Beton je základní stavební materiál, který získává požadované vlastnosti až po ztvrdnutí. Aby tyto vlastnosti skutečně získal, je nezbytné čerstvý beton včas dopravit a uložit do konstrukce, řádně zhutnit a ošetřovat. Hutnění betonu, s výjimkou samozhutnitelných betonů, je vždy nutné. Míra zhutnění má přímý vliv na výslednou pevnost betonu.
Co je beton a proč je důležité jeho hutnění?
Beton je materiál ze směsi cementu, hrubého a drobného kameniva a vody, s přísadami, příměsmi, s vlákny nebo bez nich, který získá své vlastnosti hydratací cementu. Hutněním je potřeba minimalizovat objem kavern (prázdných míst) v betonu. O způsobu a vhodnosti hutnění musí před zahájením betonáže rozhodnout odborník na provádění betonářských prací (odborná firma, stavební dozor apod.) přítomný na stavbě.
Obvyklé způsoby hutnění betonu
Obvyklé způsoby hutnění betonu jsou: hutnění ponornými a příložnými vibrátory, vibračními lištami, propichování, dusání, válcování apod. Vždy je nutné uvážit volbu hutnění betonu s ohledem na budovanou konstrukci a druh použitého betonu.
Ponorné vibrátory
Nejčastěji se hutnění provádí ponornými vibrátory. Vibrátor se rychle ponoří do uložené směsi s krátkým setrváním v dolní poloze a pomalu se vytahuje, dokud neustane vytlačování zadrženého vzduchu, který má tendenci zachytávat se na anomáliích bednění (odřeniny, škrábance, zbytky betonu) a tvořit na povrchu dutiny a póry.
Při práci s ponorným vibrátorem je důležité dbát na následující zásady:
Čtěte také: Ploty a jejich konstrukce
- Před zahájením práce je nutné se ujistit, že je ponorný vibrátor v dobrém stavu a že správně funguje.
- Při betonování konstrukce (lití betonu) musíme dbát na to, aby nedošlo k pádu betonu z velké výšky. Měl by být litý do bednění, které je víceméně rovné.
- Tloušťka žádné vrstvy by neměla přesáhnout 50 cm.
- Vibrační hlavu vkládáme do hmoty svisle bez vodorovného pohybu. Vibrační hlavu nepoužíváme k horizontálnímu pohybu v betonu.
- Při vibrování pozorujeme beton a snažíme se zjistit akční rádius vibrátoru.
- Rozsah poloměru působení zaznamenaný pro každý vibrační bod by se měl překrývat s těmi, které se nacházejí v jeho blízkosti, ve snaze zajistit, aby nebyla vynechána žádná oblast.
- Vibrační hlava by měla proniknout asi 10 cm do předchozí vrstvy, aby byla zajištěna dobrá přilnavost mezi jednotlivými vrstvami.
- Mezi po sobě jdoucími vrstvami nenecháváme uplynout mnoho času, aby nedošlo k přerušovanému kontaktu.
- Délka vibrování každého místa závisí na typu betonu, velikosti vibrátoru a dalších faktorech. Tato doba vibrace se může pohybovat mezi 5 a 15 sekundami.
- Beton lze považovat za dobře zavibrovaný, když se povrch kolem vibrační hlavice leskne a je kompaktní a když na povrch již nevystupují žádné vzduchové bubliny. Ponorný vibrátor také začne vydávat jiný zvuk.
- Vibrační hlava by neměla být tlačena proti rámům nebo bednění.
- Vibrační hlavu z betonu vysouváme pomalu a pohybujeme s ní nahoru a dolů tak, aby beton měl čas vyplnit prázdný prostor vzniklý jejím odstraněním. Vibrační hlava by měla být odstraňována rychlostí přibližně 8 cm za sekundu.
- Mimo beton nesmíme nechat ponorný vibrátor zapnutý po dlouhou dobu. Jinak dojde k jeho zničení!
Pozor na převibrování, které může mít za následek segregaci čerstvého betonu. Vpichy vibrátoru mají být od sebe ve vzdálenosti přibližně 15násobku průměru vibrátoru. U větších ploch se s vibrátorem postupuje šachovnicově. Je nutné vyloučit kontakt vibrátoru s výztuží a bedněním. Při ukládání další vrstvy čerstvého betonu mají být vpichy vibrátoru jen tak hluboké, aby lehce zasáhly do předchozí vrstvy a došlo k jejich spojení.
Výběr ponorného vibrátoru
Při výběru typu vibrátoru je třeba zohlednit rozměry bednění, vzdálenost mezi rámy a pevnost betonu. Výkon vibrátoru souvisí s průměrem, čím větší je průměr hadice, tím větší objem betonu se rozvibruje. Průměr vibrátorů na beton se pohybuje od 25 mm do 100 mm. Doporučená délka ponorného vibrátoru je nejméně 30 cm. U frekvence vibrací vždy závisí na typu a stavu betonu. Nízké frekvence pohybují většími částicemi betonu (kameny), zatímco vysoké frekvence rozkmitávají menší částice (cement a písek).
Akční rádius
Akční rádius je vzdálenost měřená od vibrační hlavy k vnější hranici jejího vlivu. Akční rádius je cca 8 až 10 násobek průměru vibrační hlavy. Je dobré, aby se postupně vibrační hlava vkládala vždy v rozmezí jeden a půl násobku akčního rádiusu. Díky tomu dojde k určitému množství nových vibrací v místech, která již byla rozvibrována, a zajistí se, že některé místo nezůstane nerozvibrované. Za vzdáleností akčního rádiusu jsou kmity přenášené ponorným vibrátorem téměř nulové. Chcete-li určit akční rádius v místě, vezměte železnou tyč o průměru asi 20 mm a umístěte ji svisle do betonu.
Příložné vibrátory
Příložné vibrátory mají válcovitý tvar, na konci zaoblený. Hutní betonovou směs nepřímo. Připevňují se z vnější strany na bednění, které se rozkmitá a tím jsou přeneseny vibrace do betonové směsi. Používají se ke zhutnění plošných konstrukcí malé tloušťky.
Vibrační lišty
Vibrační lišty vyvozují údery na čelní štít hlavice a tím zhutňují betonovou směs pod sebou. Jsou umístěny na spodku pracovní desky. Jedná se o nejúčinnější způsob zhutňování pro plošné konstrukce.
Čtěte také: Cement: druhy a využití
Samozhutnitelné betony (SCC)
Samozhutnitelný beton Compacton je speciální beton, který se díky svému složení a konzistenci dokáže sám zhutnit bez nutnosti vibrování. Je ideální pro konstrukce se složitými tvary a hustou výztuží, jako jsou mosty, tunely nebo komplikované architektonické prvky. Samozhutnitelné betony s konzistencí SF2 jsou vyráběny od pevnostní třídy C25/30 výše. Odpadá zhutňování obvyklé u běžných betonů, což přináší úsporu času až 70 %. Navíc se v tu chvíli obejdete bez dvou pomocníků a nákladné hutnicí techniky.
Lehce zhutnitelné betony vyžadují jen minimální vibrování, povrch je ale třeba urovnat. K tomu se používají moderní přísady, tzv. superplastifikátory, díky nimž se beton lehce zpracovává, jednoduše ukládá do konstrukce a snadno se rozlévá. Lehce zhutnitelné betony s konzistencí F6 se vyrábějí v pevnostních třídách C16/20 až C25/30.
Zásady práce s betonovou směsí
Beton je materiál obsahující cement, který neodmyslitelně vyžaduje pečlivý přístup při zpracování a zejména ošetřování po provedení. Mnoho chyb pramení nejčastěji z nedodržení základních technologických postupů, a to ať neznalostí nebo laxním přístupem.
Ukládání betonu
- Přesun betonové směsi z autodomíchávače nebo nákladního vozidla by měl být co nejkratší.
- Při dopravě a manipulaci s betonem je důležité dbát na to, aby se směs nerozmísila. To se může stát například následkem otřesů při dopravě betonu na korbě nákladního vozidla, transportem směsi pásovým dopravníkem s velkým úhlem stoupání nebo volným pádem betonové směsi z větší výšky (více než 1 m).
- Betonáž na větší vzdálenosti (až 300 m) nebo do výšky (až 50 m) je možné provádět s pomocí čerpadel. Betonáž na větší vzdálenosti nebo výšky je prováděna pomocí jeřábu a takzvané bádie - nádoby určené k transportu betonové směsi.
- Nepřipouští se ukládka do jednoho místa a následné rozhánění betonu vibrátorem.
- Při ukládání se musí zajistit, aby čerstvý beton nepadal z výšky větší než 1,5 m a aby nenarážel do výztuže a bednění (nebezpečí segregace směsi a vnášení dodatečného vzduchu).
- Čerstvý beton se ukládá do konstrukčního prvku plynule bez přerušení a hutní se po vrstvách, a to postupně v celé šířce konstrukčního prvku.
- Hutnění směsí s vyšší konzistencí je vždy prováděno tak, aby byla mechanickým pohybem vibrována směs, ale nikoliv výztuž. Vibrující výztuž může způsobit nestejnoměrnou hutnost betonu a tím související poruchy.
- Vibrování by mělo vždy probíhat v přiměřeném rozsahu, aby nedocházelo k rozmísení směsi.
Konzistence betonové směsi
Betonové směsi jsou vyráběny v několika úrovních konzistence, neboli stupně zpracovatelnosti od S1 až do S4. Stupeň S1 je směs zavlhlá, tedy určená pro přepravu sklápěcími vozy. Ostatní konzistence S2 až S4 jsou vhodné pro dopravu autodomíchávačem, konzistence S3 a S4 lze zároveň čerpat. Jednotlivé stupně zpracovatelnosti betonu se liší recepturou, je proto důležité zpracovávat směs v dané konzistenci. Nejpoužívanější metodou zkoušky zpracovatelnosti je v České republice metoda Abramsova kužele, kdy se sleduje tzv. sednutí zhutněného kužele betonové směsi.
| Teplota okolí (°C) | Doba zpracovatelnosti (minuty) |
|---|---|
| < 5 | 90 |
| 5 - 10 | 75 |
| 10 - 20 | 60 |
| > 20 | 30 |
Vliv klimatických podmínek na betonáž
Při dopravě a čerpání betonu je velmi důležité zohlednit klimatické vlivy. Teplota je pro beton jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících jeho kvalitu.
Čtěte také: Pěstování živých plotů - tipy a triky
- Nízké teploty: Při nízkých teplotách se hydratace cementu zpomaluje a beton tuhne pomaleji. Pokud beton dosáhne teploty nižší než +5 °C, proces tuhnutí se takřka zastaví. Minimální teplotu směsi +5 °C je potřeba udržet i po uložení do konstrukce po dobu alespoň 24 hodin. Beton se musí chránit před mrazem až do dosažení zmrazovací pevnosti Rz (tato pevnost je cca 5 MPa), což je cca po 2 dnech (může se lišit dle typu použitého betonu). Aby bylo možné používat beton při nízkých teplotách, je nutné používat vyšší pevnostní třídy betonu nebo upravit složení pomocí takzvané zimní směsi. K výrobě je používána teplá voda pro zajištění hydratačního procesu a dodání betonu v požadované teplotě. Zároveň se používají speciální přísady urychlující náběh pevností. V případě teplot pod -10 °C je vhodnějším řešením odložit betonáž na příznivější počasí.
- Vyšší teploty: Při vyšších teplotách se tuhnutí betonu výrazně zrychluje. Optimální teploty pro betonování jsou v rozmezí +15 až 25 °C. Při betonáži za vyšších teplot (nad +25°C) je bezpodmínečně nutné maximálně zkrátit dobu transportu a zabudování směsi. Betonová směs má se zvyšující se teplotou rychlejší náběh pevnosti a tedy rychleji tuhne a tvrdne. Renomovaní výrobci používají opatření omezující negativní klimatické vlivy operativními změnami receptur. Jednou z možností je použití různých cementů - portlandských, směsných nebo s různou jemností mletí -, což v kombinaci s vhodnými přísadami upravuje zpracovatelnost a tuhnutí čerstvé betonové směsi v daném období.
Ošetřování betonu po betonáži
Ošetřování betonu po provedení je nejdůležitějším procesem. Je třeba zahájit jej ihned po jeho uložení do konstrukce, neprodleně po konečné úpravě jeho povrchu. V případě rozsáhlých betonáží i po konečné úpravě části povrchu konstrukce. Vhodné jsou pro tento účel například fólie.
Ošetřováním betonu v konstrukci je třeba zabránit odparu vody, jinak dojde k vytvoření trhlin. Ošetřování povrchu betonu vodou je vhodné provádět „mlžením“. Skrápění je vhodné použít až po částečném zatvrdnutí povrchu (zabrání se tím vymytí pojiva z povrchové vrstvy). Pro mlžení / skrápění se použije voda o přibližně stejné teplotě jakou má povrch betonu.
V běžných podmínkách je osvědčeným a často používaným způsobem ošetření plošných konstrukcí, např. základových desek, stropů nebo betonových komunikací, provedení povrchového parafínového nástřiku (curingu). Je nutné si však uvědomit, že ochrana tohoto typu vysychání zpomaluje, ale nezastavuje. Při vyšších teplotách v kombinaci se zvýšeným prouděním vzduchu (vítr, průvan) může docházet k velkému objemu ztráty vlhkosti a právě díky parafínu nemožnosti doplňovat do betonu vlhkost kropením. V takových podmínkách je nejúčinnější ochranou stálé doplňování vody nebo vytvoření parotěsné ochrany pomocí silnovrstvých fólií (min. tl 0,2mm).
V případě betonáže na terén je vhodné před betonáží podklad nasytit vodou, která následně doplňuje odparem vlhkost do betonu. V zimním období je ošetřování minimální, pokud je zajištěná ochrana betonu popsaná výše.
Důležité upozornění a bezpečnost
Dodatečné úpravy betonové směsi
Kvalita betonu je z velké části závislá na jeho zpracování. Požadované vlastnosti dosáhne až správným zhutněním. Kromě způsobu zpracování a klimatických podmínek ovlivňuje kvalitu betonu také neodborná úprava či zásah do receptury betonové směsi na staveništi. Obecně je zakázáno upravovat zpracovatelnost betonu dodatečným přidáním vody. Přidání vody může zcela znehodnotit konečné vlastnosti ztvrdlého betonu v konstrukci. Pokud je voda do betonu přidávána, musí to být povoleno odborníkem (technologem výrobce betonu), zaznamenáno na dodacím listu a z takto upraveného betonu musí být odebrán vzorek pro kontrolu vlastností ztvrdlého betonu. Pokud tomu tak není, nese odpovědnost za vlastnosti betonu osoba, která pokyn k přidání vody vydala.
Dořeďování betonové směsi - ač je projektantem nebo statikem navržená konkrétní konzistence, dochází často řemeslníky k ředění, protože čím je betonová směs řidší, tím lépe se s ní pracuje. Je tím ovšem narušena její pevnost, jelikož pro každou konzistenci a požadovanou pevnost je odlišná receptura směsi. Přidáváním nevhodných příměsí, jakými mohou být i vlákna, také negativně ovlivňuje vlastnosti betonu.
Bezpečnost při práci s betonem
Beton obsahuje pojivo na bázi cementu a nebezpečné látky jako cementový (portlandský) slínek nebo odprašky z výroby portlandského slínku. V čerstvém stavu může způsobit vážné poškození očí, podráždění kůže, alergickou kožní reakci a podráždění dýchacích cest. Při práci s čerstvým betonem vždy používejte ochranné prostředky: vodotěsné rukavice, ochranný oděv (pro celé tělo), vodotěsnou a dostatečně vysokou obuv, ochranné brýle nebo obličejový štít.
- PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně oplachujte vodou. Jsou-li nasazeny kontaktní čočky a je-li to možné, vyjměte je. Pokračujte ve vyplachování. Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře.
- PŘI STYKU S KŮŽÍ: Omyjte velkým množstvím vody a mýdla. Při podráždění kůže nebo vyrážce vyhledejte lékařskou pomoc.
- PŘI VDECHNUTÍ: Přeneste postiženého na čerstvý vzduch a ponechte jej v klidu v poloze usnadňující dýchání. Necítí-li se dobře, volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře.
Kontaminovaný oděv svlékněte a před opětovným použitím vyperte. Bezpečnostní riziko pomine po zatvrdnutí betonu. Podrobnější údaje naleznete v bezpečnostním listu každého výrobce betonu.
Technické normy
Zde jsou uvedeny pouze ty technické normy, které se vztahují k výrobě, přepravě, ukládání a ošetřování betonu nejčastěji. Uvedená označení se vztahují ke dni vydání tohoto textu.
- ČSN EN 206 Beton - Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda
- ČSN P 73 2404 Beton - Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda + Doplňující informace
- ČSN EN 13670 Provádění betonových konstrukcí