Beton je směs písků a štěrků nebo drtí, obecně nazývaných kamenivem do betonu, spojená pojivem tvořeným cementem, vodou a přídavkem příměsí a chemických přísad. V čerstvém stavu může být beton podle složení zcela tekutý, plastický nebo tzv.
V současné době platí pro výrobu betonu v ČR souběžně několik předpisů. Je to evropská technická norma ČSN EN 206+A1 a doplňková česká technická norma ČSN P 73 2404. Obě normy zahrnují stejné pevnostní třídy betonu se stejnými požadavky na pevnosti betonu, liší se ovšem v dalších požadavcích podle stupně vlivu prostředí (SVP). Obě normy zahrnují část betonů naprosto identických a v části betonů s odlišují. Navíc ČSN P 73 2404 obsahuje požadavky na betony s životností 50 let (tab. F.1.1) a zpřísněné požadavky na betony s životností 100 let (tab. F.1.2.)
Kromě technických norem jsou v ČR požadavky na beton obsaženy ještě ve zvláštních předpisech některých investorů, a to pro pozemní komunikace (TKP SPK), pro železniční stavby (TKP staveb SD) a vodní stavby (TKP staveb ŘVC). Pro běžné konstrukce bez speciálních požadavků se obvykle používá beton specifikace podle ČSN P 73 2404, tab.
Specifikace Betonu
Objednávka betonu musí mj. obsahovat jednoznačné požadavky na typ a kvalitu betonu, které jsou popsány formou tzv. specifikace. Specifikace betonu je soubor parametrů betonu, sloužící k jednoznačnému výběru vhodné typové receptury betonu do objednávky. povinné parametry, tj. českou technickou normu, podle které je beton specifikován, např.
Například třída C 25/30 znamená charakteristickou pevnost betonu 25 MPa (tj. 250 kg/cm2) stanovenou na tělese tvaru válce a pevnost 30 MPa (tj. 300 kg/cm2) stanovenou na tělese tvaru krychle. Dříve používaný a dodnes běžný způsob stanovení pevnosti je na krychelných vzorcích o rozměru 150 mm, tato pevnost je uvedena v označení vždy až za lomítkem. Charakteristická, dříve označovaná jako zaručená, pevnost betonu je minimální pevnost betonu, kterou musí správně zpracovaný beton dosáhnout po zatvrdnutí v konstrukci.
Čtěte také: Více o pevnosti betonu
Beton je vyráběn s určitou rezervou v pevnosti, proto musí minimální pevnost vyhovujícího betonu při výrobě zkušebních vzorků na betonárně dosahovat pevnosti o 4 MPa vyšší než je pevnost charakteristická, tzn.
Pevnost betonu je závislá na době a teplotě zrání; výše uvedené hodnoty pevností předepsaných normami musí být dosaženy po 28 dnech zrání za laboratorních podmínek při teplotě uložení 20 °C a v prostředí 100% relativní vlhkosti vzduchu nebo přímo při uložení ve vodě. I při nižší teplotě zrání, např.
Vliv Prostředí a Složení Betonu
Ztvrdlý beton podléhá vlivům okolního prostředí. Pro zajištění očekávané trvanlivosti a správné funkce betonové konstrukce v dlouhodobém horizontu je nutné, kromě požadavku na pevnostní třídu, dále upřesnit charakter prostředí, kterému bude konstrukce vystavena. Určuje to tzv.
Konzistence betonu udává jeho tekutost a zpracovatelnost v rozsahu od zavlhlého (skoro suchého) betonu (S1) přes tuhý (S1/S2), plastický (S2) až tekutý (S3) a velmi tekutý (S4-S5) beton. Konzistenci betonu je nutné volit podle způsobu dopravy betonu a podle možností jeho dobrého zhutnění v konstrukci.
Beton se vyrábí z drobného kameniva frakce 0/4 mm (písku) a hrubého kameniva (drtě, štěrku) frakce 4/8 mm, 8/16 mm, případně 16/22 mm.
Čtěte také: Vývoj pevnosti betonu
Standardně je pevnostní třída betonu deklarovaná podle pevnosti betonu v tlaku dosažené při normových podmínkách (ve vodě a při 20 °C) ve stáří 28 dní. Zrání betonu a zvyšování pevností betonu ovšem probíhá stále dále i po tomto termínu, jen se snižující se rychlostí.
Při použití aktivních příměsí do betonu, jako je popílek, mikromletá vysokopecní struska a podobné materiály, pokračuje znatelný vývoj pevností betonu ještě po 28 dnech. V těchto případech je možné deklarovat pevnost betonu po 56 dnech nebo i po 90 dnech zrání. Takto deklarované betony jsou ekonomicky výhodné a je možné je použít zejména v teplejším období roku. Při době zrání jiné než 28 dní je nutno pevnostní třídu betonu doplnit údajem o době zrání, např.
Zpracování a Ošetřování Betonu
Standardní doba zpracovatelnosti betonu od namíchání po uložení do bednění je 60 až 90 minut v závislosti na druhu betonu a teplotě prostředí. Doprava čerstvého betonu závisí na jeho konzistenci, tj. tekutosti. Beton zavlhlé konzistence může být dopravován běžnými nákladními automobily, pro beton plastické a tekuté konzistence se používají automíchače (automixy, autodomíchávače), umožňující beton během přepravy průběžně promíchávat a udržet tak jeho dokonalou homogenitu a dobrou zpracovatelnost.
Zpracování čerstvého betonu zahrnuje včasné uložení betonu do bednění nebo formy (korytem z mixu, čerpadlem, rozvoz stavebním kolečkem apod.) a jeho řádné zhutnění. Vlastnosti čerstvého a ztvrdlého betonu jsou deklarovány a zaručeny podle příslušných technických norem ČSN P 73 2404 a ČSN EN 206+A1. Dosažení zaručených vlastností ztvrdlého betonu a celé betonové konstrukce je dodavatelem betonu garantováno pouze za předpokladu správného postupu ukládání, hutnění a ošetřování betonu v konstrukci podle výše jmenovaných norem a norem souvisejících (mj.
Beton v raném stáří se musí ošetřovat a chránit zejména proto, aby se minimalizovalo plastické smršťování a aby se zajistila dostatečná pevnost povrchu. Cílem ošetření je zajistit dostatečnou trvanlivost povrchové vrstvy betonu a jeho ochranu před mrazem, škodlivými otřesy, nárazy a v neposlední řadě i před poškozením. Smršťování betonu je způsobeno zejména odpařováním vody z čerstvého betonu, vysycháním tvrdnoucího a ztvrdlého betonu a následně fyzikálněchemickým procesem, tzv. autogenním smrštěním, během kterého se z cementové pasty vytváří novotvary, tvořící konečnou pevnou strukturu.
Čtěte také: Beton: prvních 24 hodin
Po ukončení zhutňování a konečné úpravě povrchu betonu se musí beton ošetřovat bez odkladu! Chceme-li zabránit trhlinám od plastického smršťování na volných površích, musíme před ukončením betonáže celé konstrukce povrch betonu dočasně ošetřovat. Nejjednodušší způsob ošetření, pokud je to možné, je ponechat konstrukci v bednění. Dále je vhodné pokrýt volné povrchy betonu parotěsnými plachtami či fóliemi, které jsou po obvodu a v místech přesahů zabezpečeny proti odkrytí.
Proti vysychání lze beton chránit i namočením (vhodné je mlžení nebo smáčení přes vrstvu tkaniny) a následně udržovat povrch betonu viditelně vlhký vhodnou vodou. Často se využívá i nástřik vhodných ošetřovacích hmot, které po čase sublimují. Takzvané přírodní ošetřování (bez použití jakýchkoliv prostředků) je dostatečné pouze tehdy, jsou-li podmínky po celou dobu požadovaného ošetřovacího období takové, že rychlosti vypařování z povrchu betonu je nízká; například ve vlhkém, deštivém nebo mlhavém počasí.
Všeobecně platí, že čím déle se beton ošetřuje, tím lépe. Nicméně je nutné vzít v úvahu i náklady na toto ošetřování a jeho rentabilitu. Nezbytná doba potřebná pro ošetřování betonu je závislá na vývoji vlastností betonu v povrchové vrstvě (ČSN EN 13670). Třída ošetřování musí být stanovena v prováděcí dokumentaci (tab. 1). Konkrétní dobu pak lze určit dvěma způsoby. Prvním z nich je výpočet konkrétní hodnoty zralosti (pevnosti) betonu v povrchové vrstvě na základě vhodné funkce, vyzkoušené pro použitý druh cementu nebo pro kombinaci cementu a příměsi. Jde o výpočet zralosti, zkoušky pevnosti nedestruktivními metodami apod. Další, jednodušší možností je použít tabulku z přílohy F ČSN EN 13670 (tab.
Minimální teplota betonu v době dodávání nesmí být nižší než +5 °C. Při poklesu teploty pod 5 °C se totiž hydratace výrazně zpomaluje a při 0 °C se zastaví. Pokud je teplota okolí při ukládání nižší než 5 °C, pak by měl mít dodávaný beton teplotu alespoň +10 °C. Beton může teoreticky i zmrznout, a to za předpokladu, že jeho pevnost již dosáhla alespoň 5 MPa (dříve se uvádělo 5 MPa pro CEM I a až 8 MPa pro CEM II a III).
V případě betonáže v létě, kdy teploty překračují tropických 30 °C, se betonáž rovněž řídí několika zásadami a doporučeními. Normativně není maximální teplota betonu omezena. Resortní předpisy TKP 18 MD požadují nepřekročit teplotu betonu +27 °C. Vyšší teplota betonu se připouští jen na základě průkazních zkoušek. Následně pak maximální teplota betonu v jádře nesmí překročit +70 °C. Teplotní gradient jádro - povrch nemá být větší než 20 °C, aby nevznikalo přílišné napětí uvnitř betonu (α pro beton 10 * 10-6 [1/°K]) (obr.
Pro vlastní betonáž v letním období je vhodné zajistit nízkou teplotu betonu (využívat kamenivo ze zakrytých skládek nebo zvnitřku skládky, nepoužívat cement rovnou z výroby). Doporučuje sebetonovat večer před chladnou částí dne a použít neprodleně dočasné ochrany (vhodné jsou bílé nástřiky). Při extrémních podmínkách lze použít metodu přidávání ledu do betonu. To se většinou používá v teplých oblastech (tropech, subtropech) nebo při transportu betonu na dlouhou vzdálenost. Další metodou snížení teploty čerstvého betonu je použití tekutého dusíku.
Metody snižování teploty čerstvého betonu jsou vhodné rovněž pro betonáž masivních konstrukcí, jelikož vývoj hydratačního tepla se rozloží do delšího časového úseku. Tím se snižuje maximální teplota betonu a omezuje se vznik trhlin (obr.
Při betonáži je tedy vždy důležité mít na paměti, že beton je třeba po jeho uložení do konstrukce pečlivě ošetřovat, aby bylo dosaženo jeho požadovaných parametrů. Ošetřování je třeba přizpůsobit řadě okolností (druhu betonu, použitým materiálům, tvaru a rozměrům konstrukce, podmínkám okolního prostředí). Náklady vynaložené na ošetřování betonu jsou objektivně mnohem nižší než náklady na následnou opravu vad z důvodu zanedbaného nebo žádného ošetřování betonu.
Cementy
Účelem pomůcky je stanovit složení, požadavky a kritéria shody cementů pro obecné použití. Zahrnuje všechny cementy pro obecné použití, které byly příslušnými národními normalizačními orgány v rámci CEN označeny jako tradiční a dobře osvěčené.
V oblasti stavebnictví jde zejména o NAŘÍZENÍ EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY (EU) č. 305/2011 ze dne 9. března 2011, kterým se stanoví harmonizované podmínky pro uvádění stavebních výrobků na trh a kterým se zrušuje směrnice Rady 89/106/EHS (CPR), a dále požaduje, že pro stavbu mohou být použity pouze takové výrobky, které základní požadavky na vlastnosti staveb zaručí.
Evropská komise prostřednictvím svých rozhodnutí uděluje mandáty Evropskému výboru pro normalizaci (CEN) pro vypracování harmonizovaných evropských norem (EN). Harmonizované normy jsou mandátové normy, na něž byly uvedeny odkazy v řadě C Úředního věstníku EU (OJEU). U výrobků, které jsou vyráběny v souladu s harmonizovanou normou, se předpokládá shoda se základními požadavky směrnice.
Vzhledem k tomu, že CPR je přímo použitelným předpisem, bylo nařízení vlády č. 190/2002 Sb., kterým byla původní směrnice Rady 89/106/EHS transponována do českého právního prostředí s ukončením existence této směrnice k 30. červnu 2013 zrušeno, zatímco nařízení vlády č. 163/2002 Sb. týkající se vybraných stavebních výrobků (neharmonizovaná oblast) zůstalo v existenci. Adaptace nařízení CPR do českého právního řádu byla provedena zákonem č. 100/2013 Sb., kterým se mění zákon č.
Byly zavedeny druhy, vycházející ze složení a třídění založeného na pevnosti s cílem zařadit různé cementy. Norma definuje a určuje specifikace pro 27 jmenovitých cementů pro obecné použití, 7 síranovzdorných cementů pro obecné použití, jakož i pro 3 jmenovité vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a 2 síranovzdorné vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a pro jejich složky. Definice každého cementu zahrnuje poměry složek, jejichž kombinací je možno vyrobit určitou skupinu výrobků v rozsahu devíti pevnostních tříd. Definice zahrnuje rovněž požadavky na složky, které musí být splněny, a mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti. Norma určuje rovněž kritéria shody a postupy pro jejich stanovení.
Cement je hydraulické pojivo, tj. jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši, která tuhne a tvrdne v důsledku hydratačních reakcí a procesů. Po zatvrdnutí zachovává svoji pevnost a stálost také ve vodě.
Cement podle EN 197-1, označovaný jako cement CEM, musí při odpovídajícím dávkování a smíchání s kamenivem a vodou umožnit výrobu betonu nebo malty zachovávající po dostatečnou dobu vhodnou zpracovatelnost. Cementy CEM jsou složeny z různých látek a ve svém složení jsou statisticky homogenní.
Portlandský slínek se vyrábí pálením nejméně do slinutí přesně připravené surovinové směsi (surovinové moučky, těsta nebo kalu) obsahující prvky, obvykle vyjádřené jako oxidy CaO, SiO2, Al2O3, Fe203 a malá množství jiných látek. Surovinová směs, těsto nebo kal musí být v důsledku jemného mletí a dobrého míchání homogenní. Portlandský slínek je hydraulická látka, která musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z křemičitanů vápenatých (3CaO · SiO2 a 2CaO · SiO2). Ve zbytku jsou pak obsaženy slínkové fáze obsahující hliník a železo a jiné sloučeniny. Hmotnostní podíl (CaO) / (SiO2) nesmí být menší než 2,0.
Granulovaná vysokopecní struska vzniká rychlým ochlazením vhodně složené struskové taveniny vznikající při tavení železné rudy ve vysoké peci. Struska musí být nejméně ze dvou třetin hmotnosti sklovitá a při vhodné aktivaci musí vykazovat hydraulické vlastnosti. Granulovaná vysokopecní struska musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z oxidu vápenatého (CaO), oxidu hořečnatého (MgO) a oxidu křemičitého (SiO2). Zbytek obsahuje oxid hlinitý (Al2O3) a malá množství jiných sloučenin.
Pucolány jsou přírodní látky křemičité nebo křemičito-hlinité, popřípadě kombinace obou. Pucolány po smíchání s vodou samy netvrdnou, avšak jsou-li jemně semlety, reagují v přítomnosti vody za normální teploty s rozpuštěným hydroxidem vápenatým (Ca(OH)2) a tvoří sloučeniny křemičitanů vápenatých a hlinitanů vápenatých, které jsou nositeli narůstající pevnosti. Tyto sloučeniny jsou podobné těm, které vznikají při tvrdnutí hydraulických látek.
Popílek se získává elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z kouřových plynů topenišť otápěných práškovým uhlím (viz také definice podle ČSN EN 450-1). Popílek získaný jiným způsobem nesmí být v cementech podle ČSN EN 197-1 ed. 2použit. Popílek může být svou podstatou křemičitý nebo vápenatý.
Kalcinovaná břidlice, zejména kalcinovaná olejnatá břidlice, se vyrábí ve speciální peci při teplotě přibližně 800 °C. Podle složení přírodního materiálu a výrobního postupu obsahuje kalcinovaná břidlice slínkové fáze, zvláště dikalciumsilikát a monokalciumaluminát. Obsahuje rovněž malá množství volného oxidu vápenatého a síranu vápenatého i značný podíl pucolanicky reagujících oxidů, zejména oxidu křemičitého.
Křemičitý úlet vzniká při redukci křemene vysoké čistoty uhlím v elektrické obloukové peci při výrobě křemičitých nebo ferrokřemičitých slitin a sestává z velmi jemných, kulovitých částic obsahujících nejméně 85 % hmotnosti amorfního oxidu křemičitého.
Doplňující složky jsou zvlášť vybrané anorganické přírodní látky, anorganické látky pocházející z procesu výroby slínku nebo složky uvedené výše, pokud nejsou v cementu použity jako složky hlavní. Doplňující složky po vhodné úpravě nebo v důsledku jejich zrnitosti zlepšují fyzikální vlastnosti cementu (jako je zpracovatelnost nebo retence vody). Mohou být inertní nebo mohou mít slabě hydraulické, latentně hydraulické nebo pucolánové vlastnosti. V tom směru však na ně nejsou kladeny požadavky.
Síran vápenatý se přidává k ostatním složkám cementu v průběhu jeho výroby za účelem úpravy tuhnutí. Síran vápenatý může být přidáván ve formě sádrovce (dihydrát síranu vápenatého, CaSO4 · 2H2O), hemihydrátu síranu vápenatého (CaSO4 · 1/2H2O) nebo anhydritu (bezvodý síran vápenatý CaSO4) popřípadě jejich směsi. Sádrovec a anhydrit jsou přírodního původu.
Přísady pro účely této normy jsou látky, které nejsou uvedeny výše. Jsou přidávány pro usnadnění výroby nebo pro úpravu vlastností cementu. Celkové množství přísad nesmí překročit 1,0 % hmotnosti cementu (s výjimkou pigmentů). Množství organických přísad v přepočtu na suchý stav nesmí překročit 0,5 % hmotnosti cementu. Přísady nesmějí vyvolávat korozi výztuže nebo zhoršovat vlastnosti cementu či betonu nebo malty z něj vyrobených.
Normalizovaná pevnost cementu je pevnost v tlaku, stanovená podle EN 196-1 po 28 dnech, která musí odpovídat požadavkům v tab. Rozeznávají se tři třídy normalizované pevnosti: třída 32,5, třída 42,5 a třída 52,5 (viz tab.
Počáteční pevností se rozumí pevnost v tlaku buď po 2 dnech, nebo po 7 dnech, která musí vyhovět požadavkům v tab. Rozeznávají se tři třídy počáteční pevnosti pro každou třídu normalizované pevnosti: třída s normálními počátečními pevnostmi značená písmenem N a třída s vysokými počátečními pevnostmi značená písmenem R a třída s nízkou počáteční pevností značená písmenem L (viz tab. 1).
V souboru cementů je podle ČSN EN 197-1 ed. 2 27 výrobků pro obecné použití. Evropská norma ČSN EN 197-1 ed. 2 specifikuje celou skupinu portlandských cementů směsných CEM II, které obsahují kromě portlandského slínku jedinou hlavní složku (viz tab. 4). Portlandské směsné cementy další skupiny obsahují kromě slínku více než jednu hlavní složku (viz tab. 4). V českých podmínkách jde hlavně o strusku (S), vápenec (L, LL) a popílek (V).
Portlandské cementy s vápencem obsahují kromě slínku, jakou jedinou hlavní složku vápenec (L, LL). Kvalitní a trvale dostupné vápence s minimálním obsahem jiných doprovodných látek umožňují vyrábět pro zákazníka cementy s trvale stabilními vlastnostmi.
Každá z hlavních složek má jiný vliv na vlastnosti cementu a jejich optimální kombinace dovoluje vyrobit cement právě požadovaných vlastností. Jemně mletý vápenec má přímý vliv na zlepšení zpracovatelnosti, snížení nebo odstranění odlučivosti vody a stabilizaci barevnosti betonu, na druhé straně může snižovat konečné pevnosti. Struska s popílkem snižují naopak počáteční pevnosti, příznivě však ovlivňují plynulost nárůstu pevností a dosahování vyšších konečných pevností. Dále tyto složky obvykle zvyšují odolnost betonu proti agresivnímu prostředí, zejména proti síranové agresivitě.
Při výrobě betonu je dnes běžné a neodmyslitelné používání přísad stavební chemie. Super a hyper plastifikátory dokáží upravit reologii a dobu zpracovatelnosti čerstvého betonu na zákazníkem požadovanou hodnotu. Vzhledem k široké variabilitě různých vlivů prostředí lze velmi obtížně obecně definovat vhodnost použití konkrétního druhu portlandského směsného cementu pro konkrétní situaci.
Z tohoto důvodu je v normě na beton EN 206+A1 zaveden obecný popis prostředí a jsou klasifikovány různé stupně vlivu prostředí, které jsou informativně doplněny konkrétními příklady.
Pevnost betonu v tlaku
Pevnost betonu (Stress strenght 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.
Tabulka: Vliv prostředí na beton
| Stupeň vlivu prostředí | Popis | Použitelnost |
|---|---|---|
| X | Použitelný pro daný stupeň vlivu prostředí | Ano |
tags: #pevnost #betonu #po #3 #dnech #norma