Beton

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 9. října 2021; kontroly vyžadují 19 úprav .

Beton (z francouzštiny  béton ) je stavební materiál z umělého kamene získávaný formováním a tvrdnutím racionálně zvolené, důkladně promíchané a zhutněné směsi minerálního (například cementu ) nebo organického pojiva, hrubého nebo jemného kameniva, vody [1] . V některých případech může obsahovat speciální přísady a také neobsahovat vodu (například asfaltový beton ).

Ve stavebnictví se nejvíce používají betony vyrobené z cementů nebo jiných anorganických pojiv. Tyto betony jsou obvykle utěsněny vodou. Cement a voda jsou aktivními složkami betonu; v důsledku reakce mezi nimi vzniká cementový kámen, který upevní zrna kameniva do monolitu.

Na organických pojivech ( bitumen , minerální pryskyřice) se betonová směs získává bez přivádění vody, což zajišťuje vysokou hustotu a nepropustnost betonu.

Historie

Nejstarší beton objevený archeology během vykopávek ve vesnici Lepenski Vir (Srbsko) lze připsat roku 5600 před naším letopočtem. E. V jedné z chatrčí starověkého osídlení byla podlaha o tloušťce 25 cm [2] [3] vyrobena z betonu smíchaného se štěrkem a místním vápnem .

Beton byl široce používán ve starém Římě [2] . Itálie  je vulkanická země se snadno dostupnými přísadami, ze kterých lze vyrobit beton, včetně pucolánů a lávové drti . Římané používali beton při hromadné výstavbě veřejných budov a staveb, včetně Pantheonu , který je dodnes největší nevyztuženou betonovou kupolí na světě. Tato technologie zároveň nebyla rozšířena ve východní části státu, kde se ve stavebnictví tradičně používal kámen a pak levný sokl  - druh cihel.

V důsledku úpadku Západořímské říše přišla vniveč rozsáhlá výstavba monumentálních staveb a staveb, která znemožňovala použití betonu a v kombinaci s celkovou degradací řemesla a vědy vedla ke ztrátě jeho výroby. technika. Během raného středověku byly jedinými významnými architektonickými objekty katedrály, které byly postaveny z přírodního kamene.

Patent na „římský cement“ získal v roce 1796 James Parker . V první polovině 19. století byl portlandský cement moderního typu vyvinut mnoha výzkumníky a průmyslníky. Patent na portlandský cement získal v roce 1824 Joseph Aspdin , v roce 1844 I. Johnson zlepšil Aspdinův portlandský cement. V roce 1817 Vika vynalezla cementový slínek a v roce 1840 portlandský cement. Souběžně s růstem výroby portlandského cementu došlo k nárůstu používání cementových malt a betonů ve stavebnictví.

Světovými lídry ve výrobě betonu jsou Čína (430 milionů m³ v roce 2006) [4] a USA (345 milionů m³ v roce 2005 [5] a 270 milionů m³ v roce 2008) [4] . V Rusku bylo v roce 2008 vyrobeno 52 milionů m³ betonu [4] .

Klasifikace a druhy betonu

Podle GOST 25192-2012 „Beton. Klasifikace a obecné technické požadavky“ [6] a GOST 7473-2010 „Betonové směsi. Specifikace“ [7] , klasifikace betonů (s výjimkou betonů na bázi živičných pojiv - asfaltových betonů ) se provádí podle hlavního účelu, druhu pojiva, druhu kameniva, struktury a podmínek tvrdnutí:

Výroba betonu

Cementobeton se vyrábí smícháním cementu, písku, drceného kamene a vody (jejich poměr závisí na značce cementu, frakci a obsahu vlhkosti písku a drceného kamene), jakož i malého množství přísad ( změkčovadla , vodoodpudivé látky atd.). ). Cement a voda jsou hlavními pojivovými složkami při výrobě betonu. Například při použití cementu třídy 400 k výrobě betonu třídy 200 se použije poměr 1:3:5:0,5. Pokud se použije cement třídy 500, pak se při tomto podmíněném poměru získá beton třídy 350. Důležitou charakteristikou je poměr vody a cementu („ vodocementový poměr “, „vodocementový modul“; označovaný jako „W/C“). betonu. Pevnost betonu přímo závisí na tomto poměru: čím nižší je W / C, tím pevnější je beton. Teoreticky je pro hydrataci cementu dostačující W / C = 0,2, ale takový beton má příliš nízkou plasticitu, proto se v praxi používá W / C = 0,3–0,5 a vyšší.

Častou chybou při řemeslné výrobě betonu je nadměrné přidávání vody, které zvyšuje pohyblivost betonu, ale několikanásobně snižuje jeho pevnost, proto je velmi důležité přesně dodržet poměr voda-cement, který se vypočítává podle tabulek v závislosti na značce použitého cementu [8] .

Kamenivo do betonu

Jako výplň lze použít přírodní nebo umělý sypký kámen. Kamenivo, které zabírá až 80-85 % svého objemu v betonu, tvoří tuhou kostru betonu, snižuje smršťování a zabraňuje vzniku smršťovacích trhlin.

Podle velikosti zrn se kamenivo dělí na jemné ( písek ) a hrubé ( drť a štěrk ).

Kamenivo pro samoopravný beton může být chemické (na bázi bitumenu) a organické (kapsle s bakteriemi produkujícími vápník). Takový samoopravný beton je perspektivní pro stavbu například mostů. Výsledky testů ukazují téměř úplné zhojení trhliny během asi 4 týdnů [9] .

Výběr složení betonu

Jednou z nejdůležitějších složek betonové směsi je písek. Pro přípravu betonu je lepší použít přírodní písek od středního až po hrubý. Velikost písku a jeho poměr s hrubým kamenivem (drcený kámen nebo štěrk v těžkém betonu, keramzit v lehkém betonu) ve složení betonové směsi ovlivňuje pohyblivost a množství cementu. Čím jemnější písek, tím více minerálního kameniva a vody je potřeba. Nejdůležitějším omezením při použití přírodního písku je omezení přítomnosti jílu nebo jílových částic ve složení písku. Malé (jílové) částice velmi silně ovlivňují pevnost betonu. I jejich malé množství vede k výraznému poklesu pevnosti betonu. Proto v nepřítomnosti přírodního písku bez jílových částic se dostupný písek zlepšuje (obohacuje) pomocí následujících postupů: praní písku; dělení písku na frakce v proudu vody; oddělení od písku požadované frakce; míchání písku dostupného v pracovní oblasti s dováženým vysoce kvalitním pískem.

Po obohacení a přípravě musí písek splňovat podmínky definované tzv. standardní třídicí plochou. Složení zrn, určené proséváním písku přes síta s různými otvory, by mělo odpovídat oblasti znázorněné na obrázku čárkovaně. Je možné použít písek s velikostí částic zohledňující nezastíněnou plochu, ale pouze pro beton třídy 150 a nižší [10] .

Místo písku lze s úspěchem využít odpad z výroby hutního, energetického, těžebního, chemického a jiného průmyslu [11] .

Pokládání, hutnění, vytvrzování

Betonová směs po přípravě a uložení by měla být co nejdříve zhutněna. Během procesu zhutňování je vzduch ve vzduchových kapsách odstraněn a výkvětové mléko je redistribuováno pro bližší kontakt s pevnými frakcemi betonu. To vede ke zvýšení pevnosti hotového betonu. Pro hutnění se používá vibrace. Při vibračním zhutňování v monolitické konstrukci se používají ruční vibrátory, v blokové konstrukci vibrolisy . Teplota vytvrzování - od +5 °C do +30 °C.

Při betonářských pracích dochází k technologickým zbytkům betonu v betonovém čerpadle nebo domíchávači, při jejich odvodňování na zem dochází k lokálnímu znečištění. Pro efektivní využití zbytků betonu [12] , je možné předem připravit malé formy.

Vlastnosti výkonu

Pevnost v tlaku

Hlavním ukazatelem, který charakterizuje beton, je pevnost v tlaku. Stanovuje třídu betonu.

Třída betonu B je krychlová pevnost (hranol) v MPa uvažovaná se zaručenou bezpečností (úroveň spolehlivosti) 0,95. To znamená, že vlastnost nastavená třídou je poskytnuta alespoň 95krát ze 100 a pouze v pěti případech můžete očekávat, že nebude splněna.

Podle SNiP 2.03.01-84 "Betonové a železobetonové konstrukce" je třída označena latinským písmenem "B" a čísly znázorňujícími únosný tlak v megapascalech (MPa). Například označení B25 znamená, že standardní kostky (150 × 150 × 150 mm) z betonu této třídy vydrží v 95 % případů tlak 25 MPa. Pro výpočet indexu pevnosti je dále nutné vzít v úvahu koeficienty, např. pro beton třídy B25 z hlediska pevnosti v tlaku je při výpočtech použita normová odolnost Rbn 18,5 MPa, návrhová odolnost Rb je 14,5. MPa.

Stáří betonu odpovídající jeho třídě z hlediska pevnosti v tlaku a osového napětí je stanoveno při návrhu na základě možných skutečných podmínek zatížení konstrukce návrhovým zatížením, způsobu montáže a podmínek tvrdnutí betonu. Při absenci těchto údajů je konkrétní třída stanovena ve věku 28 dnů.

Spolu s třídami je pevnost betonu dána také třídami, označenými latinským písmenem "M" a čísly od 50 do 1000, což znamená pevnost v tlaku v kgf / cm². GOST 26633-91 „Těžký a jemnozrnný beton. Specifikace“ stanoví následující shodu mezi třídami a třídami s variačním koeficientem pevnosti betonu 13,5 %:

Třída pevnosti betonu Pevně ​​nejbližší značka betonu Moderní mezinárodní označení [13]
B3.5 M50 —
B5 M75 —
B7.5 M100 —
B10 M150 C8/10
B12.5 M150 С10/12.5
B15 M200 C12/15
B20 M250 C16/20
B22.5 M300 С18/22.5
B25 M350 C20/25
B27.5 M350 С22/27.5
B30 M400 C25/30
B35 M450 C28/35
— — C30/37
B40 M550 С32/40
B45 M600 С35/45
B50 M700 С40/50
B55 M750 С45/55
B60 M800 С50/60
— — C55/67
B70 M900 —
— — С60/75
B80 M1000 —
— — С70/85
B90 — —
— — С80/95
B100 — —
— — С90/105
B110 — —
B120 — —

Tato tabulka byla odstraněna z aktuální verze GOST 26633-2015.

Vzorky betonu musí být až do okamžiku zkoušení skladovány v normálních kalicích komorách , pevnost hotové konstrukce lze kontrolovat nedestruktivními zkušebními metodami pomocí Kashkarovových , Fizdelových nebo Schmidtových kladívek , skleometrů různých konstrukcí, ultrazvukových přístrojů a dalších.

Zpracovatelnost

Podle GOST 7473-2010 se betony podle zpracovatelnosti (označené písmenem „P“) rozlišují:

GOST zavádí následující označení pro betonové směsi podle zpracovatelnosti:

Stupeň zpracovatelnosti Standard tuhosti, s Kuželový tah, cm
Super tvrdé směsi
SG3 Přes 100 -
SG2 51-100 -
SG1 méně než 50 -
Tuhé směsi
G4 31-60 -
F3 21-30 -
G2 11-20 -
G1 5-10 -
Mobilní směsi
P1 4 nebo méně 1-4
P2 - 5-9
P3 - 10-15
P4 - 16-20
P5 - 21 a víc

Při betonáži betonovou pumpou má rozhodující význam index zpracovatelnosti . Pro čerpání se používají směsi s indexem zpracovatelnosti minimálně P2.

Další důležité ukazatele

Zkušební klimatické komory se používají ke zkouškám mrazuvzdornosti a voděodolnosti betonu .

Přísady do betonu

Použití přísad umožňuje výrazně ovlivnit směsi, betony a malty tím, že jim propůjčí specifické vlastnosti. GOST 24211-2008 „Přísady do betonu a malt. Všeobecné specifikace“ nabízí následující klasifikaci přísad:

  1. Přísady, které regulují vlastnosti betonových a maltových směsí:
    • plastifikační přísady zvyšují pohyblivost betonové směsi, čímž umožňují získat danou konzistenci s menší spotřebou vody;
    • přísady snižující vodu umožňují získat vysoce mobilní směsi s nízkým obsahem vody, tedy s relativně malým objemem cementového kamene;
    • stabilizační přísady zajišťují zachování konzistence, čímž zabraňují separaci směsi při pokládce a hutnění;
    • přísady regulující zachování pohyblivosti směsi jsou žádané v horkém období, pokud je nutné směs přepravovat po dlouhou dobu;
    • přísady zvyšující obsah vzduchu (plynu) ve směsi nebo přísady strhující vzduch zvyšují mrazuvzdornost, odolnost proti vodě a korozi, ale poněkud snižují pevnost budoucí konstrukce;
  2. Přísady, které regulují vlastnosti betonů a malt:
    • regulace kinetiky tvrdnutí betonu:
      • retardéry se používají, když je nutné prodloužit dobu, než betonová směs začne tuhnout v případě dlouhodobé přepravy;
      • urychlovače zkracují dobu tvrdnutí betonu;
    • zvýšení pevnosti betonu - přísady tohoto typu zvyšují odolnost betonu proti oděru, nárazu a štípání;
    • snížení propustnosti - látky zvyšující hustotu betonové konstrukce;
    • přísady zvyšující ochranné vlastnosti ve vztahu k ocelové výztuži se používají k zamezení koroze při přímém kontaktu betonu s výztuží v železobetonových konstrukcích;
    • přísady, které zvyšují mrazuvzdornost , zvyšují počet cyklů střídavého zmrazování a rozmrazování betonu bez ztráty pevnostních vlastností;
    • přísady zvyšující korozní odolnost betonu v prostředí, které způsobuje zhoršení vlastností materiálu;
    • expandující přísady se používají ke kompenzaci smršťování betonu během provozu konstrukce;
  3. Přísady, které dodávají betonu a maltě speciální vlastnosti:
    • nemrznoucí přísady, když jsou rozpuštěny ve vodě, výrazně snižují bod tuhnutí směsi, zabraňují jejímu zamrznutí během přepravy a také zabraňují zamrzání čerstvě položeného betonu v chladném období;
    • vodoodpudivé přísady dodávají stěnám betonových pórů vodoodpudivé vlastnosti, zvyšují odolnost betonu vůči vodě a také zabraňují vzniku kapilárního efektu ;
    • fotokatalytické přísady dodávají betonu samočisticí vlastnosti, v důsledku takové reakce se rozkládá téměř jakékoli znečištění na stěnách jakékoli konstrukce - prach, plísně, bakterie, částice výfukových plynů atd.
  4. Minerální přísady do betonu :
    • typ I - aktivní minerál:
      • mající adstringentní vlastnosti (například mikrosilika , metakaolin );
      • mající pucolánovou aktivitu;
      • mající jak adstringentní vlastnosti, tak pucolánovou aktivitu.
    • typ II - inertní minerál.

Konkrétní označení

Podle GOST 7473-2010 by označení betonové směsi mělo obsahovat:

Například hotová betonová směs těžkého betonu třídy pevnosti v tlaku B25, zpracovatelnosti P3, mrazuvzdornosti F200 a odolnosti proti vodě W6 by měla být označena jako BST V25 P3 F200 W6 GOST 7473-2010 . V obchodní praxi je také zvykem vyčleňovat do samostatné kategorie vysokopevnostní speciální betony VS a betony s použitím drceného kamene jemné frakce CM (tzv. semeno).

Ochrana betonu

Hydroizolační ochrana betonu se dělí na primární a sekundární. Mezi primární opatření patří opatření, která zajistí nepropustnost konstrukčního materiálu konstrukce. K sekundárnímu - dodatečnému nátěru povrchů konstrukcí hydroizolačními materiály (membránami) ze strany přímého vystavení agresivnímu prostředí [14] .

Primární ochranná opatření zahrnují použití materiálů se zvýšenou korozní odolností v agresivním prostředí, jakož i zajištění nízké propustnosti betonu. Primární ochranná opatření zahrnují také výběr racionálních geometrických obrysů a tvarů konstrukcí, přiřazení kategorií odolnosti proti trhlinám a maximální přípustné šířky otvoru trhliny, zohlednění kombinace zatížení a stanovení krátkého otvoru trhliny, určení tl. betonové ochranné vrstvy s přihlédnutím k její nepropustnosti. Také primární ochranu lze přičíst použití integrálních kapilárních materiálů - hydroizolace se stavebními směsmi s penetračním účinkem . Zároveň se zhutňuje struktura betonu a dochází ke zvýšení vodotěsnosti, mrazuvzdornosti, pevnosti v tlaku a odolnosti proti korozi po celou dobu životnosti.

Úkolem sekundární ochrany je zabránit nebo omezit možnost kontaktu agresivního prostředí s betonem. Jako sekundární ochrana se používají odprašovací impregnace, tenkovrstvé nátěry, samonivelační podlahy a vysoce plněné nátěry. Nejčastěji se jako pojivo při výrobě polymerních kompozic používají epoxidové, polyuretanové a polyesterové složky. Mechanismus ochrany betonového podkladu spočívá ve zhutnění povrchové vrstvy a izolaci povrchu.

Problém ochrany betonu před chemickou a elektrickou korozí je zvláště akutní pro železniční dopravní zařízení, kde se bludné svodové proudy kombinují s agresivním chemickým působením.

Zahřívání betonu v zimě

Významná nevýhoda betonu se projevuje při stavbě v zimě, kdy je kvůli nízkým teplotám ohrožena pevnost montovaných betonových konstrukcí. Z tohoto důvodu existuje potřeba nuceného ohřevu betonu.

Základní a doplňkové způsoby ohřevu betonu [15] :

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Baženov Yu.M. technologie betonu. - M . : Nakladatelství ASV, 2002. - 500 s. — ISBN 5-93093-138-0 .
  2. ↑ 1 2 Kochetov V.A. římský beton. - M .: Stroyizdat, 1991. - 111 s. — ISBN 5-274-00044-4 .
  3. ↑ Existuje názor, že přírodní cement a beton na jeho bázi byly použity při stavbě chrámového komplexu Göbekli Tepe , jehož stáří se odhaduje na 12 tisíc let. V Sýrii a Jordánsku se dochovaly podzemní vodní nádrže z přírodního betonu z 8. tisíciletí před naším letopočtem. E. // „Skryté přednosti nemilovaného betonu“ Archivováno 16. ledna 2017 ve Wayback Machine , BBC News, 16. 1. 2017.
  4. ↑ 1 2 3 Konkrétní statistiky: srovnání evropských zemí, Ruska a USA . Získáno 5. března 2010. Archivováno z originálu 15. března 2010.
  5. ↑ Evropská statistika průmyslu hotového betonu na základě údajů o výrobě za rok 2007 Archivováno 26. března 2012.
  6. ↑ GOST 25192-2012 Beton. Klasifikace a obecné technické požadavky . Získáno 21. září 2021. Archivováno z originálu dne 21. září 2021.
  7. ↑ GOST 7473-2010 Betonové směsi. Specifikace . Datum přístupu: 14. ledna 2022. Archivováno z originálu 7. ledna 2022.
  8. ↑ Výroba betonu vlastníma rukama, poměr voda-cement, proporce (nepřístupný odkaz) . Datum přístupu: 4. března 2014. Archivováno z originálu 22. února 2014. 
  9. ↑ Chytré materiály: Od malých robotů po oblečení, které mění barvy , BBC News  (18. února 2021). Archivováno z originálu 22. srpna 2021. Staženo 22. srpna 2021.
  10. ↑ P. P. Borodavkin Zrnitostní složení písku pro přípravu betonové směsi  (nepřístupný odkaz)
  11. ↑ Turkina I. A. Concrete on production waste // Concrete Technologies. - 2013. - č. 8 (85). - S. 42-44.
  12. ↑ Kam dát zbytky betonu z betonové pumpy a míchačky?  (ruština)  ? . Získáno 15. června 2021. Archivováno z originálu dne 5. ledna 2022.
  13. ↑ Třídy pevnosti betonu . Získáno 22. srpna 2021. Archivováno z originálu dne 22. srpna 2021.
  14. ↑ A. N. Klyuev, V. B. Semjonov. Bezcementový beton na bázi alkalických odpadů z petrochemického průmyslu Archivováno 3. dubna 2008.
  15. ↑ Zahřívání betonu v zimě: hlavní metody Archivováno 3. září 2014.

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie