V současné době se při realizaci konstrukcí používá jako základní stavební materiál beton. Proto je nutné vědět, jaké činitele ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu, což ovlivňuje i rychlost výstavby. Při výstavbě betonových konstrukcí je důležité znát aktuální pevnost betonu v konstrukci, což umožňuje volbu optimální doby odbedňování. Význam tohoto údaje roste s rostoucí projektovanou výškou stavby.
Rychlost nárůstu pevnosti betonu závisí na vnitřních (endogenních) a vnějších (exogenních) činitelích. Obecným vnitřním činitelem je receptura betonu (druh a množství cementu a přísad, vodní součinitel). Mezi vnější činitele patří klimatické podmínky a technologie zpracování.
Cement a Jeho Vliv na Tvrdnutí Betonu
Cement je hydraulické pojivo, tedy jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši tuhnoucí a tvrdnoucí i pod vodou, a to v důsledku hydratačních reakcí. Při styku s vodou dochází k jeho rozpuštění a následné krystalizaci (tuhne a tvrdne), čímž se vytváří pevná a zároveň pružná vazba mezi zrny plniva (kameniva). Po zatvrdnutí si zachovává svou pevnost a stálost.
Cementy se podle ČSN EN 197-1 dělí na pět druhů (CEM I až CEM V). Při označení cementů se udává druh cementu, třída cementu a doplňující označení písmeny blíže specifikujícími jejich složení. K výrobě konstrukčních betonů se nejčastěji používá cement portlandský (CEM I), troskoportlandský (CEM II) nebo vysokopecní (CEM III). Kromě těchto cementů se vyrábějí cementy určené pro betonové konstrukce se specifickými vlastnostmi nebo pro betonové konstrukce vyráběné ve specifických podmínkách, případně speciálními technologiemi (např. cestní portlandský cement (CPC), síranovzdorný portlandský cement (SVPC), puzolánový cement, směsový cement atd.).
Cementy se zařazují do tříd podle dosahované pevnosti v tlaku. Portlandský cement rychle tvrdne, ale pro vysoký obsah volného vápna není dostatečně odolný proti vodám louhujícím dobře rozpustný Ca(OH)2 a pro vysoký obsah trikalcium-aluminátu ani proti sulfatickým vodám. Směsové cementy obsahují hydraulické příměsi, které zvyšují jejich odolnost proti agresivním vlivům. Jsou však citlivé na nízké teploty. Tvrdnou pomaleji než portlandské cementy, a tedy pomaleji uvolňují i hydratační teplo. Proto se používají na výrobu masivních konstrukcí, kde hrozí porušení integrity betonu nerovnoměrnou distribucí teploty.
Čtěte také: Tvrdnutí betonu a faktory
Čím je vyšší pevnostní třída cementu a čím méně obsahuje příměsí, tím rychleji probíhá jeho tvrdnutí a tuhnutí a cement je vhodný např. do konstrukcí s požadavky na krátké odbedňovací lhůty nebo pro zimní betonáže. Naopak cementy nižších tříd s vysokým obsahem příměsí tuhnou a tvrdnou pomaleji a jsou vhodné např.
Přehled tříd cementu
Třídy cementu reprezentují 28denní pevnosti v tlaku normových cementových malt podle ČSN EN 197-1.
| Třída cementu | 28denní pevnost v tlaku |
|---|---|
| 32,5 | 32,5 MPa |
| 42,5 | 42,5 MPa |
| 52,5 | 52,5 MPa |
Přísady Ovlivňující Tuhnutí a Tvrdnutí Betonu
Také přísady a příměsi ovlivňují tvrdnutí, přestože jejich podíl v betonu dosahuje zpravidla pouze několika procent. Zpomalovací přísady jsou látky, které zpomalují tuhnutí a tvrdnutí cementu. Zpomalení hydratačních procesů se využívá tehdy, když doba od výroby po zpracování betonu je relativně dlouhá a vyžadovanou konzistenci čerstvého betonu je třeba udržet co nejdéle.
Tyto případy mohou nastat při přepravě betonu na velké vzdálenosti nebo při betonování tvarově složitých a hustě vyztužených, případně špatně přístupných konstrukcí, kde ukládání betonu trvá poměrně dlouho. Tento problém může nastat v letních měsících při vysokých teplotách ovzduší, v důsledku čehož dochází v normálním betonu k velmi rychlé ztrátě zpracovatelnosti. Zpomalení hydratace cementu má svůj význam i při betonování masivních konstrukcí. Použitím zpomalovacích přísad lze zabránit nadměrnému ohřátí těchto konstrukcí vlivem hydratačního tepla, což by mohlo vést ke vzniku trhlin v důsledku teplotní dilatace.
Použití zpomalovacích přísad vede ke snížení počátečních (jednodenních) pevností. Urychlovací přísady jsou látky, které ovlivňují chemicky nebo fyzikálně-chemicky proces hydratace cementu, což vede k urychlení tuhnutí a tvrdnutí betonu. Urychlovací přísady lze výhodně používat při betonování v zimním období. Urychlovací přísady s extrémním účinkem se používají při výrobě stříkaných betonů, různých těsnicích směsí a jiných materiálů určených k opravám a sanacím betonových konstrukcí. Především chlorid vápenatý účinné zkracuje čas tuhnutí. Jeho nevýhodou však je korozívní účinek na ocelové výztuže. Použít můžeme také přísady neobsahující chloridy.
Čtěte také: Jak dlouho trvá, než suchý beton ztvrdne?
Vliv superplastifikátorů na tuhnutí betonu závisí na typu přísady. Superplastifikátory na bázi SMF (sulfonované melamin-formaldehydové kondenzáty) obecně zkracují začátek a dobu tuhnutí. Vzhledem k rozdílnému vlivu jednotlivých plastifikačních přísad na průběh hydratace cementu je rozdílný i vliv těchto přísad na vývin počátečních pevností betonu. Lignosulfonany obecně zpomalují hydrataci, a proto i vývoj pevnosti je při jejich aplikaci zpomalený. V důsledku toho krátkodobé pevnosti, tj. pevnosti po 1 dnu tvrdnutí, jsou zpravidla nižší než u betonu bez přísady. Při aplikaci superplastifikátorů dochází naopak k urychlování vývinu pevnosti betonu a jednodenní pevnosti jsou zpravidla podstatně vyšší než u betonů bez přísady. V literatuře se uvádí zvýšení pevnosti téměř o 75 až 80 procent.
Aplikace superplastifikátorů vede zpravidla k nárůstu pevnosti betonu nejen při redukci dávky vody, ale také při konstantním vodním součiniteli.
Vodní Součinitel a Teplota
Rychlost vývinu pevnosti betonu nezávisí jen na vlastnostech cementu a přísad, ale též na vodním součiniteli. Pevnost betonu roste rychleji s nižším vodním součinitelem než u betonu s vyšším vodním součinitelem, přičemž rychlost vývinu pevnosti ovlivňují podmínky ošetřování betonu, především teplota. Dobu tvrdnutí významně ovlivňuje vodní součinitel betonu. Čím více je v betonu vody, tím déle tvrdne. Mimo to je betonová konstrukce náchylná na tvorbu trhlin vlivem nadměrného smršťování betonu. Čím vyšší vodní součinitel je, tím více vody směs obsahuje a tím déle bude beton tuhnout a schnout.
Ideální teplota pro betonování by je v rozmezí 15 - 25 °C. Při této teplotě dochází k optimálnímu procesu zrání betonu. Čím je teplota vyšší, tím beton rychleji tvrdne. 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.
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. 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.
Čtěte také: Proces schnutí betonu
Betonování v Zimě
Největším nepřítelem betonování v zimním období jsou samozřejmě nízké teploty. Při nich dochází ke zpomalení hydratace betonu, a tak přestává schnout. Podle ČSN 73 2400 nesmí teplota povrchu betonu klesnout pod 5 °C po dobu nejméně 72 hodin.
Pro zlepšení hydratačních procesů lze do betonové směsi přidat přísady, které snižují množství záměsové vody a díky tomu urychlují tuhnutí a tvrdnutí betonu. Pro betonování v zimě se pak používají i speciální zimní přísady do betonáže.
Při betonování v zimě vás čeká obtížný úkol - musíte zajistit, aby po dobu 2 až 3 dnů neklesla teplota tuhnoucího betonu pod 5 °C. Po této době (resp. ve chvíli, kdy bude pevnost betonu nad 4 MPa) se beton stane mrazuvzdorným. V některých případech se přistupuje i k aktivní ochraně foukáním horkého vzduchu pod zaplachtovanou konstrukci či zapnutím elektrického ohřevu umístěného v bednění.
Kdy Lze Pokračovat ve Stavbě?
Beton zraje celkem 28 dní, po kterých získává 100 % uváděné pevnosti. Při betonování podlah, nebo základové desky však není třeba čekat tak dlouho. Po týdnu má beton cca 70 % deklarované pevnosti. 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.
Zrání ≠ vysycháníV technických listech betonových i anhydritových potěrů se často dočtete: „Zraje 28 dnů“. Těchto 28 dní označuje dobu, za kterou potěr dosáhne své konečné pevnosti - tedy mechanické vlastnosti, nikoli vyschnutí. Beton dokáže tuto pevnost vyzrát i pod vodou. Bývá ve technických listech uvedeno, že doba vysychání běžné vrstvy potěru (cca 5 cm) je kolem dvou měsíců. Ale tyto ideální podmínky se na stavbě téměř nikdy nevyskytují. Moderní betony často obsahují různé příměsi pro zvýšení pevnosti nebo tekutosti směsi. Vysychání se však tímto výrazně zpomaluje.
tags: #jak #dlouho #tvrdne #beton #a #co