Vysokohodnotnรฝ betรณn
Galรฉria(4)

Vysokohodnotnรฝ betรณn

Partneri sekcie:

V 70. rokoch, keฤ sa pri budovanรญ stฤบpov niektorรฝch vรฝลกkovรฝch budov pouลพil betรณn s vyลกลกou pevnosลฅou v tlaku, neลพ bolo v tom ฤase beลพnรฉ, sa takรฝto betรณn oznaฤoval ako vysokopevnostnรฝ. V skutoฤnosti vลกak iลกlo len o vylepลกenรฉ betรณny. Neskรดr sa na znรญลพenie vodnรฉho sรบฤiniteฤพa zaฤali namiesto dovtedajลกรญch plastifikรกtorov pouลพรญvaลฅ superplastifikรกtory. Veฤพmi rรฝchlo sa zistilo, ลพe takto upravenรฝ betรณn zรญskal celรฝ rad ฤalลกรญch vlastnostรญ โ€“ vysokรบ tekutosลฅ, vysokรฝ modul pruลพnosti, vyลกลกiu ohybovรบ pevnosลฅ, niลพลกiu permeabilitu, zlepลกenรบ odolnosลฅ proti obrusu a lepลกiu trvanlivosลฅ. Oznaฤenie vysokopevnostnรฝ uลพ ฤalej nevystihovalo celkovรฉ vylepลกenie vlastnostรญ tejto novej skupiny betรณnu. Preto sa zaฤal ฤoraz viac presadzovaลฅ termรญn vysokohodnotnรฝ betรณn (VHB).


Jedna zo zauลพรญvanรฝch definรญciรญ hovorรญ o tรฝchto zรกkladnรฝch znakoch vysokohodnotnรฉho betรณnu:

  • vodnรฝ sรบฤiniteฤพ menej ako 0,35;
  • pevnosลฅ v tlaku viac ako:
  • 21 MPa po 4 hodinรกch od uloลพenia (veฤพmi rรฝchla pevnosลฅ),
  • 34 MPa po 24 hodinรกch od uloลพenia (vysokรก zaฤiatoฤnรก pevnosลฅ),
  • 69 MPa po 28 dลˆoch od uloลพenia (veฤพmi vysokรก pevnosลฅ);
  • vysokรก trvanlivosลฅ (koeficient trvanlivosti viac ako 80 % stanovenรฝ podฤพa ASTM C, metรณdou A).

Tab. 1 Triedy vysokohodnotnรฉho betรณnu

Pevnosลฅ v tlaku (MPa)* 50 75 100 125 150
Trieda vysokohodnotnรฉho betรณnu** I II III IV V

*) valcovรก pevnosลฅ po 28 dลˆoch
**) podฤพa Pierre-Claude Aรฏtcina

Pouลพitie vysokohodnotnรฉho betรณnu umoลพลˆovalo zmenลกiลฅ prierez prvku alebo mnoลพstvo pozdฤบลพnej vรฝstuลพe, ฤรญm sa znรญลพilo stรกle zaลฅaลพenie, a teda aj nรกklady na materiรกly. Skrรกtil sa i ฤas potrebnรฝ na odformovanie, prรญpadne podoprenie konลกtrukcie po odstrรกnenรญ debnenia.
Zvรฝลกila sa celkovรก tuhosลฅ konลกtrukcie a dosiahli sa menลกie priehyby trรกmov a dosiek, a to v dรดsledku:

  • zvรฝลกenia modulu pruลพnosti betรณnu,
  • zmenลกenia zmraลกลฅovania a dotvarovania,
  • zvรคฤลกenia prรญpustnรฉho predpรคtia,
  • zvรคฤลกenia momentu pri vzniku trhlรญn (zvรคฤลกenia pevnosti betรณnu v ลฅahu),
  • zvรคฤลกenia sรบdrลพnosti betรณnu s vรฝstuลพou.

Investor

Dรดleลพitou รบlohou investora je zรญskaลฅ najvyลกลกiu moลพnรบ nรกvratnosลฅ investรญcie v priebehu ลพivotnosti konลกtrukcie. Vo vรคฤลกine prรญpadov sa investor venuje vรฝberu konลกtrukฤnรฉho materiรกlu len veฤพmi obmedzene (alebo sa mu nevenuje vรดbec), pokiaฤพ sรบ splnenรฉ funkฤnรฉ poลพiadavky za prijateฤพnรบ cenu. Napriek tomu mรดลพu poลพiadavky investora silne ovplyvniลฅ koneฤnรฝ vรฝber konลกtrukฤnรฉho materiรกlu โ€“ napr. zvรฝลกenรญm pevnosti betรณnu v tlaku zo 60 na 75 MPa pri ลฅaลพnej pobreลพnej veลพi TROLL, ktorรก bola navrhnutรก do hฤบbky 300 m, sa dosiahlo znรญลพenie objemu pouลพitรฉho betรณnu o 50 000 m3 a uลกetrilo sa 77 mil. dolรกrov.

Projektant

Pri zvรกลพenรญ silnej konkurencie medzi oceฤพou, beลพnรฝm betรณnom a vysokohodnotnรฝm betรณnom v oblasti stavebnรฉho priemyslu prevaลพujรบ rieลกenia z vysokohodnotnรฉho betรณnu v prรญpadoch, keฤ ponรบkajรบ investorovi za danรฝch podmienok najlepลกiu nรกvratnosลฅ investรญciรญ. Na prvรฝ pohฤพad sa zdรก, ลพe projektant mรก koneฤnรฉ slovo vo vรฝbere konลกtrukฤnรฉho materiรกlu. Treba si vลกak uvedomiลฅ, koฤพko vstupnรฝch informรกciรญ musรญ zvรกลพiลฅ. Projektant musรญ uspokojiลฅ investora v oblasti funkฤnรฝch poลพiadaviek, architekta v oblasti estetickรฉho spracovania konลกtrukcie, a to vลกetko pri zohฤพadnenรญ technickรฝch problรฉmov a stavebnotechnickรฝch predpisov.

Zvรฝลกenรฝ modul pruลพnosti, rรฝchlejลกie dotvarovanie, vysokรก trvanlivosลฅ, zvรฝลกenรก nepriepustnosลฅ betรณnu alebo kombinรกcie tรฝchto faktorov hrajรบ vรฝznamnรบ รบlohu. Prรกve vฤaka vysokej odolnosti proti oteru sa vysokohodnotnรฝ betรณn mohol pouลพiลฅ na vozovky v Nรณrsku, kde sa v zime pouลพรญvajรบ pneumatiky pobitรฉ klincami. ฤŒasovo zรกvislรฉ deformรกcie v konลกtrukฤnรฝch prvkoch z beลพnรฉho betรณnu mรดลพu vyvolaลฅ vรฝrazne rozdielne napรคtie, ktorรฉ vyลพaduje zvlรกลกtne protiopatrenia v pรดvodnom projekte. Tieto opatrenia sลฅaลพujรบ nรกvrh, zvyลกujรบ vystuลพenie (dodatoฤnรฉ materiรกlovรฉ nรกklady), navyลกujรบ cenu prรกce (ukladanie, kontrola vรฝstuลพe), spomaฤพujรบ ukladanie betรณnu atฤ. Vysokohodnotnรฝ betรณn vลกak dosahuje koneฤnรฉ hodnoty dotvarovania rรฝchlejลกie neลพ beลพnรฝ betรณn, ฤรญm sa tieto problรฉmy redukujรบ.

Dodรกvateฤพ betรณnu

Vysokohodnotnรฝ betรณn mรก vysokรฉ technickรฉ nรกroky a nepripรบลกลฅa prรญstup typu pokus โ€“ omyl. Vyลพaduje vรฝskum na urฤenie najvhodnejลกรญch zloลพiek dostupnรฝch v danej oblasti. Kontrola kvality jednak vstupnรฝch surovรญn, jednak koneฤnรฉho vรฝrobku je nevyhnutnรก. Z praktickรฉho hฤพadiska sa dรก vลกeobecne predpokladaลฅ, ลพe vysokohodnotnรฝ betรณn predstavuje 10 aลพ 20โ€‰% z celkovรฉho objemu betรณnu pouลพitรฉho na vรฝลกkovรฉ budovy, ฤo predstavuje len malรฝ zlomok betรณnu v stavebnรญctve. Vyลกลกรญ obsah vody (oveฤพa viac, neลพ treba na รบplnรบ hydratรกciu cementu) v beลพnom betรณne spรดsobuje pรณrovitosลฅ a slabรบ mikroลกtruktรบru. Aplikรกcia vysokohodnotnรฉho betรณnu s niลพลกรญm obsahom vody preto umoลพลˆuje efektรญvnejลกie vyuลพiลฅ spojivovรฉ vlastnosti portlandskรฉho cementu. Tรฝm sa spotrebรบva menej samotnรฉho cementu.

Trvanlivosลฅ betรณnu

Trvanlivosลฅ betรณnu moลพno definovaลฅ ako jeho schopnosลฅ odolรกvaลฅ degradรกcii v dรดsledku pรดsobenia chemickรฝch, fyzikรกlnych a biologickรฝch vplyvov vzhฤพadom na ich trvanie a sรบฤasnรฉ pรดsobenie. Nedostatoฤnรก trvanlivosลฅ betรณnu vedie k jeho rozpadu, korรณzii vรฝstuลพe v betรณne, prรญpadne k obidvom degradรกciรกm sรบฤasne. Odolnosลฅ betรณnu v danom prostredรญ sa zvyลกuje s jeho odporom proti prenikaniu plynov, vody a roztokov chemikรกliรญ, preto sa priepustnosลฅ, t. j. permeabilita ฤasto pouลพรญva ako zรกkladnรฝ ukazovateฤพ trvanlivosti betรณnu. Betรณn s vyลกลกou pevnosลฅou nemusรญ maลฅ automaticky lepลกiu trvanlivosลฅ, hoci mechanizmus zodpovednรฝ za nรกrast pevnostรญ pรดsobรญ aj v smere zniลพovania permeability. Preto sa uprednostลˆujรบ vysokohodnotnรฉ betรณny pred ฤisto vysokopevnostnรฝmi.

Rozdiel v mikroลกtruktรบre beลพnรฉho betรณnu a VHB

Beลพnรฝ betรณn je nehomogรฉnny materiรกl zloลพenรฝ zo:

  • hydratovanej cementovej pasty,
  • tranzitnej zรณny medzi zrnami kameniva a zhydratovanou cementovou pastou,
  • kameniva.

Z dรดvodu lokรกlneho stenovรฉho efektu dochรกdza pri povrchu veฤพkรฝch zล•n k akumulรกcii urฤitej ฤasti zรกmesovej vody. Vรฝsledkom je, ลพe bezprostredne pri povrchu veฤพkรฝch zล•n kameniva mรก cementovรก pasta vyลกลกรญ vodnรฝ sรบฤiniteฤพ neลพ v urฤitej vzdialenosti od tohto zrna. V porovnanรญ s cementovou pastou vzdialenejลกou od rozhrania je mikroลกtruktรบra tranzitnej zรณny charakterizovanรก veฤพkรฝmi pรณrmi a tieลพ veฤพkรฝmi kryลกtalickรฝmi hydrataฤnรฝmi produktmi. Tranzitnรก zรณna je v beลพnom betรณne ลกirokรก 0,05 aลพ 0,1 mm.

Vysokohodnotnรฝ betรณn je nehomogรฉnny materiรกl zloลพenรฝ zo:

  • zhydratovanej cementovej pasty,
  • kameniva.

Pouลพitie niลพลกieho vodnรฉho sรบฤiniteฤพa a minerรกlnych prรญsad (prรญmesรญ) mรก za nรกsledok zmenลกenie hrรบbky a spevnenie tranzitnej zรณny. Nรญzky vodnรฝ sรบฤiniteฤพ podporuje tvorbu vnรบtornรฝch produktov hydratรกcie, ktorรฉ charakterizuje veฤพmi jemnรก textรบra. Cementovรก pasta neobsahuje plochรฉ hexagonรกlne kryลกtรกly portlanditu, dlhรฉ ihlice ettringitu ani vlรกkna C-S-H gรฉlu.

Trvanlivosลฅ VHB a beลพnรฉho betรณnu

Rozdiely v mikroลกtruktรบre vysokohodnotnรฉho a beลพnรฉho betรณnu majรบ dopad na pevnosลฅ v tlaku i na permeabilitu betรณnu. Slabรก mikroลกtruktรบra tranzitnej zรณny v prรญpade vodnรฉho sรบฤiniteฤพa od 0,50 do 0,70 brรกni betรณnu v tom, aby pรดsobil ako skutoฤne kompozitnรฝ materiรกl. Ak sรบ v tranzitnej zรณne pรณry a mikrotrhliny, nebude pevnosลฅ kameniva ovplyvลˆovaลฅ pevnosลฅ betรณnu, pretoลพe prenos napรคtia medzi cementovou pastou a kamenivom je mรกlo รบฤinnรฝ. Superplastifikรกtory umoลพลˆujรบ znรญลพiลฅ vodnรฝ sรบฤiniteฤพ aลพ na hodnotu 0,25 ฤi 0,20. Potom, aj keฤ sa hydratรกcia zastavรญ, obsahujรบ betรณny stรกle vรฝznamnรฝ podiel nezhydratovanรฝch zล•n. Tieto zrnรก tvoria akรบsi rezervu podobnรบ tej, akรบ nachรกdzame v starรฝch betรณnoch. Ak vzniknรบ v betรณne trhliny, nezhydratovanรฉ zrnรก mรดลพu hydratovaลฅ, len ฤo sa k nim trhlinami dostane voda. Hydrataฤnรฉ procesy, ktorรฉ takto premosลฅujรบ a zaceฤพujรบ trhliny, nazรฝvame samohojenie (selfhealing).

Oลกetrovanie vysokohodnotnรฉho betรณnu

Kรฝm v prรญpade beลพnรฉho betรณnu je oลกetrovanie dรดleลพitรฉ, pri vysokohodnotnom betรณne sa stรกva nevyhnutnosลฅou. V beลพnom betรณne s vyลกลกรญm vodnรฝm sรบฤiniteฤพom je vรฝslednรฉ zmraลกลฅovanie spรดsobenรฉ najmรค odparenรญm zรกmesovej vody a autogรฉnne (chemickรฉ, hydrataฤnรฉ) zmraลกลฅovanie je veฤพmi nรญzke. V prรญpade vysokohodnotnรฉho betรณnu s nรญzkym vodnรฝm sรบฤiniteฤพom prebieha hydratรกcia veฤพmi rรฝchlo. Ak sa neoลกetruje vodou, zรกmesovรก voda sa odvรกdza zo stรกle menลกรญch kapilรกr, a tak dochรกdza k jeho samovysuลกovaniu. Voda celkom nezapฤบลˆa malรฉ kapilรกry a vznikajรบ menisky. Sily, ktorรฝmi menisky vplรฝvajรบ na steny kapilรกr, sรบ veฤพmi veฤพkรฉ a vyvolรกvajรบ v betรณne rรฝchly nรกrast ลฅahovรฝch napรคtรญ, ktorรฉ spรดsobujรบ autogรฉnne zmraลกลฅovanie betรณnu.

Najlepลกรญm spรดsobom oลกetrovania vysokohodnotnรฉho betรณnu je jeho ochrana pred plastickรฝm zmraลกลฅovanรญm hneฤ po skonฤenรญ zhutลˆovania a po รบprave povrchu tak, ลพe sa prekryje fรณliou alebo vodnou hmlou. Vo chvรญli, keฤ sa zaฤรญna zvyลกovaลฅ teplota betรณnu (vplyvom prebiehajรบcej hydratรกcie cementu), ho treba kropiลฅ vodou โ€“ pri niลพลกom nรกraste teploty postaฤรญ aj vodnรก hmla. Teplota vody pouลพitej na oลกetrovanie betรณnu by nemala byลฅ niลพลกia ako teplota povrchu betรณnu. Oลกetrovanie vodou nesmie trvaลฅ v nijakom prรญpade menej ako tri dni. Celkovรฝ ฤas vลกak zรกvisรญ od veฤพkosti a typu konลกtrukฤnรฉho prvku. Po ukonฤenรญ oลกetrovania vodou sa odporรบฤa oลกetriลฅ betรณn nepriepustnรฝm filmom, a tรฝm zabrรกniลฅ odparovaniu vody z jeho povrchu.

Vysokohodnotnรฝ betรณn bude vลพdy betรณnom, ktorรฝ mรก nรญzky vodnรฝ sรบฤiniteฤพ a obsahuje superplastifikรกtor, jeho vรฝroba a spracovanie sa vลกak budรบ meniลฅ. V budรบcnosti bude obsahovaลฅ menej cementu a vody, na druhej strane vลกak viac minerรกlnych prรญmesรญ a chemickรฝch prรญsad. Hoci sa VHB neustรกle vyvรญja, jeho รบlohou nie je nahradiลฅ beลพnรฉ betรณny. Stรกle existuje mnoho aplikรกciรญ, ktorรฝm beลพnรฉ betรณny svojimi vlastnosลฅami plne vyhovujรบ.

Ing. Erik Zemรกnek
Foto: STACHEMA

Autor v roku 1993 ukonฤil ลกtรบdium na SvF STU v Bratislave. V praxi sa spoฤiatku venoval samotvrdnรบcim bentonitovรฝm suspenziรกm, injektรกลพnym zmesiam a technolรณgii vล•tanรฝch pilรณt. Po nรกstupe do spoloฤnosti STACHEMA sa naplno zaฤal zaoberaลฅ technolรณgiou betรณnu. V sรบฤasnosti vedie spoloฤnosลฅ STACHEMA Bratislava, s. r. o.

Literatรบra:
(1) Aรฏtcin, P.-C.: Vysokohodnotnรฝ betรณn, Edice Betonovรฉ Stavitelstvรญ, Praha, 2005
(2) Bajza, A., Rousekovรก, I.: Technolรณgia betรณnu, Jaga, Bratislava, 2006