Beton je jedním ze základních stavebních materiálů, který se používá po celém světě. V moderních konstrukcích se setkáváme nejčastěji se železobetonem, který je tvořen betonem vyztuženým ocelovými pruty a sítěmi, případně drátky, tzv. rozptýlenou výztuží. Vláknobeton je kompozitní materiál s konstantními vlastnostmi ve všech směrech, který obsahuje rovnoměrně rozptýlená vlákna.
Vlákna zlepšují různé mechanické vlastnosti betonu, jako je například pevnost betonu v tahu či odolnost proti obrusu, nebo naopak snižují rozvoj trhlin při procesu tvrdnutí; díky nim je možné i zmenšit šířku trhlin ve ztvrdlém betonu. Syntetická vlákna jsou v poslední době používána pro zvýšení odolnosti betonové konstrukce proti požáru. Ocelové drátky, neboli rozptýlená výztuž, se používají nejčastěji do průmyslových podlah a zcela nebo částečně nahrazují klasické síťové výztuže. Ve ztvrdlém betonu pak příznivě působí zejména na pevnost v tahu za ohybu.
Vlastnosti a zkoušení drátkobetonu
Drátkobeton musí splňovat veškeré požadavky na beton podle ČSN EN 206-1. Své vlastnosti musí prokázat v testech platných i pro běžný beton, a to podle norem řady ČSN EN 12350 pro zkoušení čerstvého betonu a řady ČSN EN 12390 pro ztvrdlý beton. Pro další rozšíření drátkobetonu ve stavební praxi je však třeba znát i další vlastnost, typickou pro vláknobeton - duktilitu.
Tato vlastnost se zjišťuje zkouškou pevnosti betonu v tahu za ohybu. Jedná se o zatěžování čtyřbodovým ohybem, kde je zatěžování řízeno rychlostí průhybu trámce a činí průměrně 0,2 mm/min. Výsledkem je graf závislosti průhybu na velikosti zatěžovací síly před vznikem makrotrhliny a po něm. Z něho jsou pak odvozeny:
- pevnostní třídy vláknobetonu v tlaku,
- pevnostní třídy vláknobetonu v tahu na mezi vzniku makrotrhliny,
- pevnostní třídy vláknobetonu v reziduálním tahu po vzniku makrotrhliny.
Tyto hodnoty pak slouží pro statické výpočty jednotlivých konstrukcí.
Čtěte také: Složení betonu
Typy rozptýlených vláken a jejich vliv
Kromě ocelových vláken se v betonu používají i další typy rozptýlených vláken, které ovlivňují jeho vlastnosti:
- Polypropylenová vlákna (např. MasterFiber 012): 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. Optimální dávkování se pohybuje v rozmezí 0,6 až 0,9 kg/m³.
- Ocelová mikrovlákna (např. MasterFiber 482): Používají se nejčastěji do průmyslových podlah a příznivě působí na pevnost v tahu za ohybu. Optimální koncentrace se ukázala být 100 kg/m³.
- Polyvinylalkoholová vlákna (např. MasterFiber 401): Byly ověřeny koncentrace, přičemž optimální se stala koncentrace 30 kg/m³.
- Strukturální polypropylenové vlákno (např. MasterFiber 230): Optimální výsledky poskytovala koncentrace 5 kg/m³, nicméně byl zde pozorovatelný problém s distribucí vlivem větší délky vláken.
Dávkování ocelových drátků 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, přičemž negativním jevem je vznik tzv. „ježků“.
STEELCRETE®: Značkový beton s garantovanými vlastnostmi
Novinkou z hlediska inovačního řešení v oblasti betonových konstrukcí je beton s rozptýlenou výztuží pod označením STEELCRETE®, kterou zavedla přední skupina Českomoravský beton, člen HeidelbergCement Group. STEELCRETE® je drátkobeton se zaručenými mechanickými vlastnostmi obsahující rovnoměrně rozptýlená ocelová vlákna - výztuž. Je to kompozitní materiál s konstantními vlastnostmi ve všech směrech, jehož mechanické vlastnosti a kvalita jsou zaručeny prováděnými testy.
Výrobce testuje výrobek i na pevnost v tahu za ohybu na základě postupu uvedeném ve firemním předpisu PN ČMB 1-2008, který je shodný s postupem uváděným v německé směrnici pro drátkobetony. STEELCRETE® splňuje veškeré požadavky na beton dle ČSN EN 206-1 a navíc splňuje požadavky dle podnikové normy vydané Českomoravským betonem, a.s. PN ČMB 01-2008, na kterou bylo vydáno stavebně technické osvědčení STO 060-028542. Je zkoušen všemi potřebnými testy jako obyčejný beton dle norem pro zkoušení čerstvého betonu řady ČSN EN 12350 a ztvrdlého betonu řady ČSN EN 12390.
STEELCRETE® je vyráběn na centrálních betonárnách za nepřetržité kontroly výrobního procesu, včetně dávkování složek, doby mísení a stanoveného množství ocelových vláken. Minimální vyráběná třída drátkobetonu dle ČSN EN 206-1 je C 20/25, maximální třída není stanovena. STEELCRETE® je dodáván i jako lehce zpracovatelný beton pro konstrukce odolávající průsakům vody (vodotěsný beton). Betony STEELCRETE lze bez další ocelové výztuže v prvku použít do většiny základových konstrukcí a všech vlivů prostředí.
Čtěte také: Betonová dlažba Brož
Výhody použití STEELCRETE®
- Snížení rizika chybných betonáží: STEELCRETE® je homogenní materiál, a proto se díky jeho použití snižuje riziko nesprávného vyztužení či posunutí výztuže při hutnění. Odpadá tak i nutnost kontroly klasické výztuže před betonáží.
- Zlepšení soudržnosti a odolnosti: Zlepšuje soudržnost betonu v detailech konstrukce (hrany) a odstraňuje tzv. opadávání betonu v okrajových částech. V betonu obsažené drátky omezují nebo zmenšují trhliny a díky zmenšení mikrotrhlin v betonu je redukován možný expanzní prostor uvnitř betonu, takže ocelová vlákna navíc zpomalují postup koroze vlivem karbonatace betonu.
- Ekonomické a časové úspory: Odstraněním nebo částečnou redukcí klasické betonářské výztuže v konstrukci buď zcela odpadá, nebo se značně redukuje požadavek na dopravu a skladování výztuže na stavbě a provádění armovacích prací. Dodávkou rozptýlené výztuže „přímo z autodomíchávače“ se zrychlí postup výstavby a navíc toto řešení přispívá k nemalé úspoře nákladů na provedení stavby.
Aplikace STEELCRETE® v praxi
Použití betonu s rozptýlenou výztuží STEELCRETE® se stále více prosazuje na stavbách, kde je kladen důraz na hospodárnost, rychlost a preciznost. Tento typ betonu je vhodný především:
- Pro konstrukce základových desek, kde může zcela nahradit klasickou výztuž. S drátkobetonem je možné zhotovit základovou desku pod rodinný dům bez dodatečné výztuže již od únosnosti podloží větší než 150 kN/m². Minimální doporučená tloušťka betonu u výrobku STEELCRETE® je 15 cm.
- Do podlah skladových hal a objektů s vysokým nárokem zatížení na m².
- V kombinaci s klasickou výztuží je vhodný pro provádění stěn podzemních podlaží budov (například při použití tzv. technologie bílé vany), kde přispívá k redukci klasické výztuže a redukuje šířku možných trhlin v konstrukci, čímž se dosáhne vodotěsnosti konstrukce.
- V kombinaci s klasickou výztuží je vhodný i pro další stavební konstrukce (stěny, stropy, sloupy), které vyžadují vyšší stupeň vyztužení.
- Pro konstrukce z předepjatého betonu, zejména v oblastech zvýšeného namáhání.
Potřebné množství drátku na jeden metr krychlový betonové směsi STEELCRETE® se stanoví stejně jako u klasické výztuže - podle požadovaného zatížení.
Realizace staveb s drátkobetonem STEELCRETE®
STEELCRETE® je na stavbu dodáván autodomíchávači a do konstrukce je ukládán přímo, pomocí čerpadel, nebo jeřábem a bádiemi. Ukládání čerstvého betonu je možné pomocí pístového čerpadla s výložníkem běžně na vzdálenost až 120 m vodorovně a 30 m svisle. Minimální světlý průměr hadic je 125 mm. Ukládání se provádí do vyčištěného bednění, při ukládání na základovou spáru se nesmí čerstvý beton znečistit zeminou.
Příprava základové desky na betonáž s využitím této technologie je stejná jako při použití běžného betonu a ocelové výztuže. Způsob hutnění se však liší. Po uložení drátkobetonu STEELCRETE® do bednění desky lze tento hutnit jednoduchým rozvlněním čerstvého betonu, při kterém dojde zároveň k rozlití jeho povrchu do dokonalé roviny. Drátkobetony se hutní běžnými prostředky (vibrátory), avšak intenzita hutnění je zpravidla menší kvůli jejich konzistenci. Betony STEELCRETE pro plošné základové konstrukce je možné vyrobit a uložit na vyšším stupni konzistence a jejich hutnění provádět pouze rozvlněním nivelačními hrazdami, a to ve dvou na sebe kolmých směrech. Při prvním vlnění se nivelační hrazda ponořuje celým průřezem do celé tloušťky vrstvy čerstvého betonu a pohyby hrazdy mají být intenzivní, při druhém vlnění ve směru kolmém na první směr se nivelační hrazda ponořuje jen zhruba na polovinu průřezu a upravuje se jen povrch betonu.
Z následujícího postupu realizace základové desky o ploše 190 m² pomocí drátkobetonu je patrné, že její realizace od příjezdu mixu na stavbu, načerpání betonu na plochu budoucí základové desky až po zpracování do požadované roviny zabrala dvojici stavebníků přibližně 2 hodiny.
Čtěte také: Půjčovna pil na beton – vyplatí se?
Povrch hotové základové desky z drátkobetonu je nutné, jako u běžného betonu, začít ošetřovat neprodleně po uložení betonu a musí trvat s ohledem na podmínky okolního prostředí. Správné ošetření betonu po aplikaci minimalizuje negativní vlivy okolí působící na čerstvý beton. Volba konkrétního způsobu ošetření závisí na konkrétní teplotě (mrazu), intenzitě větru, deště nebo sněžení a na tvaru a objemu betonované konstrukce.
Dodávce betonu STEELCRETE předchází statický návrh vlastností betonu, který zajišťuje společnost Českomoravský beton ve spolupráci se specialisty - statiky. Před betonážemi nabízí Českomoravský beton zdarma konzultaci s technologem. Cílem je nalezení optimální receptury betonové směsi a ideálního způsobu betonáže.
Vliv rozptýlených vláken na textilní beton a požární odolnost
Experimentální ověření vlivu rozptýlených vláken v kombinaci s uhlíkovou textilní výztuží ukázalo, že maximální dosažená síla byla pro všechny skupiny přibližně podobná a rozptýlená vlákna v betonu na ni víceméně neměla vliv. Z vizuálního pozorování vzorků z průběhu zatížení lze však konstatovat, že rozptýlená vlákna mají pozitivní vliv na rozvoj a otevírání trhlin. Na vzorcích se tvoří větší množství méně otevřených trhlin v porovnání s referenčním vzorkem bez vláken.
Nejdůležitějším poznatkem u všech vzorků s vlákny je, že maximální hodnota zatížení v porovnání s referencí většinou narůstá a výrazně také narůstá posun, tedy průhyb vzorku, kdy se podařilo úplný kolaps vzorku výrazně oddálit. Změnil se také způsob porušení vzorků, kde při velkých hodnotách zatížení a deformací se trhlina výrazně otevírala nejprve podél uhlíkové výztuže, k otevření klasické šikmé smykové trhliny došlo až po kolapsu vzorku vlivem ztráty soudržnosti výztuže, tedy kotvení. Vlákna zde zcela naplnila funkci smykové výztuže.
U prvků slabě vyztužených uhlíkovou textilní výztuží s očekávaným porušením přetržením textilní výztuže v namáhání ohybem v kombinaci s vlákennou výztuží bylo dosaženo drobného zlepšení mechanických vlastností, ovšem výrazněji pozorovatelný zde byl pozitivní vliv rozptýlených vláken na omezení otevírání trhlin. U vzorků silně vyztužených textilní výztuží s rozptýlenými vlákny v cementové matrici s předpokládaným porušením smykem došlo k výraznějšímu efektu spolupůsobení uhlíkové textilie a vláken.
Co se týká požární odolnosti, zkoušky ocelobetonové desky s rozptýlenou výztuží potvrdily dostatečnou tažnost, která umožní vytvoření plného membránového působení. Ačkoliv experimentálně stanovená tažnost betonu s rozptýlenou výztuží byla poměrně malá (1,7 %), ukázalo se, že tato výztuž významně přispívá k celkové požární odolnosti konstrukce.
tags: #beton #s #rozptylenou #vyztuzi #znaceni