Co ovlivňuje dobu zrání betonu?
Stavíte, tlačí vás čas, máte vybetonováno a nevíte, zda již můžete začít s dalšími stavebními pracemi. Otázka zní: Jak dlouho tvrdne beton? Odpověď: Beton tvrdne zpravidla několik týdnů, ale dostatečné pevností dosahuje již po několika dnech. Beton zraje celkem 28 dní, po kterých získává 100 % uváděné pevnosti. Při betonování podlah, nebo základové desky však není třeba čekat tak dlouho.
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.
Ideální podmínky pro tvrdnutí betonu
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. 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.
V zimním období je provádění betonářských prací značně ovlivněno nízkými teplotami prostředí. Všechny dokumenty se shodují na limitní teplotě 5 °C. Když teplota betonu poklesne pod 5 °C, hydratace se zásadním způsobem zpomaluje, téměř se zastavuje.
Čtěte také: Co ovlivňuje pevnost betonu?
Technologické možnosti urychlení náběhu pevnosti betonu
Tento článek se zabývá technologickými možnostmi, jak urychlit dosažení požadovaných vlastností betonu pomocí jeho složení. Uvedené výsledky je nutno brát jako příklad dosažených výsledků, nejedná se o zaručené chování dodávaných betonů.
Použitý cement
Použitý cement zásadním způsobem ovlivňuje rychlost náběhu pevností betonu v čase. V zimním období je rychlost náběhu pevností betonu v konstrukci výrazně ovlivněna i vývojem hydratačního tepla cementu.
V TBG Metrostav jsou standardně k dispozici následující typy cementů:
- CEM II/B-S 32,5 R - Základní typ cementu v TBG Metrostav. Betony s tímto cementem jsou optimální variantou z pohledu ceny a technických parametrů.
- CEM I 42,5 R - Typ cementu, určený zejména pro betony v prostředí XF2-4 nebo pro betony s rychlým náběhem pevností.
Doporučení k volbě cementu
V zimních podmínkách přichází v úvahu použití rychlého portlandského cementu CEM I 42,5 R místo standardního cementu CEM II/B-S 32,5 R. Touto záměnou nezkrátíme zpracovatelnost betonu, ale zvýšíme samoohřev betonové konstrukce během tvrdnutí a urychlíme náběh pevností.
Při použití receptur s portlandským cementem CEM I 42,5 dosáhneme rychlejšího nárůstu pevností, ale bez zkrácení zpracovatelnosti. Máme tedy stejnou dobu na zpracování a dopravu jako u běžné receptury, ale s podstatně rychlejším vývojem pevností a vyšším ohřátím konstrukce od hydratačního tepla.
Čtěte také: Metody zkoušení cementu v tlaku
Použité přísady - varianty R
Typ plastifikační přísady ovlivňuje zejména počátek tuhnutí a tvrdnutí betonu. Pro zimní období jsou k dispozici superplastifikační přísady s urychlujícím účinkem. Betony s těmito přísadami jsou značeny jako varianta R. Jejich účinek je v urychlení počátku tuhnutí a tvrdnutí.
Základní zásady práce s betonovou směsí
Níže uvádíme základní zásady práce s betonovou směsí:
- 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.
- Betonáže je možné provádět až na vzdálenost 300 m nebo do výšky až 50 m a to s pomocí čerpadel.
- Při dopravě a čerpání betonu je velmi důležité zohlednit klimatické vlivy.
Teplota a její vliv na beton
Teplota je pro beton jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících jeho kvalitu. Při nízkých teplotách se hydratace cementu zpomaluje a beton tuhne pomaleji. Pokud beton dosáhne teploty nižší než +5 °C, proces tuhnutí se takřka zastaví. Při vyšších teplotách se tuhnutí betonu výrazně zrychluje. Optimální teploty pro betonování jsou v rozmezí +15 až 25 °C.
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). Ale pozor - nesmí dojít k opakovanému zmrazování a rozmrazovaní v prvních 3 až 10 dnech dle typu betonu.
Například beton C25/30 bude částečně odolný vůči zmrazovacím cyklům nejdříve po 3 dnech při tvrdnutí v okolní teplotě větší než +5 °C.
Čtěte také: Proces tvrdnutí 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.
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. To s sebou přináší zároveň rychlý nárůst smršťovacího napětí a vysoké riziko vzniku trhlin. Konstrukci je tedy potřeba chránit vůči dalším tepelným ziskům, např. slunečním zářením.
Hutnění betonové směsi
Během ukládání betonové směsi je nutné provést hutnění. Způsob hutnění je volen podle druhu použité směsi a typu betonované konstrukce. Míra zhutnění má přímý vliv na výslednou pevnost betonu. Hutněním je potřeba minimalizovat objem kavern (prázdná místa) a to z dalšího důvodu - objem betonu, zejména ve stěnových konstrukcích, vyvíjí svou vlastní váhou vysoký tlak.
Ošetřování betonu
Ošetřování betonu pro provedení je nejdůležitějším procesem. 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.
Neodborná úprava betonové směsi
Kromě způsobu zpracování a klimatických podmínek ovlivňuje kvalitu betonu také neodborná úprava či zásah do receptury betonové směsi na staveništi:
- 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.
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.
Faktory 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.
Vliv teploty na hydrataci 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.
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.
Míchání betonu
Dnes se budeme věnovat míchání betonu. Proč je třeba se tomuto tématu věnovat v samostatném článku, když se to zdá být tak jednoduché? Protože se to jednoduché opravdu jen zdá.
Co všechno a jak je třeba si připravit
Vše, co na stavbě k namíchání betonu potřebujeme, je míchačka, písek, štěrk, cement, voda a plastifikátor. Ptáte se, proč je plastifikátor potřeba, když dřív potřeba rozhodně nebyl? S postupujícím vývojem se totiž mění jak technologie celé stavby, tak i jednotlivých materiálů jako je například cement. Bylo by tedy velkou chybou míchat beton bez použití plastifikátoru.
Jako první je dobré dát do míchačky vodu, aby se trochu zvlhčila. Co se týká poměru ostatních ingrediencí, záleží vždy na typu betonu, pevnostní třídě a receptuře. Ta se mění v závislosti na typu cementu, kameniva atd. Takže univerzální recept na poměr ingrediencí říct nelze.
Jaké máme typy cementu?
V dnešní době se vyrábí již několik desítek druhů cementu. Základní rozdělení je na čistý portlandský a směsný. Mění se v nich jednotlivé složky a jejich poměry.
Nejpoužívanějšími cementy jsou ty s označením 42,5 R, 32,5 R, případně 42,5 N, 32,5 N atd. Přičemž označení R značí, že se jedná o rychlý cement, N značí normální cement. Číslo udává pevnost po 28 dnech.
Pro svépomocné stavebníky je nejběžnější cement 32,5, protože jde o univerzální, směsný cement. Tyto cementy mají vyšší odolnost vůči chloridu, solím atd. Cement 42,5 je pak spíše pro profíky.
Písek a štěrk
Pro výrobu betonu je ideální říční tříděný písek frakce 0-4 mm. Nejjemnější, tedy kopaný písek používáme jako přísadu do malt a omítek.
U štěrku saháme po frakci 4-16 mm nebo 8-16 mm.
Záleží na typu písku a kameniva?
Odpověď je jednoduchá. Ano, záleží. Je to v podstatě gró betonu. Matrice by měla být tvořena převážně kamenivem a cement by měl být pouze jako doplněk a lepidlo, které kamenivo spojí. Je to nejslabší článek betonu. To znamená, že čím máme lepší frakční složení kameniva, tím lepší bude výsledný beton.
Dále záleží na tom, zda máte kamenivo kulaté nebo těžené, které je ostrohranné. Každé se pak používá za jiným účelem. Pro konstrukční betony je lepší použít drcené kamenivo, které je ostrohranné. To se do sebe lépe zasekne a beton má lepší pevnost.
Jaký by měl být písek?
V ČR máme hodně lokalit s pískem, tím pádem je mezi pískem obrovský rozdíl. Může být jemný, ale je i s hrubšími zrny. Toto má vliv na to, zda a jak výsledný beton drží nebo nedrží vodu a jak je stabilní.
Pro beton například do zahradních obrubníků vůbec nepoužíváme kamenivo, ale jen písek a cement. Je ale třeba mít hodně hustou konzistenci, to znamená přimíchat co nejméně vody. Čím je jemnější směs a více vody, tím větší je smršťování. Bavíme o tzv. presbetonech, které jsou suché a lisují se. Dosahují vysoké pevnosti, nepraskají a mají výborné parametry.
Voda
Vodu používáme čistou ze studny či vodovodu a do míchačky ji dáváme vždy jako první ingredienci. Míchačku tak dobře promočíme.
Postup výroby betonu
Poté, co do míchačky dáme vodu, míchačku zapneme, aby se dobře promočila. Následně můžeme začít přidávat další ingredience.
Dnes jsme použili poměr 1 díl cementu : 5 dílů písku a kameniva. To si rozdělíme tak, že dáme 3 lopaty písku a 2 lopaty kameniva.
Poté, co do míchačky přidáme potřebné množství písku a kameniva, necháme směs promíchat. Následně můžeme přidat cement. Nakonec přichází na řadu plastifikátor. Na jednu naši míchačku použijeme přibližně 1 dl plastifikátoru.
Míchání betonu dnes je rozhodně jiné v porovnání s tím, jak se beton míchal za dob našich dědů, kdy se nepoužíval plastifikátor, vůbec ho neznali. Je to dáno tím, že dnes cement meleme na jemnější mletí, takže potřebujeme daleko víc vody na to, aby byl beton zpracovatelný. Cement potřebuje k hydrataci jen asi 25 % vody (vzhledem k váze cementu), což je ale málo a směs by byla příliš hustá a nedalo by se s ní pracovat. Proto vodu přidáváme. A plastifikátor nám pomáhá, abychom neměli té vody tolik.
Na 1 m3 betonu, kde máte 300 kg cementu, je potřeba cca 80 l vody. Ovšem reálně tam stavebník na stavbě dá 160-180 l vody, aby se mu se směsí dobře pracovalo. Takže jsme na cca 80-100 litrech vody, které jsou navíc a musí se odpařit. A tady nastává problém. Při odpařování vody totiž dochází ke smršťování a betony pak mají tendenci se kroutit a praskat.
Kolik ingrediencí potřebujeme pro tvorbu betonu a v jakém poměru?
Při míchání betonu rozlišujeme 3 jeho typy. Pro každý typ používáme jiný poměr vstupních surovin.
| Typ betonu | Cement | Písek | Štěrk | Voda |
|---|---|---|---|---|
| Základový beton (1 m3) | 250 kg (1 díl) | 2 díly | 3 díly | Odpovídající množství |
| Konstrukční nosný beton (1 m3) | 350 kg (1 díl) | 2 díly | 2 díly | Odpovídající množství |
| Betonový potěr (1 m3) | 300 kg (1 díl) | 4 díly | - | Odpovídající množství |
Nejčastější chyby při míchání betonu
- Příliš vysoká teplota - Betonáž při vysokých teplotách nebo betonáž s materiálem o vysoké teplotě. Například při betonování v létě, kdy je kamenivo rozpálené od sluníčka, nebo voda braná v létě z kádě atd. Vysoká teplota urychluje hydrataci a náběh pevnosti, kvůli čemuž pak beton během pár hodin praská.
- Suchý podklad při betonáži věnců - Pokud cihla nebo keramika není provlhčená, vysaje z betonu vodu a ten následně praská.
- Správná volba směsi pro interiér či exteriér - Nelze použít jeden beton na vše. V exteriéru jsou podmínky výrazně jiné než v interiéru, působí zde více vlhkost a mráz.
Zkoušení a stanovení pevnosti v tahu u drátkobetonu
Beton patří ke kompozitním materiálům s výrazně rozdílnými pevnostmi v tlaku a tahu. Pevnost v tahu je obvykle pouze kolem 1/10 pevnosti v tlaku. Zvýšení pevnosti betonu v tahu je možné přidáním drátků do betonu. Článek se věnuje zkoušení a následnému stanovení tahové pevnosti drátkobetonu s podílem drátků 25, 50, 75 kg/m3.
Testovaly se čtyři ucelené série, každá zkušební série zahrnovala více než 23 vzorků. V rámci testování bylo provedeno několik variant ohybových zkoušek. Jedná se o čtyři varianty, které se liší rozpětím (500 mm nebo 600 mm), vrubem (s vrubem, bez vrubu) a konfigurací zatížení (tříbodová, čtyřbodová zkouška).
Drátkobeton a jeho vlastnosti
Drátkobeton patří do širší skupiny vláknobetonů. Vláknobeton existuje v celé řadě variant, které se liší použitým materiálem a tvarem vláken. V některých případech je výhodnější využití drátkobetonu ve srovnání s prostým betonem nebo železobetonem.
Jedná se zejména o návrh průmyslových podlah a základů [P1]. V případě návrhu těchto konstrukcí je potřebný podrobný popis materiálových vlastností drátkobetonu [P2]. Materiálovým vlastnostem a použití drátkobetonu se věnuje řada doporučení a standardů, např.
Vlastnosti drátkobetonu se prokazují zejména laboratorními zkouškami [P12]. Mechanické vlastnosti ovlivňuje kromě množství drátků také technologie zpracování, ošetřování a uložení. Je třeba věnovat pozornost ověřování vlastností [P13] a návrhu životnosti [P14]. Testování materiálových vlastností drátkobetonu se věnuje řada autorů [K14], [K15].
Mezi klíčové materiálové vlastnosti drátkobetonu patří pevnost v tahu. Testování pevnosti betonu v jednoosém tahu je však náročné a často vzniká rozptyl naměřených hodnot [K19]. Mezi obvyklejší metody zkoušení patří testování pevnosti v tahu za ohybu. Zde však existuje celá řada variant.
Konfigurace testů se liší rozměry zkušebních vzorků, metodou zkoušení a úpravou vzorků. Jedná se zpravidla o tříbodové nebo čtyřbodové zkoušky, vzorky se často upravují s vrubem do 1/3 výšky průřezu nebo alternativně 25 mm.
tags: #narůst #pevnosti #betonu #faktory