Ochrana výztuže před korozí
Podle dnešních Eurokódů je předepsána minimální tloušťka ochranné vrstvy betonu (cnom). Tloušťka této betonové vrstvy je nejmenší vzdálenost od vnějšího povrchu železobetonového prvku k první výztuži. U liniových prvků je to třmínek a u plošných prvků je to spodní podélná výztuž. Nominální krytí se definuje jako: cnom = cmin + Δcdev
cmin je minimální předepsaná krycí vrstva, jejíž hodnota závisí na podmínkách přilnavosti betonu a výztuže, podmínkách prostředí, nátěru na výztuži atd. Δcdev je hodnota představující odchylku při provádění. V závislosti na třídě působení železobetonového prvku existují různé hodnoty jmenovité krycí vrstvy; obvykle se pohybuje od 2,5 cm do 3,5 cm. U základů se uvažuje, že je 5cm.
Chování cementové malty a betonu při častém zahřívání a ochlazování
Pevnost čerstvého betonu lze rychle zvýšit postupným zahříváním párou nebo ponecháním v postupně zahřívané vodě a poté pozvolným ochlazením. Tímto způsobem se po jednodenním postupu dosáhne pevností, jichž se při běžném postupu dosahuje po několika týdnech. Míra účinku závisí na cementu a druhu kameniva, přičemž se však s chudým betonem dosahuje mnohem lepších výsledků než s mastným betonem.
V případě, že se zahřívání a ochlazování provádějí v širokých mezích, vzniknou v betonovém prvku značná napětí, jestliže se zahřívání a ochlazování provádějí rychle. V takovém případě, a zejména při častém opakování, je třeba počítat se vznikem trhlin, které pronikají z povrchu do vnitřku a ovlivňují mechanické vlastnosti betonu. Přitom se různé cementy chovají rozdílně, proto se pro praktické použití doporučuje pečlivý výběr cementu.
Propustnost betonu pro teplo
Součinitel tepelné vodivosti betonu závisí na vlastnostech kameniva a cementu, na množství cementu, množství záměsové vody, vlhkosti betonu, jakož i na výši teploty. Zkouškami s deskami 10 cm tloušťky a z velmi vysušeného betonu bylo zjištěno, že součinitel tepelné vodivosti λ činí 1,163 W/mK při 10 oC, a s deskami z betonu, který ležel ve vodě, činí až 2,326 W/mK. Silnější desky vykazovaly vyšší součinitele tepelné vodivosti; nejvyšší hodnota činila 2,38 W/mK.
Roztahování betonu teplem
Roztažnost do značné míry závisí na kamenivu, dále na vlhkosti betonu a také na samotném cementu. Dosud známé mezní hodnoty při 0 až 40 oC činí přibližně 6 až 13*10-6 m/m na každý stupeň.
Odolnost proti častému zatěžování
1. Pevnost v tlaku při únavě. Pojem pevnosti při únavě je zde použit v obecném významu; pro technické použití je třeba vždy uvést pevnosti při únavě (tlak, tah, střídavý tlak a tah, ohyb, smyk, čistý smyk, vzpěr) jakož i způsob zatěžování (jen klidové, jen opakované, částečně klidové a částečně střídavé).
Pevnost v tlaku při únavě při stálém zatížení: je třeba očekávat, že odolnost vůči dlouhodobému zatížení bude činit nejméně ¾ pevnosti, která se objevuje při běžné tlakové zkoušce.
Pevnost v tlaku při únavě v důsledku častého zatěžování (základní dynamická pevnost): ukázalo se, že základní dynamická pevnost v tlaku betonových sloupků různého složení, zejména s různým množstvím cementu a s různou zrnitostí, činí nejméně 0,5 pevnosti prizmatického tělesa při běžném zatěžování až do porušení. Přitom bylo provedeno 260 zatěžovacích cyklů za minutu; celkový počet cyklů, pro něž byla tato základní dynamická pevnost určována, činil dva miliony. S rostoucím počtem cyklů za minutu (zkoušeno bylo s 10 až 450 cykly za minutu) se zvýšil i počet opakování vedoucí k porušení.
Pevnost v tlaku při únavě při současném působení stálých a střídavých zatížení: Když byla ke střídavým zatížením přidána stálá zatížení, s rostoucími stálými zatíženími klesaly hodnoty amplitud střídavých zatížení, která se jinak opakovala dva milionykrát. Například obr. 1 ukazuje, že amplitudy střídavých zatížení S činily:
- při klidovém zatížení pro σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- při klidném zatížení pro σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- při klidném zatížení pro σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
Obr. 1
Obr. 2
2. Únavová pevnost betonu v ohybu. Zkoušky zobrazené na obr. 2 u nosníků trvale udržovaných ve vlhkém stavu prokázaly při základním dynamickém zatížení, že únavová pevnost v ohybu činí 28 kg/cm2, zatímco běžná pevnost v ohybu byla 53 kg/cm2, což odpovídá poměru 0,53.
Lehký beton
Lehký beton (beton o objemové hmotnosti pod 18 kN/m3) se získává použitím lehkých, porézních kameniv, jako jsou: pemza, vysoká struska, kotlová struska, dále použitím malt z přírodního nebo umělého písku a moučky s přísadami, které při zpracování malty vytvářejí plyny (plynobeton), nebo v maltě vyvolávají pěnivost (pěnobeton).
Lehký beton se mimo jiné velmi používá k výrobě zdicích bloků a desek z pemzy pro stěny a střechy; v suchém stavu je špatným vodičem tepla; pevnost je střední, ale dá se snadno upravit, takže lze s jistotou vyrábět lehké bloky pro nosné stěny obytných budov.
Jako prostředek pro vytváření plynů v pórobetonu se používá hliníkový prášek. V závislosti na množství příměsí i na dalších podmínkách vzniká více či méně porézní materiál se suchou objemovou hmotností asi 3 kN/m3 a více.
1. Objemová hmotnost lehkého betonu. S přírodním pemzovým kamenivem lze zaručit objemové hmotnosti – v suchém stavu při 105 oC – od 7 kN/m3 výše, při pevnosti v tlaku 2 MPa. Objemová hmotnost, kterou lze očekávat, činí přibližně součet objemů kameniva a cementu v sypkém stavu. Plynový beton s objemovou hmotností nad 8 kN/m3 je zpravidla technicky nevhodný.
2. Pevnost v tlaku lehkého betonu. Pro lehký beton lze bez zvláštních opatření dosáhnout pevností 8 MPa, a s štěrkem dokonce až 12 MPa. Jsou nutné průběžné zkoušky vhodnosti. Porézní beton (plynobeton a pěnobeton) je vhodný pro nosné stěny pouze po vytvrzení pod tlakem páry. S vhodnými surovinami lze zajistit objemové hmotnosti 6 kN/m3 a pevnosti v tlaku 5 MPa.
3. Pevnost v ohybu lehkého betonu. Poměr mezi pevností v ohybu a pevností v tlaku se ukázal v mezích praktických potřeb poměrně velký, a jak pevnosti rostou, tento poměr klesá.
4. Stupeň smršťování lehkého betonu. Stupeň smršťování závisí především na pružnosti kameniva, jakož i na množství složek ztvrdlého cementu; smršťování lehkého betonu je větší než smršťování betonu z oblázkového kameniva. Beton z cihlové drti vykázal během jednoho roku celkový stupeň smršťování asi 0,65 mm/m. Čerstvě dodané prvky z přírodního pemzovce se za 14 m měsíců zkrátily asi o 0,8 mm/m. Vzorky z pórobetonu a pěnobetonu, které tvrdly na vzduchu, vykázaly ještě mnohem větší smršťování, dokonce přes 2 mm/m. Nesmíme zapomenout, že každý beton při zvlhčování deštěm a táním sněhu nabobtnává a při pozdějším vysychání se opět smršťuje.
Obr. 3
5. Součinitel tepelné vodivosti. Součinitel tepelné vodivosti klesá se sypnou hmotností a při jinak stejných podmínkách je tím menší, čím jsou jeho vzduchové póry menší a rovnoměrněji rozložené. Pro vzduchosuchý lehký beton činilo (λ = 0,4625 pro 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 pro 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 pro 16 kN/m3). Pro vzduchosuchý pórobeton uvádí údaje obr. 3.
POZNÁMKA:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3