V betonu nosných konstrukcí může působit celá řada různých zdrojů omezení deformací. Omezení mohou vyvodit cizí tělesa působící na beton, např. tyčová výztuž uvnitř nosného prvku. Může být také zapříčiněno tuhostí styčníkových spojení připojujících jeden prvek k sousednímu prvku o vysoké tuhosti. A může je dokonce vyvolat beton v „jádru“ nosného prvku, když uvnitř dojde k nerovnoměrnému rozdělení přetvoření, jež odpovídá rozložení teploty a vlhkosti, jak bylo 35

VĚDA


vysvětleno v případě smršťování následkem vysychání. V praxi dochází k omezení deformací betonových konstrukcích téměř vždy a do značné míry, ale stěží zcela vyloučí pohyby betonových nosných prvků. Proto je obvykle obtížné, avšak nezbytné, zhodnotit efektivní úroveň omezení, závisející na poměru mezi místní tuhostí betonu a tuhostí okolního betonu nebo sousedních nosných prvků. Podle parametrických studií [6] pokles stupně omezení zpožďuje počátek vzniku trhlin, což naznačuje, že úroveň omezení λ je klíčovým faktorem při předvídání počátku tvorby trhlin v betonu. Studie také poukazují na vliv podílu rychlosti smršťování na růstu napětí a době vzniku a rozvoje trhlin. Při vysokém stupni omezení deformací způsobí rychlejší smršťování dřívější vznik trhlin. Když je naopak stupeň omezení nízký, trhliny se tvoří pomaleji, jak rychlost smrštění narůstá. To znamená, že vysoký stupeň omezení je více znepokojující v betonu s nízkým vodním součinitelem w/c, protože pokles tohoto poměru zvyšuje rychlost a intenzitu autogenního smršťování. M AT E R I Á L O V É

VLASTNOSTI BETONU

V R A N Ý C H S TÁ D I Í C H

Přesnost analýzy napětí vyvolaného omezováním smršťování záleží hlavně na tom, jak jsou popsány požadované mechanické vlastnosti. Většina mechanických vlastností se v raných stádiích tuhnutí a tvrdnutí rychle mění, zvláště v období, kdy beton přechází z kapalného stavu do pevného. Nejdůležitější mechanické vlastnosti nezbytné pro analýzu v počáteční době tuhnutí jsou modul pružnosti, pevnost v tahu a vlastnosti určující viskoelastické chování materiálu. V podstatě každá materiálová vlastnost ovlivňující smršťování a časnou tvorbu trhlin závisí na vývoji hydratace cementu nebo produktů hydratace. Značně se různí podle stáří betonu, dílčích materiálů, dávkování směsi a prostředí zrání. Tato kapitola se zaměřuje na výsledky nedávného výzkumu týkajícího se průběhu dotvarování za tahového napětí, které způsobuje tvorbu trhlin, nevyhnutelného vzrůstu hydratačního tepla během hydratačního procesu vysokopevnostního betonu, který prochází značným autogenním smršťováním, a koeficientu lineární roztažnosti spojeného s teplotní roztažností, která doprovází růst hydratačního tepla. 36

Modul pružnosti a pevnost Někdy v době, kdy se začne, v důsledku vzniku vzájemných vazeb a spojování hydratačních produktů, vytvořených v souladu s postupem hydratační reakce cementových částic, tvořit mikrostruktura, mladý beton začíná získávat pevnost a tuhost, které v čase rostou. Bylo poukázáno na skutečnost [7], že po tří- až čtyřhodinovém tuhnutí obsahuje beton velmi nepružné složky i za nízkého napětí a většina jejich deformací je trvalá. Po osmi až deseti hodinách tuhnutí začnou vznikat jasně vymezené pružné a nepružné oblasti. Po čtrnácti až osmnácti hodinách začne beton vykazovat podobné vlastnosti, jako má ztvrdlý beton. Zvláště modul pružnosti vysokopevnostního betonu už v časném stádiu dosahuje vysokých hodnot modulu pružnosti ve srovnání s obyčejným betonem. Tuto skutečnost ilustruje fakt, že druhého dne je modul pružnosti roven přibližně 80 % či více ve srovnání s modulem po 28 dnech. Rychlost nárůstu vysokých hodnot modulu pružnosti je vyšší než rychlost vývoje pevnosti v tlaku. Modul pružnosti se většinou měří na základě nárůstu přetvoření oproti napětí. Dle výzkumu [3] jsou hodnoty modulu pružnosti v tahu asi 1,1 až 1,2 krát vyšší než hodnoty modulu pružnosti v tlaku. Rovněž byl názorně prokázán vliv hydratačního tepla na vývoj pevnosti a modulu pružnosti [3] se zaměřením pozornosti na dílčí materiály, které mohou podstatně ovlivňovat rozvoj mechanických vlastností. Charakteristika dotvarování v tahu Výzkum dlouhou dobu považoval dotvarování betonu v tahu a dotvarování v tlaku za stejné. Protože dotvarování v tahu značně ovlivňuje tvorbu trhlin vzniklých následkem tepelného pnutí a smrštění, soustředil se výzkum v poslední době především na ně. Výsledky ukazují, že dotvarování v tlaku je markantnější než dotvarování v tahu při stejném poměru napětí a pevnosti a že čím je beton starší v době zatížení, tím menší je rozdíl mezi oběma druhy dotvarování [3]. Jednotkové dotvarování v tahu (deformace na jednotku napětí) je přibližně 75 % jednotkového dotvarování v tlaku, a to bez ohledu na dobu, kdy dojde k zatížení, a na délce jeho trvání. Na druhé straně zkoušky dotvarování v podmínkách, za nichž byla hydratač-

ní reakce omezena, ukázaly, že jednotkové dotvarování v tahu bylo znatelně větší než jednotkové dotvarování v tlaku. Bylo poukázáno na to, že průběh hydratační reakce má velký vliv na dotvarování v tahu i tlaku, přestože mezi oběma mechanizmy je zřejmý rozdíl. Koeficient lineární roztažnosti betonu v raných stádiích Koeficient lineární roztažnosti betonu je obecně určován ze vztahu mezi teplotou a přetvořením, stejně jako u ostatních pevných materiálů. Tento vztah je určován z měření délkových změn způsobených změnou teploty. Nicméně v případě čerstvě uloženého vysokopevnostního betonu se závislost mezi teplotou a přetvořením separuje velice obtížně, protože teplota vzrůstá podle průběhu hydratační reakce a je tedy obtížné ji řídit. Dochází k autogennímu smršťování současně s neustálými změnami mikrostruktury v reakci na průběh hydratace. Teprve zcela nedávno byla uveřejněna spolehlivá experimentální data o koeficientu lineární roztažnosti betonu v raných stádiích. Značné úsilí bylo věnováno hledání lepších postupů měření. Byla navržena metoda izolování přetvoření vyvolaných teplotními změnami a podařilo se změřit koeficient lineární roztažnosti tak, že byla udržována nízká teplota vzorku, mezi –1 až 5 °C tak, aby byl omezen postup hydratační reakce a byla získána kontrola nad autogenním smršťováním. I díky dalším výsledkům výzkumu začalo být postupně jasné, že koeficient lineární roztažnosti je obvykle vyšší u betonu v raných stádiích než u zralého betonu a že je výrazně závislý na čase. NUMERICKÉ

M O D E LY K S I M U L A C I

A A N A LÝ Z E D O T V A R O V Á N Í A SM RŠŤOVÁN Í

I přes značně složitou povahu těchto jevů je obvykle možné experimentálně najít určující materiálové vlastnosti, pokud se dají rozložit na jednotlivé nezávislé reakce. Nicméně, jak bylo zmíněno, hydratace představuje neustále pokračující reakci doprovázenou nelineárním růstem teploty, tepelným rozpínáním, současnými změnami mikrostruktury a autogenním smršťováním. Všechny tyto procesy probíhají současně a ovlivňují je rozličné faktory. Proto je stěží myslitelné při hledání na čase závislých materiálových vlastností betonu v raných stádiích spoléhat pouze


2/2005

VĚDA SCIENCE

na experimenty. I přes značnou složitost a nelineárnost těchto jevů se dají vlastnosti materiálů určit, pokud jsou pečlivě prováděné experimenty kombinovány s vhodnými analytickými modely. V posledních letech bylo dosaženo nemalého pokroku v oblasti tvorby analytických modelů hydratačního procesu. Analytické modely simulace procesu hydratace cementu je možné obecně rozdělit do tří kategorií podle měřítka popisu hydratačního procesu. První typ, klasifikovaný jako mikroskopický model, může krok za krokem simulovat náhodnou hydrataci každé chemické složky cementových částic. Druhý typ, nazývaný mezomodel, přímo simuluje růst cementových částic při průběhu hydratačního procesu až po vytvoření kostry (středního rozsahu) ztvrdlé cementové kaše. Třetí typ promítá vliv hydratační reakce na materiálové odlišnosti modelů makroskopických částí, aniž by se jednotlivá částice brala jako explicitní. Tento model je znám jako makromodel. Byla vyvinuta metoda přímého zobrazení chemických složek tvořících mikrostrukturu cementu [8]. Chemické složky jako data zobrazení se vztahují k prvku zobrazení, čímž se simuluje náhodná hydratační reakce probíhající v každém obrazovém prvku zobrazení bod za bodem. Tento model umožňuje studovat hydratační proces a následnou tvorbu mikrostruktury velmi přesným způsobem. Podobně poskytuje příležitost zkoumat růstové chování pórových struktur. Výsledky modelování lze také použít k simulaci procesu nárůstu pevnosti a smršťování. Byl vyvinut mezomodel pro numerickou analýzu [9], v němž jsou přímo reprezentovány částice cementu s ohledem na náhodné rozložení částic nejrůznějších velikostí. Ze skupiny cementových částic, jejichž uspořádání závisí na poměru w/c a rozložení velikosti částic, byl izolován jednotkový prostor kolem větší cementové částice, která je jádrem hydratační reakce. Byl stanoven předpoklad, že hydratační produkt se tvoří a roste uvnitř jednotkového prostoru, který posléze přijme menší částice i s jejich hydratačními produkty, vytvoří hydratační shluky a zpevní je. „Zesíťované“ částice ukazují úroveň zpevnění (konsolidace) uvnitř cementové kaše, což úzce souvisí s mechanizmem přenosu napětí, jako je

např. nárůst pevnosti a modulů pružnosti. Model byl dále rozšířen [10] o zobrazení změny složení cementové kaše v průběhu hydratačního procesu, což umožnilo popsání raného dotvarování. Později byl hydratační model ještě dále rozšířen [3] a vytvořen trojrozměrný systém k rozboru pórových struktur, změn tuhosti, vzniku tepelného pnutí a určení rizik tvorby trhlin věrnějším způsobem. Jako příklady makromodelů můžeme uvést několik reologických modelů, ve kterých se materiálové vlastnosti ovlivňující dotvarování připisují pružným a visLiteratura: [1] Mihashi H. and Leite J. P. De B.: State of the art report on control of cracking in early age concrete. J. of ACT, Vol. 2, No. 2, 141–154, June 2004, JCI [2] Kovler K. and Bentur A. Eds., PreProc. of RILEM Inter. Conf. on Early Age Cracking in Cementitious Systems (EAC_01), Haifa 2001, Izrael [3] Mihashi H. and Wittmann F. H., Eds., “Control of Cracking in Early Age Concrete”, Balkema, Rotterdam 2002 [4] Springenschmid R., Breitenbuecher R. and Mangold M.: “Development of the Cracking frame and the temperature-stress testing machine“, in Thermal Cracking in Concrete at Early Ages, R., Springenschmid, Eds. E&FN Spon, Londýn 1994, 137–144 [5] CEB-FIP “CEB-FIP Model Code 1990“, Comité Euro-International du Béton, final draft, Thomas Telford, Londýn 1991 [6] Weiss W. J., Yang W. and Shah S. P.: “Factors influencing durability and early-age cracking in high strength concrete structures, in SP 189-22 High Performance Concrete: Research to Practice, Farmington Hills MI 1999, 387–409 [7] Berggstrom. S. G. and Byfors J.: “Properties of concrete at early ages”, Material and Structures, 13, 1980, (75), 265–274 [8] Bentz D. P., Garboczi E. J. and Martys N.: “Application of digital-image-based models to microstructure, transport properties and degradation of cement-based materials” in The Modelling of Microstructure and its Potential for Studying Transport Properties and Durability, H. Jennings,


2/2005

AND

A VÝZKUM RESEARCH

kózním prvkům položeným v sériovém a/nebo paralelním propojení. Ve většině případů takové modely umožňují fenomenologický popis odezvy betonu na základě empirických analýz, avšak neříkají nic o aktuálním mechanismu dotvarování. Na čase závislé aspekty základního dotvarování jsou matematicky zpracovávány s uvážením materiálových parametrů přítomných v modelu dotvarování jako empirické funkce stáří betonu. Na druhé straně experimentální data týkající se vlastností dotvarování jsou velmi kontroverzní. Takové předpovědní modely

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

J. Kropp & K. Scrivener, Eds., Kluwer Academic Publishers 1996, NATO ASI Series, Series, E: Applied Science, 304, 167–185 Breugel K. van: “Numerical simulation of hydration and microstructural development in hardening cement-based materials”, Heron, 37 (3), 1996 Lockhorst S. J. and Breugel K. van: “Simulation of the effect of geometrical changes of the microstructure on the deformational behavior of hardening concrete”, Cement and Concrete Research, 27 (10), 1997, 1465–1479 Bažant Z. P.: “Viscoelasticity of solidifying porous media-concrete”, ASCE J. of the Eng. Mech. Division, 103, (EM6), 1977, 1049–1067 Bažant Z. P. and Prasannan S.: “Solidification theory for concrete creep: formulation”, ASCE J. of Engineering Mechanics, 115, (8), 1989, 1691–1703 Maekawa K., Chaube R. and Kishi T.: Modelling of Concrete Performance – Hydration, Microstructure Formation and Mass TRansport”, E & FN Spon, Londýn 1999 Gilbert R. I.: “Shrinkage cracking in fully restrained concrete members”, ACI Structural Journal, 89 (2), 1992, 141–149 Thelanderson S., Martensson A, Dahlblom O.: “Tension softening and cracking in drying concrete”, 21 (126), 1989, 416–424 Gryzbowski M. and Shah S. P.: “Model to Predict Cracking in Fiber Reinforced Concrete due to Restrained Shrinkage”, Magazine of Concrete Research, 41 (148), 1989, 125–135

37

VĚDA


mohou vnášet značné nepřesnosti. Byly navrženy průkopnické teorie [11], které umožnily modelování dotvarování s uvážením mikromechaniky procesu tvrdnutí připisovaného hydratační reakci cementu. Z toho začalo být zřejmé, že závislost veškerého makroskopického dotvarování na době zrání (stáří betonu) se dá připsat na vrub změnám v mikroskopickém složení. Později se podařilo zjednodušit matematické zpracování vlivu času na dotvarování [12]. Průběh hydratační reakce nebyl považován za proces změn materiálových vlastností samotných produktů hydratace, ale za proces tvorby/ akumulace jednotlivých vrstvových materiálů s vlastnostmi nezávislými na době tvrdnutí. Základní hypotézou demonstrovanou tímto modelem, je, že se jednotky objemu dv(t) ztvrdlé v různých časech podrobí stejnému přetvoření εv(t). Nejdůležitější předností této teorie tuhnutí (solidifikace) je, že nosný objem je nezávislý na době tvrdnutí. Pokrok, jehož bylo dosaženo v oblasti zkoušení smršťování betonu, jehož deformaci je bráněno, přenesl pozornost k experimentálnímu určení účinků na ranou tvorbu trhlin. Zatím jen málo pozornosti bylo věnováno teoretické předpovědi doby počátku tvorby trhlin. Lze uvést příklady různých přístupů k danému problému. Byl aplikován přístup založený na pevnosti společně s účinkem souvislého vyztužení [14], aby mohlo být zkoumáno chování betonu obsahujícího oce-

lovou vyztuž. Přístup založený na pevnosti materiálů je hodně používán, ale má jasná omezení, protože nemůže objasnit mechanizmy absorbující energii, jako je vyztužení vlákny. Bylo uskutečněno několik studií zkoumajících průběh smršťování/ tvorbu trhlin pomocí modelování konečnými prvky [15] k simulaci chování betonových desek a prstenců. Byl navržen model založený na mechanice poškození [16] a nalezeno vhodné srovnání mezi experimentálním chováním a simulací. Nicméně tento přístup je závislý na rozsáhlých informacích o materiálových parametrech a realizace modelu je poněkud těžkopádná. Byla provedena řadu simulací vzorků prstencového a deskového typu [6], jimž bylo bráněno ve smršťování, pro zhodnocení možné tvorby trhlin. K prognóze poruchy byl použit přístup založený na mechanice lomu a zbytková napětí byla odhadnuta pomocí rovnice (2):

Dokončení ze str. 23

barevných složek kameniva (obr. 12). Při použití reaktivních pigmentů je nutné předem vyzkoušet jejich vliv na vlastnosti betonu.

��

�

� �� (2) � ��

kde dεT(t,t’) je celkový přírustek přetvoření v čase t, E(t’) je modul pružnosti a dσ(t’) je napětí působící v době zatížení t’, E28d je modul pružnosti po 28 dnech, φ(t, t’) je koeficient dotvarování a dεsmršťování (t’) je součet autogenního smrštování

Obr 10. Lazurované povrchy bloku bytových domů v Mustankivi, Helsinky, ARKHouse Arkkitehdit Oy [1] Fig. 10 Glazing finishes of housing complex in Mustankivi, Helsinki, ARK-House Arkkitehdit Oy [1]

následkem vysychání a smrštění následkem teplotních změn v čase t’ při absenci omezení deformací betonu. Je-li uvažována úroveň účinného omezení deformací λ, rovnici (2) je možné upravit takto:

� � � ��

(3)

kde

λ = [dεT (t, t`) – dεsmrštění (t`)] / / dεsmrštění (t`) (0 ≤ λ ≤ 1)

(4)

Rovnice (3) jednoduše vyjadřuje složitost problémů spojených s tvorbou trhlin v důsledku smrštění betonu v raných stádiích. Konec 1. části, dokončení článku bude zařazeno do příštího čísla časopisu. Český překlad textu byl lektorován. Profesor Hirozo Mihashi e-mail: [email protected] João Paulo de B. Leite, asistent Oba: Katedra architektury a stavební vědy Inženýrská škola, Univerzita Tohoku, Japonsko otištěno s laskavým souhlasem autorů, redakčně zkráceno

PIGMENTY Do betonu jsou používány buď syntetické nebo přírodní minerální pigmenty (tab. 3 – str. 39). Přírodní barviva jsou ve většině nevyhovující. Nejčistších barev lze dosáhnout kombinací pigmentů a bílého cementu. Jediná použitelná bílá barva je oxid titaničitý, čistý TiO2. S TÁ R N U T Í

POVRCHŮ A JEJICH

ÚDRŽBA

Vzhled vnějšího betonového povrchu se jeho stárnutím mění hlavně vlivem prachu, deště a zarůstáním mechem. Znečištění může být způsobeno také úniky vápna a rostlinami, které zapustí kořeny do povrchu. Stárnutím získává povrch také patinu, která však obvykle nenarušuje požadovaný vzhled. Údržbu betonového povrchu je nutné plánovat společně s údržbou celého 38


2/2005

VĚDA SCIENCE

Název Červený oxid železitý Španělský oxid železitý

Typ Složení barvy Červené pigmenty SP Oxid železitý, nejméně 90 % Fe2O3 Oxid železitý asi 78 až 90 %. MP Barva se liší podle místa výroby.

Caput mortuum SP Oxid železitý často obsahuje přísady Červeň anglická aj. Červený okr MV Oxid železitý, přísady jíl nebo vápno Varování: Minium, oranž chrómová a červeň chrómová se nesmějí používat. Hnědé pigmenty Hnědý oxid železitý SP Oxid železitý: 85 až 100 % Fe2O3 Terra di Siena, částečně Směs hydrátu oxidu železitého a koloidní kyseliny MV nepálená, částečně pálená křemičité. Umbra MV Jíl obsahující železo a mangan Hnědý okr MV Jíl obsahující železo a mangan Černé pigmenty Černý oxid železitý SP Oxid železitý, čistý Fe2O3 FeO Jemně rozptýlený uhel vznikající při nedokonalém Lampová čerň SP hoření určitých organických látek Kostní čerň

SP

Pyrolyzovaná kost, obsahuje také fosforečnan vápenatý

Vhodnost Velmi dobrá Dobrá Špatná Špatná

Velmi dobrá Špatná Špatná Špatná Velmi dobrá

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Literatura: [1] BY40 2003 Betonirakenteiden pinnat/luokitusohjeet, Suomen Betoniyhdistys r.y., Helsingisaä 2003 [2] FASSADEN, Architektur und Konstruktion mit Betonfertigteilen, by Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 2000

objektu. Rovněž je třeba brát v úvahu změny související s přirozeným postupným stárnutím betonového povrchu. Mezi opatření pro údržbu jsou zahrnována např. čištění povrchů a jejich krycí vrstvy (impregnace) nebo plánované obnovování krycí vrstvy.

Špatná připravila Jana Margoldová

Špatná

Varování: Při použití manganové černi může unikat vápno. Žluté pigmenty Oxid železitý Fe2O3 a hydrát oxidu železitého Žlutý oxid železitý SP Velmi dobrá FeOOH Nikl-titanová žluť SP Titan-nikl-antimon (Ti,Ni,Sb)O2 Velmi dobrá Velmi dobrá Chrom-titanová žluť SP Titan-chrom-antimon (Ti,Cr,Sb)O2 Žlutý okr MV Hydrát oxidu železitého, přísady jíl nebo vápno Špatná (zlatý okr) Varování: Žluť chrómová, sulfid kadmiový, žluť zinková a žluť barytová se nesmějí používat. Modré pigmenty Velmi dobrá Modř kobaltová SP Dihlinitan kobaltnatý, CoAl2O4 Dihlinitan chrom-kobaltnatý Velmi dobrá Modř chrom-kobaltová SP Co(Cr, Al)2O4 Ultramarín SP Sloučenina křemíku a hliníku obsahující síru Špatná Beton obarven mědí, reaktivní Barva není SP Sloučenina mědi pigment homogenní Varování: Modř pařížská, berlínská, pruská, manganová a Milora se nesmějí používat. Zelené pigmenty Velmi dobrá Zelený hydrát chromoxid SP Hydrát chromoxid Cr2O3 2H2O Velmi dobrá Chromoxid zelený SP Čistý chromoxid Cr2O3 Zeleň přírodní MV Silikát obsahující železo Špatná Varování: Zeleň chrómová (=zeleň Milora), zeleň kobaltová a zeleň ultramarínová se nesmějí používat. Tab. 3 Syntetické (SP) a přírodní minerální pigmenty (MP) a přírodní barviva (MV) používané k barvení betonové směsi Tab. 3 Syntetické (SP) a přírodní minerální pigmenty (MP) a přírodní barviva (MV) používané k barvení betonové směsi

Obr. 11 Kostel světla, Ibaraki, Tadao Ando [1] Fig. 11 Church of light, Ibaraki, Tadao Ando [1]

Obr. 12 Barevné betony, domy u koupaliště v Laajasalo, Helsinky, Kirsi Korhonen [1] Fig. 12 Coloured concrete, houses near swimming pool in Laajasalo, Helsinki, Kirsi Korhonen [1] BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2005

39

VĚDA


VÝPOČET

POŽÁRNÍ ODOLNOSTI BETONOVÝCH DESKOVÝCH KONSTRUKCÍ S UVÁŽENÍM FYZIKÁLNÍ A GEOMETRICKÉ NELINEARITY FIRE RESISTANCE CALCULATION OF CONCRETE SLAB STRUCTURES WITH RESPECT TO PHYSICAL AND GEOMETRICAL NON-LINEARITY P A V L Í N A M AT E Č K O V Á CÍL VÝZKUMU Jedním z požadavků na stavební konstrukce je požadovaná požární odolnost. Požární odolnost stavebních konstrukcí se stanovuje převážně zkouškou v akreditované laboratoři. Nové poznatky v oblasti závislosti mechanických a tepelně technických vlastností na teplotě otevírají možnost stanovení požární odolnosti výpočtem. Dizertační práce je orientována na výpočetní stanovení požární odolnosti železobetonových a předpjatých deskových konstrukcí. Výpočetní stanovení požární odolnosti je podmíněno jednak stanovením co nejvýstižnějšího rozložení teplot v průřezu a dále odhadem mechanického chování železobetonového (předpjatého) prvku při zvýšené teplotě. Cílem dizertační práce bylo přispět ke zpřesnění modelování teplotní a mechanické odezvy železobetonových a předpjatých deskových konstrukcí za požární situace. Zpřesnění výpočetních modeObr. 1 Modelování teplotního pole v průřezu dutinového panelu PPD 311 Fig. 1 Modelling of temperature distribution in cross-section of pre-stressed panel PPD 311

40

lů navazuje na základní údaje o závislostech tepelně technických a mechanických vlastností na teplotě, získaných z aktuálních publikací, a dále je aplikuje na konkrétní průřez železobetonové desky a předpjatého panelu při výpočtu požární odolnosti. DOSAŽENÉ VÝSLEDKY K modelování nestacionárního teplotního pole v jednoduchém průřezu železobetonové desky jsou v práci použity dvě metody. Nestacionární teplotní pole je řešeno numericky pomocí programu Nonstac a metodou konečných prvků pomocí programu ANsys. Parametry přestupu tepla jsou uvažovány podle EC1 a podle Národní Přílohy Eurokódu. Pro různé metody výpočtu se objevují odchylky ve vypočteném teplotním poli, zejména zadáváme-li tepelně technické vlastnosti v závislosti na teplotě. Dále se podle předpokladů liší teplotní pole vypočtené pro rozdílné parametry přestupu tepla. Mechanická odezva jednoduchého průřezu železobetonové desky je řešena na základě publikovaných mechanických vlastností výztuže a betonu v závislosti na teplotě. Vypočtená požární odolnost železobetonové desky je porovnána s tabulkovou požární odolností. Tabulková požární odolnost podle EC2

je větší než vypočtená požární odolnost. Důvodem je pravděpodobně velké množství zkoušek, které jsou podkladem pro tabulkovou požární odolnost. Na druhé straně se pro stanovení požární odolnosti železobetonové desky výpočtem vychází z modelu teplotní a mechanické odezvy konstrukce, kde jsou hodnoty tepelně technických a mechanických vlastností betonu a výztuže i charakter přestupu tepla pravděpodobně dány konzervativními hodnotami na straně bezpečnosti. Teplotní pole průřezu předpjatého panelu, vylehčeného dutinami, je stanoveno dvěma metodami, numericky pomocí programu Nonstac a metodou konečných prvků pomocí programu ANsys. Protože program Nonstac řeší jednorozměrné vedení tepla, nestacionární teplotní pole v průřezu panelu je stanoveno nahrazením části průřezu s dutinami ekvivalentní vrstvou. Předmětem analýzy je nalézt vhodné tepelně technické vlastnosti ekvivalentní vrstvy. Pomocí programu ANsys je řešeno dvourozměrné teplotní pole v průřezu panelu, Obr. 2 Vypočtený a naměřený průhyb panelu PPD 311 Fig. 2 Calculated and measured deflections of panel PPD 311


2/2005

prˇísady

Nárocˇné pro nárocˇny´

transportní beton! Parametrický průběh požáru je stanoven s ohledem na požární zatížení a parametry odhořívání a snaží se vystihnout pravděpodobný průběh teplot plynů v hořícím prostoru při požáru. Pravděpodobný průběh požáru má význam, pokud je nutná analýza konstrukce po požáru. Z ÁV Ě R Přínos této práce do problematiky výpočtu požární odolnosti betonových deskových konstrukcí spatřuji v aplikaci známých publikovaných tepelně technických a mechanických vlastností betonu a výztuže v závislosti na teplotě při výpočtu požární odolnosti jednoduché železobetonové desky. Poznatky byly použity při výpočtu požární odolnosti předpjatého panelu. V práci byla na základě odborných publikací navržena možná zjednodušení pro modelování teplotního pole složitějších průřezů vylehčených dutinami. Pro výpočet mechanické odezvy předpjatého panelu byly odvozeny na základě odborné literatury vztahy s uvážením geometrické a fyzikální nelinearity. Výhodou výpočtu požární odolnosti oproti zkoušení jsou časové a finanční úspory. Pokud je požární odolnost železobetonových a předpjatých konstrukcí stanovena výpočtem, lze ji stanovit s ohledem na skutečné využití a podmínky působení konstrukce. Ve výpočtu lze upřesnit stupeň statického využití konstrukce, kategorii budovy a poměr stálého a nahodilého zatížení. Poznatky z modelování teplotní a mechanické odezvy konstrukce lze aplikovat na další předpjaté panely, deskové konstrukce, ale také pro konstrukce jiného typu, např. tunely.

Jako strˇedneˇ velky´ vy´robce betonárˇské chemie, barev a dávkovacích zarˇízení nabízíme jizˇ 35 let oprávneˇneˇ znalosti o betonu. Nasˇe sluzˇby zahrnují bezplatné návrhy optimalizace receptur, prˇísad a vy´robních procesu˚. Obracejte se na nás!

Barvy do betonu Betonárˇská chemie

Ing. Pavlína Matečková, PhD. Katedra konstrukcí FAST VŠB TU L. Podéště 1875, 708 00 Ostrava e-mail: [email protected]

Servisní sluzˇby

přičemž předmětem analýzy je odhadnout a vhodně zadat do výpočtu tepelně technické charakteristiky vzduchu v dutinách (obr. 1). Vypočtená teplotní pole jsou porovnána s teplotami naměřenými při zkoušce požární odolnosti. Odchylky mezi naměřenými a vypočtenými hodnotami jsou v porovnání s odchylkami, které se vyskytují mezi naměřenými hodnotami, přijatelné. Mechanická odezva předpjatého panelu PPD 718/311 je řešena na základě publikovaných mechanických vlastností předpínací výztuže a betonu v závislosti na teplotě. Požární odolnosti stanovené výpočtem se liší v závislosti na metodě a modelu výpočtu teplotního pole předpjatého panelu. Dále je řešena problematika vývoje momentu od účinků zatížení s uvážením fyzikální a geometrické nelinearity. Vypočtené požární odolnosti vykazují poměrně velký rozptyl. Základem pro výstižnější stanovení požární odolnosti je přesnější určení teplotního pole ve složitějším průřezu předpjatého panelu. V současné době je v normě předepsáno laboratorní zkoušení dvou vzorků příslušného prvku a měření teplot uvnitř průřezu není při zkoušce obvyklé. Naměřené hodnoty nelze tedy statisticky vyhodnotit, lze je ale použít jako podklad pro výpočet teplotního pole v předpjatém panelu. Metodu výpočtu a modelování teplotního pole lze aplikovat, pokud budou k dispozici reprezentační hodnoty měření. Obdobně lze získat přesnější závislosti mechanických vlastností betonu a výztuže v závislosti na teplotě. V práci je dále věnována pozornost přetvoření předpjatého panelu při požáru. Přetvoření předpjatých panelů při požáru je ovlivněno poklesem předpínací síly a poklesem tuhosti průřezu. Ve výpočtu poklesu předpínací síly a tuhosti průřezu je zohledněn vliv fyzikální nelinearity. Vzhledem k působící osové síle a velkým průhybům, které byly naměřeny při zkoušce požární odolnosti panelů, je vhodné uvážit i vliv geometrické nelinearity. Nezanedbatelnou roli hraje při požáru přetvoření vlivem nerovnoměrného oteplení průřezu. Pro panel PPD 718/311 se vypočtené hodnoty shodují s hodnotami naměřenými při zkoušce požární odolnosti s přijatelnou odchylkou (obr. 2). Požární odolnost lze výpočtem stanovit také pro parametrický průběh požáru.

Zkusˇebna betonu˚ (Laboratorˇ)

Cˇlen skupiny podniku˚ Ha-Be

Kdykoliv něco stavíme, mějme na paměti, že stavíme navždy.“ John Ruskin, britský kritik umění


2/2005

K Panelárne˘ 172 CZ-Karlovy Vary-Otovice 362 32 tel./fax +420 35 3 56 10 83 mobil: +420 602 64 73 80 e-mail: [email protected] 41

www.ha-be.com

VĚDA


J U N I O R STAV 2 0 0 5 – 7.

ODBORNÁ KONFERENCE

DOKTORSKÉHO STUDIA J U N I O R S T A V 2 0 0 5 – 7 TH S P E C I A L I Z E D C O N F E R E N C E O F DOCTOR AL’S STU DI ES Letošní sedmý ročník doktorandské konference proběhl pod názvem JUNIORSTAV 2005 dne 2. února 2005 pod záštitou rektora VUT v Brně Prof. Jana Vrbky a děkana Fakulty stavební Prof. Petra Štěpánka. Místem konání byla akademická půda Fakulty stavební Vysokého učení technického. Organizaci konference v letošním roce zajistili doktorandi z Ústavu pozemního stavitelství. Konference je tradičně určena pro studenty doktorského studijního programu v prezenční i distanční formě studia nejen z České republiky, ale i ze zahraničí a během let se stala velmi prestižní událostí mezi odbornými akcemi konanými na VUT. Formou konference je navazována užší spolupráce mezi technicky orientovanými vysokými školami, univerzitami a odbornými subjekty – podniky.

Jednání konference probíhalo v sekcích členěných podle oboru ve stavebnictví. • pozemní stavitelství • konstrukce a dopravní stavby • vodní hospodářství a vodní stavby • fyzikální a stavebně materiálové inženýrství • ekonomika řízení stavebnictví • geodézie a kartografie • soudní inženýrství V závěru konference byly Ing. Šrůmou, zástupcem České betonářské společnosti ČSSI, oceněny tyto příspěvky:

LIAPOR –

nání s obyčejným betonem, jež jsou dány především zvýšenou nasákavostí lehkého kameniva, hlavně pod tlakem. Protože neexistuje žádný normový postup pro zkoušení čerpatelnosti v laboratorních podmínkách a jelikož je toto zkoušení vlivem nasákavosti kameniva u lehkého betonu důležité, bylo navrhnuto jednoduché zkoušení čerpatelnosti lehkého betonu v laboratoři skládající se ze tří částí: • zkoušení konzistence rozlitím kužele • simulace transportbetonu v laboratorní míchačce • simulace čerpání v tlakové nádobě Lze konstatovat, že po porovnání výsledků zkoušení s praxí, se může tato metoda opodstatněná pro návrh a zkoušení lehkého betonu, stát díky své jednoduchosti cennou a s výhodou používanou.

L E H K É K A M E N I V O P R O Č E R P AT E L N Ý B E T O N

Příspěvek se zabývá vývojem lehkého čerpatelného betonu s využitím lehkého kameniva Liapor. V současné době se rozvíjí výroba lehkých čerpatelných a samozhutnitelných betonů. Při návrhu směsi pro lehký čerpatelný beton můžeme dodržet určitou analogii s návrhem směsi pro samozhutnitelné betony. Čím více se složení lehkého betonu pro čerpání bude blížit složení samozhutnitelného betonu, tím bude čerpatelnost lepší. Z technologického hlediska má lehký beton z lehkého pórovitého kameniva oproti obyčejnému betonu určité odlišnosti, které je nutno při návrhu, výrobě a ukládání zohlednit. Jsou to zvláště rozdílné podmínky při čerpání lehkých betonů v porov-

P O LY M E R N Í

P O V R C H O V É SY S T É MY Ú P R AV Y Č E R S T V Ý C H

B E T O N Ů P R OT I V Y SY C H Á N Í

Příspěvek pojednává o využití polymerních epoxidových pryskyřic jako povrchové úpravě betonových ploch. Při betonáži rozměrných desek je jedním z nejdůležitějších faktorů pro výslednou kvalitu povrchu zaručení minimálního odparu vody nutné k hydrataci. Firma Lena Chemical vyvinula nový materiál pro ochranu betonu na bázi polymerní pryskyřice – dvoukomponentní vodou emulgovatelnou nízkoviskózní nebarevnou kapalinu. V první fázi aplikace je provedeno sjednocení povrchu s vytažením cementového mléka na povrch a vytvoře42

Ing. Michala Hubertová, VUT Brno, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Veveří 95, 662 37 Brno, e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc.

ní homogenní rovnoměrné vrstvy cementové kaše. Na povrch takto vytvořené kaše se neprodleně aplikuje rozlivem a roztažením stěrkou rovnoměrná vrstva polymerní epoxidové úpravy v množství 0,3 až 0,7 kg/m2, která je dalším hlazením promísena s cementovou kaší v homogenní vrstvu. Byly navrženy typy zkoušek a vypracovány zkušební postupy pro stanovení použitelnosti polymerní povrchové úpravy, porovnání odolnosti ošetřených a neošetřených betonů, zhodnocení použitelnosti konkrétního materiálu. Byly navrženy tyto metody monitorování vlhkosti: metoda gravimetrická, metoda odporová pomocí stabilizovaných sond zabudovaných do vzorku a hydrometru GANN H-85, měření procházejícího proudu pomocí voltampérmetru. Příspěvek obsahuje grafy vypovídající o průběhu měření, výsledky zkoušek charakterizující vlastnosti materiálu: propustnost pro vodní páru, přídržnost povrchové vrstvy a obrusnost. Výsledky zkoušek přídržnosti povrchové vrstvy vzorků ošet-


2/2005

VĚDA SCIENCE

AND

A VÝZKUM RESEARCH

řených polymerní povrchovou úpravou vykazovaly vyšší přídržnost než referenční neošetřený vzorek. Z průběhu měření, ve kterém byly zkoušeny vzorky vystavené desetiměsíčnímu působení ropných látek bylo zřejmé, že degradace u vzorků ošetřených byla nižší než u vzorků referenčních. V práci je prokázán

pozitivní vliv epoxidové polymerní úpravy na fyzikálně-mechanické vlastnosti betonu.

A N A LÝ Z A

kopevnostních betonů, jež společně s volbou rozumného sklonu a vedení předpínacích lan znamená nemalou úsporu nákladů. Zvýšení štíhlosti konstrukce vede nutně k otázce stability konstrukce při dynamickém zatížení. Toto je v současné době ve fázi analýzy a výsledky budou součástí dizertační práce autora. Příspěvek byl vypracován s podporou Projektu F-IM/185 – Nové úsporné konstrukce z vysokopevnostního betonu, jehož hlavním řešitelem je Prof. Jiří Stráský. Vizualizace připravil Ing. Jaroslav Baron, SHP.

P Ř E D P J AT É H O P Á S U V E L K Ý C H R O Z P Ě T Í

Předpjatý pás je moderní konstrukcí, která splňuje současné požadavky na ekonomii výstavby a provozu, estetická hlediska i požadavky ekologie. Ve své klasické podobě jej lze nalézt v Brně-Bystrci a Komíně, v Přerově, v Praze-Tróji a na jiných místech nejen naší republiky. V současné době se běžně navrhují mostní konstrukce typu předpjatého pásu o rozpětí 100 m. Pro větší rozpětí je využívána modifikace slučující předpjatý pás s visutou konstrukcí, jako je tomu např. u lávky přes Švýcarskou zátoku Vranovské přehrady. Cílem článku je ukázat možnosti návrhu pásu pro velká rozpětí. Pro uvažované rozpětí 198 m byla zkoumána klasická varianta a její tři modifikace. V klasické variantě jsou předpínací kabely vedeny v betonové mostovce. V první modifikaci bylo upraveno horizontální vedení kabelů, v další bylo obdobným způsobem upraveno i svislé vedení kabelů. V poslední variantě byly kabely vedeny na vertikálně proměnné excentricitě pod mostovkou, již vynášel systémem vzpěr. Pro každou variantu byly analyzovány čtyři modely. Dva s odlišnou tloušťkou desky pro ověření míry vlivu vysokopevnostních betonů, dva s odlišným sklonem pro zhodnocení požadavků pohodlnosti provozu. Analyzovány byly statické účinky stálých, pohyblivých a klimatických zatížení. Výsledky potvrdily očekávaný vysoce pozitivní vliv využití vysoEUROCADCRETE –

Ing. Pavla Matulová, VUT Brno, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Veveří 95, 662 37 Brno, e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc.

Ing. Richard Novák, VUT Brno, Fakulta stavební, Ústav betonových a zděných konstrukcí, Veveří 95, 662 37 Brno, e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Prof. Ing. Jiří Stráský, CSc.

INTERAKTIVNÍ ZPŮSOB VÝUKY

N AV R H O VÁ N Í B E T O N O V Ý C H K O N S T R U K C Í

Příspěvek pojednává o výukovém programu EuroCADcrete, jeho vývoji, testování se studenty a plánovaném zavádění do výuky na katedře betonových konstrukcí a mostů Fakulty stavební ČVUT v Praze [1]. Ing. Michaela Šípalová, ČVUT Praha, Fakulta stavební Katedra betonových konstrukcí a mostů Thákurova 7, 166 29 Praha 6 e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

[1] Šípalová M.: EuroCADcrete – interaktivní výuka navrhování betonových konstrukcí, BETON TKS 1/2005, str. 51–54


Sestavila Ing. Lenka Smetanová doktorand ÚTHD FAST VUT redakčně zkráceno

2/2005

43

EKOLOGIE ECOLOGY

POTENCIÁLNÍ

VYUŽITÍ RECYKLOVANÉHO SKLA JAKO KAMENIVA

V BETONU INTERMEDIATE PERFORMANCE OF RECYCLED GLASS AGGREGATE IN CONCRETE E W A N B Y A R S , H U LY I N G Z H U V minulých dvou letech byly ve Středisku pro cement a beton (CCC) Univerzity v Sheffieldu prováděny dva velké výzkumné projekty využití skla v betonu – projekty ConGlassCrete 1 a 2 [2, 3], financované organizací Waste and Resource Action Programme (WRAP) (Akční program pro odpady a zdroje), Univerzitou v Sheffieldu a 22 průmyslovými partnery. Over the last two years, two major glassin-concrete research and development projects – the ConGlassCrete 1 a 2 projekts [2, 3], funded by the Waste and Ressource Action Programme (WRAP), the University of Sheffield and 22 industrial partners – were carried out at the Centre for Cement & Concrete (CCC), University of Sheffield. Očekáváme, že oba projekty vyústí ve

a)

44

využití odpadního skla v širokém spektru betonových výrobků. Projekty jsou zaměřeny zejména na rozvoj využití drceného skla pro dekorativní, vnější nebo leštěné betonové povrchy u zakázkových betonových produktů nebo jako hodnotného pojivového materiálu při snížení spotřeby portlandského cementu. Projekty tak reagují na tlak Evropské unie (EU) na zvýšení opětovného využití skleněných obalů (The Packaging and Packaging Waste Directive 1994/62/EC) a přicházejí před legislativními úpravami pro recyklaci (Directive 2000/53/EC, Directive 2002/96/EC), které se týkají automobilových skel, plochého skla, žárovek a sklolaminátů. Domníváme se, že tato výzkumná studie je vůbec nejširší studií funkčních vlastností drceného a mletého skla v reálných betonových výrobcích jako náhrady za cement a/nebo kamenivo. V prefách po celé Velké Británii bylo vyrobeno

b)

c)

d)

e)

f)

celkem devatenáct různých typů výrobků (z 98 směsí), které byly testovány z hlediska shody s typovými zkouškami podle britských norem, z hlediska reakce alkálií a křemíku (ASR), a byly podrobeny detailním chemickým analýzám včetně užití rastrovací elektronové mikroskopie. Rovněž byla provedena velmi rozsáhlá laboratorní parametrická studie chování skleněného kameniva v betonu. Dlouhodobými zkouškami ASR prochází více než 200 betonových směsí obsahujících sklo. Sledované parametry zahrnují vliv barvy a zrnitosti skla, vliv hladin alkálií v cementu, vliv látek potlačujících ASR, vliv teploty vytvrzení a vliv zkušebních metod. E X P E R I M E N TÁ L N Í

VÝZKUM

Použité materiály Cement: portlandský cement (PC, Na2Oeq: 0,62 %), vysokoalkalický portlandský cement (HAPC, Na2Oeq: 1,08 %) a bílý cement (WPC, Na2Oeq: 0,17 %) Skleněná drť: různé barvy a zrnitosti (tab. 1) Srovnávací kamenivo: nereaktivní hrubé přísady 5 až 10 mm a písek Potlačení ASR: dva typy práškového topného popela (pfa) – BS 3892 a BS EN 450 (CPFA). Směsné podíly a metody zkoušení Směsné podíly a zkušební metody ASR použité v této studii byly převzaty z BS 812–123 a ASTM C1260 a C227. Obr. 1 Výběr vzorků betonových prefabrikátů vyrobených v měřítku 1:1 s použitím skla a) dlažební kostky lisované za vlhka, Marshalls Mono b) šedé bloky, Stowell Concrete Ltd. c) obrubníky, Aggregate Industries UK d) střešní tašky, CRH Group (Forticrete) e) zdící díly, CRH Group (Forticrete) f) dlažební bloky – Aggregate Industries UK Fig. 1 A selection of full-scale precast glass concrete products


2/2005

EKOLOGIE ECOLOGY

E X P E R I M E N TÁ L N Í P R O J E K T Y Bylo provedeno dvacet dílčích experimentálních projektů ve skutečném měřítku s využitím odpadního skla jako pucolánu a jako kameniva v prefabrikovaných a monolitických betonových výrobcích (tab. 2). Výběr betonových produktů v měřítku 1:1 z výroben prefabrikátů v celém Spojeném království je uveden na obr. 1. Materiály Čisté skleněné materiály dodala firma Northern Cullet Ltd. a surové recyklované obalové sklo pro zkoušky ve firmě Stowell Concrete Ltd. dodala firma Valpak Ltd. Firma Conways Concrete má k dispozici vlastní surové recyklované obalové sklo. V projektech zkoušení vzorků vyrobených ve skutečném měřítku bylo použito přibližně 7 000 kg drceného skla (0,2 až 12 mm) a 1 500 kg skleněného prášku (< 0,2 mm). Další materiály pro betonáž (cement, písek, kamenivo, přísady, příměsi a tovární zkoušky vzorků ve skutečné velikosti) byly dodány partnery z cementářského a betonářského průmyslu. Směsné podíly Směsné podíly použité v betonových výrobcích se pohybovaly v rozmezí poměru voda-cement (w/c) 0,3 až 0,6, obsah cementu 110 až 480 kg/m3, obsah skleněné drti do 1 720 kg/m3 a obsah skleněného pucolánu do 240 kg/m3, podle příslušných zkoušených výrobků. Zkušební metody Většina vzorků zahrnutých v projektech stále zůstává v CCC monitorována na ASR podle BS 812:123. Zkoušky specifické shody produktu včetně pevnosti v tahu, abraze, smykové a skluzové odolnosti a odolnosti vůči mrznutí a tání byly provedeny podle příslušných norem (BS 60731, BS 6717, BS 7263-1, BS EN 490, BS EN 491, BS EN 1338) partnerskými firmami.

Z obrázku 2a vidíme, že pokud je skleněná drť v kombinaci s HAPC zkoušena podle ASTM C227, jsou všechny barvy reaktivní a převyšují limit zkoušky (0,1 % ve 26. týdnu). Modré sklo je nejreaktivnější, zelené je nejméně reaktivní a trend reaktivity se zdá být modrá > křišťálová > jantarová > zelená. Důvody tohoto

Barva skla

jantarová

jantarová, zelená a modrá

Velikostní rozsah částic 6 – 12 mm 3 – 6 mm 1 – 3 mm 300 – 600 μm 150 – 300 μm méně než 90 μm 2,36 – 4,75 mm 1,18 – 2,36 mm 0,6 – 1,18 mm 300 – 600 μm 150 – 300 μm

Studie

vyloučení nevyhovujících velikostí

vliv barvy skla, flintového skla v cementu, hladiny alkálií a přísad k potlačení reakce

Číslo Firma

Popis

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Skleněné kamenivo a pucolán v prefabrikovaných betonových dlaždicích Skleněný pucolán a skleněný písek 1-3 mm v litých betonových tvárnicích Skleněný pucolán v šedých betonových blocích Skleněný pucolán a skleněné kamenivo v architektonickém zdivu Medici Skleněný pucolán v deskách Fielding a Platt Skleněný pucolán a skleněné kamenivo v deskách Fielding a Platt Skleněný pucolán v betonové dlažbě Sklo jako odkryté kamenivo v betonových dlažebních kostkách Skleněný pucolán v dláždění z lisovaného betonu Skleněný pucolán v dláždění z litého betonu Skleněný pucolán v dláždění ze za vlhka lisovaného betonu Skleněný pucolán v betonové směsi nižší třídy Skleněný pucolán a písek v čerstvé betonové směsi nižší třídy Hodnocení výrobků z drceného skla (analyzovaných pomocí GTS) Skleněný pucolán a skleněné kamenivo v betonových blocích Skleněný pucolán a skleněné kamenivo v betonových blocích Skleněný pucolán a skleněné kamenivo v obrubnících z lisovaného betonu Skleněný pucolán a skleněné kamenivo v betonových podstavcích Vnější dekorativní betonové výrobky se skleněným kamenivem Skleněný pucolán a písek v litých betonových střešních taškách Celkový počet směsí

H&H CRH (Forticrete)

Aggregate Industries UK

Marshalls Mono

Tarmac Group Stowell Concrete Conways Aggregate Industries UK Stowell Concrete Trent Concrete CRH (Forticrete)

jevu souvisejí s chemizmem skla, procesem drcení a fyzikálními vlastnostmi jednotlivých barevných druhů skla. Při použití OPC byla expanze betonových směsí s drtí z jantarového a flintového skla v padesátém druhém týdnu dostatečně nízko pod mezí ASTM, avšak drť z modrého skla limit nesplnila (obr. 2b). U WPC byla expanze všech testovaných skleněných

Počet zkoušek 8 3 3 9+6 6 6 6 5+5 2+2 3 3 7 6 2 5 6 3 6 8 7 117

Tab. 2 Přehled zkušebních vzorků Tab. 2 Full-scale experimental trials Obr. 2 Vliv hladiny alkálií v cementu na ASR reaktivitu skla testovanou podle ASTM C227, a) HAPC, b) OPC a c) WPC Fig. 2 Effect of cement alkali levels on glass ASR reaktivity tested to ASTM C227, a) HAPC, b) OPC a c) WPC

L A B O R AT O R N Í C H Limit zkoušky podle C227 ve 26. týdnu

Expanze [%]

Vliv barvy skla a hladiny alkálií v cementu na ASR expanzi Drť ze zeleného, jantarového, flintového a modrého skla byla při splnění přísných požadavků na třídění ASTM C227 testována podle ASTM C227 s HAPC, OPC a WPC (obr. 2).

Expanze [%]

ZKOUŠEK A DISKUZE

zelené

jantarové olovnaté

modré

zrání po 52 týdnech


2/2005

zelené

olovnaté

modré


Expanze [%]

VÝSLEDKY

Tab. 1 Podrobné údaje o skleněné drti použité v laboratorní studii ASR Tab. 1 Details of the glass cullet used in the laboratory ASR study

zelené

olovnaté

modré


45

EKOLOGIE ECOLOGY

dnů dnů dnů

Ko n

tro

la

Expanze [%]

dnů

Rozsah zrnitosti [mm]

Obr. 3 Vliv zrnitosti jantarového skla na ASR reaktivitu (zkouška ASTM C1260) Fig. 3 Effect of amber glass particle size on ASR reaktivity (ASTM C1260 test) Obr. 4 Vliv pfa a CPFA na ASR expanzi skleněného kameniva zkoušené podle ASTM C227, a) flintové (křišťálové, olovnaté) a b) modré sklo Fig. 4 Effect of pfa and CPFA on ASR expansion of glass agreggate tested to ASTM C227, a) Flint and b) Blue

betonů dostatečně nízko pod limitem 0,1% až do padesátého druhého týdne zrání (obr. 2c). To jasně dokazuje, že hladiny alkálií v cementu dramaticky ovlivňují ASR reaktivitu skleněných přísad. Vliv zrnitosti jantarového skla na ASR Zjištěné výsledky expanze ASR při použití jantarové skleněné drti v rozsahu zrnitosti od < 90 μm do 6 až 12 mm v betonu testovaného podle ASTM C1260 až do 189. dne zrání jsou uvedeny na obrázku 3. Ten jasně ukazuje, že beton vyrobený s jantarovou drtí o zrnitosti menší než 1,18 mm vykazuje nižší expanzi, než

46

kontrolní směs, z čehož lze vyvodit určitou míru zmírnění ASR u těchto rozsahů zrnitosti, zatímco míra ASR expanze vzrůstá u zrnitostí nad 1 mm. Ostatní barvy skla včetně zelené a čiré křišťálové (flintové) ukazují podobný trend [2, 4, 5]. Efekt zmírnění ASR u nižší velikosti částic může vyplývat z pucolánové reakce mezi práškovým sklem a portlanditem. Zmírnění ASR Výsledky ASR expanze u malt zhotovených s použitím křišťálové a modré skleněné drtě, HAPC a 30% náhradou CPFA a pfa, testované podle ASTM C227 ve dvacátém šestém a padesátém druhém týdnu jsou uvedeny na obr. 4. Výsledky ukazují, že modré a flintové skleněné

(SEM) (obr. 5). Obrázek 5a) jasně ukazuje, že většina velkých zrn flintového (křišťálového) skla se zdá být postižena ASR gelem. Gely do mocnosti až 100 μm lze pozorovat v trhlinách, které se vytvořily v kouscích skla. Kromě toho je evidentní popraskání cementové masy ve velkém rozsahu, což naznačuje, že celistvost betonu byla narušena. Testováním energetickou disperzní spektroskopií (EDS) bylo zjištěno, že gel je bohatý na draslík i vápník, avšak ve srovnání se sklem je ochuzený o sodík. Bližší prozkoumání vzorku křišťálového skla s HAPC/CPFA30 poukázalo na přítomnost ASR gelů u dvou větších částic flintového (křišťálového) skla. Tloušťka gelů je menší než 10 μm a gely se

olovnaté

modré

Expanze [%]

dnů

Expanze [%]

dnů

stáří [týdny]

drti testované v kombinaci s HAPC jsou velmi reaktivní a naměřené expanze dalece převyšují zkušební limit ASTM C227 0,1 % v 2. týdnu (0,85 % a 1,025 % ve 26. týdnu, podle pořadí). U 30% náhrady CPFA nebo pfa za HAPC se však až do 52. týdne testu expanze flintové (křišťálové) a modré skleněné drti držela dostatečně nízko pod zkušebním limitem ASTM C227 (obr. 4a a b). Za účelem dalšího zkoumání účinnosti zmírnění ASR u CPFA a pfa u malt s použitím flintového (křišťálového) skla byly tři vzorky malty podrobeny rozboru pod rastrovacím elektronovým mikroskopem

stáří [týdny]

nacházely uvnitř trhlin ve skleněné přísadě (obr. 5b). Podrobné prozkoumání vzorku obsahujícího HAPC/PFA a drť flintového (křišťálového) skla ukázalo, že gel typu ASR je pravděpodobně přítomen pouze Obr. 5 Snímky malt z elektronového mikroskopu testovaných podle ASTM C227 po 22 týdnech, a) HAPC/ flintové (křišťálové) sklo, b) HAPC/ CPFA30/flintové (křišťálové) sklo a c) HAPC/PFA30/křišťálové sklo Fig. 5 Back-scattered elektron images of mortars tested to ASTM C227 after 22 weeks, a) HAPC/Flint, b) HAPC/ CPFA30/Flint a c) HAPC/PFA30/Flint


2/2005

EKOLOGIE ECOLOGY

Expanze [%]

zkušební limity BS 812 v 52. týdnu

s částicí skla obohacen draslíkem a ochuzený o sodík, což indikuje pravděpodobnost pucolánové reakce s draslíkem namísto obvyklého vápníku. Slibné výsledky zkoušek betonových produktů ve skutečné velikosti vedly Ústav pro stavební výzkum [3, 7] k vydání nezávislé předběžné certifikace prefabrikovaných betonových výrobků zahrnují-

stáří [týdny]

Expanze [%]

Obr. 6 Vzorek výsledků ASR testů betonových střešních tašek (dílčí projekt 20) testovaných podle BS-812-123 Fig. 6 Sample of ASR results tested to BS 812-123 od semi.dry část concrete roof tiles (sub-project 20)

Obr. 8 a) b) Snímky z elektronového mikroskopu čerstvé betonové směsi s 25 % zeleného pucolánu a 50 % písku ze zeleného skla (dílčí projekt 13) Fig. 8 a) b) Back-scattered elektron ikte of ready mixed concrete using 25% green puzzolana and 50% green glass sand (sub-project 13)

zkušební limity BS 812 v 52. týdnu

stáří [týdny]

Obr. 7 Vzorek výsledků ASR testů betonových výrobků z čerstvého betonu s vysokoalkalickým cementem (dílčí projekt 8) testovaných podle BS-812-123 Fig. 7 Sample of ASR results tested to BS-812-123 of wet-cast concrete products usány high alkali cement (sub-project 8)

u jedné z větších částic (obr. 5c). Ze srovnání obrázků 5b) a c) se vzorkem pouze s HAPC (obr. 5a) je zřejmé, že pfa i CPFA jsou velmi účinné při potlačování ASR drtě flintového (křišťálového) skla v betonu. VÝSLEDKY

123 stanovená v BRE Digest 330 [6] překročena. Jedna z těchto dvou směsí obsahovala vysokoalkalický cement (obr. 7, dílčí projekt 8) a druhá byla vyrobena v prostředí s nejasnou kontrolou, kde byla objevena určitá kontaminace hořčíkem [2].

nezreagovaný skleněný písek 1 až 3 mm

Zkoušky shody výrobků Většina testovaných betonových výrobků vykazovala ve zkouškách specifické shody produktu dobré výsledky. U některých výrobků bylo pozorováno mírné snížení pevnosti. Domníváme se však, že vyhovující pevnosti lze docílit provedením jednoduchých úprav směsných podílů.

ZKOUŠEK VÝROBKŮ

A DISKUZE

Úplný soubor všech kompletních experimentálních výsledků je uveden v závěrečné zprávě projektu [2]. Hlavní poznatky vyňaté z kompletní experimentální studie dílčích projektů jsou diskutovány v následujících odstavcích. ASR Výsledky testu ASR do 52. týdne ukazují, že naprostá většina testovaných betonových výrobků vykazuje nulovou expanzi ASR (typická sada výsledků ASR je uvedena na obrázku 6, dílčí projekt 20). Pouze u dvou z 98 směsí byla zkušební kritéria BS 812–

Rastrovací elektronový mikroskop (SEM) Vzorky sledované v SEM byly po padesát dva týdnů vystaveny podmínkám testu ASR podle BS 812–123 (38 °C, RH ≥ 98 %). Typický SEM obraz betonového vzorku s neporušenými částicemi skleněného písku a se zcela spotřebovanými jemnými částicemi skla je na obrázku 8. V této zkoušce zelený skleněný písek o velikosti 1 až 3 mm vykazoval nulovou ASR (obr. 8a). Na obrázku 8b je okolo částečky o velikosti 35 μm přítomná obálka ze zreagovaného materiálu. EDS analýza tohoto produktu reakce ukázala, že je ve srovnání


2/2005

Zcela zreagované jemné částice skla (~20 μm), produkt reakce bohatý na K, pravděpodobná pucolánová reakce

47

EKOLOGIE ECOLOGY

Literatura: [1] Zhu H., Byars E.: Potential for use of waste glass in concrete, Concrete, Vol. 39, No. 2, Febr. 2005 [2] Byars E., Zhu H. and Morales B.: ConGlassCrete 1, Project final report, www.wrap.org.uk, June 2004 [3] Byars E., Zhu H. and Morales B.: ConGlassCrete 2, Project final report, www.wrap.org.uk, June 2004 [4] Zhu H., Byars E.: Alkali-Silica Reaction of Recycled Glass in Concrete, Proc. of 12th Inter. Confer. on AlkaliAggregate Reaction, Beijing, China, Oct. 2004, pp. 811–820 [5] Byars E., Morales B. and Zhu H.: Waste glass as concrete aggregate and pozzolan – laboratory and industrial projects, Concrete, Vol. 38, No. 1, January 2004, pp. 41–44 [6] BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, Alkali-silica reaction in concrete, Digest 330. Part 1–3, 1999 [7] El-Alami I.: Pre-certification of concrete products containing glass pozzolan and aggregate, BRE Certification report for pre-certification activities on ConGlassCrete Projects, report No. 216–519, BRE Certification, March 2004

NORMOVANÉ

cích šedé tvárnice, dlažební bloky a architektonické zdící materiály. Z ÁV Ě R Z výsledků uvedených v tomto článku lze vyvodit následující závěry: • obsah alkálií v cementu je nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím míru ASR skla v betonu, • zdá se, že 30% BS 3892 nebo BS EN 450 pfa účinně zmírňuje ASR expanzi skla v betonu, minimálně do jednoho roku za urychlených podmínek (potvrzeno analýzou SEM), • reaktivita skleněných částic obecně stoupá s velikostí částic od hodnot okolo 1 až 2 mm a zdá se, že částice skla pod touto velikostí snižují náchylnost větších částic skla k ASR, • zkoušky na Univerzitě v Sheffieldu ukázaly, že sklo ve formě pucolánu nebo drtě lze použít u řady prefabrikovaných betonových výrobků bez škodlivých účinků až do jednoho roku, • až do jednoho roku stáří byla pozorována nulová ASR expanze u série více než sta prefabrikovaných betonových výrobků se skleněným pucolánem a/ nebo skleněnou drtí s výjimkou výrobků, ve kterých byl použit vysokoalkalický cement, a bylo to potvrzeno jak fyzikálními, tak chemickými testy.

Pozn. red.: Český překlad článku [1] je otištěn s laskavým souhlasem vydavatelství časopisu Concrete i autorů. Autor požádal redakci o úpravu názvu české verze. Ověřovací testy na Univerzitě v Sheffieldu pokračují. V současné době jsou vyhodnocovány výsledky po dvou letech sledování vzorků. U některých z nich se začíná ASR projevovat. Proto autoři doporučují čtenářům časopisu BETON TKS ještě nějakou dobu vyčkat, než začnou do betonů používat kamenivo z recyklovaného odpadního skla. Český překlad byl lektorován.

divý efekt, v mrazu silná vrstva zeminy a konstrukce izolují techniku uvnitř. Akumulační a vyrovnávací vlastnosti zeminy jsou o to více vítány, protože náplň pro střešní prvky vznikla při kopání základů; vykopaná zemina, která nemusela být odvezena, stala se akumulační hmotou, která nemusela být dovezena. Plnění 600 mm silných betonových stěn pískem, zeminou nebo vzduchem se řídilo množstvím odpadního tepla vyprodukovaného uvnitř cely. Díky transportu po kolejích až ke staveništi nebyla váha konstrukce překážkou. Vyšší stavební náklady jsou více než vyrovnány témeř bezplatným provozem. Stavědla bez lidské posádky – jednoduché tmavé kvádry leží v železniční krajině jako bludné balvany. vš, jm

SVĚTLO JAKO OCHRANA BETONU

V letošním prvním čísle internetového vydání časopisu BFT – Betonwerk + Fertigteil-Technik (v anglické verzi Concrete Plant + Precast Technology, viz. www.bft-online.info) v článku s názvem „Cementové materiály a fotokatalýza“ informoval autor Luigi Cassar o výsledcích výzkumu působení slunečního světla na povrchy betonových konstrukcí. Experimentální i provozní zkoušky potvrdily, že prvky betonových konstrukcí s přídavkem TiO2 si udržují svůj estetický vzhled nezměněný po dlouhou dobu, neboť jejich povrch je odolnější proti znečistění NOX, SOX, NH3, CO, benzenem, tolu48

Dr Ewan A Byars BSc PhD MICT Hulying Zhu oba: Concrete Material Research Unit Centre for Cement and Concrete Dep. of CSE, University of Sheffield Sheffield S1 3JD, UK tel.: +44 114 222 5715 mob.: +44 777 581 7714 e-mail: [email protected], [email protected] www.shef.ac.uk/civil/start/eab.html www.shef.ac.uk/cmru

OBJEKTY PRO ŽELEZNIČNÍ TECHNIKU

Švýcarské spolkové dráhy (SBB) využívají všech možností snížení nákladů na provoz. V letech 1996 až 2001 nahradily přes padesát zastaralých stavědel betonovými „celami“ bez lidské posádky. Jejich nový technický obsah – řídící automatika namísto drážního zaměstnance – vyžaduje zvláštní stavební obal. Aby „cely“ mohly být rychle navrženy a postaveny, byly standardizovány a do délky modulárně variabilní. Jejich provoz je výhodný, jsou-li náklady na topení a chlazení co nejnižší. Citlivá vyspělá technologie je chráněna archaickými prostředky. Těžké duté betonové kvádry jsou obloženy množstvím setrvačné hmoty. V letním horku má vlhkost vypařovaná ze střešních 1,2 m silných a zeminou pokrytých elementů chla-

SLUNEČNÍ

Článek získal ocenění Concrete Society Student Trust za rok 2004.

enem, organickými chloridy a aldehydy. Jako příklady uvádí autor bílé betonové stěny chrámu Misericordia v Římě (2003), Centrum hudby v Chambéry ve Francii (2000) a budovu školy v Mortaře v Itálii (1999). Betonové povrchy s TiO2 přispívají i k snížení znečištění okolního prostředí. Podmínkou je pouze dostatek slunečního světla. Při zkoušce na městské komunikaci v Miláně s 6000 m2 sledovaného povrchu s provozem 1200 vozidel/hod. došlo během letního slunečného dne (síla větru 0,7 m/s, osvětlení 90 000 lx) k snížení znečištění NOX o 50 %. jm


2/2005

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N

EUROKÓD ČSN EN 1990 ZÁSADY NAVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ EUROCODE EN 1990 BASIS OF STRUCTURAL DESIGN MI L AN HOLIC KÝ, JANA MAR KOVÁ Norma EN 1990 je základní předpisem pro navrhování konstrukcí podle soustavy EN Eurokódů, do systému českých norem byla zavedena v dubnu 2004. Je normou materiálově nezávislou, poskytuje zásady a požadavky na bezpečnost, použitelnost a trvanlivost konstrukcí. The standard EN 1990 is the basic document for the design of structures according to EN Eurocodes, it was implemented into the system of Czech standards in April 2004. This standard is material independent, it provides principles and application rules for safety, serviceability and durability of structures. V současné době je transformace předběžných norem ENV Eurokódů na normy EN Eurokódy téměř dokončena, první tři normy byly přeloženy, doplněny národními přílohami a v roce 2004 vydány jako normy ČSN EN. Jsou to Eurokódy ČSN EN 1990 pro zásady navrhování konstrukcí, ČSN EN 1991-1-1 pro vlastní tíhy, stálá a užitná zatížení a ČSN EN 1991-1-2 pro zatížení konstrukcí na účinky požáru. Další normy ČSN EN se právě dokončují: ČSN EN 1991-1-3 pro zatížení sněhem, ČSN EN 1991-1-5 pro zatížení teplotou a ČSN EN 1991-2 pro zatížení mostů dopravou. Jejich vydání se očekává v prvním pololetí letošního roku. Při navrhování konstrukcí lze u nás nyní používat soustavu norem ČSN nebo předběžných norem ČSN P ENV Eurokódů. Soustava nových předpisů EN Eurokódů není dosud úplná, bude se vydávat v průběhu následujících dvou let. Nová soustava norem ČSN EN Eurokódů nahradí předběžné ČSN P ENV Eurokódy, jejichž platnost se ukončí. Nastane období souběžné platnosti ČSN Eurokódů a ČSN. Při zavádění EN Eurokódů musí jednotlivé členské státy postupovat v souladu s pokyny Evropského normalizačního výboru CEN. Národní norma, která zavádí EN Eurokód, musí obsahovat úplný text překladu Eurokódu, tak jak byl vydaný organizací CEN. Přeloženému textu normy předchází národní titulní strana

a národní předmluva, za textem následuje národní příloha. Národní příloha obsahuje národní rozhodnutí o národně stanovených parametrech, které jsou v Eurokódu k dispozici pro národní výběr. Tyto parametry umožňují volbu různých prvků spolehlivosti, hodnot zatížení a materiálových vlastností, uvádějí alternativní návrhové postupy a pravidla pro kombinace zatížení. Podle pravidel CEN musí být národní přílohy omezené a uvádět zejména • národně stanovené parametry včetně výběru hodnot veličin nebo tříd spolehlivosti, jejichž výběr budou EN Eurokódy umožňovat, • geografické a klimatické údaje specifické pro členský stát, např. sněhovou mapu, • doporučení o aplikaci alternativních postupů, o používání informativních příloh. Národní přílohy mohou také obsahovat odkazy na doplňující informace, které uživateli usnadní používání Eurokódů a nejsou s nimi v rozporu. Národní přílohy se zpětně překládají do angličtiny, tak aby byly k dispozici zahraničním uživatelům při navrhování konstrukcí na území ČR. Evropská komise zřídila v rámci služeb Komise Skupinu národních korespondentů pro Eurokódy (Eurocodes National Correspondent Group, Skupina ENC). V zájmu každého členského státu CEN má být, aby byl v této skupině zastoupen, neboť se zde řeší různé aspekty spojené s národním zaváděním Eurokódů a poskytují potřebné doplňující informace. Skupina ENC sleduje dodržování pravidel CEN při tvorbě jednotlivých národních příloh k Eurokódům, upozorňuje na nepřesnosti v textu některých dokumentů. Z Á K L A D N Í Č Á S T I Č S N E N 19 9 0 Norma EN 1990 Zásady navrhování konstrukcí je základním dokumentem pro celou soustavu Eurokódů, v dubnu 2004 byla zavedena do soustavy našich norem jako ČSN EN 1990 [1]. Vznikla transformací předběžné normy ENV 1991-1 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí [2] na základě rozhodnutí CEN z ro-


2/2005 –

ku 1997 o rozdělení ENV Eurokódu 1 na dva samostatné dokumenty – Eurokód EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí a Eurokód EN 1991: Zatížení konstrukcí. Norma ČSN EN 1990 [1] poskytuje zásady pro navrhování a ověřování konstrukcí s ohledem na jejich bezpečnost, použitelnost a trvanlivost, je normou materiálově nezávislou, její zásady a aplikační pravidla se uplatňují při navrhování konstrukcí z různých materiálů. Používá se společně s Eurokódy EN 1991 až EN 1999 pro navrhování pozemních a inženýrských staveb včetně geotechnických konstrukcí, zabývá se také zásadami navrhování na účinky mimořádných zatížení a seizmických vlivů. I když je ČSN EN 1990 [1] určená pro navrhování nových konstrukcí, její obecná pravidla lze také použít pro hodnocení existujících konstrukcí a pro navrhování jejich obnov. Poznamenáme, že pro hodnocení konstrukcí se v letošním roce zavede do soustavy našich norem nový mezinárodní dokument ISO 13822 Hodnocení existujících konstrukcí [3]. Podkladem pro tvorbu Eurokódu EN 1990 [1] byly mezinárodní normy, zejména ISO 2394 [4] a ISO 3898 [5]. EN 1990 obsahuje kromě úvodu šest kapitol, jednu normativní a tři informativní přílohy: 1 Všeobecně 2 Požadavky 3 Zásady navrhování podle mezních stavů 4 Základní veličiny 5 Analýza konstrukce a navrhování na základě zkoušek 6 Ověřování metodou dílčích součinitelů Příloha A1 Použití pro pozemní stavby Příloha B Management spolehlivosti konstrukcí Příloha C Zásady pro navrhování metodou dílčích součinitelů a pro analýzu spolehlivosti Příloha D Navrhování pomocí zkoušek

Základní kapitoly normy uvádějí zásady a aplikační pravidla obecně platná pro obvyklé druhy konstrukcí. První kapitola poskytuje základní termíny a definice, které se uplatňují v ČSN EN 1990 [1] a v celé řadě dalších EN Eurokódů. Obsahem druhé kapitoly jsou základní požadavky, které je potřebné splnit při PŘÍLOHA

I

NORMY •

JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N

�

�

��

�

�

�

�

��

��

�

�

� ��

�

��

��

�

��

navrhování staveb. Konstrukce se kategorizují do pěti kategorií návrhové životnosti, pro které se uvádějí informativní hodnoty životnosti v letech. Některé z těchto hodnot jsou v národní příloze upraveny. Například pro budovy se zvolila osmdesátiletá doba životnosti místo v Eurokódu doporučované kratší doby životnosti 50 let. Poznamenáme, že kategorizace konstrukcí uvedená v ČSN EN 1990 [1], ze které má vycházet uživatel při navrhování staveb s ohledem na trvanlivost, není zcela v souladu s kategoriemi konstrukcí doporučovanými v EN 1992-1-1 [6] pro hlediska trvanlivosti betonových konstrukcí (tloušťka krycí vrstvy). Třetí kapitola normy ČSN EN 1990 [1] se zabývá zásadami navrhování konstrukcí podle mezních stavů únosnosti a použitelnosti. Při návrhu konstrukce se musí vzít v úvahu všechny okolnosti, při kte-

Obr. 1 Index spolehlivosti β pro nosník vzhledem k poměru zatížení χ a pro k = 0; A, B, C –kombinace zatížení podle EN 1990 (γG = 1,35, γQ = 1,5), D podle [2] (γG = 1,2, γQ = 1,4). Fig. 1 Reliability index β of the beam for load ratio χ and k = 0; A,B,C – load combinations according to EN 1990 (γG = 1,35, γQ = 1,5) and D – according to [2] (γG = 1,2, γQ = 1,4)

rých se žádá, aby konstrukce plnila svou funkci, na základě toho se stanoví příslušné návrhové situace. Vybrané návrhové situace musí být dostatečně přísné a musí obsahovat varianty zahrnující všechny předvídatelné podmínky, které mohou nastat během výstavby a provozu konstrukce. Podle ČSN EN 1990 [1] se návrhové situace dělí na: • trvalé situace, které se vztahují k podmínkám normálního používání, • dočasné situace pro dočasné podmínky, např. během provádění a přestavby, • mimořádné situace, které se vztahují k výjimečným podmínkám pro konstrukci a její provoz, např. při požáru, výbuchu, nárazu, • seizmické situace, které se vztahují k podmínkám při seizmických jevech. Základní metodou navrhování je metoda dílčích součinitelů, která vychází z prav-

Tab. 1 Návrhové hodnoty zatížení (STR/GEO) (soubor B) Tab. 1 Design values of actions (STR/GEO) (set B) Trvalé a dočasné návrhové situace

Stálá zatížení

hlavní

nepříznivá příznivá A) Výraz (6.10) 1,35 Gkj,sup 1,0 Gkj,inf B) Výraz (6.10a) 1) 1,35 Gkj,sup 1,0 Gkj,inf B) Výraz (6.10b) 1) 1,35 × 0,85 Gkj,sup 1,0 Gkj,inf 1) v ČR se upřednostňuje alternativa B, 2) pokud se vyskytuje, 3) pro příznivé proměnné zatížení 0

Proměnná zatížení vedlejší nejúčinnější 2)

1,5 Qk,1 3) 1,5ψ0,1Qk,1 3) 1,5 Qk,1 3)

ostatní 1,5 ψ0,iQk,i 3) 1,5 ψ0,iQk,i 3) 1,5 ψ0,iQk,i 3)

Tab. 2 Příklady návrhu geotechnických konstrukcí podle 3 alternativních postupů Tab. 2 Examples of geotechnical design according to 3 alternative approaches

B [m] B [m] z [m]

II

Příklad 1: Návrh patky šířky B v nesoudržné štěrkovité zemině. Postup 1(1.1) Postup 1(1.2)/(1.3) Postup 2 1,11 1,44 1,31 Příklad 2: Návrh patky šířky B v soudržné jílovité zemině. 3,78 4,05 4,13 Příklad 3: Návrh hloubky založení z piloty v jílové vrstvě. 17,32 17,44 18,21

Postup 3 1,61 4,26 16,18

děpodobnostních zásad teorie spolehlivosti. Kromě metody dílčích součinitelů je možné alternativně použít pravděpodobnostní metody, o kterých se doplňující informace uvádějí v příloze C. Norma ČSN EN 1990 [1] neposkytuje operativní postupy pro použití těchto metod při pravděpodobnostním navrhování konstrukcí. Pro zájemce o využití pravděpodobnostních metod při navrhování se v národní příloze doporučuje spolupráce s odborným pracovištěm, které se touto problematikou zabývá. V současnosti se v rámci vědeckovýzkumné organizace JCSS připravují příručky s modely základních veličin, na tvorbě se také podílí Kloknerův ústav ČVUT v Praze. V kapitole 4 jsou uvedeny informace o základních typech zatížení, jak postupovat při určení charakteristických a návrhových hodnot základních veličin. Hlavní reprezentativní hodnotou zatížení je její charakteristická hodnota Qk, která se stanovuje jako průměr, horní nebo dolní hodnota, nebo jako nominální hodnota (nevztahuje se k žádnému statistickému rozdělení). Při navrhování konstrukcí se u proměnných zatížení kromě charakteristických hodnot rozeznávají následující reprezentativní hodnoty: • kombinační hodnota daná součinem ψ0Qk, • častá hodnota daná součinem ψ1Qk, • kvazistálá hodnota daná součinem ψ2Qk. Tyto hodnoty se uplatňují pro ověřování mezních stavů únosnosti a použitelnosti podle příslušných kombinačních pravidel. V kapitole 5 se popisuje postup analýzy konstrukce a navrhování pomocí zkoušek. Kapitola 6 poskytuje pravidla pro kombinace zatížení při ověřování konstrukce metodou dílčích součinitelů. Pro ověřování konstrukce z hlediska mezních stavů rovnováhy (EQU) a pevnosti (STR) uvádí EN 1990 alternativní postupy navrhování konstrukce, které jsou vybrány v národní příloze. Všechny výše uvedené kapitoly normy [1] poskytují uživateli obecné návody bez konkrétních numerických hodnot. Doporučené hodnoty dílčích součinitelů zatížení γ a součinitelů ψ jsou uvedeny v normativní příloze A1, jsou národně stanovenými parametry a lze je upravit v národní příloze. Příloha A1 uvádí také tři alternativní postupy navrhování geotechnických konstrukcí.


2/2005 –

PŘÍLOHA

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N Informativní příloha B popisuje postup při managementu spolehlivosti staveb, které se kategorizují do tří tříd následků. Pro jednotlivé třídy se doporučují hodnoty indexu spolehlivosti β a součinitele KFI pro možnost úpravy dílčích součinitelů zatížení. Příloha C poskytuje informace o pravděpodobnostních základech metody dílčích součinitelů, o způsobu určení návrhových hodnot základních veličin pro různá rozdělení pravděpodobnosti, doporučuje hodnoty indexu spolehlivosti βt pro navrhovanou životnost konstrukce. Příloha D se zabývá postupem navrhování konstrukcí pomocí zkoušek, jsou zde pravidla pro odvození návrhových hodnot zatížení. A LT E R N AT I V N Í

P OSTU PY KOM B I NAC E

Z AT Í Ž E N Í

Originální znění normy EN 1990 (zavedena u nás jako ČSN EN 1990 [1]) uvádí tři alternativní postupy pro stanovení účinků zatížení při ověřování mezního stavu únosnosti typu STR. Norma neupřednost-

ňuje žádnou z alternativ, výběr je ponechán na rozhodnutí členských států CEN. Pro přípravu české národní přílohy bylo zapotřebí provést celou řadu porovnávacích výpočtů a rozborů spolehlivosti, které byly podkladem pro výběr nejvhodnějšího postupu. EN 1990 doporučuje, že v obvyklých případech konstrukcí pozemních staveb stačí uvážit kombinaci nanejvýš dvou proměnných zatížení. Pokud se předpokládá působení jednoho zatížení stálého G a dvou zatížení proměnných Q (zatížení hlavní Q1 a zatížení vedlejší Q2), lze návrhové účinky zatížení Ed stanovit pomocí základní kombinační rovnice (6.10), popř. dvojice rovnic (6.10a) a (6.10b), popř. dvojice (6.10a, mod) a (6.10b) na základě alternativních vztahů zde označených A až C A. Ed = γG Gk “+“ γQ Qk,1 “+“ γQ ψ0,2 Qk,2

(6.10)

B. Ed = γG Gk “+“ γQ ψ0,1 Qk,1 “+“ γQ ψ0,2 Qk,2

Ed = ξ γG Gk “+“ γQ,1 Qk,1 “+“ γQ ψ0,2 Qk,2 C. Ed = γG Gk

(6.10b) (6.10a, mod.)

kde ξ je redukční součinitel pro nepříznivá stálá zatížení a ψ0,i jsou součinitele pro kombinační hodnoty proměnných zatížení. Při použití alternativního postupu B se při návrhu nosného prvku uváží méně příznivý účinek zatížení z dvojice rovnic (6.10a) a (6.10b), při postupu C z dvojice rovnic (6.10a,mod) a (6.10b). Obr. 1 ukazuje výsledek porovnání spolehlivosti železobetonového nosníku navrženého podle tří alternativních postupů uvedených v EN 1990 (alternativy A až C) a pro postup doporučený v předběžné normě ENV 1991-1 [2] (alternativa D, ekvivalentní s postupem A, s uvážením dílčích součinitelů zatížení γG = 1,2, γQ = 1,4 podle českého národního aplikačního dokumentu). Pro stanovení vlivu proměnných zatížení na spo-

(6.10a)

Pokračování na str. IV

STANOVENÍ

O B S A H U ( C R 6+) V CEMENTU A PŘÍPRAVCÍCH CEMENT OBSAHUJÍCÍCH Dne 17. ledna 2005 vstoupil v platnost dodatek směrnice Komise 2003/53/ES týkající se omezení uvádění určitých nebezpečných látek a přípravků na trh a jejich používání. V dodatku této směrnice je jako 47. látka uveden cement. Směrnice byla do české legislativy implementována jako Vyhláška 221/2004 Sb. z 14. 4. 2004, kterou se stanoví seznamy nebezpečných chemických látek a nebezpečných chemických přípravků, jejichž uvádění na trh je zakázáno nebo jejichž uvádění na trh, do oběhu nebo používání je omezeno. Jako látka s pořadovým číslem 47 je ve vyhlášce uveden cement. V současné době CEN/TC 51 připravuje evropskou normu pro stanovení obsahu (Cr6+) v cementu. Do doby, než bude odsouhlasena evropská norma, bylo v Úředním věstníku Evropské unie pod číslem 2005/23/8 ze dne 28. 1. 2005 uvedeno sdělení o referenčním dokumentu s významem pro EHP, jímž je prEN 196-10:2004 MetoBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

dy zkoušení cementu – Část 10: Stanovení obsahu ve vodě rozpustného chrómu (Cr6+) v cementu a v příslušné poznámce je uvedeno, že: „Čeká se na dokument EN 196-10 v konečném znění; zatím se za dokument poskytující příslušnou metodu pro určení obsahu ve vodě rozpustného chrómu (VI) v cementu považuje tento dokument“. V únoru 2005 získala zkušební laboratoř Výzkumného ústavu maltovin Praha, s. r. o., akreditaci podle normy ČSN EN ISO/IEC 17 025 Všeobecné požadavky na způsobilost zkušebních a kalibračních laboratoří na metodu stanovení ve vodě rozpustného chrómu podle prEN 196-10 Stanovení obsahu ve vodě rozpustného Cr6+ v cementu. Stanovení se provádí v cementech a přípravcích obsahujících cement. Ing. Tomáš Táborský Ing. Šárka Klimešová e-mail: [email protected] tel.: 257 911 829 nebo 257 810 798

2/2005 –

PŘÍLOHA

II I

NORMY •

JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N

Literatura: [1] ČSN EN 1990 Zásady navrhování konstrukcí,. ČSNI, 04/2004 [2] ENV 1991-1 Basis of design and actions on structures. Part 1: Basis of design. European Comittee for Standardisation, 1996 [3] ISO 13822 Assessment of existing structures, 2001 [4] ISO 2394 General principles on reliability for structures, 1997 [5] ISO 3898 Basis for design of structures – Notations – General symbols [6] EN 1992-1-1 Design of concrete structures, Part 1-1: General rules and rules for buildings, European Comittee for Standardisation, 2003

lehlivost nosného prvku jsou charakteristické hodnoty uvažovaných zatížení Gk, Qk,1 a Qk,2 vyjádřeny prostřednictvím poměru χ obou proměnných zatížení Qk,1+ Qk,2 k celkovému zatížení Gk+ Qk,1+ Qk,2 a dále poměrem proměnných zatížení k = Qk,1/Qk,2. Z obr. 1 je patrné, že úroveň spolehlivosti nosného prvku závisí na výběru jedné z alternativních kombinací zatížení A až D. Alternativa A dává vyšší úroveň spolehlivosti, alternativa B je pro obvyklé poměry zatížení χ (od 0,1 do 0,6) vyrovnanější, návrh podle alternativy C je v některých případech nevhodný. Poznamenáme, že doporučená hodnota indexu spolehlivosti βt pro mezní stav únosnosti podle přílohy C k EN 1990 [1] je βt = 3,8. V národní příloze k ČSN EN 1990 [1] bylo doporučeno, aby se pro základní kombinaci zatížení používala rozhodující z dvojice výrazů (6.10a) a (6.10b). Použití kombinace zatížení podle této dvojice výrazů poskytuje v obvyklých případech vyrovnanější úroveň spolehlivosti konstrukce pro různé poměry charakteristických hodnot proměnných a stálých zatížení. V poznámce v národní příloze se dále uvádí, že je možné alternativně použít kombinaci zatížení podle výrazu (6.10), která však může vést k méně hospodár-

nému řešení. Pro stanovení návrhových hodnot zatížení pro mezní stav únosnosti (STR/GEO) se používají hodnoty dílčích součinitelů γ a redukčních součinitelů ψ podle tabulky 1. A LT E R N AT I V N Í

P OSTU PY PRO

N AV R H O VÁ N Í G E OT E C H N I C K Ý C H KONSTRUKCÍ

Norma ČSN EN 1990 [1] uvádí také tři alternativní postupy při navrhování geotechnických konstrukcí, které se liší podle způsobu stanovení návrhových hodnot účinků zatížení, geotechnických parametrů a odolnosti základové půdy. V tabulce 2 jsou uvedeny výsledky porovnání návrhů patky ve dvou typech zeminy a návrhu piloty, které ukazují, že jsou výsledné rozměry geotechnických konstrukcí navržených podle alternativních postupů 1 až 3 vzájemně odlišné. Po řadě analýz a porovnání se v národní příloze doporučilo při návrhu nosných prvků pro mezní stavy únosnosti, které zahrnují geotechnická zatížení a odolnost základové půdy, použít takový postup, který nejlépe vystihuje podmínky ověřované konstrukce a zohledňuje všechny údaje, které mohou ovlivnit spolehlivost konstrukce. Pokud není projektantovi zřejmé, který postup vede k nejnepříznivějšímu výsledku, je třeba nosný prvek ověřit podle všech geotechnických postupů. Národní příloha poskytuje informaci, že v obvyklých případech je rozhodující při prokazování stability svahů postup 2, při návrhu plošného základu a při výpočtu zemního tlaku postup 3. Z ÁV Ě R E Č N É P O Z N Á M K Y Základní norma ČSN EN 1990 pro obecné zásady a pravidla navrhování je již rok v ČR k dispozici, vydání celé soustavy ČSN EN Eurokódů (celkem 58 norem) se očekává do konce 2007. Národní zavedení EN Eurokódů téměř ve všech evropských státech bude ještě náročným úkolem, neboť při přípravě národních příloh se uplatňují národní tradice včetně hledisek národní bezpečnosti. Výběr národních parametrů ovlivňuje spolehli-

vost konstrukcí i ekonomické aspekty každého členského státu CEN, je jim proto třeba věnovat pozornost. Očekává se, že po společném období souběžné platnosti norem ČSN a Eurokódů se přestanou národní normy dále udržovat a konstrukce se začnou téměř v celé Evropě navrhovat podle jednotného systému Eurokódů. V současnosti se již připravuje program umožňující jejich další rozvoj a doplňování o nové vědeckovýzkumné poznatky. V některých případech bude také zapotřebí opravit drobné nepřesnosti nebo nesoulad v jednotlivých EN Eurokódech. I když se zatím některé odborné otázky nepodařilo v současné generaci Eurokódů dořešit a stanou se zajisté předmětem dalších jednání nebo přednormativního výzkumu, je třeba zdůraznit, že zpracování soustavy EN Eurokódů je významným úspěchem. Lze očekávat, že do dvou let budeme mít k dispozici ucelený systém evropských norem EN Eurokódů pro navrhování konstrukcí, který může přispět k naší celoevropské konkurenceschopnosti a k novým možnostem ve stavebnictví. Plánuje se, že 4. října 2005 se v Arcibiskupském semináři v Praze uskuteční ve spolupráci Kloknerova ústavu a ČKAIT jednodenní seminář o zásadách navrhování a zatížení konstrukcí zařazený do celoživotního vzdělávání odborné veřejnosti. Informace o chystaném semináři budou uveřejněny na stranách ČKAIT a na webovských stranách http://www. Eurocodes.cz/. Tato studie vznikla jako součást řešení úkolu č. 1H-PK/26 „Optimalizace spolehlivosti staveb a kalibrace norem EU“ podporovaného z prostředků MPO. Prof. Ing. Milan Holický, DrSc. Ing. Jana Marková, Ph.D. ČVUT v Praze, Kloknerův ústav Šolínova 7, 166 08 Praha 6 tel: 224 343 842, fax: 224 355 232 e-mail: [email protected], [email protected]

VÁŽENÍ ČTENÁŘI, již podruhé Vám přinášíme seriál o postupném zavádění nových Eurokódů do praxe v nové úpravě. Přílohu o nových normách si, v případě zájmu, můžete snadno z časopisu vytrhnout (u vazby je perforována) a archivovat s předchozími a následujícími pokračováními samostatně mimo časopis. redakce

IV


2/2005 –

PŘÍLOHA

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N

VZPOMÍNKA

NA

PROF. ING. DR. ANTONÍNA JÍLKA

V 1ednu t. r. by se profesor Jílek dožil 90 let. Zdá se mi jako neuvěřitelná doba, co zemřel v červnu roku 1995 na zákeřnou chorobu. Tato vzpomínka je určena pro jeho bývalé absolventy, kterých je veliký počet (a z nichž mnozí jsou již v penzijním věku). Nebudu zde proto psát, kdo to byl Prof. Jílek a soustředím se jako jeho nejbližší spolupracovník spíše na to, co o něm známo není a co dokresluje jeho velký přínos pro ČVUT a zvláště pro obor pozemní stavby. Roku 1948 zahájil jako suplující profesor na architektuře přednášky o speciálních konstrukcích ze železového betonu. Přitom byl asistentem na fakultě inženýrského stavitelství u Prof. Stanislava Bechyněho (později akademika) a sídlil tedy v Praze 1 na Smetanově nábřeží, kde v roce 1951 obhájil doktorát na téma mostů velkých rozpětí. Mne poznal při zkoušce z betonových konstrukcí, když zastupoval Prof. Bechyněho a vyzval mne, abych se u něho stal asistentem po příchodu z vojenské presenční služby. Tak jsem se v říjnu 1950 stal „asistentem asistenta“, jehož šéf přicházel do dejvické fakulty v podstatě jen na své přednášky. Architekti ho znali ze spolupráce, když jim ochotně zpracovával technické zprávy k projektům do vypisovaných architektonických soutěží. Měli zájem, aby měli mladého schopného pracovníka jako pedagoga i spolupracovníka přímo na fakultě. Proto vyslali tříčlennou komisi vedenou Prof. Antonínem Černým k Prof. Bechyněmu, aby jim Dr. Jílka uvolnil. A profesor Bechyně jim nevyhověl, protože ho považoval za svého nástupce. Tím ovšem způsobil, že architekti měli o Dr. Jílka tím větší zájem, a tak se v únoru 1952 stal řádným profesorem a nadále působil na fakultě v Dejvicích. Od října 1950 vznikl na fakultě architektury nový studijní obor „konstrukční“, u jehož zrodu s ním stáli čtyři profesoři: Prof. Ing. arch. O. Schmidt, Prof. Ing. arch. S. Ondřej, Prof. Ing. R. Kukač a Prof. Ing. arch. V. Krch. Prvními studenty oboru byli absolventi druhého ročníku čisté architektury, z kterých se měli během dalších dvou let stát „vysokoškolští stavitelé“. Záměr se podařil a v říjnu letošního roku by bylo možno oslavovat 55. výročí existence oboru pozemní stavby. Velká část prvních absolventů zůstala na fakultě jako asistenti a stali se z nich později profesoři, např. Voldřich, Rojík, Ondroušek a Michálek. Situace byla tehdy složitá, protože chyběly studijní pomůcky (hlavně literatura). V roce 1953 se Prof. Jílek stal poprvé pedagogickým proděkanem, a tak měl možnost navrhovat a prosazovat celkový profil osnov studijního oboru, který měl později na fakultě největší počet studentů, takže se přednášelo ve třech paralelkách. Významnou pozici zaujímal Prof. Jílek i při přípravě slučování fakult, k němuž došlo v roce 1960. Podruhé byl Prof. Jílek zvolen pedagogickým proděkanem v roce 1968. Volby ve vědecké radě byly již svobodnější. Ovšem nebylo tehdy možné, aby nestraník dostal funkci pedagogickéBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

ho a politicko-výchovného proděkana. Vedení fakulty rozhodlo, že tuto funkci svěří Doc. Ing. Radimu Servítovi a Prof. Jílek bude proděkanem pro vědu a výzkum. Význam profesora Jílka při utváření studijního oboru spočívá v tom, že položil základ pro vyvážené studijní osnovy a absolventi byli schopni znovu vyřešit dispozici v určité části stavebních výkresů, vypracovat statický výpočet a navrhnout hospodárnou technologii výstavby. Přitom významný byl předmět Konstruktivní návrh, kde se studenti naučili projektovat, každý na svém zadaném objektu a byla to jakási „generální zkouška“ před diplomovou prací. Zpětně lze Prof. Jílka zhodnotit jako zakladatele nové etapy zpracovávání statických výpočtů, kdy statici opouštěli logaritmické pravítko a používali počítací stroje (mechanické na kličku) i elektrické a kapesní kalkulačky ne proto, aby se statické veličiny vykazovaly na větší počet desetinných míst, ale proto, že přesnější výpočet umožňoval použít celou řadu kontrol, jimiž se ověřovala správnost výpočtu. A byla to právě deformační metoda, kterou zavedl do výuky, protože splňovala i předchozí podmínky. Následující etapu vývoje metod výpočtu přineslo využívání výpočetní techniky, která dnes používá i jiné metody řešení konstrukčních soustav. Velký význam připisoval knižním publikacím, a proto se stal vedoucím autorem pěti dílů celostátní učebnice, tří dílů Technického průvodce a celé řady technických příruček. Nemalá byla i jeho pomoc praxi. Zmiňme zde alespoň jeho účast při stabilizaci tisíc let staré severovýchodní věže baziliky sv. Jiří na Pražském hradě, sanaci věže Národního muzea při výstavbě stanice metra Muzeum a činnost v týmu, který projektoval a pak realizoval přesun děkanského chrámu v Mostě do vzdálenosti asi 750 m. Ve vzpomínkách absolventů figuruje Prof. Jílek jako svědomitý učitel, který je chtěl připravit do praxe tak, aby se nikdy nestali viníky stavebních poruch. Jako soudní znalec se stával svědkem neúspěchů ve stavební činnosti, které měly za následek ztrátu životů i hmotných prostředků. Proto byly zkoušky u něho poněkud přísnější než bylo obvyklé. Na závěr ještě jednu vzpomínku z účasti jako soudní znalci z arbitráže o odstranění poruch v budově dnešní Opery 2005. Ve sporu byli čtyři hlavní představitelé stavebních závodů i státní správy a každý z nich předpokládal, že mu musíme jako bývalému žáku pomoci. A oni to byli všechno naši absolventi, ovšem z různých období. Z vlastností Prof. Jílka je nutno jmenovat jeho skromnost, ryzí charakter a ochotu pomoci každému alespoň radou při životních komplikacích. U architektů měl jako novopečený doktor dokonce přezdívku „lékař“ – míněno lidských duší. Prof. Ing. Václav Novák, DrSc.

2/2005

49

S PT AE VK ET BR NU ÍM K O N S T R U K C E SPECTRUM

BETONOVÁ

JESKYNĚ

Sto čtyřicet let po svém objevení získal neandertálský člověk nový domov. Neanderthal Museum rekonstruující jeho život leží v údolí Neander nedaleko Düsseldorfu, poblíž městečka Mettmann. Místo jeho objevu – Feldhofer Grotte – se nacházelo ve vápencovém lomu, kde se po mnoho desetiletí intenzivně těžilo. Expozice muzea je strukturována na prolog a pět epizod – život a přežití, technologie a vědomosti, mýty a náboženství, životní prostředí a potrava, jazyk a komunikace. Důmyslně projektovaná budova s betonovými zdmi bez oken obalená skleněnou fasádou (obr. 1) je obklopena stromy, které skrývají výhled na její vchod, až do okamžiku, kdy se ocitnete přímo před ním. Betonový monolit Neandertálského muzea se zelenomodrým skleněným exteriérem vypadá jako jeskyně nad terénem, se stěnami a stropy z holého betonu, které v jasném světle září břidlicově šedou barvou, avšak ve stínu zůstávají tmavým mramorem. Centrální schodiště vedoucí ke stropu, balkonové kavárně a dál k nebi, zalévá středem spirály betonové rampy, přes expozice a zobrazení raného člověka proud světla (obr. 2, 3). Budova muzea v sobě odráží místo objevu a přenáší tuto originální scené-

NEANDERTHAL MUSEUM rii do střídmé, ale přesto silné architektury. Jejím ústředním tématem je spirální plošina, která zajišťuje přístup k prostorám expozice a definuje charakter objektu. Stoupaní po spirále – synonymu věčnosti – transformuje objekt do prostorového podobenství, které odhaluje vývoj lidstva. Místem pro nové muzeum byl plochý pozemek, na kterém kdysi stál starý kamenný dům, sloužící jako místní restaurace. Forma budovy muzea nespočívá v dodržování stávající architektury v údolí. Pouze vzdělávací část nazvaná „Pedagogicum“, která tvoří jednu část komplexu, svým měřítkem přebírá velikost a proporce původní kamenné budovy. Dominantní spirálovitý tvar hlavní budovy lze vnímat přes akvamarínově průsvitnou skleněnou fasádu spojenou hliníkovou konstrukcí s obvodovými betonovými zdmi. V jeskynním charakteru interiéru nejsou žádné okenní otvory, jedinou výjimkou jsou světlíky ve střeše. Vnější členitost vytváří nápadný kontrast s jednolitým betonovým povrchem podlahové desky, obvodových zdí a ústředního schodiště uvnitř. Spirálová konstrukce se snaží vnuknout představu pevného prostoru vinoucího se ze země ven vstříc budoucnosti lidské existence. Pouze monolitický beton umožnil realizovat plastický tvar navržené konstrukce stoupající ze země. Bednění podlahových desek bylo sestaveno z multiplexních panelů s emulzním nátěrem, které byly podepřeny rychlomontážním lešením. Všechny spáry mezi

panely bednění byly zaneseny v CAD výkresech. Linie zakřivení vnějších zdí se odrážely v zakřivených liniích spojů mezi panely, což znamenalo, že panely bednění byly opakovaně používány jen velmi zřídka, nanejvýš dvakrát. Udržení pravoúhlé sítě panelů mohlo být levnější, ale to by smazalo plynulou geometrii jejich styků. Stavba byla zkomplikována také tím, že na panelech bylo nutné dodržet předepsané rozvržení krytů otvorů pro budoucí stropní světla. Spáry mezi panely byly vyplněny plastovou výplní a nivelizovány. Beton byl na místo pumpován, vibrován a poté ponechán s udusaným povrchem pro následný krycí potěr 140 mm. Spirálovitě stoupající 250 mm tlusté konzolovitě vyložené podlahové desky jsou vetknuty v 300 mm tlustých obvodových stěnách. Vzhledem k velkému rozpětí byly dvě plochy podlaží v horní etáži muzea přepjaty v podélném směru, kolmo k výztuži konzoly, aby byly dodrženy povolené hodnoty průhybu. Bednění vnitřního povrchu obvodových zdí bylo sestaveno z opracovaných panelů z Douglasovy jedle šířky od 1,25 do 3 m a délky až do 3,95 m. Panely byly skrytě přibity k podpůrným panelům a spáry mezi nimi byly utěsněny pásky z pěnového plastu. Žebírková tyčová výztuž byla umístěna na lícové straně před tím, než byla instalována vnější polovina bednění. K udržení krycí vrstObr. 1 Muzeum v Neanderthalu, vnější fasáda a) b)

a)

50

b) BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

vy výztuže byly použity plastové rozpěrky a pro odbednění panelů po zatvrdnutí betonu byl použit standardní chemický odbedňovací prostředek. Stěny byly betonovány v 8 m dlouhých úsecích na výšku podlaží. Beton byl na místo pečlivě vhazován z betonovací výsypky ve vrstvách po 500 mm a uvnitř vibrován ponorným vibrátorem. Pro beton byl specifikován cement světlé barvy s popílkovým plnivem. Celkový obsah cementu byl 390 kg/m3 pro stěny a 370 kg/m3 pro podlahové desky. Byl dodržován podíl voda-cement 0,51 a použita přísada redukující vodu pro vytvoření dobře zpracovatelného betonu. Beton ve stěnách byl v bednění ponechán po dobu tří dnů za teplého počasí a pět dnů v chladnějších obdobích. Vybetonované podlahové desky byly udržovány ve vlhku pod plachtovinou po dobu tří dnů. Za chladného počasí byly desky pokryty izolačními rohožemi. Po odstranění panelů bednění nebyly stěny dále upravovány. Panely bednění byly po každém použití očištěny kartáčováním a omyty. Všechny poškozené panely byly odstraněny a nahrazeny novými. Při výstavbě bylo na povrchu betonu sice objeveno několik málo kazů, ale při velmi malých rozměrech těchto ploch to bylo přijatelné. Na jednom místě se vytvořila plástevnatá struktura, která však byla dovedně opravena tak, aby se vyrovnala stávajícímu betonu. Na podhledu stropu lze najít plochu, kde je na povrchu prokreslený obrys žebírkové tyčové výztuže. To bylo způsobeno za velmi Obr. 3 Průhled kavárnou v nejvyšším místě spirály

deštivého období, kdy bylo bednění s rozmístěnou výztuží vystaveno vlivům počasí a zrezivělá tyčová výztuž ušpinila povrch bednění. Tomu bylo možno zabránit, pokud by byla použita galvanizovaná tyčová výztuž nebo výztuž natřená epoxidem, avšak tyto dodatečné náklady nebylo možno obhájit. Krycí potěr byl položen na základní betonovou podlahu ve dvou vrstvách beze spár. Mocnější základní vrstva chrání a obklopuje potrubí pro vytápění a chlazení budovy. Svrchní vrstva poskytuje 80 mm tloušťky pro navrtání otvorů pro ukotvení předváděcích jednotek expozice k podlaze. Povrch potěru je natřen dvoumilimetrovou vrstvou epoxidové pryskyřice pigmentované cementovým mlékem, odolné proti otěru, obsahující křemen, který dodává podlaze betonový vzhled. Systém vytápění budovy využívá čtrnácti vrtů vyplněných solankou, které byly vyhloubeny 50 až 70 m hluboko do

Obr. 2 Vnitřní prostor muzea se schodištěm

podzemní vody. Systém je navržen tak, aby zajišťoval i ochlazení podlah budovy v horkém počasí. Pro uspokojení teplotních potřeb ve špičce je do budovy vháněn upravený vzduch ventilačními otvory ve vnějších zdech. Vnější strana betonové stěny je pokryta dvojitým pláštěm z pískovaného zeleně zbarveného skla Reglit o tloušťce 50 mm, který je od betonové zdi oddělen 140mm vzduchovou mezerou a dvěma vrstvami izolace z minerální vlny. Prohlídka muzea je zařazena v programu odborného zájezdu ČBS na Německé betonářské dny, který se uskuteční v posledních dubnových dnech. Zadavatel Architekt Projektant Stavební dozor Hlavní dodavatel Rozměry stavby (d x š x v) Podlahová plocha Cena projektu Doba výstavby Dokončení

Neanderthal Museum Trustees Günter Zamp Kelp, Julius Krauss a Arno Brandlhuber Bahlmann Polloge Hochtief AG 51,98 x 19 x 13,59 m 2 400 m2 12 mil. DEM 17 měsíců 1995 Fotografie: Vlastimil Šrůma připravila Kateřina Jakobcová

[1] Bennett D.: Exploring Cincrete Architecture, Tone, Texture, Form, Birkhäuser – Publishers for Architecture, Basel, Berlin, Boston 2001, www.birkhauser.ch


2/2005

51

P PR EOKF TI LR YU M S SPECTRUM

CENY BRITSKÉ

STAVBY V ROCE

BETONÁŘSKÉ SPOLEČNOSTI ZA NEJLEPŠÍ

2004

FASÁDA OBCHODNÍHO DOMU SELFRIDGES V BIRMINGHAMU Designem a projektem obchodního domu Selfridges v Birminghamu (obr. 1 až 3), jenž byl vyhlášen celkovým vítězem soutěže, se zabývala architektonická kancelář Future Systems se sídlem v Londýně (v čele s českým architektem Janem Kaplickým, pozn. red.) s inženýry ze společnosti Ove Arup. Konstrukční systém rozděluje povrch fasády do pásů na výšku jednoho patra, aby se předešlo problémům s udržením 30 m vysoké betonové fasády nad skleněnou stěnou v přízemí s velkými otevíratelnými plochami. Řešení umožnilo zavěsit jednotlivá podlaží fasády a vyžadovalo jen zajištění v příčném směru ve spojení s nižším podlažím. Tím byl snížen význam účinků vybočení a zatížení přenášené z fasády bylo spojeno s příslušným podlažím, což zjednodušilo analýzu stavby. Konstrukce fasády byly analyzována stavebním softwarem GSA (interní sw Arup) a výsledkem bylo určení tloušťky betonového opláštění požadované pevnosti

a tuhosti s minimalizací zatížení vnášeného do podpůrné rámové konstrukce. Zvláštní pozornost byla věnována metodě stříkání betonu a především návrhu betonové směsi. Výběr betonu byl podmíněn potřebou dosažení krychelné pevnosti v hodnotách 40 MPa vzhledem k vypočteným silám a požadavkům na výsledný trvanlivý a vysoce kvalitní bez vnitřních dutin nebo defektů. Ultimativní technické požadavky musely být vyrovnány odpovídajícím stupněm zpracovatelnosti během stříkání betonu. Jako ztracené bednění byla použita kovová rohož ohnutá v požadovaném zakřivení a zajištěná posuvným systémem lešení podepřeným stropními deskami uvnitř budovy. Rohož byla dostatečně flexibilní, aby mohla být tvarována do příslušné formy, ale také dostatečně pevná a hustá, aby sloužila jako výztuha pro nastříkaný beton. K „bednění“ byly připevněny čtyři vrstvy výztuže a beton byl nastříkán v tloušťce 175 mm. Pro většinu betonového podkladu byla použita metoda mokrého stříkání. Jen poslední 30 mm tlustá

vrstva byla provedena suchým nástřikem. Na „bednění“ betonové skořepiny byla předem rozmístěna upevnění pro 15 000 aluminiových disků. Jejich zakrytí v příčném směru prokazovalo dostatečnou tloušťku nástřiku pláště. Poprvé bylo použito stříkaného betonu v takto speciální aplikaci a cena stříkané fasády je srovnatelná s běžným fasádním závěsovým systémem. Fasáda budovy Selfridges v Birminghamu představuje krok kupředu ve stavebním inženýrství a rozšiřuje možnosti ekonomického uskutečnění architektury volných forem. Hodnocení poroty Volně plující fasáda byla všemi oceněna jako skvělé řešení. Beton je jedinečný ve svém designu a provedení. Pro vítěznou stavbu je dost neobvyklé, aby v ní beton nebyl ani konstrukční ani vystavovaný, a také, jak k tomu někteří dodávají, ani „oslavovaný“. Místo toho byly vyzvednuty plastické kvality tohoto materiálu, které umožnily vytvořit jedinečnou a výjimečně úspěšnou budovu.

Obr. 2 Uspořádání tyčové výztuže Obr. 1 Fasáda obchodního domu Selfridges Obr. 3 Nástřik betonu

52


2/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

E X P E R I A N D AT A C E N T E R Vítězem v kategorii budov bylo vyhlášeno Experian Data Centre v Nottinghamu (obr. 4), společnosti Experian zabývající se globálním informačním systémem. Pro stavbu bylo nezbytné využití prefabrikovaného betonu, aby byly splněny klientovy požadavky kvality, bezpečnosti, a)

odolnosti a reprezentativnosti materiálu. Jeho vlastnosti zajistily modularitu a rychlost výstavby a umožnily pohrát si s texturou, barvou a tvarem. 4 m vysoké kancelářské prostory jsou po obou stranách uzavřeny výplňovou stěnou a vytváří hranice mezi vnějším a vnitřním okolím. Prostory sítí jsou ohraničeny izolovanými prefabrikovanými panely 9 x 2 m tvořícími vnější i vnitřní povrch a sloužící jako výztuha ocelové rámové konstrukce. Bytelná fasáda pomáhá izolovat interiér. Porota ve svém hodnocení vyzdvihla nápaditý, inovativní vnější vzhled budovy. Nízké, prefabrikované jednotky z pigmentovaného betonu různé délky s neokázalými, ale efektivními okny zajišťují počítačovou síť a data proti výbuchu. Přes svou zřejmou robustnost vzhled budovy nebije do očí a je v harmonii s okolním prostředím. Byla též provedena opatře-

ní, která by mohla umožnit, díky odstranitelným částem stavby, připojení další budovy. b)

Obr. 4 Experian Data Center – a) exteriér, b) interiér

ALBION RIVERSIDE Realizace zástavby Albion Riverside, zakázky společnosti Hutchinson Whampoa Property, posílila růst nové komunity na jižním břehu řeky Temže. Objekty k různému využití navrhl Ateliér Foster and Partners. Hlavní budova na nábřeží má jedenáct nadzemních podlaží tvarovaných oblouky v asymetrických půlkruzích (obr. 5). Konstrukci bytového domu nesou v 1. a 2. NP (nebytové) šikmé pilíře z vyztuženého monolitického HPC. Fasády, převážně skleněné, jsou vzhledem zcela odliša)

né. Z fasády směrem k řece vystupují betonové podlahy se zakřivenými balkony se skleněným zábradlím. Jižní fasáda je kryta závojem z hliníkových prutů před ocelo-skleněnou stěnou. Společnost Ove Arup navrhla železobetonovou skeletovou konstrukci založenou na pilotách se čtyřmi jádry a systémem plochých stropních desek: • odlehčení tenké podlahové konstrukce a tím maximalizování světlé výšky místností, • zajištění nezbytné ochrany proti požáru, • zajištění požadované akustické izolace mezi jednotlivými podlažími • dosažení maximální flexibility, co se týče rozmístění sítí v objektu • snadného dosažení požadovaných zakřivených tvarů. Porota zhodnotila, že projekt je v dokonalém souladu s okolními stavbami a mostem Battersea a žádným způsobem neodvádí pozornost výhledu od řeky Temže. Velké sloupy a V-sloupy mají vynikající povrchovou úpravu a velmi dobré je i provedení ostatních betonů. Užití betonu umožnilo zisk projektu 24 mil. liber. Ten dal týmu architektů a inženýrů příležitost prozkoumat problém reaObr. 5 Fasády Albion Riverside – a) jižní, b) severní


2/2005

b)

lizace silně vyztužených betonových staveb s proměnnou geometrií. Je to pozoruhodná ukázka risk managementu. Výborně byla vypracována hierarchie hlavních a vedlejších nosníků spojujících jádra a obloukový nosník nad V-sloupy. Návrh a realizace ocelového bednění FormFab Johnem Doylem byly klíčem k úspěchu projektu. Povrch V-sloupů je téměř bez bublinek díky pečlivému výzkumu, ošetření bednění a kontrolované pokládce betonu. 53

SPEKTRUM SPECTRUM

CITY INN, MILLBANK City Inn ve Westminsteru je největším nově postaveným hotelem v centru Londýna za posledních třicet let (obr. 6 až 8). Nabízí čtyři sta šedesát zajímavých a kvalitně vybavených ložnic s krásným výhledem na město. Hotel City Inn je nad dvoupodlažním pódiem rozdělen. Dva oddělené bloky ložnic o čtrnácti a třinácti patrech jsou spojené vizuálně odlišnou věží s hlavními výtahy.

Celá stavba hotelu od suterénu až po střechu je z betonu. Bylo využito několika různých betonářských metod v závislosti na situaci a podmínkách. Využití tunelového bednění posílilo životaschopnost této techniky ve Velké Británii. Maximum bylo vytěženo z vlastností betonu, pokud jde o tvar, metodu pokládky, povrchové úpravy, akustickou a protipožární odolnost a samozřejmě i výstavbu. Obr. 6 Hotel City Inn – pohled přes Temži

Obr. 7 Interiér hotelu City Inn

Kromě ocelové střešní konstrukce byl využit beton z důvodů: • snadné přizpůsobitelnosti nepravidelnému tvaru a geometrii budovy; • vhodnosti pro vícepodlažní typ budovy s ložnicemi; • garance minima povrchových úprav, co se týče tloušťky, času a nákladů; • časné a bezpečné dopravy; • jednotného a jednoduchého stavebního systému s minimem obchodních smluv; • poskytnutí požadovaných tolerancí a přesnosti; HOMER ROAD Projekt kancelářské budovy v britském městě Solihull (West Midlands), založený na nízkoenergetické strategii, měl v plánu maximalizovat kvalitu a flexibilitu interiéru (obr. 9 až 10). V návrhu kanceláří se počítalo s řešením komplexní klimatizace a dalších funkcí včetně osvětlení zapuštěného ve stropních integrovaných panelech uložených při spodních površích stropních nosníků. Jediným materiálem, který by splňoval kritéria složitého designu a plastických možností, byl beton, nejlépe v prefabrikované technologii. Prefabrikáty byly použity pro exponované části budovy, aby byla splněna požadovaná kvalita povrchových úprav a přesnost a jemnost detailů. Opakování prefabrikovaných jednotek a detailů vedlo k ekonomickému řešení stavebních postupů. Kombinací prefabrikovaného betonu s monolitickými nosníky a sloupy vznikla kompozitní konstrukce, k jejíž realizaci nebyla potřeba drahá

zvedací a fixační mechanizace. Ke stabilitě konstrukce byl navíc využit tuhý rám namísto ztužujících zdí. Výhodou stavebního programu byla kombinace betonáže přímo na staveništi se současnou produkcí prefabrikovaných dílců ve výrobně. Design objektu vyžadoval vysoce kvalitní provedení s využitím prefabrikovaných prvků. Náročné bylo vypracování tenkých ukončujících obrub a tvarovaných prvků a)

Obr. 9 Prefabrikovaný stropní podhled budovy Homer Road Obr. 10 Kancelářské budova Homer Road – a) interiér, b) exteriér

54


2/2005

síla zkušenosti Obr. 8 Výstavba monolitické konstrukce

• zajištění protipožární odolnosti v souladu s řádem budovy; • snadné dopravní obslužnosti. Stavba projektu, v ceně 35 mil liber byla zahájena na podzim roku 2001 a dokončena v srpnu 2003. V hodnocení poroty zaznělo: beton byl pro tuto stavbu samozřejmý materiál, který splňuje akustické a protipožární požadavky ložnic. Výsledná kvalita budovy je dobrá, všechny její povrchy byly upraveny prostým nátěrem barvy. Klienti byli spokojeni s jejím stavem a budou v tomto duchu stavět další hotely v jejich řetězci. kolem hlavic sloupů. Kvůli delikátní povaze detailů, hranám zkoseným po 10 mm a pro dosažení požadovaného tvaru a standardu všech prvků bylo užito dřevěných forem. Velká péče byla věnována odbedňování jednotlivých prvků a ošetření a kontrole jejich povrchu. Prefabrikované sloupy byly vyráběny pomocí ocelových forem se speciálním vroubkováním z tvrdého dřeva. Porota ve svém hodnocení této jednoduché budovy s kombinovaným skeletem z prefabrikovaného a monolitického betonu vyzvedla velmi dobré a cenově přijatelně provedení. Přestože se nejednalo o drahý architektonický projekt, byl na stavbu použit vysoce kvalitní materiál. Průhledy z krytého dvora dovnitř budovy jsou velmi atraktivní, pracovní prostředí je klidné, vyrovnané, s příjemnou atmosférou podporující produktivitu. Concrete For the Construction Industry, Nov./Dec. 2004, Vol. 38, No. 10, pp. 8-27, redakčně zkráceno

b)

Mott MacDonald Ltd. je jedna z nejv�tších sv�tových multi-disciplinárních projektov� inženýrských konzulta�ních spole�ností Mott MacDonald Praha, s.r.o. je �eská pobo�ka mezinárodní spole�nosti Mott MacDonald Ltd. Naše organizace poskytuje služby v mnoha oblastech inženýrského poradenství a projektového managementu. Jedná se o poradenské služby, zpracování studií ekonomického hodnocení, zpracování a posuzování všech stup�� projektové dokumentace, �ízení a supervize projekt�. Tyto �innosti zajiš�ujeme v t�chto oblastech: Silnice a dálnice Železnice Mosty a inženýrské konstrukce Tunely a podzemní stavby Vodní hospodá�ství Životní prost�edí Geodetické práce Gracké aplikace Inženýring a konzulta�ní �innost Kontakt: Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. Ing. Ji�í Petrák Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810 www.mottmac.cz, e-mail: [email protected]

55

SPEKTRUM SPECTRUM

SAMOZHUTNITELNÝ YVES MALIER Článek prezentuje souhrn zkušeností s aplikacemi samozhutnitelného betonu z různých typů staveb ve Francii, jak je shromaždila Ècole Française du Beton. VÝSLEDEK

DVAC ETI LET V ÝZKU M U

A ZKOUŠENÍ NOVÝCH BETONŮ

V letech 1980 až 1990 prokázaly studie vysokohodnotných betonů škodlivé účinky přebytečné vody v betonu. Snížení množství této vody užitím deflokulačních (protisrážlivých) prostředků a úprava složení křivky zrnitosti kameniva přidáním velmi jemných frakcí zaznamenalo významný zisk v pevnosti a trvanlivosti betonu při současném zlepšení jeho zpracovatelnosti.

Obr. 1 Centrum regionální správy v Luisant, 320 m3 SCC, 2001 Obr. 2 Internátní střední škola v Nevers, stěny výšky 8,3 a 6,4 m, délky 23 m a tloušťky 100 mm, 870 m3 selfleveling RMC, 2002

BETON VE

FRANCII

V současné době přináší samozhutnitelný beton, patřící právem mezi vysokohodnotné betony, takové změny v možnostech, které představují opravdovou revoluci. Studie materiálu již není řízena prostým příkazem zlepšení pevnosti a trvanlivosti. Tyto vlastnosti už jsou udržovány na stejných či dokonce vyšších úrovních než u obyčejného betonu. Prioritou samozhutnitelného betonu je dobrá zpracovatelnost bez potřeby vibrace. Daná charakteristika bude mít dopad především na konstrukční řád, snižování provozních nákladů, kvalitu betonu, snadnější umístění, snížení hluku a na zlepšení pracovních podmínek. Celková optimalizace následků nabízí opravdovou výzvu, pokud jde o kvalitu betonových konstrukcí a efektivnost nákladů, výzvu, která se týká všech aktérů stavebního procesu: klientů, projektantů, stavebního dozoru, dělníků – živnostníků, průmyslových partnerů a betonářů. V posledních letech dali mnozí účastníci stavebního procesu najevo velký zájem o práci se samozhutnitelným betonem a o jeho mnohostranné zkoumání. Výzkumy a projekty posledních pěti let zformulovaly definici samozhutnitelných betonů a způsobily, že některé typy betonů byly vyřazeny z konceptu. Byly totiž zředěny prostým přidáním vody, a proto neodpovídaly klasifikaci. V současnosti mezi samozhutnitelné betony, někdy známé jako samonivelační, pokud jsou používány pro betonové plošné konstrukce, patří: • vysoce tekuté betony • kompletně homogenní betony • betony položené bez otřesů nebo nárazů • betony s odolností a trvanlivostí porovnatelnou s tradičními betony a velmi kvalitními betony. Nutno poznamenat, že při prefabrikované výrobě betonu mohou být užívány velmi slabé otřesy, ale většina produktů ze samozhutnitelných betonů je vyráběna pomocí gravitace. PODMÍNKY

VÝVOJE

SAMOZHUTNITELNÉHO BETONU

Konsensus měřitelných kritérií Stadia postupující od výzkumu samozhutnitelného betonu k vývoji a následně k jeho všeobecnému využití vyžado56

vala, aby byly objektivně vyřešeny veškeré aspekty týkající se specifikace. Aby se mohl vzít alespoň jeden příklad charakterizace čerstvého betonu, musí být patrné přinejmenším tři všemi přijaté a potvrzené vlastnosti prostřednictvím jednoduchých testů: • mobilita v uzavřeném prostředí: snadné proudění betonu ve velmi vysokých formách a v čerpacích hadicích; • mobilita v neuzavřeném prostředí: snadné proudění betonu v obyčejných nebo vyztužených horizontálních deskách; • stabilita čerstvého betonu v klidu, která je podmínkou nerozmíšení ve fázích, které jsou předstupněm k tuhnutí a zatvrdnutí. Zvýšení všeobecného povědomí o úspěšných výsledcích výzkumu Další předpoklad následného rozvoje norem samozhutnitelného betonu pochází z tradice v oblasti stavebnictví. Je všeobecně známo, že penetrace inovací v tomto sektoru má pomalejší tendenci než v jiných hospodářských odvětvích. V důsledku toho je možno po více než tisíci projektech se samozhutnitelným betonem dospět k několika klíčovým závěrům. • Prakticky všechny tyto projekty ukázaly, že až doposud byla iniciativa při užití samozhutnitelného betonu ponechána na průmyslových podnicích, investorovi nebo na investorovi spolu s dodavatelem betonu. Využití tohoto betonu bylo zřídka plánováno v předpřípravné fázi stavebním inženýrem nebo architektem. • „Úspěšnost“, co se týče kvality, stavebního harmonogramu, snížení hladiny hluku a bezpečnosti na stavbě, byla nepochybně mnohem větší ve srovnání s příkladem tisíce podobných staveb, kde byl použit obyčejný beton. • Selhání stavebních inženýrů ve specifikaci samozhutnitelného betonu bylo výsledkem jeho relativního odsouvání na okraj při betonáži, což bylo politováníhodné, oproti jeho optimalizovanému používání. Pokud jeho užití nebude již zpočátku stanoveno předpisem, celkovým přístupem k stavebnímu procesu, který by vyžadoval tento revoluční materiál, bude využito jen málo výhod


2/2005

STAVEBNÍ

týkajících se procesu pokládání betonu, i těch, kterým by snadno rozuměl investor. Ostatní výhody (kratší časový harmonogram, méně hluku nebo vylepšení povrchových úprav atd.), které by lépe rozpoznal a začlenil do projektu stavební inženýr, by při stavbě jistě mohl uznat za rozhodující také klient. Na druhé straně je poučné a povzbudivé vidět, jak rychle architekti, stavební inženýři i klienti mění svůj názor po první zkušenosti se samozhutnitelným betonem, jehož použití bylo na základě rozhodnutí investora, a jak si je získal do té míry, že přebírají iniciativu v zavádění tohoto betonu do předpisů na staveništích, přímo z etapy navrhovaného projektu. Obnovení a posílení dialogu mezi partnery ve stavebnictví Výše uvedená potřeba dialogu, která bývá běžným klišé, je v principu vždy hlavním pravidlem. Ale při běžné denní rutině na staveništi, s tradičními úkoly souvisejícími s množstvím úkonů, které byly přísně stanoveny na dlouhou dobu dopředu, je nepravděpodobné, že by byla ve větší míře realizována. Přesto může inovace, kterou je vývoj nového materiálu, vytvořit podmínky pro obnovení diskuze mezi klienty a stavebními inženýry, stavebními inženýry a investory, staviteli, výrobci betonu a dodavateli bednění, ekonomy atd. Posílení tohoto dialogu bude přínosem v kvalitě, celkových nákladech, harmonogramu dodávek. Inovace, jako v mnoha jiných průmyslových sektorech, obohatí práci, zvýší produktivitu, přidanou hodnotu a v neposlední řadě obnoví poptávku po pracovních místech mezi zaměstnavateli. VÝZVA

SAMOZHUTNITELNÉHO

BETONU: MNOHONÁSOBNÉ, INTERAKTIVNÍ ZISKY

Výzva samozhutnitelného betonu se týká především ekonomiky Vycházíme-li z díla držitele Nobelovy ceny za ekonomii Maurice Allaise, v mnoha industriálních oblastech se v posledních letech vyvinuly nové makroekonomické a systémové teorie, v nichž se často objevovala myšlenka, že „nejnižší cena pracovního úkonu je zřídka složením nejnižších cen všech jeho složek“. Tato

K O SN PS ET KR TURKUCM E SPECTRUM

idea, která je široce propagována v automobilovém průmyslu, v elektrotechnice nebo biotechnologii, není ještě příliš zavedena v sektoru veřejných komunikací a staveb, kde je preferováno ekonomické myšlení na bázi položka za položkou místo vzájemného působení položek. Stejné uvažování aplikované u betonových staveb jinými slovy znamená, že nejlevnější konstrukce nemusí být vždy ta, která využívá nejlevnější beton, což nutí k dalšímu rozšíření hlediska v sektoru stavebnictví. To znamená, že (stejně jako u HPC – indexu biomechanického zatížení hlavy), všeobecné použití samozhutnitelných betonů musí zahrnovat vývoj „systémových přístupů“ – jediné řešení, které může plně využít potenciál ekonomických výhod tohoto druhu betonu, a jehož důsledkem může být kratší časový harmonogram staveb, snadná pokládka samozhutnitelného betonu, menší výdaje za vybavení, a dokonce i vývoj nových produktů nemyslitelných pro obyčejný beton. Jistota lepší bezpečnosti a snížení hluku na stavbě i v jejím okolí Každý architekt nebo stavební inženýr, který někdy pár hodin na stavbě držel ponorný vibrátor, si jistě uvědomil, jak tvrdé mohou být pracovní podmínky, a pocítil určitě i jistou indispozici v komunikaci s ostatními stavebními dělníky. Kromě toho jsou v pracovních úrazech všeobecně známy dvojice pojmů jako: „stav vyčerpanosti/neslyšení zvukového varování“ a „těžké pracovní podmínky/ ztráta pozornosti“. V tomto ohledu samozhutnitelné betony rozhodně zlepšují bezpečnost na staveništi. Konec vibračních zařízení bude znamenat vymizení nejvýznamnějšího faktoru způsobujícího hluk v okolí staveniště, hlavně v oblastech vysokého tržního potenciálu (kde by mohl klient nerušeně pokračovat v aktivitě) nebo v urbanistických oblastech. Dalším příkladem bezpečnosti a zdraví při práci se samozhutnitelným betonem je fakt, že nejsou potřeba horní lávky u bednění, čímž se eliminují mnohé pracovní úrazy. První socio-ekonomické studie jasně ukázaly, že pokud je obyčejný beton nahrazen samozhutnitelným, je u dodavatelských firem posílena výkonnost a bezpečnost při práci, zvláště díky velmi


2/2005

b) Obr. 3 Rozšíření školního komplexu Paula Langevina v Bagnolet, stěny výšky 3,5 m, délky 6 m a tloušťky 200 mm, 200 m3 self-leveling RMC, b) detail povrchu s otiskem dřevěného bednění, 2001 Obr. 4 Opěrná stěna divadla pod otevřeným nebem, výška 8 m, délka 50 m a tloušťka 250 mm, 90 m3 Agilia® Vertical, 2000

57

SPEKTRUM SPECTRUM

je v současnosti bohužel ještě slabý, je nadějí do budoucna tohoto průmyslového odvětví a je v něm třeba klást velkou zodpovědnost na naše každodenní aktivity.

Obr. 5 Multimediální knihovna v Toulouse, stěny výšky 10,4 m, délky 13,1 m a tloušťky 250 mm, 1 200 m3 SCC, 2002 Obr. 6 Centrum ochrany přírody v Arlay s obrázky zvířat a ptáků v životní velikosti na betonových stěnách výšky 2,5 m a délky 5 m, 30 m3 SCC BAPROK®, 2000

podstatné redukci pracovních úrazů a s tím souvisejících časových ztrát. Kromě technických aspektů samozhutnitelného betonu je klíčovým hlediskem zlepšení každodenních pracovních podmínek. Do budoucna to může pro mladé lidi přinést zlepšení image stavebnictví a přispět tím k větší přitažlivosti tohoto sektoru. Nutno podotknout, že faktor přitažlivosti stavebnictví, který

Samozhutnitelný beton přináší nové perspektivy v estetickém vzhledu budov Došlo k značnému zlepšení makrogeometrie a mikrogeometrie u nechráněných betonových povrchů, které za předpokladu správných výpočtů, aby se předešlo tvorbě trhlin, mohou velmi často eliminovat potřebu nahazování maltových omítek před aplikací nátěrů. U režných betonů bude snížena poréznost, co je dobrým předpokladem zvýšení odolnosti proti znečištění (přírodnímu nebo prostřednictvím barvy), a to ocení zvláště klienti. Prostředek zlepšení kvality Přestože je známo, že jsme v minulosti vždy dobře věděli, jak vyrobit beton pro ulehčení jeho pokládky, bylo to pokaždé na škodu pevnosti a odolnosti u obyčejných betonových staveb. Samozhutnitelný beton otevírá úplně nové perspektivy pro stavební práci, betonové stavby, upevnění výztuží, odlévání velmi vysokých prvků, pumpování na dlouhou vzdálenost, bednění komplexních tvarů a sofistikované obklady stěn, a to vše jak v továrně, tak i na stavbě. Zrod nových procesů Kromě výhod samozhutnitelného betonu, které přinášejí snadné pumpování a absenci vibrací, je jisté, že nové procesy přizpůsobené reologii tohoto materiálu se budou objevovat prostřednictvím techno-

Obr. 7 Sportovní centrum v Cholet, betonové stěny 10 m vysoké na 4 m vysokých betonových sloupech, 1 500 m3 Agilia® Formes, 2001

58

logického transferu (např. tavením, technologiemi plynulého lití nebo práškovou technologií) či zdokonalením specifických procesů na poli stavebnictví. Yves Malier Prezident Ècole Française du Beton překlad odborné publikace Monograph on SCC structures, CIM beton 2004 Kateřina Jakobcová

ŠETŘENÍ O POUŽITÍ SCC VE FRANCII Monografie obsahuje odpovědi stavebníků různých typů staveb na skupinu dvanácti otázek, proč se rozhodli použít SCC místo běžných betonů. Jejich vyhodnocením jsme získali následující shrnutí: • při výstavbě rodinných a bytových domů ve Francii byl používán SCC zejména kvůli snadné pokládce a jejímu vyššímu tempu • u bytových domů byly důvodem k užití SCC ještě zdravotní a bezpečnostní zájmy (zlepšení pracovních podmínek, méně hluku, žádné otřesy atd.) • u kancelářských, průmyslových a obchodních budov hrála v užití SCC hlavní úlohu kvalita povrchových úprav a komplex výhod při užití vysokého bednění • u kulturních a sportovních staveb byl brán zřetel, kromě uvedených důvodů, ještě na snadnou pokládku SCC • školy a zdravotnická zařízení uváděly, že žádaly užití SCC zejména kvůli kvalitě povrchových úprav, užití vysokého bednění, krátkému časovému harmonogramu výstavby, zdravotním a bezpečnostním zájmům a snadné pokládce a jejímu vyššímu tempu. kj, jm

Obr. 8 Prefabrikované prvky mostních pilířů z červeného betonu s opískovaným povrchem délky 3,5 m, výšky 1,04 m a tloušťky 120 mm


2/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

BETONOVÁ

ARCHITEKTURA

(CATHERINE CROFT)

Publikace Betonová architektura (Concrete Architecture), kterou vydala britská společnost Laurence King Publishing Ltd. roku 2004, je oslavou betonu. Autorka Catherine Croft v předmluvě líčí své kladné estetické zážitky z dětství s pohledovým betonem Národního divadla Denyse Lasduna v Londýně nebo s betonem Le Corbusierovy sakrální stavby Notre-Dame-du-Haut ve francouzském Ronchamp. Poté obecně charakterizuje beton a věnuje se problematice železobetonu a předpjatého betonu dvacátého století. Úvod publikace nabízí technické informace o betonu jako materiálu – jeho různé typy, způsoby výroby a využití a obsahuje pojednání o historickém vývoji betonu od období renesance až po současnost. Kniha, která má celkem 240 stran, je rozdělena do čtyř kapitol s názvy: Domov, Práce, Zábava a Krajina. Každá z nich obsahuje ukázky přibližně deseti staveb postavených v letech 1998 až 2003 s bohatou obrazovou i textovou dokumentací včetně plánů budov.

REŠERŠE

Případové studie v knize sledují různé způsoby využití daného stavebního materiálu, vysvětlují, jak jsou vyráběny různé betonové směsi, jak se beton tvoří pomocí formy a ukazují, jak se liší jeho povrchová úprava a jaký to může mít dopad na konečný celkový vzhled budovy. Autorka uvádí, že stavební techniky a vstupní materiály se v jednotlivých zemích liší, což se odráží i v použití materiálu (betonu) v závislosti na klimatu, krajině a kultuře. Z chronologické, geografické i technické klasifikace projektů je zřejmé, že beton se dnes užívá ve všech oblastech a není již považován za těžký, neživý, depresivní nebo monotónní materiál. Beton dle názoru autorky vyhovuje estetickým kritériím, je-li v izolaci či v kontrastu s ocelí, sklem nebo dřevem, vypadá dobře v městské zástavbě i osamoceně v přírodě a má úspěch nejen v továrnách a na parkovištích, ale i ve veřejných budovách, úřadech a bytech. Kateřina Jakobcová

ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

OPERA HOUSE V KODANI Nová budova Opery v Kodani, která poprvé otevřela svou scénu 15. ledna 2005, je první stavbou v Dánsku určenou výhradně pro operní a baletní vystoupení. Stavba je unikátně situována naproti rezidenci královské rodiny v Kodani, na okraji přístavu, jenž nabízí velkolepý výhled. Byla postavena za poměrně krátkou dobu, během čtyř let, včetně návrhu a všech stavebních prací. Celková plocha Opery je 41 000 m2, z nichž 7000 m2 je určeno pro veřejnost. Opera v Kodani je vybudována na umělém ostrově (starém přibližně 150 let). Suterén je umístěný v hloubce 13 m pod hladinou vody v přístavu. Stavba suterénu vyžadovala použití technik a technologií, které si uměly poradit s vodou a jejím tlakem na zdi a základovou desku (dno) budovy. Suterén má dvojitou ochranu před působením vody a vlhkosti. Suterénní stěny a základová deska mají tloušťku 0,6 až 0,8 m a jsou vyrobeny z vodotěsného betonu s těžkou výztuží. Podél nich jsou odvodňovací prostory, potom betonové podlahy a prefabrikované prvky vnitřních stěn. Spodní deska suterénu je upevněna zemními kotvami zavrtanými 15 až 20 m hluboko do podloží. Obvodové stěny jsou proti působením tlaku vody a zeminy vyztuženy vnitřními příčnými stěnami a deskami suterénu. Jedna z nejdůležitějších zvukových izolací v budově kodaňské Opery je umístěna mezi auditoriem a zkušebním sálem orchestru. Kruhové auditorium je položeno vpravo nad pravoúhlým zkušebním sálem v suterénu. Obě místnosti musely být dokoBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

nale izolovány, proto byl zkušební sál vybudován jako „soustava krabic“ se zvukověpohltivou úpravou stěn a stropu z betonových prefabrikátů stojících vedle vnějších zdí suterénu. Oddělenou konstrukci podlahy auditoria vynáší přes zkušební sál orchestru příčné nosníky, aniž by se jej dotýkaly. Pravoúhlé jeviště skládající se z šesti pódií bylo betonováno na místě. Jeho deska slouží jako membrána, poskytuje stabilitu celé budově a působí proti horizontálním účinkům větru na konzolovou střechu. Konstrukce auditoria a široce vykonzolované střechy je ocelová s využitím prvků mostních konstrukcí. Exner H., Kaern J. C., Kortemann Hansen H.: Bridge Deck Technology for the Copenhagen Opera House, Denmark, Structural Engineering International 1/2005, str. 16–20

2/2005

59

SPEKTRUM SPECTRUM

TADAO ANDO –

JAPONSKÝ GURU BETONOVÉ ARCHITEKTURY

b) Obr. 1 Awaji Yumebutai – hotelový komplex a konferenční centrum [3]

a)

Tadao Ando se narodil v Ósace 13. října 1941. Na střední škole navštěvoval kurzy kreslení, kde objevil svou zálibu ve skicování, učil se také v tesařské dílně řemeslné práci se dřevem. Po ukončení střední školy nestudoval na univerzitě, ale jako samouk získával zkušenosti v architektonických kancelářích zabývajících se projektováním interiérů. Navštívil mnoho lidových domů, svatyní, chrámů, rezidencí, čajových slavnostních prostor a zahrad, které jsou koncentrovány v Ósace, Naře a Kyótu, aby se naučil vnímat

e)

c)

60


d) 2/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

tradiční japonskou architekturu. V šedesátých letech cestoval po Spojených státech, Evropě a Africe, kde se seznámil se stavbami Le Corbusiera, Miese van der Rohe, Franka Lloyda Wrighta a Louise Kahna a vlastnoručním obkreslováním analyzoval jejich publikované plány. V roce 1969 založil vlastní architektonickou kancelář Tadao Ando Architects & Associates v Ósace. Koncem osmdesátých let byl hostujícím profesorem na Yale University (1987), Columbia University (1988) a Harvard University (1990). Je nositelem Pritzkerovy ceny za architekturu z roku 1995. Japonský architekt Tadao Ando je často nazýván „betonovým básníkem“. Spojuje západní moderní architekturu s tradiční japonskou architekturou a východní filosofií. Jeho betonové monolitické zdi jsou charakteristické svým pravidelným obdélníkovým rastrem vzbuzujícím dojem, že jsou poskládány z panelů či kvádrů. V každém čtyřúhelníku je obsaženo šest otvorů, které jsou otiskem spřahovacích tyčí bednění. Zdi Tadaa Anda jsou vyrobeny z dokonale hladkého litého betonu. Při jeho výrobě využívá ruční práce specializovaných odborníků, kteří vytvářejí velké vyhlazené plochy stejnorodé kvality. Povrch se namočí a omývá kyselinou solnou ředěnou v poměru 1:8. Dále se natírá směsí, která obsahuje bílý cement a šedý cement v poměru 1:5. Potom se povrch namočí a omývá kyselinou solnou ředěnou v poměru 1:10. Příliš velké póry se opravují hmotou, která obsahuje světlý písek, bílý cement a obyčejný cement v poměru 3,5:0,5:1. Pro zajištění přilnutí se opravované místo natírá podkladovým materiálem. Tajemství Andova betonu tedy nespočívá ve speciální směsi, ale v manuální zručnosti jeho výrobců. N E J Z N Á M Ě J Š Í S TAV BY Chrám na vodě (Church on the Water, 1985–88), Hokkaidó – železobetonová konstrukce kaple se skleněnou průčelní stěnou otvírající pohled na obrovský kříž vynořující se z umělého jezera, s lesem a horami na pozadí (obr. 3). Kříž v tekoucí vodě je podle Anda „vyjádřením ideje Boha tak, jak existuje v našich srdcích a myslích“. Chrám světla (Church of Light, 1987–88), Ósaka – malá křesťanská kaple jako hladká betonová kostka (obr. 2). Interiér kaple se mírně svažuje směrem k oltáři. Na stěně za oltářem tvoří protínající se úzké horizontální a vertikální štěrbiny z čirého skla září-

cí kříž v hladké šedé betonové zdi jinak tmavé kaple. Z prostého šedého betonu, čirého skla a mistrovských proporcí prostoru, geometrie a směrovaného světla je vytvořeno velice jednoduché, strohé a přitom nesmírně elegantní dílo. Vodní chrám (The Water Temple, 1989–90), Hyógo – budhistický chrám na pahorku ostrova Awaji, s posvátnými prostory skrytými v podzemí pod velkým kruhovým rybníkem plným živých leknínů (obr. 4). Dovnitř se vstupuje schodištěm v centru nádrže, která tvoří střechu samotné svatyně.

Obr. 4 Vodní chrám (The Water Temple) [7]

Obr. 3 Chrám na vodě (Church on the Water) [7]


Obr. 2 Chrám světla (Church of Light) [7]

2/2005

61

SPEKTRUM SPECTRUM

Dům Koshino (Koshino House, 1978–81) – Ando také vytvořil několik mysticky působících podzemních prostor v řadě svých muzeí a domů. Tento dům je zpola zahlouben pod zemí. Sestává ze dvou rovnoběžných obdélných budov propojených vzájemně chodbou tvořící dvorek. Součástí je dílna, která je celá pod zemí. Světlo do domu proniká otvory ve stropech, zdech a velkými okny z obývací místnosti ústící do venkovního dvora. Klíčová práce z let 1979–84 je kombinací betonu a leštěných zdí a vytváří okouzlující souhru světla a povrchové struktury (textury). Obytný soubor Rokko (Rokko Housing, 1985), Kóbe – bytový komplex s krásnou vyhlídkou na ósacký záliv je terasovitě vystavěn ve dvou etapách přímo ve svahu hory Kóbe. Ando považuje Rokko za nejlepší vyjádření své myšlenky prolínajících se rastrů, geometrických forem, pevných objemů, prázdnoty, kontrolovaného světla, tmy a harmonie s přírodním prostředím. Awaji Yumebutai, Hyógo – „Yumebutai“ (2000), v překladu znamenající „jeviště snů“, je komplex hotelu a konferenčního centra s rozlehlým nádvořím a fontánami vybudovaný na ploše 215 000 m2 na uměle vytvořeném ostrově Awaji (obr. 1). Kuriózním nápadem je vydláždění betonového dna jezírek a vodopádů lasturami, které poskytla konzervárna ze severního Japonska; statisíce jich musely být do betonu vkládány ručně. Tadao Ando navrhl mimo jiné mnohá muzea: Children‘s MuseObr. 5 Konferenční centrum Vitra, foto V. Šandová

Literatura: [1] Croft C.: Concrete Architecture/Betonová architektura, Laurence King Publishing, 2004 [2] Betonirakenteiden Pinnat/Povrchy betonových konstrukcí, Suomen Betoniyhdistys r.y., 2003 [3] Jodidio P.: Architecture Now!, Taschen GmbH, 2001 [4] http://www.archiweb.cz /persons/ando.htm [5] http://web.quick.cz/japan/ando.htm [6] http://www.langenfoundation.de [7] Contemporary World Architecture, Phaidon Press Ltd., 1998

um, Naoshima Contemporary Art Museum, Suntory Museum, Museum of Literature a Forest of Tombs Museum v Kumamotu, které je vybudováno jako vyvýšená platforma s výhledem na hrobky, polovina stavby se nachází pod zemí. Andovy komerční projekty zahrnují obchodní komplex Festival na Okinawě a obchodní pasáž Time‘s v Kyótu, která je usazena přímo na břehu říčky Takase, se vstupem z terasy na úrovni hladiny vody. Většina Andových realizovaných staveb je v Japonsku a téměř všechny jsou zhotoveny ze železobetonu. Výjimkou je čtyřpatrová dřevěná konstrukce japonského pavilonu Expo‘92 v Seville, která měla tvar archy. Stavba byla v době své existence (před rozebráním) jednou z největších svého druhu na světě. Pouze několik málo staveb japonského architekta se nachází mimo jeho rodiště. Jeho první realizací ve Spojených Státech byl interiér galerie japonského umění Art Institute v Chicagu. Konferenční centrum továrny na nábytek Vitra (1989–93) v německém městě Weil-am-Rhein je první stavbou Tadaa Anda realizovanou v Evropě. Získal za něj řadu ocenění. Formálně čisté kompozice stěn z pohledového betonu, jehož směs obsahuje mj. popel, mají sametově jemný povrch (obr. 5). Interiéry jsou doplněny dřevem a vybavení zasedacích místností pocházejí přímo z dílny Vitry. Mezi další evropské projekty Tadaa Anda patří Fabrica – Benetton Art School for Applied Arts (Treviso, Itálie, 2000) a meditační prostor v areálu budovy UNESCO v Paříži (1995). Zatím poslední projekt Tadaa Anda, realizovaný v německém městě Neuss am Rhein poblíž Düsseldorfu, je komplex Langen Foundation, který byl otevřen v září 2004 (obr. 6). Dvě paralelně spojené, architektonicky odlišné budovy ze světlého betonu, skla a oceli obsahují tři rozlehlé výstavní sály na ploše 900 m2. Je zde umístěna unikátní a rozsáhlá sbírka japonského umění od 12. do 20. století (kolem pěti set uměleckých děl) i moderního západního umění. kj, jm

Obr. 6 Komplex Langen Foundation [6]

62


2/2005

A K PT UR O A LF II TL Y TOPICAL

SUBJECTS

SOUTĚŽ VYNIKAJÍCÍ BETONOVÁ KONSTRUKCE 4. ROČNÍK – STAVBY REALIZOVANÉ V OBDOBÍ 2003–2004 Česká betonářská společnost vypisuje již 4. ročník soutěže Vynikající betonová konstrukce, tentokrát pro stavby realizované v období let 2003 a 2004. Soutěž je již tradičně vypisována ve třech kategoriích staveb: • Budovy • Mosty • Inženýrské a ostatní stavby Toto členění i celkové podmínky soutěže korespondují s obdobnými soutěžemi Evropské sítě betonářských společností (ECSN) a Mezinárodní federace pro konstrukční beton (fib), jichž je ČR prostřednictvím ČBS členem. V současných dnech jsou rozesílány podmínky a přihlášky do soutěže všem členům ČBS poštou a e-mailem. Soutěž je ale otevřená pro všechny, kdo se v letech 2003 až 2004 podíleli na dokončení zajímavé betonové konstrukce nebo stavby výborné úrovně, a proto budou pravidla soutěže k dispozici jednak na webové stránce ČBS www.cbz.cz, jednak na vyžádání v sekretariátu ČBS. Pětičlenná odborná porota se zastoupením architekta a inženýrů specializovaných na budovy a inženýrské stavby udělí v jednotlivých kategoriích titul Vynikající betonová konstrukce a případná čestná uznání. Porota má ve vyhodnocování přihlášených staveb úplnou volnost, bude však sledovat především tato kritéria: • funkčnost, • originalitu návrhu, • využití vlastností betonu a vhodnost postupu výstavby, • úroveň detailů a kvalitu povrchů betonu, • užitnou hodnotu ve vztahu k nákladům, • začlenění konstrukce do okolí, celkové estetické působení. Obr. 1 Vítězná stavba 3. ročníku v kategorii budovy – KOC Smíchov v Praze

Obr. 2 Vítězná stavba 3. ročníku v kategorii mosty – Lávka pro pěší u zdymadla v Poděbradech

Hlavním účastníkům odpovědným za zhotovení oceněné stavby (investorovi, projektantu, dodavateli) budou uděleny diplomy s uvedením jmen těchto účastníků na slavnostním zahájení 12. Betonářských dnů 2005 dne 30. listopadu 2005. Přihlášení do soutěže a požadovaná dokumentace Přihlášky do soutěže musejí být zaslány tak, aby do sekretariátu ČBS dorazily nejpozději 15. srpna. 2005. Oproti minulým ročníkům je dokumentace soutěžních návrhů požadována v elektronické podobě. Poplatek za účast v soutěži zůstává oproti minulému ročníku nezměněn a činí 5000 Kč (4000 Kč, podává-li přihlášku kolektivní člen ČBS). Zájemci o účast v soutěži Vynikající betonová konstrukce za roky 2003 a 2004 najdou pravidla a přihlašovací formulář na www.cbz.cz SEZNAM

I NZER ÁT Ů A

PR

ČLÁNKŮ

Inzerent Betosan, spol. s r. o. Beton Racio, s. r. o. Degussa Stavební hmoty, s. r. o. BauChem, s. r. o. Výzkumný ústav maltovin – Praha, s. r. o. Mott MacDonald, spol. s r. o. Sdružení pro sanace betonových konstrukcí (SSBK) Česká betonářská společnost ČSSI BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

2/2005

strana 17 19 33 41 příloha – III 55 3. str. obálky 3. str. obálky

63

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E NC E A SYM P OZIA V

ČR

SANACE H ISTOR ICKÝCH B ETONOV ÝCH KONSTR U KCÍ 15. mezinárodní sympozium Sanace 2005 Termín a místo konání: 12. a 13. května 2005, Brno, Rotunda pavilonu A Kontakt: e-mail: [email protected], www.sanace-ssbk.cz, dále viz. BETON TKS 6/2005 ZESI LOVÁN Í B ETONOV ÝCH KONSTR U KCÍ Seminář Termín a místo konání: 30. května 2005, Výstaviště Brno Kontakt: e-mail: [email protected], www.cbz.cz, dále viz. BETON TKS 1/2005 P ER FOR MANCE BASED R EHAB I LITATION OF R EI N FORCED CONCR ETE STR UCTU R ES – CON R EP N ET mezinárodní konference • tematic network CONREPNET • concrete repair standard • european approaches to concrete repair and some recent andvances/innovations Termín a místo konání: 23. června 2005, Masarykova kolej, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1, tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261, e-mail: [email protected], www.cbz.cz P R EFAB R I K ACE A B ETONOVÉ DÍ LCE 3. konference Termín a místo konání: 5. a 6. října 2005, Dům hudby, Pardubice Kontakt: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1, tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261, e-mail: [email protected], www.cbz.cz ŠKOLEN Í EC2 Termín a místo konání: 18. a 25. října 2005, Masarykova kolej, Praha 20. a 27. října 2005, Hotel International, Brno Kontakt: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1, tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261, e-mail: [email protected], www.cbz.cz B ETONÁŘSKÉ DNY 2005 + V ÝSTAVA B ETON 2005 12. mezinárodní konference Termín a místo konání: 30. listopadu až 1. prosince 2005, KC Aldis, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1, tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261, e-mail: [email protected], www.cbz.cz ZAHRANIČNÍ

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

CONCR ETE AN D DEVELOP M ENT 2. mezinárodní konference Termín a místo konání: 30. dubna až 2. května 2005, Tehrán, Irán Kontakt: Building and Housing Research Centre, P.O. Box 13145-1696, Tehran, Iran, tel.: +98 21 825 99 84; fax: +98 21 825 48 42, e-mail: [email protected], www.bhrc.ac.ir M EET TH E F UTU R E OF P R ECAST CONCR ETE 18. BIBM mezinárodní kongres a výstava • marketing products, solutions, brand recognition, pricing • applications, architecture, hybrid. structure • technology, IT, SCC, UHPC, fire , modelling, design Termín a místo konání: 11. až 14. května 2005, RAI Congress Centre Amsterodam, Nizozemí Kontakt: BIBM congress and exhibition secretariat, P.O. Box 194, 3440 AD Woerden, The Netherlands, tel.: +31 348 484 484, fax: +31 348 484 475, e-mail: [email protected], www.BIBM2005.com

64

KEEP CONCR ETE AT TR ACTIVE fib symposium Termín a místo konání: 22. až 25. května 2005, Budapešť, Maďarsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.eat.bme.hu/fibsymp2005, dále viz BETON TKS 6/2003 ANALY TICAL MODELS AN D N EW CONCEPTS I N CONCR ETE AN D MASON RY STR UCTU R ES 5. mezinárodní konference Termín a místo konání: 12. až 14. června 2005, Gliwice-Ustron, Polsko Kontakt: e-mail: [email protected], dále viz BETON TKS 1/2005 UTI LIZ ATION OF H IGH STR ENGTH/H IGH P ER FOR MANCE CONCR ETE 7. mezinárodní symposium Termín a místo konání: 20. až 24. června 2005, Washington, D.C., USA Kontakt: e-mail: [email protected], www.concrete.org, dále viz BETON TKS 1/2005 AESE 2005 – ADVANCES I N EXP ER I M ENTAL STR UCTU R AL ENGI N EER I NG 1. mezinárodní konference Termín a místo konání: 19. až 21. července 2005, Nagoya, Japonsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.ncvb.or.jp/ncc_e, dále viz BETON TKS 1/2004 GLOBAL CONSTR UCTION: U LTI MATE CONCR ETE OP PORTU N ITI ES 6. mezinárodní kongres Termín a místo konání: 5. až 7. července 2005, Dundee, Skotsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.ctucongress.co.uk, dále viz BETON TKS 3/2004 CONSTR UCTION MATER IALS, CON MAT`05 3. mezinárodní konference Termín a místo konání: 22. až 24. srpna 2005, Vancouver, Kanada Kontakt: e-mail: [email protected], [email protected], www.civil.ubc/conmat05, dále viz BETON TKS 4/2004 TH E CONCEPTUAL AP P ROACH TO STR UCTU R AL DESIGN 3. oborová konference Termín a místo konání: 25. až 26. srpna 2005, Singapore Kontakt: CI-PREMIER PTE LTD, 150 Orchard Road #07-14, Orchard Plz. Singapore 238841, Republic of Singapore, e-mail: [email protected], www.cipremier.com F I B R E R EI N FORCED CONCR ETE I N P R ACTICE 1. středoevropský betonářský kongres Termín a místo konání: 8. a 9. září 2005, Štýrský Hradec, Rakousko Kontakt: e-mail: [email protected], www.cbz.cz, dále viz BETON TKS 1/2005 CONCR ETE AN D R EI N FORCED CONCR ETE DEVELOP M EN D TR EN DS mezinárodní konference Termín a místo konání: 5. až 9. září 2005, Moskva, Rusko Kontakt: NIIZHB, 61, Ryazansky Prospect, Moscow, 109427 Russia, tel./fax: +95 174 7677, e-mail: [email protected], [email protected] STR UCTU R ES AN D EXTR EM E EVENTS IABSE symposium • design, construction and servise phases and rehabilitation • general policies, natural and human errors, man-made events Termín a místo konání: 14. až 16. září 2005, Lisabon, Portugalsko Kontakt: IABSE Lisbon 2005, Organising Committee, c/o LNEC, Av. Brasil, 101,P-1700-066 Lisboa, Portugal, fax: +351 218 443 025, e-mail: [email protected], www.iabse.org STR UCTU R AL CONCR ETE AN D TI M E fib symposium Termín a místo konání: 28. až 30. září 2005, La Plata, Argentina Kontakt: e-mail: [email protected], dále viz BETON TKS 4/2004


2/2005

Sazba

175 lpi płi 45 stupn ch

Sanace inzerÆt 2005 A5 unor Q.ps D:\2005 loga\Sanace 2005\Sanace inzerÆt 2005 A5 unor Q.cdr 21. œnora 2005ZAMĚŘENÍ 10:48:37 A CÍL SEMINÁŘE ODBORNÉ

Někde na rozhraní rekonstrukcí a sanací betonových a zděných staveb se pohybuje specifická disciplína zesilování nosných konstrukcí z těchto masivních staviv a rychle nabývá na důležitosti. Její stoupající význam je na jedné straně implikován rostoucím počtem konstrukcí, které je z nejrůznějších důvodů (chatrnost stavebního stavu, růst užitného zatížení, změna účelu stavby atd.) třeba zesílit, na druhé straně stále širší paletou materiálů, výrobků a technologií, které efektivní zesílení stávajících konstrukcí umožňují. Týká se to rovnou měrou betonových i zděných a smíšených konstrukcí. Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS) se proto rozhodla uspořádat na téma zesilování nosných konstrukcí masivních staveb speciální seminář, který by poskytl jeho účastníkům ucelený přehled o této zajímavé, rychle se rozvíjející oblasti, a to jak z pohledu koncepce a určitých specifik navrhování, tak především z pohledu stavební praxe. Důraz bude proto kladen na podmínky aplikovatelnosti jednotlivých metod zesilování a jejich výhody a nevýhody, včetně aspektu celkových nákladů. Program semináře navazuje svými tematickými okruhy na ukončený výzkumný úkol 103/02/0749 Moderní metody zesilování betonových a zděných konstrukcí a optimalizace návrhu, jejímž hlavním řešitelským pracovištěm byla Fakulta stavební VUT v Brně, která také na přípravě semináře s ČBS spolupracuje. Program semináře bude proto zčásti sestaven z vyzvaných přednášek řešitelů tohoto grantu, zčásti z příspěvků dalších odborníků působících v oboru zesilování betonových a zděných konstrukcí, které vybere vědecký výbor semináře na základě došlých anotací. Seminář doprovodí výstava materiálů, výrobků a technologií firem působících v oboru zesilování nosných konstrukcí staveb. HLAVNÍ TEMATICKÉ OKRUHY SEMINÁŘE A B C D E F

Teorie, koncepce a výpočty zesilování masivních konstrukcí Zesilování betonových konstrukcí – speciální technologie a výrobky Zesilování zděných konstrukcí – speciální technologie a výrobky Aplikace FRP a jiných kompozitních materiálů Zesilování předpínáním a dopínáním Inspirativní příklady zesílených konstrukcí a staveb

VĚDECKÝ VÝBOR Doc. Ing. Petr Hájek, CSc., FSv ČVUT v Praze / Ing. Zdeněk Bílek, Sika CZ, s. r. o. / Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., ČBS / Prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc., předseda / Ing. Ivan Racek, SSŽ, a. s. / Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc., Metrostav, a. s. KONTAKTNÍ SPOJENÍ Sekteratiát České betonářské společnosti tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected], [email protected], www.cbz.cz

S VA Z

VÝROBCŮ CEMENTU

S VA Z

V ÝROBC Ů B ETON U

ČESKÁ

ČR

ČR

B ETONÁŘSK Á SP OLEČ NOST

SDRUŽENÍ

ČSSI

P R O S A N AC E B E T O N O V Ý C H K O N S T R U K C Í

P O V R C H O V É Ú P R A V Y A D E S I G N

Recommend Documents