Odborný obsah archívu: článok zachováva historické tvrdenia, tabuľky a diagramy o cementovej malte a betóne, nie je však návrhom zmesi, špecifikáciou materiálu, plánom betonáže, konštrukčným výpočtom, skúšobnou príručkou alebo hodnotením existujúceho prvku. Zloženie, vlastnosti, triedu expozície, konzistenciu, spôsob montáže, starostlivosť, kontrolu kvality a konštrukčné hodnoty musia určiť zodpovední odborníci podľa konkrétneho objektu, deklarovaných materiálov a platných noriem.
Súvisiace informácie: Drevené okná vyrobené podľa vášho projektu. · Na objednávku drevohliníkové okná. · Okná na mieru pre domy, projekty a export. · Na objednávku drevené a drevohliníkové dvere. · Pošlite žiadosť o cenovú ponuku.
Všeobecné údaje
Zloženie cementovej malty alebo zloženie betónu piliera, železobetónovej konštrukcie medziposchodia, opracovaného betónového prvku, chodníkovej dosky, mostného oblúka alebo betónovej vozovky sa spravidla považuje za vyhovujúce, ak je príslušný konštrukčný prvok vyrobený s čo najmenším množstvom materiálu a práce tak, aby bol dostatočne odolný a vhodný na daný účel. Čo by sa malo považovať za trvalé a vhodné na daný účel, je potrebné definovať od prípadu k prípadu: preto je potrebné pred začatím výstavby budovy určiť, aké vlastnosti musí mať malta a betón z hľadiska pevnosti v tlaku, pevnosti v ohybe, odolnosti voči poveternostným vplyvom, vodotesnosti atď. V stavebných predpisoch existuje veľa rôznych pokynov, ako aj početné obmedzenia.
Úlohou dodávateľa stavby je zabezpečiť, aby hodnoty jednotlivých nehnuteľností spĺňali požadované hodnoty. Vlastnosti betónu sa dajú výrazne ovplyvniť, ak sa použijú dnes dostupné poznatky.
Podmienky na výrobu betónu s homogénnymi vlastnosťami
Ak má byť pevnosť v tlaku stavebného prvku po 28 dňoch 40 MPa, alebo ak sa pre betón konštrukcie vozovky požaduje, aby pevnosť v ohybe po 28 dňoch bola 4,5 MPa, potom tieto limitné hodnoty nesmú byť na žiadnom mieste prekročené; dolná hraničná hodnota môže byť blízka podmienenej hodnote. Ak sú pri realizácii objektu splnené užšie limity, tým lepšie zhotoviteľ plní svoju úlohu. Je veľmi škodlivé, ak podmienené hodnoty ďaleko zaostávajú za určitými – hoci len niekoľkými – miestami.
Historické hodnoty a recepty: Údaje, proporcie, označenia, postupy starostlivosti a limity uvedené nižšie boli prenesené z pôvodného článku, aby sa zachoval obsah. Nemali by sa používať ako moderná receptúra, akceptačné kritériá alebo náhrada za návrh zmesi, laboratórne testy, materiálové vyhlásenia, technologický plán a platné predpisy.
Pevnosť v tlaku cementovej malty a betónu
Veľkosť pevnosti v tlaku do značnej miery závisí od vlastností cementu, množstva cementu, množstva a zloženia piesku a kameniva, množstva vody v betóne počas inštalácie, spôsobu inštalácie atď.
Tabuľka 1. Vplyv množstva kameniva pri rovnakom množstve malty.
1. cement
Pevnosti v tlaku cementovej malty a betónu boli stanovené predchádzajúcimi pozorovaniami a sú definované predpismi.
2. Množstvo cementu
Podľa obr. 1a, pevnosť v tlaku sa zvyšuje so zvyšujúcim sa množstvom cementu, ak podiel malty v betóne zostáva rovnaký, pričom množstvo cementu v malte sa zvyšuje a konzistencia betónu je stále nezmenená. Ak množstvo malty zostane nezmenené a zvýši sa alebo zníži len množstvo kameniva, pevnosť sa zmení len nepatrne, pokiaľ množstvo malty postačuje na obsiahnutie všetkých zŕn kameniva. Pevnosť betónu v tlaku sa nebude zvyšovať donekonečna s nárastom množstva cementu - len do určitej hranice. Po tomto limite bude nárast pevnosti nevýznamný v pomere k cene, ktorá sa výrazne zvýši s nárastom množstva cementu. Optimálne množstvo cementu pre betón 1 m3 je 300-350 kg.
Tabuľka 2. Vplyv množstva piesku v betóne.
3. Množstvo malty v betóne
Pevnosť betónu v tlaku je určená pevnosťou malty, ako potvrdzujú tabuľky 1 a 2. Platí to len vtedy, ak je pevnosť kameniva väčšia ako pevnosť malty a ak je množstvo malty dostatočné na úplné pokrytie hrubých zŕn kameniva.
4. Granulometrické zloženie kameniva
Využitie spojiva sa dosiahne v plnom rozsahu, ak granulometrické zloženie kameniva v betóne zodpovedá pomerom znázorneným graficky na obrázku 2. Na obrázku 2 sa úplne predĺžená krivka vzťahuje na riečne a drvené štrky. Táto krivka ukazuje, že 25% celkového kameniva musí prejsť cez sito s otvorom #0,2mm; 65% musí prejsť cez sito s priemerom #3mm. Horná hranica pre kamenivo je určená sitom s priemerom #7mm.
Dnešné normy na určovanie granulometrického zloženia kameniva sú odlišné. Existujú štyri frakcie kameniva: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm a 16/31,5mm Kategórie súhrnu sa určujú v závislosti od množstva obilnín s nadváhou a podváhou.
Obr. 1.
Obr. 2.
5. Vplyv množstva vody na čerstvý betón
Pevnosť betónu v tlaku závisí vo veľkej miere od množstva pridanej vody. Najmenšie množstvo vody, pri ktorom betón dosiahne najvyššiu pevnosť, sa získa vtedy, keď sa pri zhutňovaní alebo vibrácii betónu objavia známky zreteľne viditeľného „potenia“, teda keď sa pri zhutňovaní vytvorí tenká vrstva cementového mlieka. S ďalším zvyšovaním množstva vody klesá pevnosť v tlaku. V tomto prípade je na prvom mieste vodno-cementový faktor - pomer hmotnosti vody a hmotnosti cementu k 1 m3 betónu. Optimálny vodno-cementový faktor na dosiahnutie úplnej hydratácie je 0,38 - 0,42. V praxi je to ťažko dosiahnuteľné a tieto hodnoty sú odvodené experimentálne, ale určite je to na to zamerané. Ak je množstvo vody nedostatočné, cement nebude schopný úplne hydratovať a betón nedosiahne projektovanú pevnosť. Pridávanie vody, keď nie je potrebné, tiež betón „dusí“ tak, že nedosahuje svoju návrhovú pevnosť. Po osadení betónu je potrebné sa oň pravidelne starať počas nasledujúcich siedmich dní. Výživa zahŕňa striekanie/zalievanie betónového povrchu, aby sa kompenzovala odparená voda a aby cement mohol hydratovať podľa plánu.
6. Vplyv teploty
Pri výstavbe budov v chladnom období by mal byť betón skladovaný tak, aby nebol vystavený vplyvu mrazu pred vytvrdnutím do takej miery, že pevnosť v tlaku je minimálne 10 MPa. Ak sa tento postup vykoná bez ďalšieho, potrebný efekt možno dosiahnuť predovšetkým pridaním nemrznúcej zmesi, urýchľovača atď. Nemrznúca zmes zabraňuje zamrznutiu vody v pripravovanom betóne a urýchľovače urýchľujú proces hydratácie, ktorý je v zime extrémne pomalý. Možno použiť aj hlinitanový cement, ktorý je vhodný najmä pre práce v mraze, ak ide o menšie stavby. Ak je betón vo vode nasýtenom stave často vystavený opakovanému zmrazovaniu a rozmrazovaniu (napr. v prípade hydrotechnických zariadení), potom možno očakávať deštrukciu, ak má betón na začiatku tuhnutia pevnosť v tlaku menšiu ako 15 MPa. V prípade vysokých teplôt vzduchu a materiálu je potrebné betón neustále udržiavať vlhký a chladný. Je tiež povinné zakryť čerstvú betónovú hmotu akýmkoľvek materiálom, ktorý zabráni zahrievaniu betónového povrchu. Pod vplyvom vysokých teplôt (nad 50 °C) je vývoj pevnosti betónu v tlaku nepredvídateľný, ak nie je dostatočná starostlivosť.
Bezpečnosť a výkon: cementový prach a čerstvý betón môžu poškodiť oči, pokožku a dýchacie cesty a miešačky, čerpadlá, vibrátory, debnenie, podpery a ťažké prvky nesú ďalšie mechanické riziká. Prísady sa nepridávajú svojvoľne, nepoužívajú sa ani historické referencie o chladnom a teplom počasí bez schválenej receptúry, technických listov, plánu betonáže, ochranných prostriedkov a dozoru.
Pevnosť betónu v ťahu
Pevnosť betónu v ťahu do značnej miery závisí od veľkosti prierezu skúšobných telies. Zväčšením prierezu skúšobných telies sa dosiahla nižšia pevnosť v ťahu. Pri testovaní hranolov prierezu 400 cm2, ktoré boli vyrobené z bežnej zmesi pre železobetón a po asi troch mesiacoch starnutia na vlhkom vzduchu, sa získali pevnosti v ťahu asi 1,2-2 MPa. Špeciálne zmesi na potrubia a pod. dávali do cca 4 MPa a aj viac, ak hrúbka skúšobných telies zodpovedala hrúbke používanej v praxi. Pre striekaný betón (striekaný betón pripravený na stavbe) sa získalo až 3,6 MPa. Zistilo sa, že predĺženie betónu do porušenia merané v milimetroch pri 1m je v priemere 0,07-0,13 mm/m.
Pevnosť betónu v ťahu je zanedbateľná v porovnaní s jeho pevnosťou v tlaku. Takmer vo všetkých prípadoch sa používa železobetón, ktorý má výstuž navrhnutú na prenášanie ťahových síl v prvku. Predpokladá sa, že betón neunesie nič v ťahu, takže projektanti sú na strane bezpečnosti. Pevnosť betónu v ťahu je desaťkrát nižšia ako pevnosť betónu v tlaku.
Pevnosť betónu v ťahu pri ohýbaní
Pevnosť v ohybe betónových nosníkov s pravouhlými prierezmi je väčšia ako pevnosť v ťahu telies rovnakých rozmerov. Je to spôsobené predovšetkým tým, že koeficient predĺženia betónu rastie rýchlejšie ako zaťaženie, takže sa nerealizuje rozloženie napätia, ktoré sa predpokladá bežným spôsobom výpočtu. V nosníku vystavenom ohybu sa najväčšie ťahové napätie vyskytuje len v hraničnej rovine napnutého remeňa a keď je zaťaženie v strede nosníka aj len na vonkajšom okraji jedného úseku.
Veľkosť pevnosti v ohybe tela starého28dní, vyrobených z mäkkého alebo tekutého betónu, bolo stanovené vo výške2-6 MNo; nosníky z hutneného betónu, vzorky striekaného betónu, ako aj vzorky striekaného betónu, starnúce niekoľko mesiacov a skladované najskôr vo vlhkom a potom v suchom stave, poskytli výsledky pevnosti v ohybe3,2 MDobre. Pre taniere vyrobené z rovnakého materiálu, ktoré boli tiež držané i8dní pod vodou, hodnota pevnosti v ohybe6,3 MDobre.
Zmrašťovanie, napučiavanie a dotvarovanie betónu
_Zmršťovanie a opuch. Trhliny pri zmršťovaní. Napätia pri zmrašťovaní. Ak sú betónové telesá, ktoré boli udržiavané vo vlhkom stave, vystavené vysychaniu, sušenie začne na povrchu a postupuje smerom do interiéru. Z vonkajšej strany môže byť betón takmer suchý na vzduchu, zatiaľ čo jeho jadro je stále vlhké. Suchá vrstva má tendenciu sa zmršťovať, vlhké jadro nie, alebo sa zmršťuje len v malom rozsahu. V dôsledku toho sa v takomto betónovom telese objavujú ťahové napätia na vonkajších povrchoch a tlakové napätia v jadre.
Ak ťahové napätia presiahnu pevnosť betónu v ťahu, objavia sa zmrašťovacie trhliny, ktoré prenikajú hlbšie alebo plytšie smerom k jadru a objavujú sa na miestach s nižšou pevnosťou. S postupujúcim sušením sa jadro postupne zmršťuje, ťahové napätia na vonkajších povrchoch klesajú.
Obr.3.
Obr.4.
Množstvo zmrašťovania betónu závisí od druhu cementu, množstva cementu, množstva vody pri príprave, od granulometrického zloženia a pružnosti kameniva, ako aj od veku a najmä od spôsobu údržby a klímy a do značnej miery od rozmerov betónového prvku.
Pozdĺžne zmeny betónu v stĺpoch a nosníkoch vystavených dlhodobému zaťaženiu. Dotvarovanie betónu. Stĺpy, ktoré stáli tri roky pod povoleným zaťažením v suchom pivničnom priestore a boli vyrobené z betónu bežného zloženia, sa neustále skracovali podľa obr. 3 a výrazne viac ako rovnaké, ale nezaťažené stĺpce. Tieto deformácie, ktoré prebiehajú pomaly a prekonávajú stupeň zmršťovania nezaťaženého betónu, sa nazývajú “creep”. Stupeň dotvarovania závisí od zloženia betónu, veľkosti a trvania zaťaženia, ako aj od vlhkosti betónu. Mokrý betón dotvaruje v oveľa menšej miere ako suchý betón, obr. 4. Betón, ktorý bol dlho vysušený bez zaťaženia, pri zaťažení len mierne tečie. Pri zaťažení ťahom dochádza k tečeniu v podobnom rozsahu ako pri zaťažení tlakom, obr. 5.
Dotvarovanie betónu, t.j. konštantná poddajnosť betónu pri zaťažení má za následok zvýšenie podielu výstuže na zaťažení v železobetóne, čo v prípade silne vystužených stĺpov môže viesť k výraznému odľahčeniu samotného betónu.
Obr. 5.
Praskliny a deformácie: uvedené trendy zmršťovania a dotvarovania nie sú dostatočným základom pre hodnotenie trhlín, priehybov, únosnosti alebo trvanlivosti konkrétneho objektu. Pre existujúcu stavbu je potrebná obhliadka, dokumentácia, merania a výpočty; pri novej stavbe je relevantný projekt, vlastnosti materiálu, podmienky prostredia, postupnosť výstavby a platné predpisy.
Odolnosť voči pošmyknutiu medzi výstužou a betónom
Výstuž v železobetónových konštrukciách by mala plne znášať ťahové sily, keď je prekročená odolnosť betónu počas ťahu v dôsledku zmršťovania betónu a vplyvu vonkajších síl. Na tento účel je potrebné, aby výstuž dokázala preniesť svoje zaťaženie do betónu cez styčné plochy s betónom, a to tak, aby pri povolenom zaťažení nedošlo k pretrhnutiu kotvenia výstuže. Kotvenie je zabezpečené háčikmi na konci tyčí. Existujúce typy výstužných tyčí, ktoré sa delia na základe priečnych rebier, sú: B500A (hladká tyč), B500B (tyč s rebrom v jednom smere) a B500C (tyč s rebrami v dvoch smeroch).
Výstužná a ochranná vrstva: historické značenie, popis rebier a spôsob kotvenia nie sú základom pre výber či detailovanie dnešnej výstuže. Druh ocele, priemer, napojenie, kotvenie, presah, vzdialenosť, ochranná vrstva a montáž sú určené projektom a potvrdené dohľadateľnou dokumentáciou a kontrolou na stavbe.
Odolnosť cementovej malty a betónu voči opotrebovaniu
Malty podľa obr. 18 sú v tomto ohľade tiež obzvlášť dobré; pokiaľ ide o granulometrické zloženie, vo všeobecnosti by sa mali dodržiavať vyššie uvedené pokyny týkajúce sa pevnosti v tlaku. Okrem toho sa odporúča kameň, ktorý vykazuje vysokú odolnosť proti opotrebovaniu a nárazu. Prísady, ktoré sú odolnejšie ako dobrý tvrdý kameň, zvyšujú odolnosť betónu proti opotrebovaniu, ak majú vhodnú zrnitosť a tvar. Mokrý betón sa opotrebováva rýchlejšie ako suchý betón; vlhkosť napomáha brúseniu.
Odolnosť betónu proti poveternostným vplyvom
Keď je potrebné stanoviť podmienky na výrobu betónu odolného voči poveternostným vplyvom, treba v prvom rade vychádzať zo skúseností získaných na predtým postavených konštrukciách. V prvom rade treba venovať pozornosť nasledovnému:
- Ako si vybrať kameň? - Pri výbere kameňa sa často vyskytujú problémy z ekonomických dôvodov, či je potrebné použiť kameň, ktorý by sa podobne ako drvený piesok alebo drvina ukázal byť plochý a tým by spôsobil zlé zaliatie betónu, alebo či ide o kameň s nedostatočnou odolnosťou voči poveternostným vplyvom. V tejto súvislosti musia byť stanovené prísne požiadavky, aby sa na vonkajší betón používal iba kameň s dobrou odolnosťou voči poveternostným vplyvom
- Aké množstvo cementu je potrebné na betón? - Na vonkajších plochách musí byť betón dostatočne nepriepustný pre vodu. Na tento účel možno použiť to, čo sa zistilo o vplyve granulometrického zloženia betónu na priepustnosť vody a na základe toho určiť potrebné množstvo cementu. Niektoré optimálne množstvá cementu sa pohybujú medzi 300-350 kg na m3 betónu, ale to sa môže od prípadu k prípadu veľmi líšiť (závisí to od mnohých faktorov).
- O akú zrnitosť a o aké vlastnosti zrnitého zloženia betónu sa máme snažiť? - Závisí od prípadu k prípadu - riečne kamenivo je priaznivejšie, nerovnomerné zloženie; drvené kamenivo môže byť v niektorých aspektoch kvalitnejšie, ale má ostré zrná, ktoré by v niektorých betónových zmesiach mohli byť škodlivé.
- Aká pevnosť betónu je potrebná? - Na túto otázku je oveľa ťažšie odpovedať ako na tie, o ktorých sa už diskutovalo. Preto všetky predchádzajúce návrhy odkazujú na obmedzené príležitosti. Na vyriešenie tohto problému bolo vykonaných niekoľko testov, ktoré ukázali, akú pevnosť by mal mať betón, aby zostal dlhodobo odolný voči cyklickému zmrazovaniu a rozmrazovaniu. Dospelo sa k záveru, že betón pred opakovaným vystavením mrazu a rozmrazovaniu by mal vykazovať pevnosť v tlaku najmenej 15 MPa. Ak sa betón spracováva zvonka, sú potrebné vyššie pevnosti; v takom prípade sa odporúča poskytnúť aspoň 25 MPa.
- Aká konzistencia betónu je vhodná? - Čo sa týka konzistencie betónu, v súčasnosti panuje názor, že pri liatom betóne treba byť opatrný, keďže svojím veľkým množstvom vody napomáha vylučovaniu, čo sa prejaví tak, že na každej naliatej vrstve sa objaví viac či menej výrazná vrstva jemnozrnnej a na vodu bohatej malty. Táto malta má menšiu pevnosť, väčšiu schopnosť absorbovať vodu atď.
- Do akej miery treba brať do úvahy tvar objektu? - Ak je napríklad vonkajší povrch odstupňovaný, potom sa na značnej časti betónu zadrží viac snehu a ľadu, ako keď je stena ošetrená hladkými povrchmi. Namáčanie môže trvať dlho, a preto je mrazenie a rozmrazovanie v mokrom stave bežnejšie. Cieľom je udržať sneh, ľad a nečistoty na budove čo najkratšie.
V prípade, že sa betón spracováva z vonkajšej strany, treba mať na pamäti, že sa tým spravidla zvýši priepustnosť vody a že sa pomocou nástroja na rezanie kameňa rozbijú veľké kusy kameniva ležiace na povrchu. Ak ošetrený betón obsahuje výstuž, je potrebná osobitná opatrnosť, aby sa dostatočne zachoval ochranný účinok betónu (ochranná vrstva) pre výstuž. Prenikaniu vody do betónu možno do určitej miery zabrániť nátermi/prísadami.
Trvanlivosť nie je určená jednou hodnotou: pôsobenie vody, mrazu, solí, opotrebovania a chemického pôsobenia si vyžaduje koordinovaný výber materiálov, navrhnutú ochrannú vrstvu, kontrolovanú montáž a starostlivosť, vyriešené odvodnenie, pravidelné kontroly a údržbu. Náter alebo prísada sama osebe nedokáže kompenzovať nesprávne zloženie, zlú inštaláciu, praskliny, nedostatočnú ochrannú vrstvu alebo nevyriešené zadržiavanie vody.