O betóne

Betón je jedným zo základných stavebných materiálov. Používa sa po celom svete. Slúži rovnako dobre pre výrobu dlažby na obyčajný chodník ako pri stavbe monumentálnych priehrad a mrakodrapov. Za obľúbenosťou a hojným využitím betónu je treba hľadať jeho vhodné vlastnosti. V čerstvom stave je dobre spracovateľný, stvrdnutý betón má vysokú pevnosť v tlaku, je trvanlivý a nehorľavý. A navyše je možné ho opraviť aj recyklovať. V moderných konštrukciách sa stretávame najčastejšie so železobetónom, ktorý je tvorený betónom vystuženým oceľovými prútmi a sieťami, prípadne drôtiky, tzv. Rozptýlenou výstužou. Vlastnosti betónu a ocele sa vhodne dopĺňajú a vzniká tak kompozitný materiál s vynikajúcimi mechanickými parametrami.

Betón pritom vo staviteľstve nie je žiadnou novinkou. Pri pátraní po jeho koreňoch musíme zabrúsiť ďaleko do histórie. Cement, najdôležitejšia zložka betónu, ktorá spája dohromady ostatné zložky, bol objavený už v antickom Ríme. Predchodca betónových konštrukcií by sme však mohli nájsť ešte o pekných pár rokov skôr. Moderné betón, ako ho poznáme dnes, potom vznikol v prvej polovici 19. storočia (portlandský cement bol patentovaný v roku 1824) a od prelomu 19. a 20. storočia sa vo staviteľstve bežne používa.

Pojmom transportbetón potom označujeme betón, ktorý sa pripravuje mimo staveniska a v čerstvom stave je dopravovaný na miesto stavby pomocou autodomiešavačov.

 

Kamenivo

 

je anorganický pevný materiál, ktorý tvorí kostru betónovej zmesi. Skladá sa z niekoľkých frakcií, ktoré spolu tvoria pevnú matricu a slúžia ako plnivo. Pre kamenivo do betónu platí STN EN 12620 (72 1502) Kamenivo do betónu.

Kamenivo sa delí do nasledujúcich skupín:

Podľa veľkosti častíc:

  • drobné kamenivo (piesok) – najčastejšie sú používané frakcie 0/2 a 0/4 (frakcia udáva rozmedzie veľkosti častíc v mm)
  • hrubé kamenivo – najčastejšie frakcie 4/8, 8/16, 11/22, 16/22
  • široké frakcie (napr. 0/22, 0/32 sú označované ako štrkopiesok alebo štrkodrť) sa pri bežnej výrobe betónu prakticky nepoužívajú, hlavne z dôvodu náchylnosti k roztrieďovaniu

Podľa druhu:

  • ťažené
  • ťažené predrvené
  • drvené

Podľa pôvodu:

  • prírodné
  • umelé (najčastejšie ľahké a pórovité kamenivo, napr. Liapor, predtým keramzit)

Pri bežnej výrobe je pre odberateľa betónu rozhodujúce najmä maximálne zrno použitého kameniva v závislosti na type konštrukcie a spôsobe spracovania (tenkostenné alebo masívne konštrukcie, vyrovnávacie poterové vrstvy, hustota výstuže, spôsob vibrácie).

Zloženie betónu

Rovnako ako ZAPA nemôže existovať bez betónu, tak ani betón nemôže fungovať bez cementu. Cement a voda vytvárajú cementový tmel, ktorý spája dohromady kostru tvorenú jemným a hrubým kamenivom. Neoddeliteľnou súčasťou moderného betónu sú prísady a prímesi, ktoré zlepšujú vlastnosti čerstvého i zatvrdnutého betónu. Zmiešaním týchto vstupných zložiek vo vhodnom pomere sa vytvorí kompozitný materiál, ktorý je pevný, trvanlivý a stály na vzduchu i vo vode.

Betón je zmes cementu, hrubého a drobného kameniva, vody, prísad a prímesí, ktorý získa svoje konečné vlastnosti hydratáciou cementu.

Cement

je hydraulické spojivo, t.j. jemne mletá anorganická látka, ktorá po zmiešaní s vodou vytvára kašu, ktorá tuhne a tvrdne v dôsledku hydratačných procesov a reakcií. Po zatvrdnutí si zachováva svoju pevnosť a stálosť aj vo vode. V súčasnej dobe je cement vyrábaný podľa STN EN 197-1 (72 2101) Cement. Časť 1: Zloženie, špecifikácie a kritériá na preukazovanie zhody cementov na všeobecné použitie, ktorá je platná od apríla 2012.

Základné druhy cementov sú:

  • CEM I Portlandský cement
  • CEM II Portlandský cement zmesový
  • CEM III Vysokopecný cement
  • CEM IV Puzolánový cement
  • CEM V Zmesový cement

Pevnostné triedy cementu uvedené v tejto norme sú:

  • 32,5
  • 42,5
  • 52,5

 

Všeobecne platí, že čím je vyššia pevnostná trieda cementu a čím menej obsahuje prímesí, tým rýchlejšie prebieha jeho tuhnutie a tvrdnutie a cement je vhodný napr. do konštrukcií s požiadavkami na krátke odformovacie lehoty alebo pre zimné betonáže. Naopak cementy nižších tried s vysokým obsahom prímesí tuhnú a tvrdnú pomalšie a sú vhodné napr. pre masívne konštrukcie alebo do chemicky agresívneho prostredia. Ďalej sa cementy delia a označujú podľa obsahu hlavných a doplňujúcich zložiek a podľa nárastu počiatočných pevností.

Prímesi

sú jemnozrnné pevné látky, ktoré ovplyvňujú vlastnosti betónu v čerstvom i zatvrdnutom stave. Pri čerstvom betóne ide hlavne o konzistenciu (spracovateľnosť), u zatvrdnutého betónu o pevnosť, hutnosť, trvanlivosť, odolnosť proti chemicky agresívnemu prostrediu, atď. Jedná sa napríklad o mletý vápenec, kamenné múčky, kremičitý úlet (tzv. mikrosilika), vysokopecná trosku a popolček. Najviac je využívaný čiernouhoľný alebo hnedouhoľný popolček z elektrostatických odlučovačov tepelných elektrární a teplární. Podmienkou využitia popolčeka je, aby vyhovoval STN EN 450-1 a 2 (72 2064): Popolček do betónu. Časť 1: Definície, špecifikácie a kritériá zhody a Časť 2: Hodnotenie zhody.

Popolček je používaný najmä z dôvodu:

  • úspory cementu
  • zlepšenia čerpateľnosti a spracovateľnosti betónu
  • spomalenie tuhnutia a tvrdnutia betónu, spomalenie vývoja hydratačného tepla (vhodné pre masívne konštrukcie)
  • zvýšenie odolnosti zatvrdnutého betónu proti chemicky agresívnemu prostredi
Prísady

sú chemické látky, ktoré sa pridávajú do betónu v priebehu miešania. Všeobecným účelom dávkovania prísad je zlepšenie vlastností čerstvého a zatvrdnutého betónu, alebo získanie úplne nových vlastností (napr. prevzdušnené alebo samozhutniteľné betóny). Najrozšírenejšou oblasťou je používanie plastifikačných, prípadne superplastifikačných prísad, umožňujúci zníženie obsahu zámesovej vody a tým úsporu cementu. Vodný súčiniteľ (v/c = množstvo vody/množstvo cementu) je dôležitým parametrom zloženia betónu. Pri danej konzistencii má betón s nižším vodným súčiniteľom vyššiu pevnosť a vyššiu trvanlivosť. Z uvedeného vyplýva tiež veľmi negatívny vplyv vody na betón zvýšením v/c pri nedodržaní požadovanej konzistencie na betonárni, prípadne riedenie betónu vodou na stavbe.

Dávkovanie prísad sa líši podľa požiadaviek, typu, účinnosti, atď., a malo by byť overené skúškami. Pre prísady do betónu platí v súčasnej dobe rad európskych noriem STN EN 934 (72 2324) Prísady do betónu, malty a injektážne malty. V súčasnej dobe sú intenzívne rozvíjané a stále širšie uplatnenie nachádzajú tzv. „hyperplastifikátory“ na báze polykarboxylátov, pôvodne používané iba pre výrobu samozhutniteľných betónov (skratka z angličtiny SCC = self compacting concrete, u nás niekedy SZB). Samozhutniteľné betóny sú vysoko tekuté betóny určené najmä pre zložité, tenkostenné konštrukcie s hustou výstužou, kde nie je možné betón spracovať klasickou vibráciou. SCC betón obsahuje výrazne vyšší podiel jemných častíc (cement, popolček, drobné kamenivo), najčastejšie sa používa s maximálnym zrnom 8, výnimočne 16 mm. Z týchto dôvodov je tiež vhodný pre konštrukcie s požiadavkami na pohľadovosť. Výroba SCC vyžaduje zvýšené požiadavky na rovnomernú kvalitu vstupných zložiek a kontrolu čerstvého betónu.

Pigmenty do betónu

Pre zafarbenie betónov sú používané anorganické pigmenty, ktoré majú nasledujúce vlastnosti:

  • farebnú stálosť v styku s cementom;
  • minimálny vplyv na dobu tuhnutia a tvrdnutia čerstvého betónu a pevnosť zatvrdnutého betónu

Dosiahnutý farebný odtieň betónu je závislý predovšetkým na dávke pigmentu, použitom cemente (jeho druhu i lokalite), ale tiež na v/c, druhu kameniva, spôsobe ošetrovania zatvrdnutého betónu atď.

Voda

používaná pre výrobu betónu musí v súčasnej dobe vyhovovať požiadavkám STN EN 1008 (73 2028) Zámesová voda do betónu. Špecifikácia odberu vzoriek, skúšania a preukazovania vhodnosti vody, vrátane recyklovanej vody z postupov betonárskych prác, ako zámesovej vody do betónu. Akosť zámesovej vody pri výrobe betónu môže ovplyvniť dobu tuhnutia, vývoj pevnosti betónu a ochranu výstuže proti korózii. Ak je používaná voda pitná, je považovaná pre výrobu za vyhovujúcu. Pri dodržaní stanovených podmienok je možné použiť tiež vodu zo zariadenia pre spracovanie zbytkového betónu (tzv. recykling). Toto opatrenie výrazne znižuje alebo celkom eliminuje vznik odpadu pri výrobe a má pozitívny vplyv na ekológiu.

Vlákna a drátky

ďalšie materiály, ktoré môžu byť v prípade požiadaviek používané pri výrobe betónu sú najmä polypropylénové vlákna a oceľové drátky.

Polypropylénové vlákna (najčastejšie dĺžky 12 mm) zabraňujú vzniku zmrašťovacích trhlín v rannom štádiu tuhnutia a tvrdnutia betónu. Po zatvrdnutý betónu jeho vlastnosti už prakticky neovplyvňujú. Najčastejšie sa používajú pri jemnozrnných poteroch a vodotesných betónoch. Dávkovanie sa pohybuje v rozmedzí 0,6 až 1,1 kg/m3. Vlákna sú dodávané v rozpustných vreckách a dávkujú sa najčastejšie do autodomiešavača.

Oceľové vlákna (drátky, tzv. rozptýlená výstuž) sa používa najčastejšie do priemyselných podláh. Celkom alebo čiastočne nahrádzajú klasické sieťové výstuže a v zatvrdnutom betóne priaznivo pôsobia najmä na pevnosť v ťahu za ohybu. Dávkovanie sa najčastejšie pohybuje v rozmedzí 20 až 40 kg/m3 a je možné buď do miešačky alebo autodomiešavača. Spôsob a doba miešania má zásadný vplyv na homogenitu drátkobetónu (negatívnym javom je vznik tzv. „ježkov“). Dávkovanie drátkov je spravidla nutné zohľadniť v receptúre betónu (zvýšenie dávky drobného kameniva, hlavne u čerpateľných betónov).

Všetky vyššie uvedené zložky betónu sú na betonárňach kontrolované podľa Kontrolného a skúšobného plánu, ktorý je súvisiacim dokumentom Príručky systému riadenia výroby.

Konzistencia

môže byť špecifikovaná buď stupňom konzistencie, alebo  v zvláštnych prípadoch, určenou hodnotou. 

Stupeň konzistencia podľa  STN EN 206-1 (sadnutie kužeľa)
Označenie  v dodacom liste Pomenovanie Špecifikácia, údaje o zhutňovaní viď. poznámka
S1 (10-40mm) Z zavlhnuá Vyžaduje intenzívnu vibráciu.
S2 (50-90mm) M mäkká Pre vibrovaný betón netenkostenných konštrukcii s nehustou výstužou, napr. základy. 
S3 (100-150mm) V veľmi mäkká Pre ostatné konštrukcie a málo intenzívne vibrácie.
S3 (100-150mm) C čerpateľná Ako v predchádzajúcom prípade, k lepšej čerpateľnosti má betón menší podiel najhrubších frakcii kameniva.
S4 (>160mm) T tekutá Pre zhutňovanie bez vibrácií alebo s krátkou a málo intenzívnou vibráciou. Pre podhľadové betóny a pre „tekuté" potery. Po porade s technológom možno vyrobiť betóny samozhutniteľné (SCC).

 

Poznámka: Nedostatočné zhutnenie (obsah vzduchových pórov u neprevzdušneného betónu nad 3 %) významne znižuje pevnosť betónu, cca o 5 % na každé percento vzduchových pórov. U suchých a zavlhnutých betónov upozorňujeme na nutnosť urýchleného spracovania.

Všeobecne je akékoľvek pridávanie vody alebo prísad pri dodávaní zakázané. Vo zvláštnych prípadoch, pokiaľ je to na zodpovednosti výrobcu, je možné pridať vodu alebo prísady za účelom úpravy konzistencie na požadovanú hodnotu, a to za predpokladu, že nie sú prekročené medzné hodnoty uvedené v špecifikácii a pridanie prísady je obsiahnuté v návrhu zloženia betónu. V každom prípade musí byť akékoľvek množstvo vody alebo prísady pridané do autodomiešavača zaznamenané na dodacom liste. Ak je na stavbe pridané do autodomiešavača väčšie množstvo vody alebo prísady než pripúšťa špecifikácia, potom tuto zmes alebo dávku je nutné zaznamenať na dodací list ako „nezhodnú". Účastník procesu, ktorý rozhodol o pridaní vody, je zodpovedný za následky a má byť uvedený na dodacom liste.

Druhy betónu

Dnes už neplatí žiadna univerzálna definícia, ako betón pripraviť a ako má výsledok vyzerať. Existuje totiž veľké množstvo druhov betónu. Preč sú tie doby, kedy musel byť betón iba fádny, šedý, jednoliaty blok čohosi, čo sa nakoniec niečím zakryje. Pozornejšie oko tak môže uvidieť i pohľadový (architektonický) betón nahrádzajúci fasádu, hladký i s reliéfom, farebný betón, a dokonca je možné na betón „otlačiť“ už i fotografiu. Využiť je pritom možné i rôznych funkčných kvalít betónov.

Rozdelenie druhov betónu môže byť trošku problematické, pretože kritérií, podľa ktorých tak robíme, je veľa.

Možné rozdelenia sú:

Podľa želania zákazníka

  • typový betón - zákazník zadáva požadované vlastnosti betónu
  • beton predpísaného zloženia - zákazník zadáva požadované zloženie betónu

 

Podľa objemovej hmotnosti

  • ľahký betón - betón, ktorý má po vysušení pri 105 °C objemovú hmotnosť väčšiu ako 800 a menšiu ako 2 000 kg/m        3. Ľahký betón je vyrábaný buď celkom, alebo iba čiastočne s použitím pórovitého kameniva.
  • bežný betón - betón, ktorý má po vysušení pri 105 °C objemovú hmotnosť medzi 2 000 až 2 600 kg/m3                
  • ťažký betón – betón, ktorý má po vysušení pri 105 °C objemovú hmotnosť väčšiu ako 2 600 kg/m3. Je vyrábaný z ťažkého kameniva

Podľa špeciálnych vlastností

  • vodostavebný a vodotesný betón - betón, ktorý je dlhodobo jednostranne vystavený vodnému tlaku
  • mrazuvzdorný betón - betón, ktorý je po nasýtení vodou schopný odolávať účinkom striedavého zmrazovania a rozmrazovania;
  • samozhutniteľný betón - betón vylepšeného zloženia, ktorý nevyžaduje hutnenie vibráciami
  • vysokopevnostný betón - betón, ktorý sa vyznačuje vysokou pevnosťou, resp. ide o triedy C 55/67 a vyššie;
  • ohňovzdorný betón - betón, ktorý je vyrábaný z kameniva s čo najmenším obsahom živice a kremeňa. Najčastejšie sa používa čadič, diabas alebo sopečné tufy. Betón odoláva teplotám do 600 °C.
  • žiaruvzdorný betón - betón, ktorý odoláva teplotám až 1 700 °C v závislosti na zložení

Podľa konečného vzhľadu

  • pohľadový betón – veľmi zjednodušene - betón, ktorý je vidieť
  • dekoratívny betón - betón, ktorý má povrch upravený gravírovaním, brúsením, rytím, farbením alebo maľovaním a následne je ošetrený ochrannou epoxidovou vrstvou
  • farebný betón – betón, ktorý vzniká prefarbením cementového tmelu pomocou pigmentov alebo použitím rôznofarebného kameniva
  • grafický betón - s otlačkom grafického motívu či obrázku
  • vymývaný betón - betón, ktorý má odhalené zrná kameniva

Podľa vystuženia

  • prostý betón - betón bez akejkoľvek výstuže
  • železobetón - betón s vloženými oceľovými prvkami
  • vláknobetón - betón so všestranne rozptýlenými vláknami
  • predpätý betón - beton, ktorý má výstuž vopred predpätú vo výrobe alebo dodatočne predpätú na stavbe
Pokyny pre spracovanie suchých a zavlhlých betónov a poterov

Ide o betóny a potery prepravované na otvorených korbách sklápacích, prípadne valníkových vozidiel.

Konzistencia suchá

bez zámesovej vody, obsahuje iba vodu z kameniva. Je určený k okamžitému premiešaniu v mieste ukladania vlastnou miešačkou v konzistencii maximálne S1. Vzhľadom k obsiahnutej vlhkosti je doba spracovania rovnaká ako u zavlhých betónov a poterov, teda 45 min. od namiešania v závislosti od zloženia betónu a vonkajších podmienok.

Konzistencia zavlhnutá

so zámesovou vodou – určená na priame spracovanie zmesi. Pri týchto zmesiach je potrebné previesť dôkladné zhutnenie. Pri nedostatočnom zhutnení dochádza k poklesu pevnosti rádovo o 5 % na každé percento vzduchových pórov. Taktiež pri nadmernom pridaní vody dochádza k poklesu konečnej pevnosti betónu.

Pri ukladaní suchých a zavlhlých betónov a poterov je nutné zabrániť ich znečisteniu (napríklad zeminou alebo snehom) alebo odsatiu vody z betónu. Teplota podkladu musí byť vyššia ako 0 °C. Konečné parametre zatvrdnutého betónu výrazne ovplyvňuje jeho ošetrovanie. V rannom veku betónu je nutné zabrániť odparovaniu vody z povrchu (vplyvom vysokých teplôt alebo vetrom), chrániť pred mrazom alebo otrasmi.

Betón v zime

Úspešný priebeh betonáže v zimnom období je komplikovanejší predovšetkým z nasledujúcich dôvodov:

  • pri teplotách nižších ako + 5° C sa výrazne spomaľuje hydratácia cementu a pri teplotách pod 0° C sa prakticky zastavuje. Tým sa výrazne spomaľuje vývoj pevnosti betónu
  • pri prechode vody do tuhého skupenstva sa jej objem zväčšuje o 9 %. Pri jej zmrznutí v pórovej štruktúre betónu, ktorý ešte nemá dostatočnú pevnosť dôjde k nezvratnému zhoršeniu jeho mechanických vlastností, prípadne úplnému znehodnoteniu. Ako minimálna pevnosť betónu, ktorá je schopná odolať jednorazovému zmrznutiu je uvádzaná hodnota 5 MPa
  • pri tvrdnutí betónu je uvoľňované hydratačné teplo a pokiaľ je povrch konštrukcie ochladzovaný chladným vzduchom, dochádza k vzniku trhlín.

Z týchto dôvodov je nutné pri zimnej betonáži dodržiavať nižšie uvedené zásady. Podľa STN EN 206-1 nesmie byť teplota čerstvého betónu v čase dodania nižšia ako + 5°C, ak je teplota vzduchu do -3°C. Pri teplote vzduchu pod -3°C musí mať dodaný betón teplota aspoň 10°C. Táto požiadavka je na betonárňach s celoročnou prevádzkou dodržiavaná s dostatočnou rezervou. Ako ďalšie opatrenia z hľadiska zloženia betónu uvádzame predovšetkým:

  • použitie prísad urýchľujúcich tuhnutie
  • použitie vyšších pevnostných tried betónov, minimálne C16/20 (B20), ale radšej C20/25 (B25) až C25/30 (B30)
  • použitie cementu s vysokou počiatočnou pevnosťou

Uvedené opatrenia prispejú k tomu, aby betón dosiahol čo najskôr takú pevnosť, aby ho nebolo nutné chrániť pred mrazom. Výber vhodného betónu je možné konzultovať s dispečerom betonárne alebo technológom.

Ďalšie opatrenia sa týkajú ukladania a ošetrovania betónu a vychádzajú z platnej STN EN 13670:

  • v debnení nemá byť ľad a sneh, v dobe betónovania má byť teplota povrchu pracovných škár vyššia než 0°C
  • betónovanie na zamrznutom podklade nie je dovolené
  • pokiaľ nemá betón dostatočnú pevnosť, aby odolával účinkom mrazu, musí mať zemina, skala, debnenie alebo časti konštrukcie na styku s ukladaným betónom teplotu, ktorá nespôsobí zmrazovanie betónu
  • pokiaľ je okolitá teplota nízka nebo predpoveď počasia uvádza, že teplota vonkajšieho prostredia bude nízka v dobe ukladania betónu alebo v období jeho ošetrovania, musia sa pripraviť predbežné opatrenia na ochranu betónu proti poškodeniu mrazom
  • v rannom veku sa betón musí ošetrovať a chrániť pred zmrznutím, teplota povrchu betónu nesmie klesnúť pod 0°C, pokiaľ pevnosť v tlaku betónu nedosiahne minimálne 5 MPa

Z uvedených bodov vyplýva nutnosť aspoň minimálnej ochrany betónu po jeho uložení na stavbe - zakrytie a izolovanie konštrukcie z dôvodu zabránenia úniku hydratačného tepla, ochrany pred dažďom a snehom a zaistenie rovnomerného chladnutia (t.j. tenšie časti izolovať viac).

Pokyny pre ošetrovanie čerstvého betónu

Naliatím betónu do formy alebo na požadované miesto všetko zďaleka nekončí. Po skončení betonáže začínajú na betón okamžite pôsobiť okolité podmienky (teplota, vietor, atď.). Vonkajšie vplyvy ovplyvňujú rýchlosť odparovania vody z povrchu betónovanej konštrukcie. Príliš rýchle odparenie vody má za následok väčšie zmrašťovanie betónu, zníženie pevnosti a trvanlivosti a celkové zhoršenie vlastností betónu. Pri porovnaní vplyvu teploty a rýchlosti vetra možno povedať, že rýchlosť vetra má horší vplyv než teplota. Obmedzenie negatívnych vplyvov pôsobiacich na betón nazývame ošetrovanie betónu.

Betonárske pravidlo preto znie: Ošetrujte čerstvý betón čo najskôr po betonáži a radšej dlhšie než kratšie. Všeobecne platné odporúčanie je ponechať betón, čo najdlhšie v debnení. Vysychanie je možné spomaliť kropením (iba pri teplote nad 5 °C), pomôže tiež zabránenie odparovania nepriepustnými nástrekmi či fóliami alebo obmedzenie prúdenia vetra (zatvorenie dverí, okien).