Lehčený beton je speciální typ betonu, který má sníženou hustotu a nižší hmotnost ve srovnání s běžným betonem. Lehké betony mají své kořeny již v antickém období cca v období 3 000 let př. n. l., kdy byla v éře Harappské civilizace (doba bronzová) [1] vybudována slavná města Mohenjo-Daro a Harappa.
Historie a Vývoj
V Evropě došlo k prvnímu použití lehkého betonu před dvěma tisíci lety, kdy Římané vybudovali slavný Pantheon, akvadukty a Koloseum v Římě. S rostoucí poptávkou a nedostupností přírodních kameniv po celém světě byly vyvinuty technologie pro jejich výrobu průmyslovými postupy.
V roce 1918 Stephen J. Hayde patentoval kamenivo „Haydite“. Byl první, kdo zavedl technologii expandace břidlic. Toto kamenivo se dodnes v USA vyrábí. Umělá kameniva tohoto typu byla všeobecně přijata do prostého, železového i předpjatého betonu. Jedny z časných aplikací byly válečné lodě postavené na konci první světové války.
Druhy Lehčených Betonů
Některé frakce kameniva, zejména jemné, jsou zde značně potlačeny nebo úplně vynechány. Množství cementového tmelu je redukováno pouze na obalení zrn kameniva. Další dvě skupiny lehkých betonů jsou vytvořeny obvykle bez přidání pórovitého kameniva.
- Pěnobeton: Je zpravidla tvořen pouze z cementu, vody a pěny.
- Pórobeton: Zde zaujímají póry až 80 % z celkového objemu. Vylehčení (vytvoření pórů) je dosaženo přidáním plynotvorné látky, kterou je v ČR nejčastěji hliníkový prášek.
Pro vylehčení betonu bylo v první fázi výzkumu použito lehké plnivo a pěna. S lehkým plnivem se však nepodařilo dosáhnout požadovaného vylehčení, tj. objemové hmotnosti pod 1000 kg/m3. Vylehčení pomocí pěny bylo zkoušeno jak poloprovozně v prostorách Prefy Brno, tak laboratorně na FAST VUT v Brně.
Čtěte také: Využití lehčeného betonu s polystyrenem
V další fázi se tedy vývoj zaměřil na vylehčení pomocí lehkého keramického kameniva, tedy na hutný lehký beton. Jako plnivo bylo zvoleno kamenivo z expandovaného jílu, které se v ČR prodává pod obchodním názvem Liapor.
Vlastnosti Liaporu
V jeho složení převládá minerál illit a kaolinit, dále oxidy křemíku, hliníku, železa a dalších prvků. Obsahuje i úlomky slíd a fosilní zbytky. Tyto fosilní zbytky a další hořlavé příměsi způsobují expanzi materiálu při výpalu. Díky výpalu na teplotu přes 1000 °C získává Liapor i své charakteristické vlastnosti. Pro experiment byl použit Liapor frakcí s označením 4-8/350, 1-4/500 a 0-2/575.
Tabulka: Vlastnosti Liaporu
| Frakce | Sypná hmotnost [kg/m3] | Objemová hmotnost |
|---|---|---|
| 4-8/350 | Neuvedeno | Neuvedeno |
| 1-4/500 | Neuvedeno | Neuvedeno |
| 0-2/575 | Neuvedeno | Neuvedeno |
Výroba Ultralehkého Betonu (ULC)
Pro ULC byl použit cement CEM I 52,5R. Čerstvý beton byl připraven v laboratorní míchačce s nuceným mícháním. Při volbě postupu přípravy LC jsme vycházeli ze zkušeností poskytnutých firmou Lias Vintířov [7]. Abychom zabránili odebírání vody z čerstvého betonu v průběhu míšení, bylo kamenivo před mícháním navlhčeno tzv. dodatkovou vodou. Tato voda se podle [3] nezapočítává do vodního součinitele, nezmenšuje tedy pevnost betonu, která závisí na vodním součiniteli, a navíc ve ztvrdlém betonu působí jako ošetřující voda.
Následně byl přidán cement, práškové příměsi a 90 % účinné vody s rozpuštěnou provzdušňující a kombinovanou polyfunkční přísadou. Kombinovaná polyfunkční přísada byla připravena na našem pracovišti smísením polykarboxylátového superplastifikátoru a polymelaminu. Jedině tak mohlo být dosaženo dobře zpracovatelného a přitom stabilního LC požadované objemové hmotnosti. Čerstvý LC vykazoval rozlití kužele cca 450 mm, což zdánlivě není mnoho.
Vlastnosti a Použití Lehčeného Betonu
Jak se při zkouškách ukázalo, existuje relativně přímý vztah mezi pevností a objemovou hmotností, viz Obr. 2. (Platí pro objemovou hmotnost v rozmezí 800-1000 kg/m3.) Z toho vyplývá, že pokud známe objemovou hmotnost betonu určitého základního složení, lze s velkou mírou pravděpodobnosti určit dopředu i jeho krychelnou pevnost. V našem případě byla průměrná krychelná pevnost celkového souboru 20 vzorků 19,4 MPa s výběrovou směrodatnou odchylkou 2,2 MPa.
Čtěte také: Využití lehčeného betonu
Průměrný modul pružnosti lehkého betonu s označením LC 12/13, D1,0 lze podle [4] vypočítat pomocí vztahu Elcm = Ecm ‧ ηE, kde Ecm je modul pružnosti obyčejného betonu odpovídající pevnostní třídy a ηE je zmenšující součinitel závislý na objemové hmotnosti. Pro objemovou hmotnost 1000 kg/m3 vychází hodnota modulu pružnosti 5,6 GPa. Naproti tomu jsme při experimentech naměřili průměrnou hodnotu modulu 8,6 GPa s výběrovou směrodatnou odchylkou 0,5 GPa.
Vyvinutý ultralehký beton je předurčen pro použití v prefabrikovaných segmentech v konstrukcích ekoduktů. Své využití jistě najde i v dalších oblastech, kde se efektivně uplatní jeho nízká objemová hmotnost při relativně vysoké pevnosti.
Výhody Lehčeného Betonu
Nízká hmotnost: Lehčený beton má sníženou hustotu, což znamená, že je lehčí než tradiční beton.
Čtěte také: Použití lehčeného betonu pro podlahy
tags: #lehčený #beton #perlit #vlastnosti