Betonová směs, Obecné informace. Klasifikace – Struktura a hlavní vlastnosti stavebních materiálů

betonová směs — smíšená, vícesložková, v granulích dispergovaná homogenní směs pojiva, plniv a tmelu (ve většině případů vody, tekutého skla, polymerů atd.) s optimalizovanou recepturou připravená k použití na různých strukturních úrovních před zhutněním, tuhnutím a vytvrzením. Může obsahovat chemické a jemně dispergované minerální přísady – modifikátory a také vzduch podílející se na procesu přípravy. Po zhutnění, ztuhnutí a zatvrdnutí se betonová směs promění v beton. GOST 7473-2010 rozděluje betonové směsi podle místa přípravy, kvality, složení a dalších vlastností na následující druhy:

• 1. Betonová směs vyrobená na staveništi zhotovitelem pro vlastní potřebu – betonová směs připravená na staveništi.
• 2. Betonová směs dodávaná v plastickém stavu osobami nebo organizacemi, které nejsou spotřebiteli – komerční betonová směs. Hotový beton může zahrnovat betonové směsi vyrobené spotřebitelem mimo staveniště, jakož i betonové směsi vyrobené na staveništi, ale nikoli spotřebitelem.
• 3. Betonová směs, jejíž požadované vlastnosti a doplňkové charakteristiky stanoví výrobce, který odpovídá za zajištění těchto požadovaných vlastností a doplňkových charakteristik, je betonová směs stanovené kvality.
• 4. Betonová směs, jejíž složení a složky použité při její přípravě stanoví výrobce, který odpovídá za zajištění tohoto složení – betonová směs stanoveného složení.
• 5. Betonová směs daného složení, jejíž složení je stanoveno normou nebo jiným technickým dokumentem, například výrobními normami, je betonová směs daného normovaného složení.

Kromě toho aktuální GOST Pro betonové směsi jsou zavedeny následující definice, zajišťující vztah mezi výrobcem a spotřebitelem betonové směsi:

• 1. Množství betonové směsi, obsahující jednu nebo více dávek, přepravované jedním vozidlem, na jednu adresu, k jednomu spotřebiteli – nakládka.
• 2. Proces dopravy betonové směsi od výrobce ke spotřebiteli – dodávka.
• 3. Osoba nebo organizace, která stanovuje požadavky na betonovou směs pro výrobce, je zákazník.
• 4. Osoba nebo organizace vyrábějící betonovou směs a odpovědná za zajištění jejího stanoveného složení nebo požadovaných vlastností betonové směsi a betonu je výrobce.

• 5. Osoba nebo organizace používající betonovou směs při výrobě prefabrikovaných nebo monolitických betonových a železobetonových konstrukcí je spotřebitelem.
• 6. Dodavatelem betonové směsi je osoba nebo organizace, která má s odběratelem betonové směsi uzavřenou smlouvu o dodávce betonové směsi, odpovědná za množství a kvalitu dodávané betonové směsi a všechny další podmínky smlouvy o dodávce.

Klasifikace

Podle typu betonu Betonové směsi se dělí na:

• 1) těžké betonové směsi (HCM);
• 2) jemnozrnné betonové směsi (FGM). Jemnozrnný beton je beton bez hrubého kameniva;
• 3) lehké betonové směsi (LCM). Betonové směsi připravené s použitím hrubého porézního a jemného hustého nebo porézního kameniva.

V závislosti na indexu zpracovatelnosti Betonové směsi se dělí do skupin: tuhé (R), pohyblivé (M) a tekuté (F). Skupiny jsou rozděleny do tříd podle zpracovatelnosti.

Konvenční označení betonové směsi dané kvality při objednávání musí obsahovat zkrácené označení druhu betonové směsi, pevnostní třídy betonu, stupně zpracovatelnosti betonové směsi a případně dalších normovaných ukazatelů kvality, například stupeň mrazuvzdornosti, stupeň vodotěsnosti, průměrná hustota betonu atd., a označení aktuální normy pro betonové směsi.

Příklady symbolů:

• betonová směs z těžkého betonu třídy pevnosti v tlaku B25, stupně zpracovatelnosti P1, betonu stupně mrazuvzdornosti F200 a voděodolnosti W4:

BST B25 P1 F200 W4 GOST 7473-2010;

• stejná betonová směs jemnozrnného betonu:

BSM B25 P1 F200 W4 GOST 7473-2010;

• stejná betonová směs z lehkého betonu třídy pevnosti v tlaku B 12,5, třídy zpracovatelnosti P2, betonu třídy mrazuvzdornosti F200, voděodolnosti W2 a průměrné hustoty D900:

BSL V12,5 P2 F200 W2 D900 GOST 7473-2010.

Při objednávce komerční betonové směsi dané kvality musí spotřebitel specifikovat požadavky na pevnost betonu podle třídy provedení (В, Bt, Btb, Btt) a v případě potřeby minimální průměrnou pevnost betonu v každé dodané šarži (.Rm), a požadavky na zpracovatelnost jsou podle třídy a případně podle konkrétních hodnot.

Příklad konvenčního označení betonové směsi z těžkého betonu třídy pevnosti v tlaku B25 s minimální požadovanou pevností betonu 33 Pa; stupeň zpracovatelnosti P1 se sednutím kužele 3 cm; stupně mrazuvzdornosti F200 a voděodolnosti W4:

BST B25 (RTm>33 MPa) P1(OK 3 cm) F200 W4 GOST 7473-2010.

Při objednávce betonové směsi daného složení není uveden její symbol, ale je uvedeno složení směsi a kvalita složek použitých při její přípravě (pojivo, plniva, voda, chemické a minerální přísady).

Betonové směsi s požadovanou zpracovatelností tedy musí zajistit výrobu betonu se stanovenými ukazateli pevnosti, průměrné hustoty, mrazuvzdornosti a voděodolnosti a dalšími normovanými ukazateli jejich jakosti, nebo mít stanovené složení (betonové směsi stanoveného složení) v souladu se smlouvou o dodávce.

Betonové směsi se vyznačují reologickými a technologickými ukazateli kvality. NA reologické vlastnostiStejně jako u jiných strukturovaných systémů platí maximální smykové napětí, viskozita a doba relaxace. NA technologický — zpracovatelnost, průměrná hustota, delaminace, odlučování vody, pórovitost, teplota, stálost vlastností v čase, objem unášeného vzduchu.

Stanovené technologické ukazatele jakosti betonové směsi stanovuje výrobce 15 minut po vyložení betonové směsi ze stacionární míchačky a spotřebitel při vstupní kontrole kvality – nejpozději do 20 minut po dodání betonové směsi na staveniště.

Ukazatele kvality do značné míry závisí na soudržnosti a struktuře betonové směsi. Soudržnost betonové směsi je dána přítomností jemně rozptýlených složek (cement a minerální přísady), pojiva (voda atd.), hydratovaných fází, chemických přísad a sil vzájemného působení mezi nimi. Působením van der Waalsových, elektrostatických a kapilárních sil mezi výše uvedenými složkami získává betonová směs soudržnost, která se zvyšuje s rostoucí disperzí systému. Soudržnost betonové směsi se s rostoucím obsahem snižuje voda který je prezentován ve formě chemicky vázané, neovlivňuje reologické vlastnosti cementového systému a mezní vrstva, и objemový. Voda mezní vrstvy je adsorpčními silami pevně vázána na povrch pevné fáze, její vlastnosti se blíží pevnému tělesu, její hustota je v průměru 1,15 g/cm3 a také nemá prakticky žádný vliv na reologické vlastnosti betonové směsi. Jeho obsah v čerstvě připravené betonové směsi je 3 % z celkového množství vody. A teprve objemová voda s rostoucím obsahem zvyšuje tekutost betonové směsi a její vrstvení. Změny obsahu vody jsou hlavními faktory ovlivňujícími reologické a technologické vlastnosti betonové směsi. V průběhu času se soudržnost betonové směsi zvyšuje v důsledku výskytu rostoucího počtu hydratovaných fází s disperzí, která je v průměru o řád větší, než je specifický povrch cementu. Vlivem obecného zvýšení disperze betonové směsi v důsledku hydratace částic cementu přechází část vody z objemového do mezního a chemicky vázaného stavu, zvyšuje se kapilární potenciál betonové směsi, zvyšuje se vazebná energie a kohezní síly mezi jemnějšími částicemi. Proto jsou betonové směsi s nejlepšími ukazateli kvality připravovány s vysoce disperzními aktivními minerálními přísadami (polétavý popílek, mikrosilika, dolomitová moučka atd.) v kombinaci s plastifikačními chemickými přísadami a nízkým obsahem vody, zajišťující vysokou koncentraci pevné fáze na jednotku objemu a následně vysokou pevnost betonu.

Cementové systémy (cementová pasta, beton a maltové směsi) patří mezi tzv. strukturované systémy, které se vyznačují koagulačně-krystalizační strukturou a přítomností počáteční strukturální pevnosti. V takové struktuře je první počáteční stádium tvorby struktury charakterizováno především procesem rozpouštění částic výchozí pevné fáze (slínku) se zmenšením jejich velikosti a vznikem při zachování vysokého stupně přesycení obrovského množství vysoce dispergovaných zárodků nových hydrátových fází, sestávajících převážně z hydroxidu, hydroalumináty и hydrosulfoalumináty vápenaté, vysoce zásadité vápenaté hydrokřemičitany typu C3BN* a tvořící kontinuálně se měnící koagulačně-krystalizační strukturu. Závisí viskozita takových systémů na velikosti vnějších sil nebo rychlosti smykových deformací? . Betonová směs se pod vlivem rostoucích vnějších sil zpočátku vyznačuje pružnými deformacemi a po překonání strukturální pevnosti její viskozita a smyková odolnost dosahují minimálních hodnot (g|_ш), získává určitou plynulost. Po odeznění působení vnějších sil získá betonová směs své původní vlastnosti. Schopnost strukturovaných systémů měnit své reologické vlastnosti vlivem mechanických sil a po odeznění účinku je obnovovat je tzv. tixotropie. Projev tixotropních vlastností po mechanické destrukci v těchto systémech je dán především přítomností jader nové fáze, nejmenších a nejrychleji se rozpouštějících částic primární pevné fáze, fragmentů krystalického srůstu, jejichž velikost odpovídá velikosti koloidních částic (10 -9 . 10′ 7 m), schopných vykonávat tepelný Brownův pohyb. V procesu působení vnějších sil dochází k destrukci vnitřních vazeb v cementovém systému, poklesu viskozity, pozorování stratifikace a sedimentačních procesů vlivem gravitačních sil, dochází k hydrataci minerálů slínku apod., proto v cementových systémech nedochází k reverzibilní obnově, ale spíše k pseudoreverzibilní obnově původní struktury.

Tixotropie systémů viskózního tekoucího cementu má také pseudocharakter, protože struktura, která je po destrukci obnovena, nemůže být ekvivalentní struktuře před destrukcí kvůli neustálým změnám poměru mezi kapalnou a pevnou fází a disperzním složením pevné fáze. Schopnost projevit tento typ pseudo-thixotropie je zachována po celou dobu indukční tvorby struktury. Této vlastnosti se využívá při tvorbě výrobků z málo pohyblivých a tuhých betonových směsí a také při opakovaném kmitání čerstvě tvarovaných výrobků ke zvýšení (až o 15 %) pevnosti, odolnosti proti praskání a snížení kapilární pórovitosti betonu např. v kazetové technologii.

Hlavní a nejdůležitější vlastností betonové směsi je její zpracovatelnost, tedy schopnost vyplnit formu pomocí převzatého způsobu hutnění. Podle zpracovatelnosti se betonové směsi dělí na tekuté, pohyblivé a tuhé.

Roztíratelné a mobilní betonové směsi jsou plastickou hmotou, vyznačující se kontinuitou struktury a přítomností souvislé sítě vodních filmů v ní.

Roztíratelné směsi jsou volně rozmístěny v požadovaném objemu působením gravitace a tvoří rovnou otevřenou plochu bez použití jakékoli mechanické síly. Roztíratelné směsi stupně P6 podle kuželového posypu (tab. 3.1) patří mezi tzv. samozhutnitelné směsi (SCC). Optimální hodnota kuželového posypu pro takové směsi je 70-80 cm. Samozhutnitelná betonová směs — směs, která bez vlivu vnějších sil proudí samostatně vlivem gravitace, uvolňuje se z unášeného vzduchu v ní obsaženého a zcela vyplňuje prostor mezi výztužnými pruty a bedněním. Samozhutnitelný beton může obsahovat stejný zbytkový objem zachyceného vzduchu a pórů jako ten, který vzniká při vibračním zhutňování. Pro zamezení odlučování a stratifikaci vody a také pro zlepšení povrchové jakosti výrobků se do SZB přidávají vysoce disperzní minerální přísady (mikrosilika, diatomit a vápencová moučka, popílek z tepelných elektráren, granulovaná vysokopecní struska atd.) v množství do 20 % cementové hmoty. Vysoce účinnou jemně disperzní přísadou je jemně dispergovaná vysokopecní granulovaná struska, která má schopnost samostatně hydraulicky tvrdnout. Jeho aplikace s optimálními parametry, v souladu s teoretickými principy vyvinutými E.G. Velichko pro celou třídu minerálních přísad je nejúčinnější, ve kterém je distribuován hlavně v intergranulárních dutinách částic slínkové složky, čímž se zvyšuje koncentrace pevné fáze na jednotku objemu. Tím se snižuje spotřeba cementu, snižuje se separace vody z betonové směsi a zvyšuje se pevnost betonu v raném a pozdním věku.

Samozhutnitelné betonové směsi byly poprvé získány v Japonsku v roce 1990. Profesor Hayama Okamura vytvořil a zavedl do praxe novou generaci vysoce účinných chemických přísad na bázi polyakrylátu a polykarboxylátu, výrazně zlepšujících tekutost betonové směsi. Díky tomu byly získány vysoce plastické betonové směsi s nízkým obsahem vody, ze kterých byly vyrobeny vysokopevnostní betony. Na vzniku a vývoji samozhutnitelných betonových směsí se podíleli profesoři K. Maekawa a K. Ozawa. Téměř okamžitě po svém objevení se v Evropě rozšířily samozhutnitelné betonové směsi.

Mobilní směsi jsou snadno distribuovány v objemu působením gravitace s použitím malého mechanického úsilí. Jako mechanické rázy se obvykle používá vibrační hutnění s frekvencí 2900 ± 100 kmitů za minutu a amplitudou 0,5 a 0,35 mm pro hrubozrnné a jemnozrnné betonové směsi.

Pevný beton Směsi jsou sypkou nebo drobivou hmotou skládající se z jednotlivých zrn hrubého kameniva spojených cementovou maltou a vyznačují se absencí souvislé sítě vodních filmů. Tyto směsi jsou zhutňovány za použití značných mechanických sil, včetně vibračního zhutňování pomocí závaží zajišťujícího tlak (4,0 ± 0,5) kPa. Vibrujte betonovou směs, dokud se zátěž nepřestane usazovat, plus dalších 5-10 sekund.

Pro posouzení zpracovatelnosti se používají tyto ukazatele: tekutost, což je reologická charakteristika betonové směsi s počáteční viskozitou г_т; pohyblivost – charakteristika strukturní pevnosti směsi s viskozitou odpovídající především Binghamově oblasti reologické křivky (obr. 3.1); tuhost – indikátor dynamické viskozity betonové směsi, stejně jako stratifikace, vyznačující se separací vody a malty. Kromě toho se třídy betonové směsi používají podle koeficientu (nejsprávněji stupně) zhutnění, který charakterizuje jeho formování a ukazatele tvořící strukturu.

V závislosti na indexu zpracovatelnosti jsou betonové směsi rozděleny do tříd podle tabulky. 3.1–3.4.

Značky podle kužele šíření

Hotový beton (komodita) je mobilní směs sestávající ze čtyř složek smíchaných v určitých množstvích: vody, písku, drceného kamene a cementu.

Přibližná bilance přísad pro přípravu tekutého betonu je následující: 1 díl – cement, 4 díly – drcený kámen, 2 díly – písek a 1/2 dílu – voda.

Příklad hmotnostního poměru: 330 kg cementu bude vyžadovat 1250 kg drceného kamene, 600 kg písku a 180 litrů vody.

Uvedené údaje jsou ve skutečnosti podmíněné, počet smíchaných složek závisí na požadované jakosti betonu, vlastnostech písku a drceného kamene, jakosti cementu, použití změkčovadel atd.

Jako příklad můžeme uvést, že pokud je použitý cement označen jako M400, pak bude betonová směs označena jako M250 a pokud cement obsahuje M500, bude beton označen jako M350 (čísla jsou uvedena i podmíněně). Při hromadné výrobě betonu se bere v úvahu několik desítek parametrů.

Hlavními složkami betonu jsou voda a cement, které spojují všechny prvky směsi do jediného celku. Hlavním úkolem při výrobě betonu je udržení požadovaného poměru základních složek, a to nemluvíme jen o množství. Při výrobě betonové směsi se berou v úvahu všechny nuance, obsah vlhkosti písku a drceného kamene, úroveň absorpce vlhkosti atd.

Při interakci s vodou cement tuhne a tvrdne. V důsledku toho vzniká kámen, který se při tomto procesu smršťuje (objem smrštění je až 2 mm na 1 metr). Na první pohled – ne tolik, i když při nerovnoměrném rozložení smršťovacích procesů v cementovém kameni mohou vznikat vnitřní pnutí a po nějaké době i drobné trhlinky. Tyto vady výrazně snižují pevnost kamene.

Pro snížení deformace se do směsi přidávají velké a malé kamenivo, jako je drcený kámen a písek. Tyto složky jsou určeny k vytvoření jediné struktury, která absorbuje namáhání smršťováním.

Kromě toho použití kameniva zvyšuje index pružnosti betonu a jeho pevnost a také snižuje dotvarování (nevratná deformace při dlouhodobém zatížení). Plniva výrazně snižují náklady na konečný výrobek, protože cement je dražší stavební materiál než drcený kámen a písek.

Hlavní složky tvořící beton

1. Voda

Předpokládá se, že při výrobě betonové směsi bude použita čistá voda. Použití dešťové vody, zaolejované vody, obsahující olej nebo jiné chemické nečistoty je nežádoucí. Složení kritického betonu (železobetonové podlahy, nosné konstrukce) musí zahrnovat čistou vodu z vodovodu.

2. Cement

Nejčastěji používanou značkou cementu je M400. Většina výrobců vyrábí cement stejného označení, ale různé kvality. Nejčastěji složení betonu zahrnuje Balakleyevsky cement M400 ShPTs ӏӏ/B-Sh-400 nebo Amvrosievsky PTs ӏӏ/B-Sh-400.

3. Suť

Pevnost drceného kamene by měla být dvojnásobkem konstrukční třídy betonu. Tento požadavek je způsoben tím, že návrhová třída betonu (která se získá za 28 dní) je vždy nižší než jeho skutečná pevnost, která bude dosažena za rok. Zároveň se nezvyšuje síla drceného kamene, protože struktura kamene zůstává nezměněna. Pro „rovnost práv“ se takové vyrovnání provádí, i když uvedená bezpečnostní rezerva není specifikována ve specifikacích návrhu.

Hlavní druhy drceného kamene pro beton:

• Vápenec – průměrný bezpečnostní faktor od 500 do 600. Pro přípravu betonu M800 lze použít určité druhy vápence (s bezpečnostním faktorem do 350), i když kvůli nízké mrazuvzdornosti je vápenec obsažen především v betonových směsích M100-M300.
• Štěrk. Pevnost – od 800 do 1000, vhodná pro výrobu betonu M450, je nejběžnějším typem plniva. Štěrk má všechny parametry potřebné pro získání nejběžnějších betonových směsí. Materiál je poměrně levný a má sníženou radiaci pozadí.
• Žula – nejodolnější komponent z výše uvedených. Dalšími výhodami jsou vysoká pevnost (1400), nízká nasákavost a zvýšená mrazuvzdornost.

4. Písek

Nejlepší stavební písek je lomový písek. Vysvětluje se to tím, že zrnka písku z lomu mají nepravidelný tvar, což zvětšuje adhezní plochu. Hlavní nevýhodou lomového písku je přítomnost jílu v něm, který se odstraňuje praním.

Mořský nebo říční písek je „leštěn“ vodou, a proto je povrch zrnek písku velmi hladký.

Tabulka 1. Složení a podíly betonových tříd M100 – M450 z cementu M400

Značka použitého cementu	Hmotnostní složení*, kg	Objemové složení*, l
Beton M100	1: 4,6: 7,0	1: 4,1: 6,1
Beton M150	1: 3,5: 5,7	1: 3,2: 5,0
Beton M200	1: 2,8: 4,8	1: 2,5: 4,2
Beton M250	1: 2,1: 3,9	1: 1,9: 3,4
Beton M300	1: 1,9: 3,7	1: 1,7: 3,2
Beton M400	1: 1,2: 2,7	1: 1,1: 2,4
Beton M450	1: 1,1: 2,5	1: 1,0: 2,2

*Hodnoty jsou uvedeny v pořadí – cement : písek : drcený kámen

Tabulka 2. Složení a podíly betonových tříd M100 – M450 z cementu M500

Značka použitého cementu	Hmotnostní složení*, kg	Objemové složení*, l
Beton M100	1: 5,8: 8,1	1: 5,3: 7,1
Beton M150	1: 4,5: 6,6	1: 4,0: 5,8
Beton M200	1: 3,5: 5,6	1: 3,2: 4,9
Beton M250	1: 2,6: 4,5	1: 2,4: 3,9
Beton M300	1: 2,4: 4,3	1: 2,2: 3,7
Beton M400	1: 1,6: 3,2	1: 1,4: 2,8
Beton M450	1: 1,4: 2,9	1: 1,2: 2,5

*Hodnoty jsou uvedeny v pořadí – cement : písek : drcený kámen

Kde koupit?

Nechte si odborně poradit ohledně cen a podmínek nákupu a dodávky betonu.