Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta. Technologické postupy a materiály uplatňované při realizaci staveb v krajině.

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Technologické postupy a materiály uplatňované při realizaci staveb v krajině Brno

2 1 Úvod k výukovému textu Stavební hmoty a materiály a výrobky z nich Kámen a kamenivo rozdělení a vlastnosti kameniva Beton složky betonu, výroba, vlastnosti a druhy betonu Pojiva a malty Dřevo struktura, vlastnosti, ochrana dřeva, základní druhy a typy dřevěných výrobků Živice Juta a konopí Technologické postupy Úpravy toků, hrazení bystřin a malé vodní nádrže Zpřístupňování krajiny Návštěvnická infrastruktura Myslivecká zařízení Současná výstavba dřevostaveb přehled typů konstrukčních systémů Ruční technologie výroby srubů Měřicí přístroje Přístroje na měření úhlů Přístroje na měření výšek GPS Mechanizace ve výstavbě Rozrývače Dozery Grejdry Skrejpry Rypadla Nakladače Hutnící stroje Ostatní stroje pro zemní práce

3 1 Úvod k výukovému textu Vážení čtenáři, dovolte nám, abychom Vás pomocí následujícího výukového textu seznámili s problematikou staveb v krajině, jejich realizací a s dostupnými materiály. Předkládaný text prosím berte jako zdroj základních informací. Naším hlavním cílem bylo, ukázat Vám výukové soubory, které jsou multimediálního charakteru a jsou tedy v klasických tištěných publikacích těžko prezentovatelné (soubory videí, fotografií a projektových dokumentací). Texty a soubory videí a fotografií budou nadále doplňovány a aktualizovány. Pokud chcete svými připomínkami přispět k dalšímu rozvoji a zkvalitňování těchto výukových webových stránek, můžete se na nás obrátit na ové adrese jitka.fialova@mendelu.cz. autoři - 3 -

4 2 Stavební hmoty a materiály a výrobky z nich 2.1 Kámen a kamenivo rozdělení a vlastnosti kameniva Použitá literatura: ADÁMEK, J. -- KOUKAL, J. -- NOVOTNÝ, B. Stavební materiály. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s. ISBN DĚDEK, M. -- VOŠICKÝ, F. Stavební materiály pro 1. ročník SPŠ stavebních. 4. vyd. Praha: Sobotáles, s. ISBN SVOBODA, L. a kol. Stavební hmoty. 1. vyd. Bratislava: Jaga group, s. ISBN HANS NESTLE a kol.: Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Europa - Sobotáles, s. ISBN www. geologie.vsb.cz kamenolom Bohučovice pískovna Žabčice Kámen je nejstarší přírodní anorganický stavební materiál, který se pro stavby v krajině používá. Zdrojem kamene je zemská kůra, která obsahuje horninové nerosty. Horniny vznikaly různými geologickými procesy. Podle jejich původu rozdělujeme horniny na: - vyvřelé hlubinné a výlevné - např. žula, syenit, gabro, čedič, diorit apod., - usazené (sedimentární) - např. pískovce, opuky, vápenec, travertin, anhydrit, - přeměněné (metamorfované) např. fylit, rula, amfibolit, mramor. Kritéria k pojmenování přírodního kamene od suroviny až po koncové výrobky udává norma ČSN EN , terminologii doplňuje ČSN EN Pro prvky z přírodního kamene pro stavební účely platí ČSN Pro zkušební metody přírodního kamene platí celá řada norem. Z nejdůležitějších lze uvést normy pro stanovení pevnosti v tlaku ČSN EN 1926 a stanovení součinitele nasákavosti vodou působením vzlínavosti ČSN EN

5 Terminologii a klasifikaci výrobků z umělého kamene najdeme v normě ČSN EN Jednotlivé zkoušky umělého kamene jsou v normách ČSN EN až 16. Horniny se používají jako: - stavivo o bez úprav, o po vhodné mechanické úpravě (drcením, tříděním, opracováním), - surovina pro výrobu jiných látek (např. vápenec pro výrobu cementu a vápna). 0,063mm 4,0 mm stavební hranice 0,125mm 125mm 225mm BALVANY JÍLY + PRACH VELMI JEMNÉ JEMNÉ HRUBÉ KAMENIVO KÁMEN přírodní kámen - vhodný pro konstrukce v krajině (úpravy toků, opěrné zdi apod.), kamenivo úprava podloží lesních cest, násypy, plnivo do malt a betonů

6 Využití přírodního kamene pro stavbu opěrné zdi, schodiště, studánky, dlažby STAVEBNÍ KÁMEN - hornina vhodných fyzikálních, chemických a technologických vlastností s přihlédnutím k vlastnostem estetickým, - hornina vytěžena z přírodního prostředí, - použití v původní nebo opracované podobě - vytěžený kámen se upravuje a opracovává podle účelu, ke kterému má být použit o kamenné bloky z lomu o hrubý blok určité velikosti o beztvarý neopracovaný blok nepravidelný tvar o opracovaný hrubý blok přibližně rovnoběžnostěn o opracování hrubé následuje jemné - strojně nebo ručně Výhody přírodního kamene (kromě pórovitého kameniva) - vysoká pevnost v tlaku - hutnost - nízká pórovitost - nízká nasákavost - dobrá mrazuvzdornost - odolnost proti povětrnostním vlivům - odolnost proti ohni - vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebování - dlouhá životnost - 6 -

7 Nevýhody - vysoká objemová hmotnost - nepříznivé manipulační a dopravní náklady (obtížná těžitelnost a opracovatelnost) - rozdílné vlastnosti v závislosti na místě těžby - vytěžitelnost zdrojů - špatné tepelně-fyzikální vlastnosti Stavební kámen = kámen pro zdivo a stavební účely Třídy jakosti stavebního kamene Třída jakosti Minimální pevnost Hmotnostní v tlaku nasákavost (%) ( MPa) I ,5 II. 80 3,0 III. 40 5,0 součinitel odolnosti proti mrazu - minimální hodnota při 25 cyklech pro všechny třídy 0,75. Stavební kámen - dělení dle ČSN Kámen pro zdivo a stavební účely. - lomový kámen libovolný tvar, různá velikost, opracovaná nebo neopracovaná lícní plocha - kopáky přibližný rovnoběžnostěn (běhoun - výška 200 až 400 mm, délka 1,5 násobek výšky - max. 800 mm, hloubka 300 mm až výška, vazák - výška 200 až 400 mm, délka min. výška, max. 1,5 x výška, hloubka výška mm) - haklíky čtvercová nebo obdélníková lícní plocha lámáním, štípáním, hrubým kamenickým opracováním, ložné a styčné spáry zhruba kolmé k lícní ploše pro obkladové zdivo - kvádry pravoúhlé tvary, různé stupně úpravy povrchu - 7 -

8 Použití stavebního kamene: - kamenné zdivo, - hydrotechnické úpravy na tocích, - dlažební kámen a silniční prvky o dlažební kostky, o dlažební a obkladové desky řezané, o chodníkové obrubníky a krajníky, o pěšiny, - schodišťové stupně, - štípaná kamenná krytina, - kamenné obklady. Kamenné zdivo podle požadované pevnosti je skládané na sucho (bez malty) nebo zděné na maltu cementovou nejčastěji jako zdivo režné vyspárované. Stabilitu zaručuje převazba kamenů minimálně o 8 cm v následující vrstvě. Tloušťka zdiva se doporučuje minimálně 450 mm. Suchá zídka z lomového kamene doplněna vegetací - 8 -

9 Kamenná přehrážka zděná z lomového kamene na maltu cementovou, úprava koryta kamenem V dnešní době se používají pro kamenné zdivo rovněž drátokamenné koše (gabiony), což jsou drátěné konstrukce, které tvoří vnější obal drátokamenných prvků. Vyplněné kameny a kamenivem se jako nadrozměrné cihly vyvazují do stavebních konstrukcí opěrných a zárubních zdí. Jsou vyráběné ze splétaných hexagonálních sítí technologií dvouzávitového pletení. Ocelový drát zabezpečuje síti potřebnou pevnost v tahu a odolnost proti otlačení a proříznutí. Ochrana drátu vícenásobným pozinkováním, rozšířená případně o poplastování, poskytuje pletivu mimořádnou životnost. Šestiúhelníková pletená oka jsou dostatečně poddajná, aby dodala síti požadovanou charakteristickou pružnost a přizpůsobivost. Dvojzávitové pletení zabraňuje rozpárání a rozpadu sítě při přetrhnutí nebo úmyslném přestřihnutí drátu. Výplň gabionů lomovým kamenem dodává konstrukci přírodní charakter, ale i přirozené vlastnosti

10 Drátokamenná přehrážka KAMENIVO je zrnitý, sypký materiál anorganický materiál přírodního nebo umělého původu používaný ve stavebnictví k výrobě betonových směsí, malt, na výplně, zásypy a v dopravním stavitelství, zrna kameniva musí propadnout sítem velikosti 125 mm. přírodní - drcené kamenivo získané drcením přírodního kamene (drobné, hrubé, štěrkodrť, kamenná moučka) - těžené kamenivo se zaoblenými zrny získané těžením z vodních toků a náplavů přírodní rozpadlé horniny (drobné, hrubé, štěrkopísek) - těžené předdrcené kamenivo získané drcením zrn těženého kameniva nad 2 mm s podílem drcených zrn nad 40 % hmotnosti (drobné, hrubé, předdrcený štěrkopísek)

11 Těžené kamenivo zaoblené tvary zrn s povrchem ohlazeným přirozenou cestou při transportu zvětralé horniny Drcené kamenivo nepravidelný tvar zrn, ostré hrany, drsný lomový povrch Clonový odstřel v kamenolomu Bohučovice

12 Nakládka rozvalu - pásové rypadlo a dempr Celkový pohled na technologickou linku drcení a třídění kameniva primární čelisťový drtič, pásový dopravník a třídírna s dalšími stupni drcení

13 Panoramatický pohled na třídírnu drceného kameniva v kamenolomu Bohučovice. Těžené kamenivo se získává z tzv. pískoven Nakládání těženého kameniva v pískovně

14 Mimo těženého a drceného kameniva získávaného z vyvřelých, přeměněných nebo usazených hornin se používá kamenivo umělé. Používá se jako plnivo do betonu, ale i jako materiál do násypů nebo např. podkladní vrstva u lesních cest. Umělá kameniva lze rozdělit: - průmyslové odpady (škvára, popílky, struska, cihelná drť), - upravené odpady (agloporit, strusková pemza), - průmyslově vyráběné (keramzit, liapor, kavitit, perlit), - recyklované kamenivo - kamenivo anorganického původu, které bylo dříve použito v konstrukci (drcené cihly a beton) recyklované kamenivo liapor Požadavky na kamenivo jsou specifikovány v následujících evropských normách: ČSN EN A1 Kamenivo do betonu, ČSN EN Kamenivo pro asfaltové směsi a povrchové vrstvy pozemních komunikací, letištních a jiných dopravních ploch, ČSN EN Pórovité kamenivo, ČSN EN Kamenivo pro malty, ČSN EN A1 Kamenivo nestmelené a stmelené hydraulickým pojivem pro inženýrské stavby a pozemní komunikace, ČSN (736127) Stavba vozovek - Prolévané vrstvy - Část 4: Kamenivo zpevněné popílkovou suspenzí,

15 ČSN EN Kámen pro vodní stavby, EN Kamenivo pro kolejové lože. ČSN Kámen pro zdivo a stavební účely - Společná ustanovení Požadavky na vlastnosti kameniva Zrnitost je poměrná procentová skladba kameniva podle úhrnných hmotností zrn jednotlivých velikostí. Nejčastější metodou stanovení zrnitosti je sítový rozbor, kdy se vzorek kameniva prosévá suchým nebo mokrým způsobem sadou kontrolních sít. Sada kontrolních sít Následně se váží zbytky na jednotlivých sítech a určí se hmotnostní podíl. Základní sada, která se ke stanovení zrnitosti používá má síta se světlostmi otvorů 63 mm, 31,5 mm, 16 mm, 8 mm, 4 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125mm, 0,063 mm

16 Prosívací přístroj se sadou sít Každé kamenivo musí být označeno frakcí s použitím výrazu d/d. Kde písmenem d se označuje dolní mez frakce, písmenem D horní mez frakce. Frakce je tedy určena dvojicí kontrolních sít (např. 8/32), mezi kterými se pohybují rozměry všech zrn příslušného kameniva. Dolní mez frakce dolní kontrolní síto vymezuje minimální rozměry zrn ve frakci obsažené. Horní mez frakce horní kontrolní síto vymezuje maximální rozměry zrn přítomných ve frakci. Např. frakce 8/32 je tvořena zrny o velikosti mezi 8 a 32 mm. V této frakci se zrna o velikosti 32 mm označují jako největší zrna, zrna o velikosti přibližně 8 mm jsou zrna nejmenší. Kamenivo dodávané jako určitá frakce smí mít nepatrný podíl zrn, která jsou větší než největší zrno - zůstávají na horním sítu (tento podíl se označuje za nadsítné) a zrn která jsou menší než nejmenší zrno - propadnou dolním sítem frakce (tento podíl se označuje za podsítné). Nadsítné a podsítné nesmí překročit 10%, případně 15% z celkového množství v závislosti na frakci. Objemová hmotnost Objemová hmotnost je podíl hmotnosti zrn vzorku kameniva a objemu, který vzorek zaujímá včetně dutin a pórů v jednotlivých zrnech, ale bez mezer mezi

17 zrny. Objemová hmotnost je charakterizována materiálem, ze kterého jednotlivá zrna vznikla. Podle objemové hmotnosti zrn dělíme kamenivo do následujících skupin: hutné kamenivo o objemové hmotnosti 2000 kg.m -3 až 3000 kg.m -3, pórovité - kamenivo o objemové hmotnosti 2000 kg.m -3 a menší, těžké - kamenivo o objemové hmotnosti větší než 3000 kg.m -3. Tvar zrn kameniva Tvar zrn má zásadní vliv na zpracovatelnost betonových směsí i na pevnost hutněných vrstev. Při použití do betonu poskytuje těžené kamenivo s hladkým povrchem lepší zpracovatelnost, ale nižší pevnost betonu. Drcené kamenivo s povrchem drsným se lépe spojuje s cementovým tmelem, proto betony vyrobené z tohoto kameniva mají vyšší pevnost, ale směs je méně pohyblivá a vyžaduje intenzivnější hutnění. Zrna mohou být kulovitá, krychlová, plochá nebo podlouhlá. Číselnou charakteristiku tvaru zrn hrubého kameniva reprezentuje tvarový index. Tvarový index je poměr délky a tloušťky zrna (poměr největšího a nejmenšího rozměru). Pro použití kameniva se zjišťuje hmotnostní podíl zrn o tvarovém indexu 3 a větším. Vyjadřuje se v procentech k celkové hmotnosti zkoušených zrn. Zrna o tvarovém indexu větším než 3 jsou považována za tvarově nevhodná např. do betonu. Velmi ploché nebo podlouhlé tvary mají větší povrch a proto k jejich obalení je zapotřebí větší množství cementového tmelu. Navíc se plochá, podlouhlá a jehlicovitá zrna při zpracování a zhutňování betonové směsi příčí a zakliňují, což způsobuje horší zpracovatelnost. Tvarově nevhodná zrna tak mohou zapříčinit sníženou kvalitu zatvrdlého betonu. Pro použití do betonu jsou nejvhodnější kulovitá a krychlovitá zrna, kdy se tvarový index blíží 1. Taková zrna mají nejmenší specifický povrch a k obalení je zapotřebí nejmenší množství cementového tmelu. Odolnost kameniva proti mrazu Odolnost hrubého kameniva proti mrazu se stanovuje zmrazovací zkouškou, při níž se úzká frakce kameniva nasáklá vodou střídavě zmrazuje na vzduchu při teplotě - 20ºC a rozmrazuje ve vodě při teplotě + 20ºC. Po 25 zmrazovacích

18 cyklech se zjišťuje rozsah porušení zrn vzhled zrn a úbytek hmotnosti zrn na dolním mezním sítě zkoušené frakce. Pro stanovení mrazuvzdornosti kameniva zejména vystaveného působení mořské vody nebo rozmrazovacích solí se používá zkouška síranem hořečnatým. Škodlivé látky v kamenivu Na vlastnosti kameniva pro použití do betonu nepříznivě působí obsah dalších látek, které ovlivňují chemické reakce mezi cementovým tmelem a kamenivem, což má vliv na tuhnutí a tvrdnutí betonové směsi. Jedná se zejména o znečištění cizorodými částicemi (např. úlomky dřeva) nebo znečištění humusovitými a dalšími látkami. Např. humusovité látky a materiály obsahující cukr mohou nepříznivě ovlivnit rychlost hydratace cementu změnou doby tuhnutí a tvrdnutí. Některé jílovité příměsi snižují pevnost a trvanlivost betonu. Nevhodnými látkami jsou také jemné částice menší než 0,063 mm, pokud je jejich podíl větší než obsah povolený normou. Sypná hmotnost kameniva Pro použití kameniva zejména v násypech je třeba stanovit sypnou hmotnost volně sypaného, ale i zhutněného kameniva, což je hmotnost objemové jednotky kameniva s dutinami a póry včetně mezer mezi zrny

19 2.2 Beton složky betonu, výroba, vlastnosti a druhy betonu Použitá literatura: ADÁMEK, J. -- KOUKAL, J. -- NOVOTNÝ, B. Stavební materiály. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s. ISBN DĚDEK, M. -- VOŠICKÝ, F. Stavební materiály pro 1. ročník SPŠ stavebních. 4. vyd. Praha: Sobotáles, s. ISBN SVOBODA, L. a kol. Stavební hmoty. 1. vyd. Bratislava: Jaga group, s. ISBN HANS NESTLE a kol.: Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Europa - Sobotáles, s. ISBN Beton je nejběžnějším a nejrozšířenějším stavivem naší doby, který lze použít pro prvky a konstrukce na suchu i ve vodě. Jedná se o kompozitní látku vznikající ztvrdnutím směsi základních složek: pojiva (nejčastěji cementu), plniva (hrubého a drobného kameniva) a vody. Pojivem mohou být polymery, pak vzniká polymerbeton nebo asfalt vzniká asfaltobeton. K základním složkám lze ke zlepšení určitých vlastností přidat přísady a příměsi. Beton musí být vyráběn podle doporučujících požadavků pro výrobu a kontrolu betonu daných normou ČSN EN 206 1, souborem norem uváděných zkušební metody pro čerstvý beton ČSN EN až 7 a ztvrdlý beton ČSN EN až 8 a dalších norem pro provádění betonových konstrukcí a speciálních betonových konstrukcí jako jsou kryty vozovek, mostní konstrukce nebo konstrukce předpjaté. Navrhování betonových konstrukcí je obsaženo v Eurocode 2. Rozlišujeme: Čerstvý beton beton v plastickém stavu, který je schopen ještě zhutnění normálním způsobem. Zatvrdlý beton - beton, který zatvrdl a má určitou pevnost. Je to umělý kámen vzhledově podobný slepenci

20 Přednosti betonu dobrá únosnost a pevnost v tlaku, tvárnost a jednolitost umožňuje vytvoření různých tvarů pomocí bednění, trvanlivost - dobře vzdoruje povětrnostním vlivům, zemní vlhkosti, tekoucí vodě i mechanickému opotřebení, ohnivzdornost až 800ºC, hospodárnost rychlé a levné provádění. Nevýhody betonu tepelná vodivost nutnost tepelných izolací, zvuková vodivost přenáší zvuk do vzdálených míst, objemové změny o při tvrdnutí na vzduchu smrštění, o při tvrdnutí ve vodě zvětšení objemu, velká objemová hmotnost těžký, nákladné a pracné rekonstrukce. Dělení betonu podle objemové hmotnosti lehký objemová hmotnost menší než 2000 kg.m -3, obyčejný - objemová hmotnost 2000 až 2600 kg.m -3, o prostý - objemová hmotnost 2000 až 2400 kg.m -3, o vyztužený - objemová hmotnost 2400 až 2600 kg.m -3, o předpjatý - objemová hmotnost 2500 až 2600 kg.m -3, těžký - objemová hmotnost větší než 2600 kg.m -3. Rozdělení betonu podle vyztužení prostý neobsahuje výztuž, železobeton vyztužený ocelovými pruty nebo svařovanými sítěmi, předpjatý beton ocelová výztuž je předepnuta, s rozptýlenou výztuží kovovou nebo plastovou (např. vláknobeton, drátkobeton)

21 Dělení podle stupně vlivu prostředí Dle normy ČSN EN lze beton dále dělit podle stupně vlivu prostředí, kterému bude beton v konstrukci vystaven. Tab. Stupně vlivu prostředí dle normy ČSN EN Označení stupně Popis prostředí Informativní příklady výskytu stupně vlivu prostředí 1 bez nebezpečí koroze nebo narušení X0 pro beton bez výztuže nebo zabudovaných kovových vložek: všechny vlivy s výjimkou střídavého působení mrazu a rozmrazování, obrusu nebo chemicky agresivního prostředí pro beton s výztuží nebo zabudovanými kovovými vložkami: velmi suché beton uvnitř budov s velmi nízkou vlhkostí vzduchu beton základů bez výztuže v prostředí bez vlivu mrazu beton bez výztuže uvnitř budov 2 koroze vlivem karbonatace Pokud beton obsahující výztuž nebo jiné zabudované kovové vložky je vystaven ovzduší a vlhkosti, pak se stupeň vlivu prostředí musí určit následovně: beton uvnitř budov s nízkou vlhkostí vzduchu; beton trvale ponořený ve vodě; XC1 suché nebo stále mokré části staveb uvnitř budov se střední vlhkostí vzduchu; Nesmáčené prvky mostních kcí přístupné vzduchu povrch betonu vystavený dlouhodobému XC2 mokré, občas suché působení vody; většina základů; části vodojemů XC3 středně mokré, vlhké beton uvnitř budov se střední nebo velkou vlhkostí vzduchu ; venkovní beton chráněný proti dešti; části staveb ke kterým má často nebo stále přístup vnější vzduch, např. haly, vnitřní prostory s velkou vlhkostí vzduchu (kuchyně pro hromadné stravování, lázně, prádelny,

22 XC4 střídavě mokré a suché veřejné a kryté bazény, stáje a chlévy Povrchy betonu ve styku s vodou, které nejsou zahrnuty ve stupni prostředí XC2 ; Vnější části staveb z betonu přímo vystaveného srážkám 3 koroze vlivem chloridů, ne však z mořské vody Pokud beton s výztuží nebo s jinými zabudovanými kovovými vložkami přichází do styku s vodou obsahující chloridy, včetně rozmrazovacích solí, ze zdrojů jiných než z mořské vody, musí být vliv prostředí odstupňován následovně: Označení stupně Popis prostředí Informativní příklady výskytu stupně vlivu prostředí XD1 povrchy betonů vystavené chloridům rozptýleným ve středně mokré, vzduchu; vlhké stavební části dopravních ploch, jednotlivé garáže XD2 mokré, občas suché plavecké bazény; beton vystavený působení průmyslových vod obsahujících chloridy Části mostů vystavené postřikům obsahující chloridy; XD3 středně mokré, Vozovky, betonové povrchy parkovišť; suché Části mostů a inženýrských staveb vystavené postřikům obsahující chloridy 5 Působení mrazu a rozmrazování s rozmrazovacími prostředky nebo bez nich Pokud je mokrý beton vystaven značnému působení mrazu a rozmrazování (mrazovým cyklům), musí být vliv prostředí odstupňován následovně: mírně nasycen XF1 XF2 XF3 vodou bez svislé betonové povrchy vystavené dešti a mrazu rozmrazovacích prostředků mírně nasycen svislé betonové povrchy kci pozemních komunikací vodou s vystavené mrazu a rozmrazovacím prostředkům rozmrazovacími rozptýleným ve vzduchu prostředky značně nasycen vodou bez rozmrazovacích prostředků vodorovné betonové povrchy vystavené dešti a mrazu; otevřené nádrže na vodu ;části staveb v zóně kolísání hladiny sladké vody, přelivná tělesa vodních staveb

23 XF4 značně nasycen vodou s rozmrazovacími prostředky nebo mořskou vodou vozovky a mostovky vystavené rozmrazovacím prostředkům; betonové povrchy vystavené přímému ostřiku rozmrazovacími prostředky a mrazu; omývaná část staveb v moři vystavená mrazu; lapoly a nádrže u komunikací, betonová svodidla 6 Chemické působení Pokud je mokrý beton vystaven chemickému působení rostlé zeminy a podzemní vody podle tab. 2 ČSN EN 206-1, musí být vliv prostředí odstupňován, jak je uvedeno dále Označení stupně Popis prostředí Informativní příklady výskytu stupně vlivu prostředí XA1 slabě agresivní nádrže čistíren odpadních vod, jímky odpadních vod chemické prostředí (žumpy, septiky), podle tab.2 ČSN základy staveb EN středně agresivní XA2 chemické prostředí části staveb v půdách agresivních vůči betonu, podle tab.2 ČSN základy staveb EN vysoce agresivní průmyslové čistírny odpadních vod s chemicky agresivními vodami; XA3 chemické prostředí základy staveb, sklady chemických rozmrazovacích látek a podle tab.2 ČSN umělých hnojiv, EN silážní jámy a krmné žlaby v zemědělství ; chladící věže s odvodem kouřových plynů Poznámka: relativní vlhkost vzduchu: velmi nízká méně než 30 % nízká 30 % až 60 % střední - 60 % až 85 % velká více než 85 % Pevnostní třídy betonu Podle pevnosti se rozděluje beton na pevnostní třídy. V případě betonu obyčejného a těžkého se označuje písmenem C (Concrete) a číselným označením x/y, lehký beton se označuje LC,

24 kde x je charakteristická pevnost v tlaku f ck,cyl uvedená v MPa a zjištěná na válcích o průměru 150 mm a výšce 300 mm, y je charakteristická pevnost v tlaku f ck,cube uvedená v MPa a zjištěná na krychlích o hraně 150 mm po 28 dnech. Tab. Pevnostní třídy betonu obyčejného a těžkého Minimální charakteristická Minimální charakteristická krychelná Pevnostní třída v tlaku válcová pevnost pevnost f ck,cyl [N.mm -2 ] f ck,cube [N.mm -2 ] C 8/ C 12/ C 16/ C 20/ C 25/ C 30/ C 35/ C 40/ C 45/ C 50/ C 55/ C 60/ C 70/ C 80/ C 90/ C 100/ Tab. Pevnostní třídy lehkého betonu Minimální charakteristická Minimální charakteristická krychelná Pevnostní třída v tlaku válcová pevnost f ck,cyl [N.mm -2 ] pevnost f ck,cube [N.mm -2 ] LC 8/9 8 9 LC 12/ LC 16/ LC 20/ LC 25/ LC 30/

25 LC 35/ LC 40/ LC 45/ LC 50/ LC 55/ LC 60/ LC 70/ LC 80/ Fáze vytvrzování betonu Čerstvý beton je beton ve zpracovatelném stavu, kdy smícháním cementu a vody vzniká cementová kaše, která obalí zrna kameniva a vyplní mezery mezi nimi. Zatvrdnutím cementové kaše vzniká z čerstvého betonu zatvrdlý beton. Pro vytvrzení je zapotřebí vody, probíhá hydratace. Vytvrzování betonu probíhá ve třech fázích, jedná se o chemicko-fyzikální proces při kterém se uvolňuje hydratační teplo: 1. Počátek tuhnutí začíná hned po smíchání složek betonu, spojením cementu a vody vznikají hydráty plastický cementový gel. 2. Tuhnutí smí začít jednu hodinu po smíchání - z cementu se tvoří šestihranné krystaly a plastický cementový gel tuhne. 3. Tvrdnutí začíná přibližně za 12 hodin, kdy se začnou tvořit dlouhé vláknité krystaly (jehličkové krystaly), které navzájem prorůstají a tak způsobí vznik pevné struktury. Tímto způsobem vzniká z cementového gelu cementový kámen. Aby došlo k dokonalé hydrataci, musí být k dispozici dostatečné množství vody a vhodné teplotní podmínky. Při vyšších teplotách probíhá hydratace rychleji, při nízkých teplotách se hydratace zpomalí a počáteční pevnosti je dosaženo později. Při teplotách nižších než 5 ºC v průběhu tuhnutí již cementový gel nemůže vzniknout. Hydratace se přeruší a rozpínající se led zvětšením objemu poruší začínající soudržnost cementového tmelu. Beton se po oteplení rozpadne. Pro směs, u které již tuhnutí proběhlo, tj. asi po 24 hodinách od smíchání, je účinek mrazu méně nepříznivý. Po oteplení hydratace pokračuje a pevnost betonu

26 dále vzrůstá. Pevnosti betonu však budou nižší ve srovnání s betonem, který tvrdnul za normálních teplot. SLOŽKY BETONU Kamenivo Pro výrobu betonu se používá především hutné kamenivo těžené nebo drcené, ale i lehké pórovité kamenivo viz kapitola Kámen a kamenivo. Směs kameniva by měla mít pokud možno co nejhutnější strukturu zrn a nízkou mezerovitost. Směs kameniva je nejhutnější tehdy, jsou-li vznikající dutiny vyplněny co nevětšími zrny. Při takové struktuře má beton vyšší pevnost. Hutná struktura zrn Pro konstrukční betony je hodné použít nejméně tří až čtyř frakcí kameniva. Zrnitost může být plynulá i přetržitá. Důležitý je i obsah jemných částic (pod 0,1 mm), které v malém množství mohou přispět k větší hutnosti betonu. Ve větším množství ale snižují pevnost betonů a způsobují nadměrné smršťování. K výrobě betonu jsou doporučeny oblasti zrnitosti kameniva podle německé normy DIN 1045, kde jsou uvedeny grafy s doporučenými oblastmi vymezenými čarami zrnitosti. Křivky v grafu znázorňují omezení průběhu čáry zrnitosti s ohledem na optimální zastoupení jednotlivých frakcí kameniva pro výrobu betonu. Plná čára uprostřed je optimální čára zrnitosti,

27 krajní plné čáry jsou mezní čáry použitelnosti kameniva, viz následující obrázek. Mezní čáry zrnitosti pro max. velikost zrna D max = 16 mm podle normy DIN 1045 A - oblast příliš hrubozrnné frakce, B - přetržitá frakce v oblasti chybějících frakcí probíhá vodorovně, C - ideální oblast výhodná zrnitost pro použití kameniva do betonu, D - použitelná oblast, E - oblast příliš jemnozrnné frakce. Velikost největšího zrna kameniva nemá překročit hodnotu 1/3 velikosti nejmenšího rozměru betonovaného dílce. U železobetonových konstrukcí by mělo být kamenivo menší než je vzdálenost výztužných prutů

28 Příklad velikosti největšího zrna u desky tl. 50 mm Cement Cement je pojivová složka čerstvé betonové směsi. K výrobě betonu se používá všech druhů a tříd cementů (viz kapitola Pojiva), výběr je volen dle: podmínek okolního prostředí, kterému bude beton v konstrukci vystaven, (normou ČSN EN je použitelnost jednotlivých druhů cementů dána podle stupně vlivu prostředí, viz následující tabulka), konkrétního použití betonu požadované pevnosti hotového betonu a dalších požadavků na výsledné vlastnosti betonu, rozměrů konstrukce, (masivní konstrukce vývin hydratačního tepla), klimatických podmínek (vývoj pevnosti), apod. Legenda k následující tabulce: x použitelný pro daný stupeň, 0 použití pro daný stupeň vlivu prostředí vyloučeno, 1) Při chemické síranové agresivitě se stupněm vlivu prostředí vyšším než XA1 se musí použít cement podle ČSN Cement síranovzdorný. 2) Pokud se jedná o stupeň XA2 až XA3 vyvolaný CO 2 agresivním, použije se směsných cementů, které neobsahují ve funkci hlavní složky vápenec. 3) Odolnost vůči působení vlivu prostředí musí být ověřena průkazní zkouškou

29 Tab. Použitelnost cementů pro stupně vlivu prostředí Optimální dávka cementuje taková, aby cementový tmel obalil všechna zrna kameniva a vyplnil všechny mezery mezi nimi. min. dávka cementu: min. 100 kg cementu na 1m 3 čerstvého betonu,

30 prostý beton: 200 kg cementu na 1m 3 čerstvého betonu, vodostavební beton: 265 kg cementu na 1m 3 čerstvého betonu, železobeton: 240 kg cementu na 1m 3 čerstvého betonu, nejvyšší dávka cementu: vodostavební beton 400 kg.m -3 č.b., vysokopevnostní beton pro předpjaté konstrukce až 550 kg.m -3 č.b. Pro předpjatý beton podle ČSN lze použít pouze portlandské cementy CEM I. Voda Pro výrobu betonu je třeba: voda záměsová, která se přidává při míchání betonové směsi - je složkou čerstvého betonu, je nutná k vytvoření dobře zpracovatelné směsi a k hydrataci cementu, voda ošetřovací, která je potřebná pro pokračování procesu hydratace a tvrdnutí betonu, udržuje beton ve vlhkém stavu zvláště v prvních 14 dní po zatuhnutí. Množství záměsové vody, které je potřebné k úplné hydrataci, závisí na obsahu cementu. Poměr množství vody a cementu w = v / c se označuje jako vodní součinitel. Vodní součinitel je rozhodující pro pozdější pevnost betonu nejpevnější struktura vzniká, je-li hodnota vodního součinitele 0,4. Běžná hodnota se pohybuje v rozmezí w = 0,35 až 0,90. V případě vysoké hodnoty vodního součinitele zbude přebytečná voda, která se vypaří a zanechá po sobě póry nebo kapiláry, které snižují pevnost betonu v tlaku a zvyšují nasákavost hotového betonu. Při zjišťování potřebného množství záměsové vody je nutno brát v úvahu vlhkost kameniva (plniva). Voda nesmí obsahovat látky, které by mohly nepříznivě ovlivnit tvrdnutí nebo jiné vlastnosti betonu. Nejvhodnější je voda pitná. Základní zásady,

31 všeobecné pokyny pro odběr vzorků i jednotlivé zkoušky udává norma ČSN Přísady a příměsi K základním složkám betonové směsi se pro zlepšení některých vlastností betonu nebo z důvodu snížení množství cementu přidávají různé přísady a příměsi. Přísady max. 6 % hmotnosti cementu optim. 2 % hmotnosti cementu urychlující - nízké teploty zpomalující vysoké teploty, rozsáhlé plochy spára, velké dopravní vzdálenosti plastifikační - stačí malé množství omezí množství vody, vyšší pevnost provzdušňovací - vznik pórů přeruší kapiláry (mrazuvzdornost) protizmrazovací v zimním období vodotěsnící zvyšují vodonepropustnost hydrofobizační na povrchu povlak odpuzující vodu zlepšující mechanické vlastnosti betonu polymery zvyšují soudržnost mezi starým a novým betonem Příměsi jemné práškovité látky, 10 až 40 % z hmotnosti cementu, zlepšují technologické i mechanické vlastnosti betonu (např. čerpatelnost betonové směsi, zvýšení vodotěsnosti, hutnosti a pevnosti), pro vysokopevnostní betony 80 až 125 MPa v tlaku, inertní vůči cementu kamenné moučky, aktivní vůči cementu popílky, jemně mletá granulovaná struska,

32 výhoda využití průmyslových odpadů. Konzistence Při zpracovávání a hutnění betonové směsi nesmí docházet k rozměšování. Konzistence slouží jako měřítko soudržnosti a zpracovatelnosti čerstvého betonu. Vyjadřuje se stupněm a doplňuje se názvem zkušební metody, kterou se zpracovatelnost kontroluje. Konzistenci je třeba kontrolovat při zahájení betonování a při výrobě zkušebních těles. Musí být sledována během celého procesu betonování. Rozlišují se 4 oblasti konzistence betonu: KS tuhý, KP plastický, KR měkký, KF tekutý. V závislosti na oblasti konzistence se použijí různé zkoušky. Zkouška rozlitím je vhodná pro oblasti konzistence KP, KR a KF. Při zkoušce se plní nádoba tvaru komolého kužele s nástavcem ve dvou vrstvách betonovou směsí, každá vrstva se 10 rázy upěchuje. Položí se na stůl 700 x 700 mm. Odstraní se nástavec a přesahující beton se stáhne. Pak se nádoba zvedne svisle nahoru a deskou stolu se 15 krát poklepe. Beton se rozlije do tvaru koláče. Průměrná hodnota dvou na sebe kolmých průměrů je hodnota rozlití. Zkouška rozlitím - hutnění zkušebního tělesa, rozlití a měření průměrů

33 Při zkoušce zhutnění se naplní nádoba ve tvaru hranolu o výšce 400 mm a průřezu 200 x 200 mm až po okraj. Směs se zhutní na vibračním stole a pak se změří pokles betonové směsi ve všech 4 rozích. Stupeň zhutnitelnosti se stanoví z poměru výšky nádoby a výšky betonové směsi po zhutnění (= výška nádoby pokles). Metoda je vhodná pro všechny konzistence s výjimkou KF. Zkouška zhutnění - zarovnání zkušebního tělesa, stanovení hodnoty poklesu Zkouška sednutím se používá u konzistence KP a KR. Betonovou směsí se naplní ocelová forma ve tvaru dutého komolého kužele s nástavcem. Po zhutnění se sejme nástavec a odstraní přebytečný beton. Formu opatrně zvedneme svisle nahoru. Celá zkouška má být ukončena během 150 s od počátku plnění. Ihned po zvednutí formy měříme rozdíl mezi výškou nádoby a nejvyšším bodem betonu. Dojde-li ke zborcení, je zkouška neplatná

34 Zkouška sednutím- zarovnání formy, měření výškového rozdílu Pro zkoušku VeBe se použije stejná nádoba jako u zkoušky sednutím (ocelová forma ve tvaru dutého komolého kužele s nástavcem). Nádoba se umístí do válcové nádoby, která je pevně uchycena k vibračnímu stolku. Forma se naplní se betonem po 3 vrstvách se zhutní a zarovná se povrch. Formu zvedneme svisle nahoru, na horní plochu položíme skleněnou desku a zapneme vibrátor, současně měříme čas. Přes skleněnou desku sledujeme hutnění betonu. Doba sednutí je doba, za kterou je spodní povrch kruhové desky zcela vyplněn cementovým tmelem. Tato zkouška je vhodná pro konzistenci KS a KP. Zkouška VeBe

35 Klasifikace konzistence podle ČSN EN a oblasti konzistence podle normy DIN 1045 Maximální obsah chloridů v betonu Beton Obsah chloridů kategorie Maximální obsah Cl k hmotnosti cementu Bez ocelové výztuže nebo jiných kovových vložek, s výjimkou korozivzdorných závěsných háků S ocelovou výztuží nebo jinými kovovými vložkami Cl 1,0 1,0 % Cl 0,2 0,2 % Cl 0,4 0,4 % S předpjatou ocelovou výztuží Cl 0,1 0,1 % Cl 0,2 0,2 %

36 Příklad základních charakteristik typového betonu ve zkratkách: BETON ČSN EN C 25/30 XF2 (CZ) Cl 0,20 Dmax22 - S1 Odkaz na normu, podle které bude beton vyroben a hodnocen Pevnostní třída v tlaku - C 25/30 Mezní hodnoty složení podle stupně vlivu prostředí, v závorce zkratka názvu země, která stanovila předpisy - XF2 (CZ) Maximální obsah chloridů (kategorie obsahu Cl) 0,20 Max. jmenovitá horní mez frakce kameniva 22 mm Konzistence stupeň - S1 Výroba a doprava betonové směsi Betonová směs se míchá většinou strojně v míchačkách, ruční míchání se provádí zcela výjimečně. Míchání složek má vliv na kvalitu betonu. Míchačky se používají s nuceným oběhem materiálu směs se promíchá míchacím nářadím, které je umístěno na svisle nebo vodorovně běžící hřídeli, spádové (bubnové) proces míchání vyvolá otáčení bubnu, který má na vitřní straně pláště upevněny lopatky, kontinuální míchačky s nepřetržitým mícháním plní se a vyprazdňují za chodu (např. při stavbě silnic). Výroba probíhá přímo na staveništi, výroba v centrálních betonárkách (transportbeton), kde je výroba plně automatizována. Betonárna je vybavena mísícím centrem míchačkou a skladovacími prostory složek betonu. Pojiva jsou uložena vždy v silech, kamenivo může být v silech (zaručuje stálou vlhkost), nebo volně na řízených skládkách

37 Betonárka Na staveniště se beton dopravuje převážně autodomíchávači (auta s otáčivým bubnem o objemu 4 až 12 m3) nebo vanovými přepravníky. Maximální doba přepravy je závislá na složení čerstvého betonu, vývoji pevnosti a klimatických podmínkách, neměla by překročit 90 min. Na stavbě se směs přepravuje kolečky, japonkami, betonovacími koši, dopravními pásy, žlaby, ale i čerpadly apod. Závisí na konzistenci čerstvého betonu, přepravní vzdálenosti a dopravní výšce. Betonová směs by neměla padat z výšky větší než 200 mm, aby nedocházelo k rozměšování. Zhutňování Po uložení betonové směsi na místo se musí beton rovnoměrně zhutnit, aby se zvětšila pevnost hotového betonu. Beton by měl by nanášen rovnoměrně v přibližně stejně silných vrstvách. Tloušťka vrstev závisí na druhu zhutňovacích přístrojů. V závislosti na konzistenci se beton zhutňuje různými způsoby. Zhutňovací přístroje vyvozují mechanické vibrace, které jsou přenášeny do čerstvého betonu. Způsoby zhutnění: Ručně o propichováním pro měkkou a tekutou konzistenci betonu, o pěchováním - pro zavlhlou a tuhou konzistenci betonu, o dusáním - pro zavlhlou a tuhou konzistenci betonu. Strojně, vibrováním - pro měkkou a plastickou konzistenci betonu o Elektrické vibrátory,

38 o Pneumatické vibrátory, o Hydraulické vibrátory. Vibrace betonů vnitřní ponorné vibrátory, vibrační hlavice, vibrační tyče pro beton měkké a plastické konzistence, venkovní o povrchové vibrátory vibrační desky (žehličky), latě, tyče - o příložné vibrátory upevněné na vnější stěny bednění nebo formy (vibrační stolice) pro výrobu betonových prefabrikátů kombinovaná Vnitřní vibrace ponorné vibrátory Zhutňování betonu příložným vibrátorem uloženým na bednění

39 Betonování více vrstev Vzdálenosti míst ponoru Vibrace betonů venkovní: A) strojní pěch, B) vibrační deska Pracovní spáry Jestliže nelze betonovat stavební díl v jedné pracovní operaci, je nutno naplánovat ještě před zahájením betonování pracovní spáry. Musí být vyrobeny tak, aby zajistily pevné a těsné spojení mezi starým a novým betonem. Spojení je prováděno na ozub, zazubením apod. nebo dilatačními spárami (pásy PVC, lisované těsnící hadice, umělý kaučuk apod.). Nevhodné je zešikmení spáry v místech, kde může dojít k usmýknutí. Je třeba zdrsnit plochu spáry, suchý beton předem dostatečně dlouho vlhčit. Vyčnívající

40 výztuž musí být očištěná, aby docházelo k dokonalému spojení s čerstvým betonem. Ošetření betonu ochrana o ochrana před předčasným vyschnutím - ochrana před slunečním zářením a silným větrem (snížení pevnosti, trhliny, smršťování, ztráta vodotěsnosti) o ochrana před nízkými teplotami a mrazem o ochrana před deštěm a tekoucí vodou (vymývání betonu) o ochrana před otřesy opatření o pokrytí vlhkými kryty (rohože, fólie, lepenky, stříšky) o stejnoměrné zvlhčování kropením o udržování vlhkosti dřevěného bednění o ochrana ocelového bednění před slunečním zářením o nanesení prostředků, které vytvoří ochranný film minimální doba ošetřování betonu (ČSN EN ) o závisí na poloze stavebního dílu, okolní teplotě, podmínkách vysychání, vývoji pevnosti podle použitého druhu cementu a hodnotě vodního součinitele o nutnost ošetřování dokud pevnost povrchové vrstvy betonu nedosáhne nejméně 70% stanovené pevnosti v tlaku (~7 dní pojivo portlandský cement, ~14 dní pojivo směsné cementy) o kropení - po dostatečném zatvrdnutí (vyplavování cementu) - po ~ hod v letních měsících Betonování za chladného počasí a mrazu Pokud teplota klesne pod +5ºC je třeba dodržet podmínky dané normou ČSN Lze používat cement s vyšším hydratačním teplem a o třídu vyšší než za normálních podmínek. Neúčinnějším opatřením je ohřev složek betonu, zejména záměsové vody. Nesmí se použít zmrzlé kamenivo

41 Druhy betonů Prostý beton pro konstrukce namáhané prostým tlakem (základové konstrukce, podkladní vrstvy, jádrové části přehradních zdí, opěrné zdi apod.). Železový beton beton vyztužený betonářskou ocelí pro konstrukce namáhané tahem. Důležité je vzájemné spolupůsobení výztuže se zatvrdlým cementovým kamenem. Zabetonováním ocelových prutů do betonu se dociluje stavu, při kterém beton přenáší tlakové síly a tlaková napětí a vložená výztuž pak převážně tahové síly a tahová napětí. Výztuž musí být vždy chráněna dostatečnou krycí vrstvou betonu, která má chránit výztuž zejména proti korozi, ale i proti požáru. Předpjatý beton je beton, do kterého je do míst, kde by vznikala napětí v tahu, uměle předem vnesené napětí v tlaku. Výztuž je z vysokopevnostní oceli a je předem předepnuta. Pevnosti materiálů jsou dokonaleji využity, což umožňuje menší profily navrhovaných konstrukcí, nebo použití pro větší zatížení a větší rozpětí. Rozlišujeme předem předpjatý beton kdy se předpínací výztuž napne předem, pak následuje zabetonování. Po zatvrdnutí betonu se uvolní kotvení a výztuž je kotvena soudržností dochází k žádanému předepnutí betonu. Tento způsob se používá nejčastěji ve výrobnách např. při výrobě stropních panelů. Dodatečně předpjatý beton se vyrábí většinou přímo na staveništi. Používá se nejčastěji pro mostní konstrukce. Nejprve se vybetonuje konstrukce, ve které se vytvoří soustava průběžných kanálků. Po zatvrdnutí betonu se do kanálků vloží předpínací kabely, na jedné straně se zakotví a na druhé straně se upnou do předpínací pistole a předepnou se na určenou hodnotu předpínací síly. Dráty se zaklínují do kotevní desky kotvou a pak se kanálky zainjektují cementovou maltou

42 předpínací kabely napínací kotva Vodostavební beton může být beton prostý, železobeton nebo předpjatý beton, který je vystavený účinkům stojaté nebo i proudící vody. Základní požadavky jsou specifikovány v normě ČSN P ENV Nejnižší třída betonu vystaveného dlouhodobým účinkům proudící vody je C20/25. Pokud je konstrukce vystavena extrémnímu obrušování a otloukání povrchu, musí být konstrukce chráněna vrstvou betonu min. C35/45 v tloušťce 300 mm. Beton s rozptýlenou výztuží je beton, do kterého se v průběhu mísení přidávají vlákna nebo drátky. Spolupůsobením s betonem mají zlepšovat především tahové pevnosti betonu a lépe odolává objemovým změnám. Vozovkový beton pro silnice, dálnice i letištní plochy. Musí obsahovat kvalitní kamenivo s maximální velikostí zrna 32 mm. Pro výrobu se používají speciální silniční cementy SC 6,5; SC 7,0; SC 7,5, obsahující menší množství C 3 A. Tyto cementy mají zajistit malou smrštitelnost betonu, velkou odolnost proti povětrnostním vlivům a opotřebení a mrazuvzdornost. Těžký beton používá se jako ochranná vrstva před rentgenovým zářením nebo před paprsky γ ve zdravotnictví, při výstavbě jaderných elektráren nebo skladů vyhořelých jaderných paliv. Má vysokou objemovou hmotnost (nad 2600 kg.m -3 ), které se dosahuje tím, že se používá barytové kamenivo nebo litinová drť

43 Živičné betony pojivem jsou přírodní živice přírodní asfalty, ropné živice - ropné asfalty, pyrogenetické živice dehty. Používají se zejména v silničním stavitelství ve formách: o obalované kamenivo OK o asfaltový beton AB o litý asfalt LA Polymerové betony pojivem jsou syntetické pryskyřice. Používají se nejčastěji při rekonstrukcích pro vysokou pevnost a adhezi ke staré konstrukci. Lehký beton má nižší objemovou hmotnost a tím konstrukce z lehkého betonu mají nižší hmotnost, ale i lepší tepelně izolační vlastnosti. Využívají se např. pro mostní konstrukce. Pro tento druh betonu se mohou využít i průmyslové odpady (zpěněná a granulovaná struska, agloporit)

44 2.3 Pojiva a malty Použitá literatura: ADÁMEK, J. -- KOUKAL, J. -- NOVOTNÝ, B. Stavební materiály. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s. ISBN DĚDEK, M. -- VOŠICKÝ, F. Stavební materiály pro 1. ročník SPŠ stavebních. 4. vyd. Praha: Sobotáles, s. ISBN SVOBODA, L. a kol. Stavební hmoty. 1. vyd. Bratislava: Jaga group, s. ISBN HANS NESTLE a kol.: Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Europa - Sobotáles, s. ISBN Definice: Pojiva jsou organické nebo anorganické látky, které se mísí s plnivy na směsi mající vhodnou tvárnost a po zatvrdnutí dostatečnou pevnost spolu s dalšími požadovanými a potřebnými vlastnostmi. Jestliže při procesu tuhnutí a tvrdnutí pojiva dochází ke změnám chemického složení jedná se o pojivo chemické (sádra, vzdušné vápno, cementy). Pokud k těmto změnám nedochází, a tuhnutí a tvrdnutí je důsledkem procesů fyzikálních, jako je změna teploty, změna skupenství látky, odpaření rozpouštědla nebo vody apod. jedná se o pojivo mechanické (hlíny, asfalty, dehty, některá lepidla). Chemická pojiva rozlišujeme podle průběhu zpevňovacího procesu: Vzdušná pojiva - po rozmísení s vodou a formování tuhnou a tvrdnou na vzduchu a jsou stálá jen v suchém prostředí (vzdušné vápno, sádra, sádrová pojiva, hořečnatá maltovina). Hydraulická pojiva - rozmísená s vodou a zaformovaná po zatuhnutí na vzduchu tvrdnou i ve stacionární vodě a poté stálá ve vlhku i v proudící vodě (hydraulické vápno a všechny druhy cementů)

45 Pojiva vzdušná: 1. Sádra jedno z nejstarších pojiv. Maltovina získaná tepelným zpracováním sádrovce (CaSO 4.2H 2 O) částečným nebo úplným odvodněním nebo připravená z přírodního anhydritu (CaSO 4 ). Vzhledem k nedostatku vhodných surovin je pro výrobu využíván i odpadní sádrovec z chemické výroby nebo sádrové střepy z použitých forem v keramické výrobě. Výroba sádry Sádrovec se nejprve drtí a mele na prášek, potom se tepelně zpracovávají: ve vařácích (kotle s míchadlem), kde se sádrová moučka za stálého přívodu ostré páry míchá, unikající pára nakypřuje moučku. v autoklávech - surovina se suší horkým vzduchem v šachtové nebo rotační peci, v sušících mlýnech, kde se surovina mele a současně odvodňuje procházejícím teplým vzduchem. Vlastní hydrataci a tuhnutí sádry a sádrových maltovin určuje mineralogické složení: půlhydrát (hemihydrát) CaSO 4.1/2 H 2 O, vzniká zahříváním sádrovce na ºC. o α půlhydrát vzniká v prostředí nasyceném vodní parou při teplotě nad 115ºC. K hydrataci potřebuje méně vody. Vyšší pevnosti v tahu i v tlaku. Začátek tuhnutí za 6,5 min, doba tuhnutí 9 min. o β půlhydrát - vzniká v prostředí nenasyceném vodní parou za normálního tlaku na teplotu nad ºC. K hydrataci potřebuje více vody. Začátek tuhnutí za 24 min, doba tuhnutí 30 min. anhydrit CaSO 4 III rozpustný ve vodě, součást rychle tuhnoucí sádry o α úplné odvodnění při teplotách C o β úplné odvodnění při teplotách C anhydrit CaSO 4 II nerozpustný ve vodě, zahříváním nad 500 C anhydrit CaSO 4 I zahříváním nad 800 C

46 Doporučené druhy sádry pro různé použití uvádí norma ČSN Rychlost tuhnutí sádry závisí na tom, kolik obsahuje anhydritu. Čím vyšší je teplota výpalu, tím více anhydritu obsahuje a tím pomaleji tuhne. Rychle tuhnoucí sádra Složení: půlhydrát α + β a menší množství anhydritu CaSO 4 III α + β. Vzniká při teplotě do 150 C. Použití: - Modelářská sádra > 90% α, počátek tuhnutí 4 6 min, doba 9 min. - Štukatérská sádra > 70% α, počátek tuhnutí 6-20 min, doba min. - Stavební sádra - pouze β, počátek tuhnutí 20 min, doba 30 min. výroba příček, sádrokartonových desek, suché omítkové směsi, apod. Pomalu tuhnoucí sádra Složení: výpalem sádrovce nad 800 C - anhydrit CaSO 4 I s 3% CaO = budič, nebo přírodní anhydrit + alkalické budiče počátek tuhnutí 2-5 hod, doba 9 12 hod. Pevnosti 30 MPa v tlaku. Použití: bezesparé podlahy, obkladové desky, parapetní desky, umělý mramor apod. Sádrové maltoviny Společné mletí sádry s přídavkem PC, VP strusky nebo hydraulických látek = budičů, záhřev s přísadou a pomletí. - De Wyldova sádrovina - sádrovec + vodní sklo - Scotova sádrovina sádrovec + 30% vápna - Pariánská sádrovina sádrovec s přísadou boraxu - Keenova sádrovina sádrovec + 4,5 % kamence - Anhydritová sádrovina - jen v trvale suchém prostředí, nemíchat s vápnem ani s cementem Použití: podobné portlandským cementům (počátek tuhnutí za 2 hod., doba tuhnutí 5 hod. - na výrobu malt, obkladových desek, tvrdých modelů, apod

47 2. Sorrelova maltovina (hořečnatá maltovina) Složky: pálený MgO při 700 C až 800 C + MgCl 2 Tuhnutí 40 až 240 min, konec tuhnutí 2 6 hod. Plniva: - Křemenný písek - nejvyšší pevnost 60 až 100 MPa mlýnské kameny, základy pod stroje, - Piliny xylolit podlahovina, - Korek, pemza izolace. 3. Vzdušné vápno Technický název pro oxid vápenatý CaO s různým obsahem oxidu hořečnatého MgO vyráběného pálením pod mez slinutí poměrně čistých vysokoprocentních vápenců CaCO 3 (~75%) nebo dolomitických vápenců. Suroviny: vysokoprocentní vápence 75% případně mírně dolomitický vápenec Výroba: pálení pod mez slinutí 1050 C měkce pálené stavební účely 1200 C tvrdě pálené chemický průmysl Pro použití jako stavební pojivo se musí hasit nechat zreagovat s vodou za vzniku Ca(OH) 2. silný vývin tepla nabývání vápna na objemu Bílé vzdušné vápno Min. 65 až 96% CaO + MgO Max. 7% MgO nabývá na objemu ~3 krát Dolomitické vzdušné vápno Min. 65 až 96% CaO + MgO Min. 7% MgO nabývá na objemu ~1,5 až 2 krát

48 TEPLO CO2 H2O TEPLO CO2 H2O PÁLENÍ HAŠENÍ TVRZENÍ VÁPENEC CaCO3 PÁLENÉ VÁPNO CaO HYDROXID VÁPENATÝ Ca(OH)2 Výroba a vytvrzování vzdušného vápna Vápenec CaCO 3 nebo dolomitický vápenec je upravován a pálen v pecích dochází k rozkladu vápence a přitom se uvolňuje oxid uhličitý CO 2. Vzniká oxid vápenatý CaO, který je označován jako pálené vápno. Ke kouskům páleného vápna se přidává voda tak dlouho, až se kousky rozpadnou. Přitom se za vývinu tepla slučuje pálené vápno s vodou a vzniká hydroxid vápenatý Ca(OH) 2 hašené vápno, nazývaný také vápenný hydrát. Při vytvrzování malty ve zdivu přijímá vápenný hydrát ze vzduchu oxid uhličitý CO 2 a vzniká vápenec a voda. Voda (zvýšená vlhkost) ve zdivu následně pomalu vysychá. Hašení za mokra provádí se v hasnici, kde se k vápnu za stálého míchání přidá 250 až 330 % vody podle hmotnosti vápna. Vápno se rovnoměrně rozloží vznikne vápenné mléko, které se přes síto vypouští do vápenné jámy. Částečným odpařením vody a vsáknutím do země se vápenné mléko přemění v plastickou vápennou kaši. za sucha provádí se ve výrobně (vápenkách) pouze s malým přebytkem vody (60 až 70 % vody podle hmotnosti vápna). Vznikne práškovitý vápenný hydrát. Použití: mleté vápno pórobetony, vápenopískové cihly, vápenný hydrát suché maltové směsi (zdění a omítání), vápenné mléko k bílení povrchů, k dezinfekci. Vápno nepříznivě působí na lidský organismus: leptá kůži, vniká do dýchacích cest,

49 nebezpečné pro oči. nutné bezpečnostní opatření: rukavice, respirátory, brýle. Karbidové vápno zvláštní druh vzdušného vápna, odpadní surovina sekundární produkt z výroby acetylenu (pro technický plyn) z karbidu vápníku CaC 2, ekvivalent čistého hašeného vápna neobsahuje přepal, jen kosmetické nevýhody zápach po určitou dobu, ekonomicky velmi výhodné. Pojiva hydraulická Na rozdíl od vzdušných pojiv, pojiva hydraulická po částečném zatuhnutí na vzduchu tuhnou a tvrdnou i pod vodou, tedy za nepřístupu vzduchu. Obsahují kromě CaO další oxidy - SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3. Hydraulické oxidy jsou obsaženy v základní surovině nebo se k základní surovině přidávají hydraulické přísady, které tyto oxidy obsahují. 1. Hydraulické vápno dosahuje vyšší pevnosti než vápno vzdušné. K výrobě se používají jílovité vápence, které kromě CaO obsahují hydraulické oxidy. Výpal se provádí při teplotě max.1250 C (pod mez slinutí) s následným hašením na prach (rozhašování). Nebo se vyrábí společným semletím vzdušného vápna s hydraulickými přísadami, které dodají pojivu hydraulické vlastnosti - umělá. Hydraulické vápno musí obsahovat min. 10% hydraulických složek. Rozlišují se : Slabě hydraulické 10 až 15% hydraulických oxidů; pevnost malty po 28 dnech 1,5 MPa. Silně hydraulické >15% hydraulických oxidů, pevnost malty po 28 dnech > 4 MPa. Použití: pro suché omítkové směsi, pro vápenné malty pro zdění malty pro zdění zejména do vlhkých prostředí (sklepy, kolektory)