VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ
Prof. Ing. Jiří Adámek, CSc. a kolektiv
STAVEBNÍ LÁTKY MODUL BI01-M03
BETON
STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku zodpovídá autor. ©
Prof. Ing. Jiří Adámek, CSc.
Stavební látky
OBSAH 1
2
ÚVOD .........................................................................................................7 1.1
Cíle ......................................................................................................7
1.2
Požadované znalosti ............................................................................7
1.3
Doba potřebná ke studiu......................................................................7
1.4
Klíčová slova.......................................................................................7
BETON........................................................................................................8 2.1
Definice (ČSN EN 206-1) ...................................................................8
2.2
Rozdělení betonů podle.......................................................................9
2.2.1
Druh použitého pojiva.................................................................9
2.2.2
Stupeň vlivu prostředí (tabulka 1 v ČSN EN 206-1) ..................9
2.2.3
Konzistence čerstvého betonu (tab. 3 - 6 ČSN EN 206-1).........9
2.2.4
Způsob dopravy čerstvého betonu.............................................10
2.2.5
Způsob uložení čerstvého betonu do konstrukce ......................10
2.2.6
Způsob zpracování čerstvého betonu ........................................10
2.2.7
Objemové hmotnosti ztvrdlého betonu (ČSN EN 206-1) .........11
2.2.8
Pevnostní třídy ztvrdlého betonu (ČSN EN 206-1) ..................11
2.2.9
Využití ztvrdlého betonu v konstrukcích ..................................12
2.2.10
Zvláštní požadavky na funkci betonu........................................12
Složky čerstvého betonu....................................................................12
2.3 2.3.1
Cementy ....................................................................................12
2.3.2
Kamenivo ..................................................................................14
2.3.3
Záměsová voda..........................................................................14
2.3.4
Přísady.......................................................................................15
2.3.5
Příměsi.......................................................................................16 Složení čerstvého betonu...................................................................17
2.4 2.4.1
Přehled výpočtových metod ......................................................17
2.4.2
Návrh složení čerstvého betonu ................................................17
2.4.3
Vodní součinitel ........................................................................18
2.4.4
Konzistence čerstvého betonu...................................................18
2.4.5
Teplota čerstvého betonu ..........................................................19
2.5
Technologie výroby betonu...............................................................19
2.5.1
Dávkování složek betonu ..........................................................19
2.5.2
Mísení čerstvého betonu............................................................20
- 3 (49) -
2.5.3
Ukládání a zhutňování čerstvého betonu.................................. 20
2.5.4
Ošetřování a povrchová ochrana tvrdnoucího betonu .............. 22
2.5.5
Urychlování tuhnutí a tvrdnutí betonu...................................... 22
2.5.6
Betonování za nízkých a vysokých teplot ................................ 22
2.6
Klasifikace betonů ............................................................................ 23
2.6.1
Klasifikační třídy betonu podle podmínek prostředí ................ 23
2.6.2
Čerstvý beton ............................................................................ 23
2.6.3
Ztvrdlý beton ............................................................................ 24
2.7
Požadavky na ztvrdlý beton (ČSN 206-1, část 5.5).......................... 25
2.7.1
Pevnost v tlaku.......................................................................... 26
2.7.2
Pevnost v příčném tahu............................................................. 26
2.7.3
Objemová hmotnost.................................................................. 26
2.7.4
Odolnost vůči průsaku tlakovou vodou .................................... 26
2.7.5
Odolnost proti požáru ............................................................... 26
2.8
Vlastnosti betonů .............................................................................. 26
2.8.1
Pevnost betonu (ČSN EN 206-1).............................................. 26
2.8.2
Pevnost statistická..................................................................... 31
2.8.3
Objemová hmotnost.................................................................. 32
2.8.4
Modul pružnosti a přetvárnosti................................................. 32
2.8.5
Odolnost betonu vůči průsaku tlakové vody ............................ 33
2.8.6
Odolnost betonu vůči střídavému zmrazování a rozmrazování 34
2.8.7
Objemové změny betonu .......................................................... 34
2.8.8
Teplotní roztažnost betonu ....................................................... 34
2.8.9
Trvanlivost betonu.................................................................... 34
2.9
Druhy betonů .................................................................................... 35
2.9.1
Prostý beton .............................................................................. 35
2.9.2
Železový beton ......................................................................... 35
2.9.3
Předpjatý beton ......................................................................... 36
2.9.4
Vodostavební beton .................................................................. 37
2.9.5
Beton s rozptýlenou výztuží ..................................................... 38
2.9.6
Vozovkový beton...................................................................... 38
2.9.7
Živičné betony .......................................................................... 39
2.9.8
Těžký beton .............................................................................. 39
2.9.9
Vysokopevnostní betony (HSC) ............................................... 39
2.9.10
Samozhutnitelný beton (SCC) .................................................. 40
- 4 (49) -
Stavební látky
2.9.11
Lehký beton...............................................................................40
2.9.12
Zvláštní druhy betonů................................................................43
2.10
Kontrolní otázky................................................................................46
2.11
Korespodenční úkol...........................................................................46
2.12
Autotest .............................................................................................47
2.13
Klíč ..................................................................................................47
2.13.1
Ke kontrolním otázkám.............................................................47
2.13.2
Ke korespodenčnímu úkolu.......................................................48
2.14
Závěr..................................................................................................49
2.14.1 2.15
Shrnutí .......................................................................................49
Studijní prameny ...............................................................................49
2.15.1
Seznam použité literatury..........................................................49
2.15.2
Seznam doplňkové studijní literatury........................................49
2.15.3
Odkazy na další studijní zdroje a prameny ...............................49
- 5 (49) -
Stavební látky
1 ÚVOD 1.1
Cíle
Předkládaná učební pomůcka je určena studentům prezenčního a kombinovaného studia v prvních ročnících pobytu na stavební fakultě. Získané znalosti se stanou nezbytnými vstupy při studiu odborných předmětů všech směrů ve vyšších ročnících. Nezbytným doplňkem těchto textů jsou kontrolní otázky, korespondenční úkol, autotest s klíčem ke kontrolním otázkám a korespondenčnímu úkolu, doporučená studijní literatura a seznam norem. V této části studijního textu se seznámíte vlastnostmi betonů, jejich rozdělením a klasifikací.
1.2
Požadované znalosti
Pro porozumění studijního textu jsou nezbytné znalosti středoškolské fyziky a a základní laický přehled o problematice. Základní údaje jsou v úvodu studijního textu zopakovány a vysvětleny.
1.3
Doba potřebná ke studiu
Doba studia závisí na znalostech čtenáře, obecně se dá říci, že na studium tohoto studijního textu 6 až 8 hod. studia.
1.4
Klíčová slova
Beton, cement, přísady, rozdělení betonů, klasifikace betonů
- 7 (49) -
2 BETON
2.1
Definice (ČSN EN 206-1)
Beton je materiál ze směsi cementu, hrubého a drobného kameniva a vody, s přísadami nebo příměsemi nebo bez nich, který získá své vlastnosti hydratací cementu
čerstvý beton je beton, který je zcela zamíchán a je ještě v takovém stavu, který umožňuje jeho zhutnění zvoleným způsobem
ztvrdlý beton je beton, který je v pevném stavu a má již určitou pevnost
typový beton je beton, pro který jsou výrobci specifikovány požadované vlastnosti a doplňující charakteristiky betonu a výrobce zodpovídá za dodání betonu vyhovujícího požadovaným vlastnostem a doplňujícím charakteristikám
normalizovaný beton je beton, jehož složení je předepsáno v normě platné v místě použití betonu (v ČR se jeho zavedení nepředpokládá)
beton předepsaného složení je beton, pro který je výrobci předepsáno složení betonu včetně používaných složek a výrobce zodpovídá za dodání betonu předepsaného složení
- 8 (49) -
Stavební látky
2.2
Rozdělení betonů podle
•
druhu použitého pojiva
•
stupně vlivu prostředí
•
konzistence čerstvého betonu
•
způsobu dopravy čerstvého betonu
•
způsobu uložení čerstvého betonu do konstrukce
•
způsobu zpracování čerstvého betonu
•
objemové hmotnosti ztvrdlého betonu
•
pevnostních tříd ztvrdlého betonu
•
způsobu využití ztvrdlého betonu v konstrukci
•
zvláštních požadavků na funkci betonu
2.2.1
Druh použitého pojiva
Největší objem betonů se vyrábí s cementy různých druhů a vlastností. Při vyslovení pojmu beton bez přesnějšího určení pojiva se předpokládá beton cementový. Dalšími pojivy jsou: sádra, vápno, živice, polymery, hlinitanový cement, případně jemně mletá vysokopevnostní struska aktivovaná alkaliemi. Použití těchto pojiv, s výjimkou asfaltu (živice), případně polymerních pojiv, není obvyklé. 2.2.2
Stupeň vlivu prostředí (tabulka 1 v ČSN EN 206-1)
Působení prostředí: takové chemické a fyzikální působení, kterým je vystaven beton, jehož účinky na beton nebo na výztuž nebo na zabudované kovové vložky nejsou uvažovány jako zatížení konstrukce (tabulka 1). Beton je klasifikován ve stupních 1 – 6. 1. Bez nebezpečí nebo narušení X0 2. Koroze vlivem karbonatace XC1 – XC4 3. Koroze vlivem chloridní (ne mořské vody) XD1 – XD3 4. Koroze vlivem chloridů z mořské vody
XS1 – XS3
5. Střídavé působení mrazu a rozmrazování X1 – XF4 6. Chemické působení XA1- XA3 2.2.3
Konzistence čerstvého betonu (tab. 3 - 6 ČSN EN 206-1)
Pro klasifikaci konzistence čerstvého betonu platí:
- 9 (49) -
Tabulka 3 - klasifikace podle sednutí kužele S1-S5 Tabulka 4 - klasifikace podle VeBe V0-V4 Tabulka 5 - klasifikace podle míry sednutí C0-C3 Tabulka 6 - klasifikace podle rozlití F1-F6 Konzistence čerstvého betonu se stanoví nejvhodnější metodou podle tab. 3 až 6. Stupně konzistence v těchto tabulkách nejsou přímo vzájemně srovnatelné. Pro postupy při stanovení zpracovatelnosti platí EN 12350 – 1 až 6. Způsob dopravy čerstvého betonu
2.2.4
Čerstvý beton se od míchačky dopravuje v přepravnících, pasy nebo v autodomíchávačích. Transportbeton je beton dodávaný v čerstvém stavu osobou nebo organizací, která není odběratelem betonu. Sem patří beton vyráběný mimo staveniště nebo vyráběný na staveništi, ale ne odběratelem. Doba, kterou měříme od namíchání do uložení do bednění na stavbě by neměla přesáhnout 45 minut, případně 90 minut při použití vhodného zpomalovače tuhnutí. Způsob uložení čerstvého betonu do konstrukce
2.2.5 Jsou to: •
monolitické betony, kdy se čerstvý beton dopravuje na stavbu některým ze způsobů uvedených v 2.2.4, nasype nebo čerpadly se naplní bednění, ve kterém se zhutní, zatvrdne, ošetřuje se a po ztvrdnutí se odbední
•
prefabrikované betony, kdy konstrukční prvek je vyráběn ve výrobně nebo přímo na staveništi, po dosažení požadované pevnosti se odformuje, uloží se na skládce k dozrávání, ošetřuje se a po dosažení transportní pevnosti se dopraví na staveniště, kde je uložen do konstrukce
2.2.6
Způsob zpracování čerstvého betonu
Způsobů zpracování čerstvého betonu je celá řada: •
betony vibrované
•
betony dusané
•
betony lité
•
betony stříkané
•
betony válcované
•
betony vibrolisované
•
betony odsávané (vakuované)
•
betony odstředěné
•
betony čerpané - 10 (49) -
Stavební látky
O způsobu zpracování čerstvého betonu se rozhoduje ve fázi návrhu výroby konstrukce, v tzv. technologickém předpisu výroby. Způsobu zpracování musí odpovídat složení a konzistence čerstvého betonu a technologické zařízení na zpracování čerstvého betonu. 2.2.7
Objemové hmotnosti ztvrdlého betonu (ČSN EN 206-1)
Podle objemových hmotností rozeznáváme: •
•
•
lehké betony, které po vysušení v sušárně mají objemovou hmotnost větší než 800 kg/m3 a menší než 2000 kg/m3 obyčejné betony, které po vysušení mají objemovou hmotnost větší než 2000 kg/m3, nepřevyšující 2600 kg/m3 těžký beton s objemovou hmotností po vysušení větší než 2600 kg/m3
Dále platí tabulka 9 – klasifikace lehkého betonu podle objemové hmotnosti. Betony jsou rozděleny do 6 tříd od D1,0 do D2,0. 2.2.8
Pevnostní třídy ztvrdlého betonu (ČSN EN 206-1)
Pro klasifikaci betonu podle jeho pevnosti v tlaku platí tabulka 7 pro těžký a obyčejný beton a tabulka 8 pro lehký beton. V tabulkách jsou uvedeny charakteristická pevnost v tlaku zjištěná na válcích Ø 150 mm a výšce 300 mm ve stáří 28 dnů nebo charakteristická pevnost v tlaku zjištěná na krychlích o rozměru 150 mm ve stáří 28 dnů.
Charakteristická pevnost je hodnota pevnosti, pro kterou lze očekávat nižší hodnoty nejvýše u 5 % základního souboru všech možných výsledků hodnoceného objemu betonu.
Podle tabulky 7 jsou označeny betony s charakteristickou pevností třídou v tlaku od C 8/10 až C 100/115, u lehkého betonu s charakteristickou pevností LC 8/9 až LC 80/88, vysokopevnostní betony C 55/67 a výše a LC 55/60 a výše.
- 11 (49) -
2.2.9
Využití ztvrdlého betonu v konstrukcích
Beton se využívá jako: •
tepelně izolační
•
samonosný, výplňový
•
nosný
•
prostý
•
vyztužený - železový
•
předpjatý
•
stínící – těžký beton
•
s rozptýlenou kovovou nebo polymerní výztuží
2.2.10
Zvláštní požadavky na funkci betonu
Stavební praxe vyžaduje betony vyráběné podle zvláštních požadavků na jejich funkci: •
trvanlivé
•
vodostavební
•
mrazuvzdorné
•
provzdušněné
•
rozpínavé
•
korozivzdorné
•
žáruvzdorné
•
tepelně izolační
•
korozivzdorné
•
odolné vůči záření
2.3
Složky čerstvého betonu
2.3.1
Cementy
2.3.1.1 Druhy cementů (ČSN EN 197-1), [2 – tab. II.7 str.63] •
portlandský I
•
portlandský směsný II o portlandský struskový II/A-S, II/B-S
- 12 (49) -
Stavební látky
o portlandský s křemitý úletem II/A-D o portlandský pucolánový II/A-P, II/B-P, II/A-Q, II/B-Q o portlandský popílkový II/A-V, II/B-V, II/A-W, II/B-W o portlandský s kalcilovanou břidlicí II/A-T, II/B-T o portlandský s vápencem II/A-M, II/B-M •
vysokopecní III o III/A, III/B, III/C
•
pucolánový IV o IV/A, IV/B
•
směsný V o V/A, V/B
•
hlinitanový (v ČR zákaz používání pro nosné konstrukce, vyrábí se v Maďarsku)
2.3.1.2 Třídy cementů Třídy cementů jsou dány nejnižší pevností v tlaku zjištěné na zlomcích trámečků 40/40/160 mm po zkoušce tahu ohybem. Třídy: 32,5, 42,5 a 52,5 případně 32,5 R, 42,5 R a 52,5 R, kdy písmeno R (Rapid) znamená, že se jedná o cementy s vyššími počátečními pevnostmi. 2.3.1.3 Dávky cementů Minimální dávka cementu CEM II/B-S 32,5 pro nosný beton B5 je 140 kg na 1 m3 čerstvého betonu (dle DIN 1045). Pro konstrukční železový beton C 12/15 je minimální dávka 240 kg na 1 m3 č. b při zavlhlé směsi a 300 kg při měkké směsi (dle DIN 1045).
Nejvyšší dávka cementu se doporučuje 450 kg na 1 m3 č. b. Zvyšování této dávky se již výrazně na pevnosti betonu neprojeví. U vysokopevnostních betonů se dávky pohybují i nad 550 kg na 1 m3 č.6
Optimální dávka cementu je taková, aby cementový tmel obalil všechna zrna kameniva, ocelovou výztuž a vyplnil mezery mezi nimi. Je snahou vhodnou skladbou kameniva snížit objem cementového tmele a tím i cementu. Při návrhu složení betonové směsi pro danou třídu betonu pro požadovanou konzistenci směsi a podle místa uložení v konstrukci se v závislosti na zrnitosti kameniva vypočte potřebná dávka cementu.
- 13 (49) -
2.3.2
Kamenivo
Vhodnost kameniva je prokázána, pokud vyhovuje pr EN 12620:2000 pro hutné a těžké kamenivo a pr EN 13055-1:1997 pro pórovité kamenivo. Běžně se do betonu přidávají frakce kameniva: 0/4, 4/8, 8/16, 16/22 a 16/22 mm. Mezi kameniva drobná zařazujeme kameniva s maximálním zrnem 4 mm, hrubá kameniva v rozmezí 4 – 32 mm. Těžené a drcené drobné kamenivo – písek – lze dělit na nejjemnější s max. zrnem do 0,25 mm, jemné s max. zrnem do 1 mm a hrubé od 1 do 4 mm. Hrubé těžené kamenivo od 4 do 32 mm se nazývá štěrk, hrubé drcené kamenivo stejné velikosti drť. Při výběru kameniva, zrnitosti a kategorii, např. plochost zrn, odolnost proti střídavému působení mrazu a rozmrazování, odolnost proti obrusu, jemné částice, je nutno vzít v úvahu: •
provádění prací
•
konečné použití betonu
•
podmínky okolního prostředí působící na beton
•
případné požadavky na obsažené kamenivo, povrchové úpravy nebo kamenivo pro hlazený povrch
Maximální jmenovitá horní mez frakce kameniva (Dmax) musí být určena s ohledem na nutnost vytvoření betonové krycí vrstvy výztuže a šířku minimální mezery. Štěrkopísek podle pr EN 12620:2000 je možné použít do betonu pevnostní třídy v tlaku nejvýše C 12/15. Kamenivo získané vypráním čerstvého betonu se může použít jako kamenivo do betonu. Znovu použité, neroztříděné kamenivo se nesmí použít ve větším množství než 5 % z celkového množství kameniva. Pokud kamenivo obsahuje formy SiO2 reagující na působení alkálií (Na2O a K2O z cementu nebo jiného původu) a jestliže je beton vystaven vlhkému prostředí, musí se preventivně prokázat jeho vhodnost, aby se zabránilo škodlivým účinkům alkalicko – křemičité reakce. 2.3.3
Záměsová voda
(ČSN 732028 – změna a) 9/1982) K průběhu chemických a fyzikálních pochodů v tuhnoucím a tvrdnoucím betonu je zapotřebí záměsová voda. Ta poskytuje čerstvému betonu určitou poddajnost, aby se dal dobře zpracovávat a hutnit. Pro vlastní hydratační proces je třeba cca 20 – 25 % vody z hmotnosti cementu, kdy je tato voda spotřebována na úplnou hydrataci cementu, dalších zhruba 15 - 14 (49) -
Stavební látky
% je fyzikálně vázána ve ztvrdlém betonu. Voda musí odpovídat požadavkům ČSN 732028, musí být čistá, málo tvrdá a příslušně teplá (15 ºC). Nesmí obsahovat škodlivé organické látky, jako huminové kyseliny, rašelinu, tuky a oleje a fenolické látky. Při výrobě železového předpjatého betonu je povoleno maximálně 0,05 % hm. chloridů. Recyklovaná voda, získaná z výroby betonu, musí být použita v souladu s podmínkami pr EN 1008:1997. 2.3.4
Přísady
Účelem dávkování přísad je zlepšení vlastností čerstvého nebo ztvrdlého betonu. Celkové množství přísad nesmí překročit maximální dávkování doporučené výrobcem a nesmí být vyšší než 50 g přísady na 1 kg cementu. Přísady používané v množství menším než 2 g/1 kg cementu je možné použít pouze rozptýleně v části záměsové vody. Do betonu se používají přísady: •
plastifikační
•
ztekucující (superplastifikační)
•
zpomalující tuhnutí
•
urychlující tuhnutí
•
provzdušňovávací
Přísady se nechávají stejné, použijí-li se různé druhy cementů a záleží i na výrobci cementů. Vždy se musí provést průkazní zkoušky, kterými se prokazuje vhodnost přísady pro případ použití, dávka přísady k dosažení požadovaného účinku. Při využití přísady je nutno dodržet tyto požadavky: •
účinnost
•
neškodnost
•
nepřítomnost chloridů
V některých případech lze používat kombinace přísad. 2.3.4.1 Plastifikační přísady Jsou to povrchově aktivní koloidní látky, které umožní rychlé a úplné smočení blízce uložených zrn cementu a jemnozrnných pevných látek. Zmenšují povrchové napětí na styku zrna cementu s přísadou ve vodním prostředí. Účinek
- 15 (49) -
přísad spočívá ve snížení spotřeby vody a ve zlepšení zpracovatelnosti čerstvého betonu. 2.3.4.2 Ztekucující přísady Ztekucující přísady jsou dále vyvíjené plastifikační přísady. Mají silný ztekucující účinek, ale pouze na časově omezenou dobu (do 40 minut), potom ztekucující účinek přestává. Použitím přísady se sníží spotřeba vody, která se projeví zlepšením jakosti betonu, zvýšením počátečních pevností, jednoduchým ukládáním čerstvého betonu a umožněním výroby betonů s vysokými pevnostmi. 2.3.4.3 Zpomalující tuhnutí betonu Používá se tehdy, pokud je potřeba zachovat zpracovatelnost čerstvého betonu delší dobu, než by odpovídalo normálnímu tuhnutí.
2.3.4.4 Přísady urychlující tvrdnutí Tento druh přísad je určen pouze pro speciální použití. Používají se při použití stříkaného betonu nebo u oprav betonu, dochází-li k výronům vody. Dále se využívají tehdy, jde-li o zvýšení třídenních pevností a při ochraně betonu proti zmrznutí jeho povrchu.
2.3.4.5 Provzdušňovací přísady Používají se u betonů ve vodním, silničním a mostním stavitelství, které jsou vystaveny účinkům mrazů a rozmrazovacích solí. Použitím této přísady se ve struktuře betonu vytvoří určité minimální množství mikropórů < 0,3 mm, které nejsou vzájemně propojeny. Fyzikální procesy, které v betonu probíhají při promrznutí a tání, způsobují poškození v důsledku přítomnosti vody obsažené v betonu. Chemicky vázaná voda není schopna zmrznutí. U fyzikálně vázané vody v gelových pórech dochází k zmrznutí až za velmi nízkých teplot. Provzdušňovacími přísadami se uměle vytvoří prostor pro zvětšení objemu vody při zmrznutí. Provzdušnění se nejlépe má pohybovat mezi 4,0 až 7,0 %.
2.3.5
Příměsi
Jsou to práškové materiály, které se přidávají do betonu za účelem zlepšení určitých vlastností nebo docílení speciálních vlastností. Příměsi se dělí na: •
téměř inertní (druh I)
•
pucolány nebo latentní hydraulické příměsi (druh II)
Příměsi druhu I a druhu II se musí použít v množství, které bylo použito při průkazních zkouškách (příloha A ČSN EN 206-1). Příměsi druhu II se mohou vzít v úvahu ve složení betonu pro obsah cementu a vodního součinitele.
- 16 (49) -
Stavební látky
Vhodnost koncepce k – hodnoty je prokázána pro použití popílku a křemičitého úletu. Koncepce k – hodnoty umožňuje vzít v úvahu příměsi druhu II při: •
nahrazení vodního součinitele součinitelem voda/(cement + k)
•
požadavku na minimální obsah cementu (viz 5.3.2 – ČSN EN 206-1)
Skutečná hodnota k závisí na konkrétní směsi. Koncepce k – hodnoty pro popílek podle EN 450. Maximální množství popílku, které lze uvažovat u koncepce k – hodnoty, musí vyhovovat požadavku hmotnostního poměru: popílek / cement ≤ 0,33 Podobně pro křemičitý úlet: křemičitý úlet / cement ≤ 0,11 Mezi příměsi lze zařadit mleté horniny, přírodní moučky a barevné pigmenty. Tyto příměsi se používají především k výrobě samozhutnitelných betonů.
2.4
Složení čerstvého betonu
Složení čerstvého betonu musí splnit požadavky na jeho „budoucí“ pevnost, a další požadavky, např. uložení v agresivním prostředí, mrazuvzdornost a další. Ekonomickým kritériem je zajištění požadavků na jeho vlastnosti při minimální spotřebě cementu, který je nejdražší a energeticky nejnáročnější složkou betonu. 2.4.1
Přehled výpočtových metod
Pro výpočet složení čerstvého betonu požadovaných vlastností existuje řada metod vycházejících z vlastností vstupních materiálů, požadavku na konzistenci čerstvého betonu a na výslednou pevnost betonu v tlaku. Existuje řada metod výpočtu: podle Féreta, Bolomeye, Kennedyho, KVÚ, Abramse, Graffa, Webera a Říhy. Výsledné pevnosti betonů dosažené na zkušebních tělesech po 28 dnech zrání se liší poměrně málo. S rozvojem výpočetní techniky se výpočty značně zjednodušily a především urychlily. Existují software na výpočet složení betonu i podle nové např. ČSN EN 206-1, které zohledňují všechny její požadavky např. [6].
2.4.2
Návrh složení čerstvého betonu
Pro návrh složení čerstvého betonu se nejprve určí všechny požadavky na ztvrdlý beton podle [l]. Tyto požadavky se spolu s dalšími např. požadavky
- 17 (49) -
technologickými zadají jako vstupní hodnoty pro program např. UNIBET [6]. Jako vstupy se dále zadají údaje o použitém cementu, kamenivu, vodě, vodním součiniteli, zpracovatelnosti, použitých přísadách a příměsích, množství vzduchu v čerstvém betonu apod. Výsledkem je složení čerstvého betonu, který splní všechny požadavky příslušné normy [1], při uvažování vlastností všech vstupních materiálů a technologických požadavků. 2.4.3
Vodní součinitel
Vodní součinitel w je mírou pro vytvoření hodnoty pevnosti cementového kamene a je definován jako hmotnostní poměr množství vody a cementu. Má základní význam, neboť vyjadřuje zákonitost, že za předpokladu úplného zhutnění, zvyšující se hodnota v/c na základě zvyšující se porozity projeví poklesem pevnosti. V praxi se uvažuje s množstvím vody odpovídajícímu vodnímu součiniteli v rozmezí 0,35 – 0,80. Tyto hodnoty platí pro betony, při jejichž výrobě nebyl použit plastifikátor, ani jiné přísady. Např. u betonů vystavených chemické agresivitě nesmí být překročen v/c = 0,4, příp. 0,55, i když by staticky odpovídající pevnost připouštěla vyšší hodnotu v/c a menší množství cementu (obr.1).
100%
PEVNOST BETONU V TLAKU (%)
80
60
40
20
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
W VODNÍ SOUČINITEL
Obr. 2.1 Závislost pevnosti betonu na vodním součiniteli w
2.4.4
Konzistence čerstvého betonu
Konzistence čerstvého betonu se vyjadřuje hodnotou zpracovatelnosti, tj. číselnou hodnotou a názvem zkušební metody, kterou se zpracovatelnost kontroluje. Zpracovatelnost se měří různými fyzikálními metodami, založenými na rychlosti přetvoření, rozlévání nebo sedání těles z čerstvého betonu. Podle ČSN EN 206-1 čl. 4.2.1 a EN 12350-2 až 5 rozeznáváme: •
Zkouška sednutím, kde hodnota zpracovatelnosti je hodnota sednutí komolého kužele z čerstvého betonu po jeho odformování v mm. Hodí - 18 (49) -
Stavební látky
se pro řidší směsi a příkladem označení je např. „sednutí kužele 120 mm“. Stupně sednutí se značí S1 až S4. •
Zkouška VeBe udává hodnotu zpracovatelnosti jako dobu vibrace v sekundách, potřebnou k přetvoření čerstvého betonu ze tvaru komolého kužele do tvaru válce. Tato metoda je naopak vhodná pro hustší směsi a příkladem označení hodnoty zpracovatelnosti je např. „15 s VeBe“. Velmi tuhé směsi mají hodnotu sednutí kužele menší než 10 mm, hodnotu VeBe větší než 30 s. Naopak tekuté směsi mají hodnotu sednutí kužele větší než 100 mm a hodnotu VeBe neměřitelnou, menší než 5 s (EN 12350-3). Stupně VeBe se označí V0 až V4.
•
Zkouška stupně zhutnitelnosti udává tzv. index zhutnitelnosti podle EN 12350-4. Označují se C0 – C3.
•
Zkouška rozlitím udává průměr rozlití čerstvého betonu v mm. Klasifikace je v EN 12350-5. Stupně rozlití se označují F1 – F6. V tabulce 11 ČSN EN 206-1 – čl. 5.4.1 jsou uvedeny příslušné tolerance pro určené hodnoty konzistence.
2.4.5
Teplota čerstvého betonu
Teplota čerstvého betonu v době dodávání nesmí být menší než +5 ºC. Pokud se požaduje jiná minimální teplota betonu nebo se požaduje maximální teplota, pak musí být uvedena s dovolenými odchylkami.
2.5
Technologie výroby betonu
Výroba betonu se provádí podle technologického předpisu, který musí zajistit při daném výrobním zařízení a dodaných základních materiálech požadované vlastnosti betonu. Technologický předpis předepisuje postup dávkování složek, dobu míchání, údaje o způsobu dopravy, zpracování betonové směsi předepsaným způsobem zhutnění a předepisuje způsob ošetřování hotového betonu. Předepisuje také rozsah a způsob kontroly vlastností vstupních materiálů, přesnosti dávkování a kontrolu kvality vyrobeného betonu. Uskladnění složek betonu a manipulace s nimi musí být taková, aby se významně nezměnily jejich vlastnosti. Dávkovací zařízení musí při běžných provozních podmínkách docílit a udržet požadovanou přesnost. 2.5.1
Dávkování složek betonu
Hrubé a drobné kamenivo, cement a většina přísad se dávkuje hmotnostně, na vahách, které odpovídají příslušným požadavkům na přesnost. Voda, pórovité kamenivo, přísady a tekuté příměsi se většinou dávkují objemově, na nových mísících centrech hmotnostně. Některé přísady i příměsi se dávkují v procentech vztažených k hmotnosti cementu.
- 19 (49) -
2.5.2
Mísení čerstvého betonu
Čerstvý beton se vyrábí mísením jeho složek: •
ručním mícháním (zcela vyjímečně)
•
strojně v míchačkách. Míchačky musí umožnit v dané době a požadované kapacitě dosáhnout stejnoměrné rozložení složek a jednotnou zpracovatelnost betonu po ukončení míchání.
Při strojním mísení se používají míchačky: •
spádové
•
s nuceným oběhem materiálů
•
kontinuální.
Nejvhodnější jsou míchačky s nuceným oběhem, ve kterých pohyb složek betonové směsi probíhá ve složitých křivkách. U tohoto typu míchaček se otáčí vodorovný buben a v protisměru nejčastěji tři lopatky. Obsahy míchaček jsou různé, většinou od 0,125 m3 do 5 m3, výjimkou jsou i s obsahem větším. Čerstvý beton se vyrábí buď přímo na stavbě, ve staveništních betonárnách, nebo v centrálních betonárnách umístěných v centru potřeby betonu. Oblastní betonárny zásobují oblast značně rozsáhlou, zásadně omezenou přepravními vzdálenostmi a především dobou nezbytnou pro zpracování betonu na stavbě, od jeho míchání v betonárně. Míchačky musí být takové, aby se během míchání dosáhlo rovnoměrného promíchání složek a stejnoměrné konzistence. Automíchače a autodomíchávače musí dodat čerstvý beton v homogenním stavu. 2.5.3
Ukládání a zhutňování čerstvého betonu
Čerstvý beton se po příjezdu autodomíchávače na stavbu přepravuje na místo jeho zpracování kolečky, japonkami, multikárami, dopravníky se sklopnou korbou, nákladními automobily s vanovými korbami, koši na jeřábu a čerpadly na čerstvý beton. Nejnovější čerpadla umožňují kontinuální dopravu čerstvého betonu do výšek přesahujících 15 m přesně na místo určení. Nedokonalé zhutnění může způsobit snížení pevnosti betonu až o 40 % v porovnání s betonem dokonale zhutněným. Betonová směs se do formy nebo do bednění ukládá v několika vrstvách, které se zhutní a následuje další nezhutněná vrstva a její zhutnění. Při zhutňování nesmí dojít k posunu nebo poškození výztuže, kabelů, kotev a bednění. Vibruje se tak dlouho, až přestanou z betonu unikat vzduchové bubliny, přičemž nesmí dojít k rozměšování složek čerstvého betonu. Vibrační technika zaznamenala v posledních letech značný rozvoj a umožňuje téměř dokonale zhutnit čerstvý beton. Způsob zhutnění: •
ručně, propichováním nebo pěchováním a dusáním
•
strojně, vibrováním
- 20 (49) -
Stavební látky
o elektrické vibrátory o pneumatické vibrátory o hydraulické vibrátory •
vibrace betonů o vnitřní o venkovní o povrchová o kombinovaná
•
vnitřní vibrace o ponorné vibrátory o vibrační hlavice o vibrační tyče
•
venkovní vibrace o povrchové vibrátory o příložné vibrátory
•
povrchová vibrace – vibrační žehličky, latě, lišty
•
příložná vibrace – příložné vibrátory upevněné na dno nebo vnější stěny bednění nebo formy o vibrační stolice o vibrační stolice s pneumatickým nebo magnetickým upínáním forem
•
speciální druhy vibrace o válcování a vibroválcování o lisování a vibrolisování o vibrotažení o odstřeďování.
Speciálním druhem zhutnění je také technologie stříkaného betonu (torkretování), kdy se většinou suchá betonová směs stlačeným vzduchem dopravuje ke stříkacímu stroji. Voda se přimíchá až v trysce těsně před ústím pistole pod tlakem cca 0,6 MPa. Může se použít i mokrého způsobu, při kterém se suchá směs předem smíchá s vodou a takto vlhká se žene hadicí do trysky pistole. Prudkým tlakovým nanášením se získá dobrá přilnavost k podkladu a hutnost stříkané směsi. Aby neopadávala nanesená větší zrna kameniva, přidává se urychlovač tuhnutí, který působí během několika minut. Tento způsob se používá při výstavbě tunelů nebo při sanacích betonových konstrukcí.
- 21 (49) -
2.5.4
Ošetřování a povrchová ochrana tvrdnoucího betonu
Beton je třeba chránit před přímými účinky povětrnostních vlivů, především před přímými slunečními paprsky, před působením intenzivních větrů a před deštěm a mrazem po určitou dobu po zabetonování. Nejdůležitějším aspektem ošetřování betonu je jeho udržování ve vlhkém stavu jeho kropením až do doby dosažení alespoň 70 % požadované krychelné pevnosti. Tato doba je nejméně 7 dní, použije-li se portlandský cement, nebo až 14 dní, použijí-li se cementy směsné. S kropením je třeba začít ihned, jakmile beton dostatečně ztvrdne, aby se nevyplavoval z jeho povrchu cement. Tato doba závisí na způsobu urychlování jeho tvrdnutí a na okolní teplotě, jíž je beton vystaven. V letních měsících lze začít s kropením u neproteplovaných betonů již po 12 až 14 hodinách, u proteplovaných ihned po vyvezení na skládku. Kropit se nesmí, klesne-li teplota vzduchu pod +5 ºC. Beton nemá být vystaven účinkům otřesů a jiných vlivů. Kropení betonů lze nahradit aplikací souvislých těsnících nátěrů, povlaků nebo fólií do 24 hodin, které brání odpařování vody z betonu. Používání těchto metod má však i svá úskalí. Doba ošetřování závisí také na dosažení určité hodnoty nepropustnosti betonu vůči pronikání plynu nebo vody do povrchové oblasti (krycí vrstvy betonu). 2.5.5
Urychlování tuhnutí a tvrdnutí betonu
Urychlování tuhnutí a tvrdnutí betonu se provádí fyzikálními nebo chemickými metodami, velmi často jejich kombinací. Fyzikální metody spočívají buď v odsávání nadbytečné vody z čerstvého betonu nebo na skutečnosti, že hydratační proces probíhá intenzivněji a rychleji při vyšších teplotách betonu. Teplota v betonu by neměla během prvních tří hodin po zamíchání překročit 30 ºC, do 4 hodin 40 ºC. Nárůst teplot nesmí překročit 20 ºC . h-1. Průměrná maximální teplota izotermního ohřevu v betonu by neměla překročit 60 ºC (65 ºC). Pokles teploty betonu při ochlazování nesmí být rychlejší než 10 ºC . h-1. Během proteplování a ochlazování musí být beton chráněn proti ztrátě vlhkosti. Chemické metody aplikují do betonu přísady urychlující tuhnutí a tvrdnutí betonu. Princip spočívá na změně rozpustnosti pojiv působením elektrolytů a nebo urychlujícím vznikem krystalizačních center hydratovaného pojiva vlivem katalyzátorů. Dále se používají přísady reagující s pojivem za vzniku různých sloučenin. Kombinace fyzikální a chemické metody je zvyšování měrného povrchu cementu, zvyšováním jeho jemnosti a zvyšováním jeho hydratačních schopností, aktivací domíláním cementu těsně před jeho použitím.
2.5.6
Betonování za nízkých a vysokých teplot
Nižší teploty a zejména mráz prodlužují proces tuhnutí a tvrdnutí betonu. Snižují i jeho konečnou pevnost, obzvláště pak, může-li mráz působit na beton během tuhnutí, když již započala hydratace. V tomto případě se hydratace pře-
- 22 (49) -
Stavební látky
ruší a rozpínající se led zvětšením objemu poruší začínající soudržnost cementového tmelu a beton se po oteplení rozpadne. Začne-li mráz působit na směs u níž již tuhnutí proběhlo, tj. asi po prvních 24 hodinách od přidání vody, je účinek mrazu méně nepříznivý. Pevnost cementového tmelu je již dostatečná a je schopen se bránit silám vznikajícím od zamrzlé vody. Po oteplení hydratace pokračuje a pevnost betonu dále vzrůstá. Pevnosti betonu však budou nižší než kdyby tvrdnul za normálních teplot. Nerušeně probíhá proces hydratace při teplotách vyšších než + 5 ºC. Jako ochrana betonu při betonování v podmínkách ovzduší kolem ± 0 ºC slouží předehřívání složek betonu, především vody a kameniva tak, aby betonová směs po všech tepelných ztrátách měla při uložení nejméně + 5 ºC. Zhutněný čerstvý beton se chrání tepelně izolačními rohožemi, které brání úniku tepla z čerstvého betonu. Doba ochrany betonu proti mrazu musí být zajištěna dokud pevnost betonu v tlaku nedosáhne hodnoty nejméně 5 MPa, nebo není jinak stanovena projektem. Naopak v letních podmínkách je třeba beton chránit před přímým účinkem slunce a vysychání větrem. Masivní konstrukce je vhodné betonovat v noci. V případě potřeby lze beton chladit, převážně u masivních konstrukcí. S betonáží v letních podmínkách souvisí i doba od namíchání do uložení čerstvého betonu do bednění. Velmi často dochází ke změnám zpracovatelnosti. Je zakázáno používat vodu k „rozředění“ čerstvého betonu s výjimkou ustanovení v ČSN EN 206-1. Jakékoliv požadavky na umělé zchlazování nebo oteplování betonu před jeho dodáním na stavbu musí být odsouhlasen předem mezi výrobcem a odběratelem.
2.6
Klasifikace betonů
Klasifikace betonů ve smyslu ČSN EN 206-1 je dělena podle řady ukazatelů: 2.6.1
Klasifikační třídy betonu podle podmínek prostředí
Pro klasifikaci betonu z hlediska stupně vlivu prostředí platí tabulka 1 ČSN EN 206-1 a beton je klasifikován v šesti stupních (kap. 2.2). 2.6.2
Čerstvý beton
Čerstvý beton je klasifikován podle konzistence a podle největšího zrna použitého kameniva. Pro klasifikaci dle konzistence platí tabulky 3 až 6 ČSN EN 206-1 (2.3). Pokud se beton klasifikuje podle největší frakce kameniva, pak se musí označit podle jmenovité horní meze nejhrubší frakce kameniva v betonu D max.
- 23 (49) -
2.6.3
Ztvrdlý beton
Klasifikuje-li se beton podle pevnosti v tlaku pro obyčejný a těžký beton, platí tabulka 7 – Pevnostní třídy obyčejného a těžkého betonu v tlaku a tabulka 8 pro lehké betony ČSN EN 206-1. Pro klasifikaci se použije charakteristická pevnost v tlaku zjištěná na válcích průměru 150 mm a výšce 300 mm ve stáří 28 dnů (fck,cyl) nebo charakteristická pevnost zjištěná na krychlích o hraně 150 mm ve stáří 28 dnů (fck cu). V tab. 2.1 a 2.2 jsou uvedeny pevnostní třídy obyčejných, těžkých a lehkých betonů. Tabulka 2.1 – Pevnostní třídy obyčejného a těžkého betonu v tlaku Pevnostní třída v tlaku
Minimální charakteristická válcová pevnost fck,cyl N/mm2
Minimální charakteristická krychelná pevnost fck,cu N/mm2
C 8/10 C 12/15 C 16/20 C 20/25 C 25/28 C 30/37 C 35/45 C 40/50 C 45/55 C 50/60 C 55/67 C 60/75 C 70/85 C 80/95 C 90/105 C 100/115
8 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100
10 15 20 25 30 37 45 50 55 60 67 75 85 95 105 115
- 24 (49) -
Stavební látky
Tabulka 2.2 – Pevnostní třídy lehkého betonu Pevnostní třída v tlaku
Minimální charakteristická válcová pevnost fck,cyl N/mm2
Minimální charakteristická krychelná pevnost fck,cu N/mm2
LC 8/9 LC 12/13 LC 16/18 LC 20/22 LC 25/28 LC 30/33 LC 35/38 LC 40/44 LC 45/50 LC 50/55 LC 55/60 LC 60/66 LC 70/77 LC 80/88
8 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80
9 13 18 22 28 33 38 44 50 55 60 66 77 88
Pokud se lehký beton klasifikuje podle objemové hmotnosti, platí tabulka 2.3 (tab. 9 ČSN EN 2006-1) Třída objemové D 1,0 hmotnosti Rozsah objemové ≥ 800 a hmotnosti ≤ 1 000 kg/m3
2.7
D 1,2
D 1,4
D 1,6
D 1,8
D 2,0
> 1 000 a > 1 200 a > 1 400 a > 1 600 a > 1 800 a ≤ 1 200 ≤ 1 400 ≤ 1 600 ≤ 1 800 ≤ 2 000
Požadavky na ztvrdlý beton (ČSN 206-1, část 5.5)
Podle ČSN EN 206-1 jsou specifikovány požadavky na : •
pevnost betonu v tlaku
•
pevnot v příčném tahu
•
objemovou hmotnost
•
odolnost vůči průsaku vody
•
odolnost proti požáru
- 25 (49) -
2.7.1
Pevnost v tlaku
Pevnost v tlaku se musí vyjádřit jako fc,cu, pokud je stanovena na zkušebních krychlích, a jako fck,cyl,pokud je stanovena na válcích (EN 12390-1, -2, EN 12350-1). Pokud není stanoveno jinak, pevnost v tlaku se zkouší po 28 dnech. Charakteristická pevnost v tlaku musí být stejná nebo větší než je minimální charakteristická pevnost v tlaku pro požadovanou pevnostní třídu (tab. 2.1 a 2.2). 2.7.2
Pevnost v příčném tahu
Pevnost v příčném tahu se musí stanovit podle EN 12390-6 obvykle ve stáří 28 dnů. Charakteristická pevnost betonu v příčném tahu musí být stejná nebo větší, než je požadovaná charakteristická pevnost v příčném tahu. 2.7.3
Objemová hmotnost
Podle objemové hmotnosti ve vysušeném stavu je beton definován jako obyčejný, lehký a těžký. Objemová hmotnost se musí stanovit podle EN 12390-7. Připouští se tolerance ± 100 kg/m3. 2.7.4
Odolnost vůči průsaku tlakovou vodou
Odolnost vůči průsaku tlakové vody se určuje na zkušebních tělesech, metoda a kritéria zkoušky musí být odsouhlaseny specifikátorem a výrobcem, a provádí se podle EN 12390-8. 2.7.5
Odolnost proti požáru
Beton, který je složen z přírodního kameniva, cementu, přísad, příměsí nebo jiných anorganických materiálů je zatříděn do Euro třídy A a nevyžaduje se zkoušení (ČSN EN 206-1, čl. 5.1.1 až 5.1.6).
2.8
Vlastnosti betonů
Nejdůležitější vlastnosti konstrukčních betonů jsou jeho mechanické a přetvárnostní vlastnosti a jeho trvanlivost v daném prostředí. 2.8.1
Pevnost betonu (ČSN EN 206-1)
Pevnost je nejdůležitější mechanická vlastnost betonu a vyjadřuje odpor betonu proti změně jeho tvaru a proti jeho porušení působením vnějšího zatížení. Pohlíží-li se na pevnost jako na experimentálně zjištěnou hodnotu pro stanovení výpočtových hodnot pro projektování a pro kontrolu jakosti použitých materiálů jedná se o pevnost technickou.
- 26 (49) -
Stavební látky
Pevnost statistická je hodnota určená na základě teorie pravděpodobnosti a zajišťuje spolehlivost konstrukce i bez znalosti skutečných nebo teoretických pevností v konstrukci při současném uvažování technické pevnosti. 2.8.1.1 Pevnost betonu v tlaku Pevnost betonu (technická) se stanoví ze zjištěné únosnosti zkušebního vzorku za předpokladu, že se jedná o alespoň statisticky homogenní materiál. K výpočtu se použijí poučky nauky o pružnosti a pevnosti materiálů, ke kterým je prostě nezbytný uvedený předpoklad o homogenitě materiálu. Pevnost v tlaku je pro hodnocení betonů nejzávažnější - zkouší se na krychlích - pevnost krychelná, válcích - pevnost válcová a hranolech - pevnot hranolná. Poměr výšky k šířce základny u hranolů bývá 3:1 nebo 4:1, válců 1:1 nebo 2:1. Na vývrtech z konstrukce bývá tento poměr proměnný a zjištěná pevnost se upravuje podle doporučených vztahů na základní rozměry vzorků. U vyšších poměrů u hranolů i válců bývá únosnost částečně vyčerpána ztrátou stability prvku a nikoliv dosažením pevnosti materiálu. Při zkoušení pevnosti betonu - jako křehkého staviva - se při tlakové zkoušce nezjistí skutečná pevnost v tlaku, protože o pevnosti rozhoduje překročení pevnosti v tahu od příčných napětí. Proto takto stanovenou pevnost v tlaku považujeme za dohodnutou pevnost v tlaku nebo též smluvní pevnost. Krychelná pevnost se liší od pevností hranolné i válcové. Při zatěžování působí mezi tlačnými deskami stroje a tlačnými plochami zkušebního vzorku značné tření, které zabraňuje příčnému roztahování tlačeného tělesa. Dochází k sevření tělesa na obou stranách vzorku, které zvyšuje jeho únosnost (obr.2.2). Z uvedených důvodů je krychelná pevnost vždy vyšší než pevnost zjištěná na hranolech nebo válcích. Tyto dvě pevnosti lépe vyjadřují pevnost betonu v tlaku v konstrukci a nazýváme ji pevností v dostředném tlaku. Vztah mezi pevností krychelnou, hranolnou a válcovou je 1:0,75 - 0,8:0,7 - 0,83. ČSN ENV 206 uvádí v tabulce 1 (2.3) vztah mezi válcovou a krychelnou pevností. Poměr se pohybuje v rozmezí od 0,8 do 0,83.
- 27 (49) -
F1< F
F
KLUZNÁ VRSTVA
PŘÍČNÁ DEFORMACE
PŘÍČNÁ DEFORMACE TRHLINY
SMĚR TRHLIN
F1
F
ZKOUŠKA BEZ TŘENÍ
TLAKOVÁ ZKOUŠKA KRYCHLE
SMĚR TLAKU
TLAČNÁ PLOCHA SMĚR HUTNĚNÍ BETONU
ROZDRCENÁ KRYCHLE
TVAR KRYCHLE
b)
a)
Obr. 2.2 Schéma zkoušek krychlí se třením mezi čelistmi lisu a) bez kluzné vrstvy,
b) s kluznou vrstvou
STANOVENÍ PEVNOSTI V TLAKU: VÁLCOVÁ
HRANOLOVÁ
KRYCHELNÁ
F
NA ZLOMCÍCH TRÁMCŮ
F F F A
d A A
A
a
b a2
a2
F
Rc =
Fmax A
F
a1
A=
π ⋅d2 4
F
F a1
A = a1 ⋅ a 2
A = a1 ⋅ a 2
- 28 (49) -
A = a ⋅b
Stavební látky
V TAHU:
OHYBU:
F
F
h
b
d A l
F
Rt =
Fmax A
Rf =
3 ⋅ Fmax ⋅ l 2 ⋅ b ⋅ h2
V PŘÍČNÉM TAHU: F
F
a
h
a
d
l
F
b
F
F
Rt =
2 ⋅ Fmax π ⋅d ⋅l
F
Rt =
2 ⋅ Fmax π ⋅ a2
Rt =
VE SMYKU: JEDNOSTŘIŽNÉM:
DVOUSTŘIŽNÉM:
F
F
h
h
b
A b
A
Rq =
Fmax A
Rq =
Obr. 2.3 – Stanovení pevnosti v tlaku, tahu a smyku
- 29 (49) -
Fmax 2⋅ A
2 ⋅ Fmax π ⋅b⋅h
2.8.1.2 Pevnost betonu v tahu Pevnosti betonu v tahu rozeznáváme:
pevnost v prostém (osovém) tahu,
pevnost v tahu ohybem,
pevnost v příčném tahu (štípáním).
Každá z těchto zkoušek se provádí jiným způsobem zatěžování a na různých tělesech. Schéma provádění zkoušek je zřejmé z obr. 2.3. Pevnost v prostém tahu se zjišťuje na hranolech nebo válcích namáháním osovým tahem v podélném směru. Přesně zabroušené, rovnoběžné užší plochy se nalepí vhodným lepidlem na robustní ocelové desky v tloušťkách nejméně 40 - 50 mm (u vysokopevnostních betonů), které ve středu mají závit pro zašroubování všestranně otočného kloubu s úchytnou tyčí, která se sevře do čelistí trhacího stroje. Při zkoušce je nutné naprosto přesné zabroušení stykových plošek tak, aby byly prokazatelně rovnoběžné. Dále je třeba při přípravě zkoušek věnovat značnou pozornost vystředění zkušebního hranolku nebo válce mezi čelistmi. Sebemenší excentricita zapříčiní skutečnost, že hranolek není namáhán tahem centricky (osově) nýbrž mimostředně, a získané výsledky jsou touto skutečností zkresleny. Pevnosti v osovém tahu se pohybují v rozmezí 1/8 až 1/15 pevnosti v tlaku. Pevnost v příčném tahu se zjišťuje tlakovým namáháním válců nebo krychlí případně hranolků přes úzké, nejčastěji dřevěné, příložky (obr.2.3). Jde v podstatě o vyvození soustředěného namáhání, které uvnitř tělesa vyvodí příčné napětí v tahu, které následně rozštípne zkušební vzorek ve svislé ploše spojující obě tlačené příložky. Toto napětí se nazývá pevnost v příčném tahu. Částečně je zřejmá paralela s rozložením napětí po výšce zkušební krychle při zkoušce v tlaku. Pevnosti v příčném tahu jsou opět podstatně nižší než pevnosti tlakové a dosahují hodnot od 1,5 do 4,0 MPa v závislosti na pevnosti betonu v tlaku. Pevnost v tahu ohybem se zjišťuje na trámcích 150/150/700 mm nebo 100/100/400 mm, které jsou zatěžovány ohybovým momentem vyvozeným dvěma osamělými břemeny ve třetinách rozpětí trámce podepřeného na obou koncích. Při postupném zatěžování vznikají ve spodních vláknech trámce tahová napětí a v horních vláknech napětí tlaková. Při porušení tahem ve spodní části trámce se únosnost vyčerpá překročením pevnosti betonu v tahu za současného vzniku trhliny, která se v betonu rychle rozšíří po celé výšce hranolu k tlačenému okraji. Trámec se zlomí, současně nastane částečné drcení betonu v horní tlačené zóně. Porušení hranolku nastane většinou v místě největšího ohybového momentu, tedy v případě betonu mezi břemeny v místě největší nehomogenity materiálu v této oblasti. Po zlomení vzniknou dva zlomky trámce, na kterých je možno stanovit pevnost v tlaku nebo pevnost v příčném tahu. Struktura betonu v oblasti poblíž podpor, kde ohybový moment byl minimální není totiž porušena. Pevnost ve smyku se zjišťuje na tělesech takového tvaru, které umožní vyvolat požadovaná napětí ve smyku, ať jednostřižném nebo dvoustřižném (obr.2.3.). Pevnost v kroucení se běžně nestanovuje. Zkušební těleso, většinou opět válec nebo hranol se nalepí na speciální čelisti a vyvozuje se v nich krouticí moment. - 30 (49) -
Stavební látky
Pevnost v kroucení je dána maximálním krouticím momentem při porušení zkušebního tělesa. Podle způsobu zatěžování rozeznáváme pevnost statickou, kdy se zatížení konstantním způsobem zvyšuje v relativním klidu, a pevnost dynamickou, kdy jde o t.zv. pulzování, to znamená neustále se opakující mžikové zatížení. Počet pulzovacích cyklů se pohybuje řádově do 106 až 109 cyklů. Pevnost statická se stanovuje buď zatěžováním trvajícím několik vteřin nebo minut, potom jde o pevnost krátkodobou, nebo zatěžování trvá několik dnů, týdnů, měsíců i let , a potom se hovoří o pevnosti dlouhodobé. Mezi pevnost statickou a pevnost dynamickou, která má výrazně multicyklický charakter zařazujeme pevnost zkoušenou po cyklickém zatěžování, kdy počet zatěžovacích cyklů bývá velmi nízký a v praxi se podstatě jedná o opakované zatížení. Účinky tohoto způsobu zatěžování zkušebních vzorků a především celých konstrukcí, na př. mostů se projevují na velikosti této pevnosti po málocyklicky opakovaném namáhání. Mluví se o ní někdy jako o pevnosti únavové a zjevně závisí na počtu zatěžovacích cyklů a poměru tohoto namáhání k pevnosti statické. Struktura materiálu se vlivem opakovaného namáhání postupně narušuje,a aktuální pevnost je po každém cyklu nižší. Překročí-li se při tomto zatížení na př. u železobetonových mostů mez tvorby vnitřních mikrotrhlin, dochází po určitém časovém období k významným poruchám konstrukce. 2.8.2
Pevnost statistická
Pevnosti betonu v jednotlivých místech zkušebního vzorku i pevnosti jednotlivých zkušebních těles mezi sebou, i když jsou vyrobena ze stejného materiálu a shodně ošetřována, nenabývají s ohledem na řadu technologických vlivů stejných hodnot. Zkoušenou pevnost uvažujeme za náhodnou veličinu. Rozptyl výsledků je tím větší, čím větší je počet různých činitelů ovlivňujících kladné nebo záporné pevnosti betonu. Čím je lépe dodržována technologie výroby, tím je tento rozptyl menší. Pevnost betonu nelze stanovit zkouškou jednoho vzorku betonu, ale je nezbytné provést zkoušek více. Jejich počet i způsob vyhodnocení získaných výsledků je nezbytné určit metodami teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky. Na obr.2.4 je zobrazen vztah mezi tzv. směrnou a zaručenou pevností betonu při různých úrovních technologie výroby betonu.
- 31 (49) -
ϕ%
1 s=2,7
PRAVDĚPODOBNOST VÝSKYTU PEVNOSTI
2 3 s=6,5 MPa
s=4,0 5%
15
20
25
30
35
29,5
40
35,7 31,6
45
50 MPa
KRYCHELNÁ PEVNOST
Obr. 2.4 Vliv různých úrovní technologie výroby na směrnou pevnost betonu
Uvádí-li se v jakémkoliv technickém podkladě pevnost betonu a dále se neupřesňuje kvalitativní a jiné technické údaje, jedná se o pevnost betonu v tlaku o třídu betonu. Betony se podle pevnosti dělí do tříd a příslušné normy nebo standardy specifikují jaké vlastnosti musí mít beton uvedené třídy, jak se označuje, jak se stanovuje a jak se kontroluje (ČSN EN 206-1). Průkazní zkoušky se provádí před zahájením výroby betonu a prokazují vhodné složení betonové směsi zajišťující požadované vlastnosti betonové směsi a betonu a hospodaření s cementem ve vztahu k vlastnostem dosažitelných materiálů a navržené technologii výroby. Kontrolní výrobní zkoušky - slouží k průběžnému ověřování vlastností vyráběné betonové směsi a betonové konstrukce, prováděné v rámci vstupní kontroly jakosti. Provádějí se v procesu výroby. Vzájemné porovnání stávajícího a současného značení tříd betonů je uvedeno v [1] – tab. IV.3 a IV.4 na str, 87 a 88). 2.8.3
Objemová hmotnost
Hodnocení betonů dle objemové hmotnosti je uvedeno v části 2.2.7 tohoto textu. 2.8.4
Modul pružnosti a přetvárnosti
Modul pružnosti betonu E je základní přetvárnostní charakteristikou betonu. Je definovaný jako poměr napětí σ k poměrné deformaci ε .Pro případ smykového namáhání je modul pružnosti ve smyku G definován jako poměr tečného napětí τ a zkosu γ . Hookeův zákon platí v oboru pružných deformací, v oblasti deformací nepružných se stanovuje modul přetvárnosti, což je poměr napětí k celkovému po- 32 (49) -
Stavební látky
měrnému přetvoření. Jde-li o tlakové namáhání, jedná se o modul stlačitelnosti. Na obr. 2.5 je zobrazen pracovní diagram betonu v tlaku. Zatímco v pružné oblasti platí Hookův zákon, v oblasti nepružné platí mocninový zákon BachSchülleův, což je obdoba Hookova zákona. Součinitel n v mocnině napětí je číslo větší než 1, do 20 - 30% pevnosti betonu jej uvažujeme hodnotou n=1. Hodnoty modulů pružnosti závisí na pevnosti v tlaku a objemové hmotnosti, pro určené třídy betonu jsou uvedeny v normách nebo Eurokódu 2 a pohybují se v rozmezí od 15.000 do 40.000 MPa.
Součinitel příčného roztažení nebo také Poissonovo číslo udává poměr mezi příčnou a podélnou deformací osově namáhaného tělesa. Příčná deformace při stlačování v podélném směru vyplývá ze změn ve struktuře zkušebního tělesa. Příčná deformace má vždy opačné znaménko než deformace podélná. Podélnému zkrácení odpovídá příčné roztažení a naopak. Hodnota Poissonova čísla u betonu se pohybuje v rozmezí od 0,08 do 0,20. Hodnoty modulu pružnosti a součinitele příčného roztažení jsou vstupními parametry při výpočtu přetvoření konstrukcí (II. mezní stav). 2.8.5
Odolnost betonu vůči průsaku tlakové vody
Odolnost betonu vůči průsaku tlakové vody má obrovský význam nejen pro vodohospodářské stavby, ale má vliv i na trvanlivost betonových a železobetonových konstrukcí, vystavených vlivům povětrnosti a agresivnímu prostředí. Zkušební vzorek, obvykle krychle o hraně 150 mm je vystaven působení tlakové vody po dobu 72 hodin. Výsledek je hloubka průsaku po stanovené době, která se změří po rozdrcení krychle příčným tahem. V současné době nelze snadno a jednoznačně převést stávající označení na nové. Odolnost průsaku se stanoví dle ČSN EN 12 390-8 – Zkoušení ztvrdlého betonu – část 8: Hloubka průsaku tlakovou vodou se odolnost stanovuje jako maximální požadovaný
- 33 (49) -
průsak vodou do zkušebního tělesa. Tento údaj se uvede ve specifikaci betonu jako jeden z nepovinných údajů. 2.8.6
Odolnost betonu vůči střídavému zmrazování a rozmrazování
Je přímo ovlivněna množstvím pórů a dutin ve struktuře betonu. Tyto dutiny jsou prostorem pro hromadění vody, která při mrazech může zmrznout a zvětšením objemu způsobí porušení struktury betonu. Zlepšit mrazuvzdornost lze použitím provzdušňovacích přísad, které v čerstvém betonu vytvoří póry o průměru 0,05 až 0,2 mm, které nejsou vzájemně propojeny. Mírou mrazuvzdornosti je poměr pevnosti střídavě zmrazovaných a rozmrazovaných vzorků k hodnotě pevnosti srovnávacího vzorku nezmrazovaného. Zkouší se pevnost v tahu ohybem a pevnost v tlaku na zlomcích na trámcích 100/100/400 mm. Tento poměr nesmí klesnout pod hodnotu 0,75. Počet zmrazovacích cyklů je 50, 100, 150 a 250 (Příloha J ČSN EN 206-1). 2.8.7
Objemové změny betonu
Při zrání beton mění svůj objem, nejdříve ve vlhkém prostředí nabývá a potom se beton smršťuje. Tento proces je samovolný a lze jej částečně ovlivnit skladbou betonové směsi, především množstvím cementu a vody. Smrštění se nepříznivě projevuje vznikem napětí v betonu a posléze vznikem a rozvojem trhlinek. Pravidelným ošetřováním betonu vodou se smršťování sníží. Dotvarování je objemová změna, která vzniká působením trvalého nebo opakovaného zatížení betonové konstrukce. Velikost dotvarování závisí na hodnotě modulu pružnosti betonu, ale současně na podmínkách uložení betonu. Po odlehčení konstrukce se podstatná část deformace vrátí - její pružná část, ale část deformace je již nevratná. Této nevratné trvalé deformaci říkáme ploužení (creep), čisté dotvarování. Se smršťováním a především s dotvarováním je třeba uvažovat při statickém návrhu železobetonových a betonových konstrukcí a především u konstrukcí předpjatých 2.8.8
Teplotní roztažnost betonu
Beton mění své rozměry v konstrukci i při změnách teplot. Při klesající teplotě se smršťuje, při vyšších teplotách se roztahuje. Do výpočtu se teplotní roztažnost uvažuje zavedením součinitele teplotní roztažnosti α = 12 .10 -6 .K -1 Teplotní změny vyvolávají v konstrukcích napětí, která mohou být v extrémních případech nebezpečná. Je nezbytné eliminovat tyto vlivy např. dilatačními spárami apod.
2.8.9
Trvanlivost betonu
Trvanlivost je schopnost betonu odolávat vlivům prostředí bez jeho porušení nebo podstatného snížení pevnosti po celou dobu předpokládané životnosti konstrukce. Nejvíce škodí účinky střídavého zmrazování a rozmrazování, kdy dochází k poruchám struktury betonu. Trvanlivý beton by měl být i vodotěsný aby mohl odolávat např. účinkům rozmrazovacích solí a podobně. Velmi ne- 34 (49) -
Stavební látky
příznivě působí agresivní prostředí, proti němuž se lze bránit nátěry nebo obklady. Problematika trvanlivosti se v současné době dostává do popředí a již při návrhu konstrukce se s tímto aspektem musí počítat. V ČSN EN 206-1 se trvanlivostí zabývá příloha J.
2.9
Druhy betonů
2.9.1
Prostý beton
Prosté hutné betony z přírodního kameniva s objemovou hmotností 2000 2600 kgm-3 a zaručenou pevností C12/15 až C40/50 jsou určeny pro budování podkladních vrstev, základových konstrukcí a jádrových částí přehradních konstrukcí. 2.9.2
Železový beton
Vzhledem ke známé skutečnosti, že pevnost betonu v tahu je v porovnání s pevností v tlaku podstatně nižší (8 - 12%) vyztužuje se část betonové konstrukce v níž se předpokládají tahová napětí betonářskou ocelí potřebného průměru. Kombinací betonu s výztužnými vložkami se říká železový beton, který tvoří převážnou část navržených betonových konstrukcí. Vyztužením betonu betonářskou ocelí vzniká kompozitní materiál, který má zcela odlišné vlastnosti v porovnání s betonem prostým. Při navrhování železobetonových výztužných konstrukcí se předpokládá bezchybné spojení obou materiálů projevující se dokonalou soudržností na př. žebírkových ocelových vložek se zatvrdlým cementovým kamenem. Dokonalé obalení povrchu ocelových prutů cementovým kamenem zajistí spolupůsobení obou složek betonu a tím i dokonalý přenos namáhání mezi sebou. K poruchám způsobujícím nezajištění tohoto základního předpokladu dochází pouze nedostatečným obalením výztužných vložek cementovým kamenem v procesu výroby nebo v případě přetížení konstrukce, kdy došlo k překročení meze kluzu použité oceli a k následné tvorbě a rozvoji trhlinek. Trhlinami se může dostat k výztužným vložkám vlhkost a vzduch včetně CO2 a mohou vznikat základní korozní články, porušující povrch vložek a posléze pronikající dovnitř vložek. Korozní zplodiny zvětšují svůj objem a způsobují další porušení betonu v okolí korozního ložiska. Betonový kámen svou silně alkalickou reakcí (pH 12), pasivuje povrch výztuže a brání vzniku korozních článků, které pro svůj vznik vyžadují kyselejší prostředí (pod pH 9). Možná tvorba korozních ohnisek bývá způsobena také tzv. karbonatací betonu. Působením CO2 na hydratační produkty cementu vzniká CaCO3, který krystaluje v nestabilních modifikacích vateritu nebo aragonitu. Tyto minerály se přeměňují na stabilní kalcit za vzniku objemových změn. Vlivem karbonatace se snižuje alkalita povrchu betonu i do značných hloubek (řádově i několik desítek mm). Betonářská ocel v tomto prostředí začíná opět korodovat. Používání rozmrazovacích solí a kombinací se střídavým zmrazováním a rozmrazováním se nepříznivě projevuje degradací betonu.
- 35 (49) -
Velmi nebezpečný se ukázal obsah chloru ve výluzích betonů, kdy opět dochází ke snižování alkality betonu. Také působení SO3 má nepříznivý vliv na stav povrchové vrstvy betonu snižováním hodnoty pH. 2.9.3
Předpjatý beton
Vznik trhlin v železovém betonu způsobuje časem jejich rozevření, které může být často nebezpečné. Vznikla myšlenka zabránit jejich vzniku vytvořením umělého tlaku v tažené zóně betonu napnutím ocelové výztuže neboli předpětím betonu. Základní myšlenkou předpínání je vnést do betonu uměle vyvozený tlak v té části průřezu, v níž pozdější zatížení vyvodí tah, takže v této části průřezu musí být napřed překonám uměle vyvozený tlak dříve, než v ní může vzniknout skutečný tah (obr. 2.6 a 2.7). Předpjatý beton může být: a) předem předpjatý, b) dodatečně předpjatý. Předem předpjatý beton se uplatňuje především ve stropních, střešních nebo mostních dílcích obdélníkového průřezu, T - průřezu nebo TT - průřezu. Dílce se vyrábí na dlouhých drahách (Spiroll, Partek) tím způsobem, že nad podložkou v tažené oblasti budoucího stropního dílce se natáhne a předepne potřebný počet předpjatých lan tvořených dráty ∅ 4,5 mm v počtu od 7 výše a zakotví se do kotevních bloků. Potom se na dlouhé dráze vybetonuje z velmi suchého a pevného betonu nekonečný pás betonu (na př. 120 m). Po jeho zatvrdnutí se konce lan přepálí a v tom okamžiku se vnese do tažené části stropního dílce předpětí tlakem. Potom se usadí na dráhu pila s diamantovým kotoučem a nařeže stropní panely podle požadavků odběratele v délkách od 2,0 m do 12,0 m. Výšky panelů jsou pro různá zatížení a rozpony různé, v některých typech je předpjatá i výztuž v tlačené zóně dílce. Na př. stropy Partek (Spiroll) mají výšky 150, 200 a 300 mm. Nesmírnou výhodou je neohraničená variabilita délek stropních dílců, jejich únosností a výšek. Obdobným způsobem se vyrábí i předpjaté stropní, střešní nebo mostní dílce tvaru T nebo dvojitého TT.
účinná průřezová plocha
nenapjatá ocelová vložka a)
l'
h
před napnutím
l po napnutí oceli sílou V V
σev
sam otné předpětí (předpokládá se, že nepůsobí ani vlastní váha nosníku)
prodloužení oceli
σ ∆ st = Ε ev l ' sp
působení síly V na beton
σbv V h/3
V
účinný průřez
b)
h
V
zkrácení betonového prvku
σ ∆ b = Ε bv l b
zatížený předpjatý nosník
h
c)
Dodatečně předpjatý beton se vyrábí jako železobetonová část konstrukce, převážně mostní buď přímo na staveništi poblíž stavby nebo ve výrobně ve
- 36 (49) -
Stavební látky
dřevěných nebo ocelových formách. Prvky jsou navrženy na stálé zatížení vlastní tíhou a na přepravu a osazení dílců do konstrukce. Jsou většinou vyztuženy běžnou betonářskou ocelí. Na stavbě se osadí do příslušné polohy v konstrukci a přistoupí se k předpínání většinou kabely (tyčemi nebo lany) z předpínacích drátů ∅ 4,5 nebo 7 mm. Pro kabely se používají většinou patentované dráty ∅ 7 mm v různém počtu podle předpokládaného předpjetí. Při výrobě dílců nebo segmentů jsou v betonu vytvořeny kanálky, jimiž se kabel protáhne až vyčnívá z obou stran dílce. Kabel se na jedné straně dílce zakotví do kotevní desky ocelovou kotvou. Na druhém konci se upnou dráty do předpínací pistole a předepnou se na vypočtenou hodnotu předpínací síly. Po jejím spolehlivém dosažení se dráty zaklínují do kotevní desky kotvou a předpětí je vneseno do nosníku. Posléze se kanálky zainjektují nejlépe aktivovanou cementovou maltou. V poslední době se při sanacích mostů využívá tzv. volných kabelů. Způsob postupného předpínání kabelů v průřezu je předepsán statickým výpočtem. Obdobným způsobem se v mostním stavitelství připínají mostní segmenty k již zabudovaným segmentům předcházejícím. Tato technologie se nazývá letmá montáž. 2.9.4
Vodostavební beton
Vodostavební beton je beton, železobeton nebo předpjatý beton pro konstrukce trvale nebo střídavě vystavený účinkům stojaté nebo proudící vody. Jeho vlastnosti zabezpečují spolehlivost těchto konstrukcí v daných klimatických podmínkách. Rozdělení vodostavebních betonů (podle zrušené ČSN 73 1209): •
podle přímého styku s vodou o stále ponořený, o střídavě ponořený, o vynořený, občas vodou omývaný,
•
•
podle nejmenšího rozměru konstrukce h: o - masivní,
h > 2,0 m
o - středně masivní,
1,0 ≤ h < 2,0 m
o - silnostěnný,
0,6 ≤ h < 1,0 m
o - tenkostěnný,
h < 0,6 m
podle vystavení betonu účinkům vody a povětrnosti: o obalový, o jádrový,
•
podle účelu použití: o vodotěsný, o trvanlivý, o odolný proti korozi,
- 37 (49) -
o mrazuvzdorný, o houževnatý. Pro vodostavební betony jsou předepsány některá doporučení, především z hlediska použitých materiálů zajišťující jeho kvalitní provedení. Nejnižší předepsaná dávka cementu je 260 kg.m-3 h.b.s. a nejvyšší dávka 400 kg.m-3 h.b.s. Druhý omezující požadavek je veden snahou omezit vysoký vývin hydratačního tepla v masivních a středně masivních konstrukcích a zamezit vzniku a rozvoji "technologických" trhlinek v betonech tenkostěnných. Spolehlivost spočívá v zajištění trvanlivosti konstrukcí z těchto betonů. Trvanlivost úzce souvisí s dalšími vlastnostmi těchto betonů, které ji podmiňují : je to především vodotěsnost, mrazuvzdornost, odolnost proti korozi a houževnatost. Odolnost proti působení korozních vlivů je v ČSN EN 206-1 řešena v bodě 4.1 – Stupeň vlivu prostředí a v příloze F – Doporučené mezní hodnoty pro složení betonu (tab. F1) 2.9.5
Beton s rozptýlenou výztuží
Tento druh betonu patří mezi zatím příliš nerozšířené betony. Podstata těchto betonů spočívá v pokud možno dokonalém a rovnoměrném rozptýlení polymerních vláken nebo drátků ve hmotě betonu při mísení. Podle použitého plniva se jedná o vláknobeton, mikrovyztužený beton, drátkobeton, někdy armocement. Rozptýlená výztuž, ať již kovová ve formě jemných drátků průměru pod 1 mm v délkách 10 - 20 mm nebo z polymerních vláken různého typu, zlepšuje především tahové pevnosti betonu, a přispívá i k mírnému zvýšení pevností tlakových a současně ke zvýšení jeho houževnatosti. Důvody, že se zatím nevyužívá tohoto druhu betonu ve větším rozsahu spočívají především v technologických potížích s dokonalým rozložením drátků nebo vláken v objemu betonu, nepodstatná není ani ekonomická nevýhodnost používání rozptýlené výztuže v porovnání s výztuží klasickou. 2.9.6
Vozovkový beton
Cementové betonové vozovky se provádějí na dálnicích, silnicích a letištních plochách. V důsledku své tuhosti přenášejí zatížení vozidel na podkladní vrstvy. Podklady pro betonové desky bývají tuhé nebo netuhé. Betonové desky bývají obvykle dlouhé 7 m, šířka u dálničních a silničních desek nemá být větší než 3,75 m, u letištních 7,5 m. Tloušťka musí být větší než 150 mm. Mezi deskami musí být podélné a příčné spáry, zalité zálivkou. Kamenivo do vozovky musí být kvalitní, maximální zrno 32 mm. Cement se používá silniční SC 70 se zaručenou pevností v tahu ohybem 7 MPa, objemově stálý. Návrh, výroba a doprava těchto betonů se provádí shodně s výrobou prostých betonů, rozprostření a hutnění směsi se provádí finišery. Ošetření betonu se provádí okamžitě po zhutnění ochranou proti vysychání, odpařování a dešti. Beton musí mít vyšší pevnost v tahu ohybem, musí být mrazuvzdorný a odolá-
- 38 (49) -
Stavební látky
vat účinkům rozmrazovacích solí. Předpokládá se použití provzdušňovacích přísad. 2.9.7
Živičné betony
Živičné betony obsahují kromě kameniva jako pojivou složku živice, složené z uhlovodíků a jejich derivátů. Patří k nim: •
přírodní živice neboli přírodní asfalty,
•
ropné živice neboli ropné asfalty,
•
pyrogenetické živice neboli dehty.
Kamenivo má být pevné, hutné, netečné k vodě a mrazuvzdorné. Jeho pevnost je limitována zhutňováním s využitím válcování, kde dochází k dodatečnému drcení kamenů. Kamenivo musí mít též dobrou přilnavost k pojivu. Živičné betony se používají převážně v silničním stavitelství v těchto formách: Obalované kamenivo (OK) pro podkladní vrstvy silničních vozovek, vyrábí se ve speciálních obalovnách a odtud zatepla je expedováno na místo uložení. Rozprostírá se za pomoci finišerů, hutní se pneumatickými nebo hladkými válci, Asfaltový beton (AB) má na rozdíl od obalovaného kameniva minimální mezerovitost, je uzavřený a vodotěsný. Používá se k vytvoření jedno-či vícevrstvých krytů vozovek, Litý asfalt (LA) je živičný kryt ze směsi polotuhého asfaltu a hutného kameniva. Horká směs se nanáší na vhodný podklad a po vychladnutí tvoří nepropustnou vrstvu. Pro zdrsňování se používá posyp (drcené kamenivo 2 - 4 mm). Litý asfalt je vysoce kvalitní kryt těžké živičné vozovky - vhodný zejména pro městskou dopravu. 2.9.8
Těžký beton
Jeho vyšších objemových hmotností do 3600 kgm-3 se dosahuje použitím barytového kameniva, nebo vysokých objemových hmotností do 4500 kgm-3 s použitím litinové drtě se podobně jako u těžkého betonu s barytem a litinovou drtí (3800 - 4000 kgm-3) používá jako biologická ochrana před rentgenovým zářením nebo před paprsky γ (gama).Kolem zdrojů těchto záření se vybuduje ochranná obálka z těžkého betonu, která má vynikající schopnost tyto paprsky zadržet. Používá se ve zdravotnictví i v energetickém průmyslu při výstavbě jaderných elektráren nebo skladů či meziskladů vyhořelých jaderných paliv.
2.9.9
Vysokopevnostní betony (HSC)
Patří mezi méně běžné betony, nicméně jejich používání se rozšiřuje. Do této skupiny patří betony C55/67 až C100/115 a LC 50/55 až LC 80/88. Velmi záleží na vlastnostech použitých kameniv (oblázky), cement CEM I-52,5R, přísa-
- 39 (49) -
da silica-fume (mikrosilika), kvalitní vodě, na použitém superplastifikátoru a zpomalující přísadě. Vodní součinitel má být w ≤ 0,35. Většinou je konzistence KF (tekutá) a čerstvý beton se ukládá čerpadly. Čerstvému HSC se musí věnovat zvláštní pozornost po jeho uložení do bednění. Je nutno zabránit oslunění, vystavení proudu vzduchu a vysychání vody. V zahraničí je jeho používání značně rozšířeno, začíná se používat i u nás. Dalším stupněm v kvalitě vysokopecních betonů jsou betony s vysokými vlastnostmi i mimo pouhé pevnosti, říká se jim vysokohodnotné betony (HPC). 2.9.10
Samozhutnitelný beton (SCC)
Patří druhově k vysokohodnotnému betonu (HPC). Je schopen tečení bez působení vnějších dynamických sil s velkou odolností proti rozměšování a segregaci hrubých složek čerstvého betonu, umožňuje vyplnit bednění i přes hustou výztuž aniž by bylo zapotřebí použít vibrace. V zahraničí se používá velmi často, především v inženýrských a dopravních stavbách. U nás se již využívá na větších stavbách věží, mostů a podzemních staveb. 2.9.11
Lehký beton
Tvoří zvláštní skupinu mezi běžnými betony vzhledem ke své nižší objemové hmotnosti a tím i lepším tepelně izolačním vlastnostem. Převážně byly a jsou známy jako betony izolační nebo výplňové. Teprve v posledních třiceti letech se objevují lehké betony z pórovitých kameniv, z nichž lze vyrobit betony pro účely konstrukční. Těmto betonům říkáme lehké konstrukční betony - dále jen LKB. Počátky použití lehkých betonů se datují do dávnověku, kdy se využívaly lávové tufy a tufity a křemelina. I během středověku a novověku se ke stavbě lidských obydlí používaly lehké materiály ve spojení s vápenným pojivem. Používání lehkých betonů má řadu aspektů: •
technické,
•
ekonomické,
•
ekologické.
Technické aspekty jsou velmi významné. Dokáže se vyrobit LKB z agloporitu -3 nebo Liaporu, s plnou strukturou s objemovou hmotností kolem1800 kg.m a pevnosti v tlaku 40 MPa. Snížení objemové hmotnosti LKB oproti betonu s přírodním kamenivem o 25% umožní statikovi navrhnout méně hmotnou konstrukci. Tento aspekt se projeví především u toho typu konstrukcí, kde vlastní tíha konstrukce činí rozhodující část stálého zatížení, tedy především u mostů, výškových staveb, zavěšených střech a podobně. Již postavené mosty, jež byly zčásti nebo zcela postaveny z LKB jsou tvarově i konstrukčně neporovnatelné s dříve postavenými mosty. Obr. 2.8. názorně předvádí subtilní konstrukci mostovky objektu i celého mostu včetně ukotvení do základů. Rozpon mostu jej přitom neřadí do kategorie malých mostků.
- 40 (49) -
Stavební látky
Projektant ve spolupráci se statikem může využít uvedených skutečností a zlepšit technické a ekonomické parametry mostu ať subtilnější konstrukcí nebo větším rozponem a podobně. Uvedené technické parametry se pochopitelně promítnou i do ekonomických kalkulací stavby. I když je cena pórovitého kameniva vyšší v porovnání s cenou těženého nebo drceného kameniva, celkové náklady na výrobu díla jsou srovnatelné nebo nižší. Neopomenutelné jsou i ekologické aspekty používání LKB. Pórovitá kameniva jsou často vyráběna z průmyslových odpadů (zpěněná a granulovaná struska, agloporit). Snížení devastace území sloužícího pro skládky strusky i popílků i snížení devastace ovzduší je jistě závažným argumentem pro jejich zpracování.
Obr. 2.8 Subtilní konstrukce mostovky mostu z lehkého betonu
2.9.11.1 Rozdělení lehkých betonů Lehké betony dělíme podle účelu na: •
izolační betony,
•
izolačně nosné betony,
•
lehké konstrukční betony.
Podle struktury betonu se dělí na: •
pórovité o mikropority, o makropority,
•
mezerovité - vylehčením objemu betonu mezerovitou strukturou,
•
hutné - konstrukční, nosné, plná struktura betonu, vhodný pro železový LKB i předpjatý LKB,
2.9.11.2 Izolační betony Z celé škály lehkých betonů je v současné době významné používání autoklávových plynosilikátů (pórobetonu) typu YTONG, SIPOREX, CALSILOX a
- 41 (49) -
HEBEL a dalších, kterých je na trhu dostatek a jsou velmi vhodným výplňovým materiálem především v bytové, průmyslové a občanské výstavbě: Pórobeton se vyrábí buď z křemičitého písku nebo popílku jako plniva a cementu nebo vzdušného vápna, příp. s jejich kombinací jako pojiva. Jako kypřicí prostředek se používá hliníkový prášek. Směs plniva, pojiva a Al prášku se naleje do forem, nechá „vzkypět“ a zavře se do autoklávů, kde při teplotě 150 180o C a tlaku 0,4 - 0,8 MPa se vytváří a tvrdne struktura pórobetonu. Objemová hmotnost pórobetonových tvárnic se pohybuje do 400 - 900 kg.m-3 a pevnost v tlaku běžně 2 - 3 MPa, lze však vyrobit i tvárnice s pevností do 10 MPa i když za cenu vyšší objemové hmotnosti. Součinitel tepelné vodivosti λ = 0,11 - 0,17 W.m-1 .K-1 , prakticky se počítá s hodnotou λ = 0,22 W.m-1 .K1. Vyrábí se nejen tvárnice, ale i stěnové panely, příčky, izolační desky a střešní nosné desky. U vyztužených nosných desek se velmi často vyskytují problémy s korozí výztuže, která se musí před použitím povrchově upravit. Další skupinou jsou pěnobetony, kdy do směsi plniva a pojiva se vmíchává organická pěna. Pěnobetony jsou autoklávované nebo tvrdnou v normálních podmínkách. Jejich používání je omezeno poměrně složitou technologií výroby. V mikroporitech je obsažen vedle vápenného pojiva a plniv nadbytek vody, která buď v autoklávech nebo v normálních podmínkách zrání odpařuje a vzniká hmota s pórovitou strukturou. Betony s organickým plnivem - využívají odpady dřeva - piliny, hobliny, třísky, případně pazdeří a pod. Smíchají se s cementovým nebo vápenným po-3 jivem a vznikají betony s nízkou objemovou hmotností asi 500 kg .m , malou pevností a poměrně dobrým součinitelem λ. Dřevěné plnivo je třeba před výrobou mineralizovat, na př. vodním sklem. Z polystyrénového betonu se vyrábí izolační vrstvy střech, obvodové stěny a další. Napěněné polystyrénové kuličky se vmíchají do cementové malty a -3 vznikne beton s objemovou hmotností okolo 700 kg.m , pevností v tlaku 2 - 3 -1 -1 MPa a součinitelem λ = 0,2 W.m .K . 2.9.11.3 Izolačně nosné betony V těchto betonech je přírodní drcené nebo těžené kamenivo buď zcela nebo částečně nahrazeno pórovitým kamenivem. Struktura těchto betonů bývá mezerovitá nebo částečně mezerovitá. U těchto betonů se spojuje nosná funkce tvárnic nebo dílců s vhodnými tepelně technickými parametry. Jako plnivo se používají tato pórovitá kameniva: •
agloporit,
•
keramzit,
•
zpěněná struska (strusková pemza).
V menším rozsahu: •
expandit, - 42 (49) -
Stavební látky
•
škvára,
•
cihelná drť (i recyklovaná).
Z keramzitu LIAPOR - CS se např. vyrábí řada tvárnic z lehkého betonu s výbornými tepelně izolačními vlastnostmi, které mají i dostatečnou pevnost a slouží jako tvárnice ke zdění do určitého počtu podlaží, podobně jako pórobetonové tvárnice. Tento druh betonu se nazývá izolačně nosným. Pevnosti těchto tvárnic 3,0 MPa a více lze využít ke dvoupodlažní zástavbě, tvárnice s pevností 5,0 MPa a více se využívají pro výrobu samonosných obvodových dílců . Vnitřně nosné stěny se budují z tvárnic s pevností vyšší než 7,0 MPa. 2.9.11.4 Lehké konstrukční betony Lehké konstrukční betony (LBK) se vyráběly převážně z agloporitu. Z keramzitu LIAPOR - CS nelze vyrábět příliš kvalitní LKB, lze však dovézt z Německa Liapor tříd Fa G v druzích 5, 6, 7 a 8, z něhož lze podle údajů výrobce vyrobit i beton s pevností v tlaku blížící se 60 MPa při objemové hmotnosti -3 1875 kg .m . Nevýhodou však je značně vysoká cena tohoto dováženého keramzitu. LKB se využívají především při rekonstrukčních pracích, kdy je třeba použít vysokopevnostní beton s nižší objemovou hmotností. Jako příklad lze uvést 3 opravu Mánesova mostu v Praze, kde bylo uloženo cca 400 m LKB z agloporitu s požadovanou pevností v tlaku 35 MPa a objemovou hmotností -3 1800 kg.m , případně na dalších dopravních stavbách v Praze. Lehké konstrukční betony mají řadu technických a ekologických výhod v porovnání se stejně pevnými betony z přírodních kameniv, mají však i nevýhody spočívající především v jejich vyšší ceně a v některých méně výhodných vlastnostech v porovnání s betony obyčejnými. Na LKB je však třeba pohlížet jako na nový druh staviva a neporovnávat jej beze zbytku s betonem obyčejným. Lehké konstrukční betony jsou stavivem budoucnosti. Technické problémy s jejich použitím jsou do značné míry vyřešeny, nyní záleží na skutečnosti, aby se našel výrobce agloporitu nebo vysoce pevného keramzitu. Neopomenutelné jsou i ekologické aspekty používání LKB. Pórovitá kameniva jsou často vyráběna z průmyslových odpadů (zpěněná a granulovaná struska, agloporit). Snížení devastace území sloužícího pro skládky strusky i popílků i snížení devastace ovzduší je jistě závažným argumentem pro jejich zpracování 2.9.12
Zvláštní druhy betonů
2.9.12.1 Stříkané betony (torkretování) Stříkané betony se používají především při výstavbě podzemních děl. Většinou se používá suchá směs, která se dopravuje stlačeným vzduchem a v okamžiku opuštění stříkací hlavice se setkávala s vodou. Současná tendence směřuje k používání „mokrých“ předmíchaných směsí ke stříkání. Beton se tlakem vzduchu nanáší např. na stěny tunelů apod. Velmi důležitá je správná konzis-
- 43 (49) -
tence. Do směsi se používají většinou zrna kameniva do 11 mm (16mm) s vyšším podílem jemné frakce. Přidává se až 20% popílku nebo křemičitých úletů. Vodní součinitel w = 0,45 – 0,60, používají se ocelové dráty. Při stříkání vzniká určité množství odpadu odrazem. K lepší adhezi čerstvého betonu se používá urychlovače tuhnutí. 2.9.12.2 Válcované a vibroválcované betony Betony pro tento způsob výroby bývají sušší, ke zhutnění dochází válcováním s přítlakem příp. vibroválcováním. Tento způsob se používá především ve výrobnách betonových dílců s požadavkem na kalibraci povrchu ve formě. 2.9.12.3 Vakuované a odstřeďované betony Princip vakuovaného betonu spočíval v odsávání přebytečné vody z hmoty betonu a tím ke snižování vodního součinitele. Pro tento způsob zhutňování a urychlování zrání betonu byly nezbytně nutné silné vakuační pumpy, které přes jemné síťoviny odsávaly z betonu vodu. Docházelo ke snížení w až na hodnotu 0,37 – 0,40. Odstřeďované betony se používají při výrobě betonových trub s kruhovým průřezem až do průměru 600 mm. Po naplnění svisle fixovaného bednění trouby se vyvodily odstředivé síly, které otáčely formou i s náplní velmi suchého čerstvého betonu a z betonu se odlučovala voda a stékala dolů. Tyto trouby bylo možno ihned po ukončení odstřeďování odformovat. 2.9.12.4 Prolévaný beton Prolévaný beton se vyrábí speciální technologií. Do bednění se nasype hrubé kamenivo (63-125 mm), zhutní se a posléze se do bednění čerpadly vhání cementová malta (zrna písku do 4 mm).
2.9.12.5 Pohledový beton Plní bez dodatečného omítnutí nebo obložení statickou i estetickou funkci. Vzhledem k požadované zvýšené trvanlivosti je minimální dávka cementu předepsána 300 kg.m-3 h.b.s.
2.9.12.6 Polymercementové betony (PCC) Polymercementové betony na rozdíl od cementových betonů obsahují dvě různě se chovající pojiva: •
základní převládající pojivo - cement,
•
doplňující pojivo - polymer.
Spojením obou látek dojde ke vzájemnému spolupůsobení mezimolekulárních soudržných sil. Obě pojiva vzájemně chemicky nereagují. Polymery se používají jako přísady betonů ke zvýšení pevnosti betonu v tahu ohybem a ke zvýše- 44 (49) -
Stavební látky
ní přilnavosti k podkladu. To je důvodem pro používání PCC jako rekonstrukčních materiálů. Jako polymerní přísady slouží polymerní disperze, roztoky rozpustných monomerů a polymerů, emulze z pryskyřic, ale i kapalné pryskyřice bez rozpouštědel, necitlivé na vlhkost. PCC mají odlišnou technologii výroby i ošetřování, než běžné betony cementové. Toho je třeba dbát při jejich využívání, stejně tak je nutno znát odlišnosti fyzikálně mechanických vlastností (pevnosti v tlaku, moduly pružnosti, stárnutí ap.). 2.9.12.7 Polymerové betony (PC) Polymerbetony na rozdíl od betonů cementových a polymercementových jako jediné pojivo využívají syntetické pryskyřice (část 11). Používají se pryskyřice reaktivní (kapalné či tavitelné), které jsou schopny samy o sobě nebo s přísadou určité látky nebo jiné energie přicházet do tuhého stavu. Ve stavební praxi jsou polymerbetony používány převážně při rekonstrukčních pracích např. na reprofilace, pro jejich vynikající vlastnosti (vysoké pevnosti, adheze ke staré konstrukcí ap.). Jako pojiva se používají pryskyřice epoxidové, polyesterové, polyuretanové, fenolické, furanové a akrylátové. U plniva (kamenivo) je nutno sledovat jeho vlastnosti bedlivěji, než je tomu u betonů s pojivem cementovým, především se jedná o chemické složení kameniva, jeho vlhkost, velikost a tvar zrn, zrnitost a poměr mísení s pojivem. Pro úpravu vlastností polymerbetonů lze používat zvláštní přísady, jako změkčovadla, urychlovače, zpomalovače, barvy a přísady ke zlepšení přilnavosti. Technologie výroby včetně přípravy materiálů vyžaduje podstatně vyšší přesnost a zasvěcenost, než je obvyklé při práci s obyčejnými cementovými betony. K výše uvedeným výhodám polymerbetonů (adheze, pevnost) řadíme i neobyčejnou rychlost tvrdnutí materiálu. Prakticky již 48 hodin po aplikaci PC je rekonstruovaná konstrukce použitelná. . 2.9.12.8 Žáruvzdorný beton Mezi zvláštní druhy betonů určené k ryze speciálním účelům patří žáruvzdorný beton, který se používá na stavbách, kde teploty dosahují až 1000oC. K výrobě se používají směsné cementy s vysokým obsahem strusky, pálená hlína a šamotová drť jako kamenivo, případně vypálený křemenec, korund nebo chromit. 2.9.12.9 Dekorativní beton Dekorativní beton se používá na povrchové úpravy stěn, soklů, zídek příp. na chodníky či vozovky. Do suchého betonu se vsazují kameny, příp. kamenivo. zatlačí se do betonu a upraví se spáry mezi nimi. 2.9.12.10
Recyklovaný beton
Nedostatek přírodního kameniva vede ke hledání alternativních zdrojů spočívajících v recyklaci likvidovaných betonových a železobetonových konstrukcí. Jemná část z recyklovaného betonu se používá do průmyslově vyráběných zdicích malt, hrubé frakce se přidávají jako doplněk k přírodním drtím do betonu.
- 45 (49) -
Tento přídavek by neměl být vyšší než 15-20%. S betony tohoto složení je nezbytné provést průkazní zkoušky vhodnosti uvedeného přídavku. Podle ČSN EN 206-1 lze z recyklátu vyrábět betonové konstrukce určené pro expoziční třídu XO – velmi suché prostředí. Pro ostatní prostředí XC1, XC2 a XF1 lze používat jen podmíněně.
2.10
Kontrolní otázky 1) Jaký je rozdíl mezi typovým a normalizovaným betonem ? 2) Jak se kvalifikuje konzistence čerstvého betonu ? 3) Liší se charakteristická pevnost od pevnosti válcové ? 4) Používají se do betonu přísady ? Jaké ? 5) Čím se upravuje konzistence směsi ? 6) Proč dáváme do betonu příměsi ? 7) Jak se počítá složení čerstvého betonu ? 8) Vliv vodního součinitele na tahovou pevnost betonu. 9) Lze betonovat v zimě ? Za jakých podmínek? 10) Co je technologický předpis pro výrobu betonu? 11) Jak se provádí zhutňování betonu? 12) Čím lze urychlit tuhnutí a tvrdnutí betonu? 13) Čím se klasifikuje čerstvý beton? 14) Co znamená označení C50/60 a LC50/55 ? 15) Jsou v ČSN EN 206-1 specifikovány požadavky na pevnost betonu v tahu ohybem? 16) Je každý beton vodonepropustný a mrazuvzdorný ? 17) Rozdíl mezi pevností v prostém a příčném tahu. 18) Technická a statistická pevnost. Jaké jsou rozdíly? 19) V jaké oblasti zatěžování platí pro beton Hookův zákon? Jak zní?
2.11
Korespodenční úkol
Podle stupně vlivu prostředí odhadněte z ČSN EN 206-1 jaký beton bude třeba použít: a) pro podkladní desku objektu rodinného domku, b) pro vnější stěnu stejného objektu, c) pro rovný strop garáže spojené s objektem.
- 46 (49) -
Stavební látky
2.12
Autotest
Zpracování odpovědí na kontrolní otázky za kapitolami části 2. Správné odpovědi v „klíči“.
2.13
Klíč
2.13.1
Ke kontrolním otázkám
1) pro typový beton jsou specifikovány požadované vlastnosti a doplňující charakteristiky betonu, normalizovaný beton je beton, jehož složení je předepsáno v normě platné v místě jeho použití, 2) konzistence je klasifikována v tab. 3, 4, 5, 6 normy při provádění čtyř druhů zkoušek konzistence
3) charakteristickou pevnost nelze srovnávat s pevností válcovou, i když spolu úzce souvisí. Charakteristická pevnost je pevnost statistická, válcová pevnost technická
4) Ano. přísady: plastifikační, provzdušńovací, zpomalující a urychlující tuhnutí, superplastifikační 5) Konzistenci betonové směsi lze upravit změnou vodního součinitele, jemností mletí cementu, použitým kamenivem, použitím přísad a podobně.
6) Příměsi do betonů dodáváme proto, aby se zlepšily jejich finální vlastnosti, především zpracovatelnost, pevnosti i trvanlivostní charakteristiky. 7) Pro hrubý výpočet složení betonu (na nenosné konstrukce) lze uvažovat poměr cementu a kameniva 1:5, vodní součinitel 0,5 8) Vliv vodního součinitele na všechny pevnosti je shodný. Čím více vody je v čerstvém betonu, tím nižší jsou jeho pevnosti v zatvrdlém stavu. 9) + 5oC je nejnižší teplota pro betonáž. Jinak je nutno použít přísad a zajistit tzv. zimní opatření, spočívající v ohřátí některých složek čerstvého betonu a v udržování teploty okolí tuhnoucího betonu min. + 5oC po dobu, dokud beton nedosáhne minimální pevnosti v tlaku 5 MPa.
- 47 (49) -
10) Je to soubor technických požadavků pro zajištění požadovaných vlastností betonů vyrobených na daném výrobním zařízení a dodaných základních materiálů.
11) Zhutňování betonu se provádí několika způsoby: nejčastěji se používá vibrace, ponorná nebo povrchová, zhutňovat lze i jinými technologiemi (vakuování, stříkání). 12) Tuhnutí a tvrdnutí lze urychlit chemicky - používáním urychlujících přísad, tepelně – ohřívá se čerstvý beton a ohřívání pokračuje, nebo kombinací obou metod. 13) Čerstvý beton se klasifikuje podle konzistence a podle třídy vztažené na nejvyšší zrno kameniva.
14) Označení C50/60 znamená označení betonu, jehož charakteristická pevnost v tlaku po 28 dnech zrání je 50 MPa na válcích a 60 MPa na krychlích. Označení LC znamená lehký beton, další označení je shodné. 15) Nejsou, pouze pevnost v tlaku a příčném tahu.
16) Není, je nutno jej správně navrhnout, vyrobit a ošetřovat, aby dosahoval požadované vlastnosti. 17) Ano, a značný. Vyplývá ze způsobu zkoušení. Pevnost v příčném tahu bývá zpravidla vyšší, než v tahu osovém.
18) Technická pevnost je pevnost získaná zkouškou na tělese předepsaných rozměrů za předepsaných podmínek zkoušení. Statistická pevnost je pevnost, získaná z vyhodnocení značného rozsahu zkoušek např. pevností v tlaku. 19) V oblasti zatěžování v níž se chová zkoušený materiál pružně. Platí σ = E ε, kde E je Youngův modul pružnosti. U betonu jde o oblast do 30 % mezního namáhání. 2.13.2
Ke korespodenčnímu úkolu
a) Pro podkladní desku objektu rodinného domku lze uvažovat o betonu (XC1), XC2, při založení v nezámrzné hloubce, b) Pro vnější stěnu objektu se předepíše beton XC4, XF1, c) Pro rovný strop garáže se použije beton vyhovující XC4, XF3.
- 48 (49) -
Stavební látky
2.14 Závěr Beton je jedním z nejdůležitějších staviv používaných v pozemních, vodohospodářských a inženýrských stavbách. Bouřlivý rozvoj při používání nových přísad a příměsí do betonu vede k nebývalému rozvoji v používání nových vysokopevnostních a super pevnostních betonů především pro inženýrské a pozemní stavby. Nově používané betony již mají poměrně daleko ke klasickým betonům. Není problém vyrobit beton s pevností v tlaku přesahující 100 MPa. V současnosti s tímto vývojem se stále naléhavěji objevují problémy s trvanlivostí těchto materiálů a následně s životností konstrukcí. 2.14.1
Shrnutí
V kapitole 6 je popsána definice různých betonů, jejich rozdělení podle různých hledisek, je pojednáno o složkách a složení čerstvého betonu a jejich vlivu na výsledné vlastnosti zatvrdlého betonu. Technologie výroby obsahuje popis tradičních i moderních způsobů výroby. Klasifikace betonů je provedena ve smyslu ČSN EN 206-1, kde jsou uvedeny i požadavky na ztvrdlý beton. Jsou popsány vlastnosti betonů a vztahy mezi nimi.
2.15
Studijní prameny
2.15.1
Seznam použité literatury
[1]
ČSN EN 206-1 „Beton – část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda“
[2]
Adámek,J., Novotný, B., Koukal, J.: Stavební materiály, Akademické nakladatelství CERM, s.r.o Brno, leden 1997, ISBN 80-214-0631-3
2.15.2
Seznam doplňkové studijní literatury
[3]
Pytlík, P.: Technologie betonu, VUTIUM VUT v Brně, 2000
[4]
Stork, J.: Teoria skladby betonovej zmesi, Vydavatelstvo SAV , Bratislava, 1964
2.15.3
Odkazy na další studijní zdroje a prameny
[5]
Šmerda, Z. a kol.: Životnost betonových staveb, ČKAIT – TK4, Nakladatelství ŠEL, s.r.o , Praha 1999
[6]
UNIBET – univerzální výpočetní a technologický program pro řešení receptur betonu dle ČSN EN 206-1 a STN EN 206-1, L.C.M Loudin a spol.., v.o.s., září 2003
- 49 (49) -
