beton.pdf

BETON

BETON
• cz :beton ≡ fr. béton [ hrubá malta]
z latinského betunium = kamenná malta
X
• anglicky concrete !!!
z latinského concrescere - tuhnouti

HISTORIE
• historie betonu sahá až do roku 3600 př.n.l, kdy v Egyptě
existovaly sloupy z umělého kamene
• kolem roku 1000 př.n.l stavěli Féničané v Jeruzalémě velké
vodní cisterny a vodní přivaděče
=>objev hydraulické vlastnosti směsi vápna a sopečného tufu
•
Na tyto znalosti navazovali Řekové, kteří
př. n. l. začali používat novou zdicí
ve 2. století
techniku. Masivní
zeď
byla tvořena dvěma lícovými stěnami z tesaného kamene.
Různě
široká
mezera mezi nimi byla pak vyplňována litou
maltou, prokládanou lomovým kamenem. Lícové
stěny tedy
plnily i funkci »ztraceného bednění«. Tento druh zdiva,
nazývaný Řeky »emplekton«,nepochybně
zracionalizoval a urychlil zdění
předchůdce dnešního betonu.
výrazně
a lze jej považovat za

•
•
HISTORIE
používání hydraulických malt mimořádně
propracovali a rozvinuli Římané
používali lité zdivo = drcený kámen nebo štěrk
(jemný sopečný prášek) s maximálním zrnem
obvykle do 70 mm, který byl důkladně
promíchán s maltou, skládající se z
hydraulického pojiva a písku tak, že vznikla
homogenní směs => po smíchání s vodou
došlo ke ztvrdnutí

•
vzniklou betonovou maltu smíchali
s drobnými kameny či úlomky cihel a
udusali nebo nalili (resp. ručně „uplácali“)
do dřevěného bednění, případně mezi
vnější a vnitřní lícní zdivo (např. z cihel),
které tak vlastně tvořilo “bednění” (srovnej
s nedávnou výrobou škvárobetonu)
v mokrém stavu oproti dnešním betonům
hustší

•
•
•
•
první
klenutá
Řím 115 -
Pantheon
betonová
125 n.l.
stavba
z vnějšku obložena cihlami a
překryta betonovou kupolí o
průměru 43,2 m !!!
i přes neznalost vyztuženého
betonu (→malá tahová pevnost)
pevnost v tlaku i chemické
přibližně stejné jako dnes
složení
následně tisíciletá doba „temna“

•
•
•
•
rozvoj průmyslové
17.-18.století
výroby
pokusy o získání hydraulického pojiva
uměle (tj. smísením běžně dostupných
surovin)
1774 John Smeaton – pod vodou
tvrdnoucí malta (maják v Eddystonu)
1796 James Parker – patent tzv.
románského cementu (popis postupu
drcení a pálení vápencové suroviny s
příměsí hliněných součástí)

•
•
•
•
•
1816 první
Francii
betonový most –
Souillac
ve
1824 Joseph Aspdin – patent na pojivo -
Portlandský cement (výsledný produkt svou
šedou barvou a pevností připomínal
portlandský vápenec)
1844 I.Ch.Johnston - nutnosti pálení suroviny
až na mez slinutí-zdokonalení výrobního
postupu → rozšíření portlandského cementu
to již začíná éra vodních staveb a objektů
oblastech se spodní vodou
avšak stále nevyřešena problematika nízké
pevnosti v tahu !!!
v

•
snaha o provzdušnění
nutnost velké
a zeštíhlení
pevnosti v tahu
předpjatý beton, nebo-li železobeton
staveb
J. Monier - tajný rakouský patent na
»konstrukce ze železa a cementu pro prahy,
kanály, mosty, schody a podobné druhy«

•
•
•
•
1916 obrovské hangáry pro vzducholodě
letišti v Orly u Paříže
1930 první
celobetonový
1970 HSC (High Strength
vysokopevnostní betony
(pevnost v tahu až
X
dům
Concrete) –
200 MPa !!!)
(ocel ČSN 10 000 max. 490 MPa)
dnes dosaženo ještě větší pevnosti –
tzv.UVPB (ultravysokopevnostní beton)
na

•
1988 Japonsko – beton SCC (Self Compacting
Concrete), beton o vyšší tekutosti oproti
tradičním betonovým směsím, bez zhutnění
vyplní prostor bednění,a to i při husté výztuži
samozhutnitelný
beton
• na počátku 20.stol. pevnost v tahu betonu
• dnes pevnost až
10 –
200
15 MPa
MPa !!!

Most u Kalikovského mlýna v Plzni – největší
železobetonový most v Rakousku-Uhersku

Kompozitní
PLNIVO
např: kamenivo (liapor,
perlit, struska) recyklovaný
drcený beton, písek
PŘÍSADY
stavební
Základní složky
betonu:
+
Doplňkové
materiál
POJIVO
většinou
portlandský cement
složky:
PŘÍMĚSY
práškové
látky

Anorganické pojivo
(portlandský cement)
Tekutá
suspenze
Kaše
+
+
Plnivo
(písek)
Voda
Vytvrzení Betonový
výrobek
Kaše
Tekutá
suspenze
• spojení anorganického pojiva se zrnitým materiálem je dáno adhezí
jejich vzájemných povrchů (tj. interakce mezi atomy (molekulami)
povrchů po přiblížení na určitou, dostatečně těsnou vzdálenost)
•Čím větší část povrchu pojiva a plniva se dostane do vzájemné
interakce, tím je dosaženo pevnějšího spojení (tj. nutná podmínka:
povrch plniva musí být tekutým pojivem dostatečně smáčen)
Zrna pojiva musí
být dostatečně
jemná, aby natekla do všech pórů materiálu

Boj o póry = boj o pevnost betonu
Čím více pórů, tím menší
pevnost betonu !!!
Pórobeton x HSC betony
•Pokud zůstane pór nevyplněný pojivem, pevnost výrobku rapidně
klesá.
•Velké množství vody v pojivu � voda nateče do póru místo pojiva, ta se
časem odpaří a pór zůstane nezaplněn.

Výztuž
� betonářská ocel (pruty, sítě)
� předpjatá výztuž
� rozptýlená výztuž (dráty, vlákna)
• většinou oceli ČSN 10 472, 10 492, 10 512
• s minimální
BETON
mezí
kluzu
360 –
400 MPa
PLNIVO POJIVO
PŘÍSADY PŘÍMĚSI
VÝZTUŽ

•
a)
b)
•
a)
-
dle aplikací:
Stavební
Technická
Anorganická
(maltoviny) –
–
vodní
sklo
pojiva
cementy, vápna, sádry
dle prostředí, ve kterých jsou schopné
Pojiva vzdušná
–
vzdušné
vápno, sádra
ztvrdnou na vzduchu, nejsou odolná
b) Pojiva hydraulická
-
–
cementy
pojiva ztvrdnout:
vůči působení
ztvrdnou na vzduchu i ve vodě, jsou trvale odolná
působení vody
vody
vůči

•
Cement
cement (dnes prakticky jen
portlandský) je práškovitá
směs řady anorganických
látek o různém poměru
Dle převažující
cementy na:
a)
b)
c)
složky dělíme
Cementy křemičitanové
Cementy hlinitanové
Cementy speciální (např. silniční,
přehradní, rozpínavé, barevné)
1.
2.
3.
4.
5.
Umístění různých typů maltovin v
třísložkovém grafu podle obsahu složek:
vápno
hydraulické
vápno
portlandský cement
románský cement
vysokopecní
struska
6. hlinitanový cement

Křemičitanové
M H
hydraulický modul
=
–
• Portlandský cement –
• M H <
• M H >
1,7 –
2,4 –
nízká
nízká
SiO
2
udává
M H
pevnost
objemová
+
CaO
Al
2
O
3
procentuální
= 2
stálost
cementy
+
Fe
2
O
3
hmotnostní
obsah
Hlavními složkami jsou oxidy: CaO (60 – 69 hm. %), SiO2 (18 – 24 hm.
%), Al2O3 (4 – 8 hm. %), Fe2O3 (1 – 8 hm. %), MgO (méně než 6 hm. %).
Škodlivými oxidy jsou: oxidy alkalických kovů, SO3 – ty negativně
ovlivňují výrobu a vlastnosti hotového cementu.

•
1.
2.
3.
3 základní
složky křemičitanových
cementu:
alit (především 3CaO.Al2O3) belit (zejména 2CaO.SiO2) celit – spojovací hmota s vysokým podílem
železa a s krystalickým brownmilleritem
o složení
4CaO.Al2O3.Fe2O3 směs těchto minerálních látek vzniká vypálením
vápence CaCO3 společně s hlínami a jíly v rotační
peci při 1 450°C a následně se rychle ochladí
16/51
vzniklý slínek se rozemele na jemný prášek,
k němuž se přidává sádrovec CaSO4.H2O (případně
vysokopecní struska)

•
•
•
•
Portlandský slínek
Je směsí krystalických i skelných (amorfních) fází
Identifikováno přes 20 krystalických sloučenin
Slínkové minerály jsou tuhé roztoky krystalických fází (C3S, C2S, C4AF) s oxidy (MgO, Na2O, K2O, Fe2O3). C3S, C2S, C4AF udává barevnost cementů (C4AF dává cementu
šedou barvu)
Mineralogický
název
Alit 3Cao. Al2O3 Vzorec Zkrácený
vzorec
Obsah
(hm.%)
C3S 44 -
Belit 2CaO.SiO C2S 9 -
Aluminoferit
vápenatý -
Celit
Aluminát
vápenatý
Světlá mezerní hmota
(sklovina
+4CaO.Al2O3.Fe2O3 )
Tmavá mezerní hmota
)
(sklovina+3CaO.Al2O3 C4AF 4 -
C3A 6 -
77
33
10
13

•
•
•
•
•
Hlinitanové
cementy
Obsahují více než 35 hm.% Al2O3 – dodáno vstupní surovinou
bauxitem [NaAl(OH) 4].
Hlavním slínkovým minerálem je: CaO.Al2O3 Dosahuje, na rozdíl od křemičitanových cementů, rychleji konečné
pevnosti.
Časem ale jeho pevnost klesá (na rozdíl od portlandského cementu,
kde s časem roste !!!) � nesmí se používat pro výroby nosných
konstrukcí.
Je odolný vůči agresivním prostředí a vůči teplotám � výroba
žárovzdorných betonů.

•
•
•
Tuhnutí
podstatou tuhnutí
cementu s vodou
je celá
betonu
řada reakcí
složky cementu reagují s vodou za vzniku
tepla (tj.reakce exotermní)
všechny reakce jsou hydratace
1) 3CaO.Al2O3 2) 2CaO.SiO 2
3) 3CaO + SiO 2
nejpomalejší
+ 6 H2O → Ca3Al2(OH) 12
+ teplo
+ x H2O → Ca2SiO4.x H2O + Ca(OH) 2
teplo
+ (x+1) H2O → Ca2SiO4.xH2O + Ca(OH) 2
nejrychlejší
+ teplo

1) 3CaO.Al2O3 2) 2CaO.SiO 2
3) 3CaO + SiO 2
• Největší
• Za 28 dní
+ 6 H2O → Ca3Al2(OH) 12
+ teplo
+ x H2O → Ca2SiO4.x H2O + Ca(OH) 2
+ teplo
+ (x+1) H2O → Ca2SiO4.xH2O + Ca(OH) 2
vliv má
hydratace alitu.
je beton uspokojivě uspokojiv
+ teplo
tvrdý.
rychlost
• Ve skutečnosti proces tvrdnutí a zpevňování
probíhá neustále a nikdy není zcela ukončeno !
• odlišné rychlostí jednotlivých hydratací lze
využít k přípravě cementů s různou rychlostí
tvrdnutí

•
•
•
•
•
•
•
pevnost betonu se stářím zpočátku roste rychle, později pomalu
konečné
hlavní
ustálení
hodnotě
příčinou zvyšující
nastane: -
pevnosti se přibližuje až
-
po 10 až
20 letech !!!
se pevnosti je neustále probíhající
podle druhu cementu
podle okolního prostředí
hydratace
se stářím ale může dojít i k poklesu pevnosti, ke zvratu a novému růstu,
avšak pevnost trvale roste
příčinou pozdějších změn mohou být:
u betonů
u betonů
-
-
-
tvorba trhlinek
rozpínání
(u objemově
únava v tahu (opakované
nestálých cementů)
účinky mrazu a změn vlhkosti
vlhčených nebo chráněných před vysycháním roste pevnost dlouho
(17 až
X
20 let !!!)
chráněných před vlhkostí a nebo v budovách vytápěných se růst
brzy zastaví

Růst pevnosti betonu se stářím ve srovnání s jeho minimální, průměrnou a maximální
pevností za 28 dní
Proměna poměrné
pevnosti se stářím:
A -
B -
C -
uložení ve vlhkém
prostředí
uložení v suchém
prostředí
při trvalém zatížení
D1-
při postupném
zvětrávání
D2 - vyluhování

Z praktické stránky je důležité vše, co má vliv na růst
pevnosti do stáří 28 až 90dní, protože ta je pro využití
staveb rozhodující.
Největší
význam mají: • vlastnosti cementu
• poměr mísení
• vodní
součinitel
• způsob uložení
• vlhkost
• teplota prostředí
Růst pevnosti se stářím
ve srovnání s jeho
pevností za 28 dní pro
tři různé konzistence
betonové směsi a dva
druhy cementu

•
nejvýznamnější
Vliv teploty
vliv, nejhůře simulovatelné, špatné
odvození
závislostí
(Složitost se zvětšuje různým množstvím cementu, jehož hydratace je sama zdrojem oteplování, různou
tepelnou citlivostí cementů různých značek a druhů, ale i velikostí těles, protože i při velké vodivosti
čerstvého betonu je doba potřebná ke sdělení změny teploty všemu betonu velmi různá a to je příčinou
složitých změn při průběhu hydratace. Kromě toho rozdíly teploty povrchových vrstev a jádra, jež jsou
důsledkem šíření změn teploty, způsobují napětí, která mohou soudržnost neztvrdlého betonu, a tím i
pevnost a její další vzrůst změnit. Proto se výsledky zkoušek vlivu teploty na malých tělesech v
laboratořích neshodují s chováním betonu v díle, a proto se také liší výsledky zkoušek nejen co do
velikosti, ale často i co do znaménka rozdílů. Nejnepříznivěji se ovšem uplatňují všechny náhlé změny
teploty (šoky)).
Pevnost v čase se vyvíjí příznivě, jestliže po
počátečním tvrdnutí při nižších teplotách následuje
tvrdnutí při teplotách vyšších.

Beton z
cementu
portlandského
Beton z
cementu
hlinitanového
Srovnání růstu pevnosti betonů z cementu portlandského (vlevo) a
hlinitanového (vpravo) při teplotách nižších a vyšších, než je teplota
normální.

•
•
•
•
Vliv vlhkosti
při vlhkém uložení a ve vlhkém prostředí vzrůstá pevnost s časem
(dochází k prodlužování procesu hydratace)
tvrdne-li beton v suchém prostředí, probíhá hydratace neúplně, nebo
se úplně zastaví → pevnost se zastaví na hodnotě získané počátku,
kdy bylo vody dostatek
pevnosti betonu uloženého na vzduchu jsou tím menší, čím je menší
nasycení vzduchu parami ( AVŠAK POZOR !!! na vzduchu s vlhkostí
100% je pevnost nižší (o 10%), než při uložení ve vodě)
pro konečnou pevnost je důležité, jak dlouho se udržuje vlhčení
betonu zpočátku jeho tvrdnutí.

Vliv času
Jsou-li betonové konstrukce vystaveny
povětrnostním vlivům, tvrdne beton za
opakované rozmanité proměny teploty a
vlhkosti. S rostoucím stářím se vliv těchto změn
na jeho pevnost postupně zmenšuje, až
nakonec zaniká. Proto se pevnost betonu
různého stáří ustaluje na různých hodnotách a
její proměnu lze považovat za funkci času

•
Z hlediska pevnosti jsou portlandské cementy rozděleny do pevnostních tříd
(ČSN EN 197). Označení R charakterizuje cementy s vysokou počáteční
pevností.
Třída Pevnost v tlaku [MPa] Počátek
tuhnutí
[min.]
2 dny 7 dní 28 dní
22,5 - ≥
32,5 - ≥
32,5-R ≥
42,5 ≥
42,5-R ≥
52,5 ≥
52,5-R ≥
13 ≥
16 ≥
10 - ≥
10 - ≥
10 - ≥
20 - ≥
22,5≤
32,5≤
32,5≤
42,5≤
42,5≤
30 - ≥ 22,5
42,5 ≥
52,5 ≥
52,5
62,5
62,5
22,5 ≥
60
60
45

•
při stavbě objemných přehradních zdí je
požadováno pozvolné tuhnutí, neboť je nutné
aby uvolňované teplo stavbu příliš nepřehřívalo
použití
cementů
s nízkým obsahem
3CaO.Al2O3 rychletvrdnoucí cementy → zvýšení
produktivity práce (bednění lze odstraňovat
rychleji)

•
•
•
Bednění
Bednění je pomocná konstrukce vytvářející formu pro uložení výztuže a
čerstvého betonu při výrobě betonových a železobetonových konstrukcí
opakovaně
jednorázově
užité:
užité:
systémové, tesařské
-
-
odbedňované
ztracené
(neodbedňované)
• Bednící plášť je plocha bednění, která je v přímém styku s uloženou
betonovou směsí (prkna, vodovzdorná překližka, laťovka, třívrstvá deska)
27/51

Struktura betonu je otiskem pláště

Koroze betonu

•
•
•
Ve vodním prostředí může probíhat rozpouštění Ca(OH) 2 ,
čímž dojde ke zvýšení již tak dost vysoké pórovitosti betonu.
To může
pevnosti.
(ale nemusí) mít za následek snížení jeho
V kyselých roztocích dochází také navíc k rozpouštění
hydratovaných křemičitanů a hlinitokřemičitanů, což může
opět vést ke snížení pevnosti betonu.
Rychlost koroze se odvíjí od složení vody; nejagresivnější
jsou vody s vysokým obsahem CO2, vody kyselé, s vysokým
obsahem chloridových iontů, vody s nízkým obsahem solí
(Ca, Mg) a vody s vysokým obsahem síranových iontů.
Silniční
stavby x posypová
sůl !!!
• síranové ionty – tzv. síranová koroze; vytváří se nová fáze,
jejíž vznik je doprovázen značnou objemovou expanzí ⇒
destrukce betonové konstrukce

Ochrana betonových
konstrukcí

1) 3CaO.Al2O3 + 6 H2O → Ca3Al2(OH) 12 + teplo
2) 2CaO.SiO2 + x H2O → Ca2SiO4.x H2O + Ca(OH) 2 + teplo
3) 3CaO. SiO2 + (x+1) H2O → Ca2SiO4.xH2O + Ca(OH) 2 + teplo
pokud slínek
obsahuje dikalciumsilikát
nebo trikalciumsilikát 3CaO.SiO 2
pH
Ca(OH) 2
bezpečná
= 12 –
2CaO.SiO2, vzniká reakcí s vodou
hydroxid vápenatý
Ca(OH) 2
13 …velmi alkalické
ochrana ocelové
opravdu bezpečná ???
prostředí
výztuže v betonu

→ problém probl m karbonatace
–
zejména vzdušného CO2 CO 2
difuzní
+ Ca(OH) 2
průnik do pórů
snížení
→ ztráta přirozené
působením kyselých plynů,
betonu
+ H2O = CaCO3 + …
alkality na pH
= 10
ochrany výztuže…
ve vodě
nerozpustný,
„návrat k
přírodnímu
stavu“
!!!

Ochrana betonových konstrukcí
1. Primární
• vhodná
volba cementu (pojiva)
• kvalita vody, kvalita kameniva
(tzv.vnitřní) 2. Sekundární
• používá se také u již porušených
konstrukcí
• penetrace, různé
nátěry
• nátěry musí mít odolnost a difůzní
otevřenost vůči vodním parám, ale
zároveň musí mít nepropustnost vůči
CO 2
• ochrana betonového povrchu nátěry
(syntetické polymerátové, alkydové,
epoxidové, polyuretanové, akrylátové)
polystyren, chlorkaučuk: ochrana bazénů

•
•
•
Alkydové Alkydov nátěry: ry: -poměrně měkké
- úprava svislých, méně namáhaných ploch
(bazény, silážní jámy, odpadní jímky,…)
Epoxidové Epoxidov
beton
pryskyřice: prysky ice: -
nejpoužívanějším typem pojiv pro nátěry na
- vysoká mechanická a chemická odolnost
(avšak na světle mají sklon ke ztrátě lesku a křídování)
Polyuretanové
Polyuretanov
skladování!!!)
-
nátěry: ry:
i pro dekorativní
a) jednosložkové
-
vytvrzované
účely
vzdušnou vlhkostí
(pozor při
- vynikající mechanická a chemická odolnost,
odolávají povětrnostním vlivům
b) dvojsložkové
- vynikající mechanická a chem.odolnost
- díky tvrdidlu odolávají povětrnostním vlivům

•
•
Příprava betonu
vlastní beton se připraví smícháním cementu s
vodou a pískem (event. hrubým kamenivem)
aby proběhla hydratace, je nutné
vody
pokud málo vody → nízká
pokud přespříliš
velké
smršťování
minimální
vody → 1. nízká
množství
pevnost betonu
pevnost
2. při vysychání
a vznik trhlinek

•
•
•
•
•
•
použité množství vody je tedy kompromisem
požadovanou pevností hotového betonu a
zpracovatelností mokré betonové směsi
hmotnostní
poměr vody/betonu = 0,45 –
beton vždy obsahuje určitý podíl vzduch
→záměrné
vnášení vzduchu → lepší
vlastnosti
objemový poměr písek : cement = 2,3 : 1
0,55
mezi
izolační
dodáním hrubého kameniva lze snížit množství
cementu
zrnitost kameniva 4-8 mm→snížení cementu o 100
kg na m3 (dokonce lepší beton než při použití písku)

•
•
•
•
kolik vody? …ve spádové míchačce by se
měl převalovat, po vysypání musí tvořit kužel
bez odlučování vody
(řidký beton odlučuje vodu, po vytvrdnutí je prašný, tvorba
trhlin, drolí se, je velmi nasákavý - ↓ mrazuvzdornosti)
mrazuvzdorný beton –buďdokonale
hutný,
nebo prostoupen vzduchovými póry do
0,25 mm (speciální provzdušnovací přísady,
JAR)
uložení do konstrukce co nejdříve po
vyrobení + nutnost zhutnění (zhutnění =
vypuzení velkých vzduchových bublin, lze
nahradit řidším betonem)

•
•
•
•
•
1% velkých vzduch.bublin = ↓ pevnosti o 6%
10% vzduch.bublin = ↓pevnosti o ½ !!!
během zrání betonu nesmí dojít k jeho
vyschnutí (zastavení chemických reakcí)
zvláště u tenkých desek (překrytí PE folií)
optimální teplota výroby a pokládky betonu
+15°C - + 25°C (pod +5°C se zastavuje
tvrdnutí betonu)
pokud pokládáme pod +5°C, nutno aby směs
měla alespoň
+10°C

Pevnost v tahu betonu = 1/6 až 1/10
pevnosti v tlaku
(heterogenní struktura a
přítomnost pórů)
vyztužení ocelovými tyčemi,
dráty, rohožemi
dnes: polymerní vlákna
(odolnost vůči korozi)
beton odolává velkému namáhání v
tlaku, ocelový prut zajišťuje pevnost při
namáhání v tahu
ŽELEZOBETON
Struktura betonu:
obsahuje mnoho
dutin a pórů
(černé plochy)
=
příčina křehkosti

•
•
•
1)
2)
ocelová
výhodnější
kovová
výztuž
výztuž
pomáhá
varianta:
odolávat tahovému zatížení
se předepne → struktura betonu je vystavena TLAKU
dva způsoby předepnutí:
výztuž se napne do rámu ještě před ztuhnutím betonové směsi;
po ztuhnutí betonu se z rámu uvolní
vyrobí se betonový díl s podélnými kanálky, kterými se protáhnou
ocelové tyče, předepnou a nechají se v trvale přepjatém stavu po
celou dobu životnosti konstrukce
oba materiály –
beton i ocel mají
stejnou tepelnou roztažnost !!!

Předválečné
Vzor 36
opevnění
(1934-1938)
ČSR
Vzor 37

•
•
•
•
1-2 lehké, nebo těžké
střílnách
zalomený vstup byl opatřen mříží
osádka: 5 –
7 mužů
kulomety byly zalafetovány
konstrukce objektu: ŽELEZOBETONOVÁ
síla stropu a čelní
stěny: 80 mm, nebo 120 mm
a pancéřovými dveřmi
v ocelolitinových
(normální, zesílená
odolnost)
ze strany nepřítele pevnůstka opatřena kamennou rovnaninou a zemním
záhozem
normální
zesílená
Lehké
opevnění
vzor 37(řopíky)
verze odolávala zásahům střel ráže 105 mm
verze odolávala zásahům střel ráže 155 mm !!!!

•
-
za pouhé
tři roky vybudováno:
přes 10 000 lehkých objektů
-
-
226 těžkých objektů
rozestavěno 9 tvrzí

Konec železobetonu ?
běžný beton
Schématické znázornění
polymerního betonu: písková zrna
jsou spojena polymerním pojivem
(např. epoxidovou pryskyřicí);
neobsahuje žádné dutiny →
ohybová pevnost se blíží běžným
ocelím
- materiál na pražce
vysokorychlostních kolejí

+ : -
-
nízká
jednoduší
-levnější
Konec železobetonu ?
Silniční
most poblíž severošpanělského letiště
Asturias Airport
Nosníky nejsou vyrobeny z
železobetonu, ale z lehkého
uhlíkového kompozitního materiálu
kompozit = směs dvou a více různých materiálů (polymer + určitý druh vláken;
vlákna uhlíková (nejdražší), skleněná (nejlevnější))
hmotnost (jen 15% hmotnosti železobetonu)
a rychlejší
stavba (usazení
- nekorodují (sůl z posypu vozovky)
nosníků
jen za 3 dny x měsíce)

•
Žárobeton
obecně
žáruvzdornost…..deformační teplota alespoň 1580°C → u betonu pokud je
odolný teplotám nad 200°C = žárobeton
Rozklad hydratačních
produktů betonu
Kamenivo:
-
Beton při vysokých teplotách
nevhodné: žula, křemenná kameniva!!! → pukají!!!
Rozpad kameniva
do 700°C……..přírodní kamenivo, nesmí se smršťovat a měnit
své mechanické vlastnosti (čedič, diabaz, andezit)
- nad 700 °C……umělé kamenivo

Kameniva:
-
-
800 až 1000°C……..drcený keramický střep, drcenou pomalu chlazenou
vysokopecní strusku
nad 1000°C…………drcený šamot, korund, karborundum, drcený bauxit…
HUTNÉ
LEHČENÉ
Kameniva:
-
lehká
ŽÁROBETONY
ŽÁROBETONY
objemová hmotnost vyšší než
1500 kg/m3 objemová hmotnost nižší než
1500 kg/m3 kameniva (keramzit, křemelina, lehčený šamot, expandovaný perlit,
drcená
pemza)

Proč
Hydraulická
pojiva žárobetonu:
� nejvhodnější: hlinitanový cement
� nejméně vhodný: portlandský cement
� optimální: směsný cement (málo portlandského slínku, více příměsí
na bázi popílku, strusky,…)
ne portlandský cement ?
- po ztrátě chemicky vázané vody (vázané v hydratačních produktech) podléhá
teplotnímu rozpadu
Jak zvýšit teplotní
odolnost ?
-přidáním jemného cihlářského prachu, šamotového prachu, elektrárenského
popílku, jemně mletého chromitu, jemně mleté vysokopecní strusky
Jak vyrobit žárobeton s vysokou chemickou odolností
-přidáním sodného vodního skla (Na20 . nSiO2) ?

•
•
•
žáruvzdorný beton se vyrábí
jako normální beton
stejným postupem
nutno počítat s rozdílnou tepelnou roztažností
(vysokou) jednotlivých částí konstrukce → nutno
dělat spáry
každý žárobeton nutno vypálit prvním pomalým
ohřevem

•
•
•
+ : -
Samozhutňující
SCC (Self-compacting concrete)
beton
jedná se o extrémně ztekucený beton (ztekucovače na
bázi polykarboxylových éterů)
nelze použít na všechny betonové
-
snadné
snadné
čerpání
vyplnění
a lití
bednění
-netřeba vibračního zařízení
-
ekonomická
úspora
a forem
→ zlepšení
konstrukce !!!
hygieny práce
- dokonalý vzhled výrobku bez povrchových vad, pískových hnízd,
povrchových bublin

•
•
•
•
•
nutno
nutno
dodržet technologické
použít těžené
zásady-
kamenivo (drcené
„krvácení
betonu“
zhoršuje tekutost)
nutný obsah jemných částic o velikosti zrn do 0,125 mm
(příměs kvalitního popílku, kamenné moučky)
výroba pouze v míchačkách s nuceným oběhem (ne ve
spadových – problém konzistence polykarboxylátu,
nutno intenzivně míchat ďelší dobu)
srovnatelná
•
negativní
odolnost s běžnými betony, nižším odolnost
než betony vysokopevnostní
vliv chemických rozmrazovačů
!!!

•
•
Beton a žula pro průmyslové
Využití
pro výrobu loží
a rámů
Při HSC obrábění extrémní
posuvových rychlostí
posuvová
rychlost = 50 –
obráběcích strojů.
využití
hodnoty otáček vřetene a
60 m/min.
rychloposuv = 100 m/min.
zrychlení (zpomalení) = násobky gravitačního zrychlení
Nutnost zachycení řezných a setrvačných sil, schopnost
absorbovat rázy a chvění.

•
-
-
-
-
Proč
Poměrné
tlumení:
litina D= 0,004
ocel D= 0,002
reálné
tlumení
Hydrobeton
tlumit?
Tlumení
mezi litinou a obrobkem D= 0,04 –
D= 0,02 –
0,03
0,06
Urychlováním a zpomalováním vznikají rázy, které rozechvívají celý
stroj, což má vliv na přesnost obrábění a dále dochází k přenosu tohoto
chvění do základu a tím k ovlivnění stability stroje.

•
•
Hydrobeton
Jako výplň jednoduchých svařovaných ocelových loží
zvýšení tuhosti, hmotnosti, součinitele poměrného
tlumení.
Součinitel teplotní roztažnosti podobný jako ocel, ale
mnohem nižší koeficient tepelné vodivosti
(λbeton=1 –
Dobré
izolační
Přidávány speciální
2 W.m -1 .K -1 , λ ocel
vlastnosti –
s 0,2% C
omezení
příměsi pro zvýšení
= 50 W.m -1 .K -1
přestupu tepla.
)
⇒
objemu při tuhnutí.

•
•
Hydrobeton
Malá odolnost vůči působení olejů, solí a jiných
chemikálií ⇒ nutno povrch betonu ošetřit speciální
nátěrem.
Pokud je nutné zlepšit vlastnosti betonového lože v tahu
i ohybu ⇒ nutné vytvořit železobeton.

Polymerický beton –
Pevnost 2 –
5x vyšší
Polymerický beton
někdy též
než
minerální
u hydrobetonu.
litina
Odolnost vůči solím, chemikáliím, povětrnostním
vlivům.
Přírodní štěrk,
umělá keramika
Velikost částic 0 – 42 mm.
+
Syntetické
pojivo
6 – 10 hm.%.
Míchání
Tuhnutí
5 – 10 min.
Tužidlo
Lití

Polymerický beton =
Minerální
Umělá
kompozit
pryskyřice
Minerální plnivo o
různé zrnitosti

• Výrobky z minerálního kompozitu jsou zhotovovány za
pokojové teploty odléváním do rozebíratelných forem
• tyto formy jsou umístěny na vibračních stolech - > vyšší
zabíhavost a zhutnění
• vytvrzování probíhá na základě exotermní reakce umělé
pryskyřice, při níž se odlitek ohřeje na teplotu max.60°C
• po několika hodinách je odlitek připraven k odformování
• ke konečnému vytvrzení
dochází cca týden po odlití

Plnivo:
• zrnitost 0 –
16 mm
• 80 % celkového objemu směsi
• největší
vliv na kvalitu a výslednou strukturu minerálního kompozitu
• nejlepších mechanických vlastností vykazuje kompaktní struktura s
co možná největšími zrny !!!
• maximální velikost zrna je ovlivněna tloušťkou stěny, která může být
pěti až osmi násobkem maximální velikosti zrna
• čedič, žula, křemenec, basalt, slída, živec, sklo, šedá litina, ocel

Pojivo:
• je dvoukomponentní
–
pryskyřice + tvrdidlo
• pro dosažení optimálních mech. Vlastností by měl být
celkový podíl pojiva co možná nejnižší – v praxi cca 20 %
• nejčastěji epoxidová
pryskyřice
• pojivo na bázi epoxidové pryskyřice ztrácí při teplotě 75°C
své mechanické vlastnosti => odlitky není možno používat do
teplot vyšších než 75°C !!!

•
•
•
•
•
•
-
-
GRANITAN S 100
Pojivo: epoxidová pryskyřice
Plnivo: pazourek, gabro, diorit, diabas….nerosty s vysokou pevností, s velkou
hustotou, isotropní strukturou.
Zrnitost plniva: 0,2 – 16 mm
Zalévání prvků strojů podobně jako u hydrobetonu.
Taktéž možnost vytvoření předpjatých konstrukcí
vysoká
velmi dobrá
pevnost v tlaku
-součinitel tepelné
-
-
-
vysoké
velká
vlastní
jednoduchá
přilnavost k ocelovým materiálům
roztažnosti o 30% vyšší
tlumení
(40x větší
než
odolnost vůči solím, kyselinám apod.
technologie výroby –
Výroba loží, stojanů, příčníků
„lití
ve formě
Výrobci: Mikrosa, Schaudt, Studer, Colchester
Schneeberger, MBA, Epucret
než
ocel
ocel, 30x větší
za studena“
než
monolitických bloků.
–
–
lože u brusek
výrobci směsí a dílů
litina)

• Odlitky z minerálního kompozitu tlumí rázy a chvění 8x rychleji
než odlitky ze šedé litiny => zvýšení kvality povrchu obrobku a
zvýšení životnosti nástrojů až o 30%.
• Pokles hlučnosti stroje
• O 20% pokles velikosti vibrační amplitudy – vyřešení problému
rezonance
• Nepodléhá
• poškození
• lepení
korozi
lze snadno opravit –
jednotlivých dílů
=>
vysoká
lepením, nebo odlitím
konstrukční variabilita

•
•
•
•
•
•
Vhodně
Přírodní
opracované
Původ: převážně
Jižní
Použití: pro velmi přesné
žula -
monolitní
Afrika
a citlivé
Granit
bloky z přírodní
stroje, měřící
žuly
přístroje
Stoly a pravítka přesných souřadnicových měřicích strojů
a speciálních, vysoce přesných obráběcích strojů
(především souřadnicových vyvrtávaček)
Laboratorní
technika
Většinou nepohyblivé
lože, příčníky.
stoly,

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Historie a vývoj betonu.
Složení betonu.
Otázky
Cement – druhy a složení jednotlivých typů cementů; slínek.
Tuhnutí
Vliv prostředí
betonu – popis, význam a podstata reakcí.
Značení betonů.
Funkce a druhy bednění.
Koroze betonu.
na pevnostní charakteristiky betonů – vlhkost, teplota, čas.
Ochrana betonových konstrukcí.
Výroba a pokládka betonů.
Železobeton –
Náhrada železobetonu.
funkce, použité materiály, způsoby výroby.
Žárobetony – vlastnosti, složení.
Samozhutňující
beton –
výroba, vlastnosti, výhody.
Beton a žula pro průmyslové aplikace – typy používaných materiálů, účel použití,
vybrané vlastnosti použitých materiálů.
Polymerický beton – vlastnosti, složení, způsob použití