dnes je 16.8.2022

Input:

Obecné požadavky na betonové konstrukce

30.4.2010, Zdroj: Verlag Dashöfer

6.2.1
Obecné požadavky na betonové konstrukce

Beton je materiál, který pro své téměř univerzální vlastnosti nachází využití v průřezu všech konstrukčních částí stavby, od základů po komínová tělesa, od konstrukčních prvků po zálivky a výplně. Betonové konstrukce procházejí logicky v této podobě i naší příručkou. V každé kapitole Technických požadavků, věnované konstrukční části tvořené betonovou konstrukcí, uvádíme zásady a doporučení pro návrh a provádění těchto částí a upozorňujeme na možná úskalí a doporučení norem.

Nicméně pro obecnost některých zásad a zejména proto, že se zaváděním nových norem (v různé fázi rozpracovanosti) a právních předpisů (s množstvím vazeb, aktualizací a rušení) se v pouhém výčtu jejich obsahu ztrácejí vazby na betonové konstrukce, považujeme za vhodné uvést souhrnně alespoň nejdůležitější požadavky a vztahy vyplývající ze současně platných předpisů na hmotu, ze kterých jsou vyráběny – na beton.

Uváděné informace (a také základní členění) vychází převážně z ČSN EN 206-1 Beton – specifikace, výroba, vlastnosti, shoda – včetně Změny Z3 a jsou doplněny pasážemi z norem a předpisů souvisejících, z odborné literatury a technických informací. Některé údaje z norem a jiných podkladů jsou pro lepší přehlednost kráceny a nejsou ve všech případech uváděny se všemi výjimkami a poznámkami. V současnosti dochází k lavinovitému nahrazování nebo měnění norem dosud platných a některé připravené normy schvalovacím procesem dosud neprošly a naopak některé normy zaváděné doplňují odkazy na „staré“ ČSN. V případech, které si to vyžadují, je proto třeba mít k dispozici vždy platné znění oficiálně vydaného předpisu (včetně případných změn a doplňků).

V České republice v současné době platí tři soubory normativních dokumentů:

  • původní normy ČSN,

  • předběžné normy ENV (ČSN P ENV),

  • postupně zaváděné normy EN (ČSN EN).

Jednotlivé soubory mají být používány odděleně, nelze použít některé normy ze souboru ČSN a další ze souboru ČSN EN. Předpokládá se, že od 1. března 2010 bude platit pouze soubor norem ČSN EN. Z celé situace lze usuzovat, že konfliktní normy budou zrušeny. Často je však v těchto normách celá řada doporučení, která neodporují zásadám uvedeným v evropských normách, ale nejsou v nich obsažena. Předpokládá se, že tato ustanovení, obsahující mnohdy dlouholeté zkušenosti, výsledky dlouhodobého výzkumu a postupy zavedené na základě výsledků našich zkoušek, budou postupně včleněna do souboru norem způsobem, který to systém umožňuje a jak se to v současnosti také děje (např. vytvořením „zbytkových“ norem, národních příloh apod.).

Pro pochopení souvislostí uvádíme se zaměřením na předmět našeho zájmu, že Evropské normy jsou zpracovávány ve čtyřech úrovních:

  • úroveň 1 – obsahuje normy uvádějící zásady zajištění spolehlivosti (včetně trvanlivosti) při navrhování konstrukcí a zatížení stavebních konstrukcí,

  • úroveň 2 – obsahuje normy pro navrhování a konstrukční úpravy konstrukcí z různých materiálů, včetně konstrukcí základových a návrhu konstrukcí na seizmické účinky. [V našem případě se jedná např. o ČSN EN 1992-1-1 (Eurokód 2) Navrhování betonových konstrukcí – Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby],

  • úroveň 3 – obsahuje normy pro konstrukční materiály a provádění konstrukcí. (Zde se jedná např. o ČSN EN 206-1 Beton – specifikace, výroba, vlastnosti, shoda, ČSN P ENV 13670-1 Provádění betonových konstrukcí, ČSN EN 197-1 Cement – Část 1: Složení, specifikace a kritéria shody cementů pro běžné použití, ČSN EN 12620 +A2 Kamenivo do betonu),

  • úroveň 4 – obsahuje normy pro zkoušení materiálů. (Např. ČSN EN 12350 Zkoušení čerstvého betonu, ČSN EN 12390 Zkoušení ztvrdlého betonu, ČSN EN ISO 15630-3 Zkušební metody).

Než začneme uvádět odkazy na určité normy a údaje z nich, je nezbytné zdůraznit některé zásady a vazby na právní předpisy a získat představu, jak s uvedenými údaji nakládat.

ZÁVAZNOST V TECHNICKÉ NORMALIZACI

Zásady technické normalizace vycházejí ze zákona č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výstavbu ve znění pozdějších předpisů (vč. zákona č. 490/2009 Sb.).

Z našeho hlediska je významné

  • ČSN již nelze vydat jako závazné,

  • dosavadní závaznost ČSN (i jen vybraných článků) skončila 31.12.1999,

  • zavádějí se „harmonizované“ normy (výrobkové),

  • platí zákaz rozmnožování a rozšiřování ČSN (i jejich částí) bez souhlasu pověřené právnické osoby.

VÝZNAM NĚKTERÝCH TERMÍNŮ A ODKAZŮ:

  • Technický předpis – obecně závazný právní předpis. Technické normy nejsou technický předpis, ale mohou být s technickým předpisem harmonizovány – tzn., že konkretizují obecný technický požadavek, uvedený v technickém předpisu.

  • Technický dokument – dokument, který obsahuje technické specifikace výrobku a není technický předpis ani technický dokument, a který by mohl vytvářet technickou překážku obchodu.

  • Technické normy – Česká technická norma je dokument schválený pověřenou právnickou osobou pro opakované nebo stálé použití, vytvořený podle zákona (č. 142/19991 Sb., o československých technických normách, ve znění z. č. 632/1992 Sb. a zákon č. 22/1997, resp. 71/2000 Sb.), označený symbolem ČSN, jehož vydání bylo oznámeno ve Věstníku Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví (Věstníku ÚNMZ). Technická norma není obecně závazná. Poskytuje pravidla, směrnice nebo charakteristiky činností nebo jejich výsledků zaměřené na dosažení optimálního stupně uspořádání ve vymezených souvislostech. Jinými slovy: jedná se o dokumentované dohody k zajištění, že materiály, postupy a služby vyhovují danému účelu. Jejich používání je dobrovolné, avšak všestranně výhodné.

  • Harmonizované TN – jsou technické normy vydané k technickému předpisu. Česká harmonizovaná norma přejímá harmonizovanou evropskou normu nebo harmonizační dokument. Harmonizované české technické normy nejsou závazné. Při jejich splnění se ale má za to, že výrobek odpovídá příslušným obecným ustanovením technického předpisu (nařízení vlády přejímající směrnici ES), k němuž se norma nebo předpis vztahuje. Jsou oznamovány ve Věstníku ÚNMZ s uvedením technického předpisu, k němuž se vztahují. Uváděny jsou i případné vazby na technické normy, obsahující podrobnější technické požadavky. Ty se pak stávají určenými normami.

  • Normová hodnota – podle § 6 vyhl. č. 268/2009 Sb. je to konkrétní technický požadavek (limitní hodnota, návrhová metoda, národně stanovené parametry, technické vlastnosti stavebních konstrukcí a technických zařízení), obsažený v příslušné ČSN (odkaz na zákon č. 22/1997 Sb.), jehož dodržení se považuje za splnění požadavků konkrétního ustanovení této vyhlášky.

ZÁVAZNOST DODRŽOVÁNÍ NOREM

V kterých případech je dodržování (platných nezávazných) norem závazné:

  • Závaznost daná organizačním opatřením – vedoucí organizace může závaznost uložit v rámci pracovních povinností. Jedná se o právní vztah, který je v souladu se zákoníkem práce. Podmínkou je, že pracovník musí být s obsahem norem seznámen.

  • Závaznost daná smluvním vztahem – dojde-li k ujednání o tom, že předmět smlouvy nebo jeho některá část musí splňovat požadavky konkrétní ČSN, stává se splnění požadavků právní povinností se všemi důsledky.

  • Rozhodnutím správního orgánu, vydaným na základě zmocnění uvedeného v zákoně (např. ve Stavebním řádu). Například ve stavebním povolení lze stanovit, že stavba musí splňovat požadavky určitých (vyjmenovaných) ČSN.

  • Právními předpisy – některé předpisy odkazují na ČSN. Stanoví tak přímou nebo nepřímou povinnost dodržovat technické normy, ale jen těm subjektům, kterým daný právní předpis stanoví konkrétní povinnost (např. vyhl. č. 268/2009 Sb. v požadavku „normová hodnota“ má na mysli konkrétní technický požadavek – limitní hodnotu, návrhovou metodu – obsažený v příslušné ČSN, jehož splnění se považuje za dodržení požadavku stanoveného vyhláškou). V některých případech jde o pouhé upozornění na existenci určité ČSN – pak nejde o ustanovení povinnosti tyto ČSN dodržovat. Obecně panuje v oblasti předpisů značná nepřehlednost. K odkazům při tvorbě předpisů přistupuje každé ministerstvo, které předpis připravuje, jinak a odkazy často nejsou datovány, jeví se však snaha dodržování norem ukládat (mnohdy v zastřené podobě):

    • splnění harmonizované normy – není povinné, avšak splnění jejího obsahu se požaduje za splnění požadavků technického předpisu, k němuž se tato norma vztahuje (např. k nařízení vlády č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky byla oznámena jako harmonizovaná norma ČSN EN 197-1 (72 2101) Cement- část 1: Složení, specifikace a kritéria shody cementů pro obecné použití),

    • zákon č. 102/2001 Sb., o obecné bezpečnosti výrobků a změně některých zákonů v § 3 odst. 2 stanoví: Za bezpečný výrobek se považuje výrobek, splňující požadavky zvláštního právního předpisu a mezinárodních smluv. Pokud pro výrobek takový předpis existuje, považuje se za bezpečný výrobek ten, který splňuje požadavky českých technických norem nebo odpovídá stavu vědeckých a technických poznatků známých v době jeho uvedení na trh. Možnost dosažení vyšší úrovně bezpečnosti nebo dostupnosti jiných výrobků představující nižší stupeň rizika není důvodem k tomu, aby nebyl výrobek považován za bezpečný. Z toho plyne: Za těchto podmínek není dodržení ČSN povinné. Ovšem důkaz o tom, že ČSN byly dodrženy, je důkazem o tom, že výrobek splnil obecnou povinnost zavádět na trh jen bezpečné výrobky.

Právní řád ČR obsahuje řadu předpisů, které stanoví přímo nebo nepřímo povinnost řídit se technickými normami. Lze jen doporučit, aby všichni ve vlastním zájmu dodržovali zejména ta ustanovení ČSN, která se týkají ochrany oprávněného zájmu, tzn. bezpečnosti osob, domácích zvířat a majetku, ochrany zdraví, trvanlivosti, úspor energie, ochrany životního prostředí.

BETON

Beton je stavební hmotou velmi univerzální – vyrábí se ho velké množství a jeho funkce ve stavební konstrukci mohou být velmi odlišné. Je proto vhodné ujasnit si, co si pod tímto pojmem máme představovat a čím se při jeho využívání máme řídit. Nejedná se jen o čísla z normových tabulek, ale o celou „filosofii“ návrhu a nakládání s ním.

Beton je uměle vytvořená hmota, ve které je jako plniva použito zpravidla přírodního kameniva a jako pojiva zpravidla cementu. Nejnovější normové předpisy (ČSN EN 206-1 Změna Z3 – platná od 1. 5. 2008) označují jako beton nikoli pevnou hmotu, nýbrž již směs složek po jejich promíchání. V tomto stavu je označován, jazykově dost necitlivě, jako „čerstvý beton“. Výraznou vlastností betonu je skutečnost, že se jedná o živý materiál, v čase se často i velmi zřetelně mění (např. nárůst pevnosti v čase).

Tradicí posilované vědomí spolehlivosti betonu jako takového vedlo po poměrně dlouhé období k tomu, že byla pozornost zaměřena více na dokonalejší využívání betonu v konstrukci než na další rozvíjení jeho vlastností. V poslední době, zejména díky cílenému výzkumu v oblasti přísad a příměsí došlo k velmi výraznému nárůstu dosažitelných technických vlastností betonu. Lze to ilustrovat například na maximálních hodnotách pevnosti betonu v tlaku, se kterými počítaly naše normové předpisy v jednotlivých letech.

Obr. č. 1: Nárůst maximální hodnoty pevnosti v tlaku

Relativně jednoduchá technologie výroby betonu dává mnohdy vzniknout falešné představě, že beton lze vyrobit smícháním jakéhokoliv množství libovolného kameniva, cementu a vody. Lze, ale obvykle se jedná o beton špatných vlastností a navíc i drahý. Další mylnou představou je, že péče o beton je ukončena uložením betonové směsi do bednění stejně jako naivní důvěra, že hotová betonová konstrukce je schopná čelit jakémukoliv zatížení včetně takových, pro která nebyla navržena. Takový přístup je neodvratitelnou příčinou extrémně rychlého stárnutí konstrukce, doprovázeného vznikem mnohdy závažných poruch, odstranitelných jen při vynaložení mimořádných prostředků.

Výhodou betonu je jeho recyklovatelnost. Betonu z konstrukce, která dosloužila, lze použít jako suroviny pro výrobu hmoty, které lze použít jako kameniva do betonu nového. Snadná je recyklace betonu prostého, kdy lze v podstatě využít technologie používané u klasického drceného kameniva. U betonu vyztuženého je třeba zvládnout přítomnost odstraňování ocelových součástí.

Předmět normy ČSN EN 206-1

ČSN EN 206-1 platí pro betony pro konstrukce betonované na staveništi, montované konstrukce a pro prefabrikované konstrukční dílce pozemních a inženýrských staveb. Norma platí pro hutný beton (beton, který po zhutnění neobsahuje znatelné množství vzduchových dutin, kromě provzdušnění), pro obyčejný, těžký a lehký beton.

Beton může být vyráběn na staveništi, dodáván jako transportbeton nebo vyráběn ve výrobně betonových výrobků.

Norma předepisuje požadavky pro:

  • složky betonu,

  • vlastnosti čerstvého a ztvrdlého betonu a jejich ověřování,

  • mezní hodnoty složení betonu,

  • specifikaci betonu.

  • dodávání čerstvého betonu,

  • postupy řízení výroby,

  • kritéria shody a hodnocení shody.

Terminologie dle ČSN EN 206-1

V české stavební veřejnosti je mnohaletým používáním poměrně pevně zakotvena a stále používána terminologie dříve platných předpisů (ČSN 73 1201, ČSN 73 2400). I když je nová norma ve svém celku nesporným krokem vpřed, je právě otázka terminologie tímto předpisem definovaná otázkou dosti diskutovanou a mezi praktiky i v odborné literatuře se často setkáváme s různými úpravami názvosloví.

Podíváme-li se na celou problematiku podrobněji, zjistíme, že se nejedná pouze o proces jazykový, ale mnohdy i o obsahovou rozdílnost pojmů.

Činnost při výrobě Normový předpis
ČSN 73 2400 ČSN EN 206 -1
míchání betonová směs čerstvý beton
doprava a zpracování čerstvý beton ztvrdlý beton
ošetřování t<28 dnů: mladý beton
t≥28 dnů: (zralý) beton
t<28 dnů: mladý beton
t≥28 dnů: (zralý) beton

Tab. č. 1: Srovnání základních používaných pojmů

ČSN EN 206-1 u čerstvého betonu požaduje, aby byl znám okamžik přidání vody do směsi, neboť tento čas je uvažován jako počátek procesu hydratace a tudíž okamžik, od kterého se začíná měřit stáří betonu. Tradiční předpis (ČSN 73 2400) definoval okamžik ukončení zpracování jako ten, od kterého se začíná měřit stáří betonu. Tato definice vycházela z toho, že se jedná o okamžik, ve kterém se struktura betonu poprvé nachází ve stavu, kdy je její uspořádání z praktického hlediska neměnné.

Ztvrdlý beton podle ČSN EN 206-1 je beton „v pevném stavu a má již určitou pevnost“. Přitom předpis nedefinuje, co je to „pevný stav“ a která pevnost je „pevnost určitá“. Jedná se o okamžik, který je z hlediska časového obtížně definovatelný a u různých betonů různý.

Klasifikace vlivů prostředí

Osou filozofie navrhování betonů podle ČSN EN 206-1 je určení vlivů, které na něho v průběhu jeho existence budou působit, a ohodnocení jejich nebezpečnosti a intenzity v krátkodobém i dlouhodobém horizontu. Vliv prostředí klasifikuje ČSN EN 206-1 stupni vlivu prostředí (exposure classes).

Stupně vlivu prostředí jsou stanoveny podle předpisů platných v České republice a berou zřetele na podmínky a uplatnění ochranných opatření (např. použití korozivzdorné oceli nebo jiného nekorodujícího kovu a použití ochranných povlaků betonu nebo výztuže). Stupně vlivu prostředí uvedené v normě jsou pro orientaci při klasifikaci doplněny informativními příklady.

Beton může být, jak jinak, vystaven působení více než jednoho z vlivů, v tom případě se vliv prostředí vyjádří jako kombinace uvedených stupňů vlivu prostředí.

1. Bez nebezpečí koroze nebo narušení

     
1Popis prostředí dle ČSN EN 206-1 doplňující informace
X0pro beton bez výztuže nebo zabudovaných kovových vložek uvnitř budov vč. základů bez vlivu mrazu

2. Koroze vlivem karbonatace

   
2Popis prostředí dle ČSN EN 206-1 doplňující informace
XC1 suché nebo stále mokré beton uvnitř budov s nízkou až střední vlhkostí vzduchu vč. kuchyní, koupelen a prádelen v obytných budovách
XC2 mokré, občas suché většina základů
XC3 středně mokré, vlhké beton uvnitř budov se střední nebo velkou vlhkostí vzduchu, venkovní beton chráněný proti dešti, např. haly, kuchyně pro velkostravování, lázně, prádelny, veřejné a kryté bazény, stáje a chlévy.
XC4 střídavě mokré a suché betony ve styku s vodou např. vnější části staveb přímo vystavené srážkám

3. Koroze vlivem chloridů, ne však z mořské vody

   
3Popis prostředí dle ČSN EN 206-1 doplňující informace
XD1 středně mokré, vlhké beton vystavený působení průmyslových vod obsahujících chloridy stavební části dopravních ploch, jednotlivé garáže
XD2 mokré, občas suché plavecké bazény
XD3 střídavě mokré a suché části mostů a inž. staveb, vystavených postřikům obsahujícím chloridy, betonové povrchy parkovišť

4. Koroze vlivem chloridů z mořské vody

         
4

Popis prostředí dle ČSN EN 206-1

doplňující informace
XS1 vystaven slanému povrchu, ale ne v přímém styku s mořskou vodou
XS2 trvale ponořen ve vodě
XS3 smáčený a ostřikovaný přílivem

5. Působení mrazu a rozmrazování (mrazové cykly) s rozmrazovacími prostředky nebo bez nich

   
5Popis prostředí dle ČSN EN 206-1 doplňující informace
XF1 mírně nasycen vodou bez rozmrazovacích prostředků svislé povrchy vystavené dešti a mrazu
XF2 mírně nasycen vodou s rozmrazovacími prostředky svislé povrchy vystavené dešti a mrazu a rozmrazovacích prostředků
XF3 značně nasycen vodou bez rozmrazovacích prostředků vodorovné povrchy vystavené dešti a mrazu, např. otevřené nádrže na vodu, přelivná tělesa vodních staveb
XF4 značně nasycen vodou s rozmrazovacími prostředky nebo mořskou vodou vozovky a mostovky, lapoly a nádrže u komunikací, betonová svodidla

6. Chemické působení

         
6Popis prostředí dle ČSN EN 206-1 doplňující informace
XA1 slabě agresivní chemické prostředí
XA2 středně agresivní chemické prostředí
XA3 vysoce agresivní chemické prostředí
Informativní dělení prostředí podle průměrné dlouhodobé relativní vlhkosti vzduchu:
relativní vlhkost velmi nízká méně než 30 %
nízká 30 % – 60 %
střední 60 % – 85 %
velká více než 85 %

7. Koroze vlivem mechanického působení (obrus)

   
7Popis prostředí dle ČSN EN 206-1 doplňující informace
XM1 mírné nebo střední namáhání obrusem, minimální požadavky vč. pojezdu vozidly opatřenými pneumatikami nosné průmyslové podlahy pojížděné vozidly s pneumatikami
XM2 silné namáhání obrusem, provoz vysokozdvižných vozíků, obrus unášenými splaveninami při malé rychlosti vody nosné průmyslové podlahy pojížděné vozidly s pneumatikami nebo celogumovými koly vysokozdvižných vozíků
XM3 velmi silné namáhání obrusem, častý pojezd pásovými vozidly, otluk unášenými splaveninami při vysoké rychlosti vody nosné průmyslové podlahy pojížděné vozidly s ocelovými nebo umělohmotnými koly vysokozdvižných vozíků, plochy pojížděné pásovými vozidly

Tab. č. 2: Stupně klasifikace prostředí

Kromě doplňujících informací a příkladů klasifikace prostředí uvedených v normě, slouží k orientaci projektantů a specifikátorů praktické příručky a průvodce vydávané organizacemi výrobců betonů. Jednu z názorných informací uvádí následující vyobrazení.

Obr. č. 2: Příklad klasifikace prostředí u pozemního objektu

POŽADAVKY NA BETON A METODY JEJICH OVĚŘOVÁNÍ
Složení betonu

Složení a materiál složek betonu musí být vybrány tak, aby byly splněny požadavky specifikované pro čerstvý a ztvrdlý beton včetně konzistence, objemové hmotnosti, pevnosti, trvanlivosti, pro ochranu zabudované oceli proti korozi, s přihlédnutím k výrobní technologii a ke zvolené metodě provádění betonářských prací.

Pokud ve specifikaci nejsou uvedeny podrobnosti, výrobce musí vybrat druhy a kategorie složek betonu z těch, jejichž vhodnost je prokázána pro specifikované podmínky prostředí.

Pokud není stanoveno jinak, má být navržen beton tak, aby byla minimalizována segregace a odlučování vody z čerstvého betonu.

Protože docílení požadovaných vlastností betonu v konstrukci závisí na dodržení určitého způsobu zpracování čerstvého betonu v místě použití, mají být při specifikaci betonu uvažovány také požadavky na dopravu, ukládání, zhutňování, ošetřování a další (viz např. ČSN EN 13670-1). Jestliže jsou všechny tyto požadavky splněny, potom je jakýkoliv rozdíl v kvalitě betonu v konstrukci a v normovaných zkušebních tělesech přiměřeně pokryt dílčími součiniteli spolehlivosti materiálů, se kterými pracují normy Eurocode. (Viz např. ČSN EN 1992-1-1 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby.)

Složky betonu

Složky betonu nesmí obsahovat škodlivé látky v takovém množství, které by ohrozilo trvanlivost betonu nebo bylo příčinou koroze výztuže a musí být vhodné pro zamýšlené použití v betonu. Pro beton vyhovující ČSN EN 206-1 se musí použít pouze složky betonu s prokázanou vhodností pro specifikované použití. Zejména v přechodném období vytváření souborů platných norem pro specifikované složky použité pro výrobu betonu je třeba sledovat vývoj v této oblasti a řídit se předpisem, který je v současné době určující (prEN, EN, Evropské technické osvědčení, národní norma nebo předpis). Dokument musí v každém případě výslovně uvádět, že použití složky vyhovuje ČSN EN 206-1.

Složky betonu jsou: cement, kamenivo, záměsová voda, přísady a příměsi.

Cementy

Cement je jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši, která tuhne a tvrdne v důsledku hydratačních reakcí a procesů. Po zatvrdnutí zachovává svoji pevnost a stálost také ve vodě. Cement pro výrobu betonů musí být vybrán z druhů nabízených výrobcem, jejichž vhodnost je prokázána, přičemž je nutno vzít v úvahu zejména:

  • provádění prací,

  • konečné použití betonu,

  • podmínky ošetřování (např. proteplování),

  • rozměry konstrukce (vývin hydratačního tepla),

  • podmínky okolního prostředí působící na beton,

  • potenciální reaktivnost kameniva s alkáliemi ze složek betonu.

Normové cementy

Normové cementy definuje ČSN EN 197-1 Cement – Část 1: Složení, specifikace a kritéria shody cementů pro běžné použití. Norma definuje a určuje specifikace pro 27 jmenovitých cementů pro obecné použití a pro jejich složky. Definice zahrnuje požadavky na mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti. Podle této normy se cementy označují označením druhu cementu, pevnostní třídou a podle potřeby počáteční pevností (N – normální, R – vysoká).

           
Hlavní druhy použití Označení druhů výrobků pro obecné
CEM I Portlandský cement CEM I
CEM II Portlandský struskový cement CEM II/A-S, CEM II/B-S
Portlandský cement s křemičitým úletem CEM II/A-D
Portlandský pucolánový cement CEM II/A-P, CEM II/B-P, CEM II/A-Q, CEM II/B-Q
Portlandský popílkový cement CEM II/A-V, CEM II/B-V, CEM II/A-W, CEM II/B-W
Portlandský cement s kalcinovanou břidlicí CEM II/A-T, CEM II/B-T
Portlandský cement s vápencem CEM II/A-L, CEM II/B-L, CEM II/A-LL, CEM II/B-LL
Portlandský směsný cement CEM II/A-M, CEM II/B-M
CEM III Vysokopecní cement CEM III/A, CEM III/B, CEM III/C
CEM IV Pucolánový cement CEM IV/A, CEM IV/B
CEM V Směsný cement CEM V/A, CEM V/B

Tab. č. 3: Definované druhy cementu

U každého druhu výrobku je uváděno složení (procentní poměry složek podle hmotnosti) pro hlavní a doplňující složky. Pro zkoušení cementu je zaveden soubor devíti částí zkušebních norem ČSN EN 196 – 1 až 9, další normy evropského standardu jsou ve stadiu ověřování.

Mechanické a fyzikální vlastnosti cementů jsou charakterizovány pevnostními třídami:

pevnostní
třída
pevnost v tlaku MPa počátek
tuhnutí
[min]
počáteční pevnost normalizovaná pevnost
28 dnů
2 dny 7 dnů
32,5 N ≥ 16,0 ≥ 32,5 ≤ 52,5 ≥ 75
32,5 R ≥ 10,0
42,5 N ≥ 10,0 ≥ 42,5 ≤ 62,5 ≥ 60
42,5 R ≥ 20,0
52,5 N ≥ 20,0 ≥ 52,5 ≥ 45
52,5 R ≥ 30,0

Tab. č. 4: Mechanické a fyzikální vlastnosti cementů

Objemová hmotnost cementu se pohybuje od 2900 do 3100 kg/m3, sypná hmotnost volně nasypané hmoty od 900 do 1300 kg/m3, sypná hmotnost setřesené hmoty 1200 až 1700 kg/m3. Norma předepisuje pro jednotlivé druhy cementů chemické požadavky na jejich vlastnosti – ztrátu žíháním, nerozpustný zbytek obsahu síranů, obsah chloridů, pucolanitu. Cement musí být při skladování chráněn před působením vody a vysoké relativní vlhkosti vzduchu (max. 75 %). Za těchto podmínek je doba skladování baleného výrobku a účinnost redukčního činidla 90 dnů.

Výběrem a skladbou surovin a technologickým postupem výroby cementu lze ovlivnit jeho vlastnosti, a tím jej předurčit pro co nejširší použití nebo naopak pro užití speciální (např. vysoká konečná pevnost (vysokohodnotné cementy), rychlé náběhy tuhnutí a tvrdnutí (rychlovazné cementy), vysoká objemová stálost (silniční cementy), řízená expanze (rozpínavé až trhací cementy), snížený vývin hydratačního tepla (cementy pro masivní betony), zvýšená chemická odolnost (cementy vystavené působení agresivního prostředí), zvýšená odolnost proti působení vysokých teplot (žáruvzdorné cementy apod.).

druh cementu označení
Portlandský cement pro cementobetonové kryty vozovek CEM I 42,5 sc
Vysokopecní cement se zvýšenou síranovou odolností CEM III/AR svc
Cementy pro obecné použití s nízkým hydratačním teplem (dle Změny A1) LH

Tab. č. 5: Cementy s upravenými vlastnostmi dle ČSN EN 197-1

               
druh cementu označení norma
Cement síranovzdorný
• CEM I Portlandský síranovzdorný
• CEM III Vysokopecní cement síranovzdorný CEM III/B nebo CEM III/C
SV ČSN 72 2103
Vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností L ČSN EN 197-4
Cementy s velmi nízkým hydratačním teplem
• Vysokopecní cement
• Pucolánový cement
• Směsný cement

VLH III
VLH IV
VLH V
ČSN EN 14216
Hlinitanový cement *) CAC prEN 14647
Rozpínaný cement k rozpojování hornin
Bílý cement pro barevné betony
Cement s nízkým obsahem alkálií
Barnatý cement (pro těžké betony)

Tab. č. 6: Cementy s upravenými vlastnostmi dle jiných norem

druh cementu pevnostní třída hydratační teplo při 20 ˚C [kJ . kg-1] za
1 den 3 dny 7 dní 28 dní
portlandský 52,5R a 52,5N, 42,5R 100-200 250-325 300-375 350-425
portlandský struskový a vysokopecní 42,5N a 32,5R 75-150 200-275 250-325 275-400
vysokopecní 32,5N 60-175 125-200 150-300 250-375

Tab. č. 7: Orientační hodnoty hydratačního tepla cementu

Cementy s nízkým hydratačním teplem pro masivní betonové konstrukce mají mít hydratační teplo za 7 dní nejvýše 270 kJ.kg-1.

Obecné zásady použití podle vyráběných druhů cementů:

Portlandské cementy

  • výroba betonů vysokých pevností

  • výroba armovaných a předpínaných monolitických i prefabrikovaných konstrukcí, vystavených vysokému namáhání

  • výroba náročných betonových výrobků, tenkostěnné konstrukce

  • betonáže v zimním období

Portlandské cementy směsné

  • výroba běžných betonů (zejména transportbenonu)

  • výroba běžných betonových a železobetonových monolitických a prefabrikovaných konstrukcí

  • výroba masivních betonových konstrukcí, opěrných stěn, vodních děl

Vysokopecní cement

  • výroba betonů, které jsou trvale vystaveny vlhkému až mokrému prostředí

  • výroba masivních a silnostěnných konstrukcí

Směsné cementy

  • výroba masivních betonových konstrukcí, základů, opěrných stěn apod.

  • výroba méně náročných betonů a betonových výrobků

Cementy na cementobetonové kryty vozovek

  • výroba cementobetonových krytů vozovek

  • výroba betonů pro povrchy letištních ploch

Cement se zvýšenou síranovou odolností

  • výroba betonů pro základové a jiné konstrukce vystavené agresivním vodám, parám a plynům (např. zemědělské stavby, čistírny odpadních vod, skládky odpadů)

U konstrukcí z předpjatého betonu s předpínanou výztuží chráněnou proti korozi jinak než betonem vyhovují všechny cementy dle ČSN EN 197-1, které splňují požadavky na vyztužený beton dle ČSN EN 206-1. U konstrukcí, kde je tato výztuž chráněna pouze betonem, vyhovují cementy dle ČSN EN 197-1 CEM I. Cementy CEM II/A-S lze použít za předpokladu, že je zabezpečena a doložena dostatečná alkalická rezerva v betonu. Pro předpjatý beton lze použít i směsné cementy.

Obecné použití podle vyráběných pevnostních tříd:

Cementy třídy 52,5:

  • výroba železobetonu nebo předpjatého betonu pro velmi náročné nosné konstrukce

  • výroba velice náročných tenkostěnných monolitických konstrukcí a prefabrikovaných prvků

  • pro betony tříd C 35/45 až C 100/115

Cementy třídy 42,5:

  • výroba železobetonu nebo předpjatého betonu pro velmi namáhané konstrukce

  • výroba tenkostěnných monolitických konstrukcí a prefabrikovaných prvků

  • pro betony tříd C 25/30 až C 35/45

Cementy třídy 32,5:

  • výroba prostého a vyztuženého betonu pro namáhané konstrukce

  • výroba železobetonových prefabrikátů a betonových výrobků

  • pro betony tříd C 12/15 až C 25/30

Cementy všech tříd označené R:

  • výroba betonů, které vyžadují vysoké počáteční pevnosti

  • výroba prefabrikovaných prvků a betonových výrobků

Opatření BaOZP

Opatření BaOZP

Cement reaguje s vodou výrazně alkalicky, a je proto klasifikován podle zákona č. 356/2003 Sb., v platném znění a prováděcí vyhlášky č. 221/2004 Sb. ze dne 14. dubna 2004, kterou se stanoví seznamy nebezpečných chemických látek a nebezpečných chemických přípravků, jejichž uvádění na trh je zakázáno nebo jejichž uvádění na trh, do oběhu nebo používání je omezeno, v platném znění, jako látka dráždivá s označením Xi. Podle přílohy č. 2, části I této vyhlášky je používání látky označené č. 47 cement podmíněno takto:

  1. Cement a přípravky obsahující cement se nesmějí používat ani uvádět na trh, jestliže po smíchání s vodou obsahují více než 0,0002 % rozpustného šestimocného chromu vztaženo na celkovou hmotnost suchého cementu.

  2. Jestliže se použijí redukční činidla, musí být obal cementu nebo přípravků obsahujících cement čitelně a nesmazatelně označen informacemi o datu balení, jakož i údaji o podmínkách a době skladování vhodných pro zachování aktivity redukčního činidla a udržení obsahu rozpustného šestimocného chromu pod limitem uvedeným v odstavci 1, a to bez dotčení ustanovení hlavy II a IV zákona (týkajících se klasifikace, laboratorní praxe a registrace).

  3. Odstavce 1 a 2 se nepoužijí pro uvádění na trh a používání v kontrolovaných uzavřených a plně automatizovaných procesech, v nichž s cementem a přípravky obsahujícími cement manipulují pouze strojní zařízení a v nichž není možný styk s kůží.

Procesy považované za kontrolované a uzavřené:

  • proces výroby s přepravou jako volně loženého cementu v autocisternách, železničních vagonech nebo pneumatickou dopravou do sil odběratelů,

  • proces pneumatické dopravy cementu, jeho dávkování do zařízení pro přípravu a míchání čerstvého betonu, hydraulická doprava čerstvého betonu do autodomíchávačů, jeho přeprava na stavbu a ukládání hydraulickými pumpami na místo betonáže na stavbě,

  • proces dávkování cementu do zařízení pro průmyslovou výrobu maltových a omítkových směsí pro strojní zpracování včetně procesu jejich mechanizované (bez fyzického kontaktu s osobou) aplikace na stavbě.

Zdravotní rizika platí pro cement ve stavu práškovém i bezprostředně po smísení s vodou. Je udáván přípustný expoziční limit pro prach z cementu 10 mg/m3. Po ztvrdnutí cementového tmelu tuto nebezpečnou vlastnost ztrácí. Obdobně působí také některé další látky, v cementu obsažené, které mohou při dlouhodobém styku pokožky s čerstvou cementovou maltou způsobit alergii. Pro manipulaci s cementem se musí používat vhodný (přiléhavý) pracovní oděv, ochranné nepropustné rukavice, ochranné brýle a, pokud dochází k rozprašování, respirátor. Zejména je nutné zabránit styku cementu s očima, po práci umýt pokožku teplou vodou s mýdlem a použít vhodný reparační krém.

Ochrana životního prostředí

Ochrana životního prostředí

Ekologické riziko představuje jen rozsypání velmi velikého množství cementu ve spojení s vodou. Dochází přitom ke zvýšení hodnoty pH vody, a tím k postižení vodního prostředí.

Kamenivo

Kamenivo je v obvyklém případě složkou zaujímající největší podíl objemu vyráběného betonu. Je levnější než cementový tmel, a proto by návrh kameniva měl zaručit, že jeho podíl na vyplnění objemu bude co největší.

Kamenivo použité pro přípravu betonu podle ČSN EN 206-1 vyhovuje, je-li v souladu s požadavky ČSN EN 12620 Kamenivo do betonu pro hutné a těžké kamenivo, EN 13055-1 pro pórovité kamenivo a vyhoví požadavku ČSN EN 206-1 u kameniva recyklovaného. Kamenivo, splňující normy EN, musí být označeno frakcí (frakce je označení kameniva podle velikosti dolního a horního síta) s použitím výrazu d/D. Frakce kameniva nesmějí mít d/D menší než 1,4.

Při výběru druhu kameniva, zrnitosti a kategorií (např. plochost zrn, odolnost proti střídavému působení mrazu a rozmrazování, odolnost proti obrusu, jemné částice) je nutno vzít v úvahu:

  • provádění prací,

  • konečné použití betonu,

  • podmínky okolního prostředí působící na beton,

  • případné požadavky na obnažené kamenivo povrchové úpravy nebo na kamenivo pro hlazený povrch betonu.

Pro normální betony obsahuje Národní příloha (tabulky NA.1, NA.2) ČSN EN 12620 vlastnosti pro třídy A, B, C drobného a hrubého kameniva (např. zrnitost, obsah jemných částic, souhrnné meze a tolerance, nasákavost, ale i odolnosti proti zmrazování, alkalicko-křemičité reakci, obsahy chemických prvků a sloučenin a další).

Maximální jmenovitá horní mez frakce kameniva (Dmax) musí být určena s ohledem na charakteristiky konstrukce (minimální rozměr konstrukčního prvku, nutnost vytvoření betonové krycí vrstvy výztuže a šířku minimální mezery) i výrobního zařízení. Snahou je použít co největšího zrna kameniva, pokud to uvedené podmínky dovolí. Čím větší je velikost Dmax, tím beton obvykle vykazuje vyšší pevnost, trvanlivost a je i méně nákladný. Velikost maximálního zrna může být (neplatí pro betony pro prostředí agresivity X0, XC1):

  • nejvýše jedna 1/31/2 nejmenšího rozměru konstrukce (podle jejího tvaru),

  • nejvýše 1,3násobek krycí vrstvy výztuže,

  • 1/3 světlého průměru potrubí, jímž je beton dopravován.

Při posouzení technologických požadavků na kamenivo do betonu zjišťujeme:

  • neškodnost jemných částic,

  • množství a druh organických látek (humusovitost, bobtnající organické látky, uhlík, organické látky ovlivňující tvrdnutí betonu),

  • obsah sloučenin síry (např. sádra, alkalické sulfáty, rozpustné sírany),

  • obsah sloučenin korodující ocel (jedná se především o chloridy, ale také dusičnany a ostatní halogenidy, kromě fluoru),

  • obsah reaktivního křemene (v ČR se vyskytuje ojediněle). S alkáliemi vzniká nežádoucí alkalicko-křemičitá reakce, doprovázená dlouhodobými objemovými změnami,

  • hmotnostní aktivitu přírodních radionuklidů (tzv. radioaktivitu). Přípustné hodnoty hmotnostní aktivity stavebních materiálů stanoví vyhláška SÚJB č. 307/2002 Sb.

Přírodní těžené kamenivo

Přírodní těžené kamenivo má obvykle vyhovující pevnost a v důsledku příznivé geometrie předpoklad pro vytvoření směsi lepší zpracovatelnosti. V České republice se však jeho dostupnost (s výjimkou písku) snižuje.

Přírodní drcené kamenivo

Přírodní drcené kamenivo je v současné době dostupnější. Vzhledem k nutnosti drcení a třídění je podstatně dražší. Jeho vlastnosti využijeme pro betony vyžadující vyšší pevnost.

Štěrkopísek je podle ČSN EN 206-1 možné použít pouze do betonu pevnostní třídy v tlaku nejvýše C 12/15.

Znovu použité kamenivo

Znovu použité kamenivo (kamenivo získané vypráním betonu v zařízeních pro likvidaci zbytků čerstvého betonu) se může použít jako kamenivo do betonu za těchto podmínek:

neroztříděné kamenivo se nesmí použít ve větším množství než 5 % z celkového množství kameniva. Pokud se již jednou použité kamenivo dávkuje ve větším množství než 5 %, musí být stejného druhu jako základní kamenivo, musí být roztříděno na hrubou a drobnou frakci a musí vyhovovat příslušné normě.

Recyklované kamenivo

Recyklované kamenivo (kamenivo získané drcením ztvrdlého betonu eventuálně dalších stavebních inertních materiálů) musí svými geometrickými, fyzikálními a chemickými vlastnostmi splňovat požadavky ČSN EN 12620 s respektováním těchto podmínek:

  • při návrhu složení betonu a technologie výroby a dopravy čerstvého betonu je nutno zohlednit obvykle vysokou nasákavost recyklovaného kameniva,

  • do betonu vyhovujícího ČSN EN 206-1 lze použít pouze recyklát typu 1. Nesmí se tím zvýšit obsah alkálií nad nebezpečnou hranici z hlediska reakce kameniva s alkáliemi,

  • pro výrobu betonu odolného vlivu prostředí XC1 až XC4 pevnostních tříd v tlaku C 8/10 a nižších lze použít recyklát typu 2,

  • recyklované kamenivo nelze použít pro výrobu betonu odolného vůči prostředí XF2, XF4, XD1 až XD3, pro předpjaté betonové konstrukce, pro konstrukce s vysokými požadavky na vodonepropustnost a pro pohledový beton,

  • přípustný obsah v jednotlivých typech recyklátu, objemové hmotnosti, nasákavost, kategorie a maximální obsahy rozpustných chloridů jsou uvedeny v přílohách normy,

  • u provzdušněných betonů je třeba každodenně provádět opravu na obsah vzduchu v kamenivu,

  • pro výrobu betonu ve styku s pitnou vodou s potravinami se nesmí recyklátu použít.

Ekologie

Pokud kamenivo obsahuje formy SiO2 reagujícího na působení alkálií (Na2O a K2O z cementu nebo jiného původu) a jestliže je beton vystaven vlhkému prostředí, musí se preventivně prokázat jeho vhodnost, aby se zabránilo škodlivým účinkům alkalicko-křemičité reakce. Orientaci v této problematice napomáhá i znalost geologických zdrojů a zkušenosti s konkrétní kombinací složek. Obecně se jedná o velmi perspektivní materiál (zejména pro betony, u nichž se nepožaduje špičková pevnost), neboť představují významný přínos z hlediska ekologie.

Kamenivo pro speciální použití

  • Lehké pórovité kamenivo – v ČR se vyrábí Liapor (keramzit) a expandovaný perlit (drobné a jemné kamenivo). Jako pórovitého kameniva do lehkých betonů lze také použít přírodní pemzu, cihelnou drť, expandovaný vermikulit nebo použít jiný výplňový materiál (např. mineralizovaná dřevní hmota, expandovaný polystyrén). Je však třeba vyhovět předpisovým požadavkům jak na jednotlivé komponenty, tak na čerstvý i ztvrdlý beton a prokázat deklarované vlastnosti.

  • Kamenivo pro těžké betony (ke stavební ochraně proti záření).

       
kamenivo objemová hmotnost
kg . m–3
Přírodní těžké
Baryt (BaSO4) 4000 – 4300
Magnetit (Fe3O4) 4650 – 4800
Hematit (Fe2O3) 4700 – 4900
Ilmenit (FeTiP3) 4550 – 4650
Umělé těžké
Ferosilicium 5800 – 6200
železné granule (Fe) 6800 – 7500
ocelový písek (Fe) 7500
Ferofosfor 6000 – 6200
S obsahem krystalické vody
Limonit (Fe2O3. nH2O) 3500 – 3650
Serpentin (Mg6[(OH)6Si4O11] . H2O) cca 2600
S obsahem Bóru
Bórcalcit (B2O3 + CaO + H2O) 2300 – 2400
Bórkarbid (B4C) cca 2500

Tab. č. 8: Druhy kameniva pro těžké betony

Křivky zrnitosti

Jednou z charakteristik potřebných pro návrh receptury betonové směsi je zastoupení jednotlivých frakcí kameniva, stanovené prosévací zkouškou směsi kameniva na sadě normových sít nebo s pomocí analyzátorů zrnitosti a vyjádřené křivkou zrnitosti. Optimální využití kameniva v betonu předpokládá dělení kameniva na větší počet frakcí. V současnosti je obvyklé skládat směs pro výrobu minimálně ze tří frakcí (např. z písku o velikosti zrn 0 až 4 mm, jemného štěrku se zrny 4–8 mm a hrubého štěrku se zrny 8–16 mm nebo 8–22 mm).

Směrné křivky zrnitosti jsou uvedeny v informativní příloze L ČSN EN 206-1 Změna Z3. V tabulkách zpracovaných podle maximálního zrna Dmax jsou jednotlivé křivky označeny písmeny A až B, D a U s indexy, udávajícími maximální jmenovité horní meze zrnitosti kameniva (Dmax). Křivky vymezují následující oblasti:

A až B nejvhodnější oblast pro velkou část betonů. U čerpatelných, vodonepropustných a pohledových betonů je vhodná zrnitost v blízkosti křivky B
B až C oblast vyhovující zrnitosti
D při použití účinných plastifikačních přísad a/nebo při malém obsahu cementu a příměsí lze mezní křivku C nahradit mezní křivkou D
U v případě použití přetržité zrnitosti se křivka A nahrazuje mezní křivkou D

Obr. č. 3: Ukázka směrné křivky zrnitosti (pro Dmax = 16 mm)

Voda

Vodu používáme pro přípravu betonové směsi (voda záměsová) a k ošetřování betonu (voda ošetřovací). Záměsová i ošetřovací voda musí být čistá, bez chemických přísad a bez škodlivých příměsí, které by mohly nepříznivě ovlivnit hydrataci cementu. Voda použitá pro přípravu betonů podle ČSN EN 206-1 vyhovuje, je-li v souladu s požadavky ČSN EN 1008 Záměsová voda do betonu – specifikace pro odběr vzorků, zkoušení a posouzení vhodnosti vody, včetně vody získané recyklací v betonárně jako záměsové vody.

   
typ vody použití jako voda
záměsová
četnost zkoušek
pitná bez zkoušení
voda získaná při recyklaci
nutno ověřit
použitelnost
jednou denně
podzemní voda před prvním použitím
a následně minimálně
1x měsíčně
povrchová voda
odpadní průmyslová
voda
mořská(brakická) voda do betonu bez výztuže,
obecně nevhodná
pro výrobu vyztuženého
betonu
před prvním použitím
a následně minimálně
1x ročně nebo
v případě potřeby
splašková voda není vhodná do betonu

Tab. č. 9: Klasifikace typů vod

vlastnost požadavek ověření
oleje a tuky ne více než viditelné stopy vizuálně, po 2 min.
čistící prostředky pěna zmizí do 2 min. protřepáním 80 ml vody
barva bleděžlutá nebo světlejší vizuálně ve válci
rozptýlené látky usazenina ≤ 4 ml 80 ml vody odstavené po 30 minut
zápach bez, nebo jako pitná čichem
kyselost pH ≥ 4 indikátorovým papírkem, pH metrem
humusové látky barva jako světle žlutá nebo
světlejší po přidání NaOH
5 ml vody a 5 ml 3% NaOH protřepat,
1 h stát a vizuálně posoudit

Tab. č. 10: Úvodní posouzení záměsové vody

           
vlastnost požadavek ověření
obsah chloridů (Cl-)
předpjatý beton 500 mg/litr pokud vyhovuje
ČSN EN 206-1,
lze použít pro vyztužený
i předpjatý beton
injektážní malta
beton s výztuží 1 000 mg/litr
beton bez výztuže 4 500 mg/litr
obsah síranů (SO42-) <2 000 mg/litr
obsah alkálií (Na+ a K+) <1 500 mg/litr ekvivalent NaOH
škodlivé znečištění
cukry 100 mg/litr
fosfáty (jako P2O5) 100 mg/litr
dusičnany (jako NO3) 500 mg/litr
olovo (jako Pb2+) 100 mg/litr
zinek (jako Zn2+) 100 mg/litr

Tab. č. 11: Chemické vlastnosti záměsové vody

Recyklovaná voda získaná z výroby betonu (voda použitá při rozplavení zbytků čerstvého betonu nebo cementových malt, vymývání bubnů autodomíchávačů a zbytků betonu v čerpadlech betonu) musí být použita v souladu s podmínkami příslušné normy (ČSN EN 1008). Tato voda obsahuje zvýšený podíl jemných částic (zpravidla po velikost 0,25 mm), a je proto nutné tuto skutečnost zohlednit při návrhu a výrobě betonové směsi (možné kolísání jemných částic v betonu, dosažení požadované konzistence, vzhledu povrch a další). Homogenita směsi musí být udržována pravidelným promícháváním a pokud toto není zajištěno, je třeba pevné částice z recyklované vody oddělit (např. sedimentací).

Recyklovaná voda smí být dávkována pouze ve výrobnách, kde vznikla (stejný původ složek) a zásadně se nepoužívá pro výrobu vysokopevnostních a provzdušněných betonů. Obsah pevných látek ve vodě se musí nejméně 1x denně kontrolovat (měřením objemové hmotnosti), hmotnost pevných látek vnesených vodou do betonu musí být menší než 1% z celkové hmotnosti kameniva v betonu. Je třeba zvážit i možný vliv při speciálních požadavcích na vyráběný beton (např. pohledový, do agresivního prostředí apod.).

Přísady

V současné době se beton pouze ze tří základních složek již téměř nevyrábí. Mohutný rozvoj stavební chemie, včetně praktického užití jejich produktů, přinesl i do oblasti technologie betonu stovky látek, jejichž vliv na vlastnosti betonu je mimořádný. V obecnější poloze se přísadám věnuje i ČSN EN 206-1 a pro určité druhy betonů některé typy přímo doporučuje (např. pro beton s konzistencí ≥ S4, V4, C3 nebo ≥ F4 se má použít ztekucující přísada). Vhodnost přísad je obecně prokázána, pokud vyhoví EN 934-2.

Přísada (admixture) je materiál, přidávaný během míchání betonu v malém množství v poměru ke hmotnosti cementu, který však významně upravuje některé důležité vlastnosti čerstvého nebo ztvrdlého betonu. Vzhledem k povaze přísad platí pro jejich použití následující zásady a podmínky:

  • Vzhledem k malým množství, vyžaduje jejich použití přesnější zařízení pro dávkování (přesnost na zlomky kg).

  • Pro dosažení plnohodnotného výsledku použití a stejnorodých vlastností je nezbytné dokonalé rozptýlení přísad v připravované směsi. To vyžaduje vysokou kvalitu míchání složek. Rovnoměrné rozmíchání složek je snazší u přísad, vyráběných jako kapaliny nebo dodávané jako suspenze, které mohou být předem rozředěny v záměsové vodě. Přísady, které se používají v množství menším než 2 g/kg cementu, je možné použít pouze rozptýlené v části záměsové vody.

  • Prakticky neexistuje přísada, která by ovlivňovala pouze jedinou vlastnost směsi nebo výsledného betonu. Jeden účinek přísady je dominantní, je však třeba vědět, že obecně každá přísada může ovlivnit i kteroukoliv jinou vlastnost betonu, a to nejen v pozitivním, ale i negativním smyslu. Informace jsou obvykle od výrobce k dispozici.

  • Obezřetnost je třeba zachovávat zejména při současném použití několika přísad. Informace od výrobců vesměs nelze očekávat. Výrobce nemůže sdělit, natož zaručit, jak ovlivní kteroukoliv vlastnost betonu použití jeho přísady v kombinaci s kteroukoliv jinou přísadou kteréhokoliv jiného výrobce. ČSN EN 206-1 proto ukládá, v případě používá-li se více než jedna přísada, ověřit jejich vzájemnou snášenlivost při průkazních zkouškách. Pečlivými průkazními zkouškami je však také třeba ověřit, zda uvažovaná kombinace nezhoršuje některou z vlastností betonu nad přijatelnou mez.

  • Celkové množství přísad, pokud se používají, nesmí překročit maximální dávkování doporučené výrobcem přísady a nesmí být vyšší než 50 g přísady (tak jak je dodávána) na 1 kg cementu, pokud není prokázáno, že vyšší dávkování přísady nepříznivě neovlivňuje vlastnosti (pevnost a také jiné) a trvanlivost betonu. Při použití více druhů přísad je možné použít jejich celkovou dávku max. 60 g/kg cementu (vč. započítatelných příměsí druhu II) bez zvláštního prokazování vlivu na vlastnosti a trvanlivost betonu. Pro vysokopevnostní betony je dávka přísady omezena množstvím 70 g/kg cementu, při použití více přísad 80 g/kg cementu. Množství tekuté přísady převyšující 3 l/m3 betonu se musí vzít v úvahu pro výpočet vodního součinitele.

Komentář k vybraným druhům přísad:

  • Přísady plastifikační a ztekucující – zlepšují zpracovatelnost betonové směsi. Oba typy se liší intenzitou účinnosti. Plastifikační přísady umožňují úsporu do 15 % záměsové vody, přísady ztekucující nad tuto hranici. Změnou obsahu vody je ovlivněna nejen zpracovatelnost směsi, ale i pevnost betonu a rychlost jejího nárůstu. Tento druh přísad by měl být použit v každém vyráběném betonu, neboť jejich použitím při srovnání s betonem bez přísady lze vždy dosáhnout zlepšených vlastností směsi, betonu nebo obou.

    vlastnost směsi bez přísady význam přidání přísady
    zpracovatelnost pevnost
    nevyhovující nevyhovující zlepšení zpracovatelnosti, které může vést i k vyhovující pevnosti
    vyhovující nevyhovující umožní ubráním vody při zachování zpracovatelnosti zlepšit pevnost
    vyhovující vyhovující ponecháním dávek ostatních složek dosáhneme ještě lepší zpracovatelnosti: lze použít méně výkonné technologie hutnění (ekologie) nebo zkrátit dobu zpracování (úspora energie)
    ubráním vody zachováme zpracovatelnost a zvýšíme pevnost
    snížením dávek vody i cementu při zachování zpracovatelnosti a pevnosti získáme úsporu nákladů
    nevyhovující vyhovující netypický případ kombinace – lze uvažovat při dodatečné změně požadavků
    na zpracování směsi – přísadou lze např. zajistit požadavek čerpatelnosti

    Tab. č. 12: Význam přidání přísady

    Vedlejší účinky: Doba zpracovatelnosti směsi s přísadami se obvykle snižuje rychleji než u betonových směsí vyrobených bez použití přísad. Při dopravě směsi na delší vzdálenosti se proto dávkuje část přísady do autodomíchávače až bezprostředně před vypouštěním směsi.

  • Přísady provzdušňující – obsahují látky, které jsou při procesu míchání schopny vytvořit ve směsi velké množství navzájem oddělených vzduchových pórů velmi malých rozměrů. Tyto póry nemají tendenci se shlukovat nebo spojovat a přesouvat se při hutnění do horních oblastí betonovaného objemu. Vzduchové póry (jejich objem nemá obvykle překročit 10 %) významně snižují nasákavost betonu (tím i vnikání agresivních látek do betonu – zpomalení koroze betonu) a snížením vnitřního tření zlepšují zpracovatelnost směsi. ČSN EN 206-1 proto v řadě případů zavazuje výrobce k jejich použití (např. v silničních betonech a všude tam, kde nechráněný beton přichází do přímého styku s vnějším prostředím). Použití těchto přísad přináší významné zvýšení trvanlivosti betonu.

  • Přísady zpomalující tuhnutí – prodlužují dobu použitelnosti betonové směsi, současně jsou příčinou snížení pevnosti betonu, a to nejen 28denní, ale i pevnosti konečné. Používají se zejména při dopravě betonové směsi na delší vzdálenosti. Dávka přísady je omezena podmínkou, že její použití nesmí způsobit větší než pětiprocentní úbytek 28denní pevnosti betonu.

  • Přísady urychlující tuhnutí a tvrdnutí – v počátečním období hydratace zrychlují nárůst pevnosti betonu, konečnou pevnost betonu však obvykle snižují (nikoliv ve významné míře). Používají se zejména při betonáži v zimních měsících (zkracují dobu drahého ošetřování betonu) a v případech, kdy záleží na rychlosti nárůstu pevnosti. Uplatňují se při výrobě betonových konstrukcí zhotovovaných technologií stříkaného betonu. Užití je omezeno podmínkou limitu přípustného poklesu pevnosti ve 28 dnech. Přísady založené na principu chloridů jsou příčinou vyšší navlhavosti betonu a zvyšují nebezpečí koroze výztuže. Maximální množství přísady tohoto typu je buď předepsáno nebo je použití zakázáno (zejména u konstrukcí z předepjatého betonu).

  • Přísady pozastavující a obnovující proces hydratace – prvé dovedou na poměrně dlouhou dobu hydrataci pozastavit, po přidání přísady druhé se hydratace pozastavená prvou přísadou opět obnoví. Po přidání „oživující“ přísady je třeba směs znovu řádně promíchat. Přísady jsou poměrně nové a jejich použití není časté. Uplatnění najdou při dodání velkého množství směsi, které má být zpracováno postupně během řady hodin, nebo v případě neočekávané překážky v průběhu betonáže.

  • Stabilizátory betonové směsi – upravují tekutost směsi, mají schopnost udržet homogenitu směsi ve stavu, v jakém se nacházela po ukončení míchání. Lze jimi poněkud zlepšit betonové směsi, jejichž jakost byla znehodnocena vyšším množstvím záměsové vody. Bez jejich použití by došlo při očekávaném způsobu zpracování k segregaci štěrku a písku. Po přidání stabilizátoru se sice hodnota vodního součinitele nezmění, ale tekutost směsi se upraví natolik, že segregace kameniva nenastane.

Další druhy přísad pouze stručně:

  • adhezivní – zlepšují soudržnost nově ukládané vrstvy betonu se starším betonovým podkladem

  • barvící – mění barvu betonu

  • biocidní – brání vzniku plísní v betonu

  • expanzivní – způsobují mírnou objemovou expanzi zrajícího betonu

  • hydrofobizační – zmenšují schopnost struktury betonu přijímat z vnějšího prostředí vodu

  • inhibitory výztuže – zlepšují schopnost betonu chránit výztuž před korozí

  • odpěňovací – odstraňují nežádoucí pěnu, která je projevem použití jiné přísady

  • pěnotvorné – vytvářejí v betonové směsi pěnu, která zlepšuje zpracovatelnost

  • plynotvorné – používají se při výrobě speciálních lehkých betonů

  • protikorozní – zlepšují schopnost betonu odolávat vlivům působícím jeho korozi

  • protismršťovací – zmenšují projevy smršťování

  • protizmrazovací – zvyšují schopnost směsi i čerstvého betonu odolávat účinkům mrazu

  • těsnící – uzavírají strukturu betonu

  • urychlovače tvrdnutí – zrychlují nárůst pevnosti

  • a mnoho dalších

Příměsi

Příměs (addition) je práškovitý anorganický materiál, který se přidává do betonu za účelem zlepšení určitých vlastností nebo k docílení speciálních vlastností betonu. Na rozdíl od přísad se příměsi přidávají do betonu v množství řádově srovnatelném s dávkou cementu. Rozdělují se na dvě skupiny, které se odlišují podílem na procesu hydratace:

  • Příměsi téměř inertní (druh I dle ČSN EN 206-1) – neúčastní se hydratace, avšak jejich části (nejjemnější zrna) se mohou aktivně podílet na tvorbě pevného kamene. Nejčastěji mají podobu kamenné moučky – filleru – s největší velikostí zrna do 1 mm. Mají kladný vliv na zpracovatelnost betonové směsi a hutnost betonu. Snižují mezerovitost směsi, což umožňuje snížit dávku cementu při takto dosažené hutnosti. Zpracovatelnost směsi a úspory cementu se výrazně uplatňují zejména u stříkaných betonů.

  • Příměsi latentní hydraulické nebo pucolány (druh II dle ČSN EN 206-1) – jsou to látky, které jsou schopny účastnit se procesu hydratace v prostředí, ve kterém tato reakce již probíhá. Příkladem těchto příměsí jsou vysokopecní struska, popílek, silikový prach, resp. mikrosilika (prakticky čistý oxid křemíku, zachycovaný odlučovači v metalurgickém průmyslu) nebo metakaolin (kaolin zpracovávaný speciální teplotní úpravou). Některé z příměsí jsou součástí směsných cementů. Zejména použití mikrosiliky umožňuje dosáhnout výrazně vyšších pevností betonu a je jednou z příčin posunutí dosažitelné hranice pevnosti betonu. Podíl na hydrataci je v ČSN EN 206-1 zohledněn i možným zahrnutím části jejich dávky do hodnoty vodního součinitele.

Příměsi druhu I a druhu II musí obecně vyhovět požadavkům určených norem. Pro příměsi, pro něž normy uvedeny nejsou (např. kamenná moučka, jemně mletý vápenec), je vhodnost obecně prokázána, jsou-li v technické dokumentaci deklarovány jako vhodné pro použití do betonu a je-li na ně vydáno příslušné STO ve smyslu platného NV. Pro použití takových materiálů jako příměsi druhu II musí být vhodnost navíc prokázána průkazní zkouškou. Příměsi druhu II se mohou vzít v úvahu ve složení betonu pro obsah cementu a vodní součinitel. Použít se musí v množství, které bylo použito při průkazních zkouškách.

Postupy prokázání vhodnosti

ČSN EN 206-1 obsahuje pro určité příměsi také postupy prokázání jejich vhodnosti (koncepce k-hodnoty pro použití popílku a křemičitého úletu, ekvivalentní koncepce posouzení vlastností betonu, modifikace pravidel koncepce k-hodnoty). Vhodnost vyšších hodnot příměsí, než jsou uvedeny v ustanoveních normy, nebo jiné příměsi nebo jejich kombinace se musí prokázat jejich Evropským technickým osvědčením, které výslovně uvádí použití příměsi pro výrobu betonu podle ENV 206-1, případně příslušnou národní normou nebo předpisem platným v místě použití betonu, který opět výslovně odkazuje na používání příměsi pro výrobu betonu podle EN 206-1.

Koncepce k-hodnoty

Koncepce k-hodnoty

Vhodnost koncepce k-hodnoty je prokázána pro použití popílku a křemičitého úletu. Umožňuje vzít v úvahu příměsi druhu II při:

  • nahrazení vodního součinitele (poměru voda/cement) součinitelem voda /(cement + k × příměs);

  • požadavku na minimální obsah cementu.

Jestliže je minimální obsah cementu nahrazen minimálním obsahem (cement + příměs) nebo je vodní součinitel nahrazen poměrem voda (cement + k × příměs), použije se zkušební metoda s příslušnou úpravou.

Maximální množství popílku, které lze uvažovat, musí vyhovovat požadavku hmotnostního poměru:

popílek/cement ≤ 0,33

Jestliže se přidává větší množství popílku, pak se přebývající část nesmí brát v úvahu pro výpočet součinitele voda/(cement + k × popílek) ani pro minimální obsah cementu.

Pro beton obsahující cement druhu CEM l podle EN 197-1 je dovoleno použít následující hodnoty k:

CEM l 32,5, CEM II/A-S, CEM II/B-S, CEM III/A k = 0,2
CEM l 42,5 a vyšší k = 0,4

Minimální obsah cementu požadovaný pro příslušný stupeň vlivu prostředí se může snížit maximálně o množství k × (minimální obsah cementu – 200) kg/m3, avšak množství (cement + popílek) nesmí být menší, než je minimální obsah cementu požadovaný ČSN EN 206-1. Koncepce k-hodnoty se nedoporučuje použít pro beton obsahující kombinaci popílku se síranovzdorným cementem CEM I pro stupně vlivu prostředí XA2 a XA3 se síranovým působením.

Maximální množství křemičitého úletu, které lze vzít v úvahu pro výpočet vodního součinitele a pro výpočet obsahu cementu, musí vyhovovat požadavku hmotnostního poměru:

křemičitý úlet/cement ≤ 0,11

Jestliže se přidává větší množství křemičitého úletu, pak se přebývající část nesmí brát v úvahu při koncepci k-hodnoty.

Pro beton obsahující cement druhu CEM I podle EN 197-1 je dovoleno použít následující hodnoty k:

pro určený vodní součinitel ≤ 0,45 k = 2,0
pro určený vodní součinitel > 0,45 k = 2,0 s výjimkou pro stupně vlivu
prostředí XC a XF, kdy k = 1,0

Množství (cement + k × křemičitý úlet) nesmí být menší, než je minimální obsah cementu, který je požadován pro příslušný stupeň vlivu prostředí (v tabulkách přílohy ČSN EN 206-1). Minimální obsah cementu nesmí být snížen více než o 30 kg/m3 betonu použitého pro stupně vlivu prostředí, které vyžadují minimální obsah cementu ≤ 300 kg/m3.

Skutečná hodnota k závisí na konkrétní příměsi. Koncepce k-hodnoty se může použít i pro jiné příměsi a s jinými druhy cementu, pokud je prokázána vhodnost všech komponentů. Koncepce k-hodnoty se nedoporučuje použít pro beton obsahující kombinaci popílku se síranovzdorným cementem CEM l pro stupně vlivu prostředí XA2 a XA3 se síranovým působením.

Ekvivalentní koncepce posouzení vlastností betonu

Ekvivalentní koncepce posouzení vlastností betonu

Umožňuje změny požadavků pro minimální obsah cementu a maximální vodní součinitel, když se používá kombinace určité příměsi a určitého cementu, u kterých jsou zdroje výroby a jejich charakteristiky jasně definovány a dokumentovány.

Způsobem uvedeným v normě musí být prokázáno, že beton má ekvivalentní vlastnosti, zejména s ohledem na jeho chování při působení prostředí i na jeho trvanlivost při srovnání s referenčním betonem, v souladu s požadavky pro příslušný stupeň vlivu prostředí. Vyráběný beton musí být průběžně hodnocen, přičemž se musí vzít v úvahu variabilita cementu a příměsi. Rozsah složení, pro který metoda platí, je omezen podmínkami:

  • celkový obsah cementu a příměsi má být nejméně roven obsahu cementu požadovanému pro příslušný stupeň vlivu prostředí,

  • součinitel voda/(cement + příměs) nemá být větší, než je požadován pro maximální vodní součinitel pro příslušný stupeň vlivu prostředí,

  • celkové množství příměsi (včetně té, která je obsažena v cementu jako jeho složka) má být v mezích platné normy (EN 197-1) pro odpovídající přípustný druh cementu.

Obsah chloridů

Obsah chloridů v betonu se vyjadřuje procentním podílem chloridových iontů k hmotnosti cementu. Maximální povolené hodnoty se pohybují v mezích 1,0 % pro betony bez ocelové výztuže a jiných vložek po 0,2 % u betonů s předpjatou ocelovou výztuží. Chlorid vápenatý a přísady na bázi chloridů se do betonů s ocelovou výztuží (vč. předpjaté a kovových vložek) nesmějí použít. Při stanovení obsahu chloridů v betonu (sčítáním obsahu ve složkách) postupujeme podle jedné ze dvou metod uvedených v normě – obvykle podle maximálního deklarovaného obsahu každé složky betonu.

Teplota betonu

Teplota čerstvého betonu v době dodávání nesmí být menší než +5 ˚C. Požadavek na jinou teplotu musí být uveden s dovolenými odchylkami a předem mezi partnery odsouhlasen.

Betonování pod vodou

Ustanovení ČSN EN 206-1 vyžadují u čerstvého betonu

  • stupně konzistence F3, S4 a všechny vyšší (tekutější) konzistence,

  • obsah cementu (nebo součet cementu a popílku) při Dmax = 22 mm alespoň 360 kg/m3,

  • vodní součinitel nejvýše 0,60 (v případě použití popílku se popílek započítává k-hodnotou 0,70).

V zásadě platí pravidlo, že lze poměrně snadno betonovat pouze konstrukci pod hladinou neproudící vody. Dopravu a ukládání směsi volíme podle místních podmínek, rozsahu a charakteru konstrukce:

  • směs sypeme svislou násypkou, vyústěnou cca 1,0 m pod hladinou čerstvého betonu (metoda kontraktor). Tím, že nově ukládaná směs vytlačuje směs uloženou při předchozí fázi betonáže, zabraňuje promísení ukládané směsi s vodou a omezuje rozsah styku betonové směsi s vodou,

  • směs dopravujeme do prostoru betonáže čerpadlem, ústí svislého potrubí musí být ponořeno do již uložené směsi,

  • betonujeme kontejnerem, z kterého vysypáváme směs pod hladinu čerstvého betonu,

  • do vody umísťujeme čerstvý beton balený v průlinčitých pytlech,

  • vybetonováváme plastické matrace na šikmém podkladu,

  • přerušovaná betonáž s hadicí s tuhým vyústěním (metoda s hydroventilem) nebo dvoufázové betonování.

Proudící voda vyžaduje opatření, která proudění v daném prostoru vyloučí (např. stěny ze štětovnic, ochranné hráze) nebo vodu z prostoru vypudí (např. kesony). Používají se též speciální přísady do betonu s extrémně stabilizačním účinkem, které umožňují betonovou směs ukládat i do mírně tekoucí vody. Pro tyto případy se vyvíjejí speciální technologie, které nutnost betonování pod vodou eliminují (offshore structures). Spočívají na principu vybetonování celé konstrukce nebo její celé části v příhodných podmínkách

Nahrávám...
Nahrávám...