Stavební materiály a role betonu ve stavebním průmyslu

Beton je stavební materiál, který se využívá v mnoha pracích v oblastech pozemního stavitelství, v oblasti inženýrských staveb, při stavbě silnic a v zahradní architektuře. Více než 50 % všech dnešních staveb je postaveno z betonu. Tím se stává beton nenahraditelnou stavební hmotou.

Složení a vlastnosti betonu

Hlavními součástmi betonu je pojivo (cement), plnivo (kamenivo atd.) a voda. Základní recept na beton je jednoduchý a ingredience potřebné pro jeho výrobu dodává příroda: cement vyrobený z vápence a jílu a známý jako kamenivo, písek, štěrk a nakonec voda. Beton je materiál vznikající ztvrdnutím směsi několika složek - cementu hrajícího roli pojiva, kameniva (písek, štěrk, drť) zastávajícího funkci plniva a vody. Cement vytváří spojení různých složek betonu a závisí na něm kvalita stavby. Ne každý beton je však stejný. Různé receptury vedou k různým typům betonu a podíl vody určuje stupeň tvrdosti, kterého je dosaženo. Směšovací poměr jednotlivých složek určuje například nosnost, zvukovou nebo tepelnou izolaci. Vlastnosti betonu jsou ovlivňovány poměrem jednotlivých složek a zvláštních vlastností betonové směsi se dosahuje přidáváním příměsí a přísad.

Betonu jsou připisovány vlastnosti jako dlouhá životnost, odolnost a jiné typické vlastnosti, např. libovolné tvarování. Beton je velmi trvanlivý, odolný vůči povětrnostním vlivům a má dlouhou životnost. Výhodu má také z hlediska tepelné akumulace a zvukové izolace. Beton je příjemný materiál, a protože je flexibilní, lze s ním realizovat téměř všechny stavební úkoly. Beton je páteří stavebního průmyslu již od pradávna. Tvoří základ téměř všeho - od nejmenších staveb až po ty největší architektonické počiny. Beton už dávno není jen stavebním materiálem pro silniční a průmyslové stavby. Nejenže skvěle vypadá, ale má také mnoho pozitivních vlastností.

Při teplotě až 1000 stupňů Celsia zůstává šedý přírodní materiál z velké části ve své původní podobě. Díky tomu je nehořlavý, což je samozřejmě pro obytný dům velká výhoda. Beton nehoří ani se nerozpoští. Nárůst teploty v případě požáru je u konstrukčních prvků z betonu mnohem nižší než u jiných stavebních materiálů. Pokud stavíte z betonu, stavíte robustně a trvanlivě, protože stavební materiál má vysokou odolnost. Díky své pevnosti slouží beton jako akumulátor tepla. Beton účinně chrání před hlukem díky své hmotnosti materiálu. Beton vytváří konstrukci, která nepropouští vodu. Pokud je navržena jako "bílá nádrž", je nepropustnosti vody dosaženo pomocí technicky osvědčených opatření. Z betonu lze realizovat téměř jakoukoli sofistikovanou architektonickou formu a funkci. Beton lze recyklovat celý. Spotřeba energie na výrobu betonu je velmi nízká, protože použité zdroje pocházejí převážně z regionálního prostředí.

Historie betonu

Vznik betonu a historie sahá až do roku 3600 př. n. l. do starého Egypta, kde byl beton používán pro stavbu sloupů. Tehdy byl beton ještě nazýván umělým kamenem. Pozdější název beton vznikl z francouzského: béton - hrubá malta.

Čtěte také: Výhodný prodej prken v Lounech

Typy betonu a inovace

Potřeby a požadavky na stavební materiály se však neustále mění a inovace v oblasti betonových technologií přinášejí revoluci jak v kvalitě, tak v možnostech použití.

Samozhutňující beton (SCC)

„Revoluční“ samozhutňující beton je velmi tekutý beton s vysokým podílem jemných částic, známý pro svou schopnost proudit a zhutnit se bez potřeby jakýchkoliv vibračních zařízení. Právě tato jeho vlastnost vám umožní provést práci rychleji a zaručí lepší kvalitu povrchů. Optimalizovaná a dobře vytvořená směs SCC umožňuje snadno betonovat i komplikované, složitě vyztužené nebo úzké konstrukce bez prázdných míst. Samozhutňující beton je ideální pro složité formy a husté armování, kde by klasické zhutnění bylo obtížné. Lze ho použít pro nádrže a jímky, ale i konstrukce s vysokým stupněm zatížení, jako jsou například mosty nebo vysoké budovy.

Vláknový beton

Vláknový beton je další inovativní variantou. Má základní strukturu prostého betonu doplněnou ztužujícími vlákny. Tato malá vlákna zlepšují jeho strukturální vlastnosti, jako jsou například pevnost v tahu a pevnost v tahu za ohybu. Vlákna mohou být ocelová, skleněná, syntetická nebo z přírodních materiálů. Každý typ poskytuje betonu specifické vlastnosti. Vláknobeton (ang. fibreconcrete) nabízí odolnost proti trhlinám, zvýšenou pevnost a lepší odolnost proti nárazům. Vláknobeton může být odolnější proti účinkům chemikálií a vysokým teplotám než jiné druhy betonu.

UHPC (Ultra High Performance Concrete)

UHPC není betonem v tradičním slova smyslu. Je vrcholným představitelem betonových technologií, který nabízí neuvěřitelnou pevnost a odolnost a jehož vlastnosti mnohonásobně přesahují tradiční beton. I když se začátek vývoje tohoto kompozitního materiálu datuje do konce 20. století, své uplatnění našel až během prvních dvaceti letech 21. UHPC je druh betonu, který se skládá ze silikátového hydraulického pojiva (zpravidla cementu), jemného kameniva, mikroplniv, latentně hydraulických nebo inertních příměsí, chemických přísad a vody. Na rozdíl od tradičního betonu, UHPC neobsahuje hrubé kamenivo, což eliminuje mikro a makro imperfekce a způsobuje vyšší pevnost (obvykle troj až pětinásobnou pevnost v tlaku). Dále je pro UHPC charakteristické vysoké množství cementu, nízký poměr vody, speciální přísady, vysoké dávky těchto přísad a bohatý obsah vláken. UHPC je ideální pro použití v extrémních podmínkách, včetně mostních konstrukcí, vysokých budov a ochranných bariér. Umožňuje vytváření hladkých, přesných a složitých tvarů, kterých s tradičním betonem dosáhnete obtížně.

Porovnání speciálních druhů betonu

Při výběru mezi těmito speciálními druhy betonu je třeba zvážit specifika projektu, včetně ekonomických aspektů, designových požadavků, okolního prostředí a vašeho rozpočtu. Zatímco SCC vám poskytne rychlost a flexibilitu při betonáži, vláknobeton přináší zvýšenou odolnost a pevnost. UHPC pak nabízí tu nejvyšší úroveň výkonu a odolnosti, ovšem za mnohem vyšší cenu. Samozhutňující beton, vláknobeton a UHPC jsou příklady pokročilých materiálů, které přinášejí značné výhody ve srovnání s tradičními metodami a materiály.

Čtěte také: Stavební řezivo Luštěnice: Přehled cen

Následující tabulka sumarizuje klíčové vlastnosti těchto inovativních betonů:

Zpracování a výroba betonu

Způsoby výroby různých druhů betonu se dramaticky liší. Smícháním portlandského cementu a vody se rychle vytváří gel, vzniklý řetězením prosypaných frakcí. Tyto stále více reagují s původním fluidním gelem. Jak se beton zpracovává, konkrétní řetězce krystalů se spojí a tvoří pevnou konstrukci, která slepí jednotlivé částice k sobě na jediné možné místo. Z tohoto důvodu se nazývá beton slepencem. V té době se neustále zlepšují fyzikální a chemické vlastnosti betonu. Důkladné promíchání je základem pro výrobu jednolitého, vysoce kvalitního betonu. Proto je pro účinné míchání betonových směsí nutné správné vybavení a postupy.

Samostatné míchání cementové pasty ukázalo, že vmíchání cementu a vody do pasty, ještě před smícháním těchto materiálů s ostatními agregáty, může zvýšit kompresní pevnost vzniklého betonu. Cementová pasta je obecně míchána při vysokých rychlostech ve smykovém typu míchače při poměru vody a cementu od 0,30 po 0,45 hmotnosti. Při předmíchání cementové pasty můžeme přidat příměsi, např. urychlovače nebo zpomalovače, změkčovače, pigmenty nebo plynosilikát. Ten se přidává později k vyplnění mezer mezi částicemi cementu. To snižuje vzdálenost částic a vede ke zvýšení finální tlakové pevnosti a vyšší nepropustnosti pro vodu.

Zpracovatelnost betonu

Zpracovatelnost je schopnost čerstvé (plastické) betonové směsi vyplnit za pomoci vibrací nebo bez nich, správně formu, aniž by došlo ke snížení kvality betonu. Zpracovatelnost závisí na obsahu vody, kameniva (tvar a rozdělení dle velikosti), obsahu cementu a stáří (stupni hydratace) a může být změněna přidáním chemických přísad. Zvýšení obsahu vody či přidání chemických příměsí zvýší zpracovatelnost betonu. Nadměrné množství vody vede ke zvýšenému odvzdušnění (povrchová voda) a oddělení jednotlivých složek, což vede k výsledné nižší kvalitě betonu.

Testování zpracovatelnosti

Zpracovatelnost může být měřena pomocí testu propadu betonu, je to měření plasticity čerstvé várky betonu dle zkušební normy ASTM C 143 nebo EN 12350-2. Propad je obvykle měřen zkouškou rozlitím a vzorkem z dávky čerstvého betonu. Abramsův Kornout je umístěn širokým koncem dolů na úroveň neabsorbujícího povrchu. Je naplněn ve třech vrstvách o stejném objemu, přičemž každá vrstva je napěchována ocelovou tyčí s cílem vrstvu upevnit. Když je kornout opatrně odstraňován, určité množství vloženého materiálu propadne díky váze. Relativně suchý vzorek propadne velmi málo s hodnotou propadu 25 - 50 mm. Propad může být zvýšen přidáním chemických přísad, jako je voda o širokém či vysokém obsahu redukčních činidel (super plastifikátorů), aniž by došlo ke změně poměru voda / cement. Ztekucený beton, jako je samozhutňující beton, je testován dalšími průtokovými měřícími metodami.

Čtěte také: Využití stavebního řeziva Odry

Vytvrzování betonu

Vždy když přichází v úvahu použití betonu musí být učiněno vše pro dosažení maximální pevnosti a tvrdosti. To se děje po definitivním umístění betonu. Cement vyžaduje vlhkost, kontrolované prostředí, aby získal sílu a plně vytvrdnul. Tuhnutí cementové pasty připomíná obrácený poločas rozpadu. Zpočátku tuhne poměrně rychle, ale zůstává velmi slabá, a na síle získává v následujících dnech a týdnech. Hydratace a tuhnutí betonu během prvních tří dní je kritické období. Nadměrně rychlé vysušení a smrštění kvůli takovým vlivům, jako je odpařování větrem, může vést ke zvýšenému tahovému pnutí v době, kdy ještě beton nezískal dostatečnou pevnost, což v závěru vede k většímu praskání následkem smrštění. Výsledná pevnost betonu může být zvýšena, pakliže je udržován stále vlhký po delší dobu během procesu vytvrzování. Vyloučením předčasného zatížení docílíme minimalizace popraskání. Během tohoto období musí být beton v podmínkách s kontrolovanou teplotou a vlhkostí vzduchu. V praxi je tohoto dosaženo kropením či pocákáním povrchu betonu vodou, čímž je betonová masa chráněna před nevhodnými účinky okolních podmínek. Správné vytvrzení betonu vede ke zvýšení pevnosti, snížení vodopropustnosti a zamezuje praskání povrchu při předčasném vyschnutí. Je třeba též dbát, aby bylo zamezeno zmrznutí či přehřátí betonu. Vzhledem k tomu, že cement vydává při tuhnutí teplo používá se potrubí s chladící kapalinou, které zabrání přehřátí (Hoover - Dam).

Typy betonových konstrukcí a aplikace

Beton v pozemním stavitelství

Beton je stavivem s velkou pevností v tlaku. Z důvodu nedostatečné pevnosti betonu v tahu se betonové konstrukce v pozemním stavitelství opatřují ocelovými armaturami. Nejdůležitějším předpokladem celkové pevnosti je společné působení ocelové armatury a betonu. Zpravidla se beton používá v kombinaci s různými druhy výztuží a tím splňuje též požadavky pro namáhání v tahu. Monolitické konstrukce vynikají výbornou přizpůsobivostí a vyhoví tak pro velká rozpětí, výšky a zatížení. Pro všechny tyto vlastnosti je dnes nejčastěji používaným stavivem, ze kterého lze vytvářet mimořádně hospodárné a bezpečné konstrukce. Monolitickým propojením vznikají prostorově tuhé soustavy, které spolupůsobí ve všech směrech.

Železobeton

Železobeton je nejčastější forma betonu. Beton má relativně vysokou pevnost v tlaku, ale výrazně nižší pevnost v tahu. Je reálné předpokládat, že v porovnání pevnosti v tahu činí něco kolem 10 - 15 % pevnosti v tlaku. Výsledkem toho je fakt, že beton takřka vždy selže díky náporu v tahu - i přestože je zatížený tlakově. Železobeton - beton obsahující ocelové výstuže. Ocelovými výstužemi železobetonu jsou většinou ocelové dráty případně ocelová lana. Výztuže jsou do betonu zalévány tak aby byly při větším zatížení natahovány. Beton též může být předpjatý, čímž se předchází náporu v tahu. Používají se vnitřní ocelové výztuže, které umožňují výrobu trámů či desek s větším rozpětím než má prostý železobeton.

Stříkaný beton

Pojmem stříkaný beton se označuje současně jak materiál, tak rovněž druh pracovního stavebního procesu (postupu). Při tomto pracovním postupu se vedle celé řady speciálních strojních zařízení a nástrojů musí zajistit odborně vyškolený personál. Aplikace tohoto postupu je smysluplná zejména tam, kde se pracuje s betonovými skořepinami zakřivených tvarů nebo při výrobě geometricky velmi nepravidelných forem, které by vyžadovaly vysoké náklady na bednění. Dále se používá k zesílení, zpevnění nebo prostě k (opravě) sanaci staré betonové konstrukce. Na starý beton se nanáší slabé vrstvy betonu.

Další speciální druhy betonu

• Sklobeton: Jedná se o materiál složený z tzv. portlandského cementu, anorganického plniva a samozřejmě skleněných vláken.
• Polymerbeton: Moderní materiál složený z organické matrice a anorganického plniva. Výrobky z polymerbetonu se vyrábí odléváním do forem.

Suché betony a dodávka

Získání správného množství, případně stálé (přesné) kvality betonu v místě stavby, vyžaduje co nejpřesnější plánování a nákladnou přepravu z výrobny betonu (betonárky). HASIT SMP Beton v silu dává oproti tomu možnost jednoduchého a efektivního plánovaní přímo na staveništi.

Izolace a ochrana

Vlhkost ničí stavební materiály středně až dlouhodobě. Za účelem ochránění ploch stěn před pronikáním vlhkosti nebo vody se používají, v závislosti na daných požadavcích, stavebně prověřené a stavebně definované materiály, případně těsnící hmoty, a to ve formě akrylátových nebo hydraulicky pojených hmot, modifikovaných syntetickými přídavky. U obkladů a obkladových desek existují stavebně prověřené těsnící systémy ve spojení se stavebním lepidlem. V oblastech styku se zemí se může použít místo dosud běžných bitumenových těsnících hmot, které se neomítají, prověřená a odzkoušená minerální, flexibilní těsnění, které je možné v případě potřeby nanášet i omítáním.

Pevnost a testování betonu

Konečná pevnost betonu je ovlivněna poměrem voda / cement, konstrukčními prvky a mícháním, umístěním a vytvrzovací metodou. Prostý beton s nižším poměrem vody k cementu bude pevnější, než beton tekutý. Celkové množství cementovitých materiálů (portlandský cement, struskový cement, pucolány) může mít vliv na pevnost, na požadavky na vodu, srážení, otěruvzdornost a hustotu. Kterýkoliv beton může prasknout nezávisle na tom, zda má či nemá dostatečnou pevnost v tlaku. Ve skutečnosti, mastný beton s vysokým podílem portlandského cementu může prasknout snáze kvůli vysokému stupni hydratace. Jak se beton během hydratace transformuje z plastického stavu do tuhého, materiál se smršťuje. Smrštěním vzniklé trhliny se mohou objevit záhy po navrstvení, během závěrečných operací, pokud je vysoký stupeň odpařování, např. při horkém počasí či za větrných dnů. Ve velmi pevných betonových směsích (více než 10 000 psi) může být pevnost v tlaku kameniva limitujícím faktorem pro konečnou kompresivní sílu. Vnitřní síly v konstrukcích běžných tvarů, jako jsou oblouky, klenby, sloupy a stěny, působí převážně tlakem směrem do podlahy či chodníku podrobenému síle tahové. Velikost pevnosti v tlaku je široce používána pro specifikaci požadavků a kontrolu kvality betonu. Beton má velmi nízký koeficient tepelné roztažnosti. Jak beton dozrává a nadále vysychá, vzhledem k reakcím probíhajícím uvnitř materiálu, míra smrštění klesá relativně rychle a časem se redukuje (pro všechna praktická využití betonu je obvykle předpokládáno nízké vysychání kvůli hydrataci po dalších 30 let). Inženýři obvykle specifikují požadovanou pevnost betonu v tlaku, která je většinou udávána jako tlaková pevnost po 28 dnech uváděná v megapascalech (MPa). Dvacet osm dní je dlouhá čekací doba ke zjištění, zda byla získána požadovaná pevnost, proto se využívá i měření po třech a sedmi dnech, které je dobré pro odhad konečné pevnosti betonu po 28 dnech. 25 % pevnosti dosahují betony mezi 7 a 28 dnem v případech, kdy je použit 100 % běžný portlandský cement, až 40 % pevnosti lze získat přidáním pucolánů a doplňkových cementovitých materiálů, jako jsou popílek či struskový cement. Získaná pevnost závisí na typu směsi, jejích složek, procesu standardního vytvrzování, řádném testování a péči o beton během přepravy, atd. Vzorky betonu se zpravidla odebírají během usazování hmoty, testovací protokoly požadují, aby byly vzorky vyšetřeny v laboratorních podmínkách (standardní zkouška). Dodatečné vzorky mohou být testovány i v terénu (nestandardní zkouška) jedná-li se například o zjištění co nejkratšího využitelného času, nutného k dosažení potřebné pevnosti pro možnost brzkého odbednění. Děje se tak postupným odbedňováním za plynulého vyhodnocování zkoušek. Test pevnosti betonové konstrukce se provádí tanky, raketovými motory, ale lze jej provést i nedestruktivní metodou, například za pomoci tzv. „Schmidtova kladívka“.

Beton v interiérovém designu

Beton působí originálně, půvabně a přirozeně, což z něj činí zajímavý materiál pro interiérový design. Ať už jako materiál pro celé kusy nábytku nebo jen jako stylový akcent, šedý přírodní produkt vypadá moderně a inovativně. Máte-li na to prostředky, můžete do svého interiéru zakomponovat schody, sedací soupravy, stoly nebo dokonce vany z tohoto materiálu. Betonová stěna se často používá také jako stylistický kontrast k ostatním stěnám. Šedá barva je i tak trendová a lze ji skvěle kombinovat s bílým nábytkem. Na rozdíl od nechráněných exteriérových aplikací musí být u aplikací v interiéru povrchy povrchově upraveny v souladu s předpokládaným použitím. Vhodné metody jsou: olejování, voskování, impregnace nebo pečetění.

tags: #stavebni #materialy #a #uloha #betonu #ve

Oblíbené příspěvky:

• Využití minerální vaty v interiéru: výhody a nevýhody
• Jak na špínu těsnicích lišt karavanů
• opravy betonových staveb v Praze
• Elegantní dlažba 3x60 pro moderní interiér
• Vše o pracovních deskách z MDF