Odlehčené betonové kvádry: Vlastnosti a použití v moderním stavebnictví

Lehčený beton je speciální typ betonu, který se vyznačuje sníženou objemovou hmotností oproti klasickému betonu. Díky tomu nachází široké uplatnění tam, kde je potřeba snížit zatížení konstrukcí, zlepšit tepelněizolační vlastnosti nebo vytvořit vyrovnávací a výplňové vrstvy. Použití lehčeného betonu je běžné jak v novostavbách, tak při rekonstrukcích.

Co je lehčený beton?

Lehčený beton je betonová směs s nižší hustotou, které je dosaženo použitím lehkého kameniva, vzduchových pórů nebo kombinací obou principů. 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.

Lehké betony jsou vlastně speciální betonové směsi s přesně stanovenou recepturou, která zaručuje nejen nízkou hmotnost, ale také optimální pevnost a další parametry. Lehké kamenivo (dle normy ČSN EN 13055) je dnes používáno 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. 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. Nejznámější a nejvyužívanější lehké kamenivo v Evropě je kamenivo na bázi expandovaných jílů, známé také jako keramzit. Tato kameniva lze vyrábět i bez tepelného zpracování, např. za studena sbalkovaná popílková kameniva. Další možností je použití např. polystyrénu.

Norma ČSN EN 206+A1 Beton - Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda zahrnuje rovnocenně vedle obyčejných betonů i lehké hutné betony, které mají podobné pevnostní třídy. Lehké betony se navrhují podle stejných pravidel, zohledňují se ale samozřejmě rozdílné vlastnosti.

Výhody a nevýhody lehčeného betonu

Základní výhodou použití lehkého betonu je snížení zatížení konstrukcí a s tím spojené snížení nákladů celé stavby. Lehčený beton představuje efektivní řešení tam, kde je klíčová nízká hmotnost, dobré izolační vlastnosti a snadná zpracovatelnost.

Čtěte také: výhody a vlastnosti moderních odlehčených cihel

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 lehčeného betonu

Rekonstrukce podlah a výplňové vrstvy

Lehký beton Liapor Mix se používá převážně pro rekonstrukce podlah. Především majitelé starších domů, chat, chalup a dalších budov s přísnějšími nároky na statiku ocení až o 2/3 nižší hmotnost, než má běžný beton (pouze 600 kg/m3, resp. 750 kg/m3 u verze final). Směs pro přípravu lehkého betonu se vyrábí ve dvou variantách: Liapor Mix 4-8 mm a Liapor Mix final 1-4 mm. Liapor Mix s hrubší strukturou je vhodný pro lehké tepelně izolační výplňové a vyrovnávací vrstvy podlah, kde zároveň zajišťuje požární ochranu rozvodů inženýrských sítí.

Liaporbeton se připravuje a aplikuje se podobně jako běžný beton. V míchačce nebo ručně se smíchá s předepsaným množstvím vody a vzniklá směs se pak nanáší na připravený podklad. Při všech aplikacích je důležité dbát na to, aby byl podklad pevný a soudržný. Typicky se jedná o klenbové, prefabrikované nebo keramické stropy. Lehký beton není vhodné aplikovat na dřevěné stropy, nebo jiné netuhé podkladní vrstvy, například na kročejové a tepelné izolace.

Povrch bude pochozí již za 24 hodin.

Monolitické konstrukce a prefabrikované dílce

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.).

Čtěte také: Krok za krokem: Betonové sloupky

Lehký beton je bezesporu vhodný pro prefabrikaci, jejíž největší předností je rychlá výstavba a omezení mokrých procesů na stavbě na minimum, nižší přepravní náklady související se snížením hmotnosti stavebních prvků a dobré tepelněizolační a akumulační vlastnosti. V této oblasti je dobře známé využití ve sportovních stavbách.

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.

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.

Překlady

Stavební překlady slouží k vytvoření pevné opory pro zdivo nad stavebními otvory. Tíha zdiva nad těmito otvory potřebuje pevnou oporu. Překlady přenášejí zatížení zdiva a stropů do stěn stavby. Z toho vyplývají nároky na jejich nosnost a odolnost. Překlady lze používat monolitické nebo prefabrikované.

  • Monolitické překlady: Nad okenními a dveřními otvory se často bední, armují a lijí společně s železobetonovým věncem nebo celou stropní konstrukcí.
  • Prefabrikované překlady: Mají hranolový tvar a kladou se přes otvory jak samostatně, tak především v sestavách dle tloušťky zdi. Kromě jednoduchých prvků ze železobetonu se vyrábí i prefabrikáty, které mají na povrchu tepelně izolační vrstvu. Toto řešení napomáhá zamezení tepelných mostů.

V současnosti se pro přeložení stavebních otvorů nejčastěji používají k tomu určené prefabrikované výrobky z různých materiálů, například z železobetonu, vyztužených pórobetonových tvárnic nebo keramických cihelných tvarovek. Doporučuje se vybrat překlady z materiálu, jehož vlastnosti se shodují s materiálem samotné zdi. Tím docílíte minimalizování tepelných ztrát kvůli tepelným mostům, které často vznikají při použití dřeva nebo ocelové traverzy. Ideální je zvolit překlad ze stejného materiálu, jaký tvoří zdivo.

Čtěte také: Postupy rekonstrukce trámových stropů

Na trhu existují výrobky pro zdi a příčky z cihel či pálených cihelných bloků, ale i překlady vhodné pro pórobeton či betonové tvárnice pro ztracené bednění. Koupit lze překlad samonosný či pouze nosný, který vyžaduje při nadezdívání či dobetonování užití dočasných podpěr. Nanášení omítky může usnadnit i povrchová úprava zvoleného překladu.

Vlastnosti různých typů překladů

  • Keramické překlady: Jsou lehké, dobře tepelně izolují a snadno se s nimi pracuje. Jsou vhodné pro kombinaci s cihlovým zdivem.
  • Pórobetonové překlady: Jsou rovněž lehké a vhodné pro kombinaci s vloženou tepelnou izolací. Mohou být bez tepelné izolace, protože mají lepší tepelně-izolační vlastnosti. Velikost uložení je minimálně 250 mm na každé straně.
  • Železobetonové překlady: Mají vysokou nosnost.

Montáž a požadavky na překlady

Z hlediska montáže nejde o nijak náročnou zedničinu. Překlad je potřeba osadit s dostatečným přesahem na obou stranách tak, aby měl dostatečnou oporu a mohl plnit zmíněnou funkci přenosu zatížení do zdiva, o nějž se opírá. A také je ho nutné dokonale vodorovně vyrovnat podle vodováhy. Pro manipulaci s rozměrnějšími kusy musíte počítat s nutností práce minimálně ve dvou, pomoci může i stavební vrátek. Před uložením překladu je nutné připravit a vyrovnat zdivo.

Překlady se nesmí na stavbě zkracovat ani upravovat jejich průřezy. Správná poloha překladů ve stavbě je určena šipkami v čelech překladů PSF, tyto šipky musí směřovat vzhůru. Při světlosti otvorů nad 1,25 m se musí překlady montážně podepřít. Překlady jsou určené k přímému zabudování, jsou vyztuženy symetricky a nerozlišuje se horní a dolní hrana.

Drenážní beton

Lehký beton v podobě mezerovitého betonu se také začíná uplatňovat jako drenážní beton v oblasti ochrany dešťových vod. V krajině se 99 % dešťové vody vsákne, je pohlceno rostlinami, nebo se vypaří. S výstavbou sídel a komunikací pro stále rostoucí populaci, s lesnickými, zemědělskými a jinými zásahy do krajiny se změnil přirozený hydrologický cyklus. Značná část plochy území je tvořena zpevněnými povrchy (silnice, chodníky, zástavba), ty brání průsakům vody zpět do půdy, a tím doplňování zásob podzemní vody. S rostoucí mírou zpevňování ploch 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. V souvislosti s kapitolou výše o vodopropustném betonu je vhodné zmínit aplikaci lehkého mezerovitého z roku 2010 v tunelu Dobrovského v Brně. Lehký beton zde tvořil přímé nadloží tunelové trouby a sloužil jako drenážní beton. Zatřídění a značení lehkého mezerovitého betonu bylo použito dle ČSN EN 1520, protože tento beton nelze zatřídit dle normy ČSN EN 206+A1 Beton - Specifikace.

Dopravní stavby

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. V oblasti dopravních staveb se zejména v Severní Americe využívá tzv. řízeného vnitřního samoošetřování (dále VS) betonu s využitím lehkého nasákavého kameniva, které nabízí výhody zlepšení hydratace, snížení průniku chloridů a nižší smršťování. V USA se tedy při návrhu lehkého betonu počítá s VS za účelem zvýšení odolnosti a životnosti budované konstrukce.

Příklady realizací s lehčeným betonem

Rodinné domy

  • Rodinný dům E20 v německém Pliezhausen (2016): Kompaktní dům ve tvaru krystalu, který získal mnoho cen. 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 (2008): První dům z lehkého pohledového betonu s kamenivem Liapor v ČR. 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 (2013): Druhá významná aplikace pohledového tepelněizolačního betonu v ČR, poprvé zde byl tento typ betonu použit nejen na stěny, ale také na stropní konstrukci. Stropy jsou vybetonovány včetně konzol v jednom monolitickém celku, tloušťky 530 mm.

Veřejné a komerční budovy

  • Nový kazatelský seminář na zámku Wittenberg (2017): Vznikl vybudováním sedmi kvádrů z lehkého betonu na hradní střeše. Stávající klenby mají omezenou únosnost, která by neumožnila těžkou konstrukci. Zatížení od lehkých betonových konstrukcí, jejichž základy byly umístěny na patách kleneb, je bezpečně roznášeno do nosného zdiva zámku. 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. Struktura povrchů lehkého pohledového betonu vizuálně odlehčuje masivnost zhotovených prvků.
  • Objekt požární stanice Vierschach v Itálii: Zaujme pozoruhodnou kubickou formou s jasně strukturovanými částmi. Určujícím prvkem zde je obálka budovy z lehkého probarveného betonu, který zajišťuje potřebnou tepelněizolační funkci, pevnost, dlouhou životnost a bezúdržbovou fasádu. Pro obálku bylo 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.
  • Bank of America Tower, New York: Pro podlahy byl použit lehký beton se struskou (kamenivo Solite), aby se minimalizovala hmotnost a dosáhlo požadovaných protipožárních vlastností. 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. Beton byl do konstrukce rovněž ukládán čerpáním.
  • Sídlo společnosti Alnatura-Campus v Darmstadtu (2019): Má největší hliněnou fasádu uplatněnou na kancelářské budově v Evropě. Statickou bezpečnost fasády zajišťují základové prvky (sokly a kotevní kroužky) z lehkého betonu s využitím lehkého kameniva na bázi expandovaného jílu Liapor, které zároveň eliminují tepelné mosty. Tento druh kameniva navíc, jako přírodní stavební materiál, dokonale zapadá do celkového ekologického konceptu nového sídla společnosti. 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.
  • Saale-Elster Viaduct v Německu: Nejdelší stavba mostu v Německu, součást 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.

Lehký beton je moderním a inovativním řešením, které nabízí snížení hmotnosti, zlepšení izolačních vlastností a široké možnosti uplatnění v různých typech staveb.

tags: #odlehcene #betonove #kvadry #co #to #je

Oblíbené příspěvky: