Betón (materiálové inžinierstvo)

 

Betón (z francúzskeho béton) je stavebný materiál. Vzniká spojením častíc výplne pomocou spojovacieho tmelu do tuhého celku, ktorého pevnosť sa blíži pevnosti niektorých druhov prírodných kameňov. Ako betón sa obyčajne označuje cementový betón, kde je spojovacím tmelom zatvrdnutá cementová kaša. Podstatou jej tuhnutia a tvrdnutia je chemická reakcia cementu a vody (hydratácia cementu). Betón môže mať aj iný spojovací tmel (spojivo), napr. asfalt (asfaltový betón), magnezit (betón na xylolitové podlahy), makromolekulové živice (plastbetón), sadru (betón na zvukové izolačné priečky). Ako výplň (plnivo) sa používajú väčšinou anorganické materiály prírodného alebo syntetického pôvodu označované ako kamenivo do betónu, napr. štrkopiesok, drvina prírodných hornín, škvara, agloporit.

Na zlepšenie vlastností betónu sa do betónovej zmesi pridávajú rôzne prímesi a prísady. Vlastnosti betónu závisia od spôsobu spracovania zmesi a ošetrovania betónu, ako aj od druhu a podielu jednotlivých zložiek. Najpevnejšie sú vibrované betóny s malou frakciou piesku. Charakteristickými vlastnosťami stvrdnutého betónu sú pevnosť, modul pružnosti, zmršťovanie a dotvarovanie, pri špeciálnych betónoch napr. vodotesnosť, odolnosť proti mrazu, obrusovaniu, agresívnemu prostrediu a žiareniu. Aby betón stvrdol do požadovaného tvaru, premiešaná betónová zmes sa ukladá do dreveného alebo oceľového debnenia. Prostý betón bez výstuže je vhodný na konštrukcie namáhané iba tlakom. Betón tuhne cca. 28 dní. Tuhnutie ale potom nekončí, betón tuhne pri správnej vlhkosti skoro donekonečna.
Pri namáhaní ťahom alebo ohybom vznikajú v betóne ťahové napätia, pretože pevnosť betónu v ťahu je podstatne menšia, vystužuje sa oceľovými prútmi (železobetón). Spojenie ocele a betónu do jedného materiálu umožňuje takmer rovnaká tepelná rozťažnosť obidvoch zložiek. Lepšie využívať mechanické vlastnosti týchto zložiek umožňuje predpätý betón.

Betón je najpoužívanejší stavebný materiál obľúbený najmä pre pevnosť v tlaku, možnosť sformovať žiadaný tvar pri oveľa menšej prácnosti ako pri kresaní prírodného kameňa, pre nižšiu cenu ako pri iných stavebných látkach, objemovú stálosť, trvanlivosť, odolnosť proti vysokým teplotám a vplyvu chemicky pôsobiacich látok.
Betóny možno deliť podľa rôznych hľadísk, napr. podľa dosiahnutej pevnosti do pevnostných tried, podľa objemovej hmotnosti na ľahký, obyčajný a ťažký, podľa technológie výroby na liaty, zhutňovaný prepichovaním, vibrovaný, lisovaný a vákuovaný, podľa spôsobu dopravy na betón vyrábaný na mieste, v ústredných výrobniach (transportný) a čerpaný. Okrem konštrukčných betónov, používaných na veľmi namáhané časti konštrukcií sa vyrábajú výplňové betóny, ľahčené, s veľkou izolačnou schopnosťou, napr. prevzdušnený betón, pórobetón, perlitbetón. Špeciálnymi druhmi betónu sú vodostavebné, cestné (používané na kryty dopravných komunikácií), žiaruvzdorné, pohľadové (umožňujú ponechať vonkajšie plochy betónu bez ďalšej úpravy) a vláknobetóny.

Zloženie betónu

Návrh zloženia betónu nie je jednoduchý, dôležitý je pomer hrubého a drobného kameniva, pomer množstva cementu a kameniva, pomer vody k zmesi cementu a kameniva. Zloženie betónu ďalej závisí aj na ďalších parametroch ako napr. pevnostná trieda a okolité podmienky...

„Dobrá zmes a nepresná lopata“ - Problémom je to, ako v domácich podmienkach zabezpečiť dodržiavanie stáleho zloženia betónovej zmesi. Dobrý a pevný betón sa dá získať až pri danom pomere piesku a cementu v rozmedzí 2:1 až 3:1, pretože cementový tmel tvorený cementom a vodou musí obaliť veľké množstvo malých zŕn piesku. Týmito miešacími pomermi sa rozumejú skutočné objemové pomery a nie dávkovanie malých lopát cementu a veľkých lopát piesku.

Kto betón niekedy miešal, musel zistiť, že lopata cementu je podstatne ľahšia, ako lopata piesku. Z dôvodu tejto rôznosti oboch materiálov, by dávkovanie cementu a piesku nemalo byť objemové, ale hmotnostné. Kompromisom je navážiť pre prvú miešačku, dať cement a piesok do vedierok a ďalej dodržiavať dávky vedierok na jednu miešačku. Ešte jednoduchšie je nechať si navrhnúť zloženie betónovej zmesi na jednu miešačku a na jedno vrece cementu a "od oka" pomocou vedierok dodávať len piesok. Dávkovanie piesku lopatami sa nedá vôbec doporučiť, pretože každá lopata je iná, a naviac hmotnosť jednej lopatky piesku je závislá na vlhkosti piesku.

A) Pomer cementu ku kamenivu  - Cement je najdrahšou zložkou betónovej zmesi, preto sa snažíme vyrobiť kvalitný betón požadovanej  pevnosti s minimálnym množstvom cementu. Spotreba cementu priamo závisí od medzerovitosti kameniva a od veľkosti povrchu kameniva. Určuje sa v kg na 1mhotového betónu. Veľmi približne (!!!!) teda platí, že pri normálnom betóne (pevnostnej triedy C25/30) stredne mäkkej zmesi obsahuje jeden meter kubický:

260kg cementu - 140litrov vody - 1 900kg kameniva

STN 73 2400 udáva minimálne množstvá cementu pre prostý betón 200 kg a pre železobetón 260 kg na 1mhotového betónu. So zvyšovaním množstva cementu sa zvyšuje a j pevnosť betónu až do použitia 450 kg cementu na 1mhotového betónu. Ďalšie zvyšovanie množstva cementu už nemá vplyv na zvýšenie pevnosti betónu, preto sa odporúča použiť radšej cement vyššej triedy.

Srdce betónu tvorí cement, ktorého druhy sa delia do piatich skupín. Všetky druhy sú označené a je pri nich uvedená hodnota normalizovanej pevnostnej triedy. Základom každej z nich je portlandský prášok, ktorý sa vyrába pálením pripravenej surovinovej zmesi oxidov CaO, SiO2, Al2O3, Fe3O3 a malého množstva ďalších látok. Jednotlivé druhy cementu odlišujú farebné nápisy. Jednotlivé druhy sa líšia zložením, vlastnosťami, pevnostnou triedou, dobou tuhnutia a použitím.

Betóny s malým obsahom cementu nazývame chudé, s väčším množstvom cementu sú mastné. Betóny majú svoje pevnostné triedy C a B. Základným parametrom kvality podkladu je pevnosť v tlaku. Dôležitá je aj konzistencia betónovej zmesi podľa ISO 4109, ISO 4110. Tá môže byť V2, V3, S2 a S3.

B) Pomer drobného a hrubého kameniva

Kamenivo do betónu má byť zmiešané minimálne z dvoch frakcií. Drobné kamenivo obsahuje zrná do veľkosti 4 mm a hrubé kamenivo má veľkosť zŕn od 4 do 125 mm.

V bežných prípadoch vyhovujú zmesi, v ktorých prevláda hrubé kamenivo. Pomer hrubého kameniva k drobnému kamenivu má byť 3:2 až 2:1. Na výrobu kvalitných betónov sa požaduje, aby množstvo piesku v kamenive predstavovalo asi 35 až 40% jeho hmotnosti. Tento pomer zaručuje dobrú konzistenciu čerstvého betónu s najmenšou dávkou cementu. Ak sa použije väčší podiel drobného kameniva, potom sa musí zvýšiť dávka cementu.  Pomer piesku ku štrku závisí aj od veľkosti maximálneho zrna kameniva (viď tab. A) 

 

Tabuľka A: Pomer piesku ku štrku  v závislosti od maximálneho zrna kameniva

Rozmer

maximálneho zrna (mm)

Hmotnosť kameniva (%)

piesok

štrk

8

60-75

40-25

16

35-55

65-45

32

25-50

75-50

63

20-40

80-60

 

  

C) Pomer vody k suchej zmesi cementu a kameniva

„Aby sa prevaľoval“ - Konzistencia betónovej zmesi, je daná dávkou vody. Dobrý betón by sa mal v spádovej miešačke prevaľovať, mal by vytvoriť kužeľ pri vysypaní do stavebného kolieska a nemal by po uložení odlučovať vodu. Riedke betóny, ktoré odlučujú po uložení vodu, sú po vytvrdnutí prašné, tvoria sa v nich trhliny a drobia sa. Aj v domácich podmienkach by mala byť pre výrobu betónu použitá aspoň plastifikačná prísada, ktorá umožňuje dobrú spracovateľnosť pri nižšej dávke vody.

 

Množstvo vody, ktoré pridávame k suchej zmesi cementu a kameniva (štrku a piesku) je ovplyvnené mnohými činiteľmi. Napríklad množstvom cementu, tvarom zŕn kameniva, jeho nasiakavosťou a vlhkosťou, spôsobom spracovateľnosti a dopravy betónovej zmesi a pod.

Na hydratáciu 1 kg cementu potrebujeme minimálne 0,23 l vody. Ďalšia voda je potrebná na zníženie trenia kameniva v betónovej zmesi pri jej spracovaní. Z cementu a vody treba vytvoriť mazivo, ktoré ma obaliť všetky zrná kameniva.

Pomer množstva vody a cementu v betónovej zmesi sa vyjadruje vodným súčiniteľom w , pre ktorý platí vzťah w = v/c (v je hmotnosť vody, c je hmotnosť cementu).

Vodný súčiniteľ určuje konzistenciu (spracovateľnosť) betónovej zmesi, ktorá je dôležitá pri určovaní spôsobu dopravy betónovej zmesi a jej ukladaní a zhutňovaní.

Konzistenciu betónovej zmesi možno vyjadriť tromi stupňami:

- zavlhnutá zmes (w = 0,33 až 0,45), obsahuje len toľko vody, aby sa dala v ruke miesiť a nezanechávala na dlani vlhkosť (sem patria veľmi tuhé, tuhé a zavlhnuté zmesi),

- mäkká zmes (w = 0,45 až 0,60), obsahuje toľko vody, aby bola cestovitá (sem patria málo mäkké a mäkké zmesi),

- tekutá zmes (w = 0,60 až 1,00), obsahuje veľké množstvo vody. Cementová kaša je tekutá a oddeľuje sa od zŕn kameniva.


Domáce plastifikátory
V betónoch vystavených vplyvom poveternostných podmienok je najdôležitejšia vlastnosť ich odolnosť proti pôsobeniu mrazu. Mrazuvzdorný betón musí byť alebo dokonale hutný, alebo musí byť hmota betónu prestúpená malými vzduchovými pórmi s veľkosťou do 0,25 mm. V betonárskej praxi sa to dosahuje špeciálnymi prevzdušňovacími prísadami na báze rezinátov alebo kovových mydiel. Pri domácej výrobe betónu sa to dá dosiahnuť pridaním malého množstva saponátu do betónu pri jeho miešaní (napríklad JAR na riad). Do miešačky s objemom 80 litrov postačí jedna polievková lyžica saponátu. So saponátom je potrebné betónovú zmes miešať aspoň 2 minúty. Saponát okrem prevzdušnenia pôsobí ako plastifikátor a betónová zmes sa lepšie spracováva. Touto nenákladnou úpravou zmesi zvýšite životnosť betónu.

 

Sám sa zhutní
Betón by mal byť uložený do konštrukcie čo najskôr po vyrobení a mal by byť zhutnený, aby sa zo štruktúry betónu vypudili veľké vzduchové bubliny. Potreba zhutnenia betónu je veľakrát nahradená vyrobením riedkeho betónu, ktorá sa v konštrukcii rozleje. Druhým bežným javom je objednať si zavlhnutú betónovú zmes, tú vysypať na stavbe a celý deň z tejto zmesi vyrábať pridaním vody plastický betón. Pretože piesok nie je nikdy úplne suchý, prebieha po celú dobu v tejto vlhkej zmesi chemická reakcia spôsobujúca tuhnutie betónu. Existuje tu nebezpečenstvo, že betón, ktorý už určitú dobu tuhol, bol uložený do konštrukcie, pričom jeho tuhnutie bolo následne prerušené pridaním vody. To má za následok trhliny.

Kutil bez vibrátora
Zhutnenie betónu v domácich podmienkach je dosť obtiažne. Jedno percento veľkých vzduchových bublín v betóne znižuje jeho pevnosť asi o 6 %. Dobre zhutnený betón sa dá vyrobiť aj bez strojných vibrátorov vpichovaním oceľovej tyče, alebo premiešavaním oceľovými alebo drevenými tyčami.

Zreje ako betón
Ďalším problémom je ošetrovanie betónu behom jeho zrenia, kedy potrebuje dostatočnú vlhkosť a teplotu k priebehu tvrdnutia. Pokiaľ dôjde k jeho vyschnutiu, zastavuje sa chemická reakcia a betón sa môže stať nepevným a popraskať. Zabrániť vysychaniu je potrebné predovšetkým pri tenkých doskách, pretože vplyvom prúdenia vetra je odparené množstvo vody závislé na ploche betónu. Preto je potrebné zvlášť pri tenkých betónových konštrukciách zabrániť odparovaniu vody prikrytím PE fóliou, alebo polystyrénovými doskami.

Dážď pre silu
Pre výrobu a ukladanie betónu je najvhodnejšie počasie, kedy sa teploty pohybujú od +15°C do +25°C a je vysoká relatívna vlhkosť vzduchu. Pri teplotách vyšších je potrebné betón rýchlejšie spracovať, pretože rýchlejšie tvrdne. Horšia situácia je pri teplotách nižších. Pri teplotách betónovej zmesi nižších ako +5°C sa zastavuje chemický proces tvrdnutia, z betónu sa väčšinou vyparí voda a dôjde k znehodnoteniu. Aby sme tomu predišli, je potrebné zaistiť, aby betónová zmes pri ukladaní mala aspoň +10°C, a aby táto jej teplota neklesala. To dosiahneme použitím teplej vody pre výrobu betónu a zaizolovaním konštrukcie pred únikom tepla. Podstatne bezpečnejšie je použiť ešte aj chemické urýchľovače tvrdnutia betónu, ktoré zrýchľujú proces tvrdnutia a spôsobujú samoohrev betónovej zmesi priebehom chemickej reakcie.


Doprava betónu
Betón sa k nám z betonárky dostáva väčšinou vo forme tzv tansportbetónu, čo je betónová zmes, ktorej zložky boli zamiešané v betonárke a ktorá sa na miesto spracovania dopravuje so zárukou predpísanej akosti zmesi. Ďalšou z možností dodávky betónu na miesto určenia je rozvoz tzv. zavlhnutej zmesi. Ide o využitie betónu v menších objemoch kladúcich predovšetkým nároky na dobu spracovania a možnosti uloženia. Základnou výhodou spracovania zavlhnutých betónových zmesí je možnosť okamžitého odformovania betónového výrobku a možnosť jeho zrenia na podložkách.

 

Zdroj informácii - referaty.sk

pozri tiež:  rozdelenie štrkov a kameniva  ,  prepočet betonárskej výstuže , naša poradňa pre Vašu stavbu , naše stroje a mechanizmy na Vašej stavbe

 

MONET Prievidza - stavebná a obchodná spoločnosť , ul. Stavbárov č.21, 971 01 Prievidza www.MONETcolor.sk

www.DROZD.sk všetky kontakty sú prístupné na našich www stránkach....