Aby mohl beton plnit svoji funkci, musí nejprve řádně uzrát. Schnutí betonu, neboli zrání betonu, je závislé na několika faktorech. Nicméně, v procesu schnutí existuje mnoho proměnných, které mohou výsledek značně ovlivnit. Otázka zní: Jak dlouho tvrdne beton? Odpověď: Beton tvrdne zpravidla několik týdnů, ale dostatečné pevnosti dosahuje již po několika dnech.
Pro praktické účely je beton často považován za plně vyzrálý a schopný unést běžné zatížení přibližně do měsíce po umístění. Typická doba zrání pro většinu betonových projektů je přibližně 7 dní. Během této počáteční doby vytvrzování je klíčové udržovat beton neustále vlhký, aby mohly probíhat chemické reakce, které přispívají k tvrdnutí betonu. Je však důležité si uvědomit, že beton nadále prochází pomalým procesem vytvrzování po delší dobu. Pevnost betonu se může roky zvyšovat a dosáhnout tak svého konečného nebo dlouhodobého pevnostního potenciálu. Stručně řečeno, beton netrvá vytvrzení 7 let.
Faktory ovlivňující dobu zrání betonu
Dobu tvrdnutí betonu ovlivňuje výše zmíněná teplota okolního prostředí, ale také jiné povětrnostní podmínky, jako je intenzita větru a slunečního záření, které se podílí na rychlosti odpařování vody z konstrukce. Mimo to je betonová konstrukce náchylná na tvorbu trhlin vlivem nadměrného smršťování betonu.
Činitele, které ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu, jsou klimatické podmínky, mezi které patří teplota při výstavbě.
Vodní součinitel betonu
Vodní součinitel betonu jednoduše říká, kolik vody směs obsahuje v poměru ke své hmotnosti. Čím vyšší vodní součinitel je, tím více vody směs obsahuje a tím déle bude beton tuhnout a schnout. Dobu tvrdnutí významně ovlivňuje vodní součinitel betonu. Čím více je v betonu vody, tím déle tvrdne.
Čtěte také: Složení betonu
Teplota
Ideální teplota pro schnutí betonu se pohybuje v rozmezí 15-25 °C. Při této teplotě dochází k optimálnímu procesu zrání betonu. Vyšší teploty schnutí urychlují, stoupá ale i riziko popraskání. Nízké teploty pod 5 °C naopak způsobí zamrzání vody, zastavení procesu hydratace, a tím i kompletní znehodnocení betonované plochy. Minimální teplota pro betonování je 5 °C. Teplota by rozhodně neměla klesnout pod bod mrazu. Při teplotách vzduchu pod -10°C nedoporučujeme provádět ukládání betonových směsí. Čerpání betonových směsí je možno do -5°C.
Je všeobecně známo, že se snižováním teploty se zpomalují procesy hydratace cementu. K podstatnému zpomalení dochází už při teplotě +5 °C. V důsledku toho se zpomaluje i vývoj pevnosti betonu a prodlužuje se doba k dosažení potřebných pevností. Při záporných teplotách dochází postupně k zamrzání pórové kapaliny čerstvého betonu. Přeměna vody v led je provázena zvětšením jejího objemu přibližně o 9 %. Toto zvětšení objemu může způsobovat vnitřní napětí v betonu.
Je zřejmé, že teplotní podmínky ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu v tlaku. Takže při optimální teplotě 20 °C tento beton dosáhne průměrné pevnosti v tlaku (fcm), která je stanovena v tabulce 3.1 v STN EN 1992-1-1: 2007 po 28 dnech.
V souladu s požadavky platné normy ČSN EN 206-1 změna Z3 kapitola 5.2.8. nesmí být teplota čerstvého betonu v době jeho dodávání menší než +5 °C. Pokud je teplota okolí při ukládání nižší než 5 °C, pak by měl mít dodávaný beton teplotu alespoň +10 °C.
Obecně platí, že celkovou tvrdost betonu dosáhnete při teplotě +15 až +25 °C okolo 28 dnů, pokud je teplota nižší, prodlouží se doba tvrdnutí.
Čtěte také: Betonová dlažba Brož
Vliv příměsí a přísad
Příměsi a přísady v betonu zaujímají maximálně 5 % z celkové směsi. Některé z nich, především chloridy a dusičnany, mohou proces zrání značně urychlit. Především se jedná o chlorid vápenatý, který zkracuje čas tuhnutí, což má výsledný vliv na celkové tvrdnutí betonu. Pro zlepšení hydratačních procesů lze do betonové směsi přidat přísady, které snižují množství záměsové vody a díky tomu urychlují tuhnutí a tvrdnutí betonu.
Vliv obsahu slínku v cementu
Tuzemští betonáři objevili klíč k zásadnímu snížení emisí oxidu uhličitého: jde o slínek. Když se sníží obsah slínku v cementu, bude mít beton nižší emise oxidu uhličitého, dokonce až o 50 procent. Podle ředitele Kloknerova ústavu pražského ČVUT Jiřího Kolíska ale může být u betonu s nižším obsahem slínku problém s tvrdnutím: „V materiálech od CEMEXu je to napsáno jasně: tvrdne to pomaleji. Samozřejmě to bude znamenat prodloužení stavebních prací. A taky se domnívám, že materiál bude i míň trvanlivý.“
Vzhledem k tomu, že slínek je spolu se struskou energeticky i emisně nejnáročnější část výrobního procesu cementu, není myšlenka spojená s nahrazením slínku nijak nová. Dřív se o tom přemýšlelo kvůli zlevnění výroby, teď jde o životní prostředí a snížení emisí. Důkazem toho, že snížení obsahu slínku není nová myšlenka, jsou i normy. Se směsnými cementy, kde je pouhých 20 procent slínku, totiž dávno počítají.
Průběh tvrdnutí betonu a milníky pevnosti
Jak už bylo řečeno, tuhnout beton začíná hodinu od namíchání směsi. Beton zraje celkem 28 dní, po kterých získává 100 % uváděné pevnosti. Po týdnu má beton cca 70 % deklarované pevnosti. Stavbaři považují za důležité milníky 7. den (tvrdost cca 65%), 14. den (cca 90%) a 28. den.
Tabulka: Průběh nárůstu pevnosti betonu
Čtěte také: Půjčovna pil na beton – vyplatí se?
| Doba zrání | Procentuální pevnost betonu |
|---|---|
| 16 hodin | Nízká pevnost (trubky se mohou hýbat) |
| 2-3 dny | Mrazuvzdornost (při > 4 MPa) |
| 7 dní | cca 65-70 % deklarované pevnosti |
| 14 dní | cca 90 % deklarované pevnosti |
| 28 dní | 100 % deklarované pevnosti |
| Více let | Pevnost se může dále zvyšovat |
Ošetřování betonu a ochrana před vlivy prostředí
Tvrdnutí betonu je kritický proces, který ovlivňuje jeho konečnou pevnost a trvanlivost. Aby beton dosáhl požadovaných parametrů, je nezbytné po jeho uložení do konstrukce věnovat mu pečlivou péči. Ošetřování betonu je třeba přizpůsobit řadě okolností, jako jsou druh betonu, použité materiály, tvar a rozměry konstrukce a podmínky okolního prostředí.
Na čerstvý beton uložený do konstrukce působí negativně vlivy prostředí, jakými jsou sluneční svit, vítr, déšť, často i mráz. Především je třeba zabránit vysoušení povrchu betonu.
Letní betonáž
Při betonování v létě, kdy teploty překračují tropických 30 °C, se betonáž řídí několika zásadami a doporučeními. Pro vlastní betonáž v letním období je vhodné zajistit nízkou teplotu betonu (využívat kamenivo ze zakrytých skládek nebo z vnitřku skládky, nepoužívat cement rovnou z výroby). Doporučuje se betonovat večer před chladnou částí dne a použít neprodleně dočasné ochrany (vhodné jsou bílé nástřiky).
Při extrémních podmínkách lze použít metodu přidávání ledu do betonu. To se většinou používá v teplých oblastech (tropech, subtropech) nebo při transportu betonu na dlouhou vzdálenost. Další metodou snížení teploty čerstvého betonu je použití tekutého dusíku.
To je však v mnohých případech nežádoucí a betonovou konstrukci je třeba před slunečním zářením chránit přikrytím plachtou či kartonem. Vhodné je také konstrukce ošetřovat vodou, aby nedocházelo k nadměrnému vysychání betonu. Proti vysychání lze beton chránit i namočením (vhodné je mlžení nebo smáčení přes vrstvu tkaniny) a následně udržovat povrch betonu viditelně vlhký vhodnou vodou. Často se využívá i nástřik vhodných ošetřovacích hmot, které po čase sublimují.
Zimní betonáž
Při betonování v zimním období je klíčové zajistit, aby teplota tuhnoucího betonu neklesla pod 5 °C po dobu 2 až 3 dnů. Po této době, nebo ve chvíli, kdy bude pevnost betonu nad 4 MPa, se beton stane mrazuvzdorným. I betonárny jsou na betonování v zimě technologicky vybavené. Řešením je využití cementů s vyšším obsahem slínku, například portlandský cement typu CEM I nebo směsný portlandský cement typu CEM II. Pro betonování v zimě se pak používají i speciální zimní přísady do betonáže.
V některých případech se přistupuje i k aktivní ochraně foukáním horkého vzduchu pod zaplachtovanou konstrukci či zapnutím elektrického ohřevu umístěného v bednění. Nicméně je nutné vzít v úvahu i náklady na toto ošetřování a jeho rentabilitu.
Doba ošetřování betonu
Všeobecně platí, že čím déle se beton ošetřuje, tím lépe. Nezbytná doba potřebná pro ošetřování betonu je závislá na vývoji vlastností betonu v povrchové vrstvě (ČSN EN 13670). Délka ošetřování závisí na počasí, použitém betonu, tvaru a velikosti betonového prvku. Odvozuje se od požadavku na dosažení určité úrovně minimální pevnosti betonu. Pro podkladní betony a nekonstrukční betony postačí délka ošetřování 12 hodin. Pro betony konstrukční (základy, opěry, překlady, nosníky, sloupy apod.) je dle náročnosti konstrukce počítat s ošetřováním po dobu několika dní i týdnů.
Běžná doba ošetřování je přibližně jeden týden, což platí zejména pro jarní a podzimní měsíce. V zimním období, především u stropních desek, se beton ošetřuje až několikanásobně déle. V parných letních dnech není nutné prodlužovat dobu ošetřování, ale je nutné jej včas zahájit a zintenzivnit.
Délku nutného ošetřování udává „specifikace provádění“ (odstavec 4.2.1 ČSN EN 13670) prostřednictvím stanovení ošetřovací třídy (článek 8.5 a příloha F 8.5 ČSN EN 13670).
Další důležité zásady ošetřování
- Nejjednodušší způsob ošetření, pokud je to možné, je ponechat konstrukci v bednění.
- Dále je vhodné pokrýt volné povrchy betonu parotěsnými plachtami či fóliemi, které jsou po obvodu a v místech přesahů zabezpečeny proti odkrytí.
- Geotextílii nebo koberec nikdy nepokládejte na povrch betonu suché. Došlo by k okamžitému odsátí vody z povrchu betonu, a tím následně k sprašování jeho povrchu.
- Při vodním mlžení nebo vlhčení musí teplota vody odpovídat teplotě povrchu betonu. Příliš studená voda vyvolá teplotní šok a v betonu mohou vzniknout trhliny.
- Takzvané přírodní ošetřování (bez použití jakýchkoliv prostředků) je dostatečné pouze tehdy, jsou-li podmínky po celou dobu požadovaného ošetřovacího období takové, že rychlosti vypařování z povrchu betonu je nízká; například ve vlhkém, deštivém nebo mlhavém počasí.
Technologie zpracování betonu
Dalším činitelem, který ovlivňuje rychlost nárůstu pevnosti betonu, je technologie zpracování betonu. Významným procesem je hlavně zhutňování betonu, které ovlivňuje zvýšení počáteční i konečné pevnosti betonu.
Čerstvý beton je možné zhutňovat staticky (působením tlaku) nebo dynamicky (nárazy, vibrací) nebo kombinací obou způsobů. Nejpoužívanější technologie zhutňování na staveništi jsou: pěchování, ubíjení, vibrování a vakuování. Pěchováním se zhutňují čerstvé betony, které jsou řídké (měkké a tekuté). Ubíjení se používá ke zhutňování hustějších čerstvých betonů, ale je málo účinné. Vibrování je účinný a velmi rozšířený způsob zhutňování.
Využití umělého kameniva v betonu
Jednou z možností zpracování černouhelných hlušin je výroba nového druhu umělého kameniva na principu samovýpalu. Cílem prací bylo poukázat na možnosti využití tohoto kameniva v betonových konstrukcích. Předmětem příspěvku jsou nejen výsledky dosažené po 360 dnech zrání, ale také jejich porovnání s vlastnostmi běžně vyráběných betonů.
Objemová hmotnost betonů s vypalovanou černouhelnou hlušinou se po 28 dnech zrání pohybovala v rozmezí 2050-2150 kg/m3 v závislosti na použité receptuře. U všech sledovaných vzorků došlo po 7 dnech hydratace k poměrně velkému nárůstu pevností. Výsledné pevnosti v tlaku (po 28 dnech) v případě betonů s umělým kamenivem u všech zkoušených vzorků výrazně převýšily návrhové parametry.
Z dlouhodobého hlediska (360 dní) lze konstatovat, že užití nového druhu umělého kameniva ze spékaných černouhelných hlušin výrazným způsobem nesnižuje mechanické vlastnosti betonů, ve kterých je použito. V rámci zkoušek bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, které mohou být s výhodou uplatněny při případných praktických aplikacích. Velkým přínosem pro využití nového druhu kameniva jsou zejména velmi dobré výsledky pevností, kterých bylo v rámci experimentálních zkoušek dosaženo. Nesmírnou výhodou používání tohoto kameniva je minimální pracnost s jeho přípravou jako složky betonu.
Shrnutí a praktické rady
Co ovlivňuje dobu zrání betonu a kdy lze pokračovat se stavbou? Stavíte, tlačí vás čas, máte vybetonováno a nevíte, zda již můžete začít s dalšími stavebními pracemi. Pakliže například řešíte, zda již betonová konstrukce vykazuje nízkou vlhkost a můžete ji tedy začít obkládat, pak vás bude zajímat, jak dlouho schne beton. To nelze jednoznačně určit, záleží totiž na mnoha faktorech - teplota okolí, výměna vzduchu, tloušťka konstrukce atd. Pakliže se stavbou spěcháte, je vhodné vlhkost podkladu změřit na více místech. Beton v uzavřeném místě bez výměny vzduchu schne pomaleji.
Pro betonování podlah nebo základové desky však není třeba čekat tak dlouho. Po týdnu bude pevnost betonu na více než 80 % deklarované hodnoty. Zde již riziko není, zatěžovat beton ale dříve je diletantismus. Pokud máte sloupky na drátěné pletivo, tak je můžete vyvalit, až budete šponovat dráty. Po třech až čtyřech týdnech se udává pevnost betonu cca 70%.
Uspesne a opakovane šponuji drát a natahuji pletivo na sloupky, ktere byly zabetonovane dva až tři dni předem. Díry vrtám vrtákem průměru 15 cm do hloubky 80 cm, beton pouzivam pytlovany (suchou smes) a zatím nenastal problem (prvni plot postaveny pred tremi roky, poslední pred pár dni. Vzdy dbám aby sloupky mezi kteryma se sponuje drat byly zabetonovane vzpery a beton používam zavlhly a hutním.
tags: #beton #tvrdnul #nekolik #let