Síla betonu: druhy, definice, nárůst síly

Mezi obrovskou rozmanitostí stavebních materiálů je beton jedním z nejoblíbenějších. Používá se všude – při lití základů, při výrobě železobetonových výrobků, při monolitických a jiných pracích. Kvalita betonu je dána mrazuvzdorností, hustotou, voděodolností a pohyblivostí. Ale jednou z nejdůležitějších vlastností je síla.

Co je pevnost betonu a co ovlivňuje?

Schopnost betonu po vytvrdnutí odolávat chemickým a fyzikálním vlivům a odolávat mechanickému a jinému zatížení se nazývá jeho pevnost. Tato vlastnost je klíčová při výběru způsobu výstavby s použitím materiálu, stejně jako spolehlivého a trvanlivého provozu konstrukcí a budov z něj postavených.

Při návrhu stavebního projektu je nezbytně nutné vzít v úvahu schopnost odolávat mechanickému, větrnému a jinému zatížení. Primární význam je zde kladen na pevnost betonu. Pokud použijete materiál s nedostatečnou pevností, může to následně způsobit vznik trhlin a dokonce i úplné zničení konstrukce.

Hlavní druhy síly

Existují různé typy pevnosti betonu:

• normovaná – hodnota uvedená v technickém dokumentu, které musí odpovídat vyráběná směs. Tato pevnost se často nazývá konstrukční pevnost;
• přenosová pevnost – pevnost materiálu, kdy předpjatá výztuž v okamžiku jejího vyjmutí z vodičů neklouže;
• uvolňovací pevnost – pevnost, se kterou je hotová betonová směs expedována ze závodu ke kupujícímu. Ukazatel je stanoven s ohledem na čas potřebný k dodání materiálu na místo, instalační práce a následné zvýšení pevnosti v konstrukcích vyrobených z betonu v závislosti na ročním období a klimatických podmínkách;
• odstranění bednění – minimální hodnota získané pevnosti, při které lze bednění odstranit bez poškození betonu;
• design (značka) – ukazatel pevnosti při stáří betonu 28 dní. Tato doba stačí k vytvrzení roztoku a dosažení 100% pevnosti;
• požadovaný – jedná se o průměrný minimální přípustný ukazatel studované dávky betonu, který odpovídá normované pevnosti homogenního složení betonové směsi;
• skutečný – jedná se o průměrný ukazatel pevnosti vypočtený pomocí jednotlivých šarží malty az ní vytvořených konstrukcí;
• kritická – horní mez minimální pevnosti, při jejímž dosažení beton nabývá stabilního stavu. Pokud je roztok poté zmrazen, neovlivní to pevnost ani nezmění strukturu betonu. Znáte-li typy pevnosti betonu, můžete přesně vypracovat stavební plán a postavit spolehlivou, odolnou a trvanlivou konstrukci.

Co určuje pevnost betonu?

Základem betonové malty je cement. V práškové formě se mísí s vodou a plnivy za vzniku tekuté kompozice připravené k použití. Poté začíná proces vytvrzování. Konečná pevnost betonu závisí na několika faktorech.

cementárenská činnost

Toto kritérium určuje pevnost betonu. Indikátor přímo závisí na následujících charakteristikách:

• jemnost mletí. Pro rychlé získání pevnosti v betonu by měl být použit cement s minimální zrnitostí písku. Hrubě mletý cement plně nereaguje, což má negativní dopad na pevnost konstrukcí;
• chemické složení slínku. Pokud je přítomen v nehašeném vápně, cement si zachovává svou aktivitu mnohem déle;
• nečistoty. S vysokým obsahem oxidu hořečnatého v cementu jeho aktivita klesá. Pokud koncentrace této látky nepřesáhne 2 %, pak se urychlí nárůst síly;
• svěžest. Je obtížné dosáhnout požadované pevnosti betonu, pokud byl cement skladován v místnosti s vysokou vlhkostí. Proto by měl být při přípravě roztoku použit čerstvý cement.

Vezmeme-li v úvahu všechny faktory, můžeme dojít k závěru, že pevnostní charakteristiky betonu jsou ovlivněny čerstvostí, složením a stupněm mletí cementu.

Množství vody

Kvalita betonové malty přímo závisí na poměru voda/cement. Pokud není dostatek kapaliny, směs bude tvrdá a nebude možné ji zhutnit, což povede k tvorbě dutin a velkých pórů, což negativně ovlivní pevnost betonu.

Přebytečná voda vede k tvorbě pórů, jejichž přítomnost snižuje životnost a výkonnostní charakteristiky stavební konstrukce. Proto je důležité přísně dodržovat poměry cementu a vody.

Zástupné symboly

Kromě cementu a vody se do betonové směsi přidávají plniva. Ty mohou být velké frakce, jako je drcený kámen nebo štěrk, a malé frakce, jako je písek. Podle typu plniva se beton dělí na jemnozrnný a těžký. První odrůda je založena na malých agregátech, druhá na velkých.

Jak plnivo ovlivňuje pevnost? Pevnostní charakteristiky betonu se při použití jemnozrnného kameniva snižují. Hrubé plnivo zlepšuje přilnavost díky drsnému povrchu a odpovídajícím způsobem zvyšuje pevnost materiálu.

Teplotní podmínky

Směs lépe tuhne při relativní vlhkosti prostředí 90-100% a teplotě od +15 do +20°C. Při vyšších teplotách a suchu ztrácí beton vlhkost, což způsobuje vznik trhlin, pokud je teplota nižší než 0°C, roztok přestane tvrdnout.

Kvalita míchání

Pevnost betonu závisí na stupni zhutnění všech složek při jeho přípravě. Při nakládání všech složek kromě písku do betonové míchačky s částečným zalitím vodou se cement lépe mele vlivem hrubého kameniva. Poté se přidávají další komponenty. Touto metodou se aktivuje i cement, který nějakou dobu ležel.

Míchání cementu při současné aktivaci pískem může zvýšit aktivaci cementu pouze o 30-40%.

Čím pevněji jsou všechny částice betonu navzájem spojeny, tím pevnější a odolnější bude konstrukce nebo výrobek z ní vytvořený.

Výztuž

Pevnost se zvýší, pokud jsou betonové konstrukce vyztuženy výztuží. V konstrukcích lze výztuž doplnit nebo nahradit objemovou výztuží s přídavkem vlákna, které odolává vzniku trhlin.

Ošetření instalace

Hustota betonu určuje jeho pevnostní vlastnosti. Aby se po nalití nevytvářely dutiny a velké póry, zpracovává se čerstvě položený beton pomocí vibrací. Často se do směsi přidávají také změkčovadla, jejichž přítomnost nahrazuje vibrace.

Klasifikace betonu podle pevnosti

Hlavní pevnostní charakteristikou materiálu je pevnost betonu v tlaku. Na základě tohoto ukazatele se rozlišují konkrétní třídy označené ve značení symbolem B.

Podle pevnostních vlastností se betony dělí na:

• střední pevnost – pod třídou pevnosti v tlaku B50 a méně;
• vysoká pevnost – pevnostní třída vyšší než B50.

Existují různé druhy betonu. Ve značení jsou označeny čísly za písmenem M. Určuje se tak, že se z připravené směsi vytvoří kostky s 15 cm hranami. Takto se získá pevnost betonových kostek v MPa. Tato metoda zkoušení dala vzniknout názvu „krychlová pevnost betonu“.

Podle GOST se stupeň pevnosti betonu může pohybovat od M-50 do M-1000. V tomto případě byste měli vědět, která značka je vhodná pro konkrétní typ práce. Tabulka shody stupňů a tříd vám pomůže pochopit, jaké vlastnosti má beton podle jeho označení.

Kde se používá beton různých pevností

V závislosti na typu stavebních prací je nutné použít beton různých jakostí, zejména:

• k přípravě základů konstrukcí, budování obrubníků podél silnice a provádění dalších přípravných prací použijte materiál M100;
• M150 je vhodný pro vytváření podlahových potěrů, stavbu základů pro nízkopodlažní budovy, betonování cest a vytváření dalších konstrukcí s relativně nízkým zatížením;
• M200 má dostatečnou pevnost. Toto řešení je vhodné pro betonové podlahové potěry, slepé plochy, cesty a plošiny, stavbu stěn a schodů;
• směsi M250 a M300 jsou určeny pro nosné stěny, monolitické základy, výrobu podlahových desek v nízkopodlažních budovách, stavbu plotů;
• pokud je beton potřebný pro výrobu konstrukcí pro vícepodlažní budovy (nosné nosníky, podlahové desky, sloupy), pak se pro tyto účely používá M350;
• Železobetonové výrobky určené pro zvýšené zatížení jsou vyrobeny z M400. Materiál s takovým označením je také vhodný pro stavbu hydraulických konstrukcí, mostů, vícepodlažních budov a dalších vysoce zatížených konstrukcí;
• M450 má omezený rozsah použití. Beton je určen pro stavbu přehrad a hrází, používá se i při stavbě metra;
• nejpevnější a nejodolnější beton – od M500 a výše. Používá se k vytváření kritických konstrukcí, které jsou neustále vystaveny různým typům vnějšího zatížení.

Pro vytvoření jednoduchých konstrukcí, které nevyžadují vysokou pevnost, není potřeba používat vysokopevnostní směsi. Pokud má být provedena výstavba vícepodlažních budov nebo důležitých železobetonových výrobků, pak je zde úspora nevhodná, protože zdraví a životy lidí přímo závisí na spolehlivosti konstrukcí.

Jak určit sílu

Pro přiřazení konkrétní třídy betonu se používají různé metody. Mezi nejčastější patří:

• metoda štěpení – spočívá ve zkoušení kubických vzorků různých velikostí, které se pod tlakem ničí;
• Pevnost betonu v tahu se určuje plněním speciálních forem směsí. Po 28 dnech jsou vzorky testovány hydraulickým lisem, přičemž se získá hodnota maximální únosné zátěže;
• odtrhávací a štípací metoda. Při nalévání roztoku je do něj instalována speciální tyč po vytvrzení se tyč vytáhne.

Výše uvedené metody jsou destruktivní. Kromě toho se pevnost zjišťuje také nedestruktivními metodami, jako je ultrazvukové testování nebo metoda nárazového pulzu.

Posilovací fáze

Standardní doba pro dosažení 100% pevnosti je 28 dní od okamžiku zalití betonem. K nárůstu síly dochází ve dvou fázích:

1. Uchopení. Rychlost nastavení závisí na teplotních podmínkách. Pokud je okolní teplota 20-25°C, pak je doba tuhnutí v průměru 3 hodiny. Začíná dvě hodiny po smíchání suchých složek s vodou. Při průměrné teplotě 0°C může proces tuhnutí trvat jeden den – k zahájení reakce je zapotřebí přibližně 8-10 hodin a stejně dlouho je zapotřebí k tuhnutí.
2. Kalení. Beton začíná tvrdnout až po úplném ztuhnutí. K největšímu vytvrzení dochází v prvním týdnu po vytvrzení a dosahuje až 70 % pevnosti. Při nízkých teplotách se proces vytvrzování výrazně zpomaluje.

Chcete-li získat úplný obrázek o době tvrdnutí a vytvrzování litého roztoku, je důležité znát harmonogram nárůstu pevnosti betonu.

Jak urychlit nabírání síly

Existuje několik způsobů, jak lze urychlit nárůst síly:

• při přípravě směsi přidejte speciální přísady, které urychlují proces tuhnutí a mají nemrznoucí vlastnosti;
• Aby se proces tuhnutí urychlil, čerstvě položený beton se zahřívá. Za tímto účelem se do pokládané hmoty instalují topná tělesa ve formě topných drátů;
• Při výrobě betonových konstrukcí a železobetonových výrobků v továrních podmínkách dochází k jejich napařování ve speciálních výrobních autoklávech. K zapařování dochází při maximální vlhkosti a teplotách v rozmezí 70-90°C.

Po nalití musí být beton zkontrolován na zvýšení pevnosti. Pokud získané ukazatele odpovídají návrhovým, lze stavební práce bezpečně provádět.