Aby mohl beton plnit svoji funkci, musí nejprve řádně uzrát. Schnutí betonu, neboli zrání betonu, je závislé na několika faktorech. Nicméně, v procesu schnutí existuje mnoho proměnných, které mohou výsledek značně ovlivnit. Otázka zní: Jak dlouho tvrdne beton? Odpověď: Beton tvrdne zpravidla několik týdnů, ale dostatečné pevností dosahuje již po několika dnech.
Faktory ovlivňující dobu zrání betonu
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. Vodní součinitel betonu jednoduše říká, kolik vody směs obsahuje v poměru ke své hmotnosti. Čím vyšší vodní součinitel je, tím více vody směs obsahuje a tím déle bude beton tuhnout a schnout. Mimo to je betonová konstrukce náchylná na tvorbu trhlin vlivem nadměrného smršťování betonu.
Teplota
Ideální teplota pro schnutí betonu se pohybuje v rozmezí 15-25 °C. Při této teplotě dochází k optimálnímu procesu zrání betonu. Vyšší teploty schnutí urychlují, stoupá ale i riziko popraskání. 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.
Vliv příměsí a přísad
Příměsi a přísady v betonu zaujímají maximálně 5 % z celkové směsi. Některé z nich, především chloridy a dusičnany, mohou proces zrání značně urychlit. Především se jedná o chlorid vápenatý, který zkracuje čas tuhnutí, což má výsledný vliv na celkové tvrdnutí betonu.
Vlhkost a ochrana 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: Doba zrání betonu a výstavba
Průběh tvrdnutí betonu
Jak už bylo řečeno, tuhnout beton začíná hodinu od namíchání směsi. Po týdnu má beton cca 70 % deklarované pevnosti. Beton v uzavřeném místě bez výměny vzduchu schne pomaleji. Beton zraje celkem 28 dní, po kterých získává 100 % uváděné pevnosti. Stavbaři považují za důležité milníky 7. den (tvrdost cca 65%), 14. den (cca 90%) a 28. den.
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. Pakliže se stavbou spěcháte, je vhodné vlhkost podkladu změřit na více místech.
Vnější činitele ovlivňující rychlost nárůstu pevnosti betonu
Předchozí příspěvek zjednodušeně sumarizoval jen vnitřní činitele ovlivňující rychlost nárůstu pevnosti betonu. Tyto činitele však nejsou jediné, které ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu; stejně důležité jsou i vnější činitele, zjednodušeně sumarizované v tomto dalším příspěvku. Činitele, které ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu, jsou klimatické podmínky, mezi které patří teplota při výstavbě.
Klimatické podmínky
Největším problémem při betonování v letním období je vysoká teplota vzduchu, která často překračuje 30 °C. V takovýchto podmínkách dochází k rychlému odpařování vody z čerstvého betonu už během jeho dopravy a samozřejmě i po jeho zabudování do bednění/konstrukce. Zvýšení teploty betonu vede též k urychlení chemických reakcí, které způsobují tuhnutí a tvrdnutí betonu a které se souhrnně označují jako hydratace cementu.
Je všeobecně známo, že se snižováním teploty se zpomalují procesy hydratace cementu. K podstatnému zpomalení dochází už při teplotě +5 °C. V důsledku toho se zpomaluje i vývoj pevnosti betonu a prodlužuje se doba k dosažení potřebných pevností. Pokles teploty pod 0 °C může mít navíc velmi nepříznivý (až fatální) vliv na strukturu betonu, a tedy i na jeho vlastnosti.
Čtěte také: Tipy pro rychlejší zrání betonu
Při záporných teplotách dochází postupně k zamrzání pórové kapaliny čerstvého betonu. Přeměna vody v led je provázena zvětšením jejího objemu přibližně o 9 %. Toto zvětšení objemu může způsobovat vnitřní napětí v betonu. Také proto se v praxi setkáváme s doporučením dodržet minimální teplotu prostředí na úrovni cca 5 °C, a to alespoň do doby, než pevnost betonu nabude min. 3,5 MPa [7], resp. teplota nad 0 °C až do dosažení pevnosti betonu 5,0 MPa [3].
Je zřejmé, že teplotní podmínky ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu v tlaku. Takže při optimální teplotě 20 °C tento beton dosáhne průměrné pevnosti v tlaku (fcm), která je stanovena v tabulce 3.1 v STN EN 1992-1-1: 2007 po 28 dnech.
Technologie zpracování betonu
Dalším činitelem, který ovlivňuje rychlost nárůstu pevnosti betonu, je technologie zpracování betonu. Významným procesem je hlavně zhutňování betonu, které ovlivňuje zvýšení počáteční i konečné pevnosti betonu.
Čerstvý beton je možné zhutňovat staticky (působením tlaku) nebo dynamicky (nárazy, vibrací) nebo kombinací obou způsobů. Nejpoužívanější technologie zhutňování na staveništi jsou: pěchování, ubíjení, vibrování a vakuování.
- Pěchováním se zhutňují čerstvé betony, které jsou řídké (měkké a tekuté).
- Ubíjení se používá ke zhutňování hustějších čerstvých betonů, ale je málo účinné.
- Vibrování je účinný a velmi rozšířený způsob zhutňování.
Využití umělého kameniva v betonu
Jednou z možností zpracování černouhelných hlušin je výroba nového druhu umělého kameniva na principu samovýpalu. Cílem prací bylo poukázat na možnosti využití tohoto kameniva v betonových konstrukcích. Předmětem příspěvku jsou nejen výsledky dosažené po 360 dnech zrání, ale také jejich porovnání s vlastnostmi běžně vyráběných betonů. Během posledních několika let řeší Ústav stavebního zkušebnictví ve spolupráci se společností Svoboda a syn, s.r.o. problematiku zaměřenou na možnost využití vypalovaných černouhelných hlušin.
Čtěte také: Betonování v letních měsících: Na co si dát pozor
Návrh prací byl prováděn takovým způsobem, aby bylo následně možné posoudit co největší rozsah tříd betonů především s ohledem na možnosti použitého plniva. V první fázi byly vyrobeny betony jak s přírodním, tak umělým kamenivem. Vzhledem k dosavadním zkušenostem nebyl i přes charakter umělého kameniva zvolen návrh pro lehké betony.
Objemová hmotnost betonů s vypalovanou černouhelnou hlušinou se po 28 dnech zrání pohybovala v rozmezí 2050-2150 kg/m3 v závislosti na použité receptuře. Z grafického přehledu, který vyjadřuje změnu pevnosti v tlaku v průběhu zrání u betonu s upravenou černouhelnou hlušinou lze vypozorovat několik poznatků. U všech sledovaných vzorků, došlo po 7 dnech hydratace k poměrně velkému nárůstu pevností. Výsledné pevnosti v tlaku (po 28 dnech) v případě betonů s umělým kamenivem u všech zkoušených vzorků výrazně převýšily návrhové parametry.
Z prováděné pracovní etapy, zaměřené mimo jiné na sledování změn mechanických vlastnosti v závislosti na době zrání betonů, lze v krátkosti shrnout několik důležitých poznatků. Z dlouhodobého hlediska (360 dní) lze konstatovat, že užití nového druhu umělého kameniva ze spékaných černouhelných hlušin výrazným způsobem nesnižuje mechanické vlastnosti betonů, ve kterých je použito.
V rámci zkoušek bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, které mohou být s výhodou uplatněny při případných praktických aplikacích. Velkým přínosem pro využití nového druhu kameniva jsou zejména velmi dobré výsledky pevností, kterých bylo v rámci experimentálních zkoušek dosaženo. Nesmírnou výhodou používání tohoto kameniva je minimální pracnost s jeho přípravou jako složky betonu. Navíc lze tento typ hlušin hodnotit jako lehké kamenivo s objemovou hmotností do 2000 kg/m3.