Cílem článku je poukázat na závažnost problematiky smršťování betonu. Pojem smršťování betonu se obvykle používá ve spojitosti s vlhkostními objemovými změnami, případně s objemovými změnami hydratačními.
Vlhkostní a hydratační objemové změny betonu
Vlhkostní objemové změny - nabývání při dotaci vlhkosti, respektive smršťování při vysychání - se rozdělují podle doby, kdy je beton vystaven změně vlhkosti. V případě vyzrálého betonu jsou vlhkostní objemové změny vratné a velmi malé. V naprosté většině případů (na rozdíl například od dřeva) nepředstavují pro konstrukci žádné riziko.
Zcela opačná však je situace v případě zrání betonu, protože v tomto případě se jedná o objemovou změnu nevratnou a současně relativně velkou. U obvyklých betonových směsí se při standardních podmínkách (v tzv. normálním laboratorním prostředí) smršťování pohybuje na úrovni přibližně 0,7 mm/m. V případě jemnozrnných nebo nevhodně složených směsí však nejsou zcela výjimečné ani hodnoty okolo 2,5 mm/m.
Hydratační objemové změny jsou vyvolány chemickou reakcí cementu s vodou, protože hydratační produkty v systému portlandský cement a voda mají objem významně menší, než je objem nezhydratovaného portlandského cementu a vody vstupující do reakce. Toto tzv. chemické smrštění dosahuje značných hodnot. Uvádí se, že pro úplnou hydrataci 1 kg portlandského cementu je potřeba zhruba 250 g vody. Výsledný hydratační produkt pak je menší o přibližně 60 ml (tj. přibližně o krychli o hraně 40 mm) [1].
Změna vnějších rozměrů prvku, způsobená chemickým smrštěním, se nazývá autogenní smrštění. Přímý vztah mezi velikostí chemického smrštění a velikostí autogenního smrštění bohužel neexistuje a je závislý na konkrétním typu cementu a na složení betonové směsi (například vodním součiniteli). Autogenní smrštění může být významné zejména u betonů s velmi nízkým vodním součinitelem, které vykazují relativně malé smrštění v důsledku ztráty vlhkosti. Například pro vysokopevnostní beton s vodním součinitelem nižším než 0,3 se uvádí autogenní smrštění na úrovni přibližně 0,2 až 0,4 mm/m [2].
Čtěte také: Jaká je minimální tloušťka betonové podlahy?
Rizika spojená se smršťováním betonu a projevy poruch
Z hlediska převážné většiny podlahových konstrukcí v průmyslových objektech, které jsou tvořeny železobetonovými deskami, a rovněž cementových potěrů v občanské a bytové výstavbě, představuje smršťování betonu (respektive cementového potěru) v době jeho zrání jedno z hlavních rizik vzniku závažných poruch. Typickými projevy jsou zejména vznik trhlin a tzv. zkroucení desek (curling), při kterém se nadzdvihnou rohy a hrany smršťovacích polí.
Normativní požadavky a smršťování betonu
Eurokód 2
Eurokód 2 je normou pro navrhování betonových konstrukcí určenou primárně pro práci projektantů. V normě se uvádí, že smršťování betonu závisí na okolní vlhkosti, na rozměrech prvku a na složení betonu. Celkové smrštění betonu pak počítá jako součet smršťování od vysychání a smršťování autogenního. Pro betony vyrobené z cementu třídy N je velikost smrštění od vysychání tabelována a příslušnou hodnotu lze zjistit na základě znalosti pevnostní třídy betonu a relativní vlhkosti prostředí, ve kterém bude beton umístěn. Pomocí součinitele je dále zahrnut vliv "masivnosti" konstrukce. Variantně lze smrštění od vysychání spočítat pomocí vztahu, kde je navíc zahrnut vliv třídy cementu S, N nebo R. Například pro beton pevnostní třídy C20/25 z cementu třídy N jsou tabelované hodnoty konečného smrštění od vysychání v rozmezí 0,62 ‰ (při 20procentní relativní vlhkosti vzduchu) až po 0 (při 100procentní relativní vlhkosti vzduchu). Autogenní smrštění stejného betonu pak vychází 0,025 ‰. Tedy při 20procentní relativní vlhkosti vzduchu vychází celkové smrštění betonu 0,645 ‰, tj. 0,645 mm/m.
Ve výpočtu smršťování podle eurokódu 2 tedy nejsou zahrnuty vlivy odrážející konkrétní složení betonové směsi, které však mají na smršťování betonu zásadní vliv (viz předchozí text). Zejména se jedná o skutečnost, že jemnozrnné betony a betony s vyšším množstvím cementu mají výrazně větší smrštění než betony hrubozrnné, a to při stejné pevnosti v tlaku. Vliv použitých přísad a sklonu použitého cementu ke smršťování rovněž není zahrnutý.
ČSN EN 206+A2
Základní norma pro výrobu betonu se věnuje problematice smršťování pouze okrajově. V normě se nacházejí pouze dvě zmínky o smršťování betonu, obě ve změně Z3 z dubna 2008. První je v národní příloze v článku 5.2.9, který platí pouze v České republice a věnuje se obsahu jemné moučky v betonu. Článek patří do kapitoly Základní požadavky na složení betonu. Druhá zmínka je významnější a nachází se v národní příloze v článku 6.2.3, který vyjmenovává doplňující požadavky pro specifikaci betonu. Smrštění betonu je právě jedním z těchto doplňujících požadavků. Ve všeobecných požadavcích na specifikaci betonu norma požaduje, aby specifikátor betonu (kterým je v našich podmínkách obvykle projektant) zajistil, že všechny příslušné požadavky na vlastnosti betonu budou zahrnuty ve specifikaci, která se předkládá výrobci betonu. Specifikace typového betonu musí obsahovat vždy všechny základní požadavky a podle potřeby požadavky doplňující.
S ohledem na naši problematiku smršťování betonu lze tedy vyvodit, že norma ČSN EN 206-1 požaduje po specifikátorovi betonu, aby doplňující požadavek na velikost smršťování betonu ve specifikaci typového betonu uvedl vždy, kdy to konkrétní situace konstrukce vyžaduje. Vzhledem k tomu, že smršťování betonu je jednou z hlavních a nejčastějších příčin vzniku poruch betonových podlah, měl by, podle našeho názoru, tento požadavek být součástí specifikace betonu pro podlahy vždy.
Čtěte také: Jaká je minimální tloušťka betonové podlahy?
ČSN 74 4505
V základní normě pro navrhování a provádění podlahových konstrukcí se problematika smršťování betonu řeší zavedením pojmu smršťovací spára. Tato spára je vytvořena tak, aby umožnila kontrolovaný vznik smršťovacích trhlin, a tedy proběhnutí objemových změn betonu bez vzniku nežádoucích, tzv. divokých trhlin či jiných nepříznivých dopadů smršťování. V normě se dále požaduje, aby v návrhu podlahy (jak průmyslové, tak občanské a bytové výstavbě) bylo definováno rozmístění smršťovacích spár v podlaze a jejich následná úprava.
Pro průmyslové podlahy, které jsou prakticky vždy tvořeny monolitickou železobetonovou deskou, jsou uvedeny požadavky na maximální vzdálenost smršťovacích spár (maximálně třicetinásobek tloušťky desky, maximálně 6 m) s tím, že větší vzdálenosti smršťovacích spár musí být podloženy statickým výpočtem. Výjimkou jsou specifické případy speciálních syntetických povrchových úprav podlah. Pro cementové potěry často používané v občanské a bytové výstavbě se podobná konkrétní doporučení v normě neuvádějí.
Odpovědnost za opatření proti smršťování
Z uvedeného přehledu normativních ustanovení je zřejmé, že stávající normová úprava klade hlavní odpovědnost za opatření bránící vzniku poruch způsobených smršťováním betonu na projektanty. ČSN 74 4505 požaduje, aby autor návrhu podlahy (obvykle projektant) předepsal rozmístění smršťovacích spár po podlaze. To je, spolu s vyztužením betonové desky, hlavním konstrukčním opatřením bránícím vzniku nežádoucích smršťovacích poruch. ČSN EN 206-1 zároveň po specifikátorovi betonu (obvykle projektantovi) požaduje, aby specifikoval veškeré relevantní parametry betonu, v případě podlahových konstrukcí by tedy neměl zapomenout na doplňkový parametr smrštění betonu. Pro formulaci tohoto požadavku nedává norma žádné vodítko, a je tedy třeba ho s dodavatelem betonu dohodnout tak, aby parametry betonu odpovídaly parametrům uvažovaným v projektu, respektive návrhu podlahy.
Úkol dodavatele betonové směsi vyrobit specifikovaný beton rovněž není jednoduchý, protože pracuje s materiály s variabilními vlastnostmi. Mezi ně je, vedle kameniva a příměsí, třeba zahrnout i cement. Zmíněná cementářská norma ČSN EN 197-1 nezahrnuje smršťování cementu mezi jeho parametry a výrobci cementu ho tedy nemusejí vůbec sledovat, a tedy ani garantovat míru smršťování u jednotlivých typů cementů, ani to, že smršťování cementu během jeho zrání je u různých dodávek stále stejné.
Úkolem prováděcí firmy pak je beton do podlahy správně uložit, včas nařezat smršťovací spáry a ošetřovat tak, aby v počáteční fázi zrání nevznikly trhliny od plastického smršťování.
Čtěte také: Požadavky na minimální tloušťku betonu
V současnosti tedy výrobci betonu neznají hodnoty smršťování vyráběných betonů a současně nemají srovnatelné informace k používaným cementům.
Pevnost betonu
Pevnost betonu (Stress strength of concrete) je velikost napětí dosaženého v místě porušení při zániku celistvosti betonu. Jednodušeji řečeno: je to pevnost betonu, při které se zkušební těleso poruší. Podle tvaru zkušebního tělesa, na kterém se zkouška provádí, jde buď o pevnost v tlaku krychelnou nebo válcovou. K rozdělení na třídy podle pevnosti v tlaku se používá tabulka 7 normy ČSN EN 206+A2 pro obyčejný a těžký beton a tabulka 8 téže normy pro lehký beton. Pevnost v tlaku fck,cyl se stanovuje po 28 dnech na válcích o průměru 150 mm a délce 300 mm, nebo fck,cube na krychlích o délce hrany 150 mm.
V normě se pro provádění betonových konstrukcí v kapitole Ošetřování a ochrana uvádí, že "beton se musí v raném stáří ošetřovat a chránit, aby se minimalizovalo plastické smršťování, aby se zajistila dostatečná pevnost povrchu, aby se zajistila dostatečná trvanlivost povrchové vrstvy, musí se chránit před mrazem a před škodlivými otřesy, nárazy nebo před poškozením". V závislosti na rychlosti nárůstu pevnosti betonu a na teplotě povrchu betonu jsou předepsány minimální doby ošetřování betonu. Norma tedy po dodavateli betonové konstrukce nepožaduje, aby ošetřováním betonu omezoval smrštění betonu od vysychání. Požaduje pouze, aby zabránil vzniku trhlin od plastického smršťování, což je pouze část smrštění od vysychání, která probíhá na samém počátku zrání betonu.
Tvrdnutí a zrání betonu
Beton tvrdne zpravidla několik týdnů, ale dostatečné pevnosti dosahuje již po několika dnech. U betonových směsí se mluví o tuhnutí a tvrdnutí betonu. 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.
V 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. Tento údaj je hluboce zakořeněný ve stavební praxi a bývá mylně vnímán jako hotová věc - že po 28 dnech je možné pokračovat s pokládkou podlahových vrstev.
Faktory ovlivňující dobu schnutí betonu
Doba 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. Mezi faktory ovlivňující dobu schnutí betonu patří:
- Vodní součinitel betonu: 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 okolí: Ideální teplota pro schnutí betonu se pohybuje v rozmezí 15-25 °C. 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.
- Výměna vzduchu: Beton v uzavřeném místě bez výměny vzduchu schne pomaleji.
- Příměsi a přísady: Některé z nich, především chloridy a dusičnany, mohou proces zrání značně urychlit.
Kdy lze pokračovat ve stavbě?
Pokud 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. 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. Beton vlhkost toleruje - může být i trvale pod vodou. To však neznamená, že je vhodný k pokládce podlahové krytiny.
Moderní řešení a urychlení procesu
V dnešní době je běžné, že se s parozábranami počítá již v projektu. U betonů se plánuje jejich uzavření po cca 4 týdnech, čímž se výrazně zkracuje doba výstavby a eliminuje nejistota spojená s přirozeným schnutím. Před uzavřením je samozřejmě nutné změřit, aby hodnota vlhkosti byla již dostatečně nízká pro možné uzavření dle technického listu výrobce protivlhkostní uzávěry.
U vytápěných potěrů - ať už betonových nebo anhydritových - je klíčové provést před pokládkou nejen měření vlhkosti, ale také tzv. tepelnou zkoušku, jak vyžadují platné normy (např. ČSN EN 1264-4). Jenže běžné teploty nestačí. Pokud se topení nespustí předem, potěr sice může „na papíře“ vykazovat odpovídající vlhkost, ale po spuštění systému v reálném provozu dojde k rozpouštění krystalů vody. Je třeba provést spuštění topení (tzv. ohřát potěr na co nejvyšší teplotu dle topného protokolu).
Nivelační stěrky pro vyrovnání podlahy
Před pokládkou některých typů podlahové krytiny (zejména oblíbeného vinylu) je důležité provést důkladné vyrovnání podlahy. Nivelační stěrku nebo tzv. nivelačku potřebujeme, abychom vyrovnali a opravili povrchy, na které plánujeme pokládat podlahu či dlažbu. Díky samonivelační stěrce položíte podlahu nebo dlažbu na rovný povrch bez vnitřních vzduchových kapes nebo prasklin.
Typy samonivelačních stěrek
Výrobci stavebních hmot nabízí různé typy samonivelačních stěrek, které se liší svými vlastnostmi a parametry. Při výběru vhodné směsi se zaměřte zejména na minimální a maximální aplikační tloušťku podle toho, jak velké nerovnosti potřebujete řešit.
- Cementová stěrka: Hodí se na většinu povrchů, jako je beton, cementový potěr nebo stávající dlažba.
- Disperzní stěrky: Použijte na místa, kde je nestabilní podklad. Jsou elastické a vytvoří savou vrstvu, proto se hodí i pod lepidla pro elastické podlahové krytiny.
Aplikace samonivelační stěrky
Většinu nivelačních hmot zvládnete aplikovat celkem snadno. Než se pustíte do samotné nivelace, věnujte velkou pozornost přípravě podkladu. Ve většině případů se nivelační stěrka lije na podkladový beton, který musí být suchý, čistý a bez viditelných trhlin.
Kdy je stěrka nutná?
Při pokládce podlahových krytin, které vyžadují dokonale rovný a stabilní povrch (což je např. lepený vinyl), je stěrka nezbytná. U jiných krytin, jako je klikový vinyl, laminát, dřevěná podlaha, PVC (lino) s filcem (do domácností) nebo koberec, se stěrka používá v závislosti na nerovnostech podkladu a požadavcích na kvalitu pokládky.
Jak dlouho trvá schnutí stěrky?
Počítejte s tím, že bude potřeba, aby vám stěrka zaschnula přes noc. Po její aplikaci není možné se jakkoliv v místnosti pohybovat, ani vytvářet jakýkoliv jiný kontakt, dokud stěrka plně neuschne a neztuhne. Doba schnutí závisí na vlhkosti vzduchu a teplotě, ale obecně vzato trvá schnutí minimálně přes noc, v některých případech (zima, vlhko) i dvě až tři noci.
Ochrana betonové podlahy nátěrem
Betonové podlahy v garážích nebo sklepech ideálně ochrání před olejem, silniční solí a dalšími nečistotami podlahový nátěr. Podlaha se díky němu také lépe čistí, netvoří se na ní skvrny a nezačíná se sprašovat. Před zahájením nátěru podlahy v garáži je nutné pečlivě odstranit olej a nečistoty.
tags: #minimalni #srazeni #hrany #betonu