CI57_Specialni druhy betonu

CI57 – Moderní stavební materiály
Speciální druhy betonu
Ing. Barbara Kucharczyková, Ph.D.
Co si představíte pod pojmem BETON?
• 14 300 000 odkazů na Google; 32 500 000 obrázků
Laminátová podlaha – vzor
F274 Beton
2
Rozdělení betonu
o Podle objemové hmotnosti
o Podle způsobu a místa uložení do konstrukce
o Podle způsobu využití v konstrukci
o Podle zvláštní požadavků na jeho funkci
o Podle způsobu zpracování
o Podle míry zpracovatelnosti čerstvého betonu
o Podle způsobu dopravy
o Podle způsobu zrání
o Podle jiného použitého pojiva než portlandského či směsného cementu
3
Rozdělení betonu
o Podle objemové hmotnosti - která závisí na druhu použitého kameniva:
o lehký - s objemovou hmotností pod 2000kg/m3
o obyčejný - s objemovou hmotností 2000 – 2600 kg/m3
o těžký - s objemovou hmotností nad 2600 kg/m3 (až do 4500 kg/m3)
o prostý - s objemovou hmotností 2000 – 2400 kg/m3
o vyztužený, železový - s objemovou hmotností 2400 – 2600 kg/m3
o předpjatý - s objemovou hmotností 2500 – 2600 kg/m3
o Podle způsobu a místa uložení do konstrukce
o monolitické
o prefabrikované
4
Rozdělení betonu
o Podle zvláštní požadavků na jeho funkci
o trvanlivé – odolávající vlivu prostředí a povětrnosti
o vodostavební – odolávající působení vody, vodotěsné
o mrazuvzdorné – odolávající střídavým účinkům mrazu a vody
o korozivzdorné – odolávající účinkům agresivního prostředí
o provzdušněné – lépe odolávající účinkům mrazu
o rozpínavé – umožňující řízené rozpínání
o stínící – odstiňující ionizující záření
o tepelně izolační – odolávají účinkům extrémních teplot
o žárovzdorné - odolávající účinkům ohně a žáru
o vozovkové, silniční
5
http://www.abotech.net/polymerbeton.html
Rozdělení betonu
o Podle jiného použitého pojiva než portlandského či směsného cementu
o sádrové
o vápenné
o polymerové
o z hlinitanového cementu
o z jemně mleté granulované vysokopecní strusky
o Živičné
o Použití těchto pojiv, s výjimkou asfaltu (živice), případně polymerních pojiv,
není obvyklé.
Polymer-beton
6
Vlastnosti betonu
F1 < F
F
o Pevnost v tlaku
KLUZNÁ VRSTVA
PŘÍČNÁ
DEFORMACE
PŘÍČNÁ
DEFORMACE
TRHLINY
SMĚR TRHLIN
Fmax
Rc =
A
F1
F
ZKOUŠKA BEZ TŘENÍ
TLAKOVÁ ZKOUŠKA KRYCHLE
SMĚR TLAKU
TLAČNÁ
PLOCHA
VÁLCOVÁ
HRANOLOVÁ
KRYCHELNÁ
F
NA ZLOMCÍCH TRÁMCŮ
SMĚR HUTNĚNÍ BETONU
F
F
F
ROZDRCENÁ KRYCHLE
A
d
a)
A
A
TVAR KRYCHLE
b)
A
a
b
a2
a2
F
A=
a1
π ⋅d2
4
F
A = a1 ⋅ a 2
F
F
a1
A = a1 ⋅ a2
A = a ⋅b
7
Vlastnosti betonu
o Pevnost v tahu
F
F
b
F
F
h
F
d
A
d
a
h
a
l
l
F
Rt =
JEDNOSTŘIŽNÉM:
2 ⋅ Fmax
Rt =
π ⋅ a2
2 ⋅ Fmax
π ⋅d ⋅l
DVOUSTŘIŽNÉM:
F
Rt =
2 ⋅ Fmax
π ⋅b⋅h
F
b
h
o Pevnost ve smyku
3 ⋅ Fmax ⋅ l
Rf =
2 ⋅ b ⋅ h2
F
h
F
Rt = max
A
b
F
F
A
b
A
Rq =
Fmax
A
Fmax
Rq =
2⋅ A
8
Vlastnosti betonu
o Dotvarování betonu
NAPĚTÍ
o Deformační diagram betonu v
tlaku
NEVRATNÁ
VRATNÁ
PRUŽNÁ
ZPOŽDĚNÁ
(PLOUŽIVOST)
(PLOUŽIVOST)
PRUŽNÁ
DEFORMACE
ZPOŽDĚNÁ
ε
σ
čas t
o Modul pružnosti betonu E je základní
přetvárnostní charakteristikou betonu.
o Je definovaný jako poměr napětí σ k
poměrné deformaci ε
9
Vlastnosti betonu
o Houževnatost / křehkost
o Odolnost vůči cyklickému namáhání
o Tvrdost a obrusnost
o Soudržnost (s výztuží), přídržnost (povrchových vrstev)
o Tepelná vodivost
o Teplotní roztažnost (α = 12 .10-6 K-1) → nutnost dilatačních spár
o Trvanlivostní vlastnosti – odolnost povrchových vrstev betonu
o Odolnost proti průsaku tlakové vody
o Mrazuvzdornost
o Odolnost proti chemickým rozmrazovacím látkám (CHRL)
o Objemové změny – smrštění (autogenní, vysycháním), dotvarování
10
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=1598
Prostý beton
o Je určen pro budování podkladních vrstev, základových konstrukcí a jádrových
částí přehradních konstrukcí
Železový beton
o Kompozitní materiál, u kterého se tahová napětí přenáší vloženou betonářskou
výztuží. Předpokládá se dokonalá soudržnost mezi ocelovými vložkami a
zatvrdlým cementovým kamenem. Tento kámen svou silně alkalickou reakcí
pasivuje povrch výztuže a brání vzniku korozivních článků.
o Koroze může nastat při karbonataci betonu, kdy se snižuje alkalita povrchové
vrstvy betonu.
Předpjatý beton
o Do betonu je vnášen uměle vyvozený tlak v té části průřezu, v níž pozdější
zatížení vyvodí tah
11
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=1598
Předpjatý beton – membránové konstrukce
o Membránové konstrukce z předpjatého betonu umožňují návrh architektonicky
zajímavých staveb. Lze je navrhnout nad jakýmkoliv půdorysem. Jejich tvar vychází
z tvaru lanové sítě → umožňují návrh volného tvaru (free form), který je současně
staticky čistý, a tedy i ekonomický. Na síť se zavěsí jednoduché betonové prvky.
Tuhost konstrukce se zajistí předepnutím kabelů vedených ve spárách mezi těmito
prvky. Předpětím lze zajistit, aby konstrukce byly namáhány jen tlakem, a tak omezit
vznik trhlin.
o Níže uvedené konstrukce byly navrženy na Ústavu betonových a zděných
konstrukcí VUT-FAST ve spolupráci s firmou SHP. (zatím nerealizováno)
12
http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1783
Předpjatý beton – membránové konstrukce
Sportovní stadion v
Braga
Terminál na mezinárodním letišti Dulles ve
Washingtonu, D.C., USA
13
Olympijský stadion „Saddledome“ v Calgary
http://www.silnice-zeleznice.cz/clanek/lavka-pres-rychlostnikomunikaci-r35-u-olomouce-a-pres-reku-svratku-v-brne/
Předpjatý beton – mostní konstrukce
Lávka přes R35 u Olomouce
Uložení segmentu na vnější kabely
Lávka přes řeku Svratku Brno
Most na silnici Hradeká – Brno Předpínání mostních segmentů
14
Speciální druhy betonu
o Vysokohodnotný beton (HPC)
o Vysokopevnostní beton (HSC)
o Samozhutnitelný beton (SCC)
o High-Ductility Concrete
o Engineered Cementitious Composite (ECC)
o Ultra-High-Strength Fibre-Reinforced Concrete (UFC)
o High Durability Concrete (HDC)
o Advanced Performance Composites (APC)
o Fire-Resistance Concrete
o Konstrukční lehký beton
o Beton vyztužený vlákny
o Pohledový beton
o Průsvitný beton / Průhledný beton
o Betony s kompenzací smrštění
o Stříkaný beton
15
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
ECC (Engineered Cementitious Composite)
o Jedná se o tvárný kompozitní materiál na bázi cementu standardně s
rozptýlenou výztuží obvykle z polypropylénových mikrovláken. Na rozdíl od
běžného drátkobetonu a vláknobetonu je ECC materiálem, na jehož chování
mají výrazný vliv mikromechanické vazby.
o Byl již vícekrát použit pro inženýrské konstrukce (mosty, tunely, gravitační
přehradní hráze apod.), kde bylo nutné zajistit jemné trhliny, nebo které
vyžadovaly duktilní chování.
o Vzhledem k jeho zvýšené schopnosti absorbovat energii byl použit pro
exponované detaily (například pro napojení průvlaků na prostorově
namáhané smykové stěny ve výškových železobetonových budovách).
o Japonský svaz stavebních inženýrů (JSCE) vydal v březnu 2007 pro používání
ECC pracovní verzi doporučení.
o Šířením ECC si investoři, začínají uvědomovat, že ECC přináší při svých
vynikajících vlastnostech relativně nízké počáteční náklady a celkově velmi
příznivý dopad na celkové náklady stavby.
o Zdokonalený ECC se nazývá UFC
16
ECC (Engineered Cementitious Composite)
o Ductal – dodavatel Lafarge Group, Severní Amerika; zatím jediný komerčně
vyráběný produkt tohoto typu
o Obsah ocelových nebo polymerních
tenkostěnných prefabrikátu
vláken
2
–
4%
umožňuje
výrobu
o Vysoké tlakové (až 150MPa) i tahové pevnosti, duktilita
o Výrobní metoda pro skořepiny – stříkané odlévání pro dosažení dokonale
hladkých ploch bez dutin
o Nízká hmotnost při velké pevnosti, dlouhé trvanlivosti a malé údržbě předurčuje
materiál k rekonstrukcím a náhradám masivních prvků v památkových
a historických objektech jako jsou římsy, střešní a fasádní ozdoby, plastiky, sochy
a doplňky, zvonice a drobné věže.
o Hmotnost náhrady je i pětkrát menší než původní prvek.
Japonsko, Kajima Corp., PVA-ECC (Engineered
Cementitious Composites) - ohybová zkouška
17
http://87.230.81.56/imagineductal/studies.php
http://www.imaterialy.cz/clanky/materialy/706/betony-s-rozptylenou-vyztuzi/
Fasádní prvky –
rekonstrukce
budovy v Surenes Francie
ECC
(Ductal)
Akustický obklad stanice metro - Monako
18
Nástupiště v Calgary, Canada
Lávka pro pěší – Soul, Korea
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
UFC (Ultra-High-Strength Fiber-Reinforced Concrete)
o Pevnosti 150 MPa i vyšší byl už použit u mostů, a to tam, kde byly
vyžadovány:
o prvky malé tloušťky; nízká vlastní tíha; stlačená výška trámu; nepřítomnost
prutů výztuže.
o UFC zatím nebyl v praxi významněji použit pro nosné konstrukce budov,
ačkoliv už bylo za tím účelem provedeno několik výzkumných studií. Použití
limituje především vysoká cena UFC a malý prostor pro objektivní potřebu
takto kvalitního materiálu u relativně masivních konstrukcí obvyklých budov.
o JSCE vydal v září 2004 pro používání UFC pracovní verzi doporučení, které je
použitelné i pro konstrukce budov.
o K rozšíření UFC může vést postupné přesvědčení investorů, že i tento
materiál se v řadě případů „vyplatí“ a přinese snížení celkových nákladů
stavby. Je tomu třeba napomoci řádným definováním UFC a standardním
konstituováním jeho vztahů.
19
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
HDC (High Durability Concrete )
o Zvýšení trvanlivosti se dosahuje používáním kvalitnějších (popřípadě
doplňujících nebo úplně jiných než obvyklých) složek a jejich vhodným
poměrem v čerstvém betonu.
o Vysoce trvanlivých trvalých forem z HDC, které tvoří povrchovou vrstvu, se
používá ke zvýšení trvanlivosti celé konstrukce z NSC – Normal Strength
Concrete (typicky obezdívky pilířů mostů přes mořské zátoky, povrchové
vrstvy pilířů betonových vrtných plošin atp.)
o U budov je použití HDC spíše výjimečné.
o Navrhování a výroba HDC jsou ve velké míře vynucovány přísnými požadavky
na udržitelnost v nejvyspělejších (a nejbohatších) zemích.
o Pro HDC jsou tak zatím charakteristické vysoké počáteční náklady, celkové
(LCC) náklady by však měly být použitím tohoto materiálu sníženy. To je často
poměrně nejisté.
20
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
APC (Advanced Performance Composites )
o Pro APC byl použit cement modifikovaný křemičitým úletem a nově vyvinutý
typ superplastifikátoru, který zajišťuje tekutost čerstvého betonu i při vodním
součiniteli 0,15 a snižuje autogenní smršťování
o Tlaková pevnost až 200 MPa
o byl poprvé ve velkém měřítku použit pro nosné konstrukce věží D a E Musashi
Kosugi Towers v Tokiu vysokých 204 a 163 m, dokončených v únoru 2009.
o Vyvinutý APC umožňuje řídit odstřelování povrchových vrstev betonu, které
může nastat při požáru, a odlupování a rozrušování povrchu betonu při
deformacích od seizmického namáhání (přimíchání ocelových drátků a PP
vláken) – a zároveň má i při pevnosti 200 MPa dostatečnou tekutost.
21
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
APC (Advanced Performance Composites )
Musashi Kosugi Towers: řez sloupem s
betonem pevnosti 150 MPa
Musashi Kosugi Towers: pohled na vyšší budovu D
22
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
SCC (Self Compacting Concrete)
o Hlavní charakteristikou SCC je schopnost tečení č.b. bez působení vnějších
dynamických sil, odolnost proti rozměšování a segregaci a schopnost
zhutnění vlastní hmotností. Zvýšený podíl frakce 0/4 mm a jemných příměsí.
o Typický je rychlý nárůst pevnosti, kvalitní povrchy; snížení pracnosti na
staveništi, urychlení betonáže.
o SCC byl zaveden jako už víceméně běžný materiál pro řadu inženýrských
konstrukcí (mosty, tunely, podzemní nádrže atd.), kde je obtížné ukládání a
zhutňování běžného betonu. Podobně se SCC už v obdobných situacích na
celém světě běžně používá u budov a při jejich sanacích.
o Pro navrhování a používání SCC existuje ve světě již řada osvědčených
norem a předpisů nižší úrovně.
o Masivnímu rozšíření SCC pomohlo, že si investoři rychle uvědomili relativně
nízké počáteční náklady při použití SCC a celkový příznivý dopad SCC na
celkové náklady stavby (LCC – Life Cycle Cost).
23
http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1815
SCC (Self Compacting Concrete) - aplikace
Milánská
stěna
Pilíře estakády přes
Masarykovo nádraží
Železniční most přes Seifertovu
ulici
ukládání do husté výztuže
24
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
Vysokopevnostní beton (HSC)
o Důležité parametry
o vodní součinitel snížený až na 0,4 – 0,3 použitím superplastifikátorů
o použití minerálních příměsí (křemičité úlety, jemně mletá struska); vysoká
hutnost cementového kamene → zvýšení trvanlivosti
o speciální technologie výroby (nutnost zamezení vzniku trhlin vlivem
autogenního smrštění); rychlý nárůst pevnosti – 50 MPa za 24 hodin
o použití speciálního drceného kameniva s vysokou pevností v tlaku a
vynikající soudržností s cementovou matricí (čedič, žula)
o pevnosti až 120 (150)MPa; zmenšení průřezů prvků a množství výztuže
o
Nejčastější aplikace HSC
o výstavba infrastruktur – vyžadována vysoká pevnost, tuhost a houževnatost
o mrakodrapy – umožňuje velmi rychlou výstavbu, daleko lepší ohnivzdornost
než ocelové konstrukce
o nárazuvzdorné betony pro mechanické účely – odolnost vůči otěru
o dlažby
25
http://katalog.betonserver.cz/dlazby
http://www.casopisstavebnictvi.cz/clanek.php?detail=2358
HSC
Dlažba
Trump International Hotel and Tower,
Chicago (TIHT)
(Aplikace HSC + SCC)
26
http://www.ditalex.cz/foatec.htm
http://www.tvarcom.cz/betonove-vyrobky/betonove-stropni-konstrukce/
Lehký beton
o Rozdělení lehkých betonů dle:
o způsobu vylehčení
o přímo (plynotvorná přísada)
o nepřímo (lehké plnivo)
o fyzikální struktury
o mezerovité
pěnobeton
o hutné
o pórobetony
o Použití
o tepelně izolační
o konstrukčně izolační
o konstrukční
tvárnice z mezerovitého betonu
27
Lehký beton
o tepelně izolační – nejsou určeny pro nosné konstrukce
o příklady: polystyren beton, pěnobeton, pórobeton, betony s organickým
plnivem
o konstrukčně izolační – mohou plnit jak tep. izolační tak i nosnou funkci
o příklady: betony vyrobené zpravidla z pórovitého kameniva
o konstrukční – jsou určeny především k výrobě nosných prvků a konstrukcí
o příklady: betony vyrobené výhradně z pórovitého kameniva dostatečné
pevnosti; zpravidla se využívá kombinace hutného a pórovitého kameniva
28
Lehký beton - pórobeton
o Pórobeton: plnivo – drobný křemičitý písek, popílek, popř. škvára, struska;
objemová hmotnost tvárnic 400 – 900 kg/m3; pevnost 2 – 3 MPa (lze až 10 MPa)
o Plynobeton
o Pojivo – cement
o vylehčení se dosahuje plynem, který vzniká chemickou reakcí v důsledku
vložení hliníkového prášku nebo pasty
o Plynosilkát
o Pojivo – vápno
o vylehčení se dosahuje stejně jako u plynobetonu
o Vysoké riziko koroze výztuže
o Vysoká nasákavost (60 – 80%) → snížení pevnosti cca 20%
o Mrazuvzdorný
o Nevhodný do kyselého prostředí; špatně snáší působení agresivních látek
o Povrch nutno opatřit povrchovou úpravou → otevřená vnitřní struktura snadno
29
pohlcuje prach a vlhkost
Tepelně izolační betony – Pěnobeton
o Nezatěžuje konstrukci (objem. hmotnost 350 - 750 kg/m3), pevnost v tlaku 0,3 3 MPa, je tekutý, může být i samonivelační, dobře vyplňuje dutiny, výborná
opracovatelnost, umožňuje provedení běžných povrchových úprav, výborné
tepelně a zvukově izolační vlastnosti, vysoká odolnost vůči vlhkosti, plísním a
škůdcům, paropropustnost, požární odolnost, odolnost vůči kyselinám,
louhům, chemickým prostředkům, ekonomická výroba, zcela ekologický
výrobek
o Pěnobeton lze lít například i na prkenný podklad či škvárový zásyp.
Předpokladem je použití separační vrstvy (folie).
o Schopnost pohltit energii výbuchu a nedeformovat tak okolní konstrukce
o Oblasti použití: rekonstrukce, půdní vestavby,
stabilizování kleneb opěrných zdí, zalití tvarově
složitých hluchých prostor, nahrazení podkladních
betonů, tep. izolace plochých střech s mírným
sklonem, tep. izolace kanálů a šachet
Tepelně izolační betony – Polystyren beton
o Základními problémy při výrobě → elektrostatická odpudivost a hydrofobie
(nesmáčivost) granulí pěnového polystyrenu » obtížná mísitelnost ("lepivost
plniva„); nepříznivě ovlivňují výslednou homogenitu betonové směsi.
Řešením je použití speciálních přísad či přímá úprava polystyrénových kuliček
obalením mikrovlákny či speciální přísadou.
o Ekostyren – speciálně upravená drť pěnového polystyrénu → zpracování
polystyrénového odpadu.
o Je až 12x lehčí než klasický beton, rychle tuhne, má až 30x lepší tepelněizolační vlastnosti, je netříštivý, nesnadno hořlavý, odolný vůči hlodavcům a
plísni a hygienicky i ekologicky nezávadný.
o Výhodou je vysoká elasticita – pohlcuje rázy, pevnost v tlaku 0,3 - 1,8 MPa při
objemové hmotnosti 200 – 900 kg/m3, nízké výrobní náklady.
o Oblasti použití: rekonstrukce, půdní vestavby, vyrovnávací vrstvy nerovných
podkladů, spádování plochých střech
31
Tepelně izolační betony – s plnivem na bázi přírodních materiálů
o Organická plniva – odpady dřeva – piliny, hobliny, třísky. Degraduje vlivem
vlhkosti.
o Expandovaný perlit (tepelné zpracování perlitu – hornina sopečného původu).
Max. zrno 4 mm
o Keramická kameniva – SIO-materiály (SIOPOR)
o novinka na trhu; materiál na bázi křemičitanového
písku; vyroben expandováním při teplotě 300°C;
výroba
je
energeticky
nenáročná;
100%-ně
recyklovatelný; výroba betonů s objem. hmotností od
200 kg/m3
o LIAPOR
o vyrábí se expandováním vhodných jílů při teplotě 1100
– 1200°C; pro izola ční betony využíváme kamenivo s
nízkou sypnou hmotností
Konstrukčně izolační betony
o Struktura betonů bývá zpravidla mezerovitá
o Jako plnivo se používají
průmyslových odpadů:
pórovitá
kameniva
z
přírodních
zdrojů
či
o
Agloporit (výpal elektrárenských popílků)
o u nás je zatím výroba pozastavena
o v zahraničí je kamenivo známo pod značkou Lytag
o
zpěněná struska (prudké zchlazení žhavé tekuté strusky vodou)
o jakost často kolísá; kamenivo je běžně dostupné
o
škvára (odpad spalování pevných paliv v roštových topeništích)
o je nutno posuzovat z hlediska obsahu radioaktivních izotopů
o je nutno sledovat procento nespálených zbytků – ovlivňují tuhnutí
betonu
o
cihelná drť (odpad z cihlářské výroby, recyklace cihelné suti)
o nerovnoměrná jakost; nákladné třídění
Konstrukčně izolační betony
o Keramzit (výpal vhodných jílů) – Liapor
o v současné době nejpoužívanější kamenivo; široký sortiment
o síť výroben v Evropě
o Expandit (expanze břidlice)
o vlastnosti obdobné jako keramzit
o využívá se pro zlepšení izolačních vlastností mezerovitých betonů
Lehký konstrukční beton
o Jedná se vždy o betony s hutnou strukturou
o Jako plnivo se používají
průmyslových odpadů:
pórovitá
kameniva
z
přírodních
zdrojů
o Keramzit (výpal vhodných jílů) – Liapor, Leca
o Lytag, Agloporit (výpal elektrárenských popílků)
o Kamenivo získané výpalem hlušin
o Cihelná drť
35
či
Specifika výroby čerstvého hutného lehkého betonu
o nestejnorodost ve výrobě umělého kameniva; pevnost, objemová hmotnost,
sypná hmotnost
o vliv vlhkosti na fyzikálně mechanické vlastnosti kameniva
o úprava kameniva před dávkováním
o návrh vhodného složení vzhledem k požadovaným vlastnostem č.b. a z.b.
o dávkování vody, plastifikačních a stabilizačních přísad
o doprava, ukládání a hutnění čerstvého betonu
o ošetřování betonu bezprostředně po uložení
o okamžik odformování – návrh celkové doby a způsobu ošetřování
36
Specifika ztvrdlého hutného lehkého betonu
o nestejnorodost ve výrobě umělého kameniva; pevnost, objemová hmotnost,
sypná hmotnost
o objemové změny jsou závislé na úpravě kameniva, dávce vody a způsobu
ošetřování čerstvého a ztvrdlého betonu
o náchylnost na vznik trhlin v prvních fázích tuhnutí a tvrdnutí; je dosaženo
vyšších hodnot hydratačních teplot
o použitý druh cementu významně ovlivňuje rychlost nárůstu pevnosti betonu
o voda v zrnech kameniva umožňuje dlouhodobou hydrataci cementu
o pórová struktura zrn kameniva zajišťuje lepší mrazuvzdornost LB
o kvalitní cementový tmel zajišťuje odolnost betonu v agresivním prostředí
o výrazně nižší hodnota modulu pružnosti vzhledem k dosažené pevnosti
o zvýšená hodnota součinitele dotvarování
o křehké porušení po dosažení post-kritického stavu
37
http://www.liaporbeton.cz/vyroba_betonu.php3
Závislost pevnosti a tepelné vodivosti na objemové hmotnosti LB
A - mezerovité lehké betony
z Liaporu, případně v kombinaci
s hutným kamenivem
B - hutné lehké betony z Liaporu
C - hutné lehké betony z Liaporu
s drobným přírodním kamenivem
D - hutné lehké betony s lehkými
druhy Liaporu a s přírodním
kamenivem
E - vysokohodnotné lehké
betony z Liaporu
A - mezerovité lehké betony
B - hutné lehké betony s obsahem
přírodního kameniva do 25%
objemu
C - hutné lehké betony s obsahem
přírodního kameniva větším než
25% objemu
38
http://www.liaporbeton.cz/zaklad_rozdeleni.php3
Zmonolitnění montovaných stropů z keramických tvarovek
o
Důležitá opatření před i během betonáže:
o odstranění nečistot z tvárnic a nosníků před betonáží
o navlhčení tvarovek v letních měsících
o ochrana před zmrznutím v zimních měsících
39
http://www.liaporbeton.cz/zaklad_rozdeleni.php3
Zmonolitnění montovaných stropů z keramických tvarovek
o
Důležitá opatření před i během betonáže:
o definování hodnot objemových změn betonu
o sledování dlouhodobé nevratné vlhkostní roztažnosti keramiky
o nutnost separace desek od horního souvrství stropu
40
http://www.izolace.cz/index.asp?module=ActiveWeb&page=WebPage&D
ocumentID=2073
Zesílení dřevěných stropů
o
Důležitá opatření před i během betonáže:
o definování hodnot objemových změn betonu
o sledování ztráty vody z betonu vlivem nasákavosti dřeva
Trámový strop
Povalový strop
41
www.liapor.cz
Sanace kleneb
o
spolehlivé roznesení zatížení a ztužení konstrukce
o
statické zajištění bez navýšení vlastní hmotnosti konstrukce
Železniční most Praha-Bubeneč – Kralupy nad
Svitavou
MLB – výplň za rubem kleneb; podklad pro betonáž
roznášecí desky nad klenbami
42
www.liapor.cz
Výměna stávající stropní konstrukce bez přitížení stavby
o
monolitická deska nad menším rozpětím
o
spřažený strop z I-nosníků a trapézového plechu
o
splňuje statické i stavebně fyzikální požadavky; použitím LC 16/18 – D1,6 je
hmotnost konstrukce ve srovnáním s obyčejným betonem nižší o 150 kg/m2
43
http://www.casopisstavebnictvi.cz/staticke-reseni-stavby-stadionu_N1076
http://www.liaporbeton.cz/zaklad_rozdeleni.php3
http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1783
Lehký konstrukční
beton
44
www.liapor.cz
Přehled norem pro lehké betony a konstrukce z lehkých betonů
ČSN
EN
DIN
beton
ČSN 73 2402 Provádění
a kontrola konstrukcí
z lehkého betonu
z umělého pórovitého
kameniva.
ČSN EN 206 Beton,
vlastnosti, výroba,
ukládání a kriteria
hodnocení.
DIN 4219-1 Prostý
a vyztužený lehký beton s
uzavřenou strukturou.
Požadavky na beton,
výroba a kontrola.
dílce a konstrukce
z prostého, železového
a předpjatého lehkého
hutného betonu
ČSN 73 1203 Navrhování
konstrukcí z lehkého
betonu z pórovitého
kameniva.
ČSN EN 1992-1-4
Navrhování betonových
konstrukcí.
Část 1-4: Obecná
pravidla – Hutný beton s
pórovitým kamenivem.
DIN 4219-2 Prostý
a vyztužený lehký beton s
uzavřenou strukturou.
Navrhování a provádění.
beton
ČSN 73 2402
ČSN EN 1520
Prefabrikované
vyztužené dílce z lehkého
betonu s mezerovitou
strukturou.
DIN 4232 Stěny z
lehkého betonu s
mezerovitou strukturou.
Navrhování a provádění.
dílce a konstrukce
z prostého, lehkého
mezerovitého betonu
ČSN 73 1203
ČSN EN 1520
DIN 4232
ČSN EN 1520
DIN 4232 jen nadpraží
nad otvory v panelech
betonovaná zároveň
s panelem.
lehký hutný beton
lehký mezerovitý
beton
dílce a konstrukce ze
železového lehkého
mezerovitého betonu
dle ČSN nelze použít
45
Hodnocení vlastností lehkého betonu podle ČSN EN 206-1
o
Pevnostní třídy a třídy objemové hmotnosti lehkého betonu
fck,cyl
[MPa]
fck,cube
[MPa]
x3
[MPa]
8
9
13
LC 12/13
12
13
17
LC 16/18
16
18
22
LC 20/22
20
22
26
LC 25/28
25
28
32
LC 30/33
30
33
37
LC 35/38
35
38
42
LC 40/44
40
44
48
LC 45/50
45
50
54
LC 50/55
50
55
59
LC 55/60
55
60
64
LC 60/66
60
66
70
LC 70/77
70
77
81
LC 80/88
80
88
92
LC 8/9
Třída
objemové
hmotnosti LB
Hranice objemové
hmotnosti LB ve vysušeném
stavu
[kg/m3]
D 1,0
800 až 1000
D 1,2
1000 až 1200
D 1,4
1200 až 1400
D 1,6
1400 až 1600
D 1,8
1600 až 1800
D 2,0
1800 až 2000
46
Vláknobeton, drátkobeton
o Typy vláken pro prostorové vyztužení betonu
o Ocelová vlákna – drátky
o Uhlíková vlákna
o Skleněná vlákna
o Polymerová vlákna
Pevnost v tahu MPa
Délka vlákna
mm
E-modulGPa
Dávkování
kg/m3
polypropylen
proti smrštění
700
12; 19; 38
110
0,9
polypropylen
nosné vlákno
700
38; 55
110
2-18
1800
6-12
7-45
1-6
900-1350
12-60
210
35-45
Materiál
sklěněné
ocelové
47
Vláknobeton, drátkobeton
OCELOVÁ VLÁKNA
POLYPROPYLENOVÁ VLÁKNA
SKLENĚNÁ VLÁKNA
48
Vláknobeton, drátkobeton – využití v konstrukcích
o V konstrukcích, kde je potřeba eliminovat počet, šířku či hloubku trhlin v
betonu
schéma rozvoje koroze výztuže v trhlině
o V širší praxi na konstrukce průmyslových podlah, desky vozovek a letištních
ploch
o Výroba prefabrikátů
o Stříkané betony – ostění tunelů, zesilování a rekonstrukce stávajících
konstrukcí
o V poslední době rozvoj aplikace vláknobetonu do nosných konstrukcí
(základy, vodorovné, svislé konstrukce)
49
Vláknobeton, drátkobeton – efektivní využití
o Hospodárného využití vláknobetonu lze dosáhnout pouze na vhodně zvolených
prvcích a pouze s využitím vláknobetonu s vlastnostmi, které se plně uplatní na
těchto prvcích.
o Výzkum je vhodné orientovat na ověření mechanických vlastností, homogenity
z hlediska rozmístění vláken, únosnosti, požární odolnosti a trvanlivosti a chování
by mělo být ověřováno dlouhodobě, nejlépe na prototypech ve skutečném
měřítku.
o Použití vláknové výztuže jako částečné nebo plné náhrady klasické výztuže je
ekonomicky výhodné tam, kde jsou vyšší náklady na materiál kompenzovány
snížením pracnosti, odstraněním nedostatků brzdících rychlejší nebo kvalitnější
produkci a v důsledku např. omezením velkých ploch nutných pro skladování
klasické výztuže.
o Obecně platí, že ocelová vlákna přispívají ke zvýšení únosnosti a polymerní
vlákna, jako jsou polypropylénová, k vyšší požární odolnosti, oba typy zvýší
houževnatost materiálu.
o Prvky z vláknobetonu jsou subtilnější, čímž se sníží přepravní náklady a náklady
na energeticky náročné materiály, jako jsou klasická betonářská výztuž a cement.
50
Vláknobeton, drátkobeton – očekávaný přínos
o Omezení vzniku trhlin v podlahových konstrukcích, kde není možné zajistit
dostatečné ošetřování betonu
o Zvýšení houževnatosti – zamezení křehkého porušení konstrukce (duktilita)
o Zvýšení trvanlivosti - vodotěsnost, mrazuvzdornost, karbonatace
o Zvýšení otěru-vzdornosti betonu
o Zvýšení požární odolnosti konstrukcí
o Zvýšení pevnosti (zejména tahové)
o Snížení objemu klasické výztuže
51
Průmyslová podlaha z drátkobetonu
http://www.silnice-zeleznice.cz/clanek/uplatneni-vlaknobetonu-vprefabrikovanych-prvcich/
Vláknobeton, drátkobeton – aplikace
Mostní římsový prefabrikát –
vysokopevnostní PP
vlákna
Čerstvá směs vláknobetonu
Zkušební těleso z vláknobetonu
52
http://www.dalnice.com/fotogal/d47/klimkovice_tunel/klimkovice_tunel.htm
http://d2-consult.cz/publikace/Sourek_Hilar.pdf
Vláknobeton, drátkobeton – aplikace
Podzemní stavby – ostění tunelů
» zvýšení požární odolnosti
» zamezení vzniku odprýsknutí
krycí vrstvy na základě strmého
nárůstu teploty a tlaku páry v
betonu při požáru (PP vlákna)
Monolitický drátkobeton pro ostění tunelu
Strenger - Rakousko
Prefabrikované segmentové ostění
CTRL s PP vlákny – Velká
Británie
Stříkaný beton s PP vlákny – tunel v
Klimkovicích u Ostravy
53
Pohledový beton – technologie výroby
o Povrch tvořený otiskem formy
o Tvořen otiskem hrubých nehoblovaných desek, které se různým způsobem
upravují; sesazené palubky tvoří na povrchu betonu různé vzory. Celkový
povrch se jeví jako tvrdý, hrubý až brutální.
o Povrch betonu opracovaný v měkkém stavu
o Hlazení, válečkování nebo jemné poťukávání, a to ihned po vyjmutí z bednění
či z formy s cílem vytvořit pravidelně se opakující vzorek
o Ke zpracování se používá houbové hladítko → vytvoří se hebký hladký
vzorek. Ocelovým hladítkem dosáhneme zcela hladkého vzhledu po celé
ploše. Dřevěné hladítko se využívá k úpravám venkovních ploch – hrubý
vzhled.
o Povrchy betonu opracované v tvrdém stavu
o Zejména pískováním – suché nebo měkké
o Suché pískování → odstraňuje se plošně cementový kámen, odhalí se více
pórů a povrchová struktura betonu se změní.
o Měkké pískování neodhaluje kamenná zrna, odstraňuje pouze tenkou
54
prachovou vrstvu cementového kamene.
Pohledový beton – technologie výroby
o Grafický beton
o Vyráběn přímo ve výrobnách prefabrikátů užitím speciálního filmu
o Povrch filmu, který přijde do kontaktu s betonem, je potištěn běžnou
bodovou (rastrovou) tiskovou technologií, namísto tiskařské barvy je
použit zpožďovač tuhnutí betonu.
o Výtvarný návrh je možno na film nanášet přímo štětcem.
o Vzor je na povrchu betonu vytvářen pomocí efektu kontrastu mezi světlým
hladkým povrchem, betonu a „exponovaným“ povrchem z ně-hož po
sloupnutí folie s nezhydratovaným cementem vystupuje jemné kamenivo.
o Architekt a projektant může vzhled povrchu fasády ovlivnit různými
způsoby:
o výběrem nebo návrhem určitého vzoru, kte-rý bude realizován na
povrchu betonu
o velikostí vzoru, barvou fasády,
o hloubkou, do které bude cement od povrchu betonu zpožďovačem
55
ovlivněn.
http://www.e-architekt.cz/index.php?PId=1753&KatId=122
„Grafický beton“
Uložení fólie se vzorem
na dno formy
Sloupnutí fólie se vzorem
Aplikace fasádního panelu
56
http://www.earch.cz/clanek/4343-monoliticky-izolacni-beton-ojedineleaplikace-v-evrope.aspx?galleryID=6703#fotogalerie
http://www.e-architekt.cz/index.php?PId=1753&KatId=122
Lehký pohledový
beton
57
http://www.svet-bydleni.cz/stavba-a-rekonstrukce/pgp_1/pohledovy-betonnudny-ci-zajimavy-1-dil.aspx
http://www.kabacentrum.cz/reference.php
Pohledový beton
58
Průsvitný, Průhledný beton – LiTraCon - Light - Transmitting Concrete
o Vynalezl maďarský architekt Áron Losonczi (2001)
o Nový stavební materiál z betonu a skla, který propouští světlo. Základními
složkami průsvitného betonu jsou skleněná vlákna a jemnozrnný beton.
o Drobná skleněná vlákna jsou dokonale smísena s betonovou kaší a stávají se
tak její součástí podobně jako drobné kamenivo. Výsledným produktem je
materiál s homogenní vnitřní strukturou i povrchem.
o Mezi dvěma hlavními povrchy každého bloku z průsvitného betonu vedou
tisíce paralelně uspořádaných optických skleněných vláken a vytvářejí matrici.
Obsah vláken cca 4% objemových.
o Vlákna jsou schopna přenášet světlo bez výrazných ztrát až do tloušťky 20 m.
o Skleněná vlákna nemají žádný negativní vliv na pevnost betonu v tlaku → je
možné jej použít i na nosné konstrukce. U prvních sériově vyráběných
prefabrikovaných bloků a panelů je dosahována pevnost v tlaku 32 až 49 MPa.
o Bille Price zahájil na Universitě v Houstonu vývoj průhledného betonu
59
http://www.e-architekt.cz/index.php?KatId=122&PId=1690
http://akademon.cz/default.asp?source=0102
Průsvitný, Průhledný beton
Dům v Budapešti
Früangenský kostel předměstí Stockholmu
Vývoj průhledného betonu
60