VYSOKOPEVNOSTNÍ BETONY S PÍMSMI TEPELN UPRAVENÝCH KAOLÍN

Transkript

1 VŠB-Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Studentská vdecká odborná innost školní rok VYSOKOPEVNOSTNÍ BETONY S PÍMSMI TEPELN UPRAVENÝCH KAOLÍN Pedkládá student : Jan Hurta Odborný garant : Ing. Martin Vavro, Ph.D. Katedra :

2 1. Úvod V této svojí práci bych chtl pedstavit metakaolín, jako novou perspektivní píms do betonu. V tchto nkolika krátkých úvodních odstavcích jsou uvedeny pozitiva metakaolínu, jejich ovování pi laboratorním studiu a zdvodnní pro se metakaolínem vbec zabývat. Svtová snaha po dosažení vysokých užitných vlastností beton se postupn projevuje hlavn ve vysplých státech, kde našla své praktické vyjádení ve vzniku skupiny vysokohodnotných (HPC) a vysokopevnostních (HSC) beton. Výroba vysokohodnotných a vysokopevnostních beton je spojena pedevším s nízkým vodním souinitelem a s použitím kemiitých úlet. Betony s tmito znaky se vyznaují zejména vysokou hutností cementového tmele (a následn cementového kamene), což, vede k dosažení vysokých pevností ztvrdlého betonu a zvýšením trvanlivostních vlastností. Další výraznou pedností vysokopevnostních beton je možnost zmenšení prez nosných prvk a tím pádem snížení celkového množství betonu použitého v konstrukci. Aplikace vysokohodnotných a vysokopevnostních beton tak vede, i pes jejich vyšší vstupní kubíkovou cenu, ke snížení celkových náklad na výstavbu. Výsledkem možného zmenšení prez nosných prvk vyrobených z vysokopevnostního betonu, a s tím souvisejícím celkovým snížením hmotnosti použitého betonu, je navíc úspora vstupních surovin cementu a zejména kameniva. Tento fakt nabývá v souasnosti na stále vtším významu, nebo napíklad životnost bilanních prozkoumaných volných zásob ložisek pírodního drceného a tženého kameniva v eské republice je odhadována na maximáln 120 let. Použití kemiitých úlet v betonu je pedstavováno pedevším mikrosilikou, která však nebyla a ani dnes není na území eské republiky prmyslov vyrábna. Navíc v souasnosti vzniká celkový nedostatek kvalitní zahraniní mikrosiliky na eském trhu stavebních hmot. V této souvislosti se jako velmi perspektivní jeví možnost aplikace jiných anorganických látek s pucolánovými vlastnostmi, které by byly schopny ve vysokohodnotných a vysokopevnostních betonech nahradit dosud používané kemiité úlety. V rámci této pedkládané práce byla pozornost zamena na tepeln aktivované (kalcinované) kaolíny a kaolinitem bohaté jílovité horniny (lupky). Tyto práškovité látky, bžn oznaované jako metakaolíny, nejsou prozatím eskými výrobci komern produkovány a nabízeny na trhu. Jejich výroba v provozních podmínkách je však v souasnosti ešena temi tradiními eskými producenty silikátových surovin a hmot - 2 -

3 eskými lupkovými závody, a.s. Nové Strašecí, Sedleckým kaolínem, a.s. Božíany a také firmou Keramost, a.s., výrobní závod Kada. S použitím tepeln upravených kaolín a lupk nejsou ovšem prozatím v eské republice zásadní praktické zkušenosti. Hlavním cílem této práce proto bylo ovit vliv pímsí metakaolín a metalupku ady Mefisto (a zejména typu ) z produkce eských lupkových závod, a.s. na pevnostní a trvanlivostní vlastnosti navržených vysokopevnostních beton. Testování jednotlivých pipravených zámsí bylo rozdleno do celkem tí, asov i obsahov navazujících, fází laboratorního studia. V první fázi byly pipraveny tyi zámsi, oznaené jako A1 A4. Cílem této fáze laboratorního studia bylo ovit zejména konzistenci navrženého referenního betonu (A1) a modifikovaných receptur s obsahem nebo mikrosiliky (A2 A4) a získat také prvotní informace o pevnostech studovaných beton. Ve druhé fázi studia bylo pipraveno celkem 11 zámsí, oznaených jako B1 B10 a dále záms s oznaením B5*. V této fázi studia bylo podstatn rozšíeno spektrum použitých pímsí, testovány byly všechny metakaolíny Mefisto z produkce LUZ, a.s. a rovnž britský metakaolín MetaStar 501. Oproti první fázi studia bylo mírn upraveno složení zámsí, a to zejména vzhledem k množství vody a použitého superplastifikátoru. Sledovanými parametry byla konzistence erstvého betonu a pevnost ztvrdlého betonu v prostém tlaku po 28 dnech. Pro závrenou, tetí fázi laboratorního testování se pipravilo pvodn osm zámsí s oznaením C1. Jako pímsi byly použity dva druhy mikrosiliky (v suspenzi a v prášku) a metakaolín, který byl, na základ výsledk druhé fáze laboratorního testování, vybrán jako nejperspektivnjší metakaolín LUZ, a.s. Je poteba zdraznit, že pro první, druhou i tetí fázi laboratorních zkoušek byl použit metakaolín pocházející vždy z jiného provozního pokusu LUZ, a.s. Uvedené, jednotlivé, vzorky metakaolínu se lišily zejména režimem provozního mletí a tídní (a tím pádem také velikostí prmrného zrna a celkovou granulometrií), režim výpalu byl ve všech pípadech v podstat totožný. Proto byla (pro úely srovnání) v této tetí fázi studia dodaten pipravena a testována ješt receptura *, s obsahem ze srpna Všechny pipravené zámsi byly ve tetí fázi zkoušek testovány na pevnost v prostém tlaku po 1, 3, 7, 28 a 90 dnech, dále na pevnost v tahu ohybem a na pevnost v píném tahu. U vybraných zámsí byla sledována navíc odolnost proti psobení vody a chemických rozmrazovacích látek a byl zjišován modul pružnosti, a to jak destruktivními, tak nedestruktivními metodami mení

4 2. Výsledky provádných zkoušek a mení Následující kapitola pedstavuje stžejní ást této práce. Jsou v ní uvedeny výsledky zkoušek fyzikálních, mechanických a trvanlivostních vlastností ztvrdlého betonu u jednotlivých zámsí A1 - A4, B1 B10 a C1, provádných v období od ervna 2005 do bezna Vzhledem k velkému množství výsledk je další ást pouze tabulková s názvy píslušných zkoušek.(tab.1. Tab.26.) Nkteré zkoušky jsou doplnny obrázky Obr Zkušební tlesa pro zkoušení jednotlivých vlastností ztvrdlého betonu byla vyrobena ve tvaru krychle o rozmrech 150 x 150 x 150 mm a hranolu o rozmrech 100 x 100 x 400 mm.zkoušky ztvrdlého betonu byly provádny v Laboratoi stavebních hmot FAST VŠB-TU Ostrava na zaízeních firmy BetonSystem, spol. s r.o. Brno. Stanovení modulu pružnosti ztvrdlého betonu byla provedena v laboratoích Ústavu stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brn. Stanovení objemové hmotnosti Tab. 1. Objemové hmotnosti tles ztvrdlého betonu u zámsí A1 A4 (1. fáze zkoušení) Záms min [kg.m -3 ] max [kg.m -3 ] Ø [kg.m -3 ] Ø m [kg] A1 0% (4) 8,860 (4) A2 A3 A4 Mefisto K05 (ervenec 2004) 10% metalupku Mefisto L (4) 8,720 (4) (4) 8,800 (4) (4) 8,760 (4) Tab. 2. Objemové hmotnosti tles ztvrdlého betonu u zámsí B1 B10 (2. fáze zkoušení) Záms min [kg.m -3 ] max [kg.m -3 ] Ø [kg.m -3 ] Ø m [kg] B1 0% (4) 8,880 (4) B2 B (4) 8,870 (4) (4) 8,840 (4) - 4 -

5 Tab. 2. pokraování Záms B4 B5 B5* B6 B7 B8 B9 B10 5% metakaolínu Mefisto K05 (ervenec 2004) Mefisto K05 (ervenec 2004) Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K10 Mefisto K10 5% metalupku Mefisto L15 10% metalupku Mefisto L15 MetaStar 501 min [kg.m-3] max [kg.m-3] Ø [kg.m-3] Ø m [kg] (4) 8,940 (4) (4) 8,780 (4) (4) 8,850 (4) (4) 8,850 (4) (4) 8,830 (4) (4) 8,900 (4) (4) 8,770 (4) (4) 8,870 (4) Tab. 3. Objemové hmotnosti tles ztvrdlého betonu u zámsí C1 (3. fáze zkoušení) Záms min [kg.m -3 ] max [kg.m -3 ] Ø [kg.m -3 ] Ø m [kg] C1 0% (14) 8,800 (14) C2 C4 C6 * 5% metakaolínu Mefisto K05 Mefisto K05 Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ (14) 8,780 (14) (14) 8,790 (14) (14) 8,800(14) (14) 8,800 (14) (14) 8,800 (14) (14) 8,780 (14) (14) 8,770 (14) (14) 8,760 (14) Vysvtlivky k Tab min - nejnižší stanovená hodnota objemové hmotnosti ztvrdlého betonu u dané zámsi, max - nejvyšší stanovená hodnota objemové hmotnosti ztvrdlého betonu u dané zámsi, - 5 -

6 Ø - aritmetický prmr z jednotlivých výsledk (íslo v závorce udává poet jednotlivých mení u každé zámsi), Ø m - aritmetický prmr hmotnosti z jednotlivých výsledk (íslo v závorce udává poet jednotlivých mení u každé zámsi). Stanovení pevnosti v prostém tlaku Tab. 4. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí A1 A4 po 1dni (1. fáze zkoušení) Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c Ø f c A1 A2 A3 A4 A1/1 149,43 149, ,64 20,5 0 % A1/2 149,56 150, ,12 20,5 A2/1 149,54 150, ,86 58,5 A2/2 149,03 149, ,83 59,5 A3/1 149,46 150, ,89 52,5 A3/2 (ervenec 2004) 149,46 149, ,72 54,0 A4/1 10% metalupku 149,56 149, ,29 37,5 A4/2 Mefisto L15 149,41 149, ,82 39,5 20,5 59,0 53,3 38,5 Tab. 5. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí A1 A4 po 28 dnech (1. fáze zkoušení) Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c Ø f c A1 A2 A3 A4 A1/3 150,22 149, ,95 117,5 0 % A1/4 149,33 149, ,06 112,5 A2/3 149,56 149, ,80 137,0 A2/4 149,41 149, ,05 112,0 A3/3 149,64 150, ,21 130,5 A3/4 (ervenec 2004) 149,56 149, ,64 111,5 A4/3 10% metalupku 149,69 149, ,48 99,5 A4/4 Mefisto L15 149,61 150, ,24 98,0 115,0 124,5 121,0 98,8-6 -

7 Pevnost 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 A1 A2 A3 A4 Pevnost po 1 dni Pevnost po 28 dnech Obr. 1. Nárst pevností v prostém tlaku u zámsí A1 A4 (1.fáze zkoušení) Tab. 6. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí B1 B10 po 1 dni (2. fáze zkoušení) Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c Ø f c B1 B2 B3 B4 B5 B5* B6 B7 B8 B9 B10 B1/1 150,61 149, ,20 22,5 0 % B1/2 150,18 150, ,79 24,0 B2/1 150,37 150, ,77 29,0 B2/2 150,44 149, ,12 30,0 B3/1 150,22 150, ,83 38,0 B3/2 152,15 149, ,18 38,5 B4/1 5% metakaolínu 150,65 150, ,01 25,0 B4/2 (ervenec 2004) 150,48 150, ,94 25,5 B5/1 150,27 150, ,72 33,5 B5/2 (ervenec 2004) 149,81 148, ,70 34,5 B5*/1 149,81 149, ,21 26,0 B5*/2 (srpen 2005) 150,02 150, ,23 27,0 B6/1 5% metakaolínu 151,07 150, ,48 28,5 B6/2 Mefisto K10 149,73 150, ,63 28,0 B7/1 150,10 149, ,88 30,5 B7/2 Mefisto K10 152,11 150, ,21 29,5 B8/1 5% metalupku 151,23 150, ,78 23,0 B8/2 Mefisto L15 149,18 150, ,71 21,5 B9/1 10% metalupku 149,75 149, ,27 41,5 B9/2 Mefisto L15 150,11 150, ,90 41,0 B10/1 149,87 149, ,59 51,5 B10/2 MetaStar ,20 150, ,87 54,5 23,3 29,5 38,3 25,8 34,0 26,5 28,3 30,0 22,3 41,3 53,0-7 -

8 Tab. 7. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí B1 B10 po 28 dnech (2. fáze zkoušení) B1 B2 B3 B4 B5 B5* B6 B7 B8 B9 B10 Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c B1/3 150,01 149, ,00 103,5 0 % B1/4 150,19 150, ,32 109,0 B2/3 150,80 149, ,85 124,0 B2/4 150,06 150, ,60 133,0 B3/3 149,70 150, ,40 112,5 B3/4 149,83 150, ,77 126,0 B4/3 5% metakaolínu 149,79 151, ,96 128,5 B4/4 (ervenec 2004) 150,93 148, ,39 112,0 B5/3 150,92 150, ,61 112,5 B5/4 (ervenec 2004) 148,67 150, ,48 112,5 B5*/3 151,14 149, ,24 116,5 B5*/4 (srpen 2005) 150,63 149, ,08 125,5 B6/3 5% metakaolínu 149,47 149, ,05 113,5 B6/4 Mefisto K10 151,05 151, ,33 112,5 B7/3 149,87 149, ,45 118,0 B7/4 Mefisto K10 150,36 150, ,80 117,0 B8/3 5% metalupku 150,27 149, ,40 112,5 B8/4 Mefisto L15 150,61 150, ,50 109,5 B9/3 10% metalupku 149,99 149, ,23 114,0 B9/4 Mefisto L15 150,82 149, ,21 112,0 B10/3 151,09 150, ,91 123,0 B10/4 MetaStar ,98 158, ,78 110,0 Ø f c 106,3 128,5 119,3 120,3 112,5 121,0 113,0 117,5 111,0 113,0 116,5 Pevnost 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 B1 B2 B3 B4 B5 B5* B6 B7 B8 B9 B10 Pevnost po 1 dni Pevnost po 28 dnech Obr. 2. Nárst pevností v prostém tlaku u zámsí B1 B10 (2. fáze zkoušení) - 8 -

9 Tab. 8. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí C1 po 1 dni (3. fáze zkoušení) C1 C2 C4 C6 * Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c C1/1 149,52 149, ,17 40,5 C1/2 0 % 149,56 148, ,99 41,5 C1/3 149,52 149, ,36 41,2 C2/1 149,74 149, ,43 43,0 5 % mikrosiliky C2/2 149,74 149, ,62 46,5 C2/3 149,73 150, ,17 45,0 /1 149,67 149, ,12 52,0 10 % mikrosiliky /2 149,61 151, ,39 51,5 /3 149,59 147, ,35 52,0 C4/1 150,01 149, ,54 40,5 C4/2 149,86 149, ,01 42,5 C4/3 150,71 149, ,08 42,0 /1 149,89 149, ,68 43,5 /2 149,82 149, ,07 45,5 /3 149,61 149, ,53 44,5 C6/1 5% metakaolínu 149,57 150, ,03 33,0 C6/2 149,59 148, ,88 32,5 C6/3 149,59 150, ,28 33,5 /1 149,54 149, ,36 43,5 /2 149,54 148, ,75 44,0 /3 149,65 150, ,40 44,0 */1 149,57 149, ,49 40,5 */2 149,79 149, ,49 39,0 */3 (srpen 2005) 148,44 149, ,02 41,5 /1 5% metakaolínu 149,57 148, ,40 39,5 /2 a 5% 149,71 149, ,96 39,0 /3 mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 149,53 148, ,42 38,0 Ø f c 41,0 44,8 51,8 41,7 44,5 33,0 43,8 40,3 38,8 Tab. 9. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí C1 po 3 dnech (3. fáze zkoušení) Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c C1 C1/4 0 % 151,39 149, ,35 80,0 C2 C2/4 /4 C4 C4/4 150,78 149, ,46 82,0 149,74 149, ,32 88,5 149,94 149, ,36 83,0-9 -

10 Tab. 9. pokraování /4 C6 C6/4 /4 * */4 /4 5% metakaolínu (srpen 2005) 5% metakaolínu a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c 149,44 149, ,65 84,5 150,22 150, ,51 72,5 150,21 149, ,16 82,5 149,70 149, ,46 81,0 148,57 149, ,19 86,5 Tab. 10. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí C1 po 7 dnech (3. fáze zkoušení) Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c C1 C1/5 0 % 148,31 149, ,66 90,0 C2 C2/5 /5 C4 C4/5 /5 C6 C6/5 /5 * */5 /5 5% metakaolínu (srpen 2005) 5% metakaolínu a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 148,21 149, ,81 97,0 149,73 149, ,16 106,5 149,40 149, ,55 92,0 149,63 149, ,02 101,5 149,51 149, ,33 90,0 148,41 149, ,93 98,5 149,70 149, ,09 101,0 149,09 149, ,58 99,5-10 -

11 Tab. 11. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí C1 po 28 dnech (3. fáze zkoušení) C1 C2 C4 C6 * Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c C1/6 150,84 150, ,90 105,5 C1/7 0 % 149,66 151, ,84 98,5 C1/8 149,77 150, ,93 95,0 C2/6 150,63 151, ,11 124,0 C2/7 149,07 150, ,52 106,0 C2/8 149,23 150, ,94 126,5 /6 150,76 151, ,79 139,0 /7 148,29 150, ,37 134,5 /8 150,67 150, ,98 132,0 C4/6 150,98 150, ,95 109,0 C4/7 149,42 151, ,66 108,5 C4/8 149,42 150, ,08 112,0 /6 149,50 151, ,93 126,5 /7 150,00 151, ,22 130,0 /8 150,61 151, ,02 125,5 C6/6 5% metakaolínu 149,54 150, ,02 103,0 C6/7 150,38 149, ,70 97,5 C6/8 149,00 150, ,41 110,5 /6 149,19 150, ,24 111,5 /7 149,55 149, ,05 110,5 /8 150,03 150, ,73 112,5 */6 150,15 150, ,01 117,0 */7 150,09 150, ,93 118,0 */8 (srpen 2005) 150,31 149, ,45 125,5 /6 5% metakaolínu 148,65 150, ,53 122,5 /7 a 5% 149,31 150, ,64 123,0 /8 mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 149,77 150, ,05 125,0 Ø f c 99,7 118,8 135,2 109,8 127,3 103,7 111,5 120,2 123,5 Tab. 12. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u zámsí C1 po 90 dnech (3. fáze zkoušení) C1 C2 Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c C1/9 150,85 148, ,07 108,0 C1/10 0 % 150,86 148, ,99 117,0 C1/11 150,67 148, ,70 110,5 C2/9 150,53 151, ,14 125,5 C2/10 150,63 149, ,81 131,0 C2/11 150,93 150, ,60 120,0 /9 150,89 148, ,73 150,5 /10 150,95 147, ,12 120,5 /11 149,11 150, ,29 145,0 Ø f c 111,8 125,5 138,7-11 -

12 Tab. 12. pokraování C4 C6 Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c C4/9 150,87 150, ,11 110,5 C4/10 151,25 149, ,78 109,5 C4/11 150,36 149, ,08 120,0 /9 150,11 150, ,25 132,5 /10 151,17 150, ,81 128,5 /11 151,05 150, ,35 136,0 C6/9 5% metakaolínu 150,58 148, ,13 123,0 C6/10 151,09 148, ,45 117,0 C6/11 150,95 149, ,48 117,0 /9 150,74 149, ,12 126,5 /10 151,07 149, ,27 128,0 /11 151,04 148, ,91 118,5 /9 5% metakaolínu 150,53 150, ,23 122,5 /10 a 5% 151,05 149, ,60 125,5 /11 mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 151,00 150, ,71 127,5 Ø f c 113,3 132,3 119,0 124,3 125,2 Pevnost 150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 C1 C2 C4 C6 * Pevnost po 1 dni Pevnost po 3 dnech Pevnost po 7 dnech Pevnost po 28 dnech Pevnost po 90 dnech Obr. 3. Nárst pevnosti v prostém tlaku u zámsí C1 (3.fáze zkoušení)

13 Pevnost Stáí betonu [dny] C1 výchozí receptura (0 % pímsi) C2 5 % mikrosiliky C4 C6 5% metakaolínu * (srpen 2005) 5% metakaolínu a 5 % mikrosiliky Obr. 4. Kivky nárstu pevnosti v prostém tlaku u zámsí C1 (3. fáze zkoušení) Stanovení pevnosti v tahu ohybem Obr. 26. Uspoádání zatžování zkušebního tlesa pi zkoušce pevnosti v tahu ohybem

14 Tab. 13. Stanovení pevnosti v tahu ohybem u zámsí C1 po 1 dni (3.fáze zkoušení) Množství pímsi Hmotnost [kg] Šíka d 1 Výška d 2 Pevnost v tahu ohybem f cf Ø f cf C1 C2 C4 C6 * C1/T1 10,373 99,42 100,28 5,8 1,7 C1/T2 0 % 10,531 99,95 100,24 5,8 1,7 C1/T3 10,467 99,23 99,89 6,0 1,8 C2/T1 10,422 99,38 100,02 6,2 1,9 C2/T2 EMSAC ,387 99,23 99,98 6,0 1,8 C2/T3 DOZ 10,460 99,93 99,96 6,1 1,8 /T1 10, ,68 100,15 12,0 3,6 /T2 EMSAC , ,35 100,29 11,2 3,3 /T3 DOZ 10,386 99,78 100,52 12,5 3,7 C4/T1 10, ,11 100,69 5,0 1,5 C4/T2 10, ,47 100,03 5,3 1,6 C4/T3 10,528 99,85 99,90 6,0 1,8 /T1 10, ,29 100,14 15,5 4,6 /T2 10, ,52 99,95 13,5 4,0 /T3 10, ,76 99,92 15,7 4,7 C6/T1 5% metakaolínu 10,392 99,6 100,08 5,2 1,6 C6/T2 10,363 99,85 100,22 5,6 1,7 C6/T3 10, ,16 100,46 5,5 1,6 /T1 10% 10, ,32 100,51 5,7 1,7 /T2 metakaolínu 10,419 99,46 99,46 6,5 2,0 /T3 10, ,19 99,78 6,2 1,9 */T1 10% 10, ,09 100,11 8,5 2,5 */T2 metakaolínu 10, ,02 100,37 8,6 2,6 */T3 (srpen 2005) 10, ,27 100,19 8,9 2,7 /T1 5% metakaolínu 10,381 99,54 100,13 5,9 1,8 /T2 a 10,454 99,66 100,11 7,0 2,1 /T3 EMSAC 500 DOZ 10, ,06 100,18 6,4 1,9 1,73 1,83 3,53 1,63 4,43 1,63 1,87 2,60 1,

15 Tab. 14. Stanovení pevnosti v tahu ohybem u zámsí C1 po 28 dnech (3.fáze zkoušení) Množství pímsi Hmotnost [kg] Šíka d 1 Výška d 2 Pevnost v tahu ohybem f cf Ø f cf C1 C2 C4 C6 * C1/T4 10,405 97,10 100,09 35,5 10,9 C1/T5 0 % 10,421 99,77 100,09 36,5 11,2 C1/T6 10,443 97,25 100,64 34,5 10,5 C2/T4 10,439 99,55 100,18 44,0 13,2 C2/T5 EMSAC ,374 99,41 100,21 43,0 12,9 C2/T6 DOZ 10, ,70 100,15 43,5 12,9 /T4 10, ,73 100,16 43,0 12,8 /T5 EMSAC ,377 98,82 100,09 45,0 13,6 /T6 DOZ 10, ,20 100,15 45,0 13,4 C4/T4 10, ,82 100,25 43,0 12,7 C4/T5 10,448 99,69 100,19 40,0 12,0 C4/T6 10, ,32 100,20 41,0 12,2 /T4 10,495 99,47 100,49 47,5 14,2 /T5 10, ,17 100,27 42,0 12,5 /T6 10,477 99,39 100,30 42,0 12,6 C6/T4 5% metakaolínu 10, ,07 100,16 43,5 13,0 C6/T5 10, ,65 100,08 38,0 11,3 C6/T6 10, ,31 100,25 41,5 12,3 /T4 10% 10, ,21 100,16 42,5 12,7 /T5 metakaolínu 10,429 99,76 99,92 39,0 11,7 /T6 10,340 99,63 99,90 42,0 12,7 */T4 10% 10,609 99,51 100,21 47,5 14,3 */T5 metakaolínu 10, ,50 100,05 46,0 13,7 */T6 (srpen 2005) 10, ,55 100,10 43,0 12,8 /T4 5% metakaolínu 10,487 99,17 100,12 47,2 14,2 /T5 a 10,450 99,78 100,16 42,0 12,6 /T6 EMSAC 500 DOZ 10,449 99,88 100,24 45,5 13,6 10,87 13,00 13,27 12,30 13,10 12,20 12,37 13,60 13,

16 Tab. 15. Stanovení pevnosti v tahu ohybem u zámsí C1 po 90 dnech (3.fáze zkoušení) Množství pímsi Hmotnost [kg] Šíka d 1 Výška d 2 Pevnost v tahu ohybem f cf Ø f cf C1 C2 C4 C6 C1/T7 10,267 98,01 100,23 39,0 11,9 C1/T8 0 % 10,415 99,11 99,90 38,0 11,5 C1/T9 10,499 99,15 100,25 36,5 11,0 C2/T7 10, ,07 99,93 46,0 13,8 C2/T8 EMSAC ,343 99,83 100,20 41,5 12,4 C2/T9 DOZ 10,350 99,75 100,19 46,3 13,9 /T7 10,341 99,08 99,73 44,0 13,4 /T8 EMSAC ,315 99,83 99,78 41,7 12,8 /T9 DOZ 10,354 98,99 99,88 45,0 13,7 C4/T7 10,400 98,19 100,04 42,5 13,0 C4/T8 10,342 98,45 98,76 38,1 12,0 C4/T9 10,334 99,95 98,90 38,4 12,0 /T7 10, ,03 100,10 47,0 14,1 /T8 10,362 98,43 99,97 44,5 13,6 /T9 10,315 98,13 99,25 46,5 14,4 C6/T7 5% metakaolínu 10,324 98,01 99,82 45,5 14,0 C6/T8 10,377 99,58 99,33 43,5 13,3 C6/T9 10,322 99,75 99,83 43,5 13,3 /T7 10% 10, ,58 100,15 43,5 13,1 /T8 metakaolínu 10, ,61 100,20 38,8 11,8 /T9 10,501 99,01 99,90 38,3 12,0 /T7 5% metakaolínu 10, ,59 100,17 47,5 14,1 /T8 a 10,509 99,62 99,99 41,5 12,5 /T9 EMSAC 500 DOZ 10, ,44 100,11 46,5 13,9 11,47 13,37 13,30 12,33 14,03 13,53 12,30 13,

17 15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 C1 C2 C4 C6 * Ohybová pevnost v Pevnost v tahu za ohybu po 1 dni Pevnost v tahu za ohybu po 28 dnech Pevnost v tahu za ohybu po 90 dnech Obr. 5. Nárst ohybové pevnosti u zámsí C1 (3. fáze zkoušení) Obr. 6. Tleso / T6 pi zkoušce v tahu ohybem

18 Stanovení pevnosti v tlaku na koncích trámc Tab. 16. Stanovení pevnosti v tlaku na koncích trámc u zámsí C1 po 1 dni (3. fáze zkoušení) c1 Pevnost v tlaku f c1 c2 Pevnost v tlaku f c2 [Mpa] Ø Fc C1 C2 C4 C6 * C1/T1 222,01 22,0 209,71 21,0 C1/T2 0% 224,11 22,5 221,42 22,0 C1/T3 246,78 24,5 244,41 24,5 C2/T1 226,16 22,5 238,52 24,0 C2/T2 219,12 22,0 239,81 24,0 C2/T3 199,24 20,0 229,99 23,0 /T1 338,55 34,0 339,95 34,0 /T2 324,79 32,5 327,74 33,0 /T3 348,99 35,0 326,91 32,5 C4/T1 170,11 17,0 175,26 17,5 C4/T2 162,04 16,0 173,82 17,5 C4/T3 180,19 18,0 176,37 17,5 /T1 365,27 36,5 373,51 37,5 /T2 348,77 35,0 336,84 33,5 /T3 373,03 37,5 363,22 36,5 C6/T1 5% metakaolínu 144,76 14,5 152,11 15,0 C6/T2 143,32 14,5 143,99 14,5 C6/T3 139,20 14,0 141,65 14,0 /T1 201,52 20,0 185,29 18,5 /T2 198,89 20,0 201,58 20,0 /T3 191,80 19,0 188,98 19,0 */T1 287,15 28,5 282,31 28,0 */T2 296,61 29,5 292,10 29,0 */T3 (srpen 2005) 289,15 29,0 298,82 30,0 /T1 5% metakaolínu 191,36 19,0 187,96 19,0 /T2 a 199,48 20,0 199,28 20,0 /T3 197,72 20,0 204,22 20,5 22,8 22,5 33,4 17,3 36,0 14,4 19,5 29,1 19,7-18 -

19 Tab. 17. Stanovení pevnosti v tlaku na koncích trámc u zámsí C1 po 28 dnech (3. fáze zkoušení) c1 Pevnost v tlaku f c1 c2 Pevnost v tlaku f c2 [Mpa] Ø Fc C1 C2 C4 C6 * C1/T4 837,26 83,5 963,99 96,5 C1/T5 0% 857,52 86,0 944,37 94,5 C1/T6 829,19 83,0 931,96 93,0 C2/T4 1045,27 104,5 1136,52 113,5 C2/T5 945,87 94,5 1076,28 107,5 C2/T6 993,84 99,5 809,18 81,0 /T4 1244,54 124,5 1260,17 126,0 /T5 1212,96 121,5 1211,11 121,0 /T6 1200,57 120,0 1161,22 116,0 C4/T4 1051,79 105,0 1054,99 105,5 C4/T5 1061,03 106,0 1132,60 113,5 C4/T6 1068,20 107,0 1000,73 100,0 /T4 1235,18 123,5 1243,81 124,5 /T5 1213,77 121,5 1350,15 135,0 /T6 1242,34 124,0 1203,30 120,5 C6/T4 5% metakaolínu 1104,99 110,5 1094,33 109,5 C6/T5 977,42 97,5 985,24 98,5 C6/T6 848,88 85,0 991,71 99,0 /T4 1111,01 111,0 1107,13 110,5 /T5 1117,26 111,5 1082,22 108,0 /T6 1190,48 119,0 1074,72 107,5 */T4 1081,04 108,0 1139,26 114,0 */T5 1154,59 115,5 1169,28 117,0 */T6 (srpen 2005) 1239,18 124,0 1229,17 123,0 /T4 5% metakaolínu 1290,98 129,0 1282,18 128,0 /T5 a 1254,63 125,5 1213,72 121,5 /T6 1246,17 124, ,58 121,0 89,4 100,1 121,5 106,2 124,8 100,0 111,4 116,9 125,2-19 -

20 Tab. 18. Stanovení pevnosti v tlaku na koncích trámc u zámsí C1 po 90 dnech (3. fáze zkoušení) c1 Pevnost v tlaku f c1 c2 Pevnost v tlaku f c2 [Mpa] Ø Fc C1 C2 C4 C6 * C1/T4 837,26 83,5 963,99 96,5 C1/T5 0 % 857,52 86,0 944,37 94,5 C1/T6 829,19 83,0 931,96 93,0 C2/T4 1045,27 104,5 1136,52 113,5 C2/T5 945,87 94,5 1076,28 107,5 C2/T6 993,84 99,5 809,18 81,0 /T4 1244,54 124,5 1260,17 126,0 /T5 1212,96 121,5 1211,11 121,0 /T6 1200,57 120,0 1161,22 116,0 C4/T4 1051,79 105,0 1054,99 105,5 C4/T5 1061,03 106,0 1132,60 113,5 C4/T6 1068,20 107,0 1000,73 100,0 /T4 1235,18 123,5 1243,81 124,5 /T5 1213,77 121,5 1350,15 135,0 /T6 1242,34 124,0 1203,30 120,5 C6/T4 5% metakaolínu 1104,99 110,5 1094,33 109,5 C6/T5 977,42 97,5 985,24 98,5 C6/T6 848,88 85,0 991,71 99,0 /T4 1111,01 111,0 1107,13 110,5 /T5 1117,26 111,5 1082,22 108,0 /T6 1190,48 119,0 1074,72 107,5 */T4 1081,04 108,0 1139,26 114,0 */T5 1154,59 115,5 1169,28 117,0 */T6 (srpen 2005) 1239,18 124,0 1229,17 123,0 /T4 5% metakaolínu 1290,98 129,0 1282,18 128,0 /T5 a 1254,63 125,5 1213,72 121,5 /T6 1246,17 124,5 1209,58 121,0 89,4 100,1 121,5 106,2 124,8 100,0 111,4 116,9 125,0-20 -

21 Obr. 7. Vzorek / T8 pi zkoušce pevnosti v tlaku na konci trámce Pevnost C1 C2 C4 C6 * Pevnosti krychelné 1 denní Pevnosti krychelné 28 denní Pevnosti krychelné 90 denní Pevnosti na kocích trámc 1 denní Pevnosti na koncích trámc 28 denní Pevnosti na koncích trámc 90 denní Obr. 8. Srovnání krychelných pevností s pevností na koncích trámc

22 Stanovení pevnosti v píném tahu Tab. 19. Stanovení pevnosti v píném tahu u zámsí C1 po 28 dnech (3. fáze zkoušení) C1 C2 C4 C6 * Hmotnost [kg] Pevnost v píném tahu f t C1/12 8, ,28 5,55 C1/13 0 % 8, ,16 5,30 C1/14 8, ,64 5,85 C2/12 8, ,89 5,55 C2/13 8, ,42 5,50 C2/14 8, ,00 5,75 /12 8, ,07 6,50 /13 8, ,64 6,45 /14 8, ,11 6,80 C4/12 8, ,53 5,15 C4/13 8, ,70 6,20 C4/14 8, ,99 5,30 /12 8, ,01 6,25 /13 8, ,13 6,40 /14 8, ,92 6,20 C6/12 5% metakaolínu 8, ,18 5,35 C6/13 8, ,69 5,75 C6/14 8, ,30 5,90 /12 8, ,92 5,35 /13 8, ,57 5,95 /14 8, ,89 6,15 */12 8, ,14 6,30 */13 8, ,18 6,50 */14 (srpen 2005) 8, ,46 6,40 /12 5% metakaolínu 8, ,36 6,40 /13 a 8, ,78 5,80 /14 8, ,14 5,60 Ø f t 5,56 5,60 6,58 5,56 6,28 5,67 5,82 6,40 5,

23 Stanovení odolnosti povrchu betonu proti psobení CHRL Tab. 20. Srovnání hmotností ped a po zkoušce odolnosti povrchu proti CHRL C1 C2 Hmotnost ped zkouškou [kg] Hmotnost po zkoušce [kg] Rozdíl hmotnosti v [g] C1/15 8,7220 8,7205 1,5 C1/16 0 % 8,7340 8,7335 0,5 C1/17 8,7735 8,7720 1,5 C2/15 8,6855 8,6845 1,0 C2/16 8,7140 8,7130 1,0 C2/17 8,7275 8,7265 1,0 /15 8,6565 8,6520 4,5 /16 8,6085 8,6015 7,0 /17 8,6010 8, ,5 /15 8,7245 8,7235 1,0 /16 8,6780 8,6770 1,0 ELKEM 940 u /17 8,7400 8,7390 1,0 /15 8,7215 8,7195 2,0 /16 (listopad 8,8450 8, / ) 8,6835 8,6800 3,5 /15 5% metakaolínu (listopad 8,6635 8,6570 6,5 / ) + 5% 8,6730 8,6665 6,5 mikrosiliky EMSAC / DOZ 8,7250 8,7170 8,0 Tab. 21. Odolnost povrchu betonu proti CHRL C1 C2 Odpad po 25 cyklech [g] Odpad po 50 cyklech [g] Odpad po 75 cyklech [g] Odpad po 100 cyklech [g] Odpad celkem [g] Odpad na jednotku plochy [g. m -2 ] C1/15 0,7 0,6 0,6 0,8 2,7 106 C1/16 0 % 1,5 1,1 1,0 1,1 4,7 184 C1/17 1,8 0,9 0,6 0,8 4,1 161 C2/15 0,1 0,1 0,2 0,3 0,7 27 C2/16 0,2 0,2 0,3 0,4 1,1 43 C2/17 0,2 0,2 0,2 0,3 0,9 35 /15 1,7 0,8 0,8 0,7 4,0 157 /16 2,5 0,8 0,9 0,8 5,0 196 /17 2,9 1,3 1,9 1,1 7,2 282 Ø odpad na jednotku plochy [g.m -2 ]

24 Tab. 21. pokraování Odpad po 25 cyklech [g] Odpad po 50 cyklech [g] Odpad po 75 cyklech [g] Odpad po 100 cyklech [g] Odpad celkem [g] Odpad na jednotku plochy [g. m -2 ] /15 0,2 0,1 0,1 0,1 0,5 20 /16 0,2 0,3 0,2 0,1 0,8 31 /17 0,2 0,1 0,1 0,1 0,5 20 /15 0,3 0,1 0,2 0,2 0,8 31 /16 0,8 0,3 0,3 0,1 1,5 59 /17 0,6 0,4 0,3 0,4 1,7 67 /15 5% metakaolínu (listopad 1,7 0,5 0,4 0, / ) a 5% 1,8 0,7 0,4 0,3 3,2 125 /17 mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 1,5 0,9 0,4 0,7 3,5 137 Ø odpad na jednotku plochy [g.m -2 ] Tab. 22. Stanovení pevnosti v tlaku po zkoušce CHRL C1 C2 Rozmry Plocha A c [mm 2 ] f c C1/15 149,66 149, ,89 84,0 C1/16 0% 149,72 149, ,56 95,0 C1/17 149,70 150, ,75 91,0 C2/15 149,85 149, ,47 110,5 C2/16 149,74 149, ,20 117,0 C2/17 149,59 149, ,26 107,0 /15 149,88 149, ,52 104,5 /16 149,71 148, ,51 84,5 /17 149,93 149, ,92 76,5 /15 149,87 149, ,94 109,0 /16 149,80 149, ,73 105,5 /17 149,86 149, ,52 115,0 /15 149,81 150, ,36 82,0 /16 149,83 149, ,07 82,0 /17 149,80 149, ,76 90,0 /15 5% metakaolínu 149,68 149, ,19 99,5 /16 a 5% 149,72 149, ,34 106,0 /17 mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 149,96 150, ,42 110,5 Ø f c 90,0 111,5 88,5 109,8 84,7 105,3-24 -

25 250 Množství odpadu [g.m -2 ] C1 C2 Obr. 9. Množství odpadu po 100 cyklech zkoušky odolnosti proti psobení CHRL u vybraných zámsí Stanovení modul pružnosti rznými metodami Tab. 23. Stanovení statického modulu pružnosti E c u zámsí,,,. Rozdíl naptí a - b [Mpa] Pomrné petvoení a - b [ ] Statický modul Ec [GPa] / T10 34,0 0,908 37,5 / T11 EMSAC ,0 0,675 51,0 / T12 DOZ 34,0 0,688 49,5 / T10 34,0 0,683 50,0 / T11 34,0 0,543 62,5 / T12 34,0 0,543 63,0 / T10 34,0 0,494 69,0 / T11 34,0 0,668 51,0 / T12 36,5 0,740 49,5 / T10 5% metakaolínu 34,0 0,695 49,0 / T11 a 34,0 0,663 51,0 / T12 EMSAC ,0 0,686 49,5 DOZ Ø Ec 46,00 58,50 56,50 49,

26 Stanovení modulu pružnosti betonu rezonanní metodou Tab. 24. Stanovení dynamického modulu pružnosti E br L pi podélném kmitání u zámsí,,,. Objemová hmotnost Ø [kg.m -3 ] Frekvence podélného kmitání [khz] E br L [GPa] /T ,757 55,5 /T ,784 56,0 /T ,516 51,0 /T ,853 57,0 /T ,899 58,0 /T ,883 57,5 /T ,888 51,0 /T ,896 57,0 /T ,895 58,0 /T10 5% metakaolínu ,840 57,5 /T11 a ,842 57,5 /T ,843 58,0 Ø E br L [GPa] 54,16 57,5 55,33 57,66 Tab.25. Stanovení dynamického modulu pružnosti E br f pi píném kmitání u zámsí,,,. Objemová hmotnost Ø [kg.m -3 ] Frekvence píného kmitání [khz] E br f [GPa] /T ,455 52,5 /T ,443 52,0 /T ,443 52,0 /T ,524 55,5 /T ,524 55,5 /T ,513 55,0 /T ,516 55,5 /T ,517 55,5 /T ,523 55,5 /T10 5% metakaolínu ,488 55,0 /T11 a ,516 55,0 /T ,518 55,0 Ø E br f [GPa] 52,16 55,33 55,50 55,

27 Stanovení modulu pružnosti betonu ultrazvukovou impulsovou metodou Tab. 26. Stanovení modulu pružnosti UZ impulsovou metodou u zámsí,,,. Objemová hmotnost Ø [kg.m -3 ] Rychlost šíení v l [m.s -1 ] E bu [GPa] /T ,787 61,5 /T ,060 61,5 /T ,921 61,5 /T ,119 64,0 /T ,192 63,5 /T ,618 62,5 /T ,301 64,0 /T ,197 64,0 /T ,316 64,5 /T10 5% metakaolínu ,468 62,5 /T11 a ,427 63,0 /T ,536 62,5 Ø E bu [GPa] 61,5 63,3 64,2 62,6 3. Závr Hlavním cílem pedkládané práce bylo ovení vlivu pímsí metakaolín a metalupku s obchodním oznaením Mefisto (a zejména typu ) z produkce eských lupkových závod, a.s., Nové Strašecí na pevnostní a trvanlivostní vlastnosti navržených vysokopevnostních beton. Zárove byl srovnán vliv tchto metakaolín s úinky mikrosiliky, jako v souasnosti prakticky jediné silikátové pímsi do vysokopevnostních beton a ásten také s úinky komern zavedeného metakaolínu MetaStar 501. Laboratorní testování vysokopevnostních beton s pímsmi metakaolín Mefisto, dvou typ mikrosiliky a britského metakaolínu MetaStar pineslo následující základní poznatky:

28 Postupnou úpravou složení pvodn navržených zámsí a úpravou postupu laboratorního míchání erstvého betonu se podailo ve tetí fázi zkoušení pipravit modifikované receptury s požadovanou konzistencí danou stupnm rozlití F4, pípadn až F5. Tato skutenost je cenná zejména u zámsi * s, nebo pídavek metakaolínu zpravidla zpsobuje snížení konzistence erstvého betonu. Bylo zjištno, že konkrétní postup laboratorní pípravy erstvého betonu má, v pípad jinak zcela identického složení zámsí, vliv na výslednou konzistenci Záms B5* s 10 % metakaolínu ze srpna 2005, testovaná ve 2. fázi zkoušek vykázala rozlití 500mm (stupe F4), u zámsi s totožným složením (*) ve 3. fázi zkoušek bylo však zjištno rozlití 580mm (stupe F5). Prokázalo se, že veškeré pímsi, testované ve tetí, závrené fázi zkoušek (tj. metakaolín, dva druhy mikrosiliky i vzájemná kombinace metakaolínu a mikrosiliky) mají píznivý vliv na zvýšení pevnostních vlastností vysokopevnostních beton a vtšinou také zvyšují odolnost povrchu betonu proti psobení vody a chemických rozmrazovacích látek. Porovnání úink jednotlivých testovaných pímsí na sledované vlastnosti vysokopevnostních beton jsou patrné z Tab Úplným závrem lze íci, že laboratorním studiem bylo prokázáno, že pímsi metakaolínu se svými úinky prakticky ve všech sledovaných vlastnostech vyrovnají vlivu mikrosiliky ve vysokopevnostních betonech. Metakaolíny tak mohou pedstavovat novou ( alternativní ) silikátovou píms do vysokopevnostních a vysokohodnotných beton, jejich aplikace asto výrazným zpsobem pispje ke zlepšení kvalitativních parametr betonu. Pedpokládaná prmyslová výroba pucolánových pímsí na bázi kalcinovaných kaolín v eských lupkových závodech, a.s., Nové Strašecí by tak pedstavovala další, velmi kvalitní zhodnocení tradiních eských nerudních silikátových surovin