Jak se dosahuje pevnosti betonu?

Beton jako nejběžnější stavební materiál v moderním světě vyžaduje zvláštní přístup ke své výrobě. A hlavní fází jeho výroby je zpevňování betonu. Jedná se o složitý fyzikální a chemický proces, při kterém se betonová směs přemění na tvrdý a odolný materiál. Začíná bezprostředně po smíchání složek roztoku a může pokračovat dlouhou dobu, i když nejintenzivnější je v prvních dnech a týdnech po nalití.

Faktory ovlivňující nárůst pevnosti betonu

Přírůstek pevnosti betonu je ovlivněn mnoha faktory:

• značka, druh a kvalita cementu;
• poměr vody a cementu;
• vlhkost a okolní teplota;
• složení betonového roztoku;
• přítomnost přísad;
• konkrétní metody péče.

Samotný proces je vytvrzování roztoku v průběhu času.

Proces kalení

Skládá se ze dvou hlavních fází: tuhnutí a samotné vytvrzení.

uchopení

Jedná se o krátkodobou fázi, která nastává první den po nalití betonové směsi. Během této doby materiál přechází z plastického do pevného stavu, ztrácí pohyblivost a získává počáteční pevnost.

Proces probíhá ve čtyřech fázích.

1. Ihned po smíchání složek je betonová směs v plastickém stavu a lze ji snadno tvarovat.
2. 1-6 hodin po nalití směsi začíná hydratace cementu a roztok postupně ztrácí svou plasticitu. I když v této době zůstává směs stále relativně poddajná.
3. Uvolňuje se přebytečná voda, která se přestává podílet na tvorbě a tvorbě krystalických struktur.
4. Poslední fází je, když roztok ztuhne a začne nabírat na síle.

Tuhnutí betonu ovlivňují různé faktory. Například při teplotě +20°C trvá tuhnutí asi 1 hodinu. Při 0°C vydrží až 15–20 hodin.

Vyšší stupně se nastavují rychleji. Například M200 – za 2-3 hodiny, M300 – za 2 hodiny a M400 – za 1,5 hodiny. Jemné mletí cementu urychluje proces zvýšením aktivního povrchu cementových zrn.

Přebytečná voda zpomaluje tuhnutí, protože zrna cementu a koloidní částice se oddělují velkými vrstvami kapaliny. Speciální přísady mohou proces urychlit nebo zpomalit.

Dobu tuhnutí lze prodloužit stálým mícháním betonové směsi. Tato vlastnost se využívá při přepravě roztoku na velké vzdálenosti. Při výrobě železobetonových výrobků v napařovacích komorách může proces kvůli vysoké teplotě trvat 10-20 minut. Je důležité zabránit zamrznutí, protože to vede ke ztrátě pevnosti. Optimální vlhkost pro tuhnutí je minimálně 90 %.

Tvrdnutí betonu

Po zavadnutí začíná proces tvrdnutí, během kterého beton postupně nabývá na pevnosti. Proces může trvat několik týdnů nebo dokonce měsíců, ačkoli většina výkonu je dosažena za 28 dní.

V prvních 7 dnech získá beton asi 60–70 % své návrhové pevnosti. Do 28. dne je dosaženo 95 %. Tvrdnutí pokračuje po 28 dnech, ale mnohem pomaleji: přibližně 1-2 MPa za rok.

Optimální teplota pro kalení je +20±2°C. Při teplotách pod +18°C se proces zpomaluje. Pod +5°C se hydratace cementu prakticky zastaví. Teploty 0°C a nižší mohou způsobit „zmrznutí betonu“, což negativně ovlivní jeho konečnou pevnost.

Optimální vlhkost je 90% -100%. Nedostatečná vlhkost může vést k předčasnému vysychání betonového roztoku a snížení jeho pevnosti. Druh a kvalita použitého cementu, poměr voda-cement, přítomnost přísad – všechny tyto faktory ovlivňují také proces tuhnutí.

Proces tvrdnutí lze urychlit několika způsoby:

• používají se chemické urychlovací přísady;
• používá se vytvrzování párou nebo tepelné zpracování;
• Používá se ošetření ultrazvukem;
• je aplikován vysoký tlak.

Harmonogram posilování

Graf má obvykle tvar S. V prvních dnech dochází k rychlému náboru, pak se proces zpomaluje. Typická doba tuhnutí betonu:

• 3 dny: 30-40 % síly značky;
• 7 dní: 60-70 %;
• 28 dní: 95-100 %.

Tabulka přírůstku pevnosti betonové směsi v závislosti na teplotě

Okolní teplota vzduchu ovlivňuje rychlost, jakou beton získává pevnost.

teplota	7 dny	28 dny
+ 5 ° C	40%	80%
+ 20 ° C	70%	100%
+ 30 ° C	80%	100%

Nárůst síly za den

Sada pevnostních charakteristik za den vypadá takto:

• 1 den: 15-20 %;
• 3 dny: 30-40 %;
• 7 dny: 60-70 %;
• 14 dny: 80-90 %;
• 28 dní: 95-100 %.

Co určuje rychlost nabírání síly?

Existuje několik podmínek a faktorů, které způsobují, že betonová směs získá pevnost rychleji nebo pomaleji.

Druh a kvalita cementu

Různé druhy cementu poskytují různé rychlosti, proto se dělí do tří skupin: pomalu tuhnoucí, normálně tuhnoucí, rychle tuhnoucí. Čím jemnější je mletí cementu, tím rychleji a intenzivněji roste pevnost.

Přítomnost určitých složek v cementu ovlivňuje rychlost. Například obsah uhlíku a síry určuje vývoj pevnosti za 28 dní. Čerstvý cement poskytuje lepší soubor pevnostních charakteristik. Při dlouhodobém skladování, zejména v podmínkách vysoké vlhkosti, aktivita materiálu klesá.

Poměr vody a cementu

Vysoký obsah vody ve směsi může vést ke snížení pevnosti betonového kamene. Důvodem je, že přebytečná voda, která nezreagovala s cementem, zůstává ve hmotě roztoku ve formě pórů nebo se odpařuje a zanechává dutiny. Takové vady snižují hustotu a pevnost. Nízký poměr voda-cement vede k hustšímu a odolnějšímu betonu, ale při instalaci je zapotřebí větší úsilí a materiál se stává těžkým.

environmentální faktory

Zde jako v případě uchopování. +20°C je optimální teplota. Cokoli níže negativně ovlivňuje proces kalení. Vlhkost není nižší než 90 %, pokud je nízká, je vynaloženo veškeré úsilí na její zvýšení jakýmkoliv způsobem.

Složení betonové směsi

Složení betonové směsi s klasickou recepturou: cement 13%, drcený kámen 54%, písek 26%, voda 7%, může ovlivnit pevnost betonu. Poměry lze měnit v závislosti na požadovaných vlastnostech roztoku. Více cementu neznamená vysokou pevnost betonu. První ve velkém množství způsobuje rychlé smršťování, což vede k praskání betonového kamene.

Kamenivo by mělo mít hrubá zrna s nepravidelnými tvary. To zajistí lepší přilnavost, což odpovídajícím způsobem zvyšuje sílu. Velmi důležitá je také čistota písku a drceného kamene. Jakékoli minerální nebo organické nečistoty jsou slabými oblastmi.

Aplikace přísad

Ke zvýšení pevnostních charakteristik betonového výrobku se nejčastěji používají plastifikátory a superplastifikátory. Oni:

• zvýšit aktivitu cementu a podpořit úplnější zapojení jeho složek do hydratačních reakcí;
• umožňují zvýšit zpracovatelnost směsi bez zvýšení podílu vody;
• snížit počet pórů a kapilár v hotovém roztoku;
• zvýšení pevnosti až na 140 % jmenovité.

Přísady snižující vodu snižují obsah vody, poskytují zvýšenou hustotu, zlepšují životnost a mrazuvzdornost. Mikrosilika zlepšuje odolnost proti vlhkosti, kyselinám a vysokým teplotám. Tato přísada ušetří až 30 % cementu.

Akcelerátory tuhnutí zvyšují počáteční pevnost o 20-40%, zvyšují pevnost značky o 15-20%. Některá aditiva dosahují pevnosti značky za 7-10 dní namísto standardních 28.

Jak urychlit tvrdnutí betonu

Dobu potřebnou k získání pevnosti betonu lze zkrátit použitím technologických metod nebo přidáním přísad:

• použití chemických přísad urychlujících tuhnutí: síran sodný, chlorid vápenatý, potaš, fosforečnan sodný, které urychlují vývoj pevnosti o 80 % a zvyšují mrazuvzdornost až na 300 cyklů;
• použití tepelného zpracování nebo vytvrzování párou;
• použití rychle tvrdnoucích cementů;
• optimalizace složení betonové směsi;
• zajištění podmínek vytvrzování: teplota a vlhkost.

Při urychlování tvrdnutí musí být zachována rovnováha mezi rychlostí nárůstu pevnosti a konečnými charakteristikami betonu, aby byla zajištěna spolehlivost konstrukce.

Pevnost je nejdůležitější vlastností betonu. Slovo „síla“ se vykládá jako odolnost vůči agresi vnějších klimatických hrozeb a mechanických sil.

Stanovení pevnosti betonu je důležitým postupem, protože na jeho výsledcích bude záviset trvanlivost a spolehlivost budoucího stavebního projektu.

Stejně jako přírodní kámen i beton lépe odolává tlaku než tahu. V důsledku toho se za kritérium pevnosti považuje mez pevnosti betonu během tlaku a měří se v kgf/cm³ nebo MPa/cm².

Pevnost betonu se zvyšuje v důsledku fyzikálních a chemických procesů interakce mezi cementem a vodou ve vlhkých a teplých podmínkách. Ideální vlhkost 100% a teplota ne nižší než 20°C.

Co určuje pevnost betonu?

Pevnost betonu závisí na množství cementu v betonu a na poměru voda-cement (w/c), tedy na kvantitativním poměru vody k cementu.

Čím méně vody v betonu (do určité hodnoty) při konstantním množství cementu, tím větší pevnost.

Proces interakce cementu s vodou se nazývá hydratace.

Vývoj pevnosti betonu se zastaví, pokud beton vyschne nebo zmrzne v rané fázi. Předčasné vysychání nebo zmrznutí betonu nenávratně zhoršuje jeho pevnost, strukturu a další vlastnosti.

Faktory, které zvyšují index pevnosti

1. Procento z, tedy množství cementu ve složení. Čím vyšší je jeho obsah do určitého množství, čím pevnější je beton, tím účinnější bude odolnost vůči zatížení působícím zvenčí. Důležitým bodem je, že pevnost betonu se zvýší pouze do určitého množství pojivového materiálu. Po překročení určité hranice dojde k opačnému efektu. Vzhledem k tomu, že tzv. cementová pasta je smršťovací materiál a při sušení se smršťuje (zmenšuje objem), což způsobuje vnitřní pnutí a trhliny v betonu. To negativně ovlivňuje strukturu, pevnost a trvanlivost betonu. Proto je nutné dodržovat stanovená pravidla pro výběr kompozice.
2. Materiál hrubého kameniva. Díky tomu je zajištěna hlavní bezpečnostní rezerva betonu. Neméně důležitou roli hraje velikost komponentů a také jejich tvar a kvalita. Například drcený žulový kámen je odolnější než (karbonátový) drcený štěrkový kámen. V souladu s tím je jeho použití preferováno ve vysokých jakostech, kde je vyžadována vysoká mrazuvzdornost a je zde značné zatížení jinými konstrukcemi nebo vlivy. Obvykle se v objemových strukturách používá drcený kámen frakce 5-20.
3. Aplikace výztuže. Jak ukazuje praxe, pevnost betonu v tlaku se v přítomnosti rámu relativně mírně zvyšuje. Současně dochází k hlavnímu nárůstu pevnosti v důsledku tahových, ohybových a torzních účinků. To je ve stavebnictví velmi důležité, protože to poskytuje příležitost rozšířit způsoby použití konstrukce.
4. Péče o beton po nalití. Zpravidla to zahrnuje řadu opatření zaměřených na zhutnění. Pevnost betonu se po vibracích zvyšuje, což umožňuje odstranit přebytečný vzduch, což znamená vytvoření hustší monolitické hmoty. Je však třeba si uvědomit, že příliš dlouhé vystavení vibracím vede k delaminaci betonu.
5. Udržování vlhkosti v betonu blížící se 100 %. pomocí vlhkosti a opatření k zabránění vysychání betonu.
6. Udržujte teplotu betonu nejlépe blízkou 20°C s vyhříváním, pokud je chladno, nebo naopak, ochrana před sluncem (přehřátí).

Výběr složení betonu u firmy Prombeton si můžete objednat na telefonním čísle +7 (915) 720-01-00 nebo pomocí speciálního formuláře přímo na našich stránkách.