Nová generace přísady pro úpravu viskozity čerstvého betonu v praxi Ivo Žaloudek, Vladislav Trefil

Transkript

1 Nová generace přísady pro úpravu viskozity čerstvého betonu v praxi Ivo Žaloudek, Vladislav Trefil 1 Úvod Samozhutnitelný beton (dále SCC) je v SR dobře znám od roku (V Japonsku a USA bylo jeho používání rozšiřováno již od konce 80.let). Důvody pro použití SCC jsou jasné: úspora pracovních sil při ukládání, vyšší kvalita betonové směsi, úspora energie, lepší pracovní podmínky atd. Do roku 2008 se receptury SCC řešily takřka výhradně návrhy tzv. práškového typu, kdy homogenitu tekutého betonu zajišťoval vysoký obsah cementu a příměsi. To sebou ovšem neslo nevýhodu diametrálně vyšší ceny, a tím i nižší konkurenceschopnosti oproti standardně hutněnému betonu. Proto dosud nedošlo k takovému rozšíření SCC, jak by se očekávalo. A to zvláště v zemích s nižší cenou pracovních sil. (Samozřejmě v případě vysokého stupně vyztužení nebo jiného zvláštního požadavku je použití SCC klasického typu odůvodnitelné či dokonce jediné možné řešení.) Dalším velice diskutovaným tématem byla citlivost SCC směsi na kolísání záměsové vody. Nyní se však šance pro masové využití SCC jeví daleko příznivěji díky novým výsledkům výzkumu BASF v oblasti chemie ovlivňující viskozitu betonu a tím i jeho stabilitu. Použití nové stabilizační přísady Rheomatrix v praxi ukázalo, že lze přejít z práškového typu SCC na typ SCC s VMA (viskozity modifying agent) a ještě schopnost samozhutnění zlepšit tím, že je betonová směs robustnější, méně lepivá a rychleji teče. Typy SCC SCC práškového typu SCC typu VMA SCC kombinované Charakteristika složení dle směrnice EFNARC Jemné podíly kg/m3 Použití VMA, Jemné podíly kg/m3 Jemné podíly kg/m3, použití přísady VMA 2 Přísady pro úpravu viskozity čerstvého betonu (dále nazývané jen VMA) Přísady VMA stabilizují čerstvý beton významným zvýšením hodnoty meze toku a menším zvýšením plastické viskozity. Dosud používané VMA přísady bohužel neumožňovaly získat dostatečnou stabilitu čerstvého betonu. Obecně 1

2 lze definovat jejich schopnost vybalancování nadbytku záměsové vody do max. 5 litrů /m3 betonu. Z praxe známe, že kolísání vlhkosti písku vnáší často do směsi nadbytek záměsové vody i kolem 10 litrů. Následkem takového nadbytku vody dochází k přesunu směsi do nestabilní oblasti čerstvého betonu a beton segreguje. Nově vyvinutá přísada VMA s názvem RheoMATRIX přináší řešení tohoto problému a dokáže navázat i více než 10 litrů nadbytečné záměsové vody na m3. Mechanismus jejího působení je založen na přitažlivosti vody k hydrofilním řetězcům za vzniku hydratační obálky, která modifikuje plastickou viskozitu pasty; současně působí adsorpci na více než jedné částici (přemostění) a zároveň má vysokou molekulovou hmotnost (3). Jakkoliv lze Rheomatrix použít pro tradičně hutněný beton v případě problému s jeho nestabilitou, v oblasti výroby SCC jsou jeho výhody přímo revoluční a umožňují jeho rozšíření jak v prefabrikaci, tak v transportbetonu.. Obr. 1 Polymer obklopený molekulami vody Obr. 2 Struktura RheoMATRIXu 3 Koncept Smart Dynamic Construction pro transportbetony Koncept Smart Dynamic Construction (dále jen SDC) vyvinutý koncernem BASF poskytuje systém, jak vyrobit a uložit robustní SCC třídy C16/20 (a vyšší) při každodenním použití s minimálními dodatečnými výrobními náklady. S pomocí přísady Rheomatrix lze vyrobit SCC směs s méně než 380 kg jemných částic do 0,125 mm! Což znamená úsporu kg jemných podílů oproti běžným SCC recepturám. Dosažení optimální dávky záměsové 2

3 vody se zajistí superplastifikační přísadou řady Glenium SKY. Takový beton nazýváme Smart Dynamic Concrete (2). SDC slučuje výhody tradičně vibrovaného betonu a samozhutnitelného betonu. Smart Dynamic Concrete je ekonomicky zajímavý druh SCC. Vyrábí se z materiálů běžně používaných. Není nutné intenzivního technologického dozoru jako u běžných SCC betonů. Cena je výrazně nižší než u tradičního SCC. Beton SDC teče rychleji a rychleji probíhá i jeho ukládání, díky nižší lepivosti. Všechny výhody samozhutnitelného betonu zůstávají zachovány. SDC nevyžaduje hutnění, což znamená, že pracovníci nemusí být vystaveni žádnému hluku ani zdravotně závadným vibracím. Betonování SDC technologií přineslo stavebním firmám velmi výraznou úsporu času. Proces ukládání je natolik snadný, že jej zvládne jeden pracovník, který navíc ušetří až 40% pracovního času. Výsledkem je, že pracovní produktivita je až 5 krát vyšší! Navíc je jeho výroba stejně snadná jako u standardního betonu, neboť směsi jsou méně citlivé na změny obsahu vody. Výhodou je stejnoměrná homogenita betonu ve všech částech konstrukce bez vad způsobených lidským faktorem při hutnění. Zvýšená soudržnost betonu a výztuže a zlepšení povrchů daná kvalitnějším obalením výztuže betonovou směsí. Další výhodou je výrazné zlepšení povrchů. Tento beton byl úspěšně uložen na četných stavbách v Čechách i na Moravě v průběhu Jedná se především o horizontální konstrukce, kde výhodnost této technologie je nejvíce patrná. V praxi jsme ověřili porovnání tradičně hutněného betonu s betonem technologie SDC a zde jsou některé příklady: Příklad 1 strop kostela Církve bratrské v Litomyšli Realizační firma: První Litomyšlská stavební a.s. Výrobce betonu: HOLCIM Česko Velikost projektu: 40 m 3 betonu Beton třídy C 25/30 Slump/flow mm po dobu 60 minut Výhodou je rychlost a snadnost ukládání čerstvého betonu z 8 na 3 hodiny a snížení počtu pracovníků ze 4 na 2. Nebyla ovlivněna rychlost odbednění ani konečné pevnosti. Použitím této technologie bylo uspořeno 141 EUR (3,54 EUR/m 3 ). Příklad 2 základová deska v Hronově Výrobce betonu: Bezedos Velikost projektu: 35 m 3 betonu Beton třídy C 16/20 Slump/flow 620 mm po dobu 60 minut Zrychlení betonáže ze 4 na 2 hodiny. Úspora pracovních sil ze 4 na 2 pracovníky. Použitím této technologie bylo uspořeno 139 EUR (3,96 EUR/m 3 ). 3

4 Tab. 1 Porovnání nákladů na výrobu a ukládání tradičně hutněného betonu a SDC betonu Objem betonu [m 3 ] 48 Technologie tradičně hut. S4 SDC Slumpflow 650 mm Doba ukládání betonu [hod.] 6:00 3:00 Počet pracovníků 4 2 Náklad na strojní zařízení (vibrační lišta,hladička) - energie, dovoz [ ] 60 Celková úspora na konstrukci (výroba+ukládání) [ ] 244 Úspora použitím SDC (výroba+ukládání) na 1 m 3 [ /m3] 5,08 Na výsledcích provozních zkoušek lze demonstrovat úspory stavební firmy, která se rozhodne pro použití tohoto druhu betonu. Použití technologie SDC znamená výrazné zkrácení ukládání betonu. Zkrácení doby ukládání betonu snižuje náklady na čerpadlo betonu a autodomíchávače. Obr. 3 Betonáž základových pasů Obr. 4 Betonáž základových pasů Výhody použití SDC: Úspora nákladů na pracovníky zrychleným ukládáním betonu a jeho srovnáním (odpadá hutnění a pracné rovnání i hlazení. Snížení nákladů na čerpadla betonu a autodomíchávače zkrácením času ukládání. Zkrácení procesu výstavby. Zlepšení povrchů. Snížení spotřeby energie eliminace vibrační techniky. Bezhlučné prostředí, snížení úrazovosti, lidský organismus není zatěžován emisemi vibrace. 4

5 Stejnoměrná homogenita betonu ve všech částech konstrukce bez vad způsobeným lidským faktorem při hutnění Zvýšená soudržnost betonu a výztuže dokonalým obtečením prutů směsí Po provozním ověření se již řada stavebních firem rozhodlo vyzkoušet tuto technologií. Jejich spokojenost je vyjádřena opakovanými objednávkami tohoto typu betonu. Současně se rozšiřuje i počet betonáren schopných dodat tento druh betonu. Vzhledem ke složení SDC blížícímu se standardně hutněnému betonu zůstávají ostatní vlastnosti (vývoj pevností, smršťování atd.) velmi podobné. Záleží tedy pouze na prováděcích firmách, zda možnost k úsporám využijí. 4 Aplikace RheoMatrixu v prefa výrobě RheoMATRIX výhodně doplňuje koncept Zero Energy Systém, představený BASF před zhruba 5 roky. Tento koncept pomáhá snižovat náklady na energie v rámci výroby prefabrikátů. Je postaven na účinku superplastifikačních přísad řady Glenium ACE, vytvářejících optimální interakci s cementem hlavně vzhledem k nárůstu počátečních pevností. Tím se dosahuje snížení nákladů na proteplování a zkrácení doby odbednění. Kromě nákladů na proteplování a bednění lze redukovat další náklady využitím technologie SCC. Tab.2 Potřeba času na ukládání betonu technologie hutněný SCC Čas potřebný k uložení 2,5 2,0 směsi (hod) Počet pracovníků Celkový počet hodin 32,5 22 Hodiny/kus 4,06 2,75 Nejenom, že byly dílce uloženy rychleji, došlo dokonce k efektivnějšímu využití pracovníků. Odhadovaná úspora při zavádění SCC je ca. 30% pracovní doby. Podobně bylo provedeno porovnání při kosmetických úpravách dílce: Tab.3 Potřeba času na opravy betonových dílců technologie hutněný SCC Počet pracovníků 2 1 Celkový počet hodin 19 9,5 Hodiny/kus 2,38 1,18 Podle druhu dílce lze přechodem technologie uspořit 25-75% pracovní doby. Výhodou je také kvalita povrchu bez známek kosmetických stěrek, která vypovídá o jakosti výroby. Další výhodou ukládání SCC je odstranění vysoké hlukové zátěže vznikající zvláště při hutnění ve velkých formách příložnými vibrátory. Normy pracovního prostředí se také mění rok od roku a jsou stále přísnější. Zlepšením 5

6 pracovních podmínek lze docílit zvýšení produktivity, snížení počtu pracovních úrazů či nemocí z povolání. Obr. 5 Betonáž vazníku Obr. 6 Povrch vazníku V prefa výrobnách usnadňuje RheoMATRIX výrobu SCC betonů snížením citlivosti betonové směsi na kolísání záměsové vody. Robustnost této přísady umožnilo zavedení SCC v prefa výrobnách, kde ještě donedávna nebyla výroba samozhutnitelného betonu možná. 5 Závěr Přísada na úpravu viskozity nové generace potvrdila v praxi jak výsledky laboratorních zkoušek, tak i zkušenosti se zaváděním SDC v dalších zemích Evropy. Přispívá k výrazné optimalizaci práce zrychlení doby ukládání čerstvého betonu, snížení počtu pracovníků ukládajících beton. Nezanedbatelnou výhodou je betonáž bez hutnící techniky s výslednou vynikající kvalitou. 6 Literatura [1] Khurana Rabinder, Magarotto Roberta, Moro Sandro: Smart Dynamic Concrete: An Innovative step towards a rationalized construction process for the ready mixed industry. CPI Concrete Plant International 1/2008 [2] Smart Dynamic Construction TM A concept for a new generation of highly flowable concrete grades. BFT 03/2008 [3] Joana Roncero, Mario Corradi, Rabinder S. Khurana: New Admixture- System For Low-Fines Self Compacting Concrete, 5 th Int. RILEM Symposium on SCC September 2007, Ghent 6