Odborný obsah archivu: článek zachovává historická tvrzení, tabulky a diagramy o cementové maltě a betonu, ale není návrhem směsi, specifikací materiálu, betonážním plánem, statickým výpočtem, zkušebním návodem nebo hodnocením existujícího prvku. Složení, vlastnosti, třídu expozice, konzistenci, způsob montáže, ošetřování, kontrolu kvality a konstrukční hodnoty musí určit odpovědní odborníci podle konkrétního objektu, deklarovaných materiálů a platných norem.
Související informace: Dřevěná okna vyrobená podle vašeho projektu. · Dřevohliníková okna na zakázku. · Zakázková okna pro domácnosti, projekty a export. · Dřevěné a dřevohliníkové dveře na zakázku. · Pošlete žádost o cenovou nabídku.
Obecná data
Složení cementové malty nebo složení betonu pilíře, železobetonové konstrukce mezipatra, opracovaného betonového prvku, chodníkové desky, mostního oblouku nebo betonové vozovky bude zpravidla považováno za vyhovující, pokud je příslušný stavební prvek vyroben s co nejmenším množstvím materiálu a práce tak, aby byl dostatečně odolný a vhodný pro daný účel. Co by mělo být považováno za trvalé a vhodné pro daný účel, musí být definováno případ od případu: proto je nutné před zahájením výstavby budovy určit, jaké vlastnosti musí mít malta a beton z hlediska pevnosti v tlaku, pevnosti v ohybu, odolnosti proti povětrnostním vlivům, vodotěsnosti atd. Ve stavebních předpisech existuje mnoho různých pokynů a také mnoho číselných omezení.
Úkolem dodavatele stavby je zajistit, aby hodnoty jednotlivých nemovitostí odpovídaly požadovaným hodnotám. Vlastnosti betonu lze značně ovlivnit, pokud se použijí dnes dostupné znalosti.
Podmínky pro výrobu betonu s homogenními vlastnostmi
Má-li být pevnost v tlaku stavebního prvku po 28 dnech 40 MPa, nebo je-li u betonu konstrukce vozovky požadováno, aby pevnost v ohybu po 28 dnech byla 4,5 MPa, pak tyto mezní hodnoty nesmí být v žádném místě překročeny; dolní mezní hodnota se může blížit podmíněné hodnotě. Pokud jsou při realizaci objektu splněny užší limity, tím lépe zhotovitel plní svůj úkol. Je velmi škodlivé, pokud podmíněné hodnoty zdaleka nedosahují určitých – byť jen několika málo – míst.
Historické hodnoty a recepty: Níže uvedené obrázky, proporce, značení, postupy péče a limity byly převedeny z původního článku, aby byl zachován obsah. Neměly by být používány jako moderní receptura, akceptační kritéria nebo náhrada za návrh směsi, laboratorní testy, deklarace materiálů, technologický plán a platné předpisy.
Pevnost v tlaku cementové malty a betonu
Velikost pevnosti v tlaku do značné míry závisí na vlastnostech cementu, množství cementu, množství a složení písku a kameniva, množství vody v betonu při montáži, způsobu montáže atd.
Tabulka 1. Vliv množství kameniva při stejném množství malty.
1. cement
Pevnosti v tlaku cementové malty a betonu byly stanoveny předchozími pozorováními a jsou definovány předpisy.
2. Množství cementu
Podle obr. 1a, pevnost v tlaku roste s rostoucím množstvím cementu, pokud podíl malty v betonu zůstává stejný, zatímco množství cementu v maltě se zvyšuje a konzistence betonu je udržována neustále nezměněná. Zůstane-li množství malty nezměněno a zvýší se nebo sníží pouze množství kameniva, změní se pevnost jen nepatrně, pokud množství malty postačí k tomu, aby obsahovalo všechna zrna kameniva. Pevnost betonu v tlaku se nebude s nárůstem množství cementu zvyšovat donekonečna – pouze do určité hranice. Po tomto limitu bude nárůst pevnosti nevýznamný v poměru k ceně, která se výrazně zvýší s nárůstem množství cementu. Optimální množství cementu pro beton 1 m3 je 300-350 kg.
Tabulka 2. Vliv množství písku v betonu.
3. Množství malty v betonu
Pevnost betonu v tlaku je určena pevností malty, jak potvrzují tabulky 1 a 2. To platí pouze v případě, že pevnost kameniva je větší než pevnost malty a pokud množství malty postačuje k úplnému pokrytí hrubých zrn kameniva.
4. Granulometrické složení kameniva
Využití pojiva bude dosaženo v plném rozsahu, pokud granulometrické složení kameniva v betonu odpovídá poměrům znázorněným graficky na obrázku 2. Na obrázku 2 se plně prodloužená křivka vztahuje na říční a drcené štěrky. Tato křivka ukazuje, že 25% celkového kameniva musí projít sítem s otvorem #0,2mm; 65% musí projít sítem o průměru #3mm. Horní limit pro kamenivo je určen sítem o průměru #7mm.
Dnešní normy pro stanovení granulometrického složení kameniva jsou odlišné. Existují čtyři frakce kameniva: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm a 16/31,5mm Souhrnné kategorie se určují v závislosti na množství obilovin s nadváhou a podváhou.
Obr. 1.
Obr. 2.
5. Vliv množství vody na čerstvý beton
Pevnost betonu v tlaku závisí do značné míry na množství přidané vody. Nejmenší množství vody, při kterém beton dosahuje nejvyšší pevnosti, se získá, když se při hutnění nebo vibraci betonu objeví známky jasně patrného “pocení”, tedy když se při hutnění vytvoří tenká vrstva cementového mléka. S dalším zvyšováním množství vody pevnost v tlaku klesá. V tomto případě je na prvním místě vodocementový faktor - poměr hmotnosti vody a hmotnosti cementu k 1 m3 betonu. Optimální vodně-cementový faktor pro dosažení úplné hydratace je 0,38 - 0,42. V praxi je to obtížně dosažitelné a tyto hodnoty jsou odvozeny experimentálně, ale je to určitě zaměřeno. Pokud je množství vody nedostatečné, cement nebude schopen plně hydratovat a beton nedosáhne projektované pevnosti. Přidání vody, když není potřeba, také beton „udusí“, takže nedosáhne své návrhové pevnosti. Po osazení betonu je nutné o něj následujících sedm dní pravidelně pečovat. Výživa zahrnuje stříkání/zalévání povrchu betonu, aby se kompenzovala odpařená voda a aby cement mohl hydratovat podle plánu.
6. Vliv teploty
Při stavbě budov v chladném období by měl být beton skladován tak, aby nebyl vystaven vlivu mrazu před vytvrzením do té míry, že pevnost v tlaku je alespoň 10 MPa. Pokud se tento postup provede bez dalšího, lze potřebného efektu dosáhnout především přidáním nemrznoucí směsi, urychlovače apod. Nemrznoucí směs zabraňuje zamrzání vody v připraveném betonu a urychlovače urychlují proces hydratace, který je v zimě extrémně pomalý. Lze použít i hlinitanový cement, který je vhodný zejména pro práce v mrazu, pokud se jedná o menší stavby. Pokud je beton ve stavu nasyceném vodou často vystaven opakovanému zmrazování a rozmrazování (např. v případě hydrotechnických zařízení), pak lze očekávat destrukci, pokud má beton na začátku mrazu pevnost v tlaku menší než 15 MPa. V případě vysokých teplot vzduchu a materiálu je třeba beton neustále udržovat vlhký a chladný. Rovněž je povinné zakrýt čerstvou betonovou hmotu jakýmkoliv materiálem, který zabrání zahřívání povrchu betonu. Vlivem vysokých teplot (přes 50 °C) je vývoj pevnosti betonu v tlaku nepředvídatelný, pokud péče není dostatečná.
Bezpečnost a výkon: cementový prach a čerstvý beton mohou poškodit oči, pokožku a dýchací cesty a míchačky, čerpadla, vibrátory, bednění, podpěry a těžké prvky s sebou nesou další mechanická rizika. Aditiva se nepřidávají libovolně ani se nepoužívají historické reference o chladném a teplém počasí bez schválené receptury, technických listů, betonážního plánu, ochranných prostředků a dozoru.
Pevnost betonu v tahu
Pevnost betonu v tahu do značné míry závisí na velikosti průřezu zkušebních těles. Zvětšením průřezu zkušebních těles bylo dosaženo nižší pevnosti v tahu. Při zkoušení hranolů průřezu 400 cm2, které byly vyrobeny z obvyklé směsi pro železobeton a po jejich zrání asi tři měsíce na vlhkém vzduchu, byly získány pevnosti v tahu asi 1,2-2 MPa. Speciální směsi pro trubky apod. dávaly do cca 4 MPa a i více, pokud tloušťka zkušebních těles odpovídala tloušťce používané v praxi. Pro stříkaný beton (stříkaný beton připravený na staveništi) bylo dosaženo až 3,6 MPa. Bylo zjištěno, že prodloužení betonu do porušení měřené v milimetrech při 1m je v průměru 0,07-0,13 mm/m.
Pevnost betonu v tahu je zanedbatelná ve srovnání s jeho pevností v tlaku. Téměř ve všech případech se používá železobeton, který má výztuž navrženou pro přenášení tahových sil v prvku. Má se za to, že beton neunese nic v tahu, takže projektanti jsou na straně bezpečnosti. Pevnost betonu v tahu je desetkrát nižší než pevnost betonu v tlaku.
Pevnost betonu v tahu při ohybu
Pevnost v ohybu betonových nosníků s obdélníkovými průřezy je větší než pevnost v tahu těles stejných rozměrů. Je to dáno především tím, že koeficient protažení betonu roste rychleji než zatížení, takže se nerealizuje rozložení napětí, které se předpokládá běžným způsobem výpočtu. U nosníku vystaveného ohybu dochází k nejvyššímu tahovému napětí pouze v mezní rovině napnutého řemene a při zatížení uprostřed nosníku dokonce pouze na vnějším okraji jedné sekce.
Velikost pevnosti v ohybu těla starého28dnů, vyrobených z měkkého nebo tekutého betonu, bylo stanoveno na2-6 MDobře; nosníky z hutněného betonu, vzorky stříkaného betonu i vzorky stříkaného betonu, zrající několik měsíců a skladované nejprve v mokrém a poté v suchém stavu, poskytly výsledky pevnosti v ohybu3,2 MDobře. Pro desky vyrobené ze stejného materiálu, které byly také drženy např8dní pod vodou, hodnota pevnosti v ohybu6,3 MDobře.
Smršťování, bobtnání a dotvarování betonu
_Smršťování a bobtnání. Smršťovací trhliny. Napětí při smršťování. Pokud jsou betonová tělesa, která byla udržována ve vlhkém stavu, vystavena vysychání, vysychání začne na povrchu a postupuje směrem do interiéru. Na vnější straně může být beton téměř suchý na vzduchu, zatímco jeho jádro je stále vlhké. Suchá vrstva má tendenci se smršťovat, vlhké jádro ne, nebo se smrští jen v malé míře. V důsledku toho se v takovém betonovém tělese objevují tahová napětí na vnějších plochách a tlaková napětí v jádře.
Překročí-li tahová napětí pevnost betonu v tahu, objeví se smršťovací trhliny, které pronikají hlouběji nebo mělčeji směrem k jádru a objevují se v místech nižší pevnosti. S postupem sušení se jádro postupně smršťuje, tahová napětí na vnějších plochách se snižují.
Obr.3.
Obr.4.
Velikost smrštění betonu závisí na druhu cementu, množství cementu, množství vody při přípravě, na granulometrickém složení a elasticitě kameniva, dále na stáří a zejména na způsobu údržby a klimatu a do značné míry na rozměrech betonového prvku.
Podélné změny betonu ve sloupech a nosnících vystavených dlouhodobému zatížení. Dotvarování betonu. Sloupy, které stály tři roky pod přípustným zatížením v suchém suterénním prostoru a byly vyrobeny z betonu běžného složení, byly neustále zkracovány podle obr. 3 a výrazně více než stejné, ale nezatížené sloupy. Tyto deformace, které probíhají pomalu a překonávají stupeň smršťování nezatíženého betonu, se nazývají “creep”. Stupeň dotvarování závisí na složení betonu, velikosti a délce zatížení a také na vlhkosti betonu. Mokrý beton dotvaruje v mnohem menší míře než suchý beton, obr. 4. Beton, který byl dlouhou dobu vysušený bez zatížení, při zatížení teče jen mírně. Při tahovém zatížení dochází k tečení v podobné míře jako při zatížení tlakem, obr. 5.
Dotvarování betonu, tj. konstantní poddajnost betonu pod zatížením má za následek zvýšení podílu výztuže při přijímání zatížení v železobetonu, což v případě silně vyztužených sloupů může vést k výraznému odlehčení samotného betonu.
Obr. 5.
Praskliny a deformace: uvedené trendy smršťování a dotvarování nejsou dostatečným základem pro hodnocení trhlin, průhybů, únosnosti nebo trvanlivosti konkrétního předmětu. Pro stávající stavbu je nutná kontrola, dokumentace, měření a výpočty; u nové stavby je relevantní projekt, vlastnosti materiálu, podmínky prostředí, posloupnost výstavby a platné předpisy.
Odolnost proti skluzu mezi výztuží a betonem
Výztuž v železobetonových konstrukcích by měla plně přijímat tahové síly, když je překročena odolnost betonu při tahu v důsledku smršťování betonu a vlivem vnějších sil. K tomuto účelu je nutné, aby výztuž byla schopna přenést svá zatížení do betonu styčnými plochami s betonem, a to tak, aby při povoleném zatížení nedošlo k porušení kotvení výztuže. Kotvení je zajištěno háky na konci tyčí. Typy výztužných tyčí, které existují a dělení se provádí na základě příčných žeber, jsou: B500A (hladká lišta), B500B (tyč s žebrem v jednom směru) a B500C (tyč s žebry ve dvou směrech).
Výztužná a ochranná vrstva: historické značení, popis žeber a způsob kotvení nejsou základem pro výběr ani detailování dnešní výztuže. Druh oceli, průměr, napojení, kotvení, přesah, vzdálenost, ochranná vrstva a montáž jsou určeny projektem a potvrzeny dohledatelnou dokumentací a kontrolou na stavbě.
Odolnost cementové malty a betonu proti opotřebení
Malty podle Obr. 18 jsou v tomto ohledu také obzvláště dobré; pokud jde o granulometrické složení, měly by se obecně dodržovat výše uvedené pokyny týkající se pevnosti v tlaku. Kromě toho se doporučuje kámen, který vykazuje vysokou odolnost proti opotřebení a nárazu. Příměsi, které jsou odolnější než dobrý tvrdý kámen, zvyšují odolnost betonu proti opotřebení, pokud mají vhodnou zrnitost a tvar. Mokrý beton se opotřebovává rychleji než suchý beton; vlhkost napomáhá broušení.
Odolnost betonu proti povětrnostním vlivům
Je-li třeba stanovit podmínky pro výrobu betonu odolného vůči povětrnostním vlivům, je třeba vycházet především ze zkušeností získaných na dříve realizovaných konstrukcích. Nejprve je třeba věnovat pozornost následujícímu:
- Jak vybrat kámen? - Při výběru kamene z ekonomických důvodů často nastávají potíže, zda je nutné použít kámen, který by se stejně jako drcený písek nebo drť ukázal být plochý a tím by způsobil špatné zabetonování, nebo zda se jedná o kámen s nedostatečnou odolností vůči povětrnostním vlivům. V tomto ohledu musí být stanoveny přísné požadavky, aby se na vnější beton používal pouze kámen s dobrou odolností vůči povětrnostním vlivům
- Jaké množství cementu je potřeba na beton? - Na vnějších plochách musí být beton dostatečně nepropustný pro vodu. K tomuto účelu lze použít to, co bylo zjištěno o vlivu granulometrického složení betonu na propustnost vody a na základě toho stanovit potřebné množství cementu. Některá optimální množství cementu se pohybují mezi 300-350 kg na m3 betonu, ale to se může případ od případu velmi lišit (závisí to na mnoha faktorech).
- O jakou zrnitost a jaké vlastnosti zrnitého složení betonu bychom se měli snažit? - Záleží případ od případu - říční kamenivo je příznivější, nerovnoměrné složení; drcené kamenivo může být v některých ohledech kvalitnější, ale má ostrá zrna, která by v některých betonových směsích mohla být škodlivá.
- Jaká pevnost betonu je požadována? - Na tuto otázku je mnohem obtížnější odpovědět než na ty, které již byly diskutovány. Proto všechny předchozí návrhy odkazují na omezené příležitosti. Za účelem vyřešení tohoto problému bylo provedeno několik testů, které ukázaly, jakou pevnost by měl beton mít, aby zůstal odolný vůči cyklickému zmrazování a rozmrazování po dlouhou dobu. Dospělo se k závěru, že beton by měl před opakovaným vystavením mrazu a tání vykazovat pevnost v tlaku alespoň 15 MPa. Pokud je beton zpracován zvenčí, jsou zapotřebí vyšší pevnosti; v takovém případě se doporučuje poskytnout alespoň 25 MPa.
- Jaká konzistence betonu je vhodná? - Co se týče konzistence betonu, v současné době panuje shoda, že u litého betonu je třeba být opatrný, protože svým velkým množstvím vody napomáhá vylučování, jehož důsledky se projevují tak, že na každé nalité vrstvě se objeví více či méně výrazná vrstva jemnozrnné a na vodu bohaté malty. Tato malta má menší pevnost, větší schopnost absorbovat vodu atd.
- Do jaké míry je třeba vzít v úvahu tvar předmětu? - Pokud je například vnější povrch odstupňován, pak se na značné části betonu zadrží více sněhu a ledu, než když je stěna ošetřena hladkými povrchy. Namáčení může trvat dlouho, a proto je mražení a rozmrazování v mokrém stavu častější. Cílem je udržet sníh, led a nečistoty na budově co nejkratší dobu.
V případě, že se beton zpracovává zvenčí, je třeba mít na paměti, že se tím zpravidla zvýší propustnost vody a že velké kusy kameniva ležící na povrchu se rozruší nástrojem řezačky kamene. Pokud ošetřený beton obsahuje výztuž, je zapotřebí zvláštní opatrnosti, aby byl dostatečně zachován ochranný účinek betonu (ochranná vrstva) pro výztuž. Pronikání vody do betonu lze do určité míry zabránit nátěry/přísadami.
Trvanlivost není určena jedinou hodnotou: působení vody, mrazu, solí, opotřebení a chemického působení vyžaduje koordinovaný výběr materiálů, navrženou ochrannou vrstvu, řízenou instalaci a péči, vyřešené odvodnění, pravidelné kontroly a údržbu. Nátěr nebo přísada samy o sobě nemohou kompenzovat nesprávné složení, špatnou instalaci, praskliny, nedostatečnou ochrannou vrstvu nebo nevyřešené zadržování vody.