Pevnost betonu, neboli umělého kamene, je klíčovou vlastností, která definuje jeho odolnost a vhodnost pro různé stavební konstrukce. Beton se skládá z plniva, pojiva, vody a speciálních příměsí. U běžného betonu je pojivem kvalitní portlandský cement. Pevnost betonu (Stress strength of concrete) je velikost napětí dosaženého v místě porušení při zániku celistvosti betonu, jednodušeji řečeno: je to pevnost betonu, při které se zkušební těleso poruší.
Klasifikace pevnosti betonu: od historie k současnosti
Třída betonu původně označovala jeho pevnost v tlaku. Ta se určovala podle velikosti napětí, které bylo potřeba k porušení struktury zkušebního betonového vzorku. Pevnostní třída betonu se volí dle jeho určení.
Historický vývoj norem
- Dříve se pevnostní třída betonu označovala velkým písmenem B a číslem podle normy ČSN 732400. Tato norma už je však zastaralá a nepoužívá se.
- Místo ní platí od 1. 7. 2014 norma ČSN EN 206.
- Nejvíce zažitá byla stará norma ČSN 73 2400:1989. Tu po letech nahradila SN EN 206-1. V roce 2018 pak vyšla nová, aktuálně platná, norma ČSN EN 206+A1.
Současná klasifikace pevnosti betonu
Podle tvaru zkušebního tělesa, na kterém se zkouška provádí, jde buď o pevnost v tlaku krychelnou nebo válcovou. My nabízíme konstrukční betony s pevnostní třídou od C12/15 až do C50/60. To znamená, že jsme schopni dodat i méně pevné nebo naopak mnohem pevnější betony, než je typický beton B20 (staré označení).
- Pro základy běžných rodinných domů na rovinatých pozemcích je zpravidla dostačující beton C12/15 nebo již zmíněný C16/20.
- Beton na základovou desku bývá o třídu vyšší.
- Pro monolitické stropy je nutné využít pevnostní třídu minimálně C20/25.
Výše uvedené specifikace betonů (C25/30 apod.) nelze brát jako doporučení. Specifikaci (pevnost) betonu najdete v projektové dokumentaci.
Cement: Klíčové pojivo pro beton
Účelem pomůcky je stanovit složení, požadavky a kritéria shody cementů pro obecné použití. Zahrnuje všechny cementy pro obecné použití, které byly příslušnými národními normalizačními orgány v rámci CEN označeny jako tradiční a dobře osvědčené.
Čtěte také: Více o pevnosti betonu
Definice a složení cementu
Cement je hydraulické pojivo, tj. jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši, která tuhne a tvrdne v důsledku hydratačních reakcí a procesů. Po zatvrdnutí zachovává svoji pevnost a stálost také ve vodě. Cement podle EN 197-1, označovaný jako cement CEM, musí při odpovídajícím dávkování a smíchání s kamenivem a vodou umožnit výrobu betonu nebo malty zachovávající po dostatečnou dobu vhodnou zpracovatelnost. Cementy CEM jsou složeny z různých látek a ve svém složení jsou statisticky homogenní.
Byly zavedeny druhy, vycházející ze složení a třídění založeného na pevnosti s cílem zařadit různé cementy. Norma definuje a určuje specifikace pro 27 jmenovitých cementů pro obecné použití, 7 síranovzdorných cementů pro obecné použití, jakož i pro 3 jmenovité vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a 2 síranovzdorné vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a pro jejich složky. Definice každého cementu zahrnuje poměry složek, jejichž kombinací je možno vyrobit určitou skupinu výrobků v rozsahu devíti pevnostních tříd. Definice zahrnuje rovněž požadavky na složky, které musí být splněny, a mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti. Norma určuje rovněž kritéria shody a postupy pro jejich stanovení.
Klíčové složky cementu
- Portlandský slínek: Vyrábí se pálením nejméně do slinutí přesně připravené surovinové směsi (surovinové moučky, těsta nebo kalu) obsahující prvky, obvykle vyjádřené jako oxidy CaO, SiO2, Al2O3, Fe203 a malá množství jiných látek. Surovinová směs, těsto nebo kal musí být v důsledku jemného mletí a dobrého míchání homogenní. Portlandský slínek je hydraulická látka, která musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z křemičitanů vápenatých (3CaO · SiO2 a 2CaO · SiO2). Ve zbytku jsou pak obsaženy slínkové fáze obsahující hliník a železo a jiné sloučeniny. Hmotnostní podíl (CaO) / (SiO2) nesmí být menší než 2,0.
- Granulovaná vysokopecní struska: Vzniká rychlým ochlazením vhodně složené struskové taveniny vznikající při tavení železné rudy ve vysoké peci. Struska musí být nejméně ze dvou třetin hmotnosti sklovitá a při vhodné aktivaci musí vykazovat hydraulické vlastnosti. Granulovaná vysokopecní struska musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z oxidu vápenatého (CaO), oxidu hořečnatého (MgO) a oxidu křemičitého (SiO2). Zbytek obsahuje oxid hlinitý (Al2O3) a malá množství jiných sloučenin.
- Pucolány: Jsou přírodní látky křemičité nebo křemičito-hlinité, popřípadě kombinace obou. Pucolány po smíchání s vodou samy netvrdnou, avšak jsou-li jemně semlety, reagují v přítomnosti vody za normální teploty s rozpuštěným hydroxidem vápenatým (Ca(OH)2) a tvoří sloučeniny křemičitanů vápenatých a hlinitanů vápenatých, které jsou nositeli narůstající pevnosti. Tyto sloučeniny jsou podobné těm, které vznikají při tvrdnutí hydraulických látek.
- Popílek: Získává se elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z kouřových plynů topenišť otápěných práškovým uhlím (viz také definice podle ČSN EN 450-1). Popílek získaný jiným způsobem nesmí být v cementech podle ČSN EN 197-1 ed. 2 použit. Popílek může být svou podstatou křemičitý nebo vápenatý. Křemičitý popílek je jemný prášek převážně sestávající z kulových částic s pucolánovými vlastnostmi. Sestává zejména z aktivního oxidu křemičitého (SiO2) a oxidu hlinitého (Al203). Ve zbytku je pak obsažen oxid železitý (Fe203) a jiné sloučeniny. Vápenatý popílek je jemný prášek, který má hydraulické a/nebo pucolánové vlastnosti. Sestává zejména z aktivního oxidu vápenatého (CaO), aktivního oxidu křemičitého (SiO2) a oxidu hlinitého (Al203). Ve zbytku je pak obsažen oxid železitý (Fe2O3) a jiné sloučeniny.
- Kalcinovaná břidlice: Zejména kalcinovaná olejnatá břidlice, se vyrábí ve speciální peci při teplotě přibližně 800 °C. Podle složení přírodního materiálu a výrobního postupu obsahuje kalcinovaná břidlice slínkové fáze, zvláště dikalciumsilikát a monokalciumaluminát. Obsahuje rovněž malá množství volného oxidu vápenatého a síranu vápenatého i značný podíl pucolanicky reagujících oxidů, zejména oxidu křemičitého.
- Křemičitý úlet: Vzniká při redukci křemene vysoké čistoty uhlím v elektrické obloukové peci při výrobě křemičitých nebo ferrokřemičitých slitin a sestává z velmi jemných, kulovitých částic obsahujících nejméně 85 % hmotnosti amorfního oxidu křemičitého.
- Doplňující složky: Jsou zvlášť vybrané anorganické přírodní látky, anorganické látky pocházející z procesu výroby slínku nebo složky uvedené výše, pokud nejsou v cementu použity jako složky hlavní. Doplňující složky po vhodné úpravě nebo v důsledku jejich zrnitosti zlepšují fyzikální vlastnosti cementu (jako je zpracovatelnost nebo retence vody). Mohou být inertní nebo mohou mít slabě hydraulické, latentně hydraulické nebo pucolánové vlastnosti. V tom směru však na ně nejsou kladeny požadavky.
- Síran vápenatý: Se přidává k ostatním složkám cementu v průběhu jeho výroby za účelem úpravy tuhnutí. Síran vápenatý může být přidáván ve formě sádrovce (dihydrát síranu vápenatého, CaSO4 · 2H2O), hemihydrátu síranu vápenatého (CaSO4 · 1/2H2O) nebo anhydritu (bezvodý síran vápenatý CaSO4) popřípadě jejich směsi. Sádrovec a anhydrit jsou přírodního původu.
- Přísady: Pro účely této normy jsou látky, které nejsou uvedeny výše. Jsou přidávány pro usnadnění výroby nebo pro úpravu vlastností cementu. Celkové množství přísad nesmí překročit 1,0 % hmotnosti cementu (s výjimkou pigmentů). Množství organických přísad v přepočtu na suchý stav nesmí překročit 0,5 % hmotnosti cementu. Přísady nesmějí vyvolávat korozi výztuže nebo zhoršovat vlastnosti cementu či betonu nebo malty z něj vyrobených.
Pevnostní třídy cementu
Normalizovaná pevnost cementu je pevnost v tlaku, stanovená podle EN 196-1 po 28 dnech. Rozeznávají se tři třídy normalizované pevnosti:
- třída 32,5
- třída 42,5
- třída 52,5
Počáteční pevností se rozumí pevnost v tlaku buď po 2 dnech, nebo po 7 dnech. Rozeznávají se tři třídy počáteční pevnosti pro každou třídu normalizované pevnosti:
- třída s normálními počátečními pevnostmi značená písmenem N
- třída s vysokými počátečními pevnostmi značená písmenem R
- třída s nízkou počáteční pevností značená písmenem L
Cementy pro obecné použití s nízkou počáteční pevností mají nižší počáteční pevnosti ve srovnání s ostatními cementy pro obecné použití stejné třídy normalizované pevnosti a mohou být požadovány dodatková opatření při jejich použití, jako je prodloužení doby bednění a ochrana při škodlivém počasí.
Čtěte také: Vývoj pevnosti betonu
Vliv složek na vlastnosti cementu a betonu
V souboru cementů je podle ČSN EN 197-1 ed. 2 27 výrobků pro obecné použití. Evropská norma ČSN EN 197-1 ed. 2 specifikuje celou skupinu portlandských cementů směsných CEM II, které obsahují kromě portlandského slínku jedinou hlavní složku. Portlandské směsné cementy další skupiny obsahují kromě slínku více než jednu hlavní složku. V českých podmínkách jde hlavně o strusku (S), vápenec (L, LL) a popílek (V). Portlandské cementy s vápencem obsahují kromě slínku, jakou jedinou hlavní složku vápenec (L, LL). Kvalitní a trvale dostupné vápence s minimálním obsahem jiných doprovodných látek umožňují vyrábět pro zákazníka cementy s trvale stabilními vlastnostmi.
Každá z hlavních složek má jiný vliv na vlastnosti cementu a jejich optimální kombinace dovoluje vyrobit cement právě požadovaných vlastností:
- Jemně mletý vápenec má přímý vliv na zlepšení zpracovatelnosti, snížení nebo odstranění odlučivosti vody a stabilizaci barevnosti betonu, na druhé straně může snižovat konečné pevnosti.
- Struska s popílkem snižují naopak počáteční pevnosti, příznivě však ovlivňují plynulost nárůstu pevností a dosahování vyšších konečných pevností. Dále tyto složky obvykle zvyšují odolnost betonu proti agresivnímu prostředí, zejména proti síranové agresivitě.
- Popílek zlepšuje vlastnosti čerstvého betonu, zejména čerpatelnost a homogenitu a ve ztvrdlém betonu zlepšuje jeho odolnost vůči působení vody.
Normalizační procesy a legislativa
Proces evropské integrace v oblasti technické normalizace je zaměřen na zavádění jednotných evropských norem, které by odstranily překážky volného obchodu mezi zeměmi Evropské unie, resp. přidruženými státy, a dále zajistily bezpečnost pracovníků ve stavebnictví a odběratelů, ochranu životního prostředí a další požadavky vycházející z evropských předpisů. V oblasti stavebnictví jde zejména o NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY (EU) č. 305/2011 ze dne 9. března 2011, kterým se stanoví harmonizované podmínky pro uvádění stavebních výrobků na trh a kterým se zrušuje směrnice Rady 89/106/EHS (CPR), a dále požaduje, že pro stavbu mohou být použity pouze takové výrobky, které základní požadavky na vlastnosti staveb zaručí. Evropská komise prostřednictvím svých rozhodnutí uděluje mandáty Evropskému výboru pro normalizaci (CEN) pro vypracování harmonizovaných evropských norem (EN). Harmonizované normy jsou mandátové normy, na něž byly uvedeny odkazy v řadě C Úředního věstníku EU (OJEU). U výrobků, které jsou vyráběny v souladu s harmonizovanou normou, se předpokládá shoda se základními požadavky směrnice. Harmonizované normy musí být doplněny přílohou ZA, která uvádí odkazy na ustanovení normy, odpovídající požadavkům směrnice. Vzhledem k tomu, že CPR je přímo použitelným předpisem, bylo nařízení vlády č. 190/2002 Sb., kterým byla původní směrnice Rady 89/106/EHS transponována do českého právního prostředí s ukončením existence této směrnice k 30. červnu 2013 zrušeno, zatímco nařízení vlády č. 163/2002 Sb. týkající se vybraných stavebních výrobků (neharmonizovaná oblast) zůstalo v existenci. Adaptace nařízení CPR do českého právního řádu byla provedena zákonem č. 100/2013 Sb., kterým se mění zákon č.
Vliv prostředí a výběr betonu
Indikativní (minimální) třída betonu závisí na stupni vlivu prostředí, který je definován v tabulce 4.1 normy EN 1992-1-1. Indikativní třída betonu je dána tabulkou E.1N. Jak vidíme, při výběru vhodné třídy betonu je nutné brát v potaz jeho zatížení fyzickými, chemickými a mechanickými vlivy.
Tabulka indikativních pevnostních tříd betonu dle stupně vlivu prostředí
| Stupeň vlivu prostředí | Indikativní pevnostní třída |
|---|---|
| X0 | C12/15 |
| XC1 | C20/25 |
| XC2 | C25/30 |
| XC3 | C30/37 |
| XC4 | C30/37 |
| XD1 | C30/37 |
| XD2 | C30/37 |
| XD3 | C35/45 |
| XS1 | C30/37 |
| XS2 | C35/45 |
| XS3 | C35/45 |
| XF1 | C30/37 (C25/30) |
| XF2 | C25/30 (provzd. min.4%) |
| XF3 | C30/37 (C25/30 provzd. min.4%) |
| XF4 | C30/37 (provzd. min.4%) |
| XA1 | C30/37 (C25/30) |
| XA2 | C30/37 |
| XA3 | C35/45 |
Poznámka: Hodnoty v závorce odpovídají národní příloze pro Česko, tabulce E1.CZ. Pokud není splněn požadavek na minimální provzdušnění, je nutné použít vyšší třídu. X Použitelný pro daný stupeň vlivu prostředí.
Čtěte také: Beton: prvních 24 hodin
Vzhledem k široké variabilitě různých vlivů prostředí lze velmi obtížně obecně definovat vhodnost použití konkrétního druhu portlandského směsného cementu pro konkrétní situaci. Z tohoto důvodu je v normě na beton EN 206+A1 zaveden obecný popis prostředí a jsou klasifikovány různé stupně vlivu prostředí, které jsou informativně doplněny konkrétními příklady.
Moderní betonové směsi a jejich aplikace
Při výrobě betonu je dnes běžné a neodmyslitelné používání přísad stavební chemie. Super a hyper plastifikátory dokáží upravit reologii a dobu zpracovatelnosti čerstvého betonu na zákazníkem požadovanou hodnotu.
Typy nabízených betonů
- Betonové směsi se standardními vlastnostmi specifikované pevnostní třídou B5 - B60.
- Konstrukční betony pevnostních tříd C12/15 a vyšších specifikované stupněm vlivu prostředí, které na beton působí.
- Betonové směsi pevnostních tříd B60 (C50/60) a vyšších s vynikajícími pevnostními charakteristikami a vysokým modulem pružnosti. Svých vlastností dosahují použitím speciálních přísad a příměsí (např. mikrosilika).
- Betonové směsi, do kterých jsou při výrobě na betonárně přidávány ocelové profilované drátky zlepšující finální vlastnosti betonu.
- Beton se sníženou objemovou hmotností, které je dosaženo použitím lehkého či pórovitého plniva (kameniva).
- Válcovaný beton (RCC) kombinuje dlouhodobou životnost a pevnost betonu se snadností pokládání asfaltu.
- Technologie vymývaného betonu zahrnuje položení čerstvé betonové směsi, uhlazení, opatření speciálním postřikem a po vytvrzení řízené vymytí tlakovou myčkou, které odhalí použité kamenivo. Na závěr se povrch impregnuje.
- Pěnobeton se vyrábí v mobilním zařízení přímo na stavbě z cementu, vody, technické pěny a přísad. Litá směs má tepelně izolační a samonivelační vlastnosti.
Výběr správné třídy betonu není jednoduchý.
tags: #co #je #to #pevnost #betonu #cement