Beton není jen obyčejný stavební materiál. Od starověkých římských dob a po celou dobu své existence prokázal svou neuvěřitelnou flexibilitu a schopnost přizpůsobit se různým stavebním požadavkům. Beton má schopnost být primitivní a technologický, masivní a lehký a kombinovat vlastnosti oceli s vlastnostmi bahna. Díky své univerzálnosti patří k nejpoužívanějším stavebním materiálům.
Co je beton?
Beton je kompozitní stavební materiál. Vzniká smícháním sypkého pojiva, plniva, přísad a příměsí ve vodné suspenzi, připomínající tvárnou kaši. Tento mimořádný materiál, tvořený jen ze 2 základních složek - plniva (obvykle kameniva) a pojiva (většinou cementové směsi z vody a cementu), je ceněný zejména pro svou pevnost, formu a texturu.
Samotný beton dobře snáší tlak, ale hůře tah, proto se do něj vkládá armovací výztuž, která přebírá tahová namáhání. Společně tak vznikají železobetonové konstrukce, které jsou odolné, tvarově stálé a vhodné pro většinu obytných i průmyslových budov.
Historie betonu
Historie betonu sahá až do 4. tisíciletí před naším letopočtem. Už kolem roku 6500 př. n. l. začali lidé v Sýrii a Jordánsku experimentovat s materiály podobnými betonu, když vytvářeli podlahy ze směsi vápence a vody. Kolem roku 1000 př.n.l. stavěli Féničané v Jeruzalémě velké vodní cisterny a vodovodní přivaděče, a to s použitím částečně hydraulických malt získaných smísením vápna a rozdrcených cihel.
Římský beton
Na tyto znalosti navazovali Řekové, kteří ve 2. století př.n.l. začali používat novou zdicí techniku. Masivní zeď byla tvořena dvěma lícovými stěnami z tesaného kamene, různě široká mezera mezi nimi byla pak vyplňovaná litou maltou, prokládanou lomovým kamenem. Používání hydraulických malt mimořádně propracovali a rozvinuli Římané. Od Řeků převzali emplekton, který nazývali „opus caementum“. Tento termín v dalším vývoji změnil mnohokrát významový smysl, až se názvem cement začala označovat novodobá hydraulická pojiva.
Čtěte také: Chodníky z betonu: tipy a triky
Římské lité zdivo obsahovalo drcený kámen nebo štěrk s maximálním zrnem obvykle do 70 mm, který byl důkladně promíchán s maltou skládající se z hydraulického pojiva, které bylo tvořeno směsí vápna a cihelné moučky, nebo sopečného tufu. Skutečný průlom však učinili až Římané, kteří vyvinuli hydraulický beton, jehož vlastnosti jsou srovnatelné s betonem, který používáme i dnes. I když římský beton nebyl srovnatelný s dnešním betonem, byl to materiál, který Římanům umožnil realizovat řadu velkolepých staveb.
S tímto materiálem vybudovali Římané řadu slavných staveb, jako jsou Appiova silnice, Koloseum, akvadukt Pont du Gard či Pantheon. Jejich Pantheon se může pyšnit největší nevyztuženou klenbou v dějinách architektury. Pantheon je jedna z nejkrásnějších a nejúžasnějších budov na světě. Už jen prostý fakt, že byl vystavěný okolo roku 200 a pořád jej můžeme v Římě navštívit, je obdivuhodný. Římský Pantheon byl vytvořený technologií litého betonu a celá budova byla postavená bez výztuže. I když starověcí Římané neměli k dispozici ocelově vyztužený beton, dokázali beton použít tak efektivně, že jeho potenciál nebyl nikdy plně naplněn.
Tajemství římského betonu
Američtí vědci konečně odhalili, proč stavební metody a materiály antických Římanů vykazují tak vysokou trvanlivost. Ten se osvědčil zejména při stavbě přístavních hrází, mol a vlnolamů. Podle amerických vědců je za úspěchem neobvyklý římský recept - beton neboli umělý kámen vyráběli z vulkanického popela, vápence, mořské vody a drti z vyvřelých hornin.
Badatelé zjistili, že mořská voda reaguje v cementu s vulkanickou horninou a vytváří nové minerály, které beton dále zpevňují. Tým vědců již dříve analyzoval vzorky betonu z přístavních hrází a nalezl v nich velmi ojedinělý druh minerálu, takzvaný toberomorit hlinitý, který lze připravit jen velmi obtížně. Jenomže nyní badatelé objevili, že toberomorit se dál rozrůstal strukturou betonu a vytvářel v něm zpevňující mřížku. Zásluhu na tom měla podle nich mořská voda, která postupně rozpustila vulkanické krystaly i vyvřelé sklo a nahradila je zmíněnými minerály. Proto beton v čase zpevňoval a praskliny se samovolně zaplňovaly.
Naopak moderní beton, který chemicky vychází pouze z portlandského cementu, po zatvrdnutí už žádné změny neprodělává. „Výzkum nám otevřel radikálně nový pohled na to, jak by měl beton vznikat. Nikdy jsme si nemysleli, že korozivní procesy mohou vytvořit obohacený mineralizovaný cement a zpevnit ho pro budoucí staletí,“ píše Jacksonová. Objev je zvlášť významný pro přístavní stavby, mění však celkový pohled na moderní pojetí betonu, který je závislý na kvalitě vápence a vysokých teplotách jeho vzniku.
Čtěte také: Vlastnosti betonových podlah
Beton v novověku
Po pádu Římské říše znalost používání hydraulických pojiv na čas zmizela. Zvrat přinesla až Průmyslová revoluce znamenající významný pokrok ve výrobě cementu, základní složky betonu. V roce 1824 si nechal Joseph Aspdin patentovat tzv. Portlandský cement, který se stal základem moderního betonu. V první polovině 19. století již zaujal beton rychle výsadní postavení - využíval se především pro zakládání vodních staveb, ale výjimkou nebyly ani architektonické doplňky či menší skulptury.
Ve druhé polovině 19. století učinil významný pokrok francouzský zahradník Joseph Monier, který získal patent na železobeton. Dnes je i v našem odborném názvosloví dochováno jeho jméno označující tenkou železobetonovou příčku (monierka). Jeho základní patent pochází z roku 1867. Později Hennebique vynaložil velké úsilí, aby dokázal, že nebyl ovlivněn paralelním úsilím Hyatta, Coigneta, Weysse, Koenena a dalších. V roce 1892 přihlašuje Hennebique svůj první patent. Typickým znakem Hennebiqova systému je důsledná monolitičnost celé konstrukce, což z hlediska statiky mimořádně zvyšuje její tuhost a únosnost. Tato tuhost byla zvláště výhodná pro tovární objekty, v nichž rozvoj hnací energie byl realizován transmisemi upevněnými na stropní konstrukci.
Beton ve 20. a 21. století
Ve 20. století již začal být beton neodmyslitelně spojován s modernistickou architekturou. V 70. letech se ve větším rozsahu začal používat vysokopevnostní typ HSC, jehož schopnost přijímat různé tvary a formy, spolu s jeho pevností a odolností, přilákala mnohé architekty, jako například Le Corbusiera, k experimentování s novými estetickými a funkčními možnostmi. Surový beton hrál hlavní roli v tzv. brutalistní architektuře, která byla v 60. a 70. letech 20. století symbolem modernity a pokroku.
Dnes je beton stále na přední linii stavebního průmyslu, zejména díky své univerzálnosti, trvanlivosti a relativně nízkým nákladům. Díky pokrokům ve vědeckém výzkumu a technologických inovacích se objevují stále nové varianty, které nabízejí lepší vlastnosti a širší možnosti využití - jako příklady uveďme beton samozhutnitelný, zhutněný, stříkaný, vodotěsný či vakuovaný. Poslední roky jsou velkým hitem lehká kameniva - zejména liaporbeton. Ten nachází uplatnění především v oblasti montovaných staveb.
Dnes se beton používá na výstavbu silnic, mostů, tunelů, rezidenčních a komerčních budov, ale i na výrobu funkčních a dekorativních prvků.
Čtěte také: Betonové květináče pro dům i zahradu
Druhy betonu
Na trhu existuje nepřeberné množství betonových směsí s obrovskou variabilitou požadovaných parametrů. Druhy betonu určujeme podle různých kritérií, jako jsou např.:
- Rychleschnoucí / rychletvrdnoucí beton: Výhodou je blesková fixace, vhodné např. pro opravy.
- Vysokopevnostní beton: Pro extrémně namáhané stavební konstrukce.
- Pohledový beton: Oblíbený v moderní architektuře, patří sem např. hladký, probarvený, strukturovaný beton.
Pevnost betonu
Pevnost betonu je definovaná pevnostní třídou. Dříve se pevnostní třída označovala velkým písmenem „B“ a číslem podle normy ČSN 732400, např. beton B20. Většina staveb se neobejde bez správně namíchané betonové směsi. Jako betonářský písek se používá frakce 0 - 4 mm, hrubost štěrku je různá dle požadavků od frakce 8 - 16, přes 16 - 32 až po 32 - 64 mm. Objem použité vody se liší podle požadované tekutosti výsledné směsi.
Adresa stavby: *iPokud není č.p., popř. Výše uvedené specifikace betonů (C25/30 apod.) nelze brát jako doporučení. Specifikaci (pevnost) betonu najdete v projektové dokumentaci, popř. Sem přetáhněte soubory nebo klikněte pro výběr: max 3. Máte fotografie nebo jinou dokumentaci k projektu?
K dopravě betonových směsí používáme autodomíchávače značek MAN, IVECO, MERCEDES aj. o objemu 6-8m3. Berte na vědomí, že dopravu pro suché/zavlhlé směsi (např. potěry/mazaniny) nenabízíme, ale na vyžádání můžeme doporučit naše partnery. Pokud potřebujete uložit beton na větší vzdálenost, popř. do výšky, zvolte možnost čerpání betonu. Do pole „Specifikace betonu“ uveďte vzdálenost, na kterou chcete beton čerpat.
Beton v moderní architektuře
Přestože beton byl znám již ve starověku, jeho masové používání je spojeno především s moderní architekturou. Vějíř těchto možností ukazuje, že na kahnovsky formulovanou otázku: „čím chce beton být? co je jemu vlastní forma?“ není jednoznačná odpověď.
Beton podporuje kreativitu. Jeho barva, struktura, stopy po bednění a hutnění, úprava povrchu nebo tvar konstrukce se stávají tvůrčím nástrojem architekta a přinášejí do staveb dekorativní prvek - ornament - ať už doslovný, nebo více či méně skrytý.
Na listopadovém semináři Beton University v Praze byly k vidění mimořádně zdařilé realizace z pohledového betonu u nás i ve světě. Seminář na téma „Betony pro moderní stavby a design“ pořádá společnost Českomoravský beton, a.s. Zajímavé přednášky v rámci celodenního semináře poskytují souhrn informací o betonech, u kterých je vyžadován zejména kvalitní finální vzhled konstrukce a zároveň i funkčnost a odolnost v daném prostředí. Hlavním tématem je použití betonu jako materiálu pro vyjádření záměrů architekta či designéra (tvar, vzhled, barevnost, zpracování).
Příklady významných betonových staveb
- Pantheon, Řím: Pravděpodobně navržen Apollodorem z Damašku kolem roku 126 n. l. Je významným příkladem využití betonu v architektuře.
- Kostel Saint-Jean-de-Montmartre, Paříž: Jeden z prvních pokusů o realizaci gotické architektury pomocí vyztuženého betonu.
- Restaurace Los Manantiales, Mexico City: Mistrovské dílo architekta Felixe Candely z roku 1958, využívající vyztužený beton k vytvoření struktury s mimořádnou lehkostí.
- Banka Londýna a Jižní Ameriky, Buenos Aires: Fascinující stavba italsko-argentinského architekta Clorinda Testy z roku 1966, připomínající skelet dinosaura.
- SESC Pompeia, Sao Paulo: Navrženo Linou Bo Bardi v roce 1986, kombinuje plavecký bazén, halu pro indoor fotbal a další sportovní kurty.
- Kostel svatého Jana, Collegeville, Minnesota: Dílo Marcela Breuera, absolventa Bauhausu.
- Eberswalde technická škola, Německo: Navrženo Herzogem a de Meuronem v roce 1999, představuje nový přístup k betonu.
- Dům Poli, Coliumo, Chile: Navrženo Pezo von Ellrichshausenem v roce 2005, ukazuje beton v náročných podmínkách.
- Muzeum architektonické kresby, Berlín: Postaveno pro výstavu sbírek Nadace Sergeje Tchobana. Čtyřpodlažní homogenní hmota s proskleným posledním podlažím. Probarvený beton a skleněné fasády jsou plné kontrastu a vrstev.
- Muzeum Historie Polských Židů, Varšava: Vítězný návrh "Yum Suf" od Lahdelma & Mahlamäki, dokončeno v květnu 2013. Realizace z pohledového betonu se nachází uvnitř budovy, zejména spojité vlnité plochy vytvářející hru prostoru, tvaru a světla. Objekt se vyznačuje složitým povrchem z betonu, hrubě členěným.
Betonové konstrukce
Betonové konstrukce jsou části stavby vyrobené z čerstvého betonu, který se po uložení a zhutnění vytvrdí a přenáší zatížení z celé budovy. Patří sem základové konstrukce, základová deska, stropní deska, sloupy, nosné stěny, schodiště nebo různé prefabrikované prvky. Základem je vhodná betonová směs a promyšlené statické působení konstrukce.
Typy konstrukcí
- Monolitické konstrukce: Vznikají přímo na místě stavby, kdy se do bednění uloží betonová směs s výztuží a nechá se vytvrdnout. Výhodou je možnost přizpůsobit tvar konkrétnímu projektu.
- Prefabrikované prvky: Jsou hotové díly, například panel nebo nosník, které se na stavbu pouze usadí a spojí.
Nosné a nenosné konstrukce
- Nosné konstrukce: Přenášejí zatížení z celé stavby do základů, typicky jde o železobetonový strop, nosné stěny, sloupy a základové konstrukce.
- Nenosné konstrukce: Mohou mít hlavně oddělovací, akustickou nebo estetickou funkci, ale nejsou klíčové pro stabilitu budovy.
Železobetonové a předpjaté konstrukce
Nejrozšířenější jsou železobetonové konstrukce, kde se kombinuje beton a ocelová armovací výztuž. Pro větší rozpětí a štíhlejší prvky se používá také předpjatý beton, u kterého jsou výztužné kabely napnuté ještě před zatížením konstrukce. Díky tomu lze vytvářet subtilnější stropní desky nebo nosníky s menším průhybem.
Konstrukční vlastnosti betonu
Beton se nejčastěji využívá pro vysokou pevnost v tlaku, která se pro běžné nosné konstrukce pohybuje v rozmezí 15 - 50 MPa. Tahová pevnost betonu činí zhruba 1/10 pevnosti v tlaku, ale běžně se s ní nepočítá. Díky vysoké pevnosti v tlaku mohou být realizovány stěnové konstrukce v malých tloušťkách, a to bez problémů se stabilitou, jak tomu může být u zdicích systémů ve stejných tloušťkách. Běžný beton není tepelněizolačním materiálem, a vždy je proto třeba počítat se sendvičovým typem konstrukce. V případě dnes oblíbených nízkoenergetických a pasivních staveb jsou ale sendvičové konstrukce standardem i u nejběžnějších zdicích systémů. Pro tepelnou pohodu je dobré zvolit materiál schopný akumulovat teplo. Tepelněakumulační vrstva je z pohledu stavební fyziky velmi vhodná i pro nosnou deskovou konstrukci střechy, pod tepelnou izolaci a krytinu. Takto zvolená skladba velmi efektivně předchází přehřívání interiéru podkroví.
Rodinný dům v Otvovicích: Ukázka moderního využití betonu
Na mírně svažitém pozemku na okraji obce Otvovice je usazen stroze tvarovaný rodinný dům. Suterén rodinného domu je řešen jako vodonepropustná konstrukce (bílá vana), obvodové stěny jsou betonové s využitím ztraceného bednění, stropy monolitické železobetonové. Podkladní betony mají za účel zajistit čistý pevný podklad, na kterém je možné vyvázat výztuž desky a provést betonáž. Na tyto podkladní vrstvy se používají nejnižší vyráběné pevnostní třídy betonů. V tomto konkrétním případě činila tloušťka 100 mm a byl použit beton C12/15. Vodonepropustnost suterénu je zajištěna pouze konstrukcí již zmíněné bílé vany, nejsou zde žádné další izolační vrstvy proti vodě. Použit byl beton Permacrete®, který má omezený vývoj hydratačního tepla a smrštění, za účelem snížení vynucených namáhání konstrukce. Pevnostní třída betonu je C25/30. Ve stěnách bílé vany jsou rozmístěny křížové plechy pro zajištění vodonepropustnosti řízených trhlin. Ty by měly být v maximální vzdálenosti dvojnásobku výšky stěny.
Stropní konstrukce nad 1PP a 1NP jsou provedeny jako monolitické železobetonové o tloušťkách 250 mm. Strop nad 1NP je proveden jako pohledový. Použit byl beton třídy C25/30 XC1. Obvodové nosné stěny byly provedeny do ztraceného bednění ze štěpkocementových desek, s tepelněizolační vrstvou ze šedého polystyrenu o tloušťce 180 mm. Betonáž každého patra probíhala na tři postupy, aby nedošlo k vybočení bednění. Železobetonová schodiště mají výhodu v tvarové volnosti a tuhosti konstrukce. Je potřeba použít beton hustší konzistence, aby bednění nepodtékalo. Pro venkovní schodiště byl použit beton třídy C30/37 XF4, aby odolal mrazovým cyklům za přítomnosti vody a rozmrazovacích látek. Pro vnitřní schodiště byl použit stejný beton jako pro obvodové stěny.
Nosná konstrukce střechy je ve většině rodinných domů řešená dřevěným krovem. Železobetonová nosná konstrukce střechy je náročnější finančně i vzhledem k provádění. Má však své významné výhody. Vzhledem k tepelněakumulačním schopnostem betonu dokáže takto provedená konstrukce v letním období vyrovnávat velké výkyvy ve venkovních nočních a denních teplotách. Další výhodou je vysoká plošná hmotnost, díky které je dosaženo vysoké vzduchové neprůzvučnosti. Provoz domu potvrdil předpokládané kladné vlastnosti betonové konstrukce. I přesto, že vesnicí vede železniční trať a nad domem nalétávají letadla, je uvnitř domu ticho.
Trvanlivost a sanace betonových konstrukcí
Pokud je beton, respektive železobeton (beton s ocelovou výztuží) správně proveden - za správných podmínek pro tuhnutí, tvrdnutí a zrání, vydrží doslova „věky.“ Důkazem je například betonová konstrukce chrámové kopule Baziliky svatého Petra ve Vatikánu. Kopule je vysoká 136,5 metru, má průměr téměř 43,5 metru a váží cca 10.000 tun. Novodobá stavba (původní stavba stála již za dob Konstantina I.) celé baziliky trvala 174 let a dokončena byla v roce 1680.
Životnost betonové konstrukce ovlivňuje kvalita betonu, krytí výztuže i ochrana před vodou a mrazem. Když se zanedbá ochrana, může vzniknout koroze výztuže, která postupně zvětšuje svůj objem, odtrhává krycí vrstvu betonu a staticky oslabuje celý prvek. Důležitá je také správně navržená dilatační spára, která umožní konstrukci mírně pracovat při změnách teploty. Častou chybou je podcenění projektu a nerespektování projektové dokumentace. Když se svévolně mění tloušťky prvků, odebírá výztuž nebo se zasahuje do nosných částí bez statika, vzniká riziko vážných poruch. Dalším problémem je nekvalitní betonáž, špatné hutnění a nedostatečné ošetření čerstvého betonu. Poruchy se pak projevují prasklinami, odpadáváním kusů betonu, zatékáním nebo nerovnostmi. Důležitou roli hraje i stavební dozor, který kontroluje, zda jsou dodrženy technologické postupy, kvalita betonu a správné provedení armování.
Sanace betonové konstrukce
Pokud je však beton vystaven chemii, především pak solím, dochází k jeho sice pomalé, ale nevratné destrukci, kterou je třeba včas podchytit, beton tak zachránit a prodloužit mu životnost. Stále řešíme, jak opravit betonové schodiště (obzvláště schodiště sousedící se solenými komunikacemi), betonové zídky, chodníky a podobně. V praxi nakonec i prodlužujeme životnost starých betonových bytových domů (tzv. paneláků), které byly původně stavěny na dobu 30 až 40 let životnosti, ovšem naprostá většina z nich již přesluhuje a hodně dlouho ještě přesluhovat bude, o čemž svědčí i ceny bytů v těchto domech.
Kdy má smysl sanovat betonovou konstrukci?
Ještě předtím, než se pustíme do sanace betonové konstrukce, je třeba rozhodnout, kdy má sanace vůbec ještě smysl a kdy už nikoli. Hovoříme samozřejmě jen o poměrně jednoduchých betonových konstrukcích se stálým (konstantním) zatížením. U náročnější konstrukcí je třeba též posudek statika a výpočty jsou velice složité. Navíc se nevyhneme stavebnímu povolení!
Jak poznáme poškození betonové konstrukce?
Betonová konstrukce, která si přímo říká o opravu, prostě vykazuje na první pohled známky poškození - její povrch se drolí a praská, odlupují se celé šupiny a mohou se objevit i praskliny většího rozsahu, v nejhorších případech se konstrukce zcela rozpadá.
tags: #betonove #budovy #uraha #informace