Beton se klasifikuje podle tří hlavních ukazatelů: druh pojiva, průměrná hustota a účel. Použitím různých receptur pro složení směsi, zavedením určitých přísad do betonu, použitím speciálních typů pojiv atd. mohou výrobci dosáhnout požadovaných vlastností a parametrů hotové směsi.
Typ pojiva
Tento ukazatel je nejdůležitější a do značné míry určuje vlastnosti betonové směsi. Podle typu pojiva se směsi dělí na silikátové, sádrové, cementové, polymercementové, struskovo-alkalické a speciální. Kromě toho existují kombinované typy směsí, uzavřené na kombinaci dvou nebo tří pojiv. Takové směsi se poměrně často vyskytují ve formě suchých omítkových směsí, které v jednom složení často kombinují cement, sádru, vápno, písek atd. Hlavní typy betonu se tedy liší v pojivu.
- Silikátové betony se vyrábějí na bázi vápna autoklávovou metodou tvrdnutí. Jedná se o poměrně vzácný typ směsi, který se v moderní výrobě málo používá.
- Sádrobetony (na bázi sádry) se používají k výrobě zavěšených stropů, vnitřních příček a dokončovacích prvků. Jednou z variant tohoto typu směsí je sádrocementovo-pucolánová, která se vyznačuje vysokým stupněm odolnosti proti vodě. Používají se při stavbě nízkopodlažních budov a objemových koupelnových jednotek.
- Cementové betony a malty se vyrábějí na bázi cementových směsí. Jedná se o nejrozšířenější typ betonu, který se ve stavebnictví nejčastěji používá. Hlavní místo v této skupině zaujímá portlandský cement se svými odrůdami. Následují betonové směsi na pucolánovém cementu a struskovém portlandském cementu. Mezi cementové betony patří také dekorativní (vytvářené na bílém a barevném cementu), směsi na namáhaném cementu, jakož i na nesmršťovacích a hlinitých cementech.
- Polymercementové betony se vyrábějí na bázi směsného pojiva, které se skládá z cementu, latexu a ve vodě rozpustných pryskyřic.
- Strusko-alkalické betony se získávají z mletých strusek smíchaných s alkalickými roztoky. Takovéto směsi se v poslední době začaly používat ve stavebnictví.
- Speciální betony se získávají použitím speciálních pojiv. Například tekuté sklo se používá pro tepelně odolné a kyselinovzdorné betony a jako pojiva se používají nefelin, struska a sklo-alkalické prvky získané z odpadu z určitých druhů průmyslu.
Klasifikace betonu podle hustoty – hlavní typy
Hodnota hustoty je primárně ovlivněna vlastnostmi hrubého kameniva (diabas, žula, štěrk, dolomit, vápenec, keramzit atd.). Hustota je jedním z nejdůležitějších faktorů odpovědných za odolnost betonového prvku vůči tlaku, jeho mrazuvzdornost, vodotěsnost atd. Podle parametrů hustoty se rozlišují následující typy betonu:
- Těžké (od 1800 do 2500 kg/m3). Takové směsi se získávají na plnivech z hornin, jako je vápenec, diabas, žula.
- Obzvláště těžké (přes 2500 kg/m3). Vytvářejí se na ocelových pilinách nebo hoblinách, barytu nebo železné rudě.
- Lehké nebo lehké (od 500 do 1800 kg/m3). Takové směsi se připravují na keramzitu, pemze, tufu a dalších porézních plnivech. Do této třídy patří pórobetony (zejména pěnobeton, pórobeton a další porézní materiály), připravené bobtnáním pojivové složky, vody a jemně mleté přísady, a také velkoporézní beton na lehkých plnivech.
Klasifikace podle účelu
V závislosti na provozních podmínkách budoucích železobetonových konstrukcí vyrábějí výrobci stavebních materiálů betonové směsi jednoho či druhého typu. Hlavní důraz se zde klade na chování budoucího železobetonového výrobku nebo monolitické konstrukce v konkrétních podmínkách. Někde je vyžadována vysoká odolnost vůči síranům, někde požární odolnost a někde odolnost vůči vibracím, rázovému zatížení atd. V závislosti na provozních podmínkách budoucí železobetonové konstrukce se tedy volí následující typy směsí.
konvenční (pro vytváření základů, sloupů, nosníků a podlahových desek a dalších železobetonových konstrukcí);
- hydrotechnika (pro obložení kanálů, plavebních komor, přehrad, kanalizačních a vodovodních konstrukcí);
- pro povrchy letišť a silnic, chodníky; beton pro speciální účely (pro radiační ochranu, stejně jako tepelně odolný a kyselinovzdorný).
Samostatně bych rád zmínil tak důležitý parametr, jako je pevnost betonu. Tento parametr do značné míry závisí na množství pojiva přidaného do směsi při míchání. Čím více cementu je ve směsi obsaženo, tím vyšší je stupeň a třída budoucího betonu. Toto je jeden z nejdůležitějších parametrů, které se berou v úvahu u jakéhokoli typu a druhu směsi, bez ohledu na jejich klasifikaci.
Pro vylepšení webu používáme soubory cookie. Setrváním na našich stránkách souhlasíte s podmínkami používání souborů cookie. Chcete-li zobrazit naše prohlášení o ochraně osobních údajů a souborů cookie, klikněte sem.
S.A. PODMAZOVÁ, Ph.D. (Ing.); N.N. KUPRIYANOV, Ph.D. (Ing.); B.A. KRYLOV, doktor inženýrství; A.I. SAGAYDAK, Ph.D. (Ing.) Výzkumný, konstrukční a technologický ústav betonu a železobetonu (NIIZhB).
Je zvažován faktor integrovaného přístupu k výrobě betonu. Pouze dodržováním všech složek procesu, počínaje postupy pro sledování pevnosti betonu a konče dodržováním pravidel pro jeho péči v hotové konstrukci, lze počítat se zajištěním správné kvality železobetonových výrobků.
V posledních 10–15 letech se monolitická výstavba v Moskvě a dalších regionech Ruska rychle rozvíjí. Kontrola betonových směsí dodávaných na staveniště, sledování pevnosti betonu v monolitických konstrukcích a analýza stávajících vad v nich naznačují vážné problémy se zajištěním kvality v monolitické výstavbě. Stavební organizace musí často vynakládat čas a peníze na zesilování a/nebo opravy postavených konstrukcí.
Pro výstavbu bytových, veřejných budov a dopravní infrastruktury se transportbeton vyrábí a dodává na staveniště z monolitického betonu. Podle odborníků je roční objem těchto dodávek v celostátním měřítku přibližně 40 milionů m3.
Ve stavební praxi se betonové směsi, v závislosti na požadavcích projektu nebo podmínkách smlouvy, dodávají se stanovenou návrhovou pevností (obvykle označenou jako třída betonu pro pevnost v tlaku) a navíc, v závislosti na účelu objektu, se stanovenou třídou betonu pro odolnost proti vodě a třídou pro mrazuvzdornost. Všechny tyto ukazatele musí být řízeny podle postupů stanovených v příslušných normách.
Tento článek se bude zabývat vlivem systémů kontroly pevnosti na kvalitu betonu v monolitických a prefabrikovaných železobetonových konstrukcích.
Odpovídající ideologie kontroly pevnosti, stejně jako jakýkoli jiný ukazatel kvality, je zaměřena na zajištění stability stanoveného ukazatele v rámci přípustného statistického rozpětí. Ukazatel pevnosti betonu by tedy měl odpovídat průměrné pevnosti pro danou třídu betonu.
V období centralizovaného řízení ekonomiky byl jedním z koncepčních požadavků státní politiky v oblasti stavebnictví úspora materiálů. Téměř všechny vědecké výsledky ve výzkumných ústavech stavebnictví, včetně disertačních prací, musely končit ukazateli úspor dosažených při aplikaci tohoto výsledku v praxi – “implementací”, jak se tehdy říkalo.
Jedním z nejdůležitějších materiálů, financovaných a distribuovaných centrálně, byl cement. Úspora cementu byla jedním z hlavních cílů při vývoji nových a revizi starých norem. Vzhledem k tomu, že pevnost betonu závisí hlavně na vodocementovém poměru a spotřeba cementu na jednotku objemu je od tohoto ukazatele závislá, jedním z úkolů normalizace bylo vyvinout postupy, které by vedly ke snížení spotřeby cementu. Jinými slovy, norma musela legálně povolit snížení pevnosti betonu v konstrukci. A někdy nejen povolit, ale i zavázat ke snížení pevnosti betonu. Tomuto přístupu se nevyhnuly ani SNiP „Standardní normy pro spotřebu cementu“ a samozřejmě ani normy definující pravidla pro kontrolu pevnosti.
Všechny stavební předpisy, až po, upravovaly minimální standardní spotřebu cementu, například pro železobetonové výrobky – 220 kg/m3 za normálních podmínek.
Následující a v současnosti platná SNiP „Federální (standardní) elementární normy spotřeby cementu při výrobě betonových a železobetonových konstrukcí“ byla vyvinuta z hlediska zjednodušení stanovení teoretické spotřeby cementu na 1 m³ betonu. Normy spotřeby cementu byly vyvinuty na základě podmínky přípravy betonu na portlandském cementu třídy 400 a jeho odrůdách s určitými podíly modulu jemnosti drceného kameniva a písku. Při použití jiných složek betonové směsi by měly být použity různé korekční faktory.
Použití chemických přísad tento SNiP nedoporučuje pro všechny betony, ale pouze pro betony, na které jsou kladeny požadavky na mrazuvzdornost a vodotěsnost. V tomto dokumentu nejsou uvedena žádná omezení minimálních tříd betonu pro pevnost v tlaku pro zajištění mrazuvzdornosti a vodotěsnosti. Je však třeba poznamenat, že absence požadavků na stanovení minimální pevnosti pro betony používané v prostředí s agresivním vlivem na konstrukce, jako jsou silniční a hydraulické konstrukce („Těžké a jemnozrnné betony. Specifikace“) byla částečně kompenzována požadavky na povinné provzdušnění a omezení maximální hodnoty vodocementového poměru.
Při porovnání spotřeby cementu lze říci, že za 30 let se doporučená spotřeba cementu snížila v průměru o 1–7 % u betonu všech tříd z hlediska pevnosti, mrazuvzdornosti a vodotěsnosti, a to při prakticky stejné kvalitě samotného cementu.
Norma „Beton. Pravidla pro kontrolu pevnosti“ má historii několika desetiletí. Norma vyvinutá v roce 1972 tak stanovila metody pro kontrolu pevnosti a homogenity v závodech vyrábějících transportbeton a závodech vyrábějících prefabrikované železobetonové konstrukce. Tento dokument stanovil, že kontrola a hodnocení pevnosti a homogenity betonu by mělo být zaměřeno na dosažení stálosti ukazatelů přijatých pro daný stupeň betonu.
Posouzení pevnosti betonu by mělo být provedeno porovnáním skutečné průměrné pevnosti kontrolních vzorků betonu v dávce s požadovanou průměrnou pevností. Pevnost betonu v dávce se považuje za splňující požadavek, pokud skutečná průměrná pevnost betonu v dávce není menší než požadovaná průměrná pevnost v dávce. Požadovaná pevnost betonu byla stanovena jako hodnota stanovená laboratoří BSU v procentech ze standardní pevnosti s přihlédnutím ke skutečné homogenitě betonu.
V GOST z roku 1980 byl v části „Pravidla pro přijímání betonu podle pevnosti“ zachován stejný přístup ke sledování pevnosti betonu. Ale při vysoké homogenitě pevnostních ukazatelů betonu bylo již nutné přiřadit nižší pevnost, která byla rovna nebo mírně vyšší než požadovaná pevnost. Například pokud v analyzovaném předchozím období závod dosáhl koeficientu variace pevnosti Vn=7 %, pak stačilo, aby konstrukční třída betonu M400, vyráběná v daném okamžiku (kontrolované období), zajistila pevnost rovnou 340 kgf/cm2.
V průběhu let se standardizace pevnosti betonu přesunula ze značek na třídy.
Vydání z roku 1986 již specifikuje třídy pevnosti betonu a je akceptováno, že ukazatele blízké hodnotě třídy se považují za patřící do této třídy. Beton třídy M400 tedy přibližně odpovídá třídě betonu B30 (průměrná pevnost třídy je 393 kgf/cm2 při Vn=13,5%).
V souladu s požadavky na získání variačního koeficientu pevnosti pro analyzované (předchozí) období výroby betonu, například 7 %, by požadovaná průměrná pevnost betonové třídy VZO v kontrolovaném (aktuálním) období měla být rovna 32,4 MPa.
Aby se v dalším kontrolovaném období vyrobil beton se sníženou požadovanou pevností 32,4 MPa, je nutné vyvinout složení betonu tak, aby byla zajištěna jeho průměrná úroveň pevnosti, která by měla být vyšší než požadovaná pevnost pouze o 4 %. V tomto případě bude výsledek pevnosti zvoleného složení betonu známý vývojáři až po 28 dnech.
Uvedená 4 % je povolená korekce pro očekávaný rozptyl pevnosti betonu v sérii a/nebo pro možnou chybu v dávkování složek betonové směsi. Jinými slovy, norma umožňovala vyvíjet složení betonu prakticky pro minimální přípustnou hodnotu pevnosti.
Požadovaná pevnost se podle této normy rovná minimální přípustné hodnotě skutečné pevnosti betonu v dávce, která se vypočítává na základě ukazatelů homogenity získaných v předchozí fázi výrobního procesu. Čím vyšší je homogenita ukazatelů pevnosti betonu, tím blíže se může průměrná skutečná (požadovaná) pevnost nacházet k hodnotě třídy. A s takovými hodnotami pevnosti norma umožňuje dodávku betonu na staveniště.
V roce 2008 bylo připraveno nové vydání normy, kde se požadavky na přiřazení skutečné třídy pevnosti nezměnily.
Jak může být kvalita monolitických betonových konstrukcí ovlivněna „olizováním“ všech možných pevnostních rezerv betonu ve fázi jeho přípravy, což povolovala předchozí a nedávno schválená norma? Hlavní ustanovení uvádí, že kontrola a hodnocení homogenity pomocí statistických metod jsou nezbytné pro dosažení konzistence výrobního procesu a hodnot standardních únosností přijatých při výpočtu. Ve vydání GOST z roku 2008 se konzistence výrobního procesu již nezmiňuje, hlavním cílem je zajistit hodnoty stanovené třídy pevnosti betonu. Například třída pevnosti betonu VZO, v závislosti na hodnotě variačního koeficientu získaného v předchozím období výroby, může být zajištěna v rozmezí změn pevnosti od 32,1 MPa do 42,9 MPa. Oba tyto ukazatele pevnosti odpovídají hodnotě třídy pevnosti betonu v tlaku VZO, pouze první s variačním koeficientem 7 %, druhý – 16 %.
V podniku s nedostatečně zavedenou výrobní technologií existuje vždy pokušení specifikovat snížený variační koeficient na základě výsledků kontroly pevnosti ve výrobě, aby se získaná pevnost upravila na požadovanou třídu, dle požadavku zákazníka na dodávku betonu, se sníženou skutečnou a průměrnou pevností. Různé betonové míchačky mohou dodávat do stejného zařízení betonovou směs navrženou pro dosažení pevnosti v hotové konstrukci od 32,1 do 42,9 MPa a tento beton bude stejné pevnostní třídy.
Jinými slovy, při dodávce betonové směsi z několika míst na jedno místo (a to je běžná situace) se může průměrná pevnost betonu stejné třídy výrazně lišit. Pokládka betonu stejné objednané třídy, ale s různou průměrnou pevností, povede ke zvýšení rozptylu pevnosti betonu v hotové konstrukci. Může se dokonce ukázat, že návrhová třída betonu nebude zajištěna. V reálné praxi jsou znatelné rozptyly pevnosti v hotové konstrukci rozšířeným jevem.
Představme si, že do zařízení byl dodán beton se stejnou tovární pevností 31,2 MPa, což odpovídá třídě VZO s variačním koeficientem 7 %. Beton byl umístěn do bednění, zakryt, vyzrál v souladu s pravidly pro výrobu prací a po 28 dnech, po zkoušce metodami, vykazuje pevnost – přesně stejných 31,2 MPa, které byly specifikovány ve výrobě. Podle odstavce 7.4 téhož dokumentu musí být pro určení podmíněné třídy tato hodnota vynásobena číslem 0,8, proto bude v konstrukci podmíněná třída betonu pro pevnost v tlaku rovna B25, nikoli VZO, nižší než návrhová. Minimalizace požadavků na pevnost tedy za určitých podmínek vede k nezajištění návrhové třídy betonu v konstrukci.
Řešení se spatřuje ve změně požadavků, konkrétně ve stanovení požadavků v normě v následující verzi: složení betonu by mělo být vyrobeno s ohledem na průměrnou pevnost dané třídy, za předpokladu, že variační koeficient je 13,5 % plus rezerva 10 %. Tento přístup umožňuje zajistit, aby požadavky na beton z hlediska pevnosti byly splněny i po dodání betonové směsi na staveniště. To znamená, že pokládka, zhutňování a péče o beton během procesu zpevňování poskytuje dodatečný rozptyl pevnosti betonu v konstrukci. Zahraniční zkušenosti s monolitickou výstavbou a stávající regulační rámec potvrzují proveditelnost takového přístupu.
Existuje řada jednotek, které již vyrábějí beton s uvedením průměrné třídy pevnosti, na základě předpokladu, že variační koeficient Vn=13,5 %. Na staveniště je dodáván beton s mírně nadhodnocenými ukazateli vzhledem k požadované pevnosti, ale s vyšší pravděpodobností zajištění návrhových charakteristik. Touto cestou se ubírají betonárny, které dodávají beton na dopravní staveniště. Na objednávku Inspektorátu mostů a centrální laboratoře Mostotrestu je nominální složení betonu vyvinuto pro průměrnou třídu pevnosti při Vn=13,5 % a dalších 10 %. Tento přístup zajišťuje průměrnou pevnost v rámci průměrné třídy pevnosti při Vn=13,5 % a vyšší homogenitu betonu za všech stejných podmínek.
Nyní se zamysleme nad kontrolou kvality prefabrikovaného betonu. V současnosti fungujících podnicích RC a DSK se při přejímce šarže hotových výrobků provádějí dva typy kontroly pevnosti: při přenosu napětí z dorazů forem nebo stojanů na beton (přenosová pevnost) a při uvolnění výrobku spotřebiteli (uvolňovací pevnost). Podnik musí za všech podmínek zaručit, že beton dosáhne své projektované pevnosti ve věku 28 dnů.
obsahuje tabulku 3, která uvádí, že návrhová pevnost při uvolnění by se měla snížit o 1 %, pokud variační koeficient při testování jedné série 5 zkušebních vzorků nepřekročí 5 %.
Podobná GOST z roku 1980 uvádí, že snížení uvolňovací nebo přenosové pevnosti pod konstrukční hodnotu je přípustné, pokud je ověřeno splnění technologických požadavků. Pravidla pro přijetí hotových výrobků uvádějí, že pokud skutečná průměrná pevnost není nižší než požadovaná, pokud je variační koeficient v dávce 5 % nebo nižší, pak je v závislosti na počtu testovaných vzorků povoleno snížení uvolňovací a přenosové pevnosti o 8–18 %.
opakuje verzi předchozích norem, ale je uvedena tabulka (dodatek 4, odkaz), podle které je nutné v závislosti na normované hodnotě uvolňovací pevnosti, skupině cementu podle účinnosti napařování a době trvání tepelného zpracování přiřadit uvolňovací pevnost zvýšenou na 45 %. Poznámka k této tabulce uvádí, že by se měly použít následující technologické metody: prodloužit cyklus tepelného zpracování, aplikovat kalení nebo použít cementy pouze s účinností skupiny I během napařování. Všechny tyto návrhy je prakticky neproveditelné. A ve stejné normě se naopak navrhuje snížit uvolňovací nebo přenosovou pevnost s vysokou homogenitou pevnosti.
Konečně, výše zmíněná publikace „Beton. Pravidla pro kontrolu pevnosti“ specifikuje stejné přístupy k přiřazení pevnosti při uvolnění nebo přenosu. Všechny tyto techniky zaměřené na úsporu cementu vedou k tomu, že ve fázi výstavby je do konstrukce zahrnut snížený provozní zdroj. A není náhoda, že zkoumání a vývoj doporučení pro zesilování železobetonových konstrukcí, monolitických i prefabrikovaných, dnes tvoří významnou část práce různých projekčních a výzkumných organizací.
Na základě výše uvedeného je pro zlepšení kvality betonových konstrukcí, především ukazatelů kvality pevnosti, nutné přezkoumat úroveň požadavků na zajištění jak uvolnění a přenosové pevnosti, tak i návrhové pevnosti (v souladu s třídou pevnosti betonu).
Analýza metod pro stanovení pevnosti a přiřazení pracovního (nominálního) složení v závislosti na úrovni homogenity získané pro roky 1972, 1980, 1986 a 2008 ukazuje, že by měly být vyvinuty jiné přístupy pro přiřazení pracovního (nominálního) složení, jakož i úrovně pevnosti při přiřazení pevnosti při uvolnění, přenosu a návrhové pevnosti v prefabrikovaném železobetonu a betonu vyrobeném z transportbetonu.
U prefabrikovaného železobetonu by měla být zajištěna pevnost v uvolnění, přenosu a návrhová pevnost na úrovni návrhových požadavků nebo vyšší, bez ohledu na ukazatele homogenity betonu v pevnosti získané během analyzovaného období.
Při výrobě transportbetonu (betonové směsi) pro monolitické konstrukce je nutné stanovit průměrnou úroveň pevnosti v normě a dodržovat ji bez ohledu na index homogenity pevnosti betonu získaný v analyzovaném období. Dále je nutné přísně dodržovat pravidla pro péči o beton po jeho uložení.
V prefabrikovaných betonárnách a na jednotkách by měla být prováděna kontrola pevnosti se stanovením homogenity betonu v pevnosti, aby se posoudila stabilita ukazatelů vyráběných výrobků.
Pouze s komplexním přístupem k výrobě betonu, počínaje postupy pro sledování jeho pevnosti a konče dodržováním pravidel pro péči o beton v hotové konstrukci, lze počítat se zajištěním správné kvality železobetonových konstrukcí.
Časopis pro betonové technologie, č. 5, 2009.
