Beton je široce používaný stavební materiál s výbornými užitnými vlastnostmi. Pro většinu lidí se beton skládá z cementu, písku a vody. Ti znalejší vědí, že do betonu se dávají také větší kameny (drcené kamenivo nebo říční „kačírek“). A že se beton může také vyztužovat, čímž vzniká tzv. vyztužený beton neboli železobeton. Zajímavé je to, že má stejnou pevnost v tlaku i tahu, která se pohybuje v rozmezí od 350 MPa a to až do 600 MPa.
Beton a ocel mají perfektní vlastnosti, díky kterým se vzájemně podporují a vytváří tak jeden pevný celek. Mají odlišné vlastnosti, a přesto díky velmi podobné délkové teplotní roztažnosti, jsou v souhře. Tam kde beton nestačí, tam mu ocel pomůže a na druhou stranu, on ji bude chránit před korozí a odvede těžší práci. Pokud bude zalitá v betonu, tak se v podstatě vytvoří železobeton. A s ním se setkáte na všech stavbách.
Proč se dává výztuž do betonu?
Přestože je beton obecně poměrně tvrdý, nemá příliš velkou tahovou pevnost. Tato „nízká“ tahová pevnost se projevuje praskáním betonu, pokud je namáhán v tahu, nebo je-li ohýbán. Tento ohyb či tah betonu paradoxně nastává velmi často i tak, kde byste ho nečekali.
K namáhání betonu v tahu může dojít například:
- Při střídání venkovních teplot - pokud je beton ve styku s dalšími materiály (rostlá země, cihly, dřevo, asfalt, …) může docházet vlivem různých teplotních roztažností materiálů ke vznikání pnutí v betonu.
- Pokud je zatěžován na ne-zcela pevném podkladu - pokud například vybetonujete základy nebo základovou desku a lokálně Vám dojde k poklesu podloží, nebo vlivem vlhkosti k jeho „nabobtnání“, může dojít opět k pnutí v betonu.
- Při jednostranném zatěžování - pokud požijete beton na vytvoření například zdi tvořící terasu, která brání posunu zeminy. Podobné namáhání může vyvolat vítr. Stejně tak jednostranně je zatížena stropní konstrukce.
- Při smršťování betonu - vlastností betonu (respektive cementu) je, že se v průběhu tvrdnutí smršťuje. Nejdříve dochází k odpařování vody z betonu a následně chemickou reakcí cementu dochází k dalšímu smršťování betonu. Oba tyto procesy opět vytvářejí „tahové pnutí“ v betonu, které může způsobovat praskliny.
Aby se zamezilo vzniku prasklin, které negativně ovlivňují životnost betonu, nebo aby se zvýšila tahová únosnost betonu, dává se do betonu výztuž.
Čtěte také: Druhy armovacích drátů
Nejznámější výztuže do betonu
Nejznámější výztuží do betonu jsou buď „kari sítě“ nebo „roxory“. Jedná se o ocelové svařované sítě nebo pruty o různých tloušťkách a délkách. Jsou snadno dostupné, jsou z materiálu, který každý dobře zná, a mají léty ověřené vlastnosti.
Betonářská ocel neboli výztuž je známá jako roxor, což není její správné označení, ale spíše lidový název. Výztužná kostra, která může být vázaná nebo svařovaná. V betonových prvcích rozeznáváme výztuž podélnou (nosnou) a výztuž příčnou. Příčná výztuž se dělí na rozdělovací, která je používána v plošných konstrukcích a třmínky, které se používají ve sloupech, překladech, trámech a věncích.
Je důležité upozornit, že veškerá výztuž je v betonových prvcích důležitá a zejména spolupůsobí. Například třmínky nám vymezují svým tvarem polohu podélné výztuže, zároveň však přenášejí smyková napětí od posouvajících sil, které na konstrukci působí.
Jak je to s ocelovou výztuží v betonu?
Každý ví, že železo na větru a dešti začne rezivět a postupně degraduje. Proč tedy v betonu nerezaví? Je to tak, že někdy rezaví! A pak je to zpravidla velmi rychlé.
Přirozené pH betonu je velmi zásadité. V takto vysokém pH betonářská ocel nerezaví ani při styku s kyslíkem a vodou (je tzv. „pasivována“). Je tedy dokonale chráněna do doby, než beton své pH ztratí a výztuž začne rezivět. V profesionálním stavebnictví se užívá pojem „krytí výztuže“. Je to návrhová tloušťka betonu, která musí minimálně chránit ocelovou výztuž, aby nedocházelo ke korozi alespoň po dobu výpočtové životnosti konstrukce.
Čtěte také: Míchání betonu krok za krokem
Zároveň se používají betony s návrhovou odolností proti určitým typům „agresivních vlivů prostředí“, jako jsou vzdušný oxid uhličitý (který dokáže reagovat se složkami v betonu a snižovat pH), chemicky rozmrazující látky (zpravidla posypová sůl) či chemicky agresivní látky v půdách či plynech (nejčastěji asi sírany).
Co se děje, když už výztuž začne rezivět?
Na povrchu výztuže se začne vytvářet zkorodovaná vrstva, která má větší objem než původní výztuž. S růstem tloušťky koroze se zvyšuje tlak této vrstvy na okolní beton, až dojde k popraskání betonu a jeho „odloupání či oprýskání“. Pokud ke korozi dojde, zpravidla to poznáte až příliš pozdě (po popraskání betonu) a nemáte příliš mnoho možností, jak to sami doma spravit.
Samozřejmě existují profesionální postupy a firmy na sanaci (opravu) betonových konstrukcí. Pro většinu hobby konstrukcí je to však spíše z žánru sci-fi než praktických řešení.
Jak to ale udělat, když nejsem „profík“ s výpočty od statika?
Výztuž do betonu zpravidla dáváte pocitově, na základě doporučení zkušenějších (fachmanů či z internetu) nebo dle stavebního návodu (dokumentace či doporučení výrobce). Stejně tak beton používáte buď pocitově (v poměru 1:4), na základě doporučení, nebo technického předpisu.
Chcete-li předejít budoucím možným problémům, držte se následujících doporučení:
Čtěte také: Beton pro základy
- Beton vždy volte raději kvalitnější než horší.
- Snažte se vždy povrch betonu maximálně „zatáhnout“ - uhladit, aby nebyl nasákavý.
- Vrstvu chránící výztuž volte raději tlustší než tenčí.
Nebo to udělejte chytřeji! Zvolte betonovou výztuž, která nekoroduje.
Kompozitní neocelová výztuž - pokrok 21. století i pro domácí stavitele
Neocelové výztuže plní veškeré funkce ocelové výztuže se všemi benefity pro beton, které byly výše popsány. Navíc nikdy nekorodují, jsou lehčí a výrazně skladnější (nechají se rolovat a samy se vracejí do původního tvaru). Zároveň díky vyšší tahové pevnosti než má ocel se používají na dosažení stejných vlastností betonu menší průměry kompozitní výztuže (při srovnání s ocelovou).
Tím tedy pozitivně zvyšují vlastnosti betonu, aniž by hrozilo, že vlivem koroze výztuže dojde k rychlejší degradaci betonu. Obzvláště u některých aplikací je to vlastnost k nezaplacení.
Kde se vyplatí použít kompozitní výztuž?
- Vytváření tenkých betonových desek venku - u takovéto desky prakticky nelze vytvořit dostatečnou krycí vrstvu betonu chránící ocelovou výztuž. Pro kompozit to není problém.
- Ukládání vyztuženého betonu do země, nebo tam, kde může docházet ke styku s vodou - při betonáži například základů nebo základových desek, kde je třeba vyztužit spodní část betonu, se špatně zajišťuje, aby se vám spodní výztuž nedotýkala zeminy. Zde pak dochází rychle ke korozi ocelové výztuže. Pro kompozit to není problém.
- Podélné vyztužování ztraceného bednění - obzvláště styk jednotlivých tvarovek ztraceného bednění je skoro nemožné utěsnit před vnikající vlhkostí. Zároveň zde zpravidla ocelová výztuž není nijak chráněná betonem, neboť se tento prostor těžko betonem vyplňuje a výztuž rychle koroduje. Pro kompozit to není problém.
- Betonování ze „zavlhlého“ betonu - častokrát si potřebujete něco vybetonovat, ale nemáte prostor či čas beton vyrábět sami. Dovezená zavlhlá směs z blízké betonárny je pak jasná volba. Takovýto beton je ale velmi často hodně porézní, prakticky dokonale nezhutnitelný, nasákavý a rychle ztrácí přirozené pH. Případná vložená ocelová výztuž může začít rychle rezivět. Pro kompozit to není problém.
Práce s kompozitní neocelovou výztuží
Kompozitní neocelová výztuž lze ohýbat, je pružná, ale nedrží po ohnutí svůj tvar a navrací se do tvaru původního. To je velká výhoda při manipulaci, ale může to být nepříjemné překvapení při specifických aplikacích. Po kompozitní výztuži lze chodit (například pokud tvoří vyztužení desky, kde se potřebujete ještě před či při betonáži pohybovat).
Krácení výztuže se provádí buď štípacími kleštěmi (do ekvivalentu 6mm ocelového drátu to není problém), nebo klasicky pomocí úhlové brusky („flexy“). Spojovat jednotlivé prvky (sítě či pruty) lze jednoduše při ponechání standardního překryvu výztuže pomocí plastových elektrikářských pásek (kdy se doporučuje vždy zakrátit přebytečný kus pásky - nenechávat „dlouhé ocásky“). Pokud použijete pásky bílé, budete navíc snadno vidět, kde jste již výztuž vázali a kde ne.
Další výhodou může být formát dodávaných kompozitů. Díky lehkosti a snadné „rolovatelnosti“ se výztuž dodává i ve větších kusech než standardní ocelová výztuž. Tím ušetříte peníze za „nezbytné překrývání“ jednotlivých výztuží, kdy se standardně doporučuje překryv navazujících roxorů 50cm a u sítí také (samozřejmě v závislosti na použité kvalitě betonu a stupni zatěžování).
Funkce betonářské výztuže
Betonářská výztuž se používá v železobetonových prvcích a jejím hlavním úkolem je přenášení tahových napětí v betonových průřezech. Abychom tomuto zborcení překladu předešli, vloží se před betonáži do této dolní části betonářská výztuž, která převezme tahová napětí tam, kde nám beton na tah nevyhovuje.
V horní části průřezu působí v betonu tlaková síla, zde využíváme vlastností betonu, který velmi dobře odolává tlaku, v dolní části působí tahová síla, kterou přebírá betonářská výztuž. Samotný výpočet a návrh železobetonového prvku je poměrně náročný a provádí jej výhradně autorizovaná osoba (projektant pozemních staveb nebo statik). Běžný stavebník by měl vědět, a uvědomit si, že musí dodržet rozmístění a typ všech prvků, které projektant spočítal.
Typy výztuží
Základní označování betonářské oceli klasifikuje norma ČSN 420139 Ocel pro výztuž do betonu - Svařitelná žebírková betonářská ocel - Všeobecně. Oceli třídy tažnosti C se v ČR nevyrábí. Základní a v ČR nejpoužívanější je betonářská ocel s označením B500B, u sítí B500A. První písmeno znamená, že se jedná o betonářskou ocel, číslo udává mez kluzu Re = fyk v MPa a poslední písmeno třídu tažnosti.
Základní typy svařovaných sítí tzv. Jelikož jsou KARI sítě plošné prvky, předpokládá se využití v plošných konstrukcích jako jsou desky, podkladní betony, cementové potěry a stěny.
Výroba betonářské výztuže
Současné trendy a způsoby výroby betonářské výztuže:
- Oceli kruhového průřezu, které jsou na svém povrchu opatřeny příčnými žebírky nebo vtisky.
- Předpínací výztuž, která je do konstrukcí ukládána v předpjatém stavu.
Způsoby výroby betonářské výztuže s žebírky:
- Válcováním za tepla s následným řízeným ochlazováním: Po výstupu z poslední válcovací stolice prochází tyč speciálním chladicím zařízením, které způsobuje zakalení povrchu tyče. Výsledkem je ocel s houževnatým feriticko-perlitickým jádrem a zakalenou martenzitickou povrchovou vrstvou. Ocel pro výztuž má zpravidla dvě řady příčných žebírek, je vyráběna v rozměrových řadách (průměrech) od 8 do 40 mm, je dodávána převážně v tyčích a s deklarovanou vyšší plasticitou (s duktilitou B nebo C).
- Válcováním za tepla s následným natažením za studena: Za tepla válcovaná ocel s žebírky je navinuta na svitek. Po vychladnutí je na speciálním zařízení převinuta a dodatečně natažena o cca 4-5 %. Natažení za studena vede ke zpevnění oceli s mírnou ztrátou její plastičnosti. Ocel pro výztuž má zpravidla čtyři řady příčných žebírek, je vyráběna v rozměrových řadách (průměrech) od 6 do 16 mm, je dodávána převážně ve svitcích s deklarovanou vyšší tažností (zpravidla s duktilitou B, výjimečně C).
- Válcováním za studena: Za tepla válcovaná hladká ocel ve svitku je za studena protažena přes průvlak, který způsobí jednak redukci průřezu a zároveň vyválcování žebírek na povrchu. Průchodem přes průvlak dochází ke zpevnění oceli při ztrátě její plastičnosti, přičemž velikost zpevnění závisí na redukci drátu při jeho průchodu průvlakem. Ocel pro výztuž má zpravidla tři řady příčných žebírek, je vyráběna v rozměrových řadách (průměrech) od 4 do 14 mm, je dodávána převážně ve svitcích případně rovnaná v tyčích s deklarovanou normální tažností (zpravidla s duktilitou A, případně B). Takto vyráběná ocel bývá často využívána k výrobě svařovaných sítí a prostorových nosníků (trigonů).
Svařování betonářské oceli
Ve snaze změnit přístup ke svařování betonářských ocelí byl vydán soubor norem EN ISO 17660 „Svařování - Svařování betonářské oceli“, který doplňuje požadavky na svařování betonářské výztuže uvedené v ČSN EN 1992-1-1 „Eurokód 2: „Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby“.
Normy řady ČSN EN ISO 17660 byly vydány z toho důvodu, že stále se zvyšující nároky na železobetonové konstrukce a s tím související betonářskou ocel, vyžadovaly specifickou úroveň zručnosti a pracovních znalostí svářečského personálu (svářečů a svářečského dozoru) a zavedení zvláštních postupů pro dosažení požadované kvality svarů.
Normy řady ČSN EN ISO 17660 platí pro svařování spojů (část 1 - nosných, část 2 - nenosných) ze svařitelné betonářské oceli a korozivzdorné betonářské oceli, ať již při jejím svařování v dílnách nebo na montáži. Normy zahrnují svarové spoje betonářské oceli mezi sebou, ale rovněž mezi betonářskou ocelí a jinými ocelovými součástmi (spojovací prvky, kotvy, aj.). Neplatí však pro výrobu svařovaných sítí a příhradových nosníků na mnohobodových strojích pro bodové a výstupkové svařování.
Způsoby svařování betonářské výztuže:
- Spoj přesahem
- Spoj s příložkami
- Tupý spoj
- Křížový spoj
- Svarové spoje betonářské oceli s jinými ocelovými součástmi
Proč neříkat dnešní výztuži "roxor"?
Jednoduše proto, že dnešní výztuž není roxor. Roxor byla dříve používaná betonářská výztuž jiného tvaru a tedy i vlastností. Roxory se používaly od 30. do 50. let 20. století. Dnešní betonářská výztuž se nazývá a značí tak, jak jsme si představili. Zjednodušení názvu výztuže může vést neznalé stavebníky k doměnce, že pruty jsou všechny stejné, že mezi nimi není rozdíl a je jedno jaký z nich se využije.
tags: #draty #do #betonu #roxor #vlastnosti