Druhy nepřímo lehčených betonů a jejich využití

Lehčený beton představuje odlehčenou formu klasického betonu a jeho využití je na místě všude tam, kde by klasický beton byl přílišnou hmotnostní zátěží. Je charakteristický svou nižší hmotností a lepšími tepelně izolačními vlastnostmi. Výsledné vlastnosti lehčeného betonu ovlivňuje zvolený materiál. Jako lehčený beton se nejčastěji vyrábějí směsi objemových hmotností 300 kg/m³ až 2000 kg/m³ s pevností v tlaku od 0,2 MPa až do 37 MPa. S ohledem na jejich vlastnosti platí, že čím je betonová směs těžší, tím má vyšší pevnost v tlaku, ale menší tepelný odpor.

Lehčené betony se využívají obdobně jako běžný beton na monolitické konstrukce pozemních a inženýrských staveb. V individuální výstavbě se lehčený beton úspěšně uplatňuje při rekonstrukcích a půdních vestavbách na vytvoření spádových vrstev plochých střech nebo jako výplňová tepelně izolační vrstva pro stropy, podlahy, případně terasy.

Pro lehčený beton platí obecné pravidlo, že čím lehčí hmotu použijeme, tím bude lépe izolovat, a naopak. Čím lépe však hmota izoluje, tím méně odolává v tlaku. Proto je vždy třeba vyrobit takový tepelně izolační beton, který bude co nejlehčí a přitom co nejpevnější v tlaku. Právě takový beton nebude zatěžovat konstrukce staveb a přitom bude použitelný jako výplňová vrstva i pod finální vrstvy podlahových skladeb.

Typy nepřímo lehčených betonů

Existuje několik druhů nepřímo lehčených betonů, které se liší svými plnivy a tím i svými vlastnostmi:

• Pěnobeton

Při volbě plniva v podobě technické pěny vzniká jeden z nejlehčích typů betonů (cca 300-900 kg/m³), který se nazývá pěnobeton. Pěnobeton je zpravidla tvořen pouze z cementu, vody a pěny. Pěnobeton Poroflow je lehký beton s pórovitou strukturou, který vyniká svými tepelně-izolačními a zvukově izolačními vlastnostmi. Laboratorní testy na FAST VUT v Brně ukázaly, že pěnobeton dosahoval při vysušené objemové hmotnosti 1440 kg/m³ průměrné krychelné pevnosti 12,9 MPa.

Čtěte také: vše o vrtání do betonu s korunkou 150 mm

• Polystyrenbeton

Lehký je také polystyrenbeton (cca 500-1500 kg/m³). Ten díky uzavřené struktuře polystyrenu nemá tendenci přijímat vodu. Je dodáván v zavlhlé nebo nižší konzistenci, proto je nesnadné jeho čerpání a je většinou ukládán pomocí bádií. Beton lehčený polystyrenem se hodí například pro spádové vrstvy plochých střech, sanace kleneb a dalších prostor, a dále pro tepelně izolační vrstvy v podlahových konstrukcích. Lehčeným beton pak lze odlehčit stropy oproti normálnímu betonu až o cca 80%.

Jednou z forem lehčeného betonu je spojení sypké izolační drti z recyklovaného polystyrenu a cementu určeného k výrobě lehčeného betonu. Například Ekostyren je plnivo určené do lehkých tepelně a zvukově izolačních betonů, které se používá jako přísada do betonu. Jde o speciálně upravenou drť pěnového polystyrenu, která se snadno míchá s vodou, cementem a pískem. Ekostyren je vyráběn na bázi recyklovaného odpadního polystyrenu. Aby se zajistila smáčivost jednotlivých granulí, musí být obaleny vhodnými smáčedly a vysoušedly, které zároveň odstraní elektrostatický náboj. Docílí se tak snadné míchatelnosti v běžných mechanizačních prostředcích, přičemž po vylití se jednotlivé granule Ekostyrenu rozprostřou homogenně v celé vrstvě betonu. Aplikace Ekostyrenu je zcela jednoduchá, míchá se s vodou, cementem a pískem. Takto jednoduše vznikne lehčený beton - Ekostyrenbeton. Tento materiál se pak používá pro rekonstrukce a půdní vestavby, pro vytvoření spádové vrstvy ploché střechy, jako výplňová tepelně izolační vrstva pro stropy, terasy a podlahy, a to především na všechny vodorovné konstrukce. Využití najde všude, kde potřebujeme vyrovnat jakoukoli nerovnost a přitom nezatížit konstrukci domu.

• Betony lehčené uměle vyráběným kamenivem

Betony lehčené uměle vyráběným kamenivem mívají objemovou hmotnost 1000-2000 kg/m³, tedy až o 2/3 nižší než u běžných betonů. Příkladem je beton s přimíchávaným keramzitem, který je 2x lehčí než beton klasický a ve srovnání s ním má až 10x lepší tepelně izolační vlastnosti. Díky keramzitu dokáže následně vytvořená podlaha tlumit zvuk a zajistí betonovému povrchu vysokou elasticitu, dobře absorbuje nárazy.

V rámci výzkumu na FAST VUT v Brně byl vyvinut ultralehký beton (ULC) s objemovou hmotností pod 1000 kg/m³ a průměrnou krychelnou pevností 19,4 MPa. Tento beton byl vyvíjen pro prefabrikované segmenty v konstrukcích ekoduktů, kde má tvořit ochrannou konstrukci. Jako plnivo bylo zvoleno kamenivo z expandovaného jílu, v ČR prodávané pod obchodním názvem Liapor. Pro experiment byl použit Liapor frakcí s označením 4-8/350, 1-4/500 a 0-2/575.

Ultralehký beton (ULC)

Betony s objemovou hmotností pod 1200 kg/m³ lze označit jako ultralehké (ULC). Vysokohodnotným jej lze nazvat vzhledem k nízké objemové hmotnosti při současně relativně vysoké pevnosti, která průměrně dosahuje 19,4 MPa. ULC byl vyvíjen na FAST VUT v Brně v rámci projektu MPO ČR TIP FR-TI4/159 „Light structures“.

Čtěte také: Inovace brankářských betonů CCM

Výroba ULC

Pro ULC byl použit cement CEM I 52,5R. Čerstvý beton byl připraven v laboratorní míchačce s nuceným mícháním. Kamenivo bylo před mícháním navlhčeno dodatkovou vodou, aby se zabránilo odebírání vody z čerstvého betonu v průběhu míšení. Následně byl přidán cement, práškové příměsi a 90 % účinné vody s rozpuštěnou provzdušňující a kombinovanou polyfunkční přísadou. Jedině tak mohlo být dosaženo dobře zpracovatelného a přitom stabilního LC požadované objemové hmotnosti. Čerstvý LC vykazoval rozlití kužele cca 450 mm.

Vlastnosti ULC

Pro použití v konstrukčních prvcích jsou nejvýznamnějšími vlastnostmi LC jejich pevnost a modul pružnosti. Existuje relativně přímý vztah mezi pevností a objemovou hmotností (platí pro objemovou hmotnost v rozmezí 800-1000 kg/m³). Průměrná krychelná pevnost celkového souboru 20 vzorků byla 19,4 MPa s výběrovou směrodatnou odchylkou 2,2 MPa. Naproti tomu při experimentech naměřili průměrnou hodnotu modulu 8,6 GPa s výběrovou směrodatnou odchylkou 0,5 GPa.

Podařilo se vyvinout ultralehký beton pevnostní třídy 12/13 při třídě objemové hmotnosti D1,0. Průměrná objemová hmotnost ULC po vysušení byla 950 kg/m³ při průměrné krychelné pevnosti 19,4 MPa. Přitom na trhu lze běžně nalézt jen lehký konstrukční beton s pevnostní třídou pouze 8/9 při třídě objemové hmotnosti D1,2.

Vyvinutý ultralehký beton je předurčen pro použití v prefabrikovaných segmentech v konstrukcích ekoduktů. Své využití jistě najde i v dalších oblastech, kde se efektivně uplatní jeho nízká objemová hmotnost při relativně vysoké pevnosti.

Srovnání Liaporu a dalších lehčených betonů

V rámci teoretické přípravy návrhu LC byla definována optimální křivka zrnitosti z frakcí Liaporu, z níž mohla být vyčíslena průměrná objemová hmotnost směsi kameniva cca 850 kg/m³. Při objemové hmotnosti cementového tmelu 2270 kg/m³ a požadované výsledné objemové hmotnosti betonové směsi 1000 kg/m³ vychází maximální dávka cementového tmelu cca 105 l. Tento objem je vzhledem k běžné spotřebě cementového tmelu cca 300 l nedostatečný. Takto navržený LC by byl mezerovitý, špatně zpracovatelný a nedostatečné pevnosti. Bylo tedy nezbytné přijmout ještě další opatření pro snížení objemové hmotnosti LC, které muselo být směrováno k vylehčení cementového tmelu. Jako nejefektivnější se jevilo provzdušnění tmele, které vytváří v betonu malé vzduchové póry o průměru 10-300 µm.

Čtěte také: Dětské brankářské betony: správná velikost a ochrana

Původně bylo pro vylehčení betonu použito lehké plnivo a pěna. S lehkým plnivem se však nepodařilo dosáhnout požadovaného vylehčení, tj. objemové hmotnosti pod 1000 kg/m³. Vylehčení pomocí pěny bylo zkoušeno jak poloprovozně v prostorách Prefy Brno, tak laboratorně na FAST VUT v Brně. Beton měl dosahovat pevností v tlaku 1,0 a 13,5 MPa. Výsledky obou variant byly značně odlišné od předpokládaných hodnot, což naznačuje, že tato technologie neumožňuje dobře kontrolovat základní parametry lehčeného betonu.

V další fázi se tedy vývoj zaměřil na vylehčení pomocí lehkého keramického kameniva, tedy na hutný lehký beton. Tato technologie se ukázala být efektivnější pro dosažení požadovaných vlastností.

Využití lehčených betonů v praxi

Lehčené betony přináší vylehčení konstrukcí a zároveň i finanční úspory. Jsou výborným řešením pro sanaci starých klenbových a trámových stropů, kde je potřeba vyrovnat nerovnosti bez zbytečného zatížení konstrukce. Pro potřeby klenbových stropů je možné použít více polystyrenu, například 1 pytel Ekostyrenu na jeden a půl pytle cementu, jednu lopatu štěrku a 1 a půl kbelíku vody. Vše se smíchá v domíchávači.

Trámové stropy byly dříve často opatřené jen prkenným záklopem, a to shora i zdola, přičemž vzniklá dutina byla vysypána například jemnější, suchou sutí. Takové řešení je dnes nedostačující nejen z hlediska statického, ale i tepelně izolačního. Lehčený beton poskytuje jak tepelnou izolaci, tak i zpevnění těchto konstrukcí, což vytváří pevný a rovný povrch.

Další využití zahrnuje:

• Vytvoření spádových vrstev plochých střech.
• Výplňové tepelně izolační vrstvy pro stropy, podlahy a terasy.
• Vyrovnání jakýchkoli nerovností vodorovných konstrukcí bez zatížení stavby.

Lehčené betony jsou tak univerzálním řešením pro moderní stavitelství, kde se klade důraz na nízkou hmotnost, tepelnou izolaci a pevnost.

Zde je souhrn některých důležitých vlastností různých typů lehčených betonů:

tags: #druhy #nepřímo #lehčených #betonů

Oblíbené příspěvky:

• Konstrukce skříně nákladního automobilu
• Proč zvolit dilatační profily Tondach?
• Funkce podomítkového trojcestného ventilu
• Ikonický kabriolet E36
• Jak vybrat fasádní polystyren