Pevnost betonu je klíčovým parametrem pro jeho použití ve stavebnictví. Pevnost betonu 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.
Beton je směs cementu, hrubého kameniva a drobného kameniva, vody, přísad do betonu a příměsí do betonu. Beton je směs písků a štěrků nebo drtí, obecně nazývaných kamenivem do betonu, spojená pojivem tvořeným cementem, vodou a přídavkem příměsí a chemických přísad. Pozn.: Pokud v textu hovoříme o cementu, myslíme tím portlandský cement, pokud není uvedeno jinak.
V čerstvém stavu je beton dobře zpracovatelný, naopak ztvrdlý beton má vysokou pevnost v tlaku (nikoli však v tahu), je trvanlivý a nehořlavý a lze jej opravit, ale i poměrně dobře recyklovat. Má velmi dobrou schopnost tepelné akumulace. V moderních konstrukcích se setkáváme nejčastěji s tzv. železobetonem, tj. armovaným betonem. Ten je tvořen betonem vyztuženým ocelovými pruty a sítěmi nebo dráty, tzv. rozptýlenou výztuží.
Normy a specifikace betonu
V současné době (březen 2018) 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.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.
Čtěte také: Normy pro pevnost betonu
Mezi povinné parametry patří česká technická norma, podle které je beton specifikován, např. např. C 20/25. 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.
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.
Objemová hmotnost obyčejného betonu po správném zhutněného se pohybuje obvykle v rozmezí 2150-2350 kg/m3 a to v závislosti na složení betonu a jeho konzistenci. 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.
Vliv hydratace cementu na pevnost betonu
Beton tvrdne a tím pádem může být konstrukčním materiálem díky hydrataci cementu, což je souhrn chemických reakcí cementu a vody. Z hlediska dosažení co nejlepších vlastností betonu je důležité, aby hydratace cementu proběhla optimálně. Je důležité beton řádně ošetřovat zejména v počátečních fázích jeho zrání, aby proces hydratace nebyl negativně ovlivněn. Správnější je hovořit o tzv. hydrataci cementu, přesněji hydrataci cementových zrn. Po smíchání cementu s vodou dochází vlivem chemických reakcí ke vzniku jemných krystalků, které vzájemně prorůstají.
Stavba / Hrubá stavba / Beton, malty, omítky / Vliv délky hydratace cementu na mechanické vlastnosti betonu7.4.2014Prof. Ing. Jiří Adámek, CSc., Ing. Petr Cikrle, Ph.D., Ing. Ondřej Pospíchal, Ing. Dalibor Kocáb, FAST VUT Brno, Ústav stavebního zkušebnictvíČlánek popisuje experiment, při kterém byl analyzován vliv délky hydratace cementu na vlastnosti betonu. Byla stanovena pevnost v tlaku betonu a dynamická i statická hodnota modulu pružnosti betonu. Jediným proměnným činitelem byla délka hydratace. Výsledkem jsou grafické a tabelární výstupy naměřených hodnot.
Čtěte také: Testování betonu po 7 dnech
Cílem experimentu bylo vyhodnocení vlivu doby hydratace cementu na sledované charakteristiky betonu. Pro zkoušky byl použit referenční beton, jehož receptura je předmětem Tabulky 1. Objemová hmotnost čerstvého betonu byla dle normy [5] stanovena na hodnotu 2320 kg/m3. Dlaždice, 3 ks, rozměr 300×300×80 mm - tato tělesa sloužila pro stěžejní část experimentu, kterou se tento příspěvek nezabývá. Všechna zkušební tělesa byla po betonáži přikryta PE fólií a uložena v normálních laboratorních podmínkách. Po 24 hodinách byla zkušební tělesa odformována a umístěna na předem stanovenou dobu do vodního uložení. Např. zkušební tělesa, u nichž byla hydratace zastavena po 7 dnech zrání (sada s označením 7D), byla 1 den ve formě, poté 5 dní ve vodní lázni a 1 den byla umístěna v sušičce při 105 °C. Doba ve formě (1 den) a v sušičce (také 1 den) byla pro všechny sady zkušebních těles stejná, měnila se pouze doba uložení ve vodě. Takto zvolený postup měl zajistit omezenou dobu na tvorbu hydratačních produktů, což se mělo projevit na vývoji pórové struktury betonu a tím také na jeho mechanických vlastnostech.
Na všech zkušebních krychlích byla stanovena pevnost v tlaku betonu. U krychlí byly určeny rozměry, hmotnost, byla vypočtena objemová hmotnost a při zatěžovací zkoušce ve zkušebním lisu FORM+TEST ALPHA 3-3000 byla stanovena maximální tlaková síla. Pevnost v tlaku betonu byla zjištěna také na hranolových tělesech. Jeden hranol byl podroben tlakovému namáhání až do porušení ihned po stanovení dynamických modulů pružnosti.
Hodnoty dynamického modulu pružnosti zjištěné pomocí obou nedestruktivních metod prokázaly předpoklad, že doba hydratace cementu má vliv na jejich velikost. Čím déle má beton možnost hydratačního procesu, tím je jeho modul pružnosti vyšší. Stejný trend potvrdily i výsledky zkoušky statického modulu pružnosti. Stejný závěr jako u modulu pružnosti betonu byl učiněn také u pevnosti v tlaku. I zde se prokázalo, že výsledná hodnota této charakteristiky závisí na délce hydratace cementu. Čím déle beton hydratuje, tím vyšších pevností v tlaku dosahuje.
U zkušebních hranolů s délkou hydratace cementu 2 dny byl zjištěn průměrný statický modul pružnosti 21,6 GPa, zatímco zkušební tělesa, u kterých byl umožněn hydratační proces normových 28 dní, dosahovala průměrné hodnoty statického modulu pružnosti 25,8 GPa. Tento výsledek je vzhledem k pevnosti v tlaku hodnotou poměrně nízkou. V případě, že byla hydratace pozastavena již po 2 dnech zrání betonu, vykazoval beton průměrnou pevnost v tlaku 34,5 MPa.
Další faktory ovlivňující pevnost 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. 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.
Čtěte také: Více o pevnosti 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. Chloridové ionty (Cl-)v betonu způsobují korozi ocelové výztuže a tím postupně degradaci celé betonové konstrukce, proto je jejich obsah v betonu omezován.
- Kategorie Cl1,0 - max.
- Kategorie Cl0,2 - max.
- Kategorie Cl0,1 - max.
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. Během zhutňování dojde k vyplnění případných dutin a úniku zachyceného plynu. Oblíbeným postupem přípravy betonu je za použití tzv. míchačky na beton či prostě jen míchačky. Míchačka na beton slouží k promíchání směsi na beton, tj. cementu, drobného a jemného kameniva, vody a případně dalších přísad a příměsí.
Povětrnostní podmínky, tj. Ponechání působení deště na čerstvý beton; dochází k vymývání cementu. Nerespektování požadovaných ošetření stran aktuálního počasí. Tepelný šok způsobený zaléváním povrchu betonu vodou s příliš odlišnou teplotou. Zákryt betonu suchou geotextílií nebo jiným nasákavým materiálem. V chladném a dokonce i v mrazivém počasí lze betonování za určitých podmínek provádět, je však potřeba zajistit správný technologický postup. Je především potřeba počítat s tím, že beton bude hydratovat (a tedy i tvrdnout) v zimních teplotách mnohem pomaleji.
tags: #pevnost #betonu #po #dnech #norma