Aké faktory ovplyvňujú trvácnosť betónu?
Betón je jeden z najpoužívanejších stavebných materiálov. Je zložený zo spojiva (cement), plniva (kamenivo), vody a v závislosti od špecifických požiadaviek stavby aj z ďalších prísad. Betón má vysokú pevnosť v tlaku, ale výrazne nižšiu pevnosť v ťahu. V porovnaní s inými stavebnými materiálmi (napr. drevo, oceľ) je možné betón ľubovoľne tvarovať v nezatvrdnutom stave, je nehorľavý, má vysokú odolnosť voči teplotám, je ekonomický, jeho výroba je možná priamo na stavbe a má dlhú životnosť, inak povedané trvácnosť. A tú ovplyvňujú viaceré faktory, o ktorých si povieme viac v riadkoch nižšie.
Čo znamená trvácnosť betónu?
Pod trvácnosťou betónu rozumieme schopnosť betónu odolávať pôsobeniu fyzikálnych, chemických a biologických vplyvov v určitom časovom úseku. Rozpad betónu alebo korózia výstuže, to všetko svedčí o nedostatočnej trvácnosti betónu.
Faktory, ktoré ovplyvňujú trvácnosť betónu:
Cement
Množstvo použitého cementu v betónovej zmesi je jedným z faktorov ovplyvňujúcich trvácnosť betónu. Ak sa použije menej cementu, ako je požadované, zmes je vodnatejšia, je problém s tvrdnutím, spôsobuje to pórovitosť a slabú makroštruktúru betónu. Existujú rôzne druhy cementu, ako sú napr. portlandský, zmesový alebo hlinitanový cement.
Kamenivo
Použitie kvalitného kameniva tiež zvyšuje trvácnosť betónu. Najvhodnejšie je použiť kamenivo s nízkym obsahom hlinitých a prachových častíc. Povrch by mal byť guľatý, aby čo najlepšie vyplnil priestor, a drsný, aby dobre priľnul k cementovej kaši. Neodporúča sa používať kamenivo, ktoré sa ľahko drví a má podlhovastý tvar.
Kvalita a pomer vody
Na výrobu betónu sa používa tzv. zámesová voda. Táto voda musí byť čistá, bez chemických prísad a bez škodlivých prímesí. Môže sa použiť teda aj klasická pitná voda, nesmie byť ale minerálna. Na hydratáciu 1 kg cementu je potrebné použiť minimálne 0,25 l. Vodu treba dávkovať primerane a postupne, pretože nadbytočná voda znižuje pevnosť betónu a jeho životnosť. Pri dávkovaní je nutné brať do úvahy, že už v samotnom kamenive je cca 5 – 15 % vlhkosti.
Zhutňovanie betónu
Po každej betonáži musí byť čerstvý betón dostatočne a správne zhutnený. Zhutňovanie musí byť rýchle, aby sa predišlo nekvalitnému spojeniu vrstiev. Vykonáva sa za pomoci ponorného alebo príložného vibrátora dovtedy, kým sa zo zmesi vytláča zadržiavaný vzduch. Vibrovanie však nesmie trvať príliš dlho, aby nenastala segregácia betónu.
Proces tvrdnutia betónu
Pre dosiahnutie požadovanej pevnosti a kvality betónu treba vytvoriť priaznivé podmienky v priebehu tvrdnutia. Čerstvý betón musí byť chránený pred poveternostnými podmienkami, ako sú mráz, slnko alebo silný dážď. Prudký dážď môže narušiť konzistenciu betónovej zmesi do hĺbky. Extrémne teploty, či už v zimnom, alebo letnom období, sú jedným z najväčších problémov pri tvrdnutí betónu. Optimálne teploty pre betónovanie sú v rozmedzí 15 až 25 °C. Pri vyšších teplotách sa odporúča betón pravidelne polievať vodou v krátkych intervaloch, nechať ho dlhší čas v debnení alebo prekryť povrch fóliou či vlhkou tkaninou. Pri nižších teplotách je dôležité betónovú zmes ochrániť pre stratou hydratačného tepla, napríklad tým, že sa do betónu pridá teplá voda (min. teplota zmesi v zimnom období je daná normami, min. +5 °C). Počas zimy sa tiež používa cement vyššej triedy alebo sa zvýši obsah cementu. Najčastejšie a najbežnejšie sa ale používajú nemrznúce prísady do betónu.
Priepustnosť/permeabilita betónu
Vo všeobecnosti platí, že čím nižšia priepustnosť betónu, tým dlhšia trvácnosť. Prenikanie vody do betónu vedie totiž k tvorbe trhlín, čo ďalej vedie k rozpadu betónu. Každý zatvrdnutý betón obsahuje malé póry a kapiláry. Póry neumožňujú prenikaniu vody do betónu, pretože sú veľmi malé. Za priepustnosť betónu sú teda zodpovedné kapiláry. Existujú dva spôsoby, ako zlepšiť nepriepustnosť betónu. Prvý spôsob je použitie špeciálnych prísad do čerstvej zmesi. Druhý spôsob je hĺbkové zaplnenie kapilár už v zatvrdnutom betóne pomocou špeciálnych hmôt.
Dodržanie krycej vrstvy
Krycia vrstva, resp. krytie výstuže, je vzdialenosť vonkajšieho povrchu výstuže od najbližšieho povrchu betónu. Táto vzdialenosť musí byť dodržaná, aby bola čo najlepšia súdržnosť medzi výstužou a betónom, a slúžila ako protipožiarna ochrana výstuže a chránila ju pred koróziou. Na dodržanie požadovanej krycej vrstvy nám slúžia dištančné prvky.
Mechanické poškodenie
Ak má betón nižšiu pevnosť v tlaku, je menej odolný voči rôznym nárazom, odieraniu, tečúcej vode alebo iným podobným poškodeniam. Ak sa počíta s tým, že betón bude vystavený vyššiemu fyzickému namáhaniu, treba zvoliť betón s vyššou pevnostnou triedou.
Vplyv prostredia
Ďalší významný faktor, ktorý nepriaznivo vplýva na trvácnosť betónu, je vonkajšie prostredie. Európska norma STN EN 206 + A1 klasifikuje nielen čerstvý a zatvrdnutý betón, ale aj prostredie, do ktorého má byť uložený. Existuje mnoho fyzikálnych, biologických a chemických vplyvov, ktoré spôsobujú znehodnocovanie betónu, koróziu výstuže a celkovú degradáciu betónových konštrukcií. Charakteristika agresívnosti prostredia je preto veľmi dôležitá. Norma rozlišuje z hľadiska agresívnosti 5 základných typov prostredí:
• bez nebezpečenstva korózie alebo narušenia – X0,
• korózia vplyvom karbonatácie – XC1 – XC4,
• korózia vplyvom chloridov, nie však morskej vody – XD1 – XD3,
• striedavé pôsobenie mrazu a rozmrazovania s rozmrazovacími prostriedkami alebo bez nich – XF1 – XF4,
• korózia vplyvom chemického pôsobenia – XA1 – XA3.
Vydrží desiatky rokov
Trvácnosť betónu sa rovná životnosti celej železobetónovej stavby. V závislosti od typu a triedy betónu môžu mať niektoré stavby životnosť aj 300 rokov. Všetko závisí od už spomínaných fyzikálnych, chemických a biologických faktorov. Je preto potrebné, aby boli všetky procesy a zásady, či už pri výrobe betónu, alebo pri manipulácii s ním, starostlivo dodržané.