BEK-technologie betonu

ním, m2 je hmotnost navážky po promývání.
Sloučeniny síry
Sulfidy (sirníky) a sírany obsažené v kamenivu mohou mít nepříznivý vliv již na tuhnutí betonové směsi. V zatvrdlém betonu se projevují škodlivě především rozpustné sírany vznikem sulfoaluminátu vápenatého. Stejně se projevují i sloučeniny síry, které někdy pod vlivem vzdušného kyslíku oxidují na sírany. Oxidace probíhá obzvláště u některých sirníků za zvětšování objemu, což samo může způsobit rozpad kameniva nebo rozrušení betonu. Sloučeniny síry mohou též podporovat korozi ocelové výztuže v betonu i jiných kovových součástí stavby.
Sulfidy (sirníky) v kamenivu zjistíme přidáním 10% roztoku chemicky čisté kyseliny chlorovodíkové. Uvolňuje-h se sulfan (sirovodík), jsou ve směsi sulfidy (sirníky). Podle normy se obsah sulfidové (sirníkové) síry odvozuje výpočtem z rozdílu obsahu veškeré síry a síry síranové.
Sírany zjišťujeme pomocí chloridu barnatého. Vzorek rozdrceného kameniva hmotnosti 10 až 55 g smícháme s 10% roztokem kyseliny chlorovodíkové. Po usazení směsi přidáme 10 až 15 cm3 chloridu barnatého. Objeví-li se bílá sraženina, jsou v kamenivu sírany.
O použití kameniva je v obou případech nutné rozhodnout až po chemickém rozboru ve zkušebním ústavu.
Humusovitost
Přítomnost humusovitých látek v přírodním kamenivu působí škodlivé při tvrdnutí cementu. Účelem zkoušky humusovitosti je posoudit, do jaké míry jsou organické látky v kamenivu obsaženy. Při této zkoušce se však neprojeví některé jiné škodlivé látky, jako jsou organické slizy, cukry a podobné látky.
Humusovité látky v kamenivu zjišťujeme pomocí hydroxidu sodného. Je-li zbarveni roztoku tmavší než sytě žluté, jsou v kamenivu humusovité látky.
Drobné kamenivo vsypeme do odměrného válce po značku 130 ml a doplníme 3% roztokem hydroxidu sodného po značku 200 ml. Roztok s kamenivem řádně promícháme a ponecháme po dobu 4 hodin v klidu. Pak směs opět promícháme a uložíme na 20 hodin na místo, na němž je roztok chráněn před slunečními paprsky. Po 24 hodinách posoudíme kamenivo podle zbarvení roztoku.
Zbarvení roztoku nad kamenivem posuzujeme podle barevné stupnice a vyjadřujeme takto: bezbarvý nebo světle žlutý, sytě žlutý, žlutočervený, světle červenohnědý (světle hnědý), tmavě hnědočervený (tmavě hnědý). Podobně provádíme zkoušku pomocí etalonu. Etalon je směs 3% roztoku hydroxidu sodného a roztoku taninu v 1% ethanolu, obsahující 2 % kyseliny tříslové. Výsledek zkoušky však mohou ovlivnit některé jiné látky, které nemají škodlivý vliv na tvrdnutí cementu. Kamenivo, vykazující tmavší zabarvení roztoku ve srovnání s etalonem, lze dodávat pouze po dohodě výrobny a odběratele, prokáže-li se porovnávacími zkouškami, že při jeho použiti vyhovuje beton nebo malta pevností, popř. jinou předepsanou vlastností danému účelu.
Zkouška humusovitosti se nazývá též zkouška kolorimetrická (kolor - barva), podle zabarvení roztoku usuzujeme na množství humusovitých látek. Snížení vlivu humusovitých látek dosahujeme propíráním kameniva vápenným mlékem.
Protože zkouška humusovitosti není jednoznačná a příčinou zbarvení mohou být i látky nemající škodlivý vliv (např. pigmenty), děláme ještě zkoušku porovnávací.
Při porovnávací zkoušce porovnáváme pevnost série betonových kostek nebo tělísek vyrobených z již zkoušeného kameniva s pevností betonových kostek nebo tělísek vyrobených z ověřovaného kameniva podle stejného dávkování a zpracování. Série obsahuje alespoň tři zkušební tělesa. Je-li pevnost tělísek nebo kostek zkoušeného kameniva v rozsahu ± 10 % pevnosti tělísek z ověřovaného kameniva, kamenivo vyhovuje.
Hliněné hrudky
Obsah hliněných hrudek určujeme u frakcí kameniva větších než 2 mm. Určujeme je jako hmotnostní podíl zrn, h(, (%), která lze rozdrobit mezi prsty na částice propadající sítem o velikosti otvorů rovné polovině velikosti dolního mezního síta zkoušené frakce
kde m1 je hmotnost vzorku, m2 je hmotnost vzorku po rozdrobení a prosetí.
Hlinitost
Malé množství jílovitých látek, do 1,5 % hmotnosti kameniva, přispívá k vazkosti betonové směsi. Větší množství snižuje pevnost betonu, zvláště ulpívají-h částice na zrnech kameniva. Hlinitost stanovíme informativní zkouškou.
Do poloviny odměrného válce nasypeme kamenivo zbavené zrn větších než 22 mm. Do válce dolijeme vodu po značku 1000 ml. Kamenivo pečlivě ve vodě protřepeme a pak ponecháme válec po dobu 24 hodin v klidu. Jemné částice vytvoří nad kamenivem zřetelný prstenec. Tloušťka prstence vztažená k celkové výšce kameniva včetně usazeniny, určuje hlinitost. Výšku prstence H vyjádříme v %.
EFORMATINET
kde V1 je objem jemné usazeniny - výška, V2 je objem veškerého kameniva.
Otlukovost
Při míchám kameniva v míchačkách dochází k rozdrobování zrn většími zrny, k olamování ostrých hran drceného kameniva apod. Tyto účinky hodnotíme zkouškou otlukovosti. Vzorek kameniva vložíme do otlukového bubnu, kde kamenivo otloukáme ocelovými koulemi. Výsledkem je podíl vzniklé rozdrobeniny k hmotnosti vzorku, vyjádřený v procentech.
Otlukový buben je ocelový válec, uzavřený po stranách ocelovými čely. Poklop otvoru pro vkládání a vyjímání zkoušeného kameniva je upraven tak, že při zakrytí nemá vnitřní povrch žádné výstupky. Nabírání, zvedání koulí a zkoušeného kameniva zajišťuje při otáčení ocelová přepážka. Koule jsou ocelolitinové, hmotnosti 390 až 450 g. Buben se otáčí s frekvencí 30 až 33 otáček za minutu. Zkouška je skončena po 500 nebo l 000 otáčkách. Výsledek zkoušky je závislý nejen na počtu otáček bubnu a na počtu použitých koulí, ale i na množství a zrnitosti navážky. Proto je v normě předepsána nejen hmotnost navážky jednotlivých frakcí, ale i počet koulí a otáček otlukového bubnu.
Otlukovost Ot (%) hodnotíme na základě porovnání zrnitosti před zkouškou se zrnitostí vzorku po zkoušce:
Settings/pozemky/obr_bek/imagebek256.gif" \* MERGEFORMATINET
kde m1 je hmotnost vzorku před prosetím, m2 je zbytek vzorku po prosetí.
Nasákavost
Různé petrografické složení horniny podmiňuje různou nasákavost kameniva. Hutné kamenivo z vyvřelých a přeměněných hornin je většinou méně nasákavé (0,5 až l % hmotnosti). Kamenivo z usazenin je nasákavější. Vliv nasákavosti kameniva se projeví během půl hodiny od přidání vody. Protože dáváme do betonové směsi jen nejnutnější množství vody, musíme s nasákavostí kameniva při dávkování vody počítat a ověřovat si ji.
Zkouška: Kamenivo vysušíme při teplotě 105 až 110 °C do ustálené hmotnosti a zvážíme. Potom kamenivo vložíme do vody. Dbáme, aby jednotlivá zrna byla nejméně 20 mm pod hladinou. Po 48 hodinách vzorek kameniva vyjmeme, rozložíme na sací podložce a houbou zbavíme zrna povrchové vody. Osušené kamenivo zvážíme. Rozdíl nasáklého a vysušeného kameniva, vyjádřený v % hmotnosti, je nasákavost N:
ttings/pozemky/obr_bek/imagebek257.gif" \* MERGEFORMATINET
kde mn je hmotnost nasáklého kameniva, ms je hmotnost vysušeného kameniva.
Zrnitost
Množství jednotlivých velikosti zrn ve směsi kameniva zjišťujeme zkouškou zrnitosti čili zkouškou prosévací, též nazývanou zkouška granulometrická.
Zrnitost určujeme podrobně nebo zkráceně. Kontrolujeme tím množství zrn v jednotlivých frakcích a množství drobného a hrubého kameniva, neboli složení daného kameniva.
Nejčastěji provádíme zkoušku zrnitosti podrobně. Pomocí normových sít základní řady, popř. doplněných síty doplňkové řady a kalibry, roztřídíme vzorek kameniva podle velikosti na jednotlivé frakce. Množství zrn velikosti do 0,05 mm zjistíme procezovacím nebo sedimentačním způsobem. Hmotnost odplavitelných částí zahrneme do výsledku zkoušky. V případě, že kamenivo obsahuje frakce různých objemových hmotností, vyjádříme poměr jednotlivých zbytků na sítech objemovými podíly (jde o kamenivo různých hornin). Tím jsme stanovili poměrnou skladbu zrn kameniva. Výsledek znázorníme čárou zrnitosti.
Čára zrnitosti je plynulá, jestliže jsou na všech sítech zbytky kameniva. Čára zrnitosti je přetržitá, jestliže některá frakce chybí. (Pro výrobu vyšších pevností betonu velmi často používáme větší frakce hrubého kameniva a drobné kamenivo na vyplnění mezer mezi hrubými zrny.)
Tvar a povrch zrn
Kamenivo se skládá ze zrn různých velikostí a tvarů. Zrna mají větši povrch, mají-li tvar odlišný od koule. Zrna nevhodného tvaru, jako jsou jehlicovitá, destičkovitá, tyčinkovitá, lasturovitá, vytvářejí značnou mezerovitost, zvláště je-li jich větší množství.
Pro betonářské práce si vybíráme kamenivo, jehož zrna mají tvar pokud možno rovnoosý, tedy kulovitý, kostkovitý a poměr hlavních rozměrů a os přibližně stejný. K charakterizování tvaru zrna používáme tvarový index. Je dán poměrem největšího rozměru k nejmenšímu, tedy délky k tloušťce nebo k šířce. Tvarovým indexem kameniva charakterizujeme úzké nebo široké frakce hrubého kameniva. K tomu používáme průměrný tvarový index, tvarový index 3 a větší nebo tvarový index 5 a větší.
Průměrný tvarový index hrubého kameniva je aritmetický průměr všech tvarových indexů zrn příslušné frakce. U široké frakce jej určujeme pro každou základní frakci zvlášť.
Určujeme-li tvarový index úzké základní nebo doplňkové frakce, vybereme postupným výběrem 100 reprezentantů.
Tvarový index 3 a větší nemá být větší než 20 až 50 % (závisí na velikosti frakce a třídě kameniva), z předepsané hodnoty může připadnout nejvýše 15 % na zrna s tvarovým indexem 5 a větším. Tvarový index 3 a větší nás informuje o množství nevhodných zrn co do tvaru v příslušné frakci kameniva.
Cement
Cement je hydraulické pojivo, jemně mletá anorganická látka. Po smíchání s vodou vytváří kaší, která tuhne a tvrdne následkem hydratace vápenatých silikátů. Cementy, jejichž tvrdnutí způsobuje jiné mineralogické složky (např. vápenaté alumináty v hlinitanovém cementu), patří do další skupiny cementů.
Výroba cementu za sucha
základní surovina (vápenec, vápenné slíny, hlinité břidlice) se roztlouká a drtí v drtičkách na menší kusy, smíchá se s kazivcem kyzovými výpalky a nechá se uležet na skládce
uleželá směs se drtíme v kulových mlýnech na surovinovou moučku a ukládá se do homogenizačních sil (pro získání stejnorodé směsi)
ze sil putuje směs do rotační pece, kde se taví a dochází k jejímu slinování - slínek (rotační pec se skládá ze tří pásem: pásmo vzrůstu teploty - pásmo slinovací cca 1400°C - pásmo ochlazovací), poté se na delší dobu odveze na skládku
po dostatečném odležení se slínek mele a přidávají se do něj přísady pro vylepšení nebo získání požadovaných vlastností (základní přísadou, která se přidává do všech cementů je sádrovec, který reguluje tuhnutí)
Slínek:
křemičitanový - obsahuje více CaO, SiO a méně Al2O3, Fe2O3
hlinitanový - obsahuje více CaO, Al2O3 a méně SiO2, Fe2O3
Hydratace
Hydratace je pochod, při němž voda vstupuje do struktury sloučeniny a vznikající sloučeniny přecházejí v tuhou hmotu. Všechny slínkové nerosty jsou bezvodé. Ve styku s vodou hydrolyzují a hydratují. Silikáty bohaté na oxid vápenatý se hydrolýzou rozkládají na silikáty chudé na oxid vápenatý a hydroxid vápenatý.
Celkový obsah aktivního oxidu vápenatého (CaO) a aktivního oxidukřemičitého (SiO2) musí být v cementu větší než 50 % hmotnosti cementu.
Při hydrataci vznikají sloučeniny s chemicky vázanou vodou. Vytvářejí se řady kalciumhydroaluminátů a kalciumhydrosilikátů s různým množstvím chemicky vázané vody. Vzhledem k tomu, že tyto hydráty jsou méně rozpustné, tvoří se přesycený roztok a hydráty se srážejí v drobné krystalky. Část vysrážených krystalků má vysokou kohezní a adhezní vlastnost. Kolem prvních krystalů jako jader se vytvářejí krystalky hydratovaných složek. Stále narůstají a prodlužují se. Vlivem molekulárních sil jsou krystaly přitahovány, střetávají se navzájem, proplétají. Vzájemné proplétání vznikajících krystalů má velkou styčnou plochu, přispívá k pevnosti.
Hydratací vznikají hydratované sloučeniny a u alitu a belitu volný hydroxid vápenatý Ca(OH)2. Tato sloučenina je nejreaktivnější složkou hydratovaného cementu a umožňuje korozi betonu v agresivním prostředí.
Hydratace je chemický a fyzikální proces, při němž kašovitá cementová směs přechází do tuhého a tvrdého stavu.
Hydratační teplo
Při chemické reakci cementu s vodou vzniká teplo, které nazýváme hydratační teplo. Závisí na chemickém složení cementu, množství minerálů, a na jemnosti mletí. Čím je cement jemněji mletý, tím má větši povrch, který je smáčen vodou, tím je intenzivnější hydrolýza, včasnější počátek průběhu hydratace, tím rychleji se vyvíjí hydratační teplo.Hydratace probíhá nerušené při optimální teplotě 15 až 25 °C.
Tuhnutí
Tuhnutí je chemický a fyzikami pochod, při němž kašovitá směs cementu a vody tuhne v pevnou hmotu. Začátek tuhnutí je pro cementy obecného použití stanoven s ohledem na pevnostní třídu. Cementy pevnostní třídy maxim. 42,5 mají počátek tuhnutí stanoven nejdříve za hodinu, nejpozději do 12 hodin po smíchání cementu s vodou. U cementů pevnostní třídy 52,5 je počátek tuhnutí stanoven nejdříve za 45 minut. Začátek tuh nutí se oddaluje proto, aby se zajistila doba potřebná pro výrobu betonové směsi, její dopravu, uložení a zpracováni. Regulace tuhnutí, stanovení počátku, se provádí přidáváním sádrovce, a to maximálně do 5 % hmotnosti cementu, anebo sádrových střepů, které se přidávají s dalšími přísadami ke slínku při mletí cementu. Bez těchto přísad by přítomný minerál trikalciumaluminát počal hydratovat již při smáčení vodou.
Cementy se speciálními vlastnostmi mají stanoven začátek tuhnutí dříve, za 30 i méně minut, a konec tuhnutí za 6 hodin nebo dokonce za 8 minut. Takové cementy používáme pro urychlení betonáže při výrobě betonových dílců, při injektáži, nástřiku.
Tvrdnutí
Tvrdnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž se tuhá směs přeměňuje v tvrdou hmotu, která nabývá pokračující hydratací větší pevnosti. Rychlost tvrdnutí je dána chemickým složením a jemností cementu. Tvrdnuti probíhá zpočátku intenzivně, později se tvrdnutí zpomaluje, až se po několika letech ustálí. Největší přírůstek pevnosti nastává do 28 dnů. Tuto pevnost považujeme za základní, stoprocentní, a označujeme ji Rc28. Další nárůst pevnosti je velmi pomalý, velikost přírůstku pevnosti ovlivňuje prostředí a množství tetrakalciumaluminátferritu v cementu. Pevnost cementu a betonu zjišťujeme za 28 dní, taje pro hodnocení rozhodující.
Druhy cementů
Cementy pro obecné použití podle ENV 197-1 jsou rozděleny do 5 hlavních skupin označených římskou číslicí I až V. Základem těchto cementů je portlandský slínek, který je spojován méně nebo více složkami. Ty zvyšují vlastnosti cementu.
Evropský cement musí být označován druhem cementu a hodnotou normalizované pevnostní třídy. Má-li cement vysoké počáteční pevnosti, připojuje se písmeno R. Pro cementy určené k výrobě prefabrikátů zpracovaných proteplováním se použije označení UTB.
K rozlišení druhů cementů používáme barevné odlišení nápisů, a to:druh I - portlandské cementy ... černou barvoudruh II - portlandské cementy směsné ... zelenou barvoudruh III - vysokopecní cementy ... červenou barvoudruh IV - pucolánové cementy ... modrou barvoudruh V - směsné cementy ... hnědou barvou
Příklad označování:ENV 197-1 CEM I 42,5 R, uvádí, že se jedná o cement portlandský s pevnostní třídou 42,5 a má vysokou počáteční pevnost
I. Portlandský cement-základem je křemičitý slinek (K), přísady sádrovec-pevnostní třídy:42,5; 52,5 (42,5R; 52,5R)-rychlovazný: má strmý nárůst počáteční pevnosti v tlaku (použití pro prvky, které potřebujeme rychle odbednit)počátek tuhnutí: 42,5 – 60min; 52,5 – 45minkonec tuhnutí:42,5; 52,5 – max 12hod.-má rychlý hydratační proces, přičemž se uvolňuje velké množství hydratačního tepla (použití pro nízké teploty do 5oC, pro předpjaté konstrukce, pro konstrukce s požadavkem vysoké počáteční pevnosti, tenkostěnné konstrukce)
II.a) Portlandský struskový cement- základem je křemičitý slinek (K), přísady sádrovec + vysokopecní struska-pevnostní třídy:32,5; 42,5 (32,5R; 42,5R)počátek tuhnutí: nejdříve za 60minkonec tuhnutí: max 12hodmnožství strusky: A…6-20%; B…21-35%-struska zvyšuje odolnost proti agresivnímu prostředí, zpomaluje hydratační proces a zmenšuje množství hydratačního tepla-nevýhoda :zvyšuje smrštitelnost betonu na suchu-použití pro základové a masivní konstrukce a pro betonáž v létě-skupina A je pro běžné konstrukce-v prvním týdnu zrání musíme beton z tohoto cementu udržovat vlhký
II.b) Portlandský cement s křemičitým úletem-pevnostní třída 42,5-zvýšením obsahu silikátů se zvyšuje pevnost v tahu-využití pro konstrukce, které jsou vedle tlaku namáhané i tahem
II.c) Portlandský pucolánový cement-pevnostní třída 32,5-přítomnost pucolánu zvyšuje odolnost proti uhličitanovým vodám, odpadním vodám, zvyšuje plastičnost cementové maltoviny v betonu, čímž podporuje vodotěsnost
II.d) Portlandský popílkový cement-pevnostní třída 32,5;42,5-popílek zvyšuje plastičnost, zpracovatelnost, vodotěsnost-použití pro stavby přehrad
II.e) Portlandský cement s kalcinovanou břidlicí-pevnostní třída 42,5-odolný vůči chemickým vlivům, má plastické vlastnosti-použití pro injektáž
II.f) Portlandský cement s vápencem-pevnostní třída 32,5-odolává plísním-použití pro konstrukce potravinářského průmyslu, obchodů, nemocnic apod.
II.g) Portlandský směsný cement-pevnostní třída 32,5-použití pro běžné konstrukce
III. Vysokopecní cement-pomalý nárůst pevnosti, malý vývin hydratačního tepla; odolnost proti agresivnímu prostředí-pevnostní třída 32,5označení:A - (35-65% strusky) pro betonáž základů a dalších konstrukcí se stykem se zeminouB - (66-80% strusky) pro konstrukce, které jsou namáhané agresivně (sila), pro konstrukce vystavené síranovým vodámC - (81-95% strusky) pro betonáž konstrukcí před kotli a pecemi a na ochranné konstrukce proti žáru-použití pro masivní konstrukce z betonů nižších tříd, pro betonáž v horkém létě, pro konstrukce v agresivním prostředí
IV. Pucolánový cement-prodloužení nárůstu pevnosti-odolnost proti uhličitanovým a slatinným vodám, mořské vodě-vhodný pro mokré prostředí
V. Směsný cement-pevnostní třída 22,5-požití na podlahy, cementové potěry, betonová dlažba-pro méně namáhané konstrukce
Všechny druhy cementu se můžou skladovat max 3 měsíce.
Základní druhy cementů
Druh cementu
Název cementu
Označení cementu
Pevnostní třídy
Slínek K (%)
Složka cementu
Doplňující složky (%)
%
druh
I
Portlandský cement
I
42,5; 52,542,5 R; 52,5 R
95 - 100
-
-
0 - 5
II
Portlandský struskový cement
II/A-SII/B-S
32,5; 32,5 R
80 - 9465 - 79
6 - 2021 - 35
vysokopecní struska (S)
0 - 50 - 5
Portlandský cement s křemičitým úletem
II/A-D
42,5
90 - 94
6 - 10
křemičitý úlet (D)
0 - 5
Portlandský pucolánový cement
II/A-PII/B-PII/A-QII/B-Q
32,5
80 - 9465 - 7980 - 9465 - 79
6 - 2021 - 356 - 2021 - 35
pucolán přírodní (P)
pucolán průmyslový (Q)
0 - 50 - 50 - 50 - 5
Portlandský popílkový cement
II/A-VII/B-VII/A-WII/B-W
32,5; 42,5
80 - 9465 - 7980 - 9465 - 79
6 - 2021 - 356 - 2021 - 35
popílek křemičitý (V)
popílek vápenatý (W)
0 - 50 - 50 - 50 - 5
portlandský cement s kalcinovanou břidlicí
II/A-TII/B-T
42,5
80 - 9465 - 79
6 - 2021 - 35
kalcinovaná břidlice (T)
0 - 50 - 5
Portlandský cement s vápencem
II/A-LII/B-L
32,5
80 - 9465 - 79
6 - 2021 - 35
vápenec (L)
0 - 50 - 5
Portlandský směsný cement
II/A-MII/B-M
32,5
80 - 9465 - 79
6 - 2021 - 35
směs předcházejících složek (M)
 
III
Vysokopecní cement
III/AIII/BIII/C
32,5
35 - 6420 - 345 - 19
35 - 6566 - 8081 - 95
vysokopecní struska (S)
0 - 50 - 50 - 5
IV
Pucolánový cement
IV/AIV/B
32,5
65 - 8945 - 64
11 - 3536 - 55
pucolán (P, Q), křemičitý úlet (D), křemičitý popílek (V)
0 - 50 - 5
V
Směsný cement
V/A
V/B
22,5
40 - 64
20 -39
18 - 3018 - 3030 - 5030 - 50
vysokopecní struska (S)pucolán (P, Q)křemičitý popílek (V)
0 - 5
0 - 5
Pozn. : Doplňující složky - plniva nebo hlavní složky, pokud nebyly použity ve spojitosti se slínkem jako hlavní p