Vliv teploty na čerstvou betonovou směs a prevence trhlin

Beton je materiál, který je extrémně citlivý na teplotu, a její změna má velký vliv na prevenci vzniku trhlin. Tuhnutí a tvrdnutí betonu je optimální od 15 do 25 °C. Teplota zásadním způsobem ovlivňuje vlastnosti betonu. Z hlediska výroby, dopravy, pokládky a ošetřování betonu můžeme za extrémní podmínky považovat takové, kdy teplota vzduchu vystoupí nad +25 °C při vlhkosti vzduchu pod 40 % nebo klesne pod 5 °C.

Vliv nízkých teplot na beton

Nastává chladné období, kdy teploty padají pod 5 °C, což je hraniční teplota pro správnou krystalizaci a schnutí betonu. Při poklesu teploty pod 5 °C se hydratace výrazně zpomaluje a při 0 °C se zastaví. Jestliže se navíc sníží i pod tuto hranici, beton přestává schnout a tvoří se na něm praskliny. Betonování je možné i při venkovních teplotách pod 5 °C. Ovšem vyžaduje to speciální přípravy a technologie. Podle společnosti Cemex je možné ukládat beton asi do -10 °C, ovšem s dalšími opatřeními, která zabezpečí tuhnutí směsi. Pod tuto teplotu se už nedoporučuje betonování vůbec, protože nelze zabezpečit dokonce ani správné čerpání ze stroje. Minimální teplota betonu v době dodávání nesmí být nižší než +5 °C. Minimální teplotu směsi +5 °C je potřeba udržet i po uložení do konstrukce po dobu alespoň 24 hodin.

Problémy spojené s nízkými teplotami

  • Zpomalení a zastavení hydratace: Při poklesu teploty pod 5 °C se hydratace výrazně zpomaluje a při 0 °C se zastaví. Pokud je čerstvý beton zmrazen a teplota je udržována asi na -10 stupně, zastaví se hydratace a pevnost cementu. Pokud beton dosáhne teploty nižší než +5 °C, proces tuhnutí se takřka zastaví.
  • Trvalé poškození struktury: Zmrznutí betonu v počáteční fázi tvrdnutí může vést k trvalému poškození jeho struktury, což znamená, že beton ztratí svou pevnost a odolnost. Pokud čerstvý beton trpí poškozením mrazu během 24 hodin, bude jeho pevnost v tlaku 28- snížena asi o 50%, což také způsobí roztržení na povrchu betonu a snížení trvanlivosti.
  • Tvorba teplotních trhlin: U betonových struktur za podmínek nízké teploty se povrchová teplota snižuje výrazněji než interiér, což vede k velkému teplotnímu gradientu a výsledné teplotní napětí. Pokud pevnost v tahu betonu nestačí k odolání teplotě, napětí způsobí nepravidelné viditelné nebo neviditelné trhliny na betonovém povrchu. Šířka trhliny se mění a je ovlivněna změnou teploty, která je v zimě širší a v létě užší.
  • Ovlivnění doby tuhnutí a krvácení: Při nízkých teplotních podmínkách bude jak počáteční doba nastavení, tak konečná doba nastavení delší. Pro srovnání, konečná doba nastavení je zjevně prodloužená. Krvácející voda zůstane na betonovém povrchu po dlouhou dobu, což ovlivní normální postup dokončovacího procesu. Dekorace bez zpracování povrchového krvácení na betonu je jednou z hlavních příčin defektů povrchu betonu.
  • Snížení trvanlivosti: Výskyt trhlin způsobí korozi ocelových tyčí a karbonizaci betonu a sníží odolnost betonu proti mrazu a tání, odolnost proti únavě materiálu a nepropustnost.

Preventivní opatření při nízkých teplotách

Ačkoli podmínky nízké teploty přinesly mnoho negativních účinků na nalévání betonu, v některých oblastech trvají podmínky nízké teploty každý rok po dlouhou dobu. Chcete-li co nejvíce prodloužit dobu konstrukce betonových struktur a zabránit dopadu zmrazení na nově nalitý beton, můžete přijmout některá preventivní opatření.

  1. Zlepšení poměru betonové směsi:
    • Cement s časnou pevností: Použijte cement včasné síly. Pokud betonová struktura není korodována síranem, lze použít cement s vyšším obsahem C3 a C3A, protože tento typ cementu hydratuje rychleji a uvolňuje vyšší teplo hydratace.
    • Zvýšení dávkování cementu: Vhodně zvýšit dávkování cementu, obvykle 60-120 kg/m3.
    • Zimní přísady: Pro zlepšení hydratačních procesů lze do betonové směsi přidat přísady, které snižují množství záměsové vody a díky tomu urychlují tuhnutí a tvrdnutí betonu. Pro betonování v zimě se pak používají i speciální zimní přísady do betonáže.
  2. Zvýšení teploty složek betonu:
    • Ohřev záměsové vody: Záměsová voda má ze vstupních surovin největší měrné teplo, a proto je vliv teplé vody na teplotu betonové směsi velmi podstatný. Teplota vyhřívané vody by neměla překročit 60-80 stupňů.
    • Ohřev kameniva: Agregovaná teplota by neměla překročit 52 stupňů. Pokud betonárna používá ohřáté kamenivo, je nutné přísně kontrolovat obsah vody a upravit poměr stavební směsi.
    • Pořadí krmení: Aby se zabránilo přímému kontaktu cementu s horkou vodou, musí být pořadí krmení každé složky přiměřeně uspořádáno. Obecně lze nejprve smíchat horká voda a agregáty a poté vložit cement.
  3. Opatření k údržbě a izolaci:
    • Udržení teploty: Nejdůležitější věcí je zajistit, aby teplota neklesla pod 10 stupňů během prvních 3 dnů po nalití betonu. Nejlepší je udržovat teplotu při 21 stupních.
    • Izolace: Pokrytí betonového povrchu izolační přikrývkou nebo jiným izolačním materiálem si může zachovat teplo hydratace a míchání vody v betonu.
    • Zákaz ošetřování vodou: Při nízkých a záporných teplotách je zakázáno ošetřovat čerstvý beton vodou.
    • Aktivní ochrana: V některých případech se přistupuje i k aktivní ochraně foukáním horkého vzduchu pod zaplachtovanou konstrukci či zapnutím elektrického ohřevu umístěného v bednění.

    4. Vliv vysokých teplot na beton

    Při betonáži v létě, kdy teploty překračují tropických 30 °C, se betonáž řídí několika zásadami a doporučeními. Vyšší teploty urychlují chemické reakce způsobující tuhnutí a tvrdnutí betonu, které souhrnně nazýváme hydratace cementu. Vnitřní teplota betonu se skládá ze superpozice teploty lití, adiabatického nárůstu teploty hydratačního tepla cementu a teploty odvodu tepla konstrukcí. Teplota lití přímo souvisí s teplotou vzduchu. Čím vyšší je teplota, tím vyšší je teplota lití betonu.

    Hlavní důvody vzniku trhlin při vysokých teplotách

    • Rychlé odpařování vody: Rychlost odpařování povrchové vody je velká, což způsobuje, že povrch nově nalitého betonu ztrácí vodu, tvoří se plastické a smršťující se trhliny. Když je rychlost odpařování betonového povrchu větší než 1 kg/m·h, snadno se na povrchu objeví trhliny způsobené plastickým smršťováním.
    • Hydratační teplo: V létě se vlivem vysoké teploty v krátké době vytvoří hydratační teplo cementu v betonu, což podporuje brzký nárůst teploty betonu. Vnitřní teplota betonu stoupne na přibližně 70 °C nebo i výše. Vzhledem k velkému objemu betonu se uvnitř betonu akumuluje velké množství hydratačního tepla.
    • Teplotní rozdíly: Teplotní rozdíl betonového profilu způsobuje tepelné trhliny na povrchu. Když rozdíl mezi povrchovou teplotou a vnitřní teplotou překročí 15 stupňů, je snadné vytvořit na povrchu tepelné trhliny. Praxe ukazuje, že když teplotní rozdíl samotného betonu dosáhne 25 ℃ ~ 26 ℃, tahové napětí v betonu je asi 10 MPa.
    • Negativní vliv na mikrostrukturu: Vysoká teplota má nepříznivý vliv na mikrostrukturu betonu. Obecně se má za to, že když je teplota betonu nižší než 50 stupňů, lze změnu mikrostruktury základu ignorovat.
    • Proměnlivé klima: Proměnlivé klima činí betonový povrch náchylným k šoku z chladu. Náhlý pokles teploty povrchu betonu způsobí smrštění povrchové teploty a vznik trhlin způsobených smršťováním povrchové teploty.
    • Zvýšení dávkování cementu a poměru voda-cement: Při letní výstavbě je snadné zvýšit množství cementu a poměr voda-cement pro zlepšení zpracovatelnosti betonu, zatímco zvýšení množství cementu a poměru voda-cement pravděpodobněji způsobí smrštění.

    Tabulka: Vliv teploty na vývoj hydratačního tepla cementu

    Čtěte také: Výpočet objemu těles

    Teplota (°C) Hydratační teplo za prvních 24 hodin (% celkového)
    14 43
    30 62.5

    Preventivní opatření při vysokých teplotách

    Když se teploty vzduchu vystoupí nad +25 °C, je nutné přijmout konkrétní opatření:

    1. Ošetřování betonu v raném stáří:
      • Vlhkost: Udržujte povrch betonu vlhký, což může zabránit odpařování, snížit smršťování a zajistit hladký průběh hydratace povrchu betonu.
      • Kropení/mlžení: Proti vysychání lze beton chránit i namočením (vhodné je mlžení nebo smáčení přes vrstvu tkaniny) a následně udržovat povrch betonu viditelně vlhký vhodnou vodou.
      • Parotěsné plachty: Dále je vhodné pokrýt volné povrchy betonu parotěsnými plachtami či fóliemi, které jsou po obvodu a v místech přesahů zabezpečeny proti odkrytí.
    2. Snížení teploty betonu:
      • Chlazení složek: Ochlaďte různé složky betonu a kontrolujte míchání čerstvého betonu. Teplota materiálu je nižší než 32 stupňů.
      • Stínění: Použijte opatření, jako je postavení přístřešku k zakrytí nově nalitého betonu před přímým slunečním zářením a snížení okolní teploty povrchu betonu.
      • Noční betonáž: Pro vlastní betonáž v letním období je vhodné zajistit nízkou teplotu betonu (využívat kamenivo ze zakrytých skládek nebo zvnitřku skládky, nepoužívat cement rovnou z výroby). Doporučuje se betonovat večer před chladnou částí dne.
      • Speciální metody: Při extrémních podmínkách lze použít metodu přidávání ledu do betonu nebo použití tekutého dusíku.
    3. Úprava složení betonu:
      • Cement s nízkým teplem: Snažte se zvolit cement s nízkou nebo střední teplotou tavení, jako je struskový cement, popílkový cement atd.
      • Snížení množství cementu: Množství cementu udržujte pokud možno pod 450 kg/m3.
      • Přísady: Přidání určitého množství přísady s funkcemi snižování obsahu vody, plastifikace a zpomalování tuhnutí v betonu za účelem zlepšení tekutosti a zadržování vody v betonové směsi.
    4. Opatření během přepravy a lití:
      • Zkrácení doby přepravy: Při přepravě betonu je autodomíchávač vybaven protisluneční ochranou, aby se doba přepravy co nejvíce zkrátila.
      • Nízká rychlost míchání: Během přepravy betonu míchejte při nízké rychlosti.
      • Hutnění: Během ukládání betonové směsi je nutné provést hutnění. Míra zhutnění má přímý vliv na výslednou pevnost betonu.

    Obecné zásady a doporučení

    Beton je materiál obsahující cement, který neodmyslitelně vyžaduje pečlivý přístup při zpracování a zejména ošetřování po provedení. Čím náročnějším podmínkám je beton vystaven, tím větší zřetel je nutné prováděné konstrukci věnovat. Jen tak minimalizujeme rizika, které mohou v konečném důsledku způsobit vady konstrukce a vysoké finanční škody.

    Ošetřování betonu

    Beton v raném stáří se musí ošetřovat a chránit zejména proto, aby se minimalizovalo plastické smršťování a aby se zajistila dostatečná pevnost povrchu. Cílem ošetření je zajistit dostatečnou trvanlivost povrchové vrstvy betonu a jeho ochranu před mrazem, škodlivými otřesy, nárazy a v neposlední řadě i před poškozením. Smršťování betonu je způsobeno zejména odpařováním vody z čerstvého betonu, vysycháním tvrdnoucího a ztvrdlého betonu a následně fyzikálněchemickým procesem, tzv. autogenním smrštěním, během kterého se z cementové pasty vytváří novotvary, tvořící konečnou pevnou strukturu.

    • Po ukončení zhutňování a konečné úpravě povrchu betonu se musí beton ošetřovat bez odkladu!
    • Nejjednodušší způsob ošetření, pokud je to možné, je ponechat konstrukci v bednění.
    • Nezbytná doba potřebná pro ošetřování betonu je závislá na vývoji vlastností betonu v povrchové vrstvě.
    • Doporučuje se ošetřovat beton po dobu nejméně 14 dnů a mokré vytvrzování by mělo být nepřerušované a neměl by se vytvářet cyklus suchý-mokrý.

    Konzistence betonové směsi

    Betonové směsi jsou vyráběny v několika úrovních konzistence, neboli stupně zpracovatelnosti od S1 až do S4. Stupeň S1 je směs zavlhlá, tedy určená pro přepravu sklápěcími vozy. Ostatní konzistence S2 až S4 jsou vhodné pro dopravu autodomíchávačem, konzistence S3 a S4 lze zároveň čerpat. Jednotlivé stupně zpracovatelnosti betonu se liší recepturou, je proto důležité zpracovávat směs v dané konzistenci.

    Zkoušky betonu

    Zkouška pevnosti betonu se provádí odběrem vzorku čerstvé betonové směsi do normovaných forem. Tyto vzorky jsou následně uloženy po dobu 28 dnů do vlhkého nebo mokrého prostředí při teplotě +20 °C. Některé druhy betonu je potřeba testovat také na odolnost vůči mrazu, vodonepropustnost, odolnost proti posypovým solím nebo vůči obrusnosti.

    Čtěte také: Podrobný průvodce polyuretanovými lepidly

    Třídy ošetřování betonu

    Nezbytná doba potřebná pro ošetřování betonu je závislá na vývoji vlastností betonu v povrchové vrstvě (ČSN EN 13670). Třída ošetřování musí být stanovena v prováděcí dokumentaci.

    Třída ošetřování Příklady stavebních prvků a podmínek
    1 Základové desky, stěny, sloupy v běžném prostředí
    2 Desky, mostní konstrukce, plochy vystavené povětrnostním vlivům
    3 Konstrukce vystavené agresivnímu prostředí, vodotěsné konstrukce
    4 Extrémně náročné konstrukce, speciální betony

    Čtěte také: Zjistěte více o polystyrenu a neoprenu

    tags: #vliv #teploty #na #obsah #vzduchu #v

    Oblíbené příspěvky: