Pevnost betonu v tlaku ve věku t závisí především na druhu a třídě cementu, teplotě a podmínkách při hydrataci ošetřování. Činitele, které ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu, jsou klimatické podmínky, mezi které patří teplota při výstavbě. Tyto činitele však nejsou jediné, které ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu; stejně důležité jsou i vnější činitele.
Klimatické podmínky a teplota
Největším problémem při betonování v letním období je vysoká teplota vzduchu, která často překračuje 30 °C. V takovýchto podmínkách dochází k rychlému odpařování vody z čerstvého betonu už během jeho dopravy a samozřejmě i po jeho zabudování do bednění/konstrukce. Zvýšení teploty betonu vede též k urychlení chemických reakcí, které způsobují tuhnutí a tvrdnutí betonu a které se souhrnně označují jako hydratace cementu. Je zřejmé, že teplotní podmínky ovlivňují rychlost nárůstu pevnosti betonu v tlaku.
Pevnosti v tlaku získané z této rovnice (v závislosti na druhu použitého cementu) jsou uvedeny v následujícím grafu (obr. 1), který znázorňuje nárůst pevnosti betonu pro třídu betonu C 25/30.
Takže při optimální teplotě 20 °C tento beton dosáhne průměrné pevnosti v tlaku (fcm), která je stanovena v tabulce 3.1 v STN EN 1992-1-1: 2007 po 28 dnech.
Vliv nízkých teplot
Je všeobecně známo, že se snižováním teploty se zpomalují procesy hydratace cementu. K podstatnému zpomalení dochází už při teplotě +5 °C. V důsledku toho se zpomaluje i vývoj pevnosti betonu a prodlužuje se doba k dosažení potřebných pevností. Pokles teploty pod 0 °C může mít navíc velmi nepříznivý (až fatální) vliv na strukturu betonu, a tedy i na jeho vlastnosti. Při záporných teplotách dochází postupně k zamrzání pórové kapaliny čerstvého betonu.
Čtěte také: Jak dlouho tvrdne beton?
Přeměna vody v led je provázena zvětšením jejího objemu přibližně o 9 %. Toto zvětšení objemu může způsobovat vnitřní napětí v betonu. Z hlediska poškození čerstvého betonu je velmi důležité, kdy dojde k zamrznutí této pórové kapaliny. Také proto se v praxi setkáváme s doporučením dodržet minimální teplotu prostředí na úrovni cca 5 °C, a to alespoň do doby, než pevnost betonu nabude min. 3,5 MPa [7], resp. teplota nad 0 °C až do dosažení pevnosti betonu 5,0 MPa [3].
Technologie zpracování betonu
Dalším činitelem, který ovlivňuje rychlost nárůstu pevnosti betonu, je technologie zpracování betonu. Významným procesem je hlavně zhutňování betonu, které ovlivňuje zvýšení počáteční i konečné pevnosti betonu. Vztah mezi hutností a pevností betonu je vyjádřen v grafu (obr.
Metody zhutňování
Čerstvý beton je možné zhutňovat staticky (působením tlaku) nebo dynamicky (nárazy, vibrací) nebo kombinací obou způsobů. Nejpoužívanější technologie zhutňování na staveništi jsou: pěchování, ubíjení, vibrování a vakuování.
- Pěchování: Používá se pro řídké betony pomocí ocelové tyče.
- Ubíjení: Používá se pro hustší betony, ale je málo účinné. Tloušťka vrstvy čerstvého betonu má být nejvýše 150 mm.
- Vibrování: Účinný a velmi rozšířený způsob zhutňování. Z vibračního zařízení se přenáší kmitání do čerstvého betonu. Vibrační vlnění se odráží od stěn bednění a na jeho průběh má vliv i rozkmitání bednění a výztuže.
Vibrace může být přímá nebo přenášená. U přímé vibrace je vibrační zařízení v kontaktu s čerstvým betonem. Používají se na ni ponorné nebo povrchové vibrátory. Způsoby vibrace jsou znázorněny na obr.
Vliv cementu a přísad
Cement je hydraulické pojivo, tedy jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši tuhnoucí a tvrdnoucí i pod vodou, a to v důsledku hydratačních reakcí. Cementy se podle ČSN EN 197-1 dělí na pět druhů (CEM I až CEM V).
Čtěte také: Využití urychlovačů tvrdnutí
K výrobě konstrukčních betonů se nejčastěji používá cement portlandský (CEM I), troskoportlandský (CEM II) nebo vysokopecní (CEM III). Kromě těchto cementů se vyrábějí cementy určené pro betonové konstrukce se specifickými vlastnostmi nebo pro betonové konstrukce vyráběné ve specifických podmínkách, případně speciálními technologiemi (např. cestní portlandský cement (CPC), síranovzdorný portlandský cement (SVPC), puzolánový cement, směsový cement atd.). Cementy se zařazují do tříd podle dosahované pevnosti v tlaku.
Zpomalovací přísady jsou látky, které zpomalují tuhnutí a tvrdnutí cementu. Zpomalení hydratačních procesů se využívá tehdy, když doba od výroby po zpracování betonu je relativně dlouhá a vyžadovanou konzistenci čerstvého betonu je třeba udržet co nejdéle.
Urychlovací přísady jsou látky, které ovlivňují chemicky nebo fyzikálně-chemicky proces hydratace cementu, což vede k urychlení tuhnutí a tvrdnutí betonu. Urychlovací přísady lze výhodně používat při betonování v zimním období.
Vliv plastifikátorů
Vliv superplastifikátorů na tuhnutí betonu závisí na typu přísady. Vzhledem k rozdílnému vlivu jednotlivých plastifikačních přísad na průběh hydratace cementu je rozdílný i vliv těchto přísad na vývin počátečních pevností betonu. Lignosulfonany obecně zpomalují hydrataci, a proto i vývoj pevnosti je při jejich aplikaci zpomalený. Při aplikaci superplastifikátorů dochází naopak k urychlování vývinu pevnosti betonu a jednodenní pevnosti jsou zpravidla podstatně vyšší než u betonů bez přísady.
Vliv vodního součinitele
Rychlost vývinu pevnosti betonu nezávisí jen na vlastnostech cementu a přísad, ale též na vodním součiniteli. Pevnost betonu roste rychleji s nižším vodním součinitelem než u betonu s vyšším vodním součinitelem, přičemž rychlost vývinu pevnosti ovlivňují podmínky ošetřování betonu, především teplota.
Čtěte také: Teplota a pevnost betonu
tags: #tvrdnuti #betonu #graf #závislost