BETON Beton pojiva plniva vody přísady příměsi umělému kameni asfaltobetony polymerbetony 3600 př. n.l. římský Pantheon

Transkript

1 BETON Beton je kompozitní látka vznikající ztvrdnutím směsi jeho základních složek pojiva (nejčastěji cementu), plniva (kameniva nejčastěji písku a štěrku) a vody. Kromě těchto základních složek obsahuje v současnosti většina betonů také přísady a příměsi. Beton je vzhledově podobný umělému kameni (slepenci). Kromě anorganických pojiv typu cementu mohou betony obsahovat také jiné typy pojiv asfalty (asfaltobetony) nebo polymery (polymerbetony). První zmínky o použití umělého kamene pocházejí ze starého Egypta z doby okolo roku 3600 př. n.l., kde byl používán pro stavbu sloupů. Následně byl beton využíván v antice, zejména v Římě. Příkladem je římský Pantheon ( n.l.), který má kopuli z lehkého betonu o průměru 49m. Z této doby jsou rovněž známy první pokusy o vyztužení betonu bronzovými a železnými tyčemi při stavbě lázní Marca Aurelia. Dodnes se rovněž zachovaly zbytky betonového akvaduktu u Kolína nad Rýnem (kdysi 80 km! dlouhého) a části silnice Via Apia. Samotný název beton údajně vznikl z francouzského béton (hrubá malta) a uvádí se, že byl zaveden francouzským inženýrem Belidorem v roce Původ označení však může pocházet již z latiny (betunium = kamenná malta). Další známé použití betonu po zániku Říma spadá až do doby let , kdy v anglickém Edystonu použil stavitel Smeaton beton pro opravu majáku. První kniha o betonu byla vydána v roce Všechny tyto betony však nebyly betony v dnešním slova smyslu, jako pojiva bylo totiž používáno hydraulického vápna, případně ve směsi s pucolány. Patent na portlandský cement byl udělen až v r byl zedníku J. Aspdinovi. Bouřlivý rozvoj betonového stavitelství pak v Evropě nastává zhruba od druhé třetiny 19. století, v Čechách od začátku 20. století.

2 Cementový beton představuje v současnosti nejrozšířenější a nejpoužívanější stavební hmotu. Odhaduje se, že ve vyspělých zemích (Evropa, USA, Japonsko) představuje beton asi 60% objemu všech vyráběných staviv. Zásadní výhodou betonu je, že v úvodních fázích (krátce po rozmíchání pevných fází s vodou) se jedná o tvárnou, plastickou hmotu, která je schopna přijmout prakticky libovolný tvar a která je, po relativně krátké době, schopna zatuhnout a zatvrdnout a tím si zachovat požadovaný tvar. Z tohoto pohledu se rozlišují dva základní stavy betonu: čerstvý beton (dříve označovaný jako betonová směs) beton v plastickém stavu, který je schopen zhutnění a je v dostatečně dlouhé době zpracovatelný, ztvrdlý beton beton, který přešel z plastického stavu díky procesům tuhnutí a tvrdnutí do stavu pevné látky s požadovanými mechanickými vlastnostmi. Pro beton je typická velmi dobrá pevnost v tlaku (v současnosti se dají běžně průmyslově vyrobit betony s pevnostmi MPa; laboratorně byly získány kompozity o pevnostech až MPa), ale současně i lomová křehkost (pevnost v tahu dosahuje jen asi 8 10% pevnosti v tlaku). Z důvodu křehkosti betonu a jeho nízké tahové pevnosti se beton vyztužuje, a to nejčastěji ocelovými pruty s dostatečně vysokou pevností v tahu (železobeton, předpjatý beton). V některých případech postačuje použití rozptýlené výztuže ve formě vláken nebo drátků (vláknobeton, drátkobeton). ZÁKLADNÍ SLOŽKY V TECHNOLOGII BETONU Pro výrobu betonu se používá hlavně těchto složek: pojiv silikátových cementů (převážně portlandský nebo směsný portlandský, popř. vysokopecní cement)

3 ostatních cementů (zejména hlinitanových; tyto betony se nesmějí používat pro konstrukční účely, využívají se např. pro výrobu žárobetonů) ostatních anorganických pojiv (sádra, vápno, pucolánové a latentně hydraulické látky) polymerů živic (asfaltů) plniv přírodního kameniva (těžené i drcené; drcené kamenivo tvoří hrubé frakce, těžené kamenivo může být drobné i hrubé; zrnitost kameniva odpovídá účelu použití betonu, maximální zrno bývá zpravidla 16, 22 nebo 32mm); kamenivo tvoří až 75 80% objemu betonu a jeho účelem je vytvoření pevné kostry betonu) umělého kameniva (umělé hutné kamenivo - vysokopecní struska, umělé lehké kamenivo - Liapor) recyklovaných surovin (kamenivo získané vypraním čerstvého betonu např. při čištění bubnů autodomíchávačů, v malé míře také recykláty, např. cihelná drť) příměsí a přísad Příměsi jsou většinou jemné, práškovité látky, které se přidávají v množství cca 5 40% z hmotnosti cementu. Příměsi zlepšují technologické i mechanické vlastnosti betonu (zvyšují hutnost, vodotěsnost i pevnost betonu, a to díky skutečnosti, že zpravidla mají zrno menších rozměrů než cement). Jejich úkolem může být i snížení množství cementu. Dají se rozdělit na: inertní (kamenná moučka, filer)

4 aktivní (popílky, jemně mletá granulovaná vysokopecní struska, mikrosilika, metakaolín) Přísady jsou chemické látky používané za účelem modifikace vlastností čerstvého nebo ztvrdlého betonu. Nejčastěji se používají ve stavu kapalném, mohou být i práškové. Podle hlavního nebo převažujícího účinku působení se přísady dají rozdělit na: plastifikační (redukující vodu) superplastifikační (dříve ztekucující; velmi redukující vodu) provzdušňující (zvyšující objem pórů a tím pádem i mrazuvzdornost) stabilizační (zadržující vodu) zpomalující tuhnutí (např. na bázi sacharózy) urychlující tuhnutí a tvrdnutí hydrofobizační (odpuzující vodu) ostatní (odpěňovací, protikorozní, biocidní, protizmrazovací) vody Voda pro výrobu betonu a betonových výrobků se dá rozdělit do dvou základních skupin: voda záměsová, která je základní složkou betonu a v čerstvém betonu plní dvě funkce hydratační a reologickou voda ošetřovací, která je nezbytná pro pokračování procesů hydratace a tvrdnutí betonu Záměsová voda je potřebná k vytvoření dobře zpracovatelné, plastické směsi a k hydrataci cementu. Pro samotný hydratační proces je potřeba přibližně 23% vody z hmotnosti cementu. Množství vody v betonu se vyjadřuje tzv. vodním součinitelem, což je poměr množství vody k množství cementu.

5 ROZDĚLENÍ (KLASIFIKACE) BETONU 1. podle stupně vlivu prostředí (= expoziční třídy) ČSN EN beton v prostředí bez nebezpečí koroze nebo narušení (označení X0) beton v prostředí s vlivem karbonatace (označení XC1 XC4) beton v prostředí s nebezpečím koroze vlivem chloridů (chloridy v podzemní nebo povrchové vodě, případně vliv rozmrazovacích solí označení XD1 XD3; chloridy z mořské vody označení XS1 XS3) beton v prostředí se střídavým působením kladných a záporných teplot (mráz a rozmrazování), případně také rozmrazovacích prostředků (označení XF1 XF4) beton v prostředí s chemickými vlivy (XA1 XA3) Tab.1. Informativní požadavky na složení a vlastnosti betonu podle ČSN EN Stupeň agresivity Maximální w (w/c) Minimální m c [kg.m -3 ] Minimální třída pevnosti Minimální V z [%] X0 - - C 12/15 - XC1 0, C 20/25 - XC2 0, C 25/30 - XC3 0, C 30/37 - XC4 0, C 30/37 - XS1 0, C 30/37 - XS2 0, C 35/45 - XS3 0, C 35/45 - XD1 0, C 30/37 - XD2 0, C 30/37 - XD3 0, C 35/45 - XF1 0, C 30/37 - XF2 0, C 25/30 4,0 XF3 0, C 30/37 4,0 XF4 0, C 30/37 4,0 Další požadavky mrazuvzdorné kamenivo

6 Tab.1. - pokračování XA1 0, C 30/37 - XA2 0, C 35/45 - XA3 0, C 35/45 - síranovzdorný cement 2. podle objemové hmotnosti (zpravidla závisí na použitém kamenivu) lehký (do 2000 kg.m -3 ) obyčejný ( kg.m -3 ) těžký (nad 2800 kg.m -3, zpravidla do 4500 kg.m -3 ) 3. podle konzistence čerstvého betonu (označení konkrétního stupně konzistence souvisí s metodou stanovení konzistence) velmi tuhý tuhý měkký velmi měkký tekutý 4. podle pevnosti ČSN EN pro obyčejný a těžký beton se používá rozdělení do pevnostních tříd s označením C 8/10 C100/115 pro lehký beton se používá rozdělení do pevnostních tříd s označením LC 8/9 LC 80/88 5. podle způsobu (technologie) výroby beton vyráběný přímo na staveništi (pro vlastní zpracování) transportbeton (je dodávaný v čerstvém stavu z centrální výrobny nebo je vyroben na staveništi pro potřebu zpracovatele jiným subjektem)

7 6. podle způsobu a místa uložení do konstrukce monolitický (čerstvý beton je ukládán do bednění, kde se zhutní, zatuhne, zatvrdne, ošetřuje se a po vhodné době se odbední), prefabrikovaný (konstrukční prvek je vyráběn ve výrobně nebo přímo na staveništi, odformován, uložen na skládce k dozrávání, ošetřován a následně dopraven na stavbu a uložen do konstrukce) 7. podle způsobu vyztužení prostý (neobsahuje výztuž se statickou funkcí) železobeton (vytužený ocelovými pruty nebo svařovanými sítěmi) předpjatý beton (ocelová výztuž ve formě tenkých drátů, resp. strun je v betonu buď předem nebo dodatečně napnuta) beton s rozptýlenou výztuží (buď ve formě skleněných, polypropylenových nebo uhlíkových vláken vláknobeton nebo jako ocelové drátky drátkobeton) 8. podle účelu použití (funkce) tepelně izolační konstrukční (plní statické požadavky) výplňový (nenosný) 9. podle zvláštních požadavků na funkci nebo speciálních vlastností vodostavební (nepropustný pro vodu, používaný pro vodní díla, úpravny a čistírny vod, vodojemy, tzv. bílé vany) silniční (s vyšší pevností v tahu ohybem, musí být mrazuvzdorný a odolávat účinkům rozmrazovacích solí)

8 provzdušněný (odolávající působení mrazu a rozmrazovacích solí) lehký (nízké objemové hmotnosti se dosahuje buď použitím lehkého kameniva nebo jde o tzv. přímo lehčené betony, u nichž se vylehčení dosahuje vytvořením pórů pórobetony a pěnobetony). Pórobetony (dříve označované jako plynosilikáty) se vyrábějí pomocí autoklávování a slouží především pro výrobu tvárnic (např. YTONG) těžký (s těžkým kamenivem, slouží jako ochrana proti RTG-záření) pohledový (plní estetickou funkci) vysokohodnotný (HPC) a vysokopevnostní (HPC) vyznačují se vysokou hutností cementového tmele, odolností vůči mrazu a agresivním látkám a vykazují pevnost nad 65 MPa samozhutnitelý (SCC) s tekutou konzistencí, které je docílenou vysokým obsahem jemných částic (odpadá potřeba zhutňování) ZKOUŠENÍ ČERSTVÉHO A ZTVRDLÉHO BETONU 1. OBJEMOVÁ HMOTNOST Podstata zkoušky - Čerstvý beton je zhutněn v tuhé vodotěsné nádobě známého objemu a hmotnosti a následně je zvážen. Zkušební zařízení - nádoba - rozměr nádoby nesmí být menší než 150 mm, - vibrační stůl, - lopatka, - váhy, - hladítko.

9 Zkušební postup Hmotnost nádoby - Nádoba se zváží m 1. Zhutňování betonu - vibrování (na vibračním stole) - Nádoba se musí k vibračnímu stolu pevně přitlačit. Doba vibrace nesmí být příliš dlouhá, aby nedošlo k rozmísení směsi. Urovnání povrchu - Povrch se urovná ocelovým hladítkem. Vážení - Naplněná nádoba se zváží, aby se zjistila její hmotnost m 2. Výpočet objemové hmotnosti - Objemová hmotnost se vypočítá dle vztahu: m2 m1 D=, V kde: D je objemová hmotnost čerstvého betonu [kg/m 3 ], m 1 je hmotnost prázdné nádoby [kg], m 2 je hmotnost naplněné nádoby [kg], V je objem nádoby [m 3 ]. - Objemová hmotnost čerstvého betonu se zaokrouhlí na nejbližších 10 kg/m ZKOUŠKA SEDNUTÍM Podmínky použití zkoušky - Vhodné použít pro beton, ve kterém je max. zrno kameniva menší jak 40 mm. - Jestliže zkouška konzistence betonu není v rozmezí 10 mm až 200 mm, považujeme ji za nevhodnou a použijeme jinou zkoušku konzistence. Zkušební zařízení - propichovací tyč, násypka, podkladní deska, lopatka, - nádoba: průměr dolní základny (200±2) mm, průměr horní základny (100±2) mm, výška (300±2) mm, tloušťka stěny nádoby 1,5 mm. Zkušební postup - Forma i s podkladní deskou se navlhčí a forma se položí na vodorovnou podkladní desku. Forma musí být během plnění přichycená k podkladní desce přišlápnutím dvou příložek.

10 - Nádoba se plní ve třech vrstvách, každá do třetiny výšky kužele. Každá vrstva (1, 2 a 3) se zhutňuje 25 vpichy propichovací tyčí tak, aby mírně zasahovaly do předchozí vrstvy (u 2 a 3 vrstva). - Jestliže po zhutnění beton nedosáhl k hornímu okraji pak musíme přidat betonovou směs až po horní okraj. Přebytečný beton se odstraní otáčením a příčným pohybem propichovací tyče. - Odstraní se spadlý beton z podkladní desky. Forma se oddělí od betonu během 5 až 10 s. - Ihned po zvednutí se změří sednutí h (S). Výsledek zkoušky - Výsledek zkoušky je platný v případě, že beton zůstane neporušený a kužel je symetrický (obr. 1). - Jestliže se vzorek usmykne zkouška se opakuje s jiným vzorkem (obr. 2). - Jestliže i u následné zkoušky dojde k usmyknutí, pak má beton nedostatečnou plasticitu a je nevhodný pro zkoušku sednutím. - Zaznamená se sednutí h (S), zaokrouhleno na 10 mm (obr. 3). Klasifikace podle sednutí kužele Tab.2. Klasifikace podle sednutí kužele; S - Slumptest Stupeň Sednutí [mm] S1 - směs tuhá 10 až 40 S2 - směs plastická 50 až 90 S3 - směs měkká 100 až 150 S4 - směs velmi měkká 160 až 210 S5 - směs tekutá 220 Obr. 1. Tvary sednutí Obr. 2. Tvary sednutí Obr. 3. Měření sednutí (správné sednutí) (usmyknuté sednutí) 3. ZKOUŠKA VEBE Podmínky použití zkoušky - Vhodné použít pro beton, ve kterém je max. zrno kameniva menší jak 63 mm.

11 - Jestliže změřený čas při zkoušce Vebe je kratší než 5 s nebo delší než 30 s, pak tato zkouška není vhodná. Zkušební zařízení - přístroj Vebe (obr. 4), kruhová deska - průhledná, vibrační stůl, stopky, propichovací tyč, - forma: průměr dolní základny (200±2) mm, průměr horní základny (100±2) mm, výška (300±2) mm, tloušťka základny a stěn 1,5 mm. Zkušební postup - Přístroj se umístí na tuhý vodorovný podklad, nádoba musí být pevně přichycena k vibračnímu stolu pomocí křídlových matic. Forma se navlhčí a vloží do nádoby. - Forma se plní betonovou směsí ve třech vrstvách. Každá vrstva se zhutní 25 vpichy propichovací ocelovou tyčí. Beton se zhutňuje na celou výšku první vrstvy. Druhá a vrchní vrstva je zhutněna tak, aby vpichy zasahovaly jen částečně do spodní vrstvy. - Beton horní vrstvy se zarovná pomocí propichovací tyče. Forma se opatrně oddělí od betonu. - Jestliže se beton usmykne (obr. 5.), rozlije (obr. 6.), nebo se nedotýká stěn nádoby (obr. 7.) je nutno tuto skutečnost zaznamenat. - Průhledná kruhová deska se natočí nad beton, uvolní se šroub a deska se spustí na beton. - Nastane sednutí, průhledná kruhová destička se zajistí a na měřítku vodící tyče se odečte hodnota sednutí. Následným uvolněním šroubu je umožněno klesání desky na beton. - Spustí se vibrace stolku a současně se měří doba, za kterou betonová směs vyplní celou plochu kruhové desky. Výsledek zkoušky - Změřená doba se zaokrouhlí na 1 sekundu. Klasifikace podle Vebe Tab. 3. Klasifikace podle Vebe; V - Vebe test Stupeň Vebe čas [mm] V0 - směs velmi tuhá 31 V1 - směs tuhá 30 až 21 V2 - směs plastická 20 až 11 V3 - směs měkká 10 až 6 V4 - směs velmi měkká 5 až 3

12 Obr. 4. Konzistometr (přístroj Vebe) a) poloha při plnění b) poloha při sednutí Obr. 5. Tvar sednutí Obr. 6. Tvar sednutí Obr. 7. Tvar sednutí (správné sednutí) (usmyknuté sednutí) (rozlité sednutí) 4. STUPEŇ ZHUTNITELNOSTI Podmínky použití zkoušky - Vhodné použít pro beton, ve kterém je max. zrno kameniva menší jak 63 mm. - Jestliže stupeň zhutnitelnosti je menší než 1,04 a větší než 1,46 - tato zkouška není vhodná.

13 Zkušební zařízení - zednická lžíce, srovnávací lišta - delší než 200 mm, vibrační stůl, - nádoba: základna (200±2) mmx(200±2) mm, výška (400±2) mm, tloušťka základny a stěn 1,5 mm. Zkušební postup - Nádoba se vyčistí a navlhčí. - Nádoba se naplní bez zhutňování. Po naplnění nádoby se odstraní přebytečný beton nad horními hranami pomocí srovnávací lišty, bez hutnění. - Beton se zhutní spuštěním vibračního stolu, dokud není patrné zmenšení objemu. Během hutnění musíme zabránit ztrátě betonu. - Po zhutnění se stanoví hodnota s, to znamená průměrná hodnota mezi horní hranou formy a povrchem zhutněného betonu, s přesností na 1 mm. Tato průměrná hodnota se stanoví ze čtyř vzdáleností změřených uprostřed každé strany nádoby. Vyjádření výsledků - Stupeň zhutnitelnosti c (C) je dán vztahem: h c= h s kde: h 1 je vnitřní výška nádoby v [mm], s je průměrná hodnota ze čtyř změřených vzdáleností mezi horní hranou formy a povrchem zhutněného betonu, zaokrouhlená na milimetry. - Výsledek zkoušky se zaznamená na dvě desetinná místa. Klasifikace podle zhutnitelnosti 1 1, Tab. 4. Klasifikace podle zhutnitelnosti; C - Compaction test Stupeň Stupeň zhutnitelnosti C0 - směs velmi tuhá 1,46 C1 - směs tuhá 1,45 až 1,26 C2 - směs plastická 1,25 až 1,11 C3 - směs měkká 1,10 až 1,04 Obr. 8. Beton v nádobě před zhutněním a po zhutnění

14 5. ZKOUŠKA ROZLITÍM Podmínky použití zkoušky - Vhodné použít pro beton, ve kterém je max. zrno kameniva menší jak 63 mm. Zkušební zařízení - setřásací stolek (obr. 9.), dusadlo (obr. 10.), pravítko, lopatka, stopky, - forma (obr. 11.): průměr dolní základny (200±2) mm, průměr horní základny (130±2) mm, výška (200±2) mm, tloušťka stěn 1,5 mm. Zkušební postup - Před zkoušením se stolek i forma navlhčí. - Forma se umístí na střed horní desky a udržuje se v této poloze přišlápnutím. - Forma se naplní ve dvou vrstvách, které se zhutní deseti rázy dřevěným dusadlem. Horní povrch se zarovná s okrajem formy, a forma se zvedne. - Horní deska střásacího stolku se zvedne a nechá se volně padat. Tento postup se provede 15 krát. Pravítkem se změří největší rozměr rozlitého betonu ve dvou na sebe kolmých směrech d 1 a d 2 (obr. 12.). - Obě měření se zaokrouhlí na nejbližších 10 mm. - Pokud se objeví segregace (oddělení cementové kaše od hrubého kameniva) zkouška je neplatná. Výsledek zkoušek - Stanoví se rozlití ( d + ) 1 d 2 2 a zaokrouhlí na nejbližších 10 mm. Klasifikace podle rozlití Tab. 5. Klasifikace podle rozlití;f - Flowtest Stupeň Průměr rozlití [mm] F1 - směs tuhá 340 F2 - směs plastická 350 až 410 F3 - směs měkká 420 až 480 F4 - směs velmi měkká 490 až 550 F5 - směs tekutá 560 až 620 F6 - směs velmi tekutá 630

15 Obr. 9. Střásací stolek Legenda: 1) kovový povrch, 2) omezení zdvihu na (40±1)mm, 3) horní zarážka, 4) horní deska, 5) vnější závěsy, 6) vyznačení, 7) rám podkladní desky, 8) držadlo na zvedání, 9) spodní zarážka, 10) deska na přišlápnutí. Obr. 10. Dusadlo Obr. 11. Forma Obr. 12. Měření rozlití 6. OBJEMOVÁ HMOTNOST ZTVRDLÉHO BETONU Zkušební zařízení - váhy, nádoba s vodou, posuvné měřítko, sušárna. Zkušební postup Stanovení hmotnosti (3 způsoby): - Jak bylo dodáno - zváží se těleso m r [kg] s přesností na 0,1 % hmotnosti tělesa. - Nasyceno vodou - těleso se ponoří do vody na 24 hodin do ustálené hmotnosti. Před vážením se otře povrch tělesa a zváží se m s [kg]. - Vysušeno v sušárně - těleso se suší v sušárně do ustálené hmotnosti. Před vážením se nechá těleso vychladnout v exsikátoru a zváží se m o [kg].

16 Stanovení objemu (3 způsoby): - Ponoření do vody (referenční metoda) - těleso je nasyceno vodou. - Hmotnost ve vodě - Nádoba s vodou se zvedne tak, aby byl třmen bez zkušebního tělesa ponořen ve vodě. Zaznamená se hmotnost ponořeného třmenu m st [kg]. Zkušební těleso se uchytí do třmenu a nádoba s vodou se zvedne tak, aby těleso bylo ponořeno do vody. Zaznamená se hmotnost ponořeného tělesa a třmenu m st + m w [kg] (obr. 13, obr. 14). Obr. 13. Třmen zavěšen pod váhou Obr. 14. Alternativní způsob, když je třmen zavěšen nad váhou 1) váhy; 2) třmen; 3) betonové zkušební těleso; 4) vodítko; 5) svislý pohyb nádoby s vodou; 6) boční pohled na třmen - Hmotnost na vzduchu - těleso se vyjme ze třmenu a z povrchu se otře voda vlhkým hadrem. Těleso se zváží a zaznamená se hmotnost m a [kg]. - Výpočet objemu zkušebního tělesa se vypočítá: ma [ ( mst + mw) mst] V =, ρ w kde: V je objem zkušebního tělesa [m 3 ], m a je hmotnost zkušebního tělesa na vzduchu [kg], m st je zjištěná hmotnost ponořeného třmenu [kg], m w je zjištěná hmotnost ponořeného tělesa [kg], ρ w je hustota vody při 20 o C [kg/m 3 ].

17 - Výpočtem ze změřených skutečných rozměrů - Zkušební tělesa jsou změřeny v m 3 a zaokrouhleny na čtyři významné číslice. - Při použití krychlí, výpočtem z kontrolovaných zvolených rozměrů - Zkontroluje se zda byla krychle zhotovena v kalibrované formě a vypočítá se objem krychle v m 3 a zaokrouhlí se na tři významné číslice. Výsledek zkoušky - Objemová hmotnost se vypočítá dle vztahu: m D=, V kde: D je objemová hmotnost ztvrdlého betonu [kg/m 3 ], m je hmotnost zkušebního tělesa [kg], V je objem nádoby [m 3 ]. - Objemová hmotnost ztvrdlého betonu se zaokrouhlí na nejbližších 10 kg/m PEVNOST V TLAKU ZKUŠEBNÍCH TĚLES Podstata zkoušky - Zkušební tělesa jsou zatěžována až do porušení ve zkušebním lisu. Zkušební zařízení - Zkušební lis. Zkušební tělesa - Zkušební těleso musí být krychle (150x150x150), - Válec (h =300, 150), - Vývrt (b - průměr, h - výška; b=2.h, b - je 3,5 násobek největšího zrna kameniva v betonu). Zkušební postup Příprava a usazení zkušebních těles - Z povrchu tělesa se setře voda před jejich vložením do zkušebního lisu. - Očistí se dotykové plochy tlačených desek lisu a odstraní se všechny zbytky písku nebo jiného uvolněného materiálu z povrchu zkoušeného tělesa na plochách, které budou v dotyku s tlačenými deskami lisu. - Krychle se osadí tak, aby směr zatěžování byl kolmý na směr plnění. - Krychle se umístí do středu tlačených desek. Zatěžování - Nastaví se konstantní rychlost zatěžování od 0,2 MPa/s (N/mm 2 /s). Zatěžuje se plynule, bez nárazu.

18 - Zaznamená se dosazené maximální zatížení. Posouzení způsobu porušení - Příklady porušení těles, jsou uvedené na Obr.15. pro krychle a na Obr.16. pro válce, ukazují vyhovující způsoby porušení. - Příklady nevyhovujících způsobů porušení zkušebních těles jsou uvedeny na Obr. 17. pro krychle a na Obr.18. pro válce. Obr. 15. Vyhovující způsoby porušení zkušebních krychlí Obr. 16. Vyhovující způsoby porušení zkušebních válců Obr. 17. Některé nevyhovující způsoby porušení zkušebních krychlí

19 Obr. 18. Některé nevyhovující způsoby porušení zkušebních válců Vyjádření výsledků - Pevnost v tlaku je dána následujícím vztahem: F f c =, A kde: f c je pevnost v tlaku [MPa; N/mm 2 ], F je maximální zatížení při porušení [N], A c je průřezová plocha zkušebního tělesa, na kterou působí zatížení v tlaku [mm 2 ]. - Pevnost v tlaku se zaokrouhlí na nejbližších 0,5 MPa [N/mm 2 ]. c 8. PEVNOST V TAHU OHYBEM ZKUŠEBNÍCH TĚLES Předmět normy - Tato norma popisuje metodu pro stanovení pevnosti v tahu ohybem zkušebních těles ze ztvrdlého betonu. Podstata zkoušky - Hranolová zkušební tělesa jsou vystavena ohybovému momentu od zatížení přenášeného prostřednictvím horních zatěžovacích a spodních podpěrných válečků. Zkušební zařízení - Zkušební lis.

20 - Zatěžování se skládá ze dvou podpěrných válečků, dvou horních zatěžovacích válečků, kloubově připojených k příčnému závěsu (obr. 19.). Obr. 19. Uspořádání zatěžování zkušebního tělesa (zatěžování dvěma břemeny) 1) zatěžovací válečky (otočné a výkyvné), 2) podpěrný váleček, 3) podpěrný váleček (otočný a výkyvný). Zkušební tělesa Všeobecně - Zkušební tělesa musí být hranoly (100x100x400 mm). Úprava zkušebních těles - Pokud rozměry nebo tvary zkušebních těles neodpovídají: - nerovné povrchy se musí srovnat broušením, - odchylky úhlů se musí opravit odřezáním, případně broušením. Zkušební postup Příprava těles - Z povrchu těles, která byla ošetřována ve vodě, se z jejich povrchu před jejich vložením do zkušebního lisu setře voda. Zatěžování - Všechny zatěžovací a podpěrné válečky musí rovnoměrně dosedat na zkušební těleso. - Nastaví se konstantní rychlost zatěžování od 0,04 MPa/s do 0,06 MPa/s. Zatěžuje se plynule bez nárazu, a zatížení se zvyšuje stanovenou konstantní rychlostí až do porušení vzorku.

21 - Rychlost zatěžování ve zkušebním lisu je dána následujícím vztahem: 2 s d1 d 2 R=.., l kde: R s d 1 a d 2 l je rychlost zatěžování [N/s], je přírůstek napětí [MPa/s], jsou rozměry příčného řezu tělesa [mm], je vzdálenost mezi podpěrnými válečky [mm]. - Zaznamená se dosažené maximální zatížení. Vyjádření výsledků - Pevnost v tahu za ohybu (čtyřbodovém) je dána následujícím vztahem: F. l f cf =., 2 d1 d 2 kde: f cf je pevnost v tahu ohybem [MPa], F je maximální zatížení [N], l je vzdálenost mezi opěrnými válečky [mm], d 1 a d 2 jsou rozměry příčného řezu tělesa (obr. 19.) [mm]. - Pevnost v tahu ohybem se zaokrouhlí na nejbližší 0,1 MPa. Zatěžování jedním břemenem uprostřed - Rychlost zatěžování se stanoví podle následujícího vztahu: kde: R s l d 1 a d d1d 2. s R=, 3. l je požadovaná rychlost zatěžování [N/s], je průsečík napětí [MPa/s], je vzdálenost mezi podpěrnými válečky [mm], jsou rozměry příčného řezu tělesa (obr. 20.) [mm]. - Pevnost v tahu za ohybu (tříbodovém) je dána následujícím vztahem: 3. F. l f cf = 2., d d kde: f cf je pevnost v tahu ohybem [MPa], F je maximální zatížení [N], l je vzdálenost mezi podpěrnými válečky [mm], d 1 a d 2 jsou rozměry příčného řezu (obr. 20.) [mm]. - Pevnost v tahu ohybem se zaokrouhlí na nejbližší 0,1 MPa.

22 Obr. 20. Uspořádání zatěžování zkušebního tělesa (zatěžování jedním břemenem uprostřed) 1) zatěžovací válečky (otočné a výkyvné), 2) podpěrný váleček, 3) podpěrný váleček (otočný a výkyvný). 9. PEVNOST V PŘÍČNÉM TAHU ZKUŠEBNÍCH TĚLES Podstata zkoušky - Válcové zkušební těleso je vystaveno tlaku v úzkém pruhu po jeho délce. - Výsledná kolmá tahová síla způsobí porušení tělesa tahem. Zkušební zařízení - Zkušební lis. - Vodící přípravek (nepovinný, obr. 21.) pro usazení tělesa a roznášecích proužků do správné polohy. Vodící přípravek nesmí bránit deformaci tělesa během zkoušky. - Roznášecí proužky jsou zhotovené z dřevovláknité desky, s objemovou hmotností větší než 900 kg.m -3. Obr. 21. Vodící přípravek pro válcová tělesa 1) ocelový zatěžovací trámeček, 2) roznášecí proužek z dřevovláknité desky.

23 Zkušební tělesa Všeobecně - Musí být válcová, u vývrtů však může být poměr délky k průměru válce nižší, ale nejméně 1. Úprava zkušebních těles - Pokud rozměry nebo tvary zkušebních těles neodpovídají: - nerovné povrchy se musí srovnat broušením, - odchylky úhlů se musí upravit odřezáním případně broušením. Zkušební postup Příprava těles - Z povrchu těles, která byla ošetřována ve vodě, se setře voda před jejich vložením do zkušebního lisu. Usazení zkušebního tělesa - Zkušební těleso se umístí do středu zkušebního lisu. - V zatěžovací středové rovině se opatrně na těleso osadí, roznášecí proužky v horní i dolní části vzorku. - Při zatěžování by měla být horní tlačená deska rovnoběžná s dolní tlačenou deskou. Zatěžování - Musíme zajistit, aby zkušební těleso bylo centrované. - Nastaví se konstantní rychlost zatěžování v rozsahu od 0,04 MPa/s do 0,06 MPa/s. Těleso se zatěžuje plynule bez nárazu, a zatížení se nepřetržitě zvyšuje stanovenou konstantní rychlostí do porušení. - Rychlost zatěžování ve zkušebním lisu je dána následujícím vztahem:.π s R=, 2. L. d kde: R L d s je rychlost zatěžování [N/s], je délka zkušebního tělesa (obr. 22.) [mm], je zvolený rozměr tělesa [mm], je přírůstek napětí [MPa/s; N/mm 2 /s]. - Zaznamená se dosažené maximální zatížení. Vyšetřování tělesa - Zhodnotí se zlom porušeného tělesa a vzhled betonu.

24 Obr. 22. Válcový zatěžovcí segment 1) ocelový válcový zatěžovací segment, 2) roznášecí proužek z dřevovláknité desky, 3) válcový segment může být odříznut Vyjádření výsledků - Pevnost v příčném tahu je dána následujícím vztahem: 2. F f ct =, π. L. d kde: f ct je pevnost v příčném tahu [MPa], F je maximální zatížení [N], L je délka dotykové přímky tělesa [mm], d je zvolený příčný rozměr tělesa [mm]. - Pevnost v příčném tahu se zaokrouhlí na nejbližších 0,05 MPa. NÁVRH SLOŽENÍ ČERSTVÉHO BETONU Úkolem návrhu čerstvého betonu je provedení správného výběru základních, popřípadě i doplňkových, obecně vhodných složek betonu a určení poměrů jejich mísení tak, aby čerstvý i ztvrdlý beton vyhověl dané specifikaci v plném rozsahu kladených požadavků. Návrh betonu se vždy odehrává v několika etapách: 1. fáze Definování požadavku (zadání výpočtu) 2. fáze Výběr složek betonu podle druhu betonu 3. fáze Návrh složení betonu podle vybraného algoritmu 4. fáze Experimentální ověření složení betonu

25 Metody návrhu složení čerstvého betonu lze rozdělit do dvou skupin: 1. Klasické (matematické) metody 2. Moderní metody, založené na aplikaci výpočetní techniky V podstatě všechny metody návrhu složení betonu vycházejí z předpokladu následující obecné závislosti složení cementového betonu: Rb = f 1 (R c, J k, D max, w, c p, m c, m k, m p, V z ) f 2 (t, T, φ, Z T, Z R ) Mezi klasické metody návrhu složení patří např. Bolomeyova metoda. Tato metoda vypočítává recepturu čerstvého betonu v těchto krocích: Výpočet relativního složení (relativních poměrů) mezi jednotlivými složkami (m c :m k, m k :m v, m v :m c ) a to dle tzv. Bolomeyovy rovnice: R b = a k. R c. (1/w 0,5) Výpočet absolutního složení směsi (tj. v kg.m -3 ) a to dle tzv. rovnice absolutních objemů: V c + V v + V p + V k = 1 (V Z /100) Kontrola vypočtených parametrů, např. dle požadavků ČSN EN Pro výpočet optimálního složení kameniva se často používá např. Fullerova metoda: y = 100. (d/dmax) 0,5 ZADÁNÍ PŘÍKLADU Metodou podle Bolomeye navrhněte recepturu pro vyztužený cementový beton. Konstrukce bude umístěna v prostředí, definovaném podle ČSN EN jako XC2, požadovaná třída pevnosti betonu je C25/30, resp. C30/37. Dalšími, limitujícími, parametry složení betonu jsou: rozměry konstrukce krycí vrstva výztuže je 30mm, mezera mezi pruty výztuže je 25mm, minimální rozměr konstrukce je 350mm,

26 použité kamenivo drobné kamenivo frakce 0/4 je těžené, k dispozici jsou dále frakce hrubého kameniva 4/8, 8/16 a 16/32, složení kameniva navrhněte metodou podle Fullera, v receptuře se počítá s použitím plastifikátoru (0,7%) a provzdušňovadla (0,5%). Doplnění zadání a) Požadavky pro největší zrno kameniva (Pytlík, 2000): < ¼ nejmenšího rozměru konstrukce = ¼. 350 = 87,5mm < o 5mm než nejmenší vzdálenost mezi pruty výztuže = 25 5 = 20mm < než 1,3 násobek tloušťky krycí vrstvy výztuže = 1,3 x 30 = 39mm Rozhoduje nejmenší hodnota maximální zrno kameniva musí být menší než 20mm. b) Fyzikální vlastnosti betonu, resp. jeho složek: objemová hmotnost kameniva kg.m -3 měrná (objemová) hmotnost cementu kg.m -3 obsah vzduchových pórů Vz = 5%