Výztuž hraje při stavbě budov nesmírně důležitou roli. Dnes jsou velmi oblíbené kompozitní výztuže, které mají velmi vysokou pevnost. Z tohoto důvodu byly široce používány ve stavebnictví.
Kompozitní výztuž: Moderní alternativa k oceli
Kompozitní výztuž má mnoho výhod. Mezi mnoha z nich je pevnost kompozitních tyčí dvakrát vyšší než u výztuží z oceli stejného průměru. Nezanedbatelnou výhodou je také to, že kompozitní tyče jsou dvakrát těžší než voda. Na druhou stranu jsou až pětkrát lehčí než ocel. Při porovnání kompozitní plastové výztuže s ocelovou výztuží, s přihlédnutím k jejich pevnosti, je hmotnost první z nich až devětkrát nižší.
Odolnost a trvanlivost
Tyto výztuhy mají ve srovnání s tradičními výztuhami mnohem větší odolnost proti korozi, a tím mají delší životnost. Kompozitní výztuže jsou odolné vůči korozi, takže nezpůsobují poškození betonu a nemění své mechanické vlastnosti pod vlivem solí, kyselin a zásad. Kromě toho jsou velmi odolné vůči nízkým teplotám.
Vlastnosti sklolaminátové výztuže
Výztuž ze skleněných vláken je vytvořena spojením roztaveného skla s pryskyřicí, díky čemuž je mnohem lehčí než ocelová výztuž. Charakteristickým rysem kompozitní výztuže je, že její tepelná vodivost je 100 krát nižší než u ocelové výztuže. Výztuž ze skleněných vláken je nevodivá, takže zajišťuje bezpečnost pracovníků na staveništi. Minimalizují riziko úrazu elektrickým proudem. Jejich další výhodou je to že se velmi dobře pronikají rádiovými vlnami.
Využití potenciálu betonu v tlaku
Poznatky z výzkumu ukazují slibné výsledky v oblasti efektivnějšího využití vlastností betonu v tlaku. Experimentální data i výsledky numerických simulací naznačují, že nejvýznamnějších úspor ve spotřebě oceli a portlandského cementu lze dosáhnout změnou návrhového přístupu železobetonových sloupů, a to jak monolitických, tak i prefabrikovaných. Klíčem k úspěchu je zvýšení využití potenciálu betonu.
Čtěte také: Použití distančních lišt v betonu
Sevření betonu
Pokud je bráněno příčnému roztahování betonu zatíženému v tlaku, dochází ke vzniku příčného tlakového napětí (ve stavební praxi tzv. ovinutí). U železobetonových konstrukcí se nejčastěji uplatňuje tzv. pasivní sevření, které v betonu vzniká jako odezva na aktivaci vodorovné výztuže způsobené příčným rozpínáním betonu. V oblasti provozního zatížení, tj. do cca 40 % pevnosti betonu, je chování betonu přibližně lineární a k příčnému roztahování dochází pouze vlivem Poissonova efektu.
Příčná výztuž a kompozitní materiály
Jako příčnou výztuž je možné uplatnit jak konvenční ocelovou výztuž, tak i kompozitní materiály, které jsou imunní vůči vlivům agresivního prostředí, čímž snižují požadavky na tloušťku i odolnost betonu krycí vrstvy. Mechanické vlastnosti příčné výztuže mají zcela zásadní vliv na odezvu a únosnost stavebního prvku. Kompozitní materiály na bázi skla nebo uhlíku se zpravidla chovají lineárně pružně až do okamžiku dosažení mezního tahového přetvoření, které je následováno křehkým porušením.
Sevření a únosnost betonu
Vztah mezi velikostí příčného sevření a únosností betonu je známý téměř 100 let. Přibližně platí, že nárůst tlakové pevnosti betonu je roven čtyřnásobku příčného sevření. To znamená, že sevřením 5 MPa získává beton C30/37 tlakovou pevnost třídy C50/60, navíc s mezním přetvořením cca 3 %. Při mezi kluzu výztuže 500 MPa je pro vytvoření tohoto sevření potřeba stupeň vyztužení v příčném směru 2 %.
Pro lepší představu, toto je typická hodnota vyztužení sloupů v podélném směru, které přispívá k únosnosti pouze 8 MPa, tedy 2,5× méně. Je však nutné poznamenat, že pro plnou aktivaci kovové výztuže je potřeba podélná deformace, která je vyšší než mezní přetvoření nevyztuženého betonu (0,2 %).
Multispirální vyztužení sloupů
Až donedávna bylo využití sevřeného betonu spjato s kruhovými sloupy vyztuženými spirálou (šroubovicí), která vnáší sevření mnohem efektivněji než třmínky a spony ve sloupech pravoúhlého průřezu. U spirály současně roste efektivita využití oceli (absence kotvení délky) a zvyšuje se efektivita výroby s možností vysoké automatizace.
Čtěte také: Zkušenosti s plastovými okny v Tišnově
Průlom nastal v roce 2004, kdy Samuel Yin představil koncept tzv. multispirálního vyztužení sloupů, které kombinuje spirály (šroubovice) stejného stoupání, ale různých průměrů. Tímto způsobem lze vyztužit sloupy téměř libovolného průřezu, tedy i pravoúhlého, což přináší větší volnost ve stadiu architektonického návrhu a současně vede k úsporám materiálu.
Typický návrh pro sloupy čtvercového průřezu kombinuje jednu centrální šroubovici velkého průměru a čtyři šroubovice malého průměru umístěné v rozích, čímž je bráněno jejich odprýsknutí. Integrita armokoše je zajištěna konvenční podélnou výztuží. Menší spirály umístěné v rozích významně přispívají ke zvýšení ohybové tuhosti a únosnosti průřezu, protože hodnota sevření roste s klesajícím půdorysným průměrem spirály. Navíc je beton v oblasti malých spirál stejnoměrně deformovaný i při vysoké excentricitě působící síly.
Vysokou automatizací výrobního procesu se podařilo snížit výrobní náklady o více jak 40 % a podobným poměrem i nároky na výztuž, a to vše při zlepšení mechanické odezvy.
Alternativní způsoby vyztužení a snížení emisí CO2
S využitím tohoto nástroje lze snadným způsobem navrhnout sloupy s alternativním způsobem vyztužení, které v betonu vyvozuje sevření, a tím lépe využívá jeho potenciál. Změnou charakteru vyztužení lze docílit snížení třídy betonu při zlepšení odezvy výsledného stavebního prvku. Tímto přístupem se otevírá prostor pro vyšší stupeň náhrady portlandského cementu jak druhotnými surovinami s pomalejší hydratací, tak i jemnými inertními složkami.
V současnosti, kdy je velká snaha snížit exhalace CO2, se přechází ke směsným cementům, které mají pomalejší nárůst pevnosti. Popisovaná technologie multispirálního vyztužení betonových sloupů umožní dosáhnout s betony ze směsných cementů srovnatelné únosnosti jako při použití CEM I s výrazně nižším ekologickým dopadem.
Čtěte také: Doporučení pro plastová okna
Ochrana betonu a ocelové výztuže
Produkty CWS poskytují nejen hydroizolaci, ale i ochranu betonu a ocelové výztuže. Jsou ideální pro zabránění korozi na aplikacích, jako jsou mosty a zejména přístaviště a námořní stavby, které jsou neustále napadány chloridy. I ten nejlepší beton vytváří vlasové trhliny, což umožňuje vodě a korozivním materiálům, jako je oxid uhličitý a chloridy, proniknout do betonu a napadnout ocelovou výztuž. Výsledkem koroze a rezivění je expanze oceli a nakonec destrukce betonu.
Směs se aplikuje na vyzrálý beton. Po aplikaci vytváří uvnitř betonu silnou bariéru, která je vodotěsná, utěsní trhliny a chrání beton před korozí a degradací po celou dobu projektované životnosti konstrukce. CWS100 reaguje se zbytkovým vápníkem v betonu a vytváří ve vodě nerozpustný hydrátový gel křemičitanu vápenatého, který utěsňuje trhliny, póry a kapiláry betonu.
Po betonu ošetřeném CWS100 je možné chodit nebo jezdit již několik hodin po aplikaci. Díky tomu výrazně usnadňuje použití a požadavky na ošetření betonu ve vztahu k nejmenšímu možnému přerušování provozu. Jeho použití je extrémně jednoduché jak pro místa s probíhající novou výstavbou, tak pro hydroizolaci v místech, která jsou již v provozu a kde je přerušení provozu obtížné.
Kompozitní neocelová výztuž - pokrok 21. století i pro domácí stavitele
Neocelové výztuže plní veškeré funkce ocelové výztuže se všemi benefity pro beton, které byly výše popsány. Navíc nikdy nekorodují, jsou lehčí a výrazně skladnější (nechají se rolovat a samy se vracejí do původního tvaru). Zároveň díky vyšší tahové pevnosti než má ocel se používají na dosažení stejných vlastností betonu menší průměry kompozitní výztuže (při srovnání s ocelovou).
Tím tedy pozitivně zvyšují vlastnosti betonu, aniž by hrozilo, že vlivem koroze výztuže dojde k rychlejší degradaci betonu. Obzvláště u některých aplikací je to vlastnost k nezaplacení.
- Vytváření tenkých betonových desek venku - u takovéto desky prakticky nelze vytvořit dostatečnou krycí vrstvu betonu chránící ocelovou výztuž. Pro kompozit to není problém.
- Ukládání vyztuženého betonu do země, nebo tam, kde může docházet ke styku s vodou - při betonáži například základů nebo základových desek, kde je třeba vyztužit spodní část betonu, se špatně zajišťuje, aby se vám spodní výztuž nedotýkala zeminy. Zde pak dochází rychle ke korozi ocelové výztuže. Pro kompozit to není problém.
- Podélné vyztužování ztraceného bednění - obzvláště styk jednotlivých tvarovek ztraceného bednění je skoro nemožné utěsnit před vnikající vlhkostí. Zároveň zde zpravidla ocelová výztuž není nijak chráněná betonem, neboť se tento prostor těžko betonem vyplňuje a výztuž rychle koroduje. Pro kompozit to není problém.
- Betonování ze „zavlhlého“ betonu - častokrát si potřebujete něco vybetonovat, ale nemáte prostor či čas beton vyrábět sami. Dovezená zavlhlá směs z blízké betonárny je pak jasná volba. Takovýto beton je ale velmi často hodně porézní, prakticky dokonale nezhutnitelný, nasákavý a rychle ztrácí přirozené pH. Případná vložená ocelová výztuž může začít rychle rezivět. Pro kompozit to není problém.
Práce s kompozitní neocelovou výztuží
Kompozitní neocelová výztuž lze ohýbat, je pružná, ale nedrží po ohnutí svůj tvar a navrací se do tvaru původního. To je velká výhoda při manipulaci, ale může to být nepříjemné překvapení při specifických aplikacích. Po kompozitní výztuži lze chodit (například pokud tvoří vyztužení desky, kde se potřebujete ještě před či při betonáži pohybovat). Krácení výztuže se provádí buď štípacími kleštěmi (do ekvivalentu 6mm ocelového drátu to není problém), nebo klasicky pomocí úhlové brusky („flexy“). Spojovat jednotlivé prvky (sítě či pruty) lze jednoduše při ponechání standardního překryvu výztuže pomocí plastových elektrikářských pásek (kdy se doporučuje vždy zakrátit přebytečný kus pásky - nenechávat „dlouhé ocásky“). Pokud použijete pásky bílé, budete navíc snadno vidět, kde jste již výztuž vázali a kde ne.
Další výhodou může být formát dodávaných kompozitů. Díky lehkosti a snadné „rolovatelnosti“ se výztuž dodává i ve větších kusech než standardní ocelová výztuž. Tím ušetříte peníze za „nezbytné překrývání“ jednotlivých výztuží, kdy se standardně doporučuje překryv navazujících roxorů 50cm a u sítí také (samozřejmě v závislosti na použité kvalitě betonu a stupni zatěžování).
tags: #plastová #výztuž #do #betonu #vlastnosti