Beton je jedním ze základních stavebních materiálů, který se používá po celém světě. Slouží stejně dobře pro výrobu dlažby na obyčejný chodník jako při stavbě monumentálních přehrad a mrakodrapů. Za oblíbeností a hojným využitím betonu je třeba hledat jeho vhodné vlastnosti. V čerstvém stavu je dobře zpracovatelný, ztvrdlý beton má vysokou pevnost v tlaku, je trvanlivý a nehořlavý, lze jej opravit i recyklovat. V moderních konstrukcích se setkáváme nejčastěji se železobetonem, který je tvořen betonem vyztuženým ocelovými pruty a sítěmi, případně drátky, tzv. rozptýlenou výztuží.
Beton přitom ve stavitelství není žádnou novinkou. Při pátrání po jeho kořenech musíme zabrousit daleko do historie. Cement, nejdůležitější složka betonu, která pojí dohromady ostatní složky, byl objeven již v antickém Římě. Předchůdce betonových konstrukcí bychom však mohli najít ještě o hezkou řádku let dříve. Moderní beton, jak ho známe dnes, pak vznikl v první polovině 19. století (portlandský cement byl patentován v roce 1824) a od přelomu 19. a 20. století se neustále zlepšují fyzikální a chemické vlastnosti betonu.
Složení betonu - receptura
Výroba betonu, smíchání jeho složek, vypadá na první pohled jednoduše. Aby však bylo dosaženo požadované kvality betonu, musí být přesně kalkulován poměr dávkování jeho jednotlivých složek, tzv. receptura. Jen tak lze docílit stanovené pevnosti betonu, obsahu vzduchu v betonu, jeho odolnosti proti průsaku vody, proti mrazu a různým chemickým látkám. Každá receptura přitom musí být ověřena a experimentálně v laboratoři a za provozu na betonárně. Stejně jako ZAPA nemůže existovat bez betonu, tak i beton nemůže fungovat bez cementu. Cement a voda vytváří cementový tmel, který pojí dohromady kostru tvořenou jemným a hrubým kamenivem. Nedílnou součástí moderního betonu jsou přísady a příměsi, které zlepšují vlastnosti čerstvého i ztvrdlého betonu.
Základní složky betonu
- Kamenivo: Je anorganický pevný materiál, který tvoří kostru betonové směsi. Skládá se z několika frakcí (písek, štěrkopísek, štěrk), které spolu tvoří pevnou matrici a slouží jako plnivo. Může být přírodní nebo umělé (nejčastěji lehčené a pórovité kamenivo).
- Cement: Je hydraulické pojivo, tj. jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši, která tuhne a tvrdne v důsledku hydratačních procesů a reakcí. Po zatvrdnutí si zachovává svoji pevnost a stálost také ve vodě. Obecně platí, že čím je vyšší pevnostní třída cementu a čím méně obsahuje příměsí, tím rychleji probíhá jeho tvrdnutí a tuhnutí a cement je vhodný např. do konstrukcí s požadavky na krátké odbedňovací lhůty nebo pro zimní betonáže. Naopak cementy nižších tříd s vysokým obsahem příměsí tuhnou a tvrdnou pomaleji a jsou vhodné např. pro masivní konstrukce nebo do chemicky agresivního prostředí. Dále se cementy dělí dle obsahu hlavních a doplňujících složek a podle nárůstu počátečních pevností. Například dříve označený CEM II/B-S 32,5 je dle současné normy CEM II/B-S 32,5 N.
- Voda: Používaná pro výrobu betonu musí v současné době vyhovovat požadavkům ČSN EN 1008 (73 028): Záměsová voda do betonu - Specifikace pro odběr vzorků, zkoušení a posouzení vhodnosti vody, včetně vody získané při recyklaci v betonárně, jako záměsové vody do betonu. Jakost záměsové vody při výrobě betonu může ovlivnit dobu tuhnutí, vývoj pevnosti betonu a ochranu výztuže proti korozi. Pokud je používaná voda pitná, je považována pro výrobu za vyhovující. Za stanovených podmínek je používána také voda ze zařízení pro zpracování zbytkového betonu (tzv. recykling).
Příměsi a přísady
- Příměsi: Jsou jemnozrnné pevné látky, které ovlivňují vlastnosti betonu v čerstvém i ztvrdlém stavu. U čerstvého betonu se jedná zejména o konzistenci a zpracovatelnost a u ztvrdlého betonu o pevnost, hutnost, trvanlivost, odolnost proti chemicky agresivnímu prostředí, atd. Jedná se například o mletou strusku, vápenec, kamenné moučky, křemičitý úlet (tzv. mikrosilika) a popílek. Nejvíce je využíván černouhelný nebo hnědouhelný popílek z elektrostatických odlučovačů tepelných elektráren a tepláren. Podmínkou využití popílku je, aby vyhovoval ČSN EN 450-1 a 2 (72 2064): Popílek do betonu. Obecně není vhodné používat popílek do provzdušněných betonů. Výjimečně jsou používány tzv. expanzní příměsi (někdy též přísady), zabraňující smršťování betonu v průběhu jeho tvrdnutí.
- Přísady: Jsou chemické látky, které se přidávají do betonu během míchání. Obecným účelem dávkování přísad je zlepšení vlastností čerstvého nebo ztvrdlého betonu nebo získání zcela nových vlastností (např. provzdušněné nebo samozhutnitelné betony). Nejrozšířenější oblastí je používání plastifikačních, případně superplastifikačních přísad, umožňující snížení obsahu záměsové vody a tím úsporu cementu. Vodní součinitel (v/c = množství vody/množství cementu) je důležitým parametrem pro složení betonu. Při dané konzistenci má beton s nižším vodním součinitelem vyšší pevnost a vyšší trvanlivost. Dávkování přísad se liší podle požadavků, typu, účinnosti, atd., mělo by být ověřeno průkazní zkouškou. Pro přísady do betonu platí v současné době řada evropských norem ČSN EN 934 (72 2326): Přísady do betonu, malty a injektážní malty.
Speciální příměsi
- Polypropylénová vlákna: (nejčastěji délky 12 mm) zabraňují vzniku smršťovacích trhlin v raném stadiu tuhnutí a tvrdnutí betonu. Po ztvrdnutí betonu jeho vlastnosti již prakticky neovlivňují. Nejčastěji se používají u jemnozrnných potěrů a vodotěsných betonů. Dávkování se pohybuje v rozmezí 0,6 až 0,9 kg/m3.
- Ocelové drátky: (tzv. rozptýlená výztuž) se používají nejčastěji do průmyslových podlah. Zcela nebo částečně nahrazují klasické síťové výztuže a ve ztvrdlém betonu příznivě působí zejména na pevnost v tahu za ohybu. Dávkování se nejčastěji pohybuje v rozmezí 20 až 40 kg/m3 a je možné buď do míchačky nebo autodomíchávače. Způsob a doba míchání má zásadní vliv na homogenitu drátkobetonu (negativním jevem je vznik tzv. „ježků“).
Všechny výše uvedené složky betonu jsou na betonárnách kontrolovány podle Kontrolního a zkušebního plánu, který je souvisejícím dokumentem Příručky jakosti. Na všechny uvedené složky betonu (kromě vody) se vztahují požadavky zákona č. 22/1997 Sb.
Výroba a zpracování betonu
Míchání betonové směsi
Jednotlivé frakce kameniva, cement a příměsi jsou naváženy do míchacího jádra. Současně je do míchacího jádra nadávkována voda a přísady. Poté, co je záměs po stanoveném čase v míchacím jádře dostatečně promíchána, se míchací jádro otevře a čerstvý beton padá do autodomíchávače. Důkladné promíchání je základem pro výrobu jednolitého, vysoce kvalitního betonu. Proto je pro účinné míchání betonových směsí nutné správné vybavení a postupy. Samostatné míchání cementové pasty ukázalo, že vmíchání cementu a vody do pasty, ještě před smícháním těchto materiálů s ostatními agregáty, může zvýšit kompresní pevnost vzniklého betonu. Cementová pasta je obecně míchána při vysokých rychlostech ve smykovém typu míchače při poměru vody a cementu od 0,30 po 0,45 hmotnosti. Při předmíchání cementové pasty můžeme přidat příměsi, např. urychlovače nebo zpomalovače, změkčovače, pigmenty nebo plynosilikát. Ten se přidává později k vyplnění mezer mezi částicemi cementu. To snižuje vzdálenost částic a vede ke zvýšení finální tlakové pevnosti a vyšší nepropustnosti pro vodu.
Čtěte také: Složení betonu
Doprava betonu na stavbu
Doprava betonu na staveniště podléhá přesným pravidlům. Při tvorbě receptur se přihlíží k dopravní vzdálenosti a celkové délce dopravy. Obecně platným pravidlem je, že doba mezi počátkem míchacího procesu na betonárně a uložením betonu na stavbě by neměla přesáhnout 60 min. V opačném případě dochází k podstatnému zhoršení kvality betonu. Tato doba je závislá na druhu použitého cementu a lze ji prodlužovat přidáním přísad. Všechny provozovny společnosti TRANSBETON s.r.o. jsou i z environmentálního hlediska vybaveny automatickým recyklačním zařízením. Toto zařízení likviduje zbytky betonových směsí (nezapracované na stavbách, výplachy mixů, čerpadel nebo míchačky) tím, že separuje kamenivo (písek, štěrk) od vody, pojiv a přísad. Takto vzniklá kalová voda je znovu použita při výrobě betonu, stejně tak jako separované kamenivo.
Ukládání betonu
Beton je na staveništi ukládán do připraveného bednění buď přímo z autodomíchávače nebo je v případě ztíženého přístupu čerpán pomocí autočerpadla. V bednění se beton musí důkladně zhutnit a pak nechat zatvrdnout. Betonová směs může být specifikována buď stupněm konzistence, nebo, ve zvláštních případech, určenou hodnotou. Zkoušky se provádějí v době ukládání betonu nebo v případě transportbetonu, v době dodání. Pro vibrovaný beton netenkostěnných konstrukcí s nehustou výztuží se používá vibrace. Pro pohledové betony a pro „tekuté" potěry. Nedostatečné zhutnění (obsah vzduchových pórů u neprovzdušněného betonu nad 3 %) významně snižuje pevnost betonu, směrně o 6 % na každé procento vzduchových pórů. Obecně je jakékoliv přidávání vody nebo přísad při dodání zakázáno. Ve zvláštních případech, pokud je to na zodpovědnosti výrobce, je možné přidat vodu nebo přísady za účelem úpravy konzistence na požadovanou hodnotu, a to za předpokladu, že nejsou překročeny mezní hodnoty uvedené ve specifikaci a přidání přísady je obsaženo v návrhu složení betonu. V každém případě musí být jakékoliv množství vody nebo přísady přidané do autodomíchávače zaznamenáno na dodacím listě. Při dodatečném zamíchání nesmí být doba kratší než 1 min/m3 a ne kratší než 5 minut po přidání přísady. Jestliže je na staveništi přidáno do autodomíchávače větší množství vody nebo přísady než připouští specifikace, pak tuto záměs nebo dávku je nutno zaznamenat na dodací list jako „neshodná".
Ošetřování betonu
V prvních dnech se beton musí chránit před povětrnostními a jinými vlivy, především před nadměrným oteplením a ochlazením, před mrazem, vysušením, otřesy atd. K ochraně betonu používáme různé fólie a izolační materiály a chemické nátěry. Konečné parametry ztvrdlého betonu výrazně ovlivňuje ošetřování konstrukce. Při teplotách nižších než +5°C se výrazně zpomaluje hydratace cementu a při teplotách pod 0°C se prakticky zastavuje. Při přechodu vody do tuhého skupenství se její objem zvětšuje o 9 %. Při jejím zmrznutí v pórové struktuře betonu, který ještě nemá dostatečnou pevnost, dojde k nevratnému zhoršení jeho mechanických vlastností, případně naprostému znehodnocení. Z těchto důvodů je nutné při zimní betonáži dodržovat zásady, které jsou v následujícím textu uvedeny. Podle ČSN EN 206-1 nesmí být teplota čerstvého betonu v době dodávání nižší než +5°C. Tento požadavek je na betonárnách s celoročním provozem dodržován s dostatečnou rezervou. Uvedená opatření přispějí k tomu, aby beton dosáhl co nejdříve takové pevnosti, aby jej nebylo nutno chránit před mrazem. V bednění nemá být led a sníh, v době betonování má být teplota povrchu pracovní spáry vyšší než 0°C. Z uvedených bodů vyplývá nutnost alespoň minimální ochrany betonu po jeho uložení na stavbě: zakrytí a izolování konstrukce z důvodu zabránění úniku hydratačního tepla, ochrany před deštěm a sněhem a zajištění stejnoměrného vychládání (tj. tenčí části izolovat více). Vždy, když přichází v úvahu použití betonu, musí být učiněno vše pro dosažení maximální pevnosti a tvrdosti. To se děje po definitivním umístění betonu. Cement vyžaduje vlhkost, kontrolované prostředí, aby získal sílu a plně vytvrdnul. Tuhnutí cementové pasty připomíná obrácený poločas rozpadu. Zpočátku tuhne poměrně rychle, ale zůstává velmi slabá, a na síle získává v následujících dnech a týdnech. Hydratace a tuhnutí betonu během prvních tří dní je kritické období. Nadměrně rychlé vysušení a smrštění kvůli takovým vlivům, jako je odpařování větrem, může vést ke zvýšenému tahovému pnutí v době, kdy ještě beton nezískal dostatečnou pevnost, což v závěru vede k většímu praskání následkem smrštění. Výsledná pevnost betonu může být zvýšena, pakliže je udržován stále vlhký po delší dobu během procesu vytvrzování. Vyloučením předčasného zatížení docílíme minimalizace popraskání. Během tohoto období musí být beton v podmínkách s kontrolovanou teplotou a vlhkostí vzduchu. V praxi je tohoto dosaženo kropením či pocákáním povrchu betonu vodou, čímž je betonová masa chráněna před nevhodnými účinky okolních podmínek. Správné vytvrzení betonu vede ke zvýšení pevnosti, snížení vodopropustnosti a zamezuje praskání povrchu při předčasném vyschnutí. Je třeba též dbát, aby bylo zamezeno zmrznutí či přehřátí betonu. Vzhledem k tomu, že cement vydává při tuhnutí teplo, používá se potrubí s chladící kapalinou, které zabrání přehřátí (Hoover - Dam).
Vlastnosti a typy betonu
Vlastnosti betonu
- Zpracovatelnost: Je schopnost čerstvé (plastické) betonové směsi vyplnit za pomoci vibrací nebo bez nich, správně formu, aniž by došlo ke snížení kvality betonu. Zpracovatelnost závisí na obsahu vody, kameniva (tvar a rozdělení dle velikosti), obsahu cementu a stáří (stupni hydratace) a může být změněna přidáním chemických přísad. Zvýšení obsahu vody či přidání chemických příměsí zvýší zpracovatelnost betonu. Nadměrné množství vody vede ke zvýšenému odvzdušnění (povrchová voda) a oddělení jednotlivých složek, což vede k výsledné nižší kvalitě betonu. Zpracovatelnost může být měřena pomocí testu propadu betonu, je to měření plasticity čerstvé várky betonu dle zkušební normy ASTM C 143 nebo EN 12350-2. Propad je obvykle měřen zkouškou rozlitím a vzorkem z dávky čerstvého betonu. Abramsův Kornout je umístěn širokým koncem dolů na úroveň neabsorbujícího povrchu. Je naplněn ve třech vrstvách o stejném objemu, přičemž každá vrstva je napěchována ocelovou tyčí s cílem vrstvu upevnit. Když je kornout opatrně odstraňován, určité množství vloženého materiálu propadne díky váze. Relativně suchý vzorek propadne velmi málo s hodnotou propadu 25 - 50 mm. Propad může být zvýšen přidáním chemických přísad, jako je voda o širokém či vysokém obsahu redukčních činidel (super plastifikátorů), aniž by došlo ke změně poměru voda / cement. Ztekucený beton, jako je samozhutňující beton, je testován dalšími průtokovými měřícími metodami.
- Pevnost: Beton má relativně vysokou pevnost v tlaku, ale výrazně nižší pevnost v tahu. Je reálné předpokládat, že v porovnání pevnosti v tahu činí něco kolem 10 - 15 % pevnosti v tlaku. Výsledkem toho je fakt, že beton takřka vždy selže díky náporu v tahu - i přestože je zatížený tlakově. Konečná pevnost betonu je ovlivněna poměrem voda / cement, konstrukčními prvky a mícháním, umístěním a vytvrzovací metodou. Prostý beton s nižším poměrem vody k cementu bude pevnější, než beton tekutý. Celkové množství cementovitých materiálů (portlandský cement, struskový cement, pucolány) může mít vliv na pevnost, na požadavky na vodu, srážení, otěruvzdornost a hustotu. Kterýkoliv beton může prasknout nezávisle na tom, zda má či nemá dostatečnou pevnost v tlaku. Ve skutečnosti, mastný beton s vysokým podílem portlandského cementu může prasknout snáze kvůli vysokému stupni hydratace. Jak se beton během hydratace transformuje z plastického stavu do tuhého, materiál se smršťuje. Smrštěním vzniklé trhliny se mohou objevit záhy po navrstvení, během závěrečných operací, pokud je vysoký stupeň odpařování, např. při horkém počasí či za větrných dnů. Ve velmi pevných betonových směsích (více než 10 000 psi) může být pevnost v tlaku kameniva limitujícím faktorem pro konečnou kompresivní sílu. Vnitřní síly v konstrukcích běžných tvarů, jako jsou oblouky, klenby, sloupy a stěny, působí převážně tlakem směrem do podlahy či chodníku podrobenému síle tahové. Velikost pevnosti v tlaku je široce používána pro specifikaci požadavků a kontrolu kvality betonu. Beton má velmi nízký koeficient tepelné roztažnosti. Jak beton dozrává a nadále vysychá, vzhledem k reakcím probíhajícím uvnitř materiálu, míra smrštění klesá relativně rychle a časem se redukuje (pro všechna praktická využití betonu je obvykle předpokládáno nízké vysychání kvůli hydrataci po dalších 30 let). Inženýři obvykle specifikují požadovanou pevnost betonu v tlaku, která je většinou udávána jako tlaková pevnost po 28 dnech uváděná v megapascalech (MPa). Dvacet osm dní je dlouhá čekací doba ke zjištění, zda byla získána požadovaná pevnost, proto se využívá i měření po třech a sedmi dnech, které je dobré pro odhad konečné pevnosti betonu po 28 dnech. 25 % pevnosti dosahují betony mezi 7 a 28 dnem v případech, kdy je použit 100 % běžný portlandský cement, až 40 % pevnosti lze získat přidáním pucolánů a doplňkových cementovitých materiálů, jako jsou popílek či struskový cement. Získaná pevnost závisí na typu směsi, jejích složek, procesu standardního vytvrzování, řádném testování a péči o beton během přepravy, atd. Vzorky betonu se zpravidla odebírají během usazování hmoty, testovací protokoly požadují, aby byly vzorky vyšetřeny v laboratorních podmínkách (standardní zkouška). Dodatečné vzorky mohou být testovány i v terénu (nestandardní zkouška) jedná-li se například o zjištění co nejkratšího využitelného času, nutného k dosažení potřebné pevnosti pro možnost brzkého odbednění. Děje se tak postupným odbedňováním za plynulého vyhodnocování zkoušek.
- Provzdušnění: Provzdušnění betonu je umělé vytvoření vzduchových pórů v cementové matrici. Obsah vzduchu v betonu se stanovuje, pokud je předepsáno provzdušnění.
Typy betonu
Dnes již neplatí žádná univerzální definice, jak beton připravit a jak má výsledek vypadat. Existuje totiž velké množství druhů betonu. Pryč jsou doby, kdy musel být beton pouze fádní, šedý, jednolitý blok čehosi, co se nakonec něčím zakryje. Pozornější oko tak může spatřit i pohledový beton nahrazující fasádu, hladký i s reliéfem, barevný beton, a dokonce lze na beton obtisknout již i fotografii. Využít je přitom možné i různých funkčních kvalit betonů.
Zde jsou některé z nich:
Čtěte také: Betonová dlažba Brož
| Typ betonu | Popis |
|---|---|
| Těžký beton | Beton, který má po vysušení při 105°C objemovou hmotnost větší než 2 600 kg/m3. |
| Vysokopevnostní beton | Beton, který se vyznačuje vysokou pevností. |
| Ohnivzdorný beton | Beton, který je vyráběn z kameniva s co nejmenším obsahem živce a křemene. Nejčastěji se používá čedič, diabas nebo sopečné tufy. |
| Předpjatý beton | Beton, který má výztuž předem předpjatou ve výrobě nebo dodatečně předpjatou. Používají se vnitřní ocelové výztuže, které umožňují výrobu trámů či desek s větším rozpětím než má prostý železobeton. |
| Suchý beton (sypký) | Bez přídavné vody, obsahuje pouze vodu z kameniva. Je určen k okamžitému přemíchání v místě ukládání vlastní míchačkou v konzistenci maximálně S1. |
| Zavlhlý beton | S přídavnou vodou - určena k přímému zpracování směsi. U těchto směsí je zapotřebí provést důkladné zhutnění. Pokud beton nejde hutnit, je zapotřebí přidat takové množství vody s důkladným rozmícháním, až se bude dát beton dobře zpracovat. |
| Železobeton | Beton obsahující ocelové výstuže. Ocelovými výztužemi železobetonu jsou většinou ocelové dráty případně ocelová lana. Výztuže jsou do betonu zalévány tak, aby byly při větším zatížení natahovány. Je nejčastější forma betonu. |
| Sklobeton | Jedná se o materiál složený z tzv. portlandského cementu, anorganického plniva a samozřejmě skleněných vláken. |
| Polymerbeton | Moderní materiál složený z organické matrice a anorganického plniva. Výrobky z polymerbetonu se vyrábí odléváním do forem. |
| Samozhutnitelné betony (SCC) | Jsou vysoce tekuté betony určené zejména pro složité, tenkostěnné konstrukce s hustou výztuží, kde není možné beton zpracovat klasickou vibrací. SCC beton obsahuje výrazně vyšší podíl jemných částic (cement, popílek, drobné kamenivo), nejčastěji se používá s maximální frakcí do 8 a 16 mm. Z těchto důvodů je také vhodný pro konstrukce s požadavky na pohledovost. Výroba SCC vyžaduje zvýšené požadavky na rovnoměrnou kvalitu vstupních složek a kontrolu čerstvého betonu. Požadavky na specifikace, výrobu a použití jsou zpracovány v evropské směrnici pro samozhutnitelný beton z r. 2005. |
Využití betonu
Betonové směsi mají nejrůznější uplatnění téměř ve všech stavbách, např. při výstavbách různě velkých investičních celků, jimiž jsou komerční a obchodní centra, skladovací haly, administrativní či logistická centra, kanalizace, kolektory, čističky odpadních vod a jiná vodní díla, bytové a rodinné domy a mnohé další. Jejich primární technologické využití při výstavbě je především pro statické zajištění nebo zakládání staveb (piloty, mikropiloty, injektáže aj.). Dále je beton stavebním materiálem a nedílnou součástí zároveň pro základové desky či pasy nových objektů, pro monolitické konstrukce, podkladní betony mají využití též při výstavbě infrastruktury a inženýrských sítí, beton pro silniční a mostní konstrukce, beton určený do podlah (např. průmyslové podlahy) a široká škála betonových výrobků.
Konzistence čerstvého betonu definuje jeho odpor proti přetváření. Teplota čerstvého betonu v době dodávání nesmí být menší než +5°C. Pokud se požaduje jiná minimální teplota betonu nebo se požaduje maximální teplota, pak musí být uvedena s dovolenými odchylkami. Při ukládání betonu a potěru je nutné zabránit znečištění (například zeminou nebo sněhem) nebo odsátí vody z betonu. Teplota podkladu musí být vyšší než 0°C.
Technické normy a předpisy
Technické normy vydávané ČNI jsou platné. Závazné jsou pouze ty, které ÚNMZ vyhlásil ve svém věstníku jako „harmonizované“ nebo „určené“. Ostatní, včetně ČSN EN 206-1, jsou nezávazné. Podle ČSN EN 206-1 je nejdříve nutné stanovit „stupeň vlivu prostředí“. Na jeho základě z tabulky F1 „vypadne“ minimální pevnostní třída betonu a případně další požadavky. S účinností od 1. 8. 2025 vstupuje v platnost nově schválený technický předpis Ministerstva dopravy TKP 18 - Betonové konstrukce a mosty.
Čtěte také: Půjčovna pil na beton – vyplatí se?
tags: #informace #o #betonu #a #betonových #výrobcích