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. Tato čísla jsou důležitá, protože každý stavební projekt má jiné potřeby. Vybírání správné pevnostní třídy betonu není jen o splnění minimálních standardů; jde o zajištění dlouhodobé bezpečnosti a odolnosti vaší konstrukce.
Co znamená pevnost v tlaku?
Pevnost v tlaku (CS) udává, jak materiál snese statickou zátěž. U betonu se měří v MPa. Čím vyšší číslo, tím lépe materiál snese tlak a méně se deformuje.
Pokud bychom měli definovat pevnost betonu v tlaku, tak se jedná o velikost napětí, kterým musí podlehnout vzorek betonu. Jeho velikost při porušení zkušebního vzorku se poté rovná třídě betonu. Ty jsou odvozeny od maximálního napětí, které přirozeně zkušební vzorek již poškodí.
Jak číst označení pevnosti betonu?
Při označení C20/25, "C" označuje slovo "Concrete". První číslo (např. 20 v C20/25) říká charakteristickou pevnost, což je minimum, jak silný beton by měl být, když je zatížený. Někdy se nazývá nominální pevnost a dává nám trochu víc prostoru.
Zkoušky pevnosti betonu v tlaku
Pevnost betonu v tlaku (Compressive strength of concrete) se provádí v prostém Rb (krychelná pevnost betonu), v sevřeném a naposledy v soustředěném stavu.
Čtěte také: Více o pevnosti betonu
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.
Pevnost betonu v tlaku je základní mechanickou vlastností, která se určuje na krychlích 150×150×150 mm nebo válcích průměru 150 mm a výšky 300 mm.
Norma ČSN EN 206-1 tímto způsobem stanovuje 16 pevnostních tříd obyčejného a těžkého betonu a 14 tříd lehkého betonu.
Vliv drátků na pevnost betonu
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. 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. V případě návrhu těchto konstrukcí je potřebný podrobný popis materiálových vlastností drátkobetonu.
Čtěte také: Vývoj pevnosti betonu
Vlastnosti drátkobetonu se prokazují zejména laboratorními zkouškami. Mechanické vlastnosti ovlivňuje kromě množství drátků také technologie zpracování, ošetřování a uložení. Je třeba věnovat pozornost ověřování vlastností a návrhu životnosti. Testování materiálových vlastností drátkobetonu se věnuje řada autorů. Mezi klíčové materiálové vlastnosti drátkobetonu patří pevnost v tahu. Testování pevnosti betonu v jednoosém tahu je však náročné a často vzniká rozptyl naměřených hodnot.
Zkoušení a stanovení pevnosti v tahu u drátkobetonu
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).
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. Při podrobnějším popisu mechanických vlastností drátkobetonu patří mezi časté problémy, že experimentální programy a zkoušky se zaměřují na vybranou materiálovou vlastnost. Vzniká zde také otázka homogenity a rozptylu naměřených hodnot. Tyto faktory následně komplikují použití naměřených materiálových vlastností pro numerické simulace skutečného chování konstrukčních prvků.
Použité materiály a metody
Použitá betonová směs patří do skupiny běžných betonů určených pro konstrukční účely (např. základy, podlahy). Příprava směsi proběhla na betonárně specializované na transportbeton v průběhu roku 2016. Maximální zrno betonové směsi bylo 16 mm a vodní součinitel 0,6. Pro beton byl použit portlandský rychle tuhnoucí cement 42,5 MPa. Beton obsahuje také plastifikátor Stacheplast.
Na základě průzkumu trhu a dostupnosti byl zvolen typ drátku Dramix 3D 65/60 BG. Tyto drátky patří k běžně dostupným v betonárnách a výrobnách betonových prvků v České republice, ale také ve světě (Evropa, Brazílie, Čína, Turecko).
Čtěte také: Beton: prvních 24 hodin
Laboratorní program zkoušení byl rozdělen do čtyř částí. Zkušební série zahrnují vzorky bez drátků a vzorky s drátky s dávkováním drátků 25, 50, 75 kg/m3.
Zkoušky pevnosti v tahu
Použitím vláken v betonu jsou ovlivněny především takové vlastnosti. Mezi nejrozšířenější způsoby testování pevnosti v tahu patří zkouška v příčném tahu. Je možné využít zkušebních těles ve tvaru krychle nebo válce. S ohledem na kapacitu laboratoře a provádění zkoušek bylo pro testování využito krychlí. Z výsledků testů je patrný nárůst pevnosti v tahu u vzorků s obsahem drátků. Pevnost v tahu se zvětšila o necelý 1 MPa, to je přibližně o 50 %. Nárůst tahové pevnosti u vyztužených vzorků je však už velice malý.
Tříbodový a čtyřbodový ohyb
Mezi další běžné zkoušky patří tříbodový a čtyřbodový ohyb. Existují různé konfigurace, které se liší především rozpětím podpor, polohou zatížení nebo hloubkou zářezu. V rámci experimentálního programu byly vybrány čtyři varianty a každá zkouška se prováděla vždy pro dva vzorky. Výpočet pevnosti v tahu je ovlivněn předpokladem rozložení napětí po průřezu a nelineárním chováním betonu.
Pro testování jsou zvoleny dvě varianty zkoušek. Zkouška označená 3B600 je pro trámec nominální velikosti 150×150×700 mm, rozpětí 600 mm a průřez má zářez vysoký 50 mm. V případě této zkoušky je lokalizováno místo vzniku trhliny. Druhá varianta označená 3B500 je pro trámec nominální velikosti 150×150×600 mm a rozpětí 500 mm. Místo vzniku trhliny se v tomto případě lokalizuje pod silou v místě, kde je nejmenší pevnost. Z provedených zkoušek je možné stanovit funkční závislost mezi množstvím drátků v betonu x a pevnosti v tahu za ohybu.
K častým zkouškám zaměřených na tahovou pevnost patří také čtyřbodová zkouška na ohyb. Využívá se také například v doporučení/standardu. V rámci experimentálního programu jsou opět navrženy také dvě varianty 4B600 a 4B500.
Zkouška označená 4B600 je pro trámec nominální velikosti 150×150×700 mm a rozpětí 600 mm. Vzdálenost mezi podporami a silami je 200 mm. Vznik trhliny se lokalizuje u dolního povrchu trámce mezi silami. Druhá varianta čtyřbodové zkoušky na ohyb je označená 4B500 a je určena pro trámec nominální velikosti 150×150×600 mm a rozpětí 500 mm. Zkouška se liší od předchozí umístěním sil. Z provedených zkoušek je možné stanovit funkční závislost mezi množstvím drátků v betonu x a pevnosti v tahu za ohybu.
Vliv drátků na pevnost betonu - souhrn
Zkoušení pevnosti v jednoosém tahu je náročné. Vzniká zde často velký rozptyl naměřených hodnot. Zkouška je citlivá na okrajové podmínky a to zejména na uchycení zkušebního tělesa. Právě tato mechanická vlastnost je však vyžadována jako fundamentální při využití pokročilých numerických simulací a analýz. Zkoušky pro určení tahové pevnosti v ohybu nebo pevnosti v příčném tahu je však možné využít k dopočtu pevnosti v jednoosém tahu pomocí známých vztahů, které jsou ověřeny na velkém množství experimentů.
Vyhodnocením zkoušek krychelné a válcové pevnosti v tlaku je možné velmi dobře rozlišit příznivý vliv drátků. Pevnost v tlaku však velmi výrazně závisí také na orientaci vláken a ta může mít za následek, že výsledná pevnost v tlaku s množstvím přidaných drátků klesá. Výsledný přepočtový koeficient 0,83 mezi krychelnou a válcovou pevností je v dobré shodě s doporučeními, které nejčastěji uvádějí hodnotu 0,85.
Zkoušky v příčném tahu velmi dobře ilustrují vliv drátků na růst tahové pevnosti, a to i při množství drátků 25 kg/m3. S větším množství drátků však také roste rozptyl naměřených hodnot tahových pevností. Porovnáním výsledných funkční závislostí mezi tří a čtyřbodovou ohybovou zkouškou se ukázalo, že nižší hodnoty mají tahové pevnosti čtyřbodové zkoušky. Důvodem je větší oblast, kde se tahová trhlina může lokalizovat.
Předložený článek prezentuje vybrané možnosti zkoušení a určení pevností v tahu pro drátkobebeton založený na běžném betonu nižší třídy. Experimentální program zahrnuje čtyři série vzorků pro beton a drátkobeton s dávkováním drátků 25, 50, 75 kg/m3. K určení pevnosti v jednoosém tahu se využívá více zkoušek. Jedná se o ohybové zkoušky a zkoušky v příčném tahu. Pro získané hodnoty tahové pevnosti jsou stanoveny funkční závislosti s ohledem na množství drátků. Získané funkce velice dobře vystihují rostoucí trend tahové pevnosti.
Jak vybrat správnou pevnost v tlaku pro váš projekt?
Když vybíráte podlahu nebo podložku, vždy myslete na to, co na ni přijde. Pokud budujete něco, co nebude nést mnoho váhy, jako je malý zahradní chodníček, budete Vám stačit beton s nižší pevností.
Specifikaci (pevnost) betonu najdete v projektové dokumentaci. Výše uvedené specifikace betonů (C25/30 apod.) nelze brát jako doporučení.
Správná volba pevnosti znamená, že podlaha bude stabilní, bezpečná a vydrží dlouhá léta. Pochopení pevnosti v tlaku je malá věc, která vám ušetří hodně starostí a nervů.
Pokud potřebujete uložit beton na větší vzdálenost, popř. do výšky, zvolte možnost čerpání betonu. Do pole „Specifikace betonu“ uveďte vzdálenost, na kterou chcete beton čerpat.
Proč je klíčová pevnost v tlaku betonu pro podlahy?
Pevnost v tlaku není jen technická hodnota. Je to měřítko kvality, odolnosti a bezpečnosti vaší podlahy či podkladu. Znalost parametrů jako pevnost v tlaku, pevnost v tlaku MPa nebo pevnost v tlaku betonu vám pomůže vybrat materiál, který vydrží a ochrání vaši investici. Správná volba znamená méně starostí, dlouhou životnost podlahy a bezpečné užívání prostoru.
Beton pod vámi snáší tisíce malých tlaků, od vaší váhy, nábytku, auta, až po zahradní lavičku. Aby všechno drželo a nezačaly se objevovat praskliny, musí beton opravdu něco vydržet. Pokud zvolíte beton s nízkou pevností, časem se začne prohýbat, praskat nebo ztrácet stabilitu. Naopak správná volba pevnosti znamená klidné roky bez stresu nad každou prasklinou, můžete si být jistí, že podlaha vydrží všechno, co na ni denně kladete.
tags: #pevnost #lehceneho #betonu #v #tlaku