Betony speciálních vlastností ČVUT: přehled, technologie a zkoušení

Cílem semináře je seznámit účastníky se základními vlastnostmi betonu a jeho složek, včetně jejich zkoušení. Cílem předmětu je seznámit posluchače se speciálním typem betonu, který dosahuje velkých pevností a vysoké trvanlivosti, což umožňuje realizaci velmi subtilních konstrukcí.

Obsah a struktura výuky

Přednášky jsou doplněny laboratorními úlohami ve cvičení. Přednášky budou podány informace o ČSN EN 206+A1. Jádrem předmětu je seznámení studentů jak s technologickými aspekty výroby, zkoušení a použití speciálních betonů, tak i platného legislativního rámce pro jednotlivé typy speciálních betonů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Způsob a kritéria hodnocení: Nutná 100% docházka do cvičení s laboratorním měřením a odevzdání protokolů ze všech laboratorních cvičení, zápočtový test, ústní zkouška.

Osnova hlavních témat

• Zásady a organizace evropské a tuzemské normalizace betonu a souvisejících zákonů.
• Klasifikace agresivních prostředí. Návrh složení a značení betonu pro tato prostředí podle ČSN EN 206-1.
• Pórovitá struktura ztvrdlého betonu. Přetváření a smršťování ztvrdlého betonu.
• Zpracování druhotných surovin při přípravě speciálních betonů, využití popílků a strusek, odprašků.
• Vodostavební beton.
• Reologie čerstvého betonu. Reologické vlastnosti jemnozrnné cementové matrice. Reometrie.
• Samozhutnitelný beton.
• Silniční beton, mezerovitý beton, drobnozrnný beton.
• Vysokopevnostní beton.
• Recyklovaný beton. Beton z recyklovaného kameniva.
• Vláknobeton a vláknobetony (drátkobetony, polymerbetony).
• Pohledový beton, architektonický beton, betony s tepelně-izolačními vlastnostmi (polystyrenbeton, pěnobeton).
• Stříkané betony.
• Lehké betony, těžké betony.
• Trvanlivost: beton a agresivní prostředí, beton při zatížení požárem, mráz a rozmrazování s i bez CHRL, chemická agresivita.
• Beton s odolností vůči průsaku tlakové vody. Ošetřování betonu. Klimatické vlivy a jejich důsledky pro vlastnosti betonu.
• Moderní beton v mimořádných aplikacích, 3D tisk.
• Podlahy a betony pro podlahy, jejich specifika a provádění.

Podrobné body kurzu a laboratorní cvičení

Ověření vlivu různých typů plastifikačních přísad na vlastnosti čerstvého a ztvrdlého betonu. Návrh složení betonu na pevnostní třídu C 25/30, provedení zkoušky sednutí a rozlití kužele pro stanovení konzistence čerstvého betonu. Výroba zkušebních těles (krychle o hraně 150 mm) pro stanovení objemové hmotnosti a pevnosti betonu ve stáří 28 dní.

Ověření vlivu vodního součinitele na konzistenci čerstvého betonu a pevnost betonu v tlaku. Návrh složení betonu se dvěma typy plastifikačních přísad pro výrobu čerstvého betonu o konzistenci sednutí kužele S3. Výroba zkušebních těles pro stanovení objemové hmotnosti a pevnosti betonu ve stáří 28 dní.

SCC samozhutnitelný beton. Teoretická podstata všech typů zkušebních metod pro ověření zpracovatelnosti čerstvého betonu a jejich praktické testování v laboratořích. Namíchání betonu dle předepsaného složení a provedení zkoušek sednutí-rozlitím, L-box, V-funnel test, Orimet + J prstenec.

Návrh složení samozhutnitelného betonu na předepsanou hodnotu sednutí-rozlitím 750 mm. Využití příměsí a účinných plastifikačních přísad do betonu. Vizuální posouzení a stanovení konzistence čerstvého betonu. Výroba zkušebních těles pro stanovení pevností v tlaku ve stáří 7 a 28 dní. Stanovení fyzicko-mechanických vlastností zkušebních těles předchozích cvičení.

SCRFCC Samozhutnitelný beton s rozptýlenou výztuží. Návrh složení betonu s použitím dvou typů rozptýlené výztuže (polypropylenová vlákna a ocelové drátky). Provedení zkoušky sednutí-rozlitím a L-box na čerstvém betonu. Výroba zkušebních těles pro stanovení pevnosti v tlaku a tahu za ohybu.

LWSCC Lehký samozhutnitelný beton. Výroba samozhutnitelného betonu s využitím lehkého kameniva Liapor ve dvou frakcích 0-1 a 0-4 mm. Provedení zkoušky sednutí-rozlitím a L-box na čerstvém betonu. Výroba zkušebních těles pro stanovení pevnosti v tlaku.

ULWSCC Ultra lehký samozhutnitelný beton. Výroba samozhutnitelného betonu s použitím napěňovací přísady za účelem snížení objemové hmotnosti betonu. Ověření vlivu přísady na objemovou hmotnost čerstvého betonu, výroba zkušebních těles pro stanovení objemové hmotnosti a pevnosti v tlaku po 7 dnech zrání.

HSC Vysokopevnostní betony. Na základě teoretických znalostí návrh složení betonu s využitím kameniva o vyšší objemové hmotnosti pro získání pevnosti v tlaku více jak 60 MPa. Stanovení konzistence čerstvého betonu a výroba zkušebních těles pro stanovení tlakové pevnosti.

Architektonický beton. Prezentace nejzajímavějších staveb současné architektury s využitím moderních typů betonů včetně jejich aplikace v moderním designu (nábytkářství, sochařství, šperkařství aj.). Tvůrčí činnost studentů v laboratořích, výroba předmětů na základě vlastního návrhu s využitím různých technik výroby.

KSC betony. Využití kameniva stmeleného cementy v podkladových vrstvách dopravního stavitelství. Návrh tří typů KSC směsí a provedení základní zkoušky Proctor Standard. Na základě provedení zkoušky stanovení optimální vlhkosti směsi. Stanovení fyzicko-mechanických vlastností zkušebních těles z předchozích cvičení.

Technologické a materiálové aspekty

Složkám vysokohodnotného betonu, receptuře a způsobu výroby je věnována velká část přednášek, které jsou následně doplněny laboratorními cvičeními, kde si posluchači teoretické poznatky prakticky vyzkouší. Posluchači jsou seznámeni se složkami vysokohodnotného betonu a hlavně s odlišnostmi složení od běžného betonu. V návaznosti na poznatky získané v Technologii betonu I jsou znalosti rozšiřovány o nové typy betonů a způsoby jejich navrhování, zkoušení a podmínek aplikování.

Zpracování druhotných surovin při přípravě speciálních betonů, využití popílků a strusek, odprašků. Technologie výroby mezerovitých, lehčených betonů a těžkých betonů pro krytí proti radioaktivnímu záření. Návrh složení betonů s ohledem na jeho trvanlivost při působení vody, mrazu, chemických rozmrazovacích solí a agresivních kapalných a plynných prostředí.

Trvanlivost, agresivní prostředí a koroze

Klasifikace agresivních prostředí. Návrh složení a značení betonu pro tato prostředí podle ČSN EN 206-1. Beton a agresivní prostředí. Beton při zatížení požárem. mráz a rozmrazování s i bez CHRL, chemická agresivita. Beton s odolností vůči průsaku tlakové vody. ochrana. Beton v požární situaci. Opatření. Souvislosti.

Koroze betonu a atmosférická koroze betonů jsou řešeny v rámci témat trvanlivosti a diagnostiky betonu. Experimentální diagnostika betonu a betonových konstrukcí, trhliny v betonových konstrukcích. Aplikace experimentálního vyšetřování v praxi.

Zkoušení čerstvého a ztvrdlého betonu

Zkoušení čerstvého a ztvrdlého betonu - teoretická část i praktické ukázky v laboratoři jsou součástí programu. Teoretická podstata všech typů zkušebních metod pro ověření zpracovatelnosti čerstvého betonu a jejich praktické testování v laboratořích. Namíchání betonu dle předepsaného složení a provedení zkoušek sednutí-rozlitím, L-box, V-funnel test, Orimet + J prstenec.

Stanovení fyzicko-mechanických vlastností zkušebních těles (pevnost v tlaku, tah za ohybu, objemová hmotnost) a jejich vyhodnocení ve stáří 7 a 28 dní. Zkoušení čerstvého betonu zahrnuje sednutí kužele, rozlití, L-box a další reologické testy pro hodnocení zpracovatelnosti.

Recyklace, environmentální aspekty a nové technologie

Recyklovaný beton. Beton z recyklovaného kameniva. Omezení využití recyklovaného kameniva. Zpracování druhotných surovin při přípravě speciálních betonů. Ekologie ve stavebnictví a využití popílků a strusek.

Moderní beton v mimořádných aplikacích. 3D tisk betonu a možnosti této technologie. Nové poznatky v technologii. Samozhutnitelné betony, vysokopevnostní betony, vláknobetony, lehké a těžké betony; jejich vlastnosti a aplikace v praxi.

Studijní kontext a doporučená literatura

Předmět je zařazen do studijních plánů Stavební inženýrství v několika specializacích a semestrech jako povinně volitelný nebo doporučený předmět. Prerekvizity: základní znalosti získané v kurzu Technologie betonu I, zejména vlastnosti komponent pro výrobu betonů, značení betonů pro běžné a agresivní prostředí, způsoby navrhování složení betonů a jejich zkoušení. Nutné základní znalosti o všech typech maltovin, aktivních latentně-hydraulických a pucolánových příměsích, základní vlastnosti betonů, metody navrhování složení betonů.

Základní literatura: Hela Rudolf: Technologie betonu II, CERM VUT Brno, 2007; Hela Rudolf: Technologie betonu I, VUT Brno 2007. Doporučená literatura: De Schutter Geert, Bartos Peter, GIBS John: Self-Compacting Concrete; Kosmatka J.H., Wilson M.: Design and Control of Concrete Mixtures; Collepardi M.: Moderní beton; Aitcin P. C.: Vysokohodnotný beton; další odborné monografie a publikace.

Výsledky učení a kompetence

Student zvládne cíl předmětu rozšířením znalostí o nové typy betonů a způsoby jejich navrhování, zkoušení a podmínek aplikování, dále o moderní trendy v technologii betonu a také o betonech speciálních vlastností jako jsou např. vysokohodnotné, vysokopevnostní, samozhutnitelné, lehké, těžké betony a betony se zvýšenou trvanlivostí proti agresivním prostředím.

Učební cíle: rozšíření znalostí o nové typy betonů a způsoby jejich navrhování, zkoušení a podmínek aplikování. Cílem je seznámit posluchače s moderními trendy v technologii betonu a s betony speciálních vlastností.

Praktická doporučení pro projektanty a realizační týmy

Současné požadavky na kvalitu betonu vyžadují, aby projektanti a pracovníci odborných firem byli seznámeni s vlivy, které mohou ovlivnit kvalitu a spolehlivost betonové konstrukce. Při návrhu a aplikaci speciálních betonů je nezbytné zohlednit reologické vlastnosti, přetváření a smršťování, porezitní strukturu, použití přísad a příměsí a požadavky na trvanlivost v daném prostředí.

Opatření proti smršťování a dotvarování, opatření při expozici agresivním prostředím, volba kameniva, příměsí a ochranných postupů jsou klíčovými kroky pro zajištění dlouhodobé funkčnosti a trvanlivosti konstrukcí.

tags: #betony #specialnich #vlastnosti #cvut