L. Svoboda a kolektiv: STAVEBNÍ HMOTY

L. Svoboda a kolektiv: STAVEBN HMOTY

- 1 -


- 2 -

Autoi: doc. Ing. Lubo Svoboda, CSc. (vedouc autorskho kolektivu), Ing. arch. Zdenka Baantov, CSc., Ing. Milan Myka, Ph. D., doc. Ing. Jaroslav Novk, CSc., doc. Ing. Zdenk Tobolka, CSc., doc. Ing.- Roman Vvra, Ph. D., Ing. Alena Vimmrov, Ph. D., doc. Ing. Jaroslav Vborn, CSc. Copyright: doc. Ing. Lubo Svoboda, CSc., Ing. arch. Zdenka Baantov, CSc., Ing. Milan Myka, Ph. D., doc. Ing. Jaroslav Novk, CSc., doc. Ing. Zdenk Tobolka, CSc., doc. Ing.- Roman Vvra, Ph. D., Ing. Alena Vimmrov, Ph. D., doc. Ing. Jaroslav Vborn, CSc. 2013 ISBN 978-80-260-4972-2


- 3 -

PEDMLUVA K TETMU VYDN

1 VOD DO PROBLEMATIKY STAVEBNCH HMOT 16

2 CELKOV PEHLED 23

3 STRUKTURA A VLASTNOSTI STAVEBNCH HMOT 32

3.1 SLOEN STAVEBNCH HMOT 33 3.1.1 ATOMOV A MOLEKULRN STRUKTURA 33 3.1.2 SMS A SLOKA 33 3.1.3 PLYNN LTKY 34 3.1.4 KAPALINY 35 3.1.5 PEVN LTKY 37 3.1.5.1 Krystalick ltky 37 3.1.5.2 Amorfn ltky 39 3.1.5.3 Heterogenn ltky 40 3.1.6 PPRAVKY 43 3.1.7 INTELIGENTN MATERILY 43 3.2 ZKLADN FYZIKLN VLASTNOSTI 45 3.2.1 OBJEMOV HMOTNOST A HUSTOTA 45 3.2.2 HUTNOST 47 3.2.3 PROVITOST 48 3.2.4 MEZEROVITOST 49 3.2.5 ZRNITOST 49 3.2.6 MRN POVRCH 50 3.3 VLHKOSTN A DIFZN VLASTNOSTI MATERIL 52 3.3.1 VLHKOSTN VLASTNOSTI MATERIL 52 3.3.1.1 Vlhkost provitch materil 52 3.3.1.2 Naskavost 57 3.3.1.3 Vzlnavost 58 3.3.1.4 Navlhavost a vyschavost 59 3.3.2 DIFZN VLASTNOSTI 60 3.3.2.1 Propustnost 65 3.3.2.2 Proskavost a vodotsnost 65 3.4 MECHANICK VLASTNOSTI 68 3.4.1 DEFORMAN A PRACOVN DIAGRAMY 68 3.4.2 MODUL PRUNOSTI A PETVRNOSTI 72 3.4.3 PEVNOST 78 3.4.3.1 Technick pevnost 78 3.4.3.2 Pevnost z hlediska statistickho 82 3.4.4 HOUEVNATOST A KEHKOST MATERILU 86 3.4.5 SOUINITEL PN ROZTANOSTI 88 3.4.6 ODOLNOST CYKLICKMU NAMHN 88 3.4.7 TVRDOST A OBRUSNOST 89 3.4.8 ADHEZE A KOHEZE 90


- 4 -

3.4.9 DAL MECHANICK VLASTNOSTI 90 3.4.10 VISKOELASTICK CHOVN 91 3.5 TEPELN VLASTNOSTI STAVEBNCH MATERIL 93 3.5.1 EN TEPLA MATERILY 93 3.5.2 VLIV TEPLA NA MATERILY 94 3.5.3 TEPELN-FYZIKLN VELIINY 94 3.5.3.1 Mrn tepeln vodivost 95 3.5.3.2 Mrn tepeln kapacita 101 3.5.3.3 Teplotn linern dlkov roztanost 103 3.5.3.4 Souinitel objemov teplotn roztanosti 104 3.5.4 TEPELN-TECHNICK VLASTNOSTI MATERIL 104 3.5.4.1 Tepeln jmavost materil 105 3.5.4.2 Souinitel teplotn vodivosti 106 3.5.4.3 Tepeln odpor vrstvy materilu 106 3.5.4.4 Souinitel prostupu tepla 107 3.6 SLAV VLASTNOSTI MATERIL 108 3.6.1 ZDROJE SLN 110 3.6.2 HODNOTY SLAVCH VLASTNOST 111 3.6.3 PRAKTICK VZNAM TEPELN REFLEXE 112 3.6.4 ENERGETICK VLASTNOSTI TRANSPARENTNCH MATERIL 113 3.7 AKUSTICK VLASTNOSTI MATERIL 116 3.7.1 MATERILY PRO POHLCUJC KONSTRUKCE 116 3.7.2 MATERILY PRO NEPRZVUN KONSTRUKCE 118 3.7.3 MATERILY PRO KONSTRUKCE POHLCUJC VIBRACE 120 3.7.3.1 Antivibran ntry 121 3.7.3.2 Vrstven zvukov izolan konstrukce 122 3.8 RADIOAKTIVITA STAVEBNCH MATERIL 124 3.8.1 HODNOCEN KODLIVOSTI ZEN 124 3.8.1.1 Poadavky na protiradonovou izolaci 128 3.8.1.2 Proveden protiradonov izolace 129 3.9 CHEMICK VLASTNOSTI 131 3.9.1 CHEMICK PEMNY PI ZPRACOVVN 131 3.9.2 MATERILOV KOMPATIBILITA 132 3.9.3 STRNUT A KOROZE 134 3.9.3.1 Koroze anorganickch nekovovch materil 135 3.9.3.2 Koroze kov 138 3.9.3.3 Koroze plast 145 3.9.4 HYGIENICK VLASTNOSTI 148 3.9.4.1 Koncentrace kodlivin 149 3.9.4.2 kodliviny v interiru 150 3.9.5 EKOLOGICK VLASTNOSTI 154 3.10 BIOLOGICK ODOLNOST 156 3.11 PORN VLASTNOSTI STAVEBNCH MATERIL 160 3.11.1 HOLAVOST STAVEBNCH HMOT 160 3.11.1.1 Klasifikace stavebnch vrobk z hlediska reakce na ohe 161 3.11.1.2 Klasifikace stavebnch vrobk z hlediska porn odolnosti 162 3.11.1.3 Pevod poadavk pornch projektovch norem 162 3.11.1.4 Poadavky na vlastnosti neholavch vrobk 163 3.11.2 PORN ZATDN KONSTRUKNCH ST 165 3.11.3 HOLAV KAPALINY 166 3.11.4 PORN ODOLNOST STAVEBNCH KONSTRUKC 167 3.11.5 TEPLOTN ZMNY MATERILOVCH VLASTNOST 168 3.12 ELEKTRICK A MAGNETICK VLASTNOSTI 170 3.13 TRVANLIVOST STAVEBNCH MATERIL 172 3.13.1 MRAZUVZDORNOST 172


- 5 -

3.13.2 ODOLNOST VI SLUNENMU ZEN 175 3.14 ESTETICK VLASTNOSTI 176

4 POPIS VYBRANCH STAVEBNCH HMOT A VROBK 178

4.1 HORNINY A VROBKY Z KAMENE 179 4.1.1 ROZDLEN HORNIN 180 4.1.1.1 Horniny vyvel 182 4.1.1.2 Horniny usazen 185 4.1.1.3 Horniny pemnn (metamorfovan) 191 4.1.2 STAVEBN KMEN 194 4.1.2.1 Lomask a kamenick vrobky 196 4.1.2.2 Ochrana a drba vrobk z kamene 216 4.1.2.3 Vrobky z umlho kamene 217 4.1.2.4 Kusov vrobky z tavenho edie 222 4.1.2.5 Vrobky z korundo-baddeleyitov taveniny 225 4.1.3 KAMENIVO 226 4.1.3.1 Poadavky na vlastnosti kameniva 228 4.1.3.2 Tk kamenivo 236 4.1.3.3 Hutn kamenivo 237 4.1.3.4 Provit kamenivo 239 4.1.4 MINERLN VLKNA 247 4.1.4.1 Vroba minerlnch vlken 247 4.1.4.2 Vrobky z minerlnch vlken 248 4.1.5 AZBEST 252 4.2 KERAMICK VROBKY 255 4.2.1 CIHLSK VROBKY 255 4.2.1.1 Vlastnosti cihelnho stepu 259 4.2.1.2 Cihlsk vrobky pro svisl konstrukce 261 4.2.1.3 Plen sten krytina 275 4.2.1.4 Cihlsk vrobky pro vodorovn konstrukce 282 4.2.2 OBKLADOV MATERILY 287 4.2.2.1 Vroba obkladovch prvk 288 4.2.2.2 Funkce obkladovch prvk 290 4.2.2.3 Zkladn dlen obkladovch prvk 291 4.2.2.4 Znaen keramickch obkladovch prvk 293 4.2.2.5 Vlastnosti keramickch obkladovch prvk 294 4.2.2.6 Vbr obkladu 302 4.2.3 KAMENINA 302 4.2.3.1 Kanalizan kamenina 303 4.2.3.2 Chemicky odoln stavebn kamenina 306 4.2.3.3 Kamenina hospodsk 307 4.2.3.4 Kamenina stavebn 308 4.2.4 ZDRAVOTN KERAMIKA 309 4.2.5 ROVZDORN VROBKY 314 4.2.5.1 rovzdorn materily tvarov 315 4.2.5.2 rovzdorn materily netvarov 319 4.3 SKLO 322 4.3.1 VROBA SKLA 322 4.3.1.1 Zkladn suroviny 322 4.3.1.2 Technologie vroby 323 4.3.2 VLASTNOSTI SKLA 324 4.3.3 KOMPAKTN SKLO 325 4.3.3.1 Ploch sklo taen 326


- 6 -

4.3.3.2 Ploch vlcovan sklo 327 4.3.3.3 Speciln druhy skel 327 4.3.3.4 Zasklen 327 4.3.3.5 Tvarovan sklo 332 4.3.4 PNOV SKLO 333 4.3.5 SKLENN VLKNA 335 4.3.5.1 Vrobky z krtkch sklennch vlken 335 4.3.5.2 Vrobky z dlouhch sklennch vlken 336 4.3.6 SKLENN MIKRODUTINKY 338 4.3.7 VZDUN SKLO 338 4.3.8 SKLOKRYSTALICK DESKY 339 4.4 ANORGANICK POJIVA 340 4.4.1 VPENOSRANOV POJIVA 341 4.4.1.1 Vroba a rozdlen sranovch pojiv 341 4.4.1.2 Druhy sdrovch pojiv 343 4.4.1.3 Tuhnut sdrovch pojiv 345 4.4.1.4 Mechanick vlastnosti zatvrdl sdry 346 4.4.1.5 Tepeln-technick vlastnosti zatvrdl sdry 348 4.4.1.6 Dal vlastnosti zatvrdl sdry 349 4.4.1.7 Modifikace vlastnost sdry 350 4.4.1.8 Skladovn sdry 351 4.4.1.9 Dal sranov pojiva 351 4.4.1.10 Vrobky ze sranovch pojiv 352 4.4.1.11 Sdrov tvrnice 354 4.4.1.12 Sdrokarton 355 4.4.1.13 Sdrov vrobky vyztuen vlkny 359 4.4.2 VZDUN VPNO 362 4.4.2.1 Vroba vzdunho vpna 362 4.4.2.2 Tuhnut a tvrdnut vzdunho vpna 366 4.4.2.3 Pouit vzdunho vpna 368 4.4.2.4 Zkouen vzdunho vpna 368 4.4.3 KEMIITANY ALKALICKCH KOV 368 4.4.4 HOENAT POJIVO 370 4.4.5 HYDRAULICK VPNO 371 4.4.6 SILIKTOV CEMENT 373 4.4.6.1 Vroba cementu 373 4.4.6.2 Sloen slnku 375 4.4.6.3 Hydratan reakce 378 4.4.6.4 Slnkov pmsi 381 4.4.6.5 Cementy pro obecn pouit 382 4.4.6.6 Speciln siliktov cementy 386 4.4.6.7 Cement pro zdn 386 4.4.6.8 Doprava a skladovn cementu 387 4.4.7 HLINITANOV CEMENT 388 4.4.8 GEOPOLYMERN CEMENTY 389 4.4.9 ZKOUEN HYDRAULICKCH POJIV 390 4.5 MALTY 391 4.5.1 ROZDLEN MALT 391 4.5.2 SLOEN MALT 392 4.5.3 MALTY PRO VNITN A VNJ OMTKY 394 4.5.3.1 Vlastnosti erstvch omtkovch malt 395 4.5.3.2 Vlastnosti zatvrdlch omtkovch malt 395 4.5.3.3 Hodnocen shody 396 4.5.4 MALTY PRO VNITN SDROV OMTKY 399 4.5.5 MALTY PRO PODLAHOV POTRY ZE SRANU VPENATHO 401


- 7 -

4.5.6 TENKOVRSTV OMTKY 403 4.5.7 SANAN OMTKY 404 4.5.8 TEPELN IZOLAN MALTY 408 4.5.9 HLINN MALTY 410 4.5.10 MALTY PRO ZDN 411 4.5.10.1 Termny a definice 413 4.5.10.2 Posouzen agresivity prosted 413 4.5.10.3 Hodnocen shody 414 4.5.10.4 Dodaten poadavky na malty pro tenk spry 417 4.5.11 POKLDAC MALTY 417 4.5.12 STYKOV MALTY 418 4.5.13 HISTORICK MALTY 419 4.6 BETON 421 4.6.1 KLASIFIKACE A SPECIFIKACE BETONU 423 4.6.1.1 Klasifikace betonu 423 4.6.1.2 Specifikace betonu 430 4.6.2 HLAVN SLOKY BETONU 434 4.6.2.1 Cement 434 4.6.2.2 Kamenivo 436 4.6.2.3 Voda pro vrobu betonu 444 4.6.3 NVRH SLOEN ERSTVHO BETONU 447 4.6.3.1 Vodn souinitel 447 4.6.3.2 Matematick modely predikce pevnosti betonu 450 4.6.3.3 Koncepce nvrhu skladby betonu 455 4.6.4 PSADY A PMSI 459 4.6.4.1 Psady 459 4.6.4.2 Pmsi 467 4.6.5 TRANSPORTBETON 472 4.6.6 ELEZOBETON A PEDPJAT BETON 474 4.6.6.1 elezobeton 475 4.6.6.2 Pedpjat beton 476 4.6.7 SPECILN BETONY 477 4.6.7.1 Vodostavebn beton a beton pro masivn konstrukce 477 4.6.7.2 Lehk beton 480 4.6.7.3 Tk beton 485 4.6.7.4 Vysokopevnostn beton 485 4.6.7.5 Samozhutniteln beton 487 4.6.7.6 Vlknobeton 488 4.6.8 ZPRACOVN A OETOVN BETONU 490 4.6.8.1 Dvkovn a msen sloek betonu 490 4.6.8.2 Doprava a ukldn erstvho betonu 491 4.6.8.3 Zhutovn erstvho betonu 494 4.6.9 CEMENTOV POTR 499 4.6.9.1 Klasifikace cementovch potr 499 4.6.9.2 Pouit cementovch potr 501 4.6.9.3 Sloky cementovho potru 501 4.6.9.4 Technick poadavky na cementov potry 502 4.7 SILIKTOV KUSOV STAVIVA 506 4.7.1 BETONOV PREFABRIKTY 506 4.7.1.1 Betonov krytina 506 4.7.1.2 Betonov dladice 510 4.7.1.3 Betonov tvrnice 513 4.7.1.4 Betonov stropn prefabrikty 521 4.7.1.5 Ostatn betonov prefabrikty 522 4.7.2 AUTOKLVOVAN A VLKNOCEMENTOV VROBKY 523


- 8 -

4.7.2.1 Vpenopskov zdic prvky 524 4.7.2.2 Autoklvovan probeton 531 4.7.2.3 Vlknocementov vrobky 549 4.7.2.4 Prefabrikty s optickmi vlkny 554 4.8 KOVY 555 4.8.1 ELEZO A JEHO SLITINY 555 4.8.1.1 Vroba eleza 555 4.8.1.2 Ocel 556 4.8.1.3 Litina 580 4.8.2 M A JEJ SLITINY 581 4.8.2.1 M 581 4.8.2.2 Slitiny mdi 582 4.8.2.3 Vrobky z mdi a jejch slitin 584 4.8.3 ZINEK A JEHO SLITINY 584 4.8.3.1 Titanzinek 585 4.8.4 HLINK A SLITINY HLINKU 585 4.8.4.1 Vroba hlinku a lehkch slitin 586 4.8.4.2 Rozdlen slitin hlinku 589 4.8.4.3 Vlastnosti hlinku a jeho slitin 591 4.8.4.4 Vrobky z hlinku a lehkch slitin 594 4.8.5 OLOVO A JEHO SLITINY 597 4.8.5.1 Vroba olova 597 4.8.5.2 Vlastnosti olova 597 4.8.5.3 Vrobky z olova a jeho slitin pro stavebnictv 598 4.8.6 ZLATO 599 4.9 ASFALTY A DEHTY 600 4.9.1 SLOEN ASFALT 600 4.9.2 VLASTNOSTI ASFALT 601 4.9.3 ZKOUEN ASFALT 601 4.9.3.1 Penetrace 601 4.9.3.2 Bod mknut 602 4.9.3.3 Bod lmavosti 602 4.9.3.4 Duktilita 602 4.9.3.5 Dal zkouky asfaltu 603 4.9.4 PRODN ASFALTY 603 4.9.5 ASFALTY ROPN 604 4.9.5.1 Oxidovan asfalty 604 4.9.5.2 edn asfalty 604 4.9.5.3 Modifikovan asfalty 605 4.9.6 VYUIT ASFALT VE STAVEBNICTV 606 4.9.6.1 Asfaltov izolan psy 607 4.9.6.2 Asfaltov indele 612 4.9.6.3 Asfaltov ntry a tmely 613 4.9.6.4 Asfaltov emulze a suspenze 615 4.9.6.5 Sroasfalt 616 4.9.7 DEHTOV VROBKY 617 4.10 POLYMERY 618 4.10.1 TERMOPLASTY 619 4.10.1.1 Polyetylen 623 4.10.1.2 Polypropylen 629 4.10.1.3 Poly-1-buten 632 4.10.1.4 Ostatn polyolefiny 632 4.10.1.5 Polyvinylchlorid 633 4.10.1.6 Polystyren 637 4.10.1.7 Linern polyestery 647


- 9 -

4.10.1.8 Polymetylmetakrylt 650 4.10.1.9 Polyvinylestery a polyakrylty 651 4.10.1.10 Polytetrafluoretylen a polytrifluorchloretylen 651 4.10.1.11 Polytrifluorchloretylen 652 4.10.1.12 Ostatn termoplasty 652 4.10.2 REAKTOPLASTY 654 4.10.2.1 Nenasycen polyestery a vinylestery 654 4.10.2.2 Formaldehydov kondenzty 655 4.10.2.3 Furanov kondenzty 657 4.10.2.4 Polyuretany 658 4.10.2.5 Epoxidy 660 4.10.2.6 Silikony 661 4.10.2.7 Ostatn reaktoplastick pojiva 662 4.10.2.8 Reaktoplastick kompozity 663 4.10.3 ELASTOMERY 668 4.10.4 POLYMERN DISPERZE 670 4.10.5 PRODN POLYMERY 671 4.11 DEVO 673 4.11.1 STRUKTURA A SLOEN DEVA 673 4.11.2 FYZIKLN A MECHANICK VLASTNOSTI DEVA 675 4.11.2.1 Barva deva 675 4.11.2.2 Hustota devn hmoty 676 4.11.2.3 Objemov hmotnost deva 676 4.11.2.4 Vlhkost 676 4.11.2.5 Tepeln, elektrick a akustick vlastnosti 678 4.11.2.6 Trvanlivost deva 679 4.11.2.7 Mechanick vlastnosti 680 4.11.3 VADY A KDCI DEVA 680 4.11.4 OCHRANA DEVA 683 4.11.4.1 Ochrana proti biologickmu napaden 684 4.11.4.2 Ochrana proti poru 686 4.11.5 DRUHY DEVA A EZIVA PRO STAVEBN ELY 687 4.11.5.1 Jehlinat deviny 687 4.11.5.2 Listnat deviny 688 4.11.5.3 Exotick deviny 688 4.11.5.4 Tdn deva 689 4.11.5.5 Druhy eziva 689 4.11.6 MATERILY NA BZI DEVA 690 4.11.6.1 Desky z rostlho deva 693 4.11.6.2 Pekliovan desky 693 4.11.6.3 Devovlknit desky 694 4.11.6.4 Tskov desky 696 4.11.6.5 OSB desky 697 4.11.6.6 Lepen lamelov devo 699 4.11.6.7 Vrstven devo 702 4.11.6.8 Vrstven devo z dhovch ps a z dlouhch tsek 704 4.11.6.9 Kombinovan materily 706 4.11.6.10 Zhutn devo 709 4.11.6.11 Modifikovan devo 709 4.11.7 DAL CELULZOV MATERILY 711 4.11.7.1 Celulzov vlkna 711 4.11.7.2 Korek 712 4.11.7.3 Slma 713 4.11.7.4 Rkos 714 4.11.7.5 Ostatn rostlinn materily 714


- 10 -

4.12 OSTATN VROBKY 716 4.12.1 NTROV HMOTY 716 4.12.1.1 Formulace ntrovch hmot 717 4.12.1.2 Druhy ntrovch hmot 718 4.12.1.3 Skladovn ntrovch hmot 727 4.12.2 LEPIC A VYPLUJC PROSTEDKY 727 4.12.2.1 Lepidla 728 4.12.2.2 Lepic tmely a malty 728 4.12.2.3 Speciln malty a tmely 729 4.12.3 MONTN PNY 733 4.12.4 BEZESPAR PODLAHOVINY 733 4.12.4.1 Lic podlahoviny 734 4.12.4.2 Polymerbetonov podlahoviny 735 4.12.5 INJEKTN HMOTY 736 4.12.6 CHEMICK PPRAVKY 737 4.12.6.1 Aditiva 737 4.12.6.2 Pomocn ppravky 738 4.12.6.3 Separujc ppravky 739 4.12.6.4 Protiporn ppravky 740 4.12.6.5 Ostatn ppravky 741 4.12.7 SROV KOMPOZITY 741 4.12.8 OV VLNA 742 4.12.9 NEPLEN HLNA 743 4.12.9.1 Tradin zdi z neplen hlny 743 4.12.9.2 Soudob zdi z neplen hlny 745 4.12.10 AKUSTICK DESKY Z KARTONU A KEMIITHO PSKU 748 4.12.11 GEOSYNTETICK VROBKY 748 4.12.11.1 Pouit geosyntetickch vrobk 749 4.12.11.2 Rozdlen geosyntetickch vrobk 749 4.12.11.3 Vlastnosti geosyntetickch vrobk 752 4.12.11.4 Ochrann technick textilie 754 4.12.12 BENTONITOV IZOLACE 754 4.12.12.1 Vlastnosti bentonitu 755 4.12.12.2 Hydroizolace z bentonitu 755 4.12.13 STKAN HYDROIZOLACE 759 4.12.14 PRODN LINOLEUM 759

5 ZKOUEN STAVEBNCH HMOT 760

5.1 PRVN ZABEZPEEN POADAVK NA STAVEBN VROBKY 761 5.1.1 STAVEBN ZKON . 183/2006 SB. 762 5.1.2 ZKON . 22/1997 SB. 762 5.1.2.1 Technick pedpis a technick dokument 763 5.1.2.2 esk technick normy 764 5.1.2.3 Sttn zkuebnictv 764 5.1.2.4 Autorizace a autorizovan osoby 764 5.1.2.5 Certifikace 765 5.1.2.6 Stanoven vrobky 765 5.1.2.7 Akreditace a osvden o akreditaci 766 5.1.3 NAZEN VLDY . 163/2002 SB. 767 5.1.3.1 Zkladn poadavky na stavebn vrobky 767 5.1.3.2 Poadavky na stanoven vrobky 768 5.1.3.3 Stavebn technick osvden 769 5.1.3.4 Zpsoby posuzovn shody stanovench vrobk 769


- 11 -

5.1.4 NAZEN VLDY . 190/2002 SB. 770 5.1.4.1 Evropsk technick schvlen 771 5.1.4.2 Oznaen vrobku CE 771 5.2 SPRVN LABORATORN PRAXE 772 5.2.1 LABORATORN PROSTED 772 5.2.2 PRAVA A SKLADOVN VZORK 772 5.2.3 MEN ZKLADNCH VELIIN 775 5.2.3.1 Men dlek 775 5.2.3.2 Men objem 777 5.2.3.3 Ven 779 5.2.3.4 Men asu 780 5.2.3.5 Men teploty 780 5.2.3.6 Men vlhkosti 781 5.2.4 CHYBY MEN 781 5.2.5 AKREDITOVAN LABORATO 784 5.2.5.1 Stanoven shody a neshody 786 5.3 ZKOUEN BETONU 790 5.3.1 ZKOUKY ERSTVHO BETONU 790 5.3.1.1 Stanoven konzistence erstvho betonu 791 5.3.1.2 Stanoven objemov hmotnosti erstvho betonu 799 5.3.1.3 Stanoven obsahu vzduchu v erstvm betonu 800 5.3.1.4 Stanoven tuhnut erstvho betonu 802 5.3.2 ZKOUKY ZTVRDLHO BETONU 802 5.3.2.1 Pevnost v tlaku 805 5.3.2.2 Pevnost v tahu ohybem 807 5.3.2.3 Pevnost v pnm tahu 809 5.3.2.4 Stanoven objemov hmotnosti ztvrdlho betonu 810 5.3.2.5 Stanoven hloubky prsaku tlakov vody 813 5.3.2.6 Stanoven vlhkostnch a sorpnch charakteristik betonu 814 5.3.2.7 Stanoven deformanch vlastnost betonu 816 5.3.2.8 Mrazuvzdornost betonu 817 5.3.2.9 Odolnost povrchu betonu proti rozmrazovacm prostedkm 818 5.4 ZKOUEN CEMENTU 820 5.4.1 ODBR A PRAVA VZORK 820 5.4.2 STANOVEN MRN HMOTNOSTI CEMENTU 820 5.4.3 STANOVEN JEMNOSTI MLET 823 5.4.3.1 Prosvac metoda 823 5.4.3.2 Permeabilitn metoda 824 5.4.4 POADAVKY NA MECHANICK A FYZIKLN VLASTNOSTI 827 5.4.4.1 Pprava kae normln hustoty 828 5.4.4.2 Stanoven dob tuhnut 830 5.4.4.3 Stanoven objemov stlosti 831 5.4.4.4 Vroba zkuebnch tles pro zkouky pevnosti 832 5.4.4.5 Uloen zkuebnch tles 834 5.4.4.6 Stanoven pevnosti v tahu za ohybu 836 5.4.4.7 Stanoven pevnosti v tlaku 838 5.4.5 POADAVKY NA CHEMICK VLASTNOSTI 840 5.4.6 STANOVEN HYDRATANHO TEPLA 841 5.4.6.1 Rozpoutc metoda 841 5.4.6.2 Semiadiabatick metoda 841 5.5 ZKOUEN KAMENIVA 843 5.5.1 NZVOSLOV 843 5.5.2 OZNAOVN KAMENIVA 844 5.5.3 TECHNICK POADAVKY 844 5.5.4 ODBR ZKUEBNCH VZORK 844


- 12 -

5.5.5 GEOMETRICK VLASTNOSTI 846 5.5.5.1 Zrnitost 846 5.5.5.2 Tvar zrn hrubho kameniva 850 5.5.5.3 Obsah jemnch stic 851 5.5.5.4 Stanoven hlinitosti kameniva 852 5.5.6 FYZIKLN VLASTNOSTI 852 5.5.6.1 Mrn a objemov hmotnost, naskavost 852 5.5.6.2 Stanoven sypn hmotnosti a mezerovitosti kameniva 858 5.5.6.3 Stanoven vlhkosti kameniva 859 5.5.6.4 Stanoven dalch fyziklnch vlastnost kameniva 859 5.5.7 CHEMICK VLASTNOSTI 860 5.5.7.1 Stanoven sloek ovlivujcch tuhnut a tvrdnut 860 5.5.7.2 Obsah chlorid 863 5.5.7.3 Obsah sry 864 5.5.7.4 Oven ptomnosti reaktivnch stic sirnku eleza 866 5.5.7.5 Citlivost kameniva vi alklim 866 5.6 ZKOUEN STAVEBN OCELI 870 5.6.1 ZKOUKA OCELI TAHEM 870 5.7 ZKOUEN CIHLSKCH VROBK 873 5.7.1 PLEN ZDIC PRVKY 873 5.7.1.1 Poten zkouky 873 5.7.1.2 zen vroby u vrobce 874 5.7.1.3 Stanoven pevnosti v tlaku 875 5.7.2 PLEN STEN TAKY PRO SKLDAN KRYTINY 876 5.7.3 STROPN PRVKY 876 5.8 ZKOUEN AUTOKLVOVANCH VROBK 878 5.8.1 ZKOUEN VPENOPSKOVCH ZDICCH PRVK 878 5.8.1.1 Pevnost v tlaku 879 5.8.1.2 Tepelntechnick vlastnosti 879 5.8.1.3 Trvanlivost 879 5.8.1.4 Propustnost vodnch par 880 5.8.1.5 Reakce na ohe 880 5.8.1.6 Naskavost 880 5.8.1.7 Vlhkostn petvoen 881 5.8.1.8 Pdrnost 881 5.8.2 ZKOUEN PROBETONU 881 5.8.2.1 Odbr a pprava zkuebnch tles 882 5.8.2.2 Stanoven objemov hmotnosti probetonu 884 5.8.2.3 Stanoven pevnosti v tlaku 886 5.8.2.4 Vyhodnocen zkouek probetonu 886 5.9 ZKOUEN MALT 890 5.9.1 ZKOUKY ERSTV MALTY 890 5.9.2 ZKOUKY ZTVRDL MALTY 893 5.10 STANOVEN SOUINITELE TEPELN VODIVOSTI 897 5.10.1 STACIONRN METODY 897 5.10.1.1 Metoda vlce 898 5.10.1.2 Metoda desky 898 5.10.1.3 Metoda koule 904 5.10.2 NESTACIONRN METODY 905 5.11 STANOVEN MODULU PRUNOSTI 907 5.11.1 STANOVEN STATICKHO MODULU PRUNOSTI. 907 5.11.1.1 Grafick vyjden modulu prunosti 908 5.11.1.2 Men deformac 910 5.11.1.3 Postup men elektrickmi tenzometry 912 5.11.2 STANOVEN DYNAMICKHO MODULU PRUNOSTI 915


- 13 -

5.12 ANALZA STAVEBNCH HMOT 916 5.12.1 KVALITATIVN ANALZA 917 5.12.1.1 Identifikace polymer 917 5.12.2 KVANTITATIVN ANALZA 919 5.12.2.1 Orientan stanoven 919 5.12.2.2 Gravimetrie 919 5.12.2.3 Volumetrie 921 5.12.2.4 Instrumentln analza 922 5.12.3 SILIKTOV ROZBOR 922 5.12.3.1 Rozbor cementu 923 5.12.3.2 Stanoven hmotnosti sloek betonu 930 5.12.4 ROZBOR VODY 930

6 LITERATURA 932


- 14 -


- 15 -

PEDMLUVA K TETMU VYDN

Prvn vydn knihy. Stavebn hmoty kter vylo v eskm jazyce v roce 2004 bylo odbornou veejnost v echch i na Slovensku pijato velmi vldn a bhem jednoho roku bylo kompletn rozebrno.

V roce 2005 se proto uskutenil dotisk prvnho vydn a ve stejnm roce vyel pod nzvem Stavebn materily i slovensk peklad knihy. V roce 2007 vylo druh vydn, kter je v souasnosti ji tak rozebrno a ani slovensk peklad knihy z roku 2005 u ns ji nen dostupn.

Nedostatek vtisk knihy Stavebn hmoty na kninm trhu se projevil svpomocnm roziovnm naskenovan kopie knihy a to v paprov i elektronick form. Poteba novho vydn knihy se tm stala zcela zjevnou.

Toto tet vydn vychz z pedelch dvou titnch kninch vydn, kter napsal kolektiv autor: doc. Ing. Lubo Svoboda, CSc. (vedouc autorskho kolektivu), Ing. arch. Zdenka Baantov, CSc., Ing. Milan Myka, Ph.D., doc. Ing. Jaroslav Novk, CSc., doc. Ing. Zdenk Tobolka, CSc., doc. Ing. Roman Vvra, Ph.D., Ing. Alena Vimmrov, Ph.D., a doc. Ing. Jaroslav Vborn, CSc.

Krom oprav, nezbytnch aktualizac a doplujcch vsuvek byly v textu provedeny i urit stylistick zsahy, kter jsou reakc na zkuenosti zskan pi vukovm pouvn knihy.

Vechny pravy jsem provdl z pozice vedoucho autorskho kolektivu osobn a skutenost, e jsem tak inil na zklad text vytvoench ve uvedenmi autory, nemn nic na tom, e jsem odpovdn za celkov vsledek.

Spolu s ostatnmi autory doufm, e toto tet vydn bude mt stejn pzniv ohlas jako vydn pedchzejc.

Tet vydn knihy Stavebn hmoty je autorskm dlem, kter je vydvno pouze ve form elektronickho souboru. Podle zkona si pro svou osobn potebu kad me podit kopii tohoto elektronickho souboru, ani by zasahoval do autorskch prv. Jeho roziovn za platu, nebo jakkoliv jin komern vyuit vak nen dovoleno.

Zhotoven titn kopie (rozmnoeniny) vlun pro vlastn potebu je rovn mon, je vak teba potat s tm, e grafick a tabulkov doprovod textu vyaduje v nkterch ppadech individuln pravu velikosti zobrazen. V pvodn (zkladn) velikosti nemus bt textov obsah doprovodu vdy dobe iteln.

Lubo Svoboda


- 16 -

1 VOD DO PROBLEMATIKY STAVEBNCH HMOT

Slovn spojen stavebn hmoty je tradin pojem zahrnujc vechno, co se stv pmou soust stavebn konstrukce a s m se zrove meme setkat pmo na staveniti. Mezi stavebn hmoty tedy potme nejen vlastn stavebn materily, ale i suroviny pouvan k jejich vrob, pokud se tato vroba uskuteuje v rmci stavby. Pat sem i pomocn ltky usnadujc provdn stavebnch technologickch operac a v neposledn ad za stavebn hmoty povaujeme tak kusov staviva, co jsou jednoduch vrobky, kter jsou charakterizovny nejenom ltkou, ze kter jsou zhotoveny, ale i svm tvarem a rozmry.

Mezi stavebn hmoty nepotme sloitj stavebn vrobky, zejmna takov, kter maj charakter pohybliv nebo mnohaprvkov konstrukce, jako jsou okna nebo dvee. Vst pesnou dlic ru mezi jednoduchm a sloitm vrobkem vak je obtn, protoe nkter modern kusov staviva maj pomrn komplikovanou podobu. Spornou otzkou me kupkladu bt zatdn nkterch prefabrikt (nap. elezobetonovch). Maj sice charakter pedem vyroben stavebn konstrukce, ale jsou pouvny jako kusov stavivo.

Soudob stavebnictv zpracovv jak tradin hmoty, pouvan na stavbch ji po mnoho generac, tak hmoty zcela nov vyroben na zklad nejnovjch vdeckch poznatk. Poet materil clen vyvjench pro potebu njak vznamn stavby nebo pro speciln stavebn pouit stle vzrst. Velk pozornost je vnovna zlepovn vlastnost stvajcch stavebnch hmot a pvodn speciln materily se postupn mn v materily bn.

ada stavebnch materil a staviv je dostupn v mnoha ltkovch modifikacch i vrobkovch variantch a rozdly ve vlastnostech zdnliv podobnch stavebnch hmot pitom mohou bt podstatn. K tmu elu je naopak asto mon pout stavebn hmoty rznho druhu se zcela rznm ltkovm sloenm.

Sortiment v souasnosti pouvanch stavebnch hmot je neobyejn rozshl a optimln vbr hmotnho een stavby nen jednoduchm kolem.

O vbru stavebnho materilu pro kad konkrtn el rozhoduj legislativn, technick, ekonomick a subjektivn poadavky.

Na prv msto je teba klst poadavky legislativn. Kad stavebn materil mus pedevm vyhovovat zvaznm pedpism platnm v ase a v mst budouc stavby. Legislativn omezen jsou nejastji dna poadavky na porn a zdravotn vlastnosti materil, kter mohou bt pro nkter typy staveb psnj (potravinsk provozy, skladit pohonnch hmot).

Zvazn pedpis me stanovit ppustn (respektive neppustn) materil i s ohledem na charakter mstsk rezervace nebo chrnn krajinn oblasti.

Zpsnn pohled na hygienick vlastnosti dve bn pouvanho materilu me vst i k jeho plnmu zkazu.

Vybran materil dle mus splovat poadovanou technickou funkci. Podle zamlenho pouit mus bt napklad dostaten pevn, tepeln izolujc, vodonepropustn i mrazuvzdorn. Technick poadavek me mt stejn


- 17 -

imperativn charakter jako poadavek legislativn a do znan mry se technick a legislativn charakter poadavku me prolnat (minimln tepeln odpor konstrukce, staticky bezpen objekt).

Soust optimlnho vbru mus bt i velmi komplexn vaha o uitn hodnot materilu a nkladech spojench s jeho pouitm. Krom vlastnost, kter jsou pro dan kol nezbytn, vykazuj toti jednotliv materily i dal vlastnosti, kter jsou pouze vce i mn vhodn.

Vsledn investin nklady zdaleka nejsou dny jen cenou materilu, ale souvis s celm konstruknm eenm a pouitou technologi vstavby. Navc je teba brt v vahu, e stanoven samotnch investinch nklad nen plnm zhodnocenm ekonomick vhodnosti i nevhodnosti een.

Striktn minimalizace investinch nklad je smyslupln jen tam, kde jsou investin zdroje omezen, nebo tam, kde dal nklady na provoz a drbu objektu nejsou zajmav (doasn stavby). Ve vech ostatnch ppadech je teba uvaovat, jak ast a jak nkladn udrovac prce si zvolen materilov een vyd a jak provozn nklady jsou vbec spojeny s pouitm eenm (vraznm provoznm nkladem je vytpn objektu). Podstatn je i celkov ivotnost konstrukce ze zvolenho materilu.

Pi ekonomickch vahch je teba uvaovat i el stavnho objektu a zohledovat i ztrty, ke kterm me dojt ve vrobnch nebo obchodnch objektech, pokud v nich z dvodu opravy i drby mus bt peruen provoz. U doasnch staveb mohou bt ekonomicky vznamn tak nklady na likvidaci pouitch materil.

Nepominutelnm vbrovm faktorem je subjektivn pesvden investora, poppad projektanta o tom, kter materil je pro dan objekt vhodn. Subjektivn kritrium pitom me mt charakter estetickho nzoru (kter ovem zdaleka nemus odpovdat obecnmu vkusu) nebo se me jednat o jakousi osobn iracionln pedstavu o kvalit i ivotnosti materilu. Materily, kterm rozhodujc astnk vstavby d pednost ze subjektivnch dvod, meme oznait jako preferovan.

Racionln materilov een probh postupnou aplikac vbrovch faktor v tom poad, v jakm byly uvedeny (obr. 1.1)

. Navrhovan materily mus bt pedevm legislativn ppustn a pak se jejich dal vbr provd z hlediska technickho.

Teprve nad mnoinou technicky monch een je mon uvaovat o nkladech. A teprve se znalost nklad je mon realisticky uvaovat o tom, kter subjektivn vyhovujc een bude ppadn mon preferovat z jinch ne technickch nebo ekonomickch dvod.

Sprvn vbr materilu vyaduje pedevm dobrou vchoz znalost vlastnost vech materil padajcch v vahu.

adu daj musme znt u pi pouhm posouzen ppustnosti a technick pouitelnosti a je zejm, e k tomu, aby bylo mon provdt ve uveden ekonomick vahy, je zapoteb cel ada dalch daj o vlastnostech a chovn materil.

Pi hodnocen vlastnost materil pouvme ti navzjem se doplujc druhy poznatk: praktick zkuenosti s pouvnm materilu, vsledky standardnch zkouek materilu a znalost materilov struktury.


- 18 -

Obr. 1.1 Vbr materil

Zejmna u tradinch materil meme jejich vhodnost k uritmu elu posuzovat na zklad zkuenost s jejich pouitm ve stejnch nebo podobnch konstrukcch. Tyto praktick zkuenosti jsou nesmrn cenn, protoe dn zkouka neme zachytit a napodobit vechny vlivy, kterm je materil pi relnm pouit vystaven.

Nejzajmavj jsou zkuenosti opravdu dlouhodob, kter lze chpat jako pm doklad o ivotnosti pslunho materilu. Bezprostedn vyuitelnost poznatk o chovn materil ve starch stavbch je ovem do urit mry omezena tm, e tyto stavby jsou zhotoveny patn zdokumentovanmi technologickmi postupy (kter navc asto nejsou pro modern stavebnictv vhodn) a e dolo ke znanm zmnm jak v naem ivotnm stylu, tak v naem ivotnm prosted.

Druhm zdrojem poznatk jsou data zskan sledovnm konkrtnho materilu standardnmi zkuebnmi postupy za definovanch zkuebnch podmnek. Detailn postupy pro zkouen uritch materilovch vlastnost jsou dnes sjednoceny v podob nrodnch nebo nadnrodnch zkuebnch norem. V samostatnch jakostnch normch jsou pak stanoveny hodnoty, kter dan materil mus v jednotlivch zkoukch vykzat, aby mohl bt pouit pro urit el. Vsledky normovch zkouek se zrove pouvaj jako zklad konstruknch vpot.

Velikost vzorku pouitho k jakmukoliv hodnocen materilu a zpsob jeho odbru bvaj rovn pedepsny pslunou zkuebn nebo materilovou normou a aspekt sprvn volby vzorku nesm bt podceovn.


- 19 -

Zkouen vzorek mus bt pedevm vzorkem reprezentativnm, tedy vzorkem tak velkm, aby v sob obsahoval v potebn me vechny sloky ovlivujc vsledn vlastnosti. Potebn velikost zkuebnho vzorku me tak zviset na pouit zkuebn technice i na citlivosti pouit zkuebn metody.

Bnm praktickm kolem je hodnocen konkrtn dodvky nebo zsoby njak stavebn hmoty. V tomto ppad mus bt zkouen vzorek tak vzorkem prmrnm. Mnohdy je pedepsn odbr uritho souboru vzork.

Dodret vechny zsady sprvnho odbru vzorku nen jednoduch, a v praxi proto bvaj tyto zsady asto poruovny. Odchlen od stanovenho postupu vak vn znehodnocuje nsledn zskan vsledky a neme bt tolerovno, pokud maj normov zkouky opravdu pinst kvalitn informace.

Tet skupina poznatk vychz ze znalosti struktury materilu a ze znalosti fyzikln-chemickch souvislost mezi strukturou a chovnm. Dokonal strukturn poznn materilu a sprvn interpretace vlivu struktury na vlastnosti nen jednoduchou zleitost. Zvldnut pslunch vztah vak me bt technicky i ekonomicky velmi atraktivn. Clen ovlivovn struktury dv monost pizpsobit vlastnosti materilu konkrtnm poadavkm stavby nebo konstrukce. Ze strukturnho poznn meme erpat i podnty pro vvoj pln novch materil.

Velk vznam ve vrob stavebnch hmot m stle stoupajc rove kontroly jakosti a rostouc rove udrovn optimln hodnoty technologickch parametr.

Vroba stavebnch hmot je do urit mry obor konservativn. Velk vrobn objemy vyaduj nkladn vrobn celky napojen na dostaten kapacitn surovinov zdroje a kad zsadn zmna technologie pak pedstavuje rozhodnut s velkm ekonomickm dopadem.

Mnoina materil nabzench pro stavebn pouit je pesto neustle doplovna nov vyvinutmi vrobky. V ppad zkladnch stavebnch hmot vak vtinou nejde o vrobky njakho zsadn novho sloen, ale spe o vrobky zdokonalen poppad o znakov vrobky se stlou i zaruenou kvalitou.

Poteba pravy stvajcch uivatelskch vlastnost stavebnch vrobk me bt vyvolna zmnnou spoleenskou situac. V poslednch letech to byl vrazn nrst vytpcch nklad, kter vedl k vraznmu zlepen tepelnch vlastnost ady pouvanch materil a konstruknch prvk.

Pkladem me bt teba okenn zasklen, u nho se postupnou konstrukn a materilovou pravou podailo snit souinitel prostupu tepla tak, jak je uvedeno na obr. 1.2.


- 20 -

Obr. 1.2 Postupn sniovn prostupu tepla okennm zasklenm

K nejbnjm kolm v oblasti soudobho materilovho vvoje pat optimalizace vlastnost kompozitnch materil. Ta spov pedevm ve stanoven optimlnho zastoupen jednotlivch sloek tvocch pslun kompozit. Protoe jednotliv sloky se mohou vzjemn ovlivovat a mohou i navzjem spolupracovat (synergick efekt), nen stanoven optimln receptury tak prost, jak se me na prvn pohled zdt.

Klovou roli hraje sprvn volba optimalizanho kriteria. Obvykle neposta zvolit jako optimalizan kriterium jednoduchou fyzikln vlastnost (nap. pevnost), ale mus se pout ukazatel komplexnj (sloen z vce vlastnost s rznou pidlenou vahou), kter dan materil charakterizuje dostaten vstin.

Vlastn optimalizan proces me v zsad probhat dvojm zpsobem. Bu se postupuje na zklad pedem stanovenho experimentlnho plnu, kter se vyhodnocuje jako celek, nebo se jednotliv optimalizan varianty vol postupn, na zklad prbn zskvanch dat.

Interdisciplinrnm pedmtem orientovanm na problematiku materil je materilov inenrstv, kter je dnes soust studijnch program vtiny vysokch stavebnch kol.

V materilovm inenrstv jsou sledovny vztahy mezi strukturou a vlastnostmi (chovnm) materilu, zrove se studuje jak dopad maj zmny vlastnost na uitnou hodnotu materil a jakm zpsobem je mon ovlivnit strukturu materilu (tedy i jeho vlastnosti) pravou i zmnou vrobnho procesu.


- 21 -

Obr. 1.3 Vztahov tetraedr charakterizujc materilov inenrstv

Zkladnmi vdnmi disciplnami vyuvanmi v materilovm inenrstv jsou chemie a fyzika, ke zpracovn a zobecnn zskanch poznatk slou sofistikovan vpotov postupy zaloen na modelovn i simulaci uritch jev a stav.

Pro materilov studie a jejich nslednou interpretaci se pouv postup zaloen na pozorovn a pokusech v podob spolen pro vechny experimentln vdn discipliny.

Prvotn je precizn a nepedpojat pozorovn objektivn existujcch skutenost, nsledovan pokusem o jejich sjednocen i vysvtlen pomoc urit hypotzy.

Na zklad tto hypotzy se pak plnuj dal experimenty, jejich vsledky bu vchoz premisu posiluj, nebo naopak vedou k jej korekci i plnmu zamtnut.

Dostaten potvrzen hypotzy zskvaj charakter zkonitost, kter dovoluj pedpovdt budouc chovn materilu na zklad jeho struktury a ppadn umouj i navrhovat strukturn pravy vedouc ke zmn tchto vlastnost.

Relnou pouitelnost stavebnho materilu krom mechanickch vlastnost a trvanlivosti, asto uruj jeho tepeln-vlhkostn parametry.

Proto je v materilovm inenrstv kladen draz na problematiku transportu tepla a problematiku transportu vlhkosti studovanou s ohledem na charakter a el stavebnch materil, a s ohledem na typick podmnky jejich pouit.

V souasnm stavebnictv maj rostouc vznam vrobky pizpsoben na mru budouc funkci v uritm objektu a souasn i specifickm podmnkm panujcm pi aplikaci dotynho vrobku na pslun stavb.


- 22 -

spn aplikace takovchto zakzkovch (tailor made) materil je samozejm podmnna irokmi teoretickmi znalostmi o vztazch mezi strukturou a vlastnostmi a nleitm realizanm zzemm. Vznikaj proto firmy orientovan na dodvky a aplikace specilnch materil.

Zven podl zakzkovch vrobk v budoucch projektech a stavbch vyvolv zvenou poptvku po materilovch specialistech zajiujcch jejich vvoj, nebo kvalifikovanou aplikaci.

Velk vznam ve vrob stavebnch hmot m stle stoupajc rove kontroly jakosti a rostouc rove udrovn optimln hodnoty technologickch parametr. I zde je zejm poteba kvalifikovanch pracovnk k zajiovn tto innosti.

Pokud uvaujeme o tom jak se stt opravdu kvalifikovanm materilovm specialistou, je teba pipomenout nepominuteln vznam osobn praxe a zkuenosti.

dn, by sebedokonalej, slovn popis i obrzek ns nenau sprvn pracovat s materilem, a ji touto prac rozumme experimentln innost v laboratoi i skutenou aplikaci materilu na stavb.

Obojmu se lze nauit pouze vlastnorun relnou innost, kter pin jinak nesdliteln poznatky.


- 23 -

2 CELKOV PEHLED

Nabdka stavebnch hmot je velmi irok co do mnostv jejich druh i mnostv jejich pouit. Pro zjednoduen orientace je mon provdt jejich rozdlovn do uritch skupin podle rznch hledisek.

Podle pvodu lze stavebn hmoty rozdlit na:

prodn, anorganick (horniny), organick (devo, bambus, ov vlna), uml, z anorganickch surovin (vpno, cement, keramika, sklo, kovy aj.), z organickch surovin (plasty, bitumeny, aglomerovan devo), z kombinovanch surovin (devocement, polystyrenbeton). Podle pouit se stavebn materily dl na:

konstrukn materily, tvo nosnou (vodorovnou, svislou) konstrukci stavby a jsou pro n dleit zejmna mechanick vlastnosti (pevnost), vplov materily, tvo vpl nosnch svislch konstrukc a mohou zsti plnit i izolan funkci (akustickou, tepelnou apod.), pi porovnn s konstruknmi materily maj obvykle ni objemovou hmotnost, izolan materily, tvo ochranu stavby proti psoben nedoucch vliv,

dekoran materily, tvo povrchov pravy exterirovch i interirovch povrch a pln estetickou funkci, ostatn materily.

Izolan materily se dle dl na materily:

tepeln izolan, zvukov izolan, hydroizolan (mohou plnit i ochranu proti difzi radonu nebo ochranu vi chemickm ltkm), Podle funkce pi tvorb sloitjch struktur lze stavebn hmoty rozdlit na:

pojiva, plniva, vyztuujc ltky, pomocn ltky, kusov staviva.


- 24 -

Podle materilov podstaty a technologie vroby se stavebn hmoty dl na:

kamenn vrobky, keramick materily, vrobky ze skla, vpenick vrobky, cementsk produkty, autoklvovan vrobky, kovov vrobky, ivin hmoty, plasty, vrobky z deva a celulosy ostatn. Toto posledn dlen je pouito v tto knize, protoe je z hlediska nauky o stavebnch hmotch nejpirozenj. Pi jeho pouit se do stejn skupiny dostvaj produkty se stejnou ltkovou podstatou a jejich vlastnosti je pak mon odvozovat ze spolenho strukturnho zkladu. V tab. 2.1 jsou uvedeny typick stavebn materily a jejich nejdleitj vlastnosti. Tam kde pslun vlastnost vykazuje vraznj zvislosti na konkrtnm proveden materilu je na msto prmrn hodnoty uvedeno rozmez.

Pehled nejdleitjch vlastnost nkterch stavebnch hmot Tab. 2.1

Nsledujc pruhov grafy obsahuj porovnn bnch materil vdy podle urit vybran vlastnosti. Hodnoty uvdn v grafech je teba chpat jako hodnoty prmrn nebo typick.


- 25 -

elem graf je pinst orientan srovnn materil mezi sebou a usnadnit zapamatovn jejich postaven z hlediska hlavnch vlastnost. Podrobnj daje o vrob, vlastnostech a pouit jednotlivch materil jsou umstny ve tvrt sti knihy.

Obr. 2.1 Hustota (kg.m-3)

Obr. 2.2 Objemov hmotnost (kg.m-3)


- 26 -

Obr. 2.3 Hmotnostn naskavost (%)

Obr. 2.4 Objemov naskavost (%)

Obr. 2.5 Pevnost v tlaku (MPa)


- 27 -

Obr. 2.6 Pevnost v tahu (MPa)

Obr. 2.7 Modul prunosti (GPa)

Obr. 2.8 Souinitel tepeln vodivosti (W.m-1.K-1)


- 28 -

Obr. 2.9 Mrn tepeln kapacita (kJ.kg-1.K-1)

Obr. 2.10 Souinitel dlkov teplotn roztanosti (10-6 . K-1)

Obr. 2.11 Tepeln jmavost (W2.s.m-4.K-2)


- 29 -

Obr. 2.12 Tepeln jmavost podlahy (W.s0,5.m-2.K-1)

Zvltn klasifikaci stavebnch hmot pedstavuje tdn podle energetick nronosti vroby.

Objemov hmotnost a energetick nronost vroby vybranch materil Tab. 2.2

Materil Objemov hmotnost [kg/m3]]

Energetick nronost hmotnostn [MJ/kg]

Energetick nronost objemov [MJ/dm3]]

Prost beton 2300 0,69 1,59

Armovac ocel 7800 22,7 177,1

Tvrnice THERM 800 2,49 1,99

EPS 25 25 98,5 2,46

Minerln vlna 104 23,3 2,42

Korkov deska 120 7,1 0,85

Sdrokarton 850 4,44 3,77

Devo (fona) 540 1,89 1,02

OSB deska 660 9,32 6,15

Peklika 455 8,04 3,66

K novjm ekologickm kriterim pat tak zvan uhlkov stopa. Jedn se o mnostv CO2 a ostatnch sklenkovch plyn (pepoten na ekvivalentn mnostv CO2), kter se bhem ivotnho cyklu stavebnho materilu uvolnn do ovzdu.


- 30 -

Uhlkov stopa vybranch stavebnch materil Tab. 2.3

Vpoet uhlkov stopy nen jednoduch, v vahu se bere nejen vroba ale i doprava na msto, uvn (drba) a likvidace po skonen ivotnosti.

Jednoduchou ekologickou klasifikaci stavebnch materil je mon provst posouzenm obnovitelnosti vchozch zdroj pouvanch pi jejich vrob a zhodnocenm monost recyklace po vyerpn ivotnosti.

I kdy se zatm jedn o dlen pouvan spe ekology ne nrodohospodi, jejich vznam postupn bude (zejmna u hlavnch stavebnch hmot a vrobk) vzrstat.

K doplnn celkovho pohledu je vhodn uvst v jakch objemech se vyrbj nejpouvanj stavebn hmoty viz. Tab. 2.4.

U tench minerlnch surovin )vpence, kaolinu a psk) a u vpna zahrnuje uvdn slo i spotebu v jinch prmyslovch odvtvch.,


- 31 -

Vroba hlavnch stavebnch hmot a vrobk v R [Vybran obory

prmyslu stavebnch hmot 2005,2006] Tab. 2.4


- 32 -

3 STRUKTURA A VLASTNOSTI STAVEBNCH HMOT

Vlastnosti pouvan k hodnocen jakkoliv hmotn soustavy meme rozdlit na vlastnosti extensivn, jejich mra nebo velikost je pevn spojena s velikost hodnocen soustavy (hmotnost, objem, tepeln odpor), a na vlastnosti intensivn, kter jsou na velikosti tto soustavy nezvisl (barva, skupenstv, bod varu, hustota).

Soustavy, kter jsou dostaten charakterizovny pomoc intensivnch vlastnost, nazvme ltky. Vlastnosti intensivn oznaujeme proto tak jako vlastnosti ltkov.

Velmi uiten intensivn vlastnosti lze zskat vztaenm vhodn extensivn vlastnosti na jednotkovou velikost soustavy. Jako vztanou zkladnu obvykle pouvme jednotkovou hmotnost neb jednotkov objem (jednotkov mnostv). Takto vznikl vlastnosti se asto oznauj jako mrn nebo specifick.

S vjimkou kusovch staviv spadaj vechny stavebn hmoty do kategorie ltek. Samozejm i v ppad kusovch staviv je mon urit ltku nebo ltky tvoc materilovou podstatu pslunho vrobku nebo jeho st.

Ltkov vlastnosti se pouvaj, jak k charakteristice jednotlivch surovin a materil, tak k jejich vzjemnmu srovnvn. Je vak teba pipomenout, e ltkov vlastnosti se mohou mnit v zvislosti na okolnch podmnkch a bn udvan charakteristick vlastnosti ltek plat pouze za definovanch vnjch podmnek.

Za jinak stejnch okolnch podmnek rozhoduje o intensivnch vlastnostech jakkoliv konkrtn ltky jej struktura. Je zde jednoznan pinn vztah ltkov vlastnosti jsou dsledkem struktury.


- 33 -

3.1 Sloen stavebnch hmot

Z ve uvedenho je zejm, e pi posuzovn vlastnost hmotnch soustav pouvanch ve stavebnictv je eln se soustedit nejprve na sloen (ltkovou podstatu) stavebnch hmot a otzky tvaru a rozmru kusovch staviv ponechat a do sti vnovan konkrtnm vrobkm.

3.1.1 Atomov a molekulrn struktura

Atomy, tvo zkladn stavebn jednotky vekerch ltek Jsou to hmotn stice o hmotnosti 10-22 10-24 g. Jejich velikost se pohybuje v desetinch nanometru. Tvarov definovateln stabiln tvary vznikl spojenm konkrtnho potu uritch atom se oznauj jako molekuly.

Bn molekuly maj nanometrickou velikost, existuj vak i 10000krt vt makromolekuly, jejich hlavn rozmr dosahuje destek mikrometr.

Ltky tvoen jednm druhem atom jsou prvky, ltky tvoen jednm druhem molekul jsou sloueniny.

Procesy tvorby slouenin z prvk, procesy pemny slouenin a procesy izolace prvk ze slouenin se oznauj jako chemick reakce. Pi chemickch reakcch se mn vazebn vztahy mezi jednotlivmi atomy, vznikaj nebo zanikaj chemick vazby.

Chemick vazba vznik v dsledku interakce elektronovch obal reagujcch atom a nijak se netk proton-neutronovho jdra. Protoe o identit atomu rozhoduje poet proton v jde, nedochz dnou chemickou reakc ke zmn atom jako takovch.

Protoe pemna (transmutace) jednoho prvku v njak jin prvek chemickou reakc nen mon, pokusy alchymist o vrobu zlata chemickou cestou nemohly bt spn.

Faktick nezniitelnost prvku chemickou cestou se vyuv v klasick chemick analze. Obsah uritho prvku v njak ltce se zjiuje pomoc kvantitativnho chemickho pevodu tohoto prvku do sloueniny, jej vznikl mnostv lze pesn stanovit. Vhodnou sloueninou je slouenina, kterou lze snadno izolovat v istm stavu. Takov postup je asto vyuvn pi chemickm rozboru stavebnch hmot.

3.1.2 Sms a sloka

Prakticky kad reln ltka je sms tvoenou vtm potem jednoduch ltek (sloek) a vsledn vlastnosti cel soustavy zvis jak na druhu tchto sloek, tak na jejich zastoupen, vzjemnm uspodn a interakci.

Jako sloku (istou ltku) oznaujeme st smsn ltky, kter je tvoena stejnmi sticemi. Sloku je mon z pvodn ltky izolovat.

Izolace sloky se provd vhodnm fyziklnm zpsobem, kter umon oddlen stic tvocch sloku od stic ostatnch (napklad na zklad jejich tvaru, velikosti, polarity, tkavosti, rozpustnosti).

stice tvoc sloku nelze dle dlit, ani by se zmnily ltkov vlastnosti sloky.


- 34 -

Jedna takov stice (v ppad prvku atom a v ppad sloueniny molekula) zrove pedstavuje nejmen mnostv dan sloky schopn existence.

Pokud v njak ltce jedna sloka vrazn pevld a do znan mry uruje vlastnosti cel ltky, meme danou sms chpat jako prostou (jednoslokovou) ltku urit istoty.

Podle obsahu hlavn sloky pak hovome o ltkch technicky istch, laboratorn istch nebo o ltkch analytick istoty.

Obsah dominantn sloky v technicky ist ltce bv vt ne 90 %, obsah v ltce laboratorn ist bv nejastji vt ne 95 %. Analyticky ist ltky obsahuj neistoty jen ve zlomcch procenta.

Zkladn chemick vlastnosti kad ist ltky jsou dny druhem atom, kter ji tvo, a vazebnmi vztahy mezi nimi (molekulrn struktura). O ostatnch ltkovch vlastnostech rozhoduj slab (nevazebn) silov interakce mezi molekulami a tak to, zda jednotliv molekuly jsou v prostoru umstny nepravideln, nebo zda vytvejc njakou pravidelnou nadmolekulrn strukturu.

Zkladn fyzikln vlastnost ltek je skupenstv (termodynamick fzov stav). Za bnch teplotnch a tlakovch podmnek dlme ltky podle skupenstv na plynn, kapaln a pevn.

3.1.3 Plynn ltky

Plyny jsou ltky s nejmenm zastoupenm hmotnosti v objemov jednotce. Za normlnho atmosfrickho tlaku je jejich hustota tisckrt ni ne hustota kapalin nebo pevnch ltek.

Pokud tlak plynn ltky nen dov vt ne tlak atmosfrick, jedn se o soustavu, ve kter jsou jednotliv molekuly v prostoru od sebe natolik vzdlen, e jejich vzjemn psoben nen pli zvisl na konkrtnm druhu plynu. Za takto nzkho tlaku je proto chovn vech plyn podobn.

V takovm ppad lze pro popis chovn plyn pout sadu univerzlnch vztah, kter sice pln pesn neplat pro dn reln plyn, pi dostaten nzkm tlaku vak pedstavuj uspokojivou aproximaci.

Pi pouvn tchto vztah pedpokldme u plynu (plynn smsi) tak zvan ideln chovn. Pokud uvaujeme vchoz sloky o stejnm tlaku a teplot, plat pro ideln plyn (sms ideln se chovajcch plyn) pedevm zkon aditivity objem (Amagatv zkon):

= ic VV

kde Vc je celkov objem plynn smsi, Vi jsou parciln objemy jednotlivch sloek.

Dle pak plat zkon aditivity tlak v jeho dsledku objemov koncentrace sloky v ideln plynn smsi odpovd parcilnmu tlaku tto sloky (Daltonv zkon).

Pi dan teplot dle plat zkon dokonale prunho chovn plynn soustavy, podle kterho je souin tlaku a objemu konstantn (Boylv zkon).

A konen, koeficient linern objemov roztanosti idelnho plynu je seln roven piblin 0,0036 K-1 (Gay-Lussacv zkon).

Objem 1 molu idelnho plynu in za normlnch podmnek (T = 273,15 K, P =


- 35 -

0,1013 MPa) piblin 22,4 dm3.

Pro chovn n mol idelnho plynu (nebo pro n mol smsi idelnch plyn) plat univerzln stavov rovnice:

nRTPV=

kde P je tlak, V je objem, T je absolutn teplota a R je univerzln plynov konstanta, kter m hodnotu cca 8,314 J.mol-1.K-1.

S pomoc univerzln stavov rovnice je mon vechny pedchzejc zkony odvodit a pro vpoty popisujc chovn plyn za nzkch tlak pedstavuje univerzln stavov rovnice opravdu univerzln nstroj.

Pro orientan vpoty, uvaujc jako plynn medium vzduch, lze v univerzln stavov rovnici pouvat prmrnou molekulovou hmotnost vzduchu (80 obj. % dusku, 20 obj. % kyslku) s hodnotou 28,8 g.mol-1.

Pi vpotech za vych tlak je nutno pihldnout k individulnm vlastnostem jednotlivch plyn.

Promchan plynn smsi pedstavuj dokonale homogenn systmy. K mstnm odchylkm ve sloen me dojt jen ve patn mchanch soustavch (hromadn tkch par holavch ltek u podlahy nedokonale vtranch mstnost).

3.1.4 Kapaliny

Hustota vtiny kapalin je o nco ni ne hustota vtiny pevnch ltek, nejedn se vak (pokud ke srovnn nebereme kovy) o rozdl dov.

Na rozdl od plynnho skupenstv jsou si molekuly v kapalin znan blzk, pitom je vak zachovna jejich pohyblivost. Tento stav je ideln z hlediska vzjemnch interakc rznch molekul a v kapalnm prosted proto probh ada vznamnch chemickch reakc.

V kapalnm prosted nebo alespo na rozhran kapalina pevn ltka probhaj i vechny vytvrzovac reakce na jejich existenci je zaloeno pouit stavebnch pojiv. V kapaln fzi nebo opt na rozhran kapalina pevn povrch probhaj i korozn pochody, karbonatace betonu a dal reakce, kter rozhodujc mrou ovlivuj ivotnost stavby.

Charakteristickou vlastnost kapalin je tok, tedy nevratn deformace tvaru, probhajc ji inkem mal sly. Psobenm gravitace se kapaliny tvarov pizpsobuj svmu okol. Veker prce vynaloen vnj silou na deformaci kapaliny pitom nevratn pechz v teplo.

Dobe promchan roztoky pedstavuj zcela homogenn soustavy. Jednotliv sloky jsou v nich ptomn v podob rovnomrn rozptlench molekul, atom a nebo iont.

U pevnch ltek je mnostv, kter me bt pevedeno do homogennho roztoku, omezen a tuto skutenost vyjadujeme jako rozpustnost pslun ltky.

Bn homogenn kapaliny jsou neelastick. Viskozita (vyjadujc mrnost mezi naptm a rychlost deformace kapaliny) je na deformanm napt nezvisl. Takov kapaliny se oznauj jako Newtonovsk.


- 36 -

Viskozita homogennch kapalin vzrst s velikost molekul ptomnch v roztoku a roztoky polymer jsou proto vysoce viskzn (viskozitn men se uvaj k uren prmrn molekulov hmotnosti polymer).

Ani kapaliny vak nejsou vdy neomezen msiteln a existuj i soustavy nemsitelnch kapalin, kter jsou tvoeny makroskopickmi kapkami jedn kapaliny v druh kapalin. Takovto soustavy vznikaj doasn jako vsledek psoben vnj energie (protepn). Ponechnm v klidu se ob kapaliny oddl do dvou vrstev.

Obr. 3.1 Vzjemn msitelnost kapalin [Hennig O., Lach V., 1983]

1 voda, 2 hexan, 3 tetrachlormetan, 4 toluen, 5 ter, 6 etylacett,

7 aceton, 8 etylalkohol, 9 glykol, 10 kyselina octov

pln spojnice = msiteln, rkovan spojnice = omezen msiteln

dn spojnice = kapaliny se navzjem nems

Rozpustnost, respektive msitelnost, zce souvis s chemickm charakterem ltky (hustotou kohezn energie). Tento fakt se projevuje tak, e homogenn soustavu ochotnji vytvej ltky chemicky podobn.

Za ptomnosti ltek upravujcch povrchov napt je mon ze dvou navzjem nemsitelnch kapalin pipravit stlou dispergovanou soustavu jedn kapaliny v druh.


- 37 -

Dispergovanou soustavu oznaujeme jako hrubou disperzi, pokud velikost dispergovanch stic pekrauje stovky nanometr, v opanm ppad hovome o koloidn disperzi (koloidnm roztoku).

3.1.5 Pevn ltky

V pevnch ltkch jsou zkladn stavebn jednotky tvoc prostou ltku (atomy nebo molekuly) stle v uritm vazebnm kontaktu. Jsou vce i mn pravideln uspodny a zaujmaj vi sob stejn rovnovn polohy. Pevn ltky proto zachovvaj objem i tvar.

Zpsob uspodn me bt ve vech smrech stejn pak jde o ltku izotropn. Rzn uspodn v rznch smrech (a v dsledku toho zvislost nkterch vlastnost na smru, ve kterm jsou zkoumny) vykazuj ltky anizotropn. Zvltn ppad anizotropie pedstavuj ltky ortotropn, v jejich ppad lze stanovit vzjemn hel mezi smry, ve kterch zkouman vlastnosti nabvaj maximlnch a minimlnch hodnot.

V ppad materil s orientovanmi vlkny (lamint ze skeln tkaniny, devo) je anizotropn hel prav (po vlknech kolmo na vlkna).

O mnohch ltkovch vlastnostech pevnch ltek vrazn rozhoduj vcemn nhodn lokln odchylky v zkladnm strukturnm uspodn, kter jsou ptomn v kad reln pevn struktue.

3.1.5.1 Krystalick ltky

Protoe tvorba nov sloueniny vyaduje pohyb reagujcch atom, molekul i iont, vznik ada pevnch ltek reakc v tekutch systmech. Pokud je urit uskupen stavebnch jednotek nov vznikajc pevn ltky njak energeticky vhodn, pak pi fzovm pechodu takov uskupen vznik pednostn. Jeho soustavnm opakovnm se vytv pravideln krystalick struktura.

Ke krystalizanm jevm dochz ovem tak pi tuhnut roztavench ltek i pi vyluovn ltek z roztoku, ani by v systmu musela nutn probhat chemick reakce.

Pi krystalizaci z vodnch roztok dochz asto k tomu, e integrln soust krystalick mky se stv krystalov voda.

V krystalu jsou atomy, ionty nebo molekuly v prostoru pravideln uspodny podle jednoduchch geometrickch schmat a vytvej krystalickou mku. Pokud je soust mky krystalov voda, je odstrann tto vody mon jen tepelnm rozkladem (kalcinac). Kalcinace je provzena rozpadem krystalu.

Strukturu krystal lze rozloit na nejmen tvary, tzv. elementrn buky. Tvar elementrn buky je sloen z bod, kter udvaj vzjemnou polohu stavebnch stic krystalu. Podle vzhledu elementrn buky se dl krystaly do esti krystalografickch soustav (trojklonn = triklinick, jednoklonn = monoklinick, kosotveren = rombick, klencov = romboedrick, esteren = hexagonln, krychlov = kubick).

Obr. 3.2 Drtov model


- 38 -

hexagonln (esteren) soustavy

Obrzek hexagonln krystalick soustavy (obr. 3.2) dokld, e v tto (a ve vtin dalch soustav) mme co do inn se strukturou anizotropn. V dsledku prostorov anizotropie jsou i vlastnosti krystal v rznch smrech rzn.

Stavba krystalov mky je dna charakterem vazebnch sil, kter k sob poutaj stice pevn hmoty. Zkladn typy krystalickch mek jsou mky iontov, atomov, molekulov a kovov.

Iontov krystalov mka je tvoena pravidelnm stdnm pozitivn a negativn nabitch iont. Elektrostatick pitaliv sly psobc mezi jednotlivmi kationty a anionty jsou siln a iontov mka je dky tomu velmi stabilnm tvarem. S iontovou mkou se setkvme u slouenin kov s nekovy, pedevm pak u sol.

Pkladem krystalov iontov struktury je kubick mka chloridu sodnho. Na obr. 3.3 jsou vt chlorov anionty provedeny jako bl kuliky a men sodkov kationty jsou ed.

Obr. 3.3 Kubick mka typick pro NaCl

Atomov krystalov mka je vybudovna z atom spojench mezi sebou kovalentnmi vazbami. Kovalentn vazba vznik spolenm sdlenm vazebnho elektronu dvma sousednmi atomy.

Atomov krystalov mka je typick pro sloueniny kov s uhlkem (karbidy), kemkem (silicidy) a duskem (nitridy).

Sloueniny s atomovou mkou se vyznauj vysokm bodem tn, vysokou tvrdost a chemickou odolnost. V tomto smru vynik zejmna karbid kemiit SiC (karborundum).

Molekulov krystalov mka je vybudovna z molekul, kter jsou mezi sebou vzny pomrn slabmi silami van der Waalsovmi. Krystaly sloen z tchto mek maj proto malou pevnost, jsou mkk, plastick a maj nzk bod tn.

Molekulov mka je typick pro mlo polrn organick sloueniny. Slab elektrostatick sly v tchto ltkch nepedstavuj dostaten siln impulz ke tvorb pravideln struktury a mlo polrn nebo nepolrn ltky proto krystalizuj jen neochotn.

S krystaly molekulovho charakteru se setkvme i u makromolekulrnch ltek, kde dochz k uspodvn st dlouhch makromolekulrnch vlken do pravidelnch svazitch i lamelovitch struktur (krystality).

Kovov krystalov mka je sloena z atom vzanch mezi sebou kovovou vazbou. Mka je tvoena kationty, kter jako celek spolen sdlej pohybliv valenn


- 39 -

elektrony.Velk volnost valennch elektron v rmci cel krystalick struktury zpsobuje, e na kad kus kovu je mono pohlet jako na jedinou ob molekulu. Molekulrn orbital, tvoen oblakem valennch elektron obklopujc kationtovou mku, dv kovm jejich charakteristick vlastnosti, jako jsou velk tepeln a elektrick vodivost, kujnost, tanost, barevnost a lesk.

ada ltek se me vyskytovat ve vce krystalickch modifikacch a nkdy je pechod z jedn krystalick soustavy do druh relativn snadn. Vdy jsou vak s takovm pechodem spojen podstatn zmny vlastnost.

Obr. 3.4 Schematick znzornn pechodu krychlov soustavy v soustavu esterenou

a) krychlov struktura

b) hexagonln struktura

Pprava vtch ideln krystalickch tles tvoench pouze jednm krystalem je velmi nron a s monokrystaly, jako konstruknmi materily, se proto ve stavebn praxi nesetkvme.

Krystalick fze m ve stavebnch materilech polykrystalickou podobu. Sestv z velkho potu monokrystal, zpravidla velice drobnch, jejich krystalov mka nen stejn orientovna. Jsou-li tyto monokrystaly orientovny zcela nhodn, m vsledn polykrystal strukturu statisticky izotropn; pevld-li poet monokrystal orientovanch uritmi smry, je polykrystal v makroskopickm mtku anizotropn, resp. ortotropn.

Vzjemn soudrnost polykrystal je na hranicch monokrystalickch zrn zajiovna vazebnmi silami tho druhu jako uvnit monokrystal, ale vzhledem k nestejn orientaci krystalovch mek, jsou zde kohezn sly ni a me snze dojt k posunm. Struktura polykrystal ve stavebnch hmotch navc nen vtinou dokonal, ale obsahuje urit mnostv pr a mikrotrhlin na hranicch mezi krystaly i uvnit krystal. Tyto defekty zpsobuj zhoren mechanickch vlastnost materilu.

3.1.5.2 Amorfn ltky

Jako amorfn ltky se oznauj takov hmoty, jejich struktura nen zjevn prostorov uspodna do geometrick pravideln mky, jako tomu je u ltek krystalickch. Je nicmn prokzno, e submikroskopick struktura amorfnch ltek vykazuje a do uritho mtka rovn pravideln prostorov uspodn zkladnch stic (tj. atom, iont nebo molekul) a teprve pi pozorovn vtch tvar se tato pravidelnost ztrc. Jako pklady amorfnch ltek bvaj uvdny vosky, pryskyice a skla.

Formln meme amorfn ltky pokldat za podchlazen kapaliny, kterm bylo v pemn do energeticky vhodn krystalick struktury zabrnno rychlm zatuhnutm. K takovmu jevu ostatn opravdu dochz i ve skutenosti. Z nkterch tavenin vznik podle rychlosti ochlazovn bu ltka krystalick, nebo ltka amorfn.

Amorfn struktura je mn stabiln a me v n proto probhat dodaten krystalizan


- 40 -

proces, kter je pozvoln a dlouhodob. Pesto me mt i destruktivn charakter. Pkladem je pozvoln krystalizace skla v pamtkch dochovanch ze starovku.

3.1.5.3 Heterogenn ltky

Krystalick oblasti obklopen amorfnm okolm u sten zkrystalovanch ltek mohou v materilu vytvet heterogenn strukturu.

Pro tuto strukturu je charakteristick, e v materilu existuj oblasti, kter jsou ohranien vi svmu okol a maj jin vlastnosti nebo i sloeni ne toto okol.

Z bnch pevnch materil maj homogenn charakter jen nkter kovov slitiny. Jist mra heterogenity je pro ostatn pevn ltky typick. V ppad vceslokovch pevnch ltek jsou toti jen zdka jednotliv sloky ve smsi homogenn rozptlen jako jednotliv molekuly (nebo uskupen nkolika mlo molekul). Daleko astji vytvej oblasti (domny) vtch rozmr.

Strukturn homogenn sloky obsaen v jednotlivch domnch nazvme fze. Pojem fze se tedy pi popisu heterogennch materil pouv v irm smyslu ne v termodynamice a nen pouhm ekvivalentem pojmu skupenstv.

Pojem heterogenity je ovem do znan mry otzkou mtka, kter se pi zkoumn struktury pouv. Materily s heterogenitou dov men, ne je rozliovac schopnost pouit zkuebn metody, se jev jako statisticky homogenn.

Velikost zkuebnho vzorku, umoujcho hodnotit heterogenn ltku jako celek, je u rznch materil rzn. U kov jsou to dov milimetry nebo desetiny milimetr, u betonu obvyklch zrnitost centimetry a decimetry.

Pokud zkoume pevnost betonu tak, e hodnotme celkovou pevnost betonovch kostek o rozmrech 150x150x150 mm, provdme vlastn jeho hodnocen jako statisticky homogennho materilu.

Heterogenita struktury materilu se navenek me projevovat jako jeho anizotropie. Jestlie se vak heterogenn ltka skld ze soust, kter jsou sice samy o sob anizotropn, ale jsou v makrostruktue orientovny nhodn, jev se vlastnosti takovho materilu pi dostaten velkm zkuebnm vzorku jako statisticky izotropn.

Heterogenn oblasti mohou bt tvoeny slokami odlinho skupenstv. V prakticky pouvanch pevnch stavebnch hmotch plynn i kapaln heterogenity bn nachzme.

3.1.5.3.1 Provit ltky

Pry jsou heterogenn oblasti, kter maj charakter dutin obklopench pevnou fz. Mohou bt zaplnny vzduchem nebo jinmi plyny, ppadn kapalinami, zejmna vodou. Pry se od sebe dle mohou liit svou velikost, tvarem, jakost vnitnho povrchu a zpsobem rozdlen v materilu.

Ojedinl pry se nachzej prakticky v kadm materilu, jako provit materily vak oznaujeme jen takov, kde pry pedstavuj podstatnou st struktury.

Zsadn praktick dopad na vlastnosti provitch materil m spojen pr s


- 41 -

povrchem materilu. Pry, kter jsou s povrchem spojen kapilrami, jsou pry oteven. Pry, kter s povrchem nekomunikuj, oznaujeme jako pry uzaven.

3.1.5.3.2 Zrnit ltky

U zrnitch ltek pevn fze netvo jednolitou nosnou kostru, nbr je rozdlena do jednotlivch zrn. Vraznou heterogenitu tvo v tchto ltkch mezery, mezi zrny kter mohou bt zaplnny plynem nebo kapalinou.

Pokud jsou mezizrnn prostory vyplnny plynem (vzduchem), vzdoruj zrnit ltky psoben vnj sly jen dky ten mezi jednotlivmi zrny. Ke zmn tvaru proto sta mal sla ltky jsou sypk.

Periodickm psobenm vnj sly je mon zrna sypk ltky uvst do kmitavho pohybu a vyvolat zhutovn nebo naopak nakypovn ltky. Zhutnn zrnit ltky jsou vrazn soudrnj.

Pokud jsou mezizrnn prostory vyplnny kapalinou (vodou), chovaj se zrnit ltky jako beky (suspenze), dk kae nebo hust tsta.

V ppad ltek s drobnmi zrny maj mezery mezi zrny kapilrn charakter. Pi postupnm odparu vody z tchto prostor pak inkem kapilrnho sn dochz k piblen jednotlivch zrn a k fixaci jejich vzjemn polohy. Suenm tsta pipravenho z jemnozrnn hlny vznik pevn vrobek. m jsou zrna jemnj, tm jsou vt mezifzov sly, souasn vak vzrst i smrovn materilu.

Pevnost suench vrobk nen trval. Pitaliv sly pi optovnm nasycen kapilrnch prostor vodou zanikaj (vrobek se rozm). Pseudopevnost suen ltky se sice d stavebn vyut (cihly ze suen hlny), lep vak je, kdy suen ltka dalm procesem (vyplenm) zsk trvalou pevnost.

3.1.5.3.3 Kompozity

V praxi se pro vpoet vlastnosti smsi pouv smovac pravidlo podle kterho je vsledn vlastnost smsi tvoena soutem parcilnch vlastnost sloek, piem parciln vlastnost sloky je dna jej pvodn ltkovou vlastnost vynsobenou objemovm (v nkterch ppadech plonm nebo hmotnostnm) podlem tto sloky. spnost aplikace smovacho pravidla je rzn. Zatmco vpoet prmrn objemov hmotnosti za pouit parcilnch objemovch hmotnost dv sprvn vsledky, vpoet finln pevnosti pouvajc parciln plon pevnostn pspvky sloek (podle jejich zastoupen v namhanm prezu) je problematick.

Mnoh prakticky pouvan stavebn materily jsou kompozity, vceslokov ltky jejich nkterou mechanickou vlastnost (respektive kombinaci nkterch mechanickch vlastnost) nelze na stejn rovni zskat samostatnm pouitm kterkoliv z ptomnch strukturn homogennch sloek.

Skutenost, e nkter z vslednch vlastnost dosahuje dky spolupsoben dvou i vce homogennch sloek mimodnch hodnost se oznauje jako synergie.

Kompozit mus obsahovat nejmn dv strukturn homogenn sloky (konstituenty), z nich alespo jedna mus bt pevn. Mezi konstituenty mus bt rozpoznateln


- 42 -

rozhran, konstituenty mus vytvet rozliiteln oblasti (domny). Konstituenty jsou asto oznaovny jako fze, je vak teba mt na pamti, e v tomto ppad se nejedn o fze v termodynamickm slova smyslu (jejich skupenstv se nemus liit).

Kompozitn charakter m nejen vtina soudobch umle vytvench materil, ale zeteln kompozitn je i vtina materil, se ktermi se setkvme v iv prod.

Siliktov stavebn materily potme mezi makrokompozity (obsahuj makroskopicky viditeln fze), co ovem neznamen, e v nich neme bt nkter sloka ptomn ve form mikroskopickch domn. Mikrokompozity, obsahujc pouze mikroskopick domny, jsou mezi stavebnmi materily mn ast, uplatuj se vak dobe v ostatnch prmyslovch odvtvch. K mikrokompozitm pat nkter polymern smsi obsahujc plnivo o velkosti 0,001 0,1 mm. Pro speciln ely se zanaj uplatovat nanokompozity obsahujc stice s alespo jednm rozmrem nanometrick velikosti.

Kompozitn efekt je dn schopnost pslun ltkov kombinace blokovat vznik a rst trhlin ve struktue. Rst trhliny me zastavit jen domna, kter ve srovnn trhlinou nen pli mal. S ohledem na poten velkost trhlin vak za barirov inn meme povaovat ji tvary velikosti 10-7 m.

Za prav kompozity se zpravidla nepovauj plnn ltky, ve kterch siln pevauje pojivo zajiujc kohezi materily a plnivo je dce rozptleno. Mechanick vlastnosti vsledn hmoty se v takovm ppad bl vlastnostem samotnho pojiva

Psada plniva v plnnch ltkch m asto dvody pouze ekonomick nebo estetick. Typickmi pklady takovchto ltek jsou plnn a barven termoplasty.

Mezi kompozity se naopak potaj pojen ltky, kter obsahuj tolik plniva, e jeho zrna jsou v tsnm sousedstv a vytvej tak kostru (skelet). Vznikl konstrukce toti do znan mry uruje vlastnosti kompozitu a vsledn produkt m jin vlastnosti ne vchoz sloky.

Vyztuen ltky tvo nejvznamnj skupinu kompozitnch materil. Nosnou funkci v tchto ltkch zajiuje vrazn pevnj a houevnatj sloka (vztu) obalen pojivem. Pojivo zajiuje vnitn soudrnost hmoty a zprostedkuje penos vnitnch sil do vztue.

Zkladn spojit fze, ve kter jsou ostatn sloky umstn, se nazv matrice. Spojit kompozitn fze (matrice) bv obvykle mk a poddajnj ne vyztuujc diskontinuln fze. V dsledku synergie (vzjemnho poslen inku jednotlivch sloek) pak bv kompozitn materil houevnatj, protoe pevn a kehk vztu je poddajnou a rzy tlumic matric dobe chrnna.

Vztu ve vyztuench ltkch bv z element s pevldajcm jednm smrem (dlouh vlkna) nebo se me vztu skldat z element kratch (nap. sekanch vlken, sekanho drtu) nebo z element plonch.

Dlkov elementy se uvaj na vyztuovn bu jednotliv (rozptlen), nebo se sdruuj do svazk a pramenc, i spltaj se do provazc a nit. Z dlkovch element se vytvej elementy plon, a to tkaniny, st nebo rohoe, kter se pak stmeluj pojivem najednou.

Vrstven hmoty, v nich je vztu tvoena na sebe kladenmi vlokami z tkaniny, roho nebo fli, se oznauj jako laminty.

Vlastnosti men podl vlkna se li vrazn od vlastnost mench kolmo na vlkna a vlknit materily vyztuen plonmi elementy proto bvaj vrazn


- 43 -

ortotropn.

Pokud by vztu ze sekanch vlken byla orientovna nhodn, byl by vsledn kompozit statisticky izotropn. V praxi ovem pi vytven kompozitu ze sekanch vlken asto dochz k jejich urit orientaci.

Klasickm pkladem je kdysi velmi oblben azbestocement, ve kterm rozptlen jemn vlkna azbestu zajiuj znan vy pevnost a houevnatost materilu ne m samotn cementov kmen. Pesto, e se jedn o krtk (nejve nkolikacentimetrov) vlkna, vykazuj azbestocementov desky vrazn ortotropn vlastnosti, zpsoben prv orientac vlken pi vrob desek.

S orientovanou vztu se setkvme i v ppad elezobetonu. Ocelov vztu je v elezobetonu tvoena silnjmi pruty rozmisovanmi plnovit tak, aby nosnost elezobetonovho prvku doshla poadovanch hodnot.

3.1.6 Ppravky

Jako ppravky oznaujeme smsn tekut, pastovit nebo prkovit materily, kter jsou definovan svm specifickm sloenm (recepturou) a toto sloen bylo clen vytvoeno (pipraveno) k tomu, aby vsledn ppravek umonil nebo usnadnil njakou innost. Pro ppravky je typick, e jsou homogenn (respektive statisticky homogenn).

Ve stavebnictv se takovto vrobky nejastji vyskytuj v podob pomocnch hmot (istic ppravky, odbedovac ppravky, odrezovae), nebo hmot upravujcch vlastnosti hmot konstruknch (impregnanty).

Ppravky mohou mt podobu jednoduchho roztoku jedn inn ltky, asto jsou vak vceslokov a jejich sloky synergicky spolupsob. Potme je mezi vrobky stavebn chemie.

3.1.7 Inteligentn materily

Jako inteligentn i chytr materily (smart materials) se oznauj materily, kter nkterou svou vlastnost vhodn mn v reakci na zmnu okolnho prosted.

Pat sem paropropustn flie s promnnm difznm odporem, vnitn omtky, schopn v teplch dnech akumulovat teplo, i skla reagujc zmnou zabarven na intenzitu osvtlen.

Ve vvoji jsou materily, kter jsou schopn takov zmny na zklad njakho konkrtnho specifickho signlu. Pkladem mohou bt lepidla s magnetickmi nanosticemi na bzi oxidu eleza. Tyto stice (tzv. ferrofluidy) funguj jako antny, kter jsou schopn zachytit mikrovlnn zen a jeho psobenm se velmi rychle oht na teplotu potebnou k vytvrzen lepic hmoty. Lze tak uskutenit lepen na povel.

Materily je mon vybavit i uritou senzitivn schopnost pkladem mohou bt piezzokeramick materily pouiteln do konstrukc urench k omezen hluku a chvn.

Pedpokladem pro dal rozvoj takovchto materil je zvldnut nanotechnologickch operac, umoujcch vytven promylen koncipovan materilov struktury na molekulrn rovni.


- 44 -

Dal monost pedstavuje pouvn biotechnologickch postup a vyuvn poznatk genetickho inenrstv pi tvorb novch hmot.

Ve vvoji je kupkladu beton (nebo spe cementov kompozitn materil) s uritou regeneran schopnost. Jedn se o ECC kompozit (hmota na bzi cementu plnn drobnm kamenivem a mikroskopickmi vlkny se speciln povrchovou pravou) ve kterm pi zvenm mechanickm namhn vznikaj msto jedn velk trhliny pouze mikroskopick trhlinky do ky 150 m. K jejich optovnmu zacelen pispvaj spory bakterilnho kmene Bacillus megaterium, ktermi je kompozit inokulovn. Vedlejm efektem ivotnch pochod bakteriln kultury, oivl v zavodnn trhlin, je tvorba krystalickho kalcitu, kter trhlinky utsn.

Na tomto mst je teba jet poznamenat, e termn chytr materil je pouvn i jako ist reklamn slogan. V takovm ppad toto oznaen nemus bt (a asto tak nen) podloen dnm skutenm efektem.

Rovn tak tvrzen, e njak stavebn materil byl vyvinut s souvislosti s kosmickm vzkumem nebo na zklad nanotechnologie, me bt daleko od reality. S takovmto slovnm doprovodem se na trhu asto objevuj i materily vysloven arlatnsk.

Rozpoznat problematick (nebo pmo podvodn) vrobky nen vbec jednoduch. Pedkldan dokumentace me obsahovat certifikace od neexistujc nebo nedostaten kvalifikovan instituce.

Oblbenm trikem je doklad z renomovanho institut, kter kup. konstatuje, e dotyn materil nen ekologicky kodliv, ale vrobcem deklarovanou funkc se vbec nezabv.

Pokud dodavatel pouze konstatuje, e vrobek m osvden z njak instituce (ani by toto osvden pedloil), ppadn nabz jen prvn strnku zkuebnho protokolu, je jist skepse na mst.

Bohuel velmi nzkou prkazn hodnotu mohou mt i daje o praktick spnosti danho technickho een (daje o referennch stavbch). Zpravidla jsou tko oviteln a v nkterch ppadech me jt i o placenou reklamu.


- 45 -

3.2 Zkladn fyzikln vlastnosti

K zkladnm fyziklnm vlastnostem se ad ty, k jejich uren posta stanoven hmotnosti a rozmr i objemu zkouenho vzorku materilu. Jsou to vlastnosti, kter materil charakterizuj a na nich zvisej vlastnosti ostatn.

Za zkladn fyzikln vlastnosti jsou u stavebnch hmot povaovny pedevm:

objemov hmotnost, hustota (dve specifick hmotnost), provitost, vlhkost, zrnitost.

3.2.1 Objemov hmotnost a hustota

Objemov hmotnost a hustota jsou definovny jako hmotnost objemov jednotky pslun ltky. V ppad objemov hmotnosti se uvauje objem celho kusu materilu se vemi pry a dutinami (objem V), u hustoty se pot pouze s objemem vlastn ltky beze vech dutin a pr (objem Vh).

Jak vyplv z ne napsanch rovnic a obrzku 3.5, zkladnm rozmrem obou veliin je kg.m-3.

Obr. 3.5 Struktura pevnch ltek a podl pr

Objemov hmotnost se vypot ze vztahu:

V

mv=

kde m (kg) je hmotnost materilu, V (m3) je objem materilu.

Hustota se vypot ze vztahu:


- 46 -

hV

m=

kde Vh (m3) je objem vlastnho materilu (vlastn pevn fze) bez vech dutin, pr

a mezer.

U ltek hutnch jsou hodnoty hustoty a objemov hmotnosti blzk, u kapalin jsou prakticky stejn. U porznch materilu se seln hodnoty obou vlastnost mohou vrazn liit.

Zatmco hutn beton m objemovou hmotnost cca 2200 kg.m-3, u probetonu nen problm doshnout objemov hmotnosti cca 500 kg.m-3. Pevn fze obou hmot m pitom prmrnou hustotu okolo 2500 kg.m-3.

Hustota je dna sloenm pevn fze pslunho materilu, a je proto vcelku nezvisl na zpracovn a vlivech prosted. Objemov hmotnost zvis vak na obsahu vlhkosti v ltce a me se s n znan mnit. Proto, pokud nen vslovn udna vlhkost, pi n byla objemov hmotnost stanovena, se pedpokld, e objemov hmotnost byla stanovena ve vysuenm stavu. Jen tak lze spolehliv porovnvat hodnoty rznch materil mezi sebou.

U sypkch materil (viz obr. 3.6) k celkovmu zaujmanmu objemu pispv i objem mezer mezi zrny (Vm):

mphVVVV ++=

Celkov objem se navc stv promnnou veliinou zvisc na me zhutnn sypk ltky.

Obr. 3.6 Podl pr a mezer sypk ltky

Pi stanoven objemov hmotnosti zrn se do uvaovanho objemu neuvauje objem mezer. Zpsob uren objemu a nslednho vpotu objemov hmotnosti zrn je tedy stejn jako u nezrnitch pevnch ltek (Vm = 0).

ph VVV +=


- 47 -

Pro celkov popis zrnit ltky se pouv sypn hmotnost, kter uvauje celkov objem zrnit soustavy, vetn objemu mezer mezi zrny :

mphVVVV ++=

V

m

s

=

Takto se zsk sypn hmotnost, kter je oproti objemov hmotnosti zrn seln men (viz obr. 3.6).

Sypn hmotnost je navc zvisl na pedchozm zachzen se sypkm materilem (me zhutnn), take nen pro dan materil konstantn.

V praxi se proto uvdj dva extrmy, sypn hmotnost ve stavu voln sypanm, stanoven v co nejvce nakypen stavu, a sypn hmotnost ve stavu setesenm (zhutnnm), stanoven na ltce co nejvce setesen, zhutnn i zdusan.

U sypkch materil se pak podle zpsobu pouit pot s hodnotami ve voln sypanm stavu i ve stavu zhutnnm, ppadn s njakou hodnotou mezi tmito extrmy, kter odpovd dosaenmu stavu zhutnn a je pro dan materil vce mn charakteristick. asto se pak msto o sypn hmotnosti mluv o objemov hmotnosti pslunho materilu. Pouvat pojem objemov hmotnost pro sypk materil jako celek nen sice sprvn, je to vak natolik bn, e je teba tuto skutenost zde zmnit.

U provitho kameniva se tedy rozliuj celkem tyi rzn veliiny:

sypn hmotnost ve stavu voln sypanm (nap. 400 kg.m-3), sypn hmotnost ve stavu setesenm (nap. 600 kg.m-3), objemov hmotnost zrn (nap. 850 kg.m-3), hustota (nap. 2550 kg.m-3).

3.2.2 Hutnost

Hutnost se popisuje, jak je celkov objem materilu vyplnn vlastn pevnou fz, a lze ji tedy definovat pouze u pevnch ltek. Matematicky se vyjaduje jako pomr objemu pevn fze k objemu celkovmu nebo pomrem objemov hmotnosti k hustot:

vh

V

Vh ==

V praxi se hutnost uvd jako desetinn slo (nap. 0,25) nebo se udv v procentech (25 %).

Obdobnou vlastnost jako hutnost je u sypkch ltek stupe zhutnn nebo t mra zhutnn. Je definovna pomrem sypn hmotnosti pi uritm zhutnn ku sypn hmotnosti pi zhutnn dokonalm.


- 48 -

Se stupnm zhutnn je mon se setkat nejastji v oblasti zemnch prac, kdy se jm posuzuje kvalita proveden ukldanch vrstev zeminy.

3.2.3 Provitost

Pomr objemu pr v uritm mnostv materilu k celkovmu objemu tohoto materilu se nazv provitost (celkov provitost).

Oteven pry, tj. pry spojen s povrchem ltky, tvo st z celkov provitosti oznaovanou jako o provitost oteven. Pokud se v objemu pr uvauj pouze pry uzaven, tj. nespojen s povrchem, dostv se provitost uzaven.

Provitost se stejn jako hutnost udv bezrozmrnm slem nebo v procentech a je vlastn doplkem hutnosti do jedn, resp. do 100 %. Vypot se:

Provitost se zjiuje u pevnch ltek nebo u jednotlivch zrn ltek sypkch. Provitost pmo ovlivuje navlhavost a naskavost materilu, jeho mechanick, tepeln-fyzikln i akustick vlastnosti.

U stavebnch materil se provitost me pohybovat v celm teoretickm rozmez od 0 do tm 1. Kovy maj provitost nepatrnou, pro praktick ely zcela zanedbatelnou. Pnov izolan hmoty maj provitost i vt ne 96 %.

Obr. 3.7 Fotografie struktury pnovho skla v optickm mikroskopu (zvteno 100x) [Pytlk, P., 1998]

Ve skutenosti tvo provou soustavu prosto-rov systm dutinek vyplnnch plyny nebo kapalinami. Rozmry pr spadaj do velmi irokho rozmez s rznm stupnm vzjemnho

spojen.

Oteven spojit pry mohly vzniknout nap. nikem plyn bhem vroby (lehen materily), postupnm odpaovnm (vysuovnm) vody z materil (beton, omtky, keramika), zmrnm provzdunnm (lehk betony) a napnnm materil (pnov polystyren). Protoe jsou oteven pry kapilrami spojen s prostedm, ve kterm se materil nachz, mohou jimi materily do svho objemu pijmout vodu i vzdunou vlhkost.


- 49 -

Oteven pry proto ovlivuj:

navlhavost a vysychavost materil, schopnosti pronikn (difze) kapalin a plyn materily, schopnost pohlcovn zvuku (viz initel zvukov pohltivosti materil), tepeln-fyzikln vlastnosti (souinitel tepeln vodivosti, mrnou tepelnou

kapacitu).

Uzaven pry vznikaj nap. slinutm keramickho stepu a neumouj pijmat do objemu materil vzdunou vlhkost. Spojen mezi pry je vyloueno.

3.2.4 Mezerovitost

Mezerovitost je vlastnost zjiovan u sypkch materil a vyjaduje pomr objemu mezer mezi zrny k celkovmu objemu uritho mnostv sypk ltky. Definuje-li se takto mezerovitost (M), je mon napsat nsledujc zvislost:

V

sphphm

V

VV

V

VVV

V

VM

=

+=

== 11

kde V (kg.m-3) je objemov hmotnost zrn, s je sypn hmotnost.

Protoe sypn hmotnost zvis na setesen ltky, bude mezerovitost, na rozdl od provitosti, veliinou pro dan vzorek ltky promnnou v zvislosti na zmn sypn hmotnosti.

Dostvme opt dva extrmy, mezerovitost ve stavu voln sypanm a mezerovitost ve stavu setesenm (zhutnnm). Pokud je provitost zrn zanedbateln oproti objemu mezer mezi zrny (nap. prodn kemenn trkopsky), meme ve jmenovateli vzorce nahradit objemovou hmotnost zrn hustotou.

U provitch ltek (nap. u provitho kameniva) by tato zmna vedla k hrub chyb a k nesprvnmu vsledku. Mezerovitost se asto zjiuje u pojench hmot, kde mezery mezi zrny plniva vyplujeme vtinou podstatn dram pojivem. Dosaen nejmen mezerovitosti v plnivu znamen tak sporu materilovch nklad.

3.2.5 Zrnitost

U sypkch ltek je jednou ze zkladnch vlastnost zrnitost, co je pomrn skladba zrn jednotlivch velikost.

Na zrnitosti zvisej tak:

mezerovitost,

sypn hmotnost,

propustnost,

stlaitelnost a dal mechanick vlastnosti,

tepeln a akustick vlastnosti.


- 50 -

Velikost zrna sypk ltky je definovna jako velikost otvoru sta, jm posuzovan zrno prv projde. V ppad podlouhlch zrn nen tedy velikost zrna jeho nejvtm rozmrem. Pro posuzovn velikosti zrn jednotlivch materil se pouvaj sta se tvercovmi nebo kruhovmi otvory rznch velikost.

astji ne velikost zrna, co je pojem celkem jen teoretick, se zavd pojem frakce (zrnn), definovan jako rozmez dvou velikost st, kde hornm stem s vtmi otvory vechna zrna projdou a na dolnm, menm st, zstanou.

Zjiovn velikosti zrn na zklad jejich propadu sty je vak mon jen u zrn stedn velikosti (tj. asi od 0,05 mm do 80 mm).

U vtch zrn je toti ji obtn doshnout takovho natoen zrna, aby mohlo otvorem sta dobe projt. V tch ppadech zbv pak pi hledn velikosti zrna jen pm promen jeho rozmr.

U zrn mench ne asi 0,05 mm dochz pi stovn k vzjemnmu slepovn a k jejich nalepovn na drty st. Vroba pesnch st s oky menmi ne 0,1 mm je navc obtn. Proto se velikosti malch zrn uruj fyziklnmi metodami, nap. sedimentac na zklad Stokesova zkona.

Je-li znma velikost jednotlivch zrn (resp. frakc) a jejich pomrn obsah ve smsi, hovome o znm zrnitosti (granulometrii). Zrnitost se udv bu tabelrn, nebo graficky.

Ve stavebnictv se ke grafickmu zobrazen zrnitosti pouv spojnicov diagram zobrazujc propady na stech seazench podle velikosti tzv. ra zrnitosti.

Granulometrie je jednou z klovch charakteristik kameniva. Podrobnj popis cel problematiky je proto mon nalzt v kapitolch 4.1 a 5.3.

3.2.6 Mrn povrch

Zajm-li ns pouze prmrn velikost zrn v sypk ltce, je k tomu velmi dobrou charakteristikou mrn povrch.

Mrn (specifick) povrch vyjaduje celkovou povrchovou plochu vech zrn jednotkovho mnostv ltky. Jeho rozmrem je m2.kg-1. Je jasn, e m bude ltka jemnj, tm bude mrn povrch vt (viz obr. 3.8).

Obr. 3.8 Zvislost mrnho povrchu na velikosti stic


- 51 -

Popisovn zrnitosti mrnm povrchem je vhodn zvlt u velmi drobnch materil, kde stov rozbor nedv spolehliv vsledky.

Mrnm povrchem se napklad udv jemnost mlet cementu. Bn cementy maj mrn povrch 250 a 350 m2.kg-1.

Dky svmu velkmu mrnmu povrchu (15 000 a 30 000 m2.kg-1) se oblbenou materilovou psadou stal kemiit let. Ve stavebnictv je pouvan pedevm pi pprav specilnch beton a malt.


- 52 -

3.3 Vlhkostn a difzn vlastnosti materil

Vlhkostn a difzn vlastnosti materil souvis s ptomnost pr v objemu materil, a je nutn se jimi zabvat pedevm v ppad:

tepeln izolanch materil, keramickch materil, beton, autoklvovanch probeton, vpenopskovch cihel, omtek vetn omtek sananch a tepeln izolanch, devnch prvk, ntr.

Vlhkost materil ovlivuje mnoh dal vlastnosti, zejmna s objemovou hmotnost, mrazuvzdornost, mrnou tepelnou vodivost, mrnou tepelnou kapacitu, pevnost a prunost.

3.3.1 Vlhkostn vlastnosti materil

Vlhkostn vlastnosti (nap. hmotnostn vlhkost, objemov vlhkost, objemov hmotnost ve vlhkm stavu) bu vyjaduj, jak mnostv vlhkosti (voln nebo fyzikln vzan vody) materily obsahuj, nebo kvantifikuj dopady psoben vlhkosti (ve stavu kapalnm i plynnm) na sledovan materil pomoc naskavosti a vzlnavosti.

Zkladn vlhkostn vlastnosti materil Tab. 3.1

3.3.1.1 Vlhkost provitch materil

Provit materily se prakticky v suchm stavu nevyskytuj. Jejich vlhkost m vdy njakou nenulovou hodnotu.Tot plat samozejm i v ppad, kdy jsou trvale zabudovny do konstrukc a tvo jejich nedlnou soust.


- 53 -

Vlhkost (voda) se v materilech vyskytuje jako:

voln (vyplujc velk pry a dutiny), fyzikln vzan, kapilrn voda (tvoc vpl malch pr a kapilr), adsorbovan voda (vyplujc nejmen pry a pokrvajc stny kapilr), chemicky vzan (tvoc soust zkladn mky materil, nap. jako voda

krystalov) .

Podle zdroje vlhkosti v materilu rozliujeme: vlhkost vrobn (technologick, poten), kter je ovlivnna mokrmi

technologickmi procesy pi vrob materil, vlhkost zemn - transportovanou do materil tvocch nap. obvodov suternn

konstrukce obklopen zeminou (rostlm ternem) v objektech, kde nejsou provedeny funkn hydroizolace,

sorpn vlhkost pijmanou materily v konstrukcch z okolnho vzduchu, zkondenzovanou vodu, kter se sr na povrchu nebo uvnit materil

(konstrukc) a jej pinou mohou bt nejen vodn pry obsaen ve vzduchu, ale i vodn pry prostupujc nap. konstrukcemi obvodovch pl,

provozn vlhkost, kter je zvisl na typu vyuit prostor, na vytpn a vtrn. 3.3.1.1.1 Druhy vlhkosti

Mnostv vlhkosti v provitch materilech nen konstantn a mn se nejen bhem vroby, ale i bhem cel doby jejich ivotnosti.

Z tohoto dvodu se rozeznvaj nsledujc druhy vlhkost materil, kter jsou typick pro jednotliv etapy tvorby a pouit materilu: vrobn vlhkost, kter v ppad mokrch proces dosahuje vysokch hodnot, ale

po krtkm ase jej velikost podstatn kles, skladovac vlhkost, kter ovlivuje zpsob nslednho zpracovn (nap. u

kameniva do betonu se mus potat do mnostv zmsov vody nutn k vrob betonu poadovanch vlastnost)

trval vlhkost je charakteristick pro materily zabudovan do konstrukce. Ve srovnn s vlhkost vrobn u materil vyrobench mokrm procesem nabv vlhkost trval ni velikosti a vrazn se nemn po del dobu ivotnosti materil. Piblin doba potebn k dosaen trval vlhkosti je mezi 2 a 7 lety od zabudovn materil do konstrukc. Dlku tto doby ovlivuje:

vlhkostn a teplotn parametry provozu v budov (mohou se mnit bhem dne, msce a roku),

ron obdob, provitost materil (mnostv, velikost a otevenost pr), intenzita vtrn a typ vytpn.

Kritick vlhkost je maximln ppustn vlhkost materilu zabudovanho do konstrukce. Pi jejm pekroen mn materily do t mry sv vlastnosti (pevnost, objem, tepelnou vodivost, chemick vlastnosti apod.), e jejich dal pouit je nevhodn a nebezpen.


- 54 -

Okamit hmotnostn vlhkost materilu w m,exp ( %) je vztaen k asu, mstu, vrobku, stavebn konstrukci s definovanou skladbou a k dalm okolnostem uvdnm pi odbru vzork pro jej stanoven. Praktick hmotnostn vlhkost materilu w mp (%) je uren na zklad vsledk z odbru vlhkostnch sond ze stavebn konstrukce. Je to vpotov stanoven hodnota vlhkosti materilu dan stavebn konstrukce, kter s pravdpodobnost 90 % nebude v prbhu jejho uvn pekroena, pi dodren urujcch normovch parametr vnitnho a vnjho prosted. Normov hmotnostn vlhkost materilu wmn ( %) se uruje na zklad bezrozmrnho vlhkostnho souinitele materilu Zw0 a koeficient podmnek psoben. Je to vpotem stanoven vlhkost materilu, ke kter jsou pi nestanoven hodnot praktick vlhkosti vztaeny vpotov seln hodnoty fyziklnch veliin materilu.

Obr. 3.9 Zmna vlhkosti stavebnch materil od vrobn vlhkosti po ustlen vlhkostn stav

A ron amplituda ustlen vlhkosti, B doba v mscch potebn ke snen praktick vlhkosti na vlhkost ustlenou, C vrobn vlhkosti, D praktick vlhkost

Charakteristick hmotnostn vlhkost materilu wmk ( %) je sorpn vlhkost materilu, stanoven za smluvnch podmnek pi teplot vzduchu ta = 20

C a relativn vlhkosti vzduchu a = 80 %, ke kter je vztaena charakteristick hodnota souinitele tepeln vodivosti materilu k (W m

-1 K-1). Sorpn hmotnostn vlhkost materilu wm, sb ( %) je rovnovn vlhkost materilu, kter se v pvodn vysuenm materilu ustl pi jeho uloen v prosted s danou relativn vlhkost a teplotou vzduchu.


- 55 -

3.3.1.1.2 Transport vlhkosti

Souasn se enm tepla probh v materilech penos vlhkosti, ke kter me dochzet temi zpsoby: sorpc vodn pry, difz vodn pry, vodivost vlhkosti.

Pijmn vlhkosti pohlcovnm vodn pry obsaen ve vzduchu, kter materil obklopuje se nazv sorpce vlhkosti. Jej soust je adsorpce, je je zpsobena mezimolekulrnmi van der Waalsovmi silami, ktermi se navzjem pitahuj molekuly tuhch ltek a vodn pry. Adsorpce vede ke vzniku molekulrnch vrstev vodn pry na stnch pr. Jejich tlouka zvis pedevm na relativn vlhkosti vzduchu. Dalm sorpnm jevem je absorpce, pi kter se kapaln nebo plynn fze vstebv difz a vedenm vlhkosti dovnit tuh fze a chemisorpce, pi n se uplatuj chemick vazby vody a tuh fze materilu.

Roste-li mnostv vlhkosti ve vzduchu, dochz k sorpci a naopak, kles-li mnostv vodn pry ve vzduchu, dochz k desorpci.

Mn-li se relativn vlhkost vzduchu, zpsobuje obvykle i objemov zmny provitch materil, protoe zmnou kapilrnch sil uvnit pr se mohou stny pr deformovat.

Obr. 3.10 Vliv relativn vlhkosti vzduchu na rovnovnou vlhkost stavebnho materilu (typick tvar izotermy rovnovn vlhkosti) [Vaverka,. J., Chybk, J.,Mrlk, F., 2000]


- 56 -

Rovnovn sorpn a desorpn vlhkost vybranch materil v zvislosti na relativn vlhkosti vzduchu Tab. 3.2

Materil Objemov hmotnost [kg.m-3]

Teplota t [OC]

Sorpn* a desorpn vlhkost (% hmotnosti) pi relativn vlhkosti vzduchu

20 40 60

Cihla pln plen

1800 25 0,1* 0,25* 0,295*

Probeton 580 25 2,86 3,1 8,55

Vpenn omtka

1590 25 0,16 0,27 0,34

Rovnovn sorpn vlhkost je takov, pi n materil nevykazuje v ase dn prstek ani bytek vlhkosti. Je-li obklopujc vzduch zcela nasycen vodnmi parami, nabv sorpn vlhkost materil nejvy hodnoty nazvan vlhkost hygroskopick.

Difze je schopnost pronikn molekul plynu, pry i kapaliny mezi molekuly provitho materilu. V ppad, kdy provit materil oddluje dv prosted, mezi nimi je rozdl stench tlak vodn pry, dochz k difzi vodn pry. Difze probh z prosted, kde je sten tlak vodn pry vy a dochz k n v makrokapilrch, kter maj prmr d > 10-7 m, protoe v takovchto makrokapilrch nedochz ke kapilrn kondenzaci. Vrazn makrokapilrn charakter maj provit tepeln izolan materily.

V mikrokapilrch o rozmru d < 10-7 m dochz ke kapilrn kondenzaci. V jemnch prech se kumuluje voda. Jej hladiny v prech jsou zakiven. Vodn pry z okol difunduj k zakivenmu povrchu vodn hladiny a zde kondenzuj.

Obr. 3.11 Typick rozdlen pr podle velikosti v cihelnm stepu, kde Vp ( %) je objem pr mench ne d (m)

[Pytlk, P., 1998]

Vodivost vlhkosti je schopnost materilu vst vlhkost v kapaln fzi k povrchu, z nho se odpauje nebo difunduje do okol.

Navlhavost a vysychavost betonu se zkou podle SN 73 1327 (viz kap. 5.3.2.6).


- 57 -

3.3.1.2 Naskavost

Maximln mnostv vlhkosti, kter v materilu me bt obsaeno se vyjaduje pomoc na

Date post:	07-Feb-2017
Category:	Documents
Upload:	tranduong
View:	339 times
Download:	24 times

L. Svoboda a kolektiv: STAVEBNÍ HMOTY

Documents