BETONBETON

BETON•

cz

:beton ≡

fr. béton

[ hrubá

malta]

z latinského betunium

= kamenná

maltaX

•

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

ve 2. století př. n. l. začali používat novou zdicí

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

výrazně

zracionalizoval a urychlil zdění

a lze jej považovat za předchůdce dnešního betonu.

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

Řím 115 -

125 n.l. Pantheon

•

první

klenutá

betonová

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

složení přibližně

stejné

jako dnes

následně

tisíciletá

doba „temna“

17.-18.století•

rozvoj průmyslové

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

betonový most –

SouillacSouillac

ve Francii

•

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

v

oblastech se spodní

vodou•

avšak stále nevyřešena problematika nízké

pevnosti v tahu !!!

•

snaha o provzdušnění

a zeštíhlení

staveb

nutnost velké

pevnosti v tahu

J. Monier

-

tajný rakouský patent na »konstrukce ze železa a cementu pro prahy,kanály, mosty, schody a podobné

druhy«

předpjatý beton, nebo-li železobeton

•

1916 obrovské

hangáry pro vzducholodě

na letišti v

Orly u Paříže

•

1930 první

celobetonový

dům•

1970 HSC (High

Strength

Concrete) –

vysokopevnostní

betony (pevnost v tahu až

200 MPa !!!)

X(ocel ČSN 10 000 max. 490 MPa)

•

dnes dosaženo ještě

větší

pevnosti – tzv.UVPB (ultravysokopevnostní

beton)

•

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

10 –

15 MPa

• dnes pevnost až

200

MPa !!!

Most u Kalikovského

mlýna v Plzni –

největší železobetonový most v Rakousku-Uhersku

Kompozitní

stavební

materiál

PLNIVO + POJIVO

např: kamenivo (liapor, perlit, struska) recyklovaný drcený beton, písek

většinou portlandský cement

Základní

složky betonu:

Doplňkové

složky:

PŘÍSADYpráškové

látky

PŘÍMĚSY

Anorganické

pojivo (portlandský cement) Voda+ Tekutá

suspenze

Tekutá suspenze + Plnivo

(písek)Kaše

KašeVytvrzení Betonový

výrobek

•

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

•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.

Čím více pórů, tím menší

pevnost betonu !!!

Pórobeton x HSC betony

Výztuž

betonářská ocel (pruty, sítě)

předpjatá výztuž

rozptýlená výztuž (dráty, vlákna)

• většinou oceli ČSN 10 472, 10 492, 10 512

• s minimální

mezí

kluzu

360 –

400 MPa

BETONPLNIVO POJIVO

PŘÍSADY PŘÍMĚSI

VÝZTUŽ

Anorganická

pojiva•

dle aplikací:

a)

Stavební

(maltoviny) –

cementy, vápna, sádry

b)

Technická

–

vodní

sklo

•

dle prostředí, ve kterých jsou schopné

pojiva ztvrdnout:

a)

Pojiva vzdušná

–

vzdušné

vápno, sádra

-

ztvrdnou na vzduchu, nejsou odolná

vůči působení

vody

b) Pojiva hydraulická

–

cementy

-

ztvrdnou na vzduchu i ve vodě, jsou trvale odolná

vůči působení

vody

Cement•

cement (dnes prakticky jen portlandský) je práškovitá

směs řady anorganických látek o různém poměru

Umístění

různých typů

maltovin v třísložkovém

grafu podle obsahu složek:

1.

vápno

2.

hydraulické

vápno

3.

portlandský cement

4.

románský cement

5.

vysokopecní

struska

6. hlinitanový cement

Dle převažující

složky dělíme

cementy na:

a)

Cementy křemičitanové

b)

Cementy hlinitanové

c)

Cementy speciální

(např. silniční, přehradní, rozpínavé, barevné)

Křemičitanové

cementy

32322 OFeOAlSiOCaOM H ++

=

hydraulický modul

–

udává

procentuální

hmotnostní

obsah

• Portlandský cement –

MH

= 2

• MH <

1,7 –

nízká

pevnost

• MH >

2,4 –

nízká

objemová

stálost

Hlavními složkami

jsou oxidy: CaO

(60 –

69 hm. %), SiO2

(18 –

24 hm. %), Al2

O3

(4 –

8 hm. %), Fe2

O3

(1 –

8 hm. %), MgO

(méně

než

6 hm. %).

Škodlivými oxidy

jsou: oxidy alkalických kovů, SO3

–

ty negativně ovlivňují

výrobu a vlastnosti hotového cementu.

•

3 základní

složky křemičitanových

cementu:1.

alit

(především 3CaO.Al2

O3

)2.

belit

(zejména 2CaO.SiO2

)3.

celit –

spojovací

hmota s vysokým podílem

železa a s krystalickým brownmilleritem o složení

4CaO.Al2

O3

.Fe2

O3

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

vzniklý slínek

se rozemele na jemný prášek, k němuž

se přidává

sádrovec CaSO4

.H2

O (případně vysokopecní

struska)

16/51

Portlandský slínek•

Je směsí

krystalických i skelných (amorfních) fází

•

Identifikováno přes 20 krystalických sloučenin•

Slínkové

minerály jsou tuhé

roztoky krystalických fází

(C3

S, C2

S, C4

AF) s oxidy (MgO, Na2

O, K2

O, Fe2

O3

).•

C3

S, C2

S, C4

AF udává

barevnost cementů

(C4

AF dává

cementu šedou barvu)

Mineralogický název

Vzorec Zkrácený vzorec

Obsah (hm.%)

Alit 3Cao. Al2

O3 C3

S 44 -

77

Belit 2CaO.SiO C2

S 9 -

33

Aluminoferit vápenatý -

Celit

Světlá

mezerní

hmota (sklovina +4CaO.Al2

O3

.Fe2

O3

)

C4

AF 4 -

10

Aluminát vápenatý

Tmavá

mezerní

hmota (sklovina+3CaO.Al2

O3

)C3

A 6 -

13

Hlinitanové cementy•

Obsahují

více než

35 hm.% Al2

O3 –

dodáno vstupní

surovinou bauxitem [NaAl(OH)4

].•

Hlavním

slínkovým minerálem je: CaO.Al2

O3

•

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 betonu•

podstatou tuhnutí

je celá

řada reakcí

cementu s vodou•

složky cementu reagují

s vodou za vzniku

tepla (tj.reakce exotermní)•

všechny reakce jsou hydratace

1) 3CaO.Al2

O3

+ 6 H2

O → Ca3

Al2

(OH)12

+ teplo

2) 2CaO.SiO2

+ x H2

O → Ca2

SiO4

.x H2

O + Ca(OH)2

teplo

3) 3CaO + SiO2

+ (x+1) H2

O → Ca2

SiO4

.xH2

O + Ca(OH)2

+ teplo

nejrychlejší

nejpomalejší

1) 3CaO.Al2

O3

+ 6 H2

O → Ca3

Al2

(OH)12

+ teplo2) 2CaO.SiO2

+ x H2

O → Ca2

SiO4

.x H2

O + Ca(OH)2

+ teplo3) 3CaO + SiO2

+ (x+1) H2

O → Ca2

SiO4

.xH2

O + Ca(OH)2

+ teplo

rych

lost

• Největší

vliv má

hydratace alitu.

• Za 28 dní

je beton uspokojivuspokojivěě

tvrdý.

•

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

hodnotě

pevnosti se přibližuje až

po 10 až

20 letech !!!

•

hlavní

příčinou zvyšující

se pevnosti je neustále probíhající

hydratace•

ustálení

nastane: -

podle druhu cementu

-

podle okolního prostředí•

se stářím ale může dojít i k poklesu pevnosti, ke zvratu a novému růstu, avšak pevnost trvale roste

•

příčinou pozdějších změn mohou být: -

tvorba trhlinek

-

rozpínání

(u objemově

nestálých cementů)-

únava v tahu (opakované

účinky mrazu a změn vlhkosti

•

u betonů

vlhčených nebo chráněných před vysycháním roste pevnost dlouho(17 až

20 let !!!)

Xu betonů

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 -

uložení

ve vlhkém prostředí

B -

uložení

v suchém prostředí

C -

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 prostředíRůst pevnosti se stářím

ve srovnání

s jeho pevností

za 28 dní

pro tři různé

konzistence betonové

směsi a dva druhy cementu

Vliv teploty•

nejvýznamnější

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.

Srovnání

růstu pevnosti betonů

z cementu portlandského (vlevo) a hlinitanového (vpravo) při teplotách nižších a vyšších, než

je teplota

normální.

Beton z cementu

portlandského

Beton z cementu

hlinitanového

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 - ≥

13 ≥

22,5≤

42,5 ≥

60

32,5 - ≥

16 ≥

32,5≤

52,5 ≥

60

32,5-R ≥

10 - ≥

32,5≤

52,5

42,5 ≥

10 - ≥

42,5≤

62,5

42,5-R ≥

10 - ≥

42,5≤

62,5

52,5 ≥

20 - ≥

22,5 ≥

45

52,5-R ≥

30 - ≥

22,5

•

při stavbě

objemných přehradních zdí

je požadováno pozvolné

tuhnutí, neboť

je nutné

aby uvolňované

teplo stavbu příliš

nepřehřívalo

použití

cementů

s nízkým obsahem 3CaO.Al2

O3

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

užité:

systémové, tesařské•

jednorázově

užité:

-

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

(ale nemusí) mít za následek snížení

jeho pevnosti.

•

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.Al2

O3

+ 6 H2

O → Ca3

Al2

(OH)12

+ teplo2) 2CaO.SiO2

+ x H2

O → Ca2

SiO4

.x H2

O + Ca(OH)2

+ teplo3) 3CaO.

SiO2

+ (x+1) H2

O → Ca2

SiO4

.xH2

O + Ca(OH)2

+ teplo

pokud slínek

obsahuje dikalciumsilikát

2CaO.SiO2

,

nebo trikalciumsilikát 3CaO.SiO2

vzniká

reakcí

s vodou hydroxid vápenatý

Ca(OH)2

pH

Ca(OH)2

= 12 –

13 …velmi alkalické

prostředí

bezpečná

ochrana ocelové

výztuže v betonu

opravdu bezpečná

???

→→

problprobléém karbonatacem karbonatace

–

působením kyselých plynů, zejména vzdušného CO2

difuzní

průnik do pórů

betonu

CO2

+ Ca(OH)2

+ H2

O = CaCO3 + …

snížení

alkality na pH

= 10

!!!

ve vodě nerozpustný,

„návrat k přírodnímu

stavu“

→ ztráta přirozené

ochrany výztuže…

Ochrana betonových konstrukcí

1. Primární

(tzv.vnitřní) 2. Sekundární• vhodná

volba cementu (pojiva)

• kvalita vody, kvalita kameniva

•

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 CO2

•

ochrana betonového povrchu nátěry (syntetické

polymerátové, alkydové,

epoxidové, polyuretanové, akrylátové)

polystyren, chlorkaučuk: ochrana bazénů

••

AlkydovAlkydovéé

nnááttěěry:ry:

- poměrně

měkké-

úprava svislých, méně

namáhaných ploch

(bazény, silážní

jámy, odpadní

jímky,…)••

EpoxidovEpoxidovéé

pryskypryskyřřice: ice: -

nejpoužívanějším typem pojiv pro nátěry na

beton-

vysoká

mechanická

a chemická

odolnost

(avšak na světle mají

sklon ke ztrátě

lesku a křídování)-

i pro dekorativní

účely

••

PolyuretanovPolyuretanovéé

nnááttěěry:ry:

a) jednosložkové-

vytvrzované

vzdušnou vlhkostí

(pozor při

skladování!!!)-

vynikající

mechanická

a chemická

odolnost,

odolávají

povětrnostním vlivůmb) dvojsložkové-

vynikající

mechanická

a chem.odolnost

-

díky tvrdidlu odolávají

povětrnostním vlivům

•

vlastní

beton se připraví

smícháním cementu s vodou a pískem (event. hrubým kamenivem)

•

aby proběhla hydratace, je nutné

minimální

množství vody

Příprava betonu

pokud málo vody → nízká

pevnost betonu

pokud přespříliš

vody → 1. nízká

pevnost

2. při vysychání velké

smršťování

a vznik trhlinek

•

použité

množství

vody je tedy kompromisem

mezi požadovanou pevností

hotového betonu a

zpracovatelností

mokré

betonové

směsi•

hmotnostní

poměr vody/betonu = 0,45 –

0,55

•

beton vždy obsahuje určitý podíl vzduch→záměrné

vnášení

vzduchu → lepší

izolační

vlastnosti•

objemový poměr písek : cement = 2,3 : 1

•

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

– buď

dokonale 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

ŽELEZOBETONPevnost 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

Struktura betonu:

obsahuje mnoho dutin a pórů

(černé

plochy)

=

příčina křehkosti

•

ocelová

výztuž

pomáhá

odolávat tahovému zatížení•

výhodnější

varianta:

kovová

výztuž

se předepne → struktura betonu je vystavena TLAKU•

dva způsoby předepnutí:

1)

výztuž

se napne do rámu ještě

před ztuhnutím betonové

směsi; po ztuhnutí

betonu se z rámu uvolní

2)

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

opevnění

ČSR (1934-1938)

Vzor 36

Vzor 37

•

1-2 lehké, nebo těžké

kulomety byly zalafetovány

v ocelolitinových

střílnách

•

zalomený vstup byl opatřen mříží

a pancéřovými dveřmi•

osádka: 5 –

7 mužů

•

konstrukce objektu: ŽELEZOBETONOVÁsíla stropu a čelní

stěny: 80 mm, nebo 120 mm

(normální, zesílená

odolnost)

ze strany nepřítele pevnůstka opatřena kamennou rovnaninou a zemním záhozem

normální

verze odolávala zásahům střel ráže 105 mm

zesílená

verze odolávala zásahům střel ráže 155 mm !!!!

Lehké

opevnění

vzor 37(řopíky)

•

za pouhé

tři roky vybudováno:-

přes 10 000 lehkých objektů

-

226 těžkých objektů-

rozestavěno 9 tvrzí

Konec železobetonu ?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

běžný beton

Konec železobetonu ?Silniční

most poblíž

severošpanělského letiště

Asturias

Airport

Nosníky nejsou vyrobeny z železobetonu, ale z lehkého

uhlíkového kompozitního materiálu

+ : -

nízká

hmotnost (jen 15% hmotnosti železobetonu)

-

jednoduší

a rychlejší

stavba (usazení

nosníků

jen za 3 dny x měsíce)

- levnější

-

nekorodují

(sůl z posypu vozovky)

kompozit = směs dvou a více různých materiálů

(polymer + určitý druh vláken; vlákna

uhlíková

(nejdražší), skleněná

(nejlevnější))

Žárobeton

•

žáruvzdornost…..deformační

teplota alespoň

1580°C → u betonu pokud je odolný teplotám nad 200°C = žárobeton

obecně

Beton při vysokých teplotách

Rozklad hydratačních produktů

betonu

Rozpad kameniva

Kamenivo:Kamenivo:

-

do 700°C……..přírodní

kamenivo, nesmí

se smršťovat a měnit své

mechanické

vlastnosti (čedič, diabaz, andezit)

-

nad 700 °C……umělé

kamenivo

nevhodné: žula, křemenná

kameniva!!! → pukají!!!

Kameniva: -

800 až

1000°C……..drcený keramický střep, drcenou pomalu chlazenou

vysokopecní

strusku-

nad 1000°C…………drcený šamot, korund, karborundum, drcený bauxit…

HUTNÉ

ŽÁROBETONY

LEHČENÉ

ŽÁROBETONY

objemová

hmotnost vyšší

než 1500 kg/m3

objemová

hmotnost nižší

než 1500 kg/m3

Kameniva:

-

lehká

kameniva (keramzit, křemelina, lehčený šamot, expandovaný perlit, drcená

pemza)

Hydraulická

pojiva žárobetonu:nejvhodnější: hlinitanový cementnejméně vhodný: portlandský cementoptimální: směsný cement (málo portlandského slínku, více příměsína bázi popílku, strusky,…)

Proč

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 (Na2

0 . nSiO2

)

•

žáruvzdorný beton se vyrábí

stejným postupem jako normální

beton

•

nutno počítat s rozdílnou tepelnou roztažností (vysokou) jednotlivých částí

konstrukce → nutno

dělat spáry

•

každý žárobeton nutno vypálit prvním pomalým ohřevem

Samozhutňující beton•

SCC (Self-compacting concrete)

•

jedná

se o extrémně

ztekucený beton (ztekucovače na

bázi polykarboxylových éterů)

•

nelze použít na všechny betonové

konstrukce !!!

+ : -

snadné

čerpání

a lití

-

snadné

vyplnění

bednění

a forem

- netřeba vibračního zařízení

→ zlepšení

hygieny práce

-

ekonomická

úspora

-

dokonalý vzhled výrobku bez povrchových vad, pískových hnízd, povrchových bublin

•

nutno

dodržet technologické

zásady-

„krvácení

betonu“

•

nutno

použít těžené

kamenivo (drcené

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

odolnost s běžnými betony, nižším odolnost než

betony vysokopevnostní

•

negativní

vliv chemických rozmrazovačů

!!!

Beton a žula pro průmyslové

využití•

Využití

pro výrobu loží

a rámů

obráběcích strojů.

•

Při HSC obrábění

extrémní

hodnoty otáček vřetene a posuvových

rychlostí

posuvová

rychlost = 50 –

60 m/min.rychloposuv = 100 m/min.zrychlení

(zpomalení) = násobky gravitačního zrychlení

Nutnost zachycení

řezných a setrvačných sil, schopnost absorbovat rázy a chvění.

Tlumení•

Poměrné

tlumení:

-

litina D= 0,004-

ocel D= 0,002

-

reálné

tlumení

mezi litinou a obrobkem D= 0,04 –

0,06-

Hydrobeton

D= 0,02 –

0,03

Proč

tlumit?

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 –

2 W.m -1.K-1, λocel

s 0,2% C

= 50 W.m -1.K-1

)

Dobré

izolační

vlastnosti –

omezení

přestupu tepla.

Přidávány speciální

příměsi pro zvýšení

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 betonPolymerický beton –

někdy též

minerální

litina

Pevnost 2 –

5x vyšší

než

u hydrobetonu.

Odolnost vůči solím, chemikáliím, povětrnostním vlivům.

Přírodní

štěrk, umělá

keramika

Velikost částic 0 –

42 mm.

Syntetické pojivo+

6 –

10 hm.%.

MícháníTužidlo

Lití

Tuhnutí

5 –

10 min.

Polymerický beton =

Minerální

kompozit

Umělá

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

pevnost v tlaku

-

velmi dobrá

přilnavost k ocelovým materiálům

- součinitel tepelné

roztažnosti o 30% vyšší

než

ocel

-

vysoké

vlastní

tlumení

(40x větší

než

ocel, 30x větší

než

litina)

-

velká

odolnost vůči solím, kyselinám apod.

-

jednoduchá

technologie výroby –

„lití

za studena“

Výroba loží, stojanů, příčníků

ve formě

monolitických bloků.

Výrobci: Mikrosa, Schaudt, Studer, Colchester

–

lože u brusek

Schneeberger, MBA, Epucret

–

výrobci směsí

a dílů

•

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

korozi

• poškození

lze snadno opravit –

lepením, nebo odlitím

• lepení

jednotlivých dílů

=>

vysoká

konstrukční

variabilita

Přírodní

žula -

Granit•

Vhodně

opracované

monolitní

bloky z přírodní

žuly

•

Původ: převážně

Jižní

Afrika•

Použití: pro velmi přesné

a citlivé

stroje, měřící

přístroje

•

Stoly a pravítka přesných souřadnicových měřicích strojů a speciálních, vysoce přesných obráběcích strojů

(především souřadnicových vyvrtávaček) •

Laboratorní

technika

•

Většinou nepohyblivé

stoly, lože, příčníky.

Otázky1.

Historie a vývoj betonu.2.

Složení

betonu.3.

Cement –

druhy a složení

jednotlivých typů

cementů;

slínek.4.

Tuhnutí

betonu –

popis, význam a podstata reakcí.5.

Vliv prostředí

na pevnostní

charakteristiky betonů

–

vlhkost, teplota, čas.6.

Značení

betonů.7.

Funkce a druhy bednění.8.

Koroze betonu.9.

Ochrana betonových konstrukcí.10.

Výroba a pokládka betonů.11.

Železobeton –

funkce, použité

materiály, způsoby výroby.12.

Náhrada železobetonu.13.

Žárobetony –

vlastnosti, složení.14.

Samozhutňující

beton –

výroba, vlastnosti, výhody.15.

Beton a žula pro průmyslové

aplikace –

typy používaných materiálů, účel použití, vybrané

vlastnosti použitých materiálů.16.

Polymerický beton –

vlastnosti, složení, způsob použití