O betonu

Stejně jako ZAPA nemůže existovat bez betonu, tak i beton nemůže fungovat bez cementu. Cement a voda vytváří cementový tmel, který pojí dohromady kostru tvořenou jemným a hrubým kamenivem. Nedílnou součástí moderního betonu jsou přísady a příměsi, které zlepšují vlastnosti čerstvého i ztvrdlého betonu. Smícháním těchto vstupních složek ve vhodném poměru se vytvoří kompozitní materiál, který je pevný, trvanlivý a stálý na vzduchu i ve vodě.

Beton je směs cementu, hrubého a drobného kameniva, vody, přísad a příměsí, která získá své konečné vlastnosti hydratací cementu.

Je anorganický pevný materiál, který tvoří kostru betonové směsi. Skládá se z několika frakcí, které spolu tvoří pevnou matrici a slouží - jako plnivo. Pro kamenivo do betonu platí ČSN EN 12620+A1 (72 1502) Kamenivo do betonu.

Je anorganický pevný materiál, který tvoří kostru betonové směsi. Skládá se z několika frakcí, které spolu tvoří pevnou matrici a slouží - jako plnivo. Pro kamenivo do betonu platí ČSN EN 12620+A1 (72 1502) Kamenivo do betonu.

Kamenivo se dělí do následujících skupin:

podle velikosti částic: 

• drobné kamenivo (písek) – nejčastěji jsou používány frakce 0/2 a 0/4 (frakce udává rozmezí velikosti částic v mm) 

• hrubé kamenivo – nejčastěji frakce 4/8, 8/16, 11/22, 16/22

• široké frakce (např. 0/22, 0/32 jsou označovány jako štěrkopísek nebo štěrkodrť) se při běžné výrobě betonu prakticky nepoužívají, zejména z důvodu náchylnosti k roztřiďování

podle druhu: 

• těžené

• těžené předrcené 

• drcené

podle původu: 

• umělé (nejčastěji lehčené a pórovité kamenivo, např. Liapor, dříve keramzit) 

• přírodní

Při běžné výrobě je pro odběratele betonu rozhodující zejména maximální frakce použitého kameniva v závislosti na typu konstrukce a způsobu zpracování (tenkostěnné nebo masivní konstrukce, vyrovnávací potěrové vrstvy, hustota výztuže, způsob vibrace).

Je hydraulické pojivo, tj. jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši, která tuhne a tvrdne v důsledku hydratační procesů a reakcí. Po zatvrdnutí si zachovává svoji pevnost a stálost také ve vodě. V současné době je cement vyráběn podle ČSN EN 197-1 ed.2 (72 2101) Cement-Část 1: Složení, specifikace a kritéria shody cementů pro obecné použití platné od dubna 2012.

základní druhy cementů jsou:

• CEM I Portlandský cement

• CEM II Portlandský cement směsný

• CEM III Vysokopecní cement

• CEM IV Pucolánový cement

• CEM V Směsný cement

pevnostní třídy cementu uvedené v této normě jsou:

• 32,5

• 42,5

• 52,5

• chybí třída 22,5 uváděná dříve v národním dodatku.

Starší označení druhů (např. SPC, PC, VPC) a tříd cementů (např. 250, 325, 425) již není vhodné používat.

Obecně platí, že čím je vyšší pevnostní třída cementu a čím méně obsahuje příměsí, tím rychleji probíhá jeho tvrdnutí a tuhnutí a cement je vhodný např. do konstrukcí s požadavky na krátké odbedňovací lhůty nebo pro zimní betonáže. Naopak cementy nižších tříd s vysokým obsahem příměsí tuhnou a tvrdnou pomaleji a jsou vhodné např. pro masivní konstrukce nebo do chemicky agresivního prostředí. Dále se cementy dělí dle obsahu hlavních a doplňujících složek a podle nárůstu počátečních pevností. Například dříve označený CEM II/B-S 32,5 je dle současné normy CEM II/B-S 32,5 N. Značení cementů s vysokými počátečními pevnostmi je stejné (např. CEM I 42,5 R).

jsou jemnozrnné pevné látky, které ovlivňují vlastnosti betonu v čerstvém i ztvrdlém stavu. U čerstvého betonu se jedná zejména o konzistenci a zpracovatelnost a u ztvrdlého betonu o pevnost, hutnost, trvanlivost, odolnost proti chemicky agresivnímu prostředí, atd. Jedná se například o mletou strusku, vápenec, kamenné moučky, křemičitý úlet (tzv. mikrosilika) a popílek. Nejvíce je využíván černouhelný nebo hnědouhelný popílek z elektrostatických odlučovačů tepelných elektráren a tepláren. Podmínkou využití popílku je, aby vyhovoval ČSN EN 450-1 a 2 (72 2064): Popílek do betonu. Část 1: Definice, specifikace a kritéria shody a Část 2: Hodnocení shody.

Popílek je používán zejména z důvodu:

• úspory cementu 

• zlepšení čerpatelnosti a zpracovatelnosti betonu

• zpomalení tuhnutí a tvrdnutí betonu, zpomalení vývoje hydratačního tepla (vhodné pro masivní konstrukce) 

• zvýšení odolnosti ztvrdlého betonu proti chemicky agresivnímu prostředí

Obecně není vhodné používat popílek do provzdušněných betonů. Výjimečně jsou používány tzv. expanzní příměsi (někdy též přísady), zabraňující smršťování betonu v průběhu jeho tvrdnutí, při kvalitním ošetřování (udržování betonu ve vlhku) může dojít i k mírné expanzi (rozepnutí) betonu. Obvyklým důvodem použití těchto příměsí je zabránění vzniku smršťovacích trhlin, často při dobetonování různých částí konstrukcí.

jsou chemické látky, které se přidávají do betonu během míchání. Obecným účelem dávkování přísad je zlepšení vlastností čerstvého nebo ztvrdlého betonu nebo získání zcela nových vlastností (např. provzdušněné nebo samozhutnitelné betony). Nejrozšířenější oblastí je používání plastifikačních, případně superplastifikačních přísad, umožňující snížení obsahu záměsové vody a tím úsporu cementu. Vodní součinitel (v/c = množství vody/množství cementu) je důležitým parametrem pro složení betonu. Při dané konzistenci má beton s nižším vodním součinitelem vyšší pevnost a vyšší trvanlivost. Z uvedeného vyplývá také velmi negativní vliv na beton zvýšením v/c při nedodržení požadované konzistence na betonárně, případně ředění betonu vodou na stavbě.

Dávkování přísad se liší podle požadavků, typu, účinnosti, atd., mělo by být ověřeno průkazní zkouškou. Pro přísady do betonu platí v současné době řada evropských norem ČSN EN 934 (72 2326): Přísady do betonu, malty a injektážní malty. V současné době jsou intenzivně rozvíjeny a stále širší uplatnění nacházejí tzv. „hyperplastifikátory“ na bázi polykarboxylátů původně používané pouze pro výrobu samozhutnitelných betonů (zkratka z angličtiny SCC = self compacting concrete, u nás někdy SZB).

Samozhutnitelné betony jsou vysoce tekuté betony určené zejména pro složité, tenkostěnné konstrukce s hustou výztuží, kde není možné beton zpracovat klasickou vibrací. SCC beton obsahuje výrazně vyšší podíl jemných částic (cement, popílek, drobné kamenivo), nejčastěji se používá s maximální frakcí do 8 a 16 mm. Z těchto důvodů je také vhodný pro konstrukce s požadavky na pohledovost. Výroba SCC vyžaduje zvýšené požadavky na rovnoměrnou kvalitu vstupních složek a kontrolu čerstvého betonu. Požadavky na specifikace, výrobu a použití jsou zpracovány v evropské směrnici pro samozhutnitelný beton z r. 2005.

Pro probarvování betonů jsou používány anorganické pigmenty, které mají následující vlastnosti:

• barevnou stálost ve styku s cementem a na povětrnosti

• minimální vliv na dobu tuhnutí a tvrdnutí čerstvého betonu a pevnost ztvrdlého betonu 

Dosažený barevný odstín betonu je závislý zejména na dávce pigmentu, použitém cementu (jeho druhu i lokalitě), ale také na v/c, druhu kameniva, způsobu ošetřování ztvrdlého betonu atd.

používaná pro výrobu betonu musí v současné době vyhovovat požadavkům ČSN EN 1008 (73 028): Záměsová voda do betonu – Specifikace pro odběr vzorků, zkoušení a posouzení vhodnosti vody, včetně vody získané při recyklaci v betonárně, jako záměsové vody do betonu. Jakost záměsové vody při výrobě betonu může ovlivnit dobu tuhnutí, vývoj pevnosti betonu a ochranu výztuže proti korozi. Pokud je používaná voda pitná, je považována pro výrobu za vyhovující. Za stanovených podmínek je používána také voda ze zařízení pro zpracování zbytkového betonu (tzv. recykling). Toto opatření výrazně snižuje nebo zcela eliminuje vznik odpadů při výrobě a má pozitivní vliv na ekologii.

další materiály, které mohou být v případě požadavku používány při výrobě betonu jsou zejména polypropylénová vlákna a ocelové drátky.

Polypropylénová vlákna (nejčastěji délky 12 mm) zabraňují vzniku smršťovacích trhlin v raném stadiu tuhnutí a tvrdnutí betonu. Po ztvrdnutí betonu jeho vlastnosti již prakticky neovlivňují. Nejčastěji se používají u jemnozrnných potěrů a vodotěsných betonů. Dávkování se pohybuje v rozmezí 0,6 až 0,9 kg/m3. Vlákna jsou dodávána v rozpustných sáčcích a dávkují se nejčastěji do autodomíchávače.

Ocelové drátky ( tzv. rozptýlená výztuž ) se používají nejčastěji do průmyslových podlah. Zcela nebo částečně nahrazují klasické síťové výztuže a ve ztvrdlém betonu příznivě působí zejména na pevnost v tahu za ohybu. Dávkování se nejčastěji pohybuje v rozmezí 20 až 40 kg/m3 a je možné buď do míchačky nebo autodomíchávače. Způsob a doba míchání má zásadní vliv na homogenitu drátkobetonu ( negativním jevem je vznik tzv. „ježků“ ). Dávkování drátků je zpravidla nutné zohlednit v receptuře betonu ( zvýšení dávky drobného kameniva, zejména u čerpatelných betonů ).

Všechny výše uvedené složky betonu jsou na betonárnách kontrolovány podle Kontrolního a zkušebního plánu, který je souvisejícím dokumentem Příručky jakosti. Na všechny uvedené složky betonu ( kromě vody ) se vztahují požadavky zákona č. 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky.

může být specifikována buď stupněm konzistence, nebo, ve zvláštních případech, určenou hodnotou. Zkoušky se provádějí v době ukládání betonu nebo v případě transportbetonu, v době dodání. Vzorek se odebírá po vyprázdnění asi 0,3 m3 betonu z autodomíchávače.

Poznámka: Nedostatečné zhutnění (obsah vzduchových pórů u neprovzdušněného betonu nad 3 %) významně snižuje pevnost betonu, směrně o 6 % na každé procento vzduchových pórů. U suchých, pěchovatelných a zavlhlých betonů upozorňujeme na nutnost urychleného zpracování, směrně 2 až 3 hodiny v závislosti na okolním prostředí, zejména teplotě, suché betony jsou určeny pro  zpracování v konzistenci maximálně zavlhlé.

Obecně je jakékoliv přidávání vody nebo přísad při dodání zakázáno. Ve zvláštních případech, pokud je to na zodpovědnosti výrobce, je možné přidat vodu nebo přísady za účelem úpravy konzistence na požadovanou hodnotu, a to za předpokladu, že nejsou překročeny mezní hodnoty uvedené ve specifikaci a přidání přísady je obsaženo v návrhu složení betonu. V každém případě musí být jakékoliv množství vody nebo přísady přidané do autodomíchávače zaznamenáno na dodacím listě. Při dodatečném zamíchání nesmí být doba  kratší než 1 min/m3  a ne kratší než 5 minut po přidání přísady. Jestliže je na staveništi přidáno do autodomíchávače větší množství vody nebo přísady než připouští specifikace, pak tuto záměs nebo dávku je nutno zaznamenat na dodací list jako „neshodná". Účastník procesu, který rozhodl o přidání vody, je odpovědný za následky a má být uveden na dodacím listě.

čerstvého betonu v době dodávání nesmí být menší než +5°C. Pokud se požaduje jiná minimální teplota betonu nebo se požaduje maximální teplota, pak musí být uvedena s dovolenými odchylkami. Jakýkoliv požadavek na umělé ochlazování nebo oteplování betonu před jeho dodáváním musí být odsouhlasen předem mezi výrobcem a odběratelem.

Obsah vzduchu v betonu se stanovuje pokud je předepsáno provzdušnění. Je stanoven nejmenší hodnotou dle specifikace, horní mez obsahu vzduchu je stanovená nejmenší hodnota plus 3 % absolutní.

čerstvého betonu v době dodávání nesmí být menší než +5°C. Pokud se požaduje jiná minimální teplota betonu nebo se požaduje maximální teplota, pak musí být uvedena s dovolenými odchylkami. Jakýkoliv požadavek na umělé ochlazování nebo oteplování betonu před jeho dodáváním musí být odsouhlasen předem mezi výrobcem a odběratelem.

Obsah vzduchu v betonu se stanovuje pokud je předepsáno provzdušnění. Je stanoven nejmenší hodnotou dle specifikace, horní mez obsahu vzduchu je stanovená nejmenší hodnota plus 3 % absolutní.

Dnes již neplatí žádná univerzální definice, jak beton připravit a jak má výsledek vypadat. Existuje totiž velké množství druhů betonu. Pryč jsou doby, kdy musel být beton pouze fádní, šedý, jednolitý blok čehosi, co se nakonec něčím zakryje. Pozornější oko tak může spatřit i pohledový beton nahrazující fasádu, hladký i s reliéfem, barevný beton, a dokonce lze na beton obtisknout již i fotografii. Využít je přitom možné i různých funkčních kvalit betonů. Existuje například beton samočisticí, nepropustný či samozhutnitelný.

Rozdělení druhů betonu může být poněkud problematické, neboť kritérií, podle kterých tak činíme, je také poměrně hodně.

Možná rozdělení jsou:

Podle přání zákazníka

• typový beton - zákazník zadává požadované vlastnosti betonu

• beton předepsaného složení - zákazník zadává požadované složení betonu

Podle objemové hmotnosti

• lehký beton - beton, který má po vysušení při 105°C objemovou hmotnost větší než 800 a menší než 2.000 kg/m3. Lehký beton je vyráběn buď zcela, nebo jen částečně s použitím lehkého kameniva.

• běžný beton - beton, který má po vysušení při 105°C objemovou hmotnost mezi 2 000 až 2 600 kg/m3                  .

• těžký beton - beton, který má po vysušení při 105°C objemovou hmotnost větší než 2 600 kg/m3. Je vyráběn zpravidla z těžkého kameniva.

Podle speciálních vlastností

• vodostavební x vodotěsný beton - beton, který je dlouhodobě jednostranně vystaven vodnímu tlaku

• mrazuvzdorný beton - beton, který je po nasycení vodou schopný odolávat účinkům střídavého zmrazování a rozmrazování

• samozhutnitelný beton - beton vylepšeného složení, který nevyžaduje hutnění vibracemi (více - www.ebeton.cz/pojmy/samozhutnitelny-beton-scc)

• vysokopevnostní beton - beton, který se vyznačuje vysokou pevností, resp. jedná se o třídy C55/67 a vyšší (více - www.ebeton.cz/pojmy/vysokopevnostni-beton-hsc)

• ohnivzdorný beton - beton, který je vyráběn z kameniva s co nejmenším obsahem živce a křemene. Nejčastěji se používá čedič, diabas nebo sopečné tufy. Beton odolává teplotám do 600 °C.

• žáruvzdorný beton - beton, který odolává teplotám až 1700 °C v závislosti na složení

Podle konečného vzhledu

• pohledový beton - zjednodušeně beton, který je vidět (více - www.ebeton.cz/pojmy/pohledovy-beton x na našich stránkách poměrně hodně navštěvované)

• dekorativní beton - beton, který má povrch upravený gravírováním, broušením, rytím, barvením nebo malováním a následně je ošetřený ochrannou epoxidovou vrstvou (více - www.ebeton.cz/pojmy/dekorativni-beton)

• probarvený beton – beton, který vzniká probarvením cementového tmelu pomocí pigmentů nebo použitím různobarevného kameniva

• grafický beton - s obtiskem grafického motivu či obrázku 

• vymývaný beton - beton, který má odhalená zrna kameniva

• a další

Podle vyztužení

• prostý beton - beton bez jakýchkoliv výztuží

• železobeton - beton s vloženými ocelovými prvky (více - www.ebeton.cz/pojmy/zelezobeton-zelezovy-beton)

• vláknobeton - beton s všesměrně rozptýlenými vlákny (více - http://www.ebeton.cz/pojmy/vlaknobeton) 

• předpjatý beton - beton, který má výztuž předem předpjatou ve výrobě nebo dodatečně předpjatou např. ovíjením (více - www.ebeton.cz/pojmy/predpjaty-beton)

Nalitím betonu do formy nebo na požadované místo zdaleka vše nekončí. Poté co je ukončena betonáž začínají na beton okamžitě působit okolní podmínky (teplota, vítr, atd.). Vnější vlivy ovlivňují rychlost odpařování vody z povrchu betonované konstrukce. Příliš rychlé odpaření vody má za následek vyšší smrštění betonu, snížení pevnosti a trvanlivosti a celkové zhoršení vlastností betonu. Při porovnání vlivu teploty a rychlosti větru lze říci, že rychlost větru má horší vliv než teplota. Omezení negativních vlivů působících na beton nazýváme ošetřování betonu.

Je otázkou jakým způsobem a jak dlouho ošetřovat beton. Obojí určuje druh betonované konstrukce (velikost vnějšího povrchu, tloušťka), vnější vlivy (teplota, rychlost větru) a druh betonu. Existuje betonářská norma ČSN EN 13670 Provádění betonových konstrukcí, která stanovuje minimální časový interval ošetřování betonu. Minimální doporučená délka ošetřování je stanovena od 1 do 30 dnů.

Betonářské pravidlo proto zní: ošetřovat čerstvý beton, a to co nejdříve po betonáži a raději delší než kratší dobu. Obecně platné doporučení je ponechat beton co nejdéle v bednění. Vysychání lze zpomalit mlžením nebo skrápěním (pouze při teplotě nad 5 °C), pomůže také zabránění odparu nepropustnými nástřiky či fóliemi nebo omezení proudění větru (uzavření dveří, oken).

Jedná se o betony a potěry přepravované na otevřených korbách sklápěcích, případně valníkových vozidel.

Konzistence suchá

bez přídavné vody, obsahuje pouze vodu z kameniva. Je určen k okamžitému přemíchání v místě ukládání vlastní míchačkou v konzistenci maximálně S1. Vzhledem k obsažené vlhkosti je doba zpracování stejná jako u zavlhlých betonů a potěrů, tedy 2-3 hodiny od namíchání v závislosti na okolním prostředí, zejména teplotě.

Konzistence zavlhlá a pěchovatelná

s přídavnou vodou – určena k přímému zpracování směsi. U těchto směsí je zapotřebí provést důkladné zhutnění. Pokud beton nejde hutnit, je zapotřebí přidat takové množství vody s důkladným rozmícháním, až se bude dát beton dobře zpracovat. Při dalším odběru je třeba nahlásit dispečerovi požadavek na jinou konzistenci, aby se nemuselo ředění provádět. Při nedostatečném zhutnění dochází k poklesu pevnosti řádově o 5 % na každé procento vzduchových pórů. Taktéž při nadměrném přidání vody dochází k poklesu konečné pevnosti betonu.

Při ukládání betonu a potěru je nutné zabránit znečištění (například zeminou nebo sněhem) nebo odsátí vody z betonu. Teplota podkladu musí být vyšší než 0° C. Konečné parametry ztvrdlého betonu výrazně ovlivňuje ošetřování konstrukce. V raném stáří betonu je nutno zabránit odpařování vody z povrchu (vlivem vysokých teplot nebo větrem), chránit před mrazem nebo otřesy.

Zdárný průběh betonáže v zimním období je komplikován zejména z následujících důvodů:

• při teplotách nižších než + 5° C se výrazně zpomaluje hydratace cementu a při teplotách pod 0° C se prakticky zastavuje. Tím se výrazně zpomaluje vývoj pevnosti betonu

• při přechodu vody do tuhého skupenství se její objem zvětšuje o 9 %. Při jejím zmrznutí v pórové struktuře betonu, který ještě nemá dostatečnou pevnost dojde k nevratnému zhoršení jeho mechanických vlastností, případně naprostému znehodnocení. Jako minimální pevnost betonu, který je schopen odolat jednorázovému zmrznutí je uváděna hodnota 5 MPa

• při tvrdnutí betonu je uvolňováno hydratační teplo a pokud je povrch konstrukce ochlazován chladným vzduchem dochází ke vzniku trhlin

Z těchto důvodů je nutné při zimní betonáži dodržovat zásady, které jsou v následujícím textu uvedeny. Podle ČSN EN 206-1 nesmí být teplota čerstvého betonu v době dodávání nižší než + 5°C. Tento požadavek je na betonárnách s celoročním provozem dodržován s dostatečnou rezervou. Jako další opatření z hlediska složení betonu uvádíme zejména:

• použití betonů vyrobených z cementu s vysokou počáteční pevností (zejména třídy CEM I 42,5 R případně portlandského směsného cementu třídy 42,5 R) bez příměsi (popílku)

• použití vyšších pevnostních tříd betonů, minimálně C16/20 (B20), ale raději C20/25 (B25) až C25/30 (B30)

• použití betonů s obsahem superplastifikační přísady urychlující tvrdnutí

Uvedená opatření přispějí k tomu, aby beton dosáhl co nejdříve takové pevnosti, aby jej nebylo nutno chránit před mrazem. Výběr vhodného betonu je možno konzultovat s dispečerem betonárny nebo technologem.

Další opatření se týkají ukládání a ošetřování betonu a vycházejí z platné ČSN EN 13670:

• prováděcí specifikace má určovat teploty prostředí, při kterých se musí plánovat opatření na ochranu betonu proti škodlivým účinkům

• v bednění nemá být led a sníh, v době betonování má být teplota povrchu pracovní spáry vyšší než 0°C. Betonování na zmrzlém podkladu nemá být dovoleno, pokud nenásledují speciální pracovní postupy.

• dokud nemá beton dostatečnou pevnost, aby odolával účinkům mrazu, musí mít zemina, skála, bednění nebo části konstrukce na styku s ukládaným betonem teplotu, která nezpůsobí zmrazování betonu

• pokud je okolní teplota nízká nebo předpověď počasí uvádí, že teplota vnějšího prostředí bude nízká v době ukládání betonu nebo v období jeho ošetřování, musí se připravit předběžná opatření na ochranu betonu proti poškození mrazem

• v raném stáří se beton musí ošetřovat a chránit před zmrznutím, teplota povrchu betonu nesmí klesnout pod 0°C, dokud pevnost v tlaku povrchu betonu nedosáhne minimálně 5 MPa

Z uvedených bodů vyplývá nutnost alespoň minimální ochrany betonu po jeho uložení na stavbě: zakrytí a izolování konstrukce z důvodu zabránění úniku hydratačního tepla, ochrany před deštěm a sněhem a zajištění stejnoměrného vychládání (tj. tenčí části izolovat více). Nelze také obecně doporučit tzv. „nemrznoucí“ přísady, které zabraňují případnému zmrznutí vody v betonu, ale neurychlují tvrdnutí a neřeší tedy mnohdy zásadní požadavek odběratelů betonu: možnost pokračování stavby i v záporných teplotách.