Lehký beton je speciální druh betonu, který se vyznačuje výrazně nižší objemovou hmotností oproti klasickému betonu. Tato vlastnost je dosažena použitím lehkého kameniva nebo specifických příměsí, které snižují hustotu betonové směsi a zároveň zachovávají potřebné technické vlastnosti.
Historie lehkých betonů sahá až na počátek 19. století a jejich použití ve stavebnictví se traduje již z doby starověkého Říma. Dnes jsou lehké betony využívány v široké škále technologií - od mezerovitých betonů, napěněných až po hutné konstrukční betony vylehčené lehkým kamenivem.
Co je lehký beton?
Lehký beton je betonová směs, v níž je běžné plnivo nahrazeno lehkým keramickým kamenivem. Právě díky keramickému kamenivu (keramzitu) získává výše uvedené výhody. Díky správnému poměru přísad ale zůstává zachována dlouhá životnost a vysoká pevnost, která je srovnatelná s běžným betonem. Lehký beton je navíc také ještě snadno opracovatelný a snadno recyklovatelný.
Lehké kamenivo
Tento článek je zaměřen na lehké betony vylehčené lehkým průmyslově vyráběným kamenivem, které jsou nejvíce rozšířenými a používanými betony ve střední Evropě, v severských zemích, v Rusku, ale také např. Lehká kameniva (dle normy ČSN EN 13055) jsou dnes používána v širokém rozmezí objemových hmotností od 50 kg/m³ u expandovaného perlitu po 1 000 kg/m³ u např. popílkového kameniva, ale také v širokém rozmezí pevností a velikostí zrn.
Suroviny pro výrobu lehkého kameniva jsou přírodního původu (jíly, břidlice, lupky) i na bázi vedlejších průmyslových produktů (polétavý popílek, ložový popílek, vysokopecní struska). Také se používá syntetické organické kamenivo (např. expandovaný polystyren). Průmyslově vyráběná lehká kameniva mají oproti přírodním lehkým kamenivům výhodu větší stálosti svých deklarovaných vlastností. Jejich historie sahá až na počátek 19. století a nejčastěji se vyrábí tepelným zpracováním.
Čtěte také: Vlastnosti modřínového stavebního dřeva
Nejznámější a nejvyužívanější lehké kamenivo v Evropě je kamenivo na bázi expandovaných jílů, známé také jako keramzit, německy Blähton, angl. Expanded clay aggregate (Leca). Tato kameniva lze vyrábět i bez tepelného zpracování, např. za studena sbalkovaná popílková kameniva (Aardelit Holandsko). Další možností je použití např. polystyrenové drti.
Vlastnosti lehkého betonu
Lehký beton přináší pevnost a odolnost, kterou od betonu očekáváme, avšak bez zbytečného zatížení nosné konstrukce stavby. Vylehčení betonu se dosahuje nahrazením běžného kameniva lehkým keramickým kamenivem Liapor. Díky tomu pak získává výsledný beton nejen nižší hmotnost, ale také lepší tepelně izolační i akustické vlastnosti.
Základní výhodou použití lehkého betonu je snížení zatížení konstrukcí a s tím spojené snížení nákladů celé stavby. Mezi další výhody patří:
- Velmi nízká objemová hmotnost (cca 600 kg/m³, což je čtvrtina oproti klasickému betonu)
- Lepší tepelně izolační vlastnosti
- Zachování stejné pevnosti a trvanlivosti jako běžný beton
- Snadná opracovatelnost
- Snadná recyklovatelnost
Mezi nevýhody lehkého betonu patří např. křehkost lehkého betonu v případě hutných konstrukčních betonů s vyššími pevnostmi (díky vysoké pevnosti cementové pasty), vyšší teplota během zrání betonu díky hydrataci cementu (vysoká tepelná jímavost lehkého betonu) a nižší odolnost vůči lokálnímu koncentrovanému břemenu, které se vyskytuje v ukotvení při předpínání. A dále z hlediska technologie výroby nasákavost lehkého kameniva způsobuje komplikace při míchání a ukládání betonu čerpáním.
Použití lehkého betonu
Díky své variabilitě nachází lehký beton uplatnění v široké škále stavebních řešení - od podlahových a vyrovnávacích vrstev až po konstrukční prvky.
Čtěte také: Žádost o stavební povolení
Lehké betony jsou využitelné v oblasti monolitických konstrukcí pozemních, občanských a dopravních staveb, stejně tak i pro výrobu prefabrikovaných dílců pro stejné určení. Lehké betony lze použít jako prosté, vyztužené a do jisté míry i předpjaté. Dále se lehké betony používají při výrobě vibrolisovaných prvků (zdicí tvarovky, prvky zahradní architektury apod.).
Monolitický pohledový tepelněizolační beton
Lehký beton lze použít jako monolitický pohledový tepelněizolační beton pro ztvárnění velmi zajímavých staveb. Monolitický izolační beton s využitím kameniva na bázi expandovaného jílu zajišťuje žádoucí statické a požadované tepelněizolační hodnoty pro monolitické nosné tepelněizolační konstrukce, u kterých se nemusí používat dodatečná izolace ani jakékoliv jiné úpravy povrchů. Od parotěsných zábran, izolace nebo omítky se naprosto upouští. Stavební fáze se tak zkracuje na odstranění bednění a vysušení stavebního prvku.
Monolitickou konstrukci je třeba navrhnout tak, aby zabránila tvorbě tepelných mostů. Docílené betonové povrchy jsou homogenní a jemně strukturované, není třeba je dále upravovat nebo dodatečně zušlechťovat. Estetický dojem, jež vyvolávají, odpovídá dnešnímu duchu doby. Doporučuje se ale povrch opatřit hydrofobním nátěrem na beton, a to nejen kvůli vytvoření povrchu odpuzujícímu vodu, ale také z důvodu snížení špinavosti povrchu pohledového betonu.
Tento druh betonu patří z hlediska technologie výroby, ukládání a ošetřování mezi náročnější aplikace, je tedy nutné na tento fakt brát zřetel již při přípravě stavby. V oblasti čerpaného monolitického betonu se lehký beton využívá od drobných rekonstrukcí starých budov (zejména do konstrukcí stropů a podlah) až po výstavbu výškových budov.
Příklady použití monolitického izolačního betonu:
- Rodinný dům E20 v Pliezhausenu, Německo (2016): Jednoplášťová fasáda tloušťky 500 mm byla vyrobena z lehkého betonu LC12/13 D 1,2 s využitím lehkého kameniva velikosti zrna 0 - 4 a 4 - 8 mm. Fasáda byla realizována pomocí vodorovného hrubého bednění, jehož otisk jasně udává charakter povrchu. Na fasádní stěny a strop bylo použito cca 120 m³ lehkého betonu.
- Dva atriové rodinné domy v Žebětíně u Brna, Česká republika (2008): Použitý lehký beton měl ve vysušeném stavu objemovou hmotnost 900 až 950 kg/m³ s pevností minimálně 9 MPa a součinitelem tepelné vodivosti 0,24 W/mK.
- Rodinný dům v Praze-Kunraticích, Česká republika (2013): Poprvé byl tento typ betonu použit nejen na stěny, ale také na stropní konstrukci. Stropy jsou v tomto případě vybetonovány včetně konzol v jednom monolitickém celku, tloušťky 530 mm.
- Nový kazatelský seminář na zámku Wittenberg, Německo (2017): Vznikl vybudováním sedmi kvádrů z lehkého betonu na hradní střeše. Všechny stavební obálky sedmi kvádrů byly zhotoveny z přibližně 650 m³ lehkého betonu třídy LC12/13 D1,2. Tloušťka vnějších stěn se pohybuje mezi 240 a 760 mm a vnitřních stěn mezi 200 a 300 mm.
- Objekt požární stanice Vierschach, Itálie: Zaujme pozoruhodnou kubickou formou s jasně strukturovanými částmi. Obálka budovy je z lehkého probarveného betonu, který zajišťuje potřebnou tepelněizolační funkci, pevnost, dlouhou životnost a bezúdržbovou fasádu. Použito cca 568 m³ červeně probarveného lehkého betonu LC16/18 v kvalitě pohledového betonu. Objemová hmotnost betonu je maximálně 1 250 kg/m³ a tepelná vodivost λ těsně pod 0,4 W/mK.
Lehký beton pro podlahy a rekonstrukce
Lehký beton je ideálním materiálem pro realizace podlah. Uplatnění ale najde kdekoliv, kde by bylo potřeba použít běžný beton, ale kvůli jeho vysoké hmotnosti, nebo špatným tepelně-izolačním vlastnostem jej nelze použít. Právě spojení nízké objemové hmotnosti a vynikajících tepelně izolačních vlastností přináší lehkému betonu široké možnosti uplatnění:
Čtěte také: Stavební řezivo Brno: Průvodce
- rekonstrukce vyrovnávacích vrstev podlah
- realizace podkladních vrstev podlah s podlahovým vytápěním
- ochrana inženýrských sítí
- izolační vrstvy
- finální vrstva na lehké výplňové a vyrovnávací vrstvy
- betonáž nastavitelných desek
Zvláště u rekonstrukcí vynikne stěžejní vlastnost lehkého betonu, protože nezatíží stávající konstrukci svou vahou. Například u starších a historických objektů se velmi dobře hodí jako výplň míst mezi klenbami nebo trámy, kde se následně realizuje nová podlaha.
Lehký beton v dopravních stavbách
Lídrem v oblasti použití lehkého betonu v dopravních stavbách jsou bezesporu v Evropě severské země a dále Severní Amerika, kde se lehký beton bez problémů používá v konstrukcích mostů (v ČR např. most na silnici R6 Sokolov - Tisová). Lehký beton se také využívá při výstavbě železničních tratí.
Významným příkladem je Saale-Elster Viaduct, který je nejdelší stavbou mostu v Německu a je součástí nové vysokorychlostní trati ICE mezi Mnichovem a Berlínem. V prostoru mezi kolejemi je cca 1 500 m³ lehkého betonu s pevností 7 MPa a objemovou hmotností 1 200 kg/m³. Beton je stabilní, nosný a vodopropustný a v případě potřeby slouží také jako vozovka pro záchranná vozidla.
Vodopropustný beton
Lehký beton v podobě mezerovitého betonu se také začíná uplatňovat jako drenážní beton v oblasti ochrany dešťových vod. S rostoucí mírou zpevňování ploch ve městech, kde žije průměrně cca 70 % obyvatel v Evropě, roste povrchový odtok a naopak klesá míra obnovování podzemních vod. Dochází k propastným kontrastům mezi extrémními povodněmi a vysychajícími toky při nízkých srážkách.
Cílem vývoje vodopropustných betonů (angl. pervious concrete) je navrhnout nejen složení, ale i technologii zpracování a ukládání betonu tak, aby se dala použít jako vrchní pojížděná vrstva vozovek, parkovišť či pochozích ploch. Vývoj takových betonů započal v severských zemích Evropy (Finsko) a dále pak v USA a Japonsku. Technologie vodopropustného betonu se odvíjí od technologie mezerovitého betonu. V tomto případě je ale nutné navrhovat celé souvrství, kterým bude voda plynule protékat.
Příkladem je aplikace lehkého mezerovitého betonu z roku 2010 v tunelu Dobrovského v Brně. Lehký beton zde tvořil přímé nadloží tunelové trouby a sloužil jako drenážní beton.
Využití lehkého betonu v moderních konstrukcích
- Bank of America Tower, New York: Pro podlahy byl použit lehký beton se struskou (kamenivo Solite), aby se minimalizovala hmotnost a dosáhly požadované protipožární vlastnosti. Více než 30 000 m³ lehkého betonu bylo čerpáno rychlostí vyšší než 60 m³/h.
- Salesforce Tower, San Francisco: Pro podlahy byl použit lehký beton s kamenivem na bázi expandované břidlice s tlakovou pevností 35 MPa po 28 dnech a s pevností v tahu za ohybu 4,5 MPa po 56 dnech.
- Nové sídlo společnosti Alnatura-Campus v Darmstadtu, Německo (2019): Základové prvky (sokly a kotevní kroužky) z lehkého betonu s využitím lehkého kameniva na bázi expandovaného jílu Liapor zajišťují statickou bezpečnost největší hliněné fasády v Evropě a eliminují tepelné mosty. Hliněné segmenty jsou pevně spojeny se železobetonovým skeletem budovy pomocí kruhových kotev z lehkého betonu LC12/13 D 1,4 o tloušťce 140 mm. Sokly vysoké 500 mm pod každým fasádním segmentem jsou vyrobeny také z LC12/13 D 1,4.
Typy lehkého betonu a jejich aplikace
Liapor Mix - Hotová směs pro lehký beton
Hotová směs pro přípravu lehkého betonu se jmenuje Liapor Mix. Jedná se o suchou betonovou směs cementu s keramickým kamenivem Liapor, kterou v určeném poměru stačí rozmíchat s vodou. Liapor Mix lze nanášet na všechny zpevněné povrchy kromě dřevěných konstrukcí.
Liapor Mix se vyrábí ve dvou variantách:
- Liapor Mix (s kamenivem frakce 4-8 mm): Má hrubou strukturu, vhodnou pro nejrychlejší výplň většího prostoru a pro lehké tepelně izolační výplňové a vyrovnávací vrstvy podlah, kde zároveň zajišťuje požární ochranu rozvodů inženýrských sítí.
- Liapor Mix final (s kamenivem frakce 1-4 mm): Má jemnou strukturu a vytváří finální povrch, který nahradí jinak potřebnou roznášecí vrstvu.
Při realizaci podlah spolu Liapor Mix a Liapor Mix final tvoří dokonalý systém. Liapor Mix pomůže s vyrovnáním větších nerovností a Liapor Mix final vytvoří finální povrch, na který pak již můžete pokládat nášlapnou vrstvu podlahy (například pod keramickou dlažbu, dřevěnou plovoucí podlahu apod.).
Příprava a aplikace Liapor Mixu:
- Nejprve očistíme od hrubých nečistot místo.
- Na 1 pytel Liapor Mixu (40 l / 20 kg) se přidává 4-5 litrů vody.
- Směs se míchá 2-3 minuty v běžné míchačce, případně i ručně, ale nepoužíváme vrtačku s vysokými otáčkami.
- Nanáší se v požadované tloušťce na podklad a urovnává stěrkou na maltu nebo klasickou zednickou latí.
- Průběžně pomocí vodováhy kontrolujeme rovnost.
- Podklad je pochozí již za 24 hodin. Celková doba vysychání je 4-7 dní (záleží na klimatických podmínkách).
Pokud se vyrovnává stará dřevěná podlaha, je nutné mezi lehký beton a dřevo instalovat separační folii. Spotřeba materiálu je přibližně 34 kg na 1 m² a 50 mm silnou vrstvu. Realizaci bychom neměli provádět, pokud okolní teplota klesne pod 5 °C.
Ekostyrenbeton - lehký beton s polystyrenem
Nejdůležitější součástí lehčeného betonu zvaného Ekostyrenbeton je materiál nazvaný Ekostyren, což je polystyren. Polystyren je pro lehčené betony ideální materiál. Má uzavřenou strukturu a nenasákne vodu. Je třeba speciální chemická úprava polystyrenové drti, aby se v betonu pravidelně promísila. Hovoříme o smáčivosti jednotlivých granulí polystyrenu, kterou zajišťuje obalení vhodnými smáčedly a vysoušedly. Zároveň tyto chemické prostředky odstraní elektrostatický náboj.
Ekostyren je plnivem (přísadou) určenou do lehkých tepelně a zvukově izolačních betonů. Tato speciálně upravená drť pěnového polystyrenu se pak snadno mísí s vodou, cementem a pískem. Ekostyren je vyráběn z recyklovaného odpadního polystyrenu.
Vlastnosti Ekostyrenbetonu:
- Až 12x lehčí než klasický beton
- Rychle tuhne
- Až 30x lepší tepelně-izolační vlastnosti
- Netříštivý
- Nesnadno hořlavý
- Odolává hlodavcům a plísním
- Hygienicky i ekologicky nezávadný
Využití Ekostyrenbetonu:
Ekostyrenbeton lze použít prakticky kamkoli. Musíme pouze vědět, že materiál po vytvrdnutí nesnese bodové zatížení, proto musí být shora opatřen jakoukoliv vrstvou, která roznese případné bodové zatížení do větší plochy. Touto vrstvou bývá zpravidla cementový potěr anebo anhydrit.
Vyrobený materiál se pak používá pro:
- rekonstrukce a půdní vestavby
- vytvoření spádové vrstvy ploché střechy
- výplňová tepelně izolační vrstva pro stropy, terasy a podlahy, a to především na všechny vodorovné konstrukce
Příprava a aplikace Ekostyrenbetonu:
Při výrobě Ekostyrenbetonu stačí smísit Ekostyren v běžné míchačce na stavební hmoty s vodou, cementem a pískem ve vhodném poměru. Takto jednoduše vznikne lehčený beton, konkrétně Ekostyrenbeton. Dále se s materiálem pracuje jako s běžnou vyrovnávací betonovou vrstvou včetně stahování latí.
Postup míchání Ekostyrenbetonu:
- Nalít předepsané množství vody.
- Přidat cement a rozmíchat na cementové mléko.
- Přidat písek a znovu promíchat.
- Postupně přidávat Ekostyren a hmotu promíchávat, dokud nevznikne polosuchá homogenní směs.
Pokud je směs příliš suchá a nesoudržná, doplníme ji nepatrně vodou, přičemž výsledná směs nesmí být tekutá. Sklon míchačky volíme co nejmenší a výslednou hmotu mícháme alespoň 3 minuty.
Aplikace Ekostyrenbetonu:
Podkladem pro Ekostyrenbeton mohou být prkna či dřevěné desky uložené na trámy shora a opatřené impregnačním nátěrem, ale i beton, keramika a ocelové plechy. Na impregnovaný dřevěný podklad se lepí asfaltová lepenka, beton a keramika se navlhčí, pokud jsou znečištěné a zamaštěné, opatříme je kvůli přilnavosti vhodným nátěrem, stejně tak i ocelové plechy.
Ekostyrenbeton se vždy ukládá na celou výšku vrstvy, přičemž její sklon může být dle potřeby až 30°. S výjimkou výroby prefabrikátů není zhutňování tohoto materiálu nutné, stačí povrch stáhnout latí a uhladit hladítkem. U volných ploch je nutné povrch chránit před nadměrným vysycháním a klimatickými vlivy. Pro zvýšení únosnosti Ekostyrenbetonu je vhodné použít armaturu, nejlépe svařované (kari) sítě při objemové hmotnosti Ekostyrenbetonu 900kg/m³.
Lehký beton a trámové stropy
Trámové stropy najdeme ve starých domech, ale i novostavbách. Z tepelně izolačního hlediska je toto řešení nedostačující, byť je dřevo jako takové výborným tepelným izolantem. Běžně se na prkennou podlahu půdy ukládá tepelná izolace (např. minerální vlna), často je prkenná podlaha demontována, suť odstraněna a nahrazena lehkým tepelným izolantem. Ovšem tepelnou izolaci lze položit i na prkennou podlahu, aniž bychom do konstrukce zasahovali. A kromě tradičních tepelných izolantů, které je třeba opatřit povrchem, na nějž můžeme pokládat podlahovou krytinu, je výborným řešením právě použití lehčeného betonu.
Platí to i pro trámové stropy půdních vestaveb, kde chceme povrch podlahy vyrovnat a přitom dobře tepelně a zvukově izolovat, aniž bychom příliš zatížili stropní konstrukci. A právě pro trámové, ale i klenbové stropy se jeví lehký beton jako ideální řešení.
| Vlastnost | Lehký beton (např. Liapor Mix) | Klasický beton | Ekostyrenbeton |
|---|---|---|---|
| Objemová hmotnost | cca 600-950 kg/m³ | cca 2400 kg/m³ | Až 12x lehčí než klasický beton (cca 200 kg/m³) |
| Tepelně izolační vlastnosti | Velmi dobré | Nižší | Až 30x lepší než klasický beton |
| Pevnost | Srovnatelná s běžným betonem (např. 9 MPa) | Vysoká (závisí na třídě) | Není vhodný pro bodové zatížení bez roznášecí vrstvy |
| Opracovatelnost | Snadná | Běžná | Snadná |
| Recyklovatelnost | Snadná | Běžná | Hygienicky i ekologicky nezávadný (recyklovaný polystyren) |
| Použití | Podlahy, stropy, fasády, prefabrikace, dopravní stavby, drenáže | Základové desky, nosné konstrukce, podlahy | Rekonstrukce, půdní vestavby, spádové vrstvy střech, výplňové izolační vrstvy |
| Speciální vlastnosti | Pochozí za 24h, bez dilatačních spár (Liapor Mix) | - | Rychle tuhne, netříštivý, nesnadno hořlavý, odolává hlodavcům a plísním |
tags: #stavebni #material #bily #lehky #beton #vlastnosti