Provzdušněný drátkobeton přídavkem ocelové rozptýlené výztuže

Primárním úkolem bylo sledování distribuce a charakteru vzduchových pórů, které jsou vneseny do betonu pouze přimícháním drátků, tedy bez použití provzdušňovacích přísad. Množství a charakter vzduchových pórů bylo sledováno v čerstvém i ztvrdlém stavu drátkobetonu. V čerstvém stavu drátkobetonu bylo měření množství vzduchu provedeno v časových intervalech od namíchání. Sekundárně byly zjišťovány fyzikálně-mechanické vlastnosti ztvrdlého drátkobetonu a jejich souvislost s mírou provzdušnění.

VÝHODY A NEVÝHODY DRÁTKOBETONU
V minulosti bylo vyztužení betonu ocelovými pruty nebo ocelovými armovacími sítěmi jediné možné. Nevýhodou byla časově náročná a tím nákladná příprava systému vyztužení. Muselo být zajištěno dostatečné krytí výztuže betonem a především přesné prostorové uspořádání podle statického návrhu. Použitím rozptýlené výztuže tyto negativa odpadají. Rozptýlená výztuž se aplikuje přímo do čerstvého betonu, čímž vznikne homogenní materiál, tzv. vláknobeton, který je určen k okamžitému použití bez dalších příprav. Použití vláknobetonu je však omezené. V žádném případě jím nelze zcela nahradit prutovou výztuž nebo výztuž ocelovými sítěmi, často se používá kombinace drátkobetonu s jiným způsobem vyztužení.

Vláknobeton s ocelovými vlákny, tzv. drátkobeton, se pro jeho snadnou aplikaci nejčastěji používá pro betonování průmyslových podlah, betonových desek v silničním stavitelství a základových desek. V poslední době bylo v praxi zjištěno několik případů, kdy přídavkem ocelových vláken došlo k nárůstu množství vzduchu v drátkobetonu oproti prostému betonu aniž by byly použity provzdušňovací přísady.

EXPERIMENTÁLNÍ PRÁCE
Práce byla inspirována některými případy z praxe, kdy beton na výstupu z míchačky měl obvyklé 2–3 % vzduchu, bez použití provzdušňovacích přísad, ale po přidání drátků a dopravě v autodomíchávači na staveniště byla míra provzdušnění 2–3 krát vyšší. Snahou experimentálních prací bylo modelovat cestu drátkobetonu od výstupu z míchačky až po uložení na staveniště a zjistit vlivy, které míru provzdušnění ovlivňují. Úkolem prací bylo sledování vlivu různých typů drátků v kombinaci s různými typy plastifikátorů na míru a charakter provzdušnění drátkobetonu. Tyto vlivy byly sledovány na betonech s použitím drceného i těženého kameniva. Množství vneseného vzduchu bylo měřeno v čerstvém stavu betonu, bez drátků i s drátky, a ve ztvrdlém stavu betonu s drátky. Vzorky byly vyrobeny ve dvou časových intervalech od namíchání.

Graf 1–3 – Vliv typu drátků na množství vzduchu ČB – DRCENÉ KAMENIVO

Graf 4–6 – Vliv typu drátků na množství vzduchu ČB – TĚŽENÉ KAMENIVO

SYSTÉM MÍCHÁNÍ
Systém míchání a výroby zkušebních vzorků, po navážení dílčích složek receptury, je v rámci jedné záměsi rozdělen do čtyř technologických kroků. Takto rozvržená příprava vzorků má simulovat dopravu drátkobetonu autodomíchávačem na místo uložení.

TECHNOLOGICKÉ KROKY PŘÍPRAVY VZORKŮ

1. míchání betonové směsi po přidání všech složek po dobu dvou minut, cca pět minut na provedení zkoušek
   • změření konzistence sednutím Abramsova kužele
   • změření obsahu vzduchu čerstvého betonu (ČB) tlakovou metodou
2. přidání drátků, promíchání po dobu dvou minut, cca pět minut na provedení zkoušek
   • změření konzistence sednutím Abramsova kužele
   • změření obsahu vzduchu ČB tlakovou metodou
3. odležení betonu v míchačce po dobu dvaceti minut (za občasného promíchání), poté promíchání po dobu pěti minut, cca pět minut na provedení zkoušek
   • změření konzistence sednutím Abramsova kužele
   • změření obsahu vzduchu ČB tlakovou metodou
   • výroba zkušebních těles
4. odležení betonu v míchačce po dobu dvaceti minut (za občasného promíchání), poté promíchání po dobu pěti minut, cca pět minut na provedení zkoušek (shoda s bodem 3 – simulace technologické odstávky)
   • změření konzistence sednutím Abramsova kužele
   • změření obsahu vzduchu ČB tlakovou metodou
   • výroba zkušebních těles

PŘÍPRAVA ZKUŠEBNÍCH TĚLES
Betonová směs byla připravena v bubnové míchačce s nuceným pohybem směsi. Systém míchání je popsán dříve v jednotlivých technologických krocích. Zkušební tělesa byla připravena ručním plněním do ocelových forem, za horizontální vibrace na vibračním stole. Po odformování byla všechna zkušební tělesa uložena do vlhké komory ke zrání, kde je zajištěna stálá teplota okolo 20 °C a relativní vlhkost větší než 80 %.

RECEPTURA
Návrh receptury byl na pevnostní třídu C 25/30 a konzistencí jako čerpaný beton – transportbeton. Pro všechny záměsi byly použity stejné hmotnostní dávky složek drátkobetonu. Jedna záměs byla namíchána v objemu 35 litrů. Namícháno bylo devět záměsí podle uvedené receptury s drceným kamenivem a devět záměsí s těženým kamenivem. U jednotlivých receptur byl vždy měněn typ drátků a typ plastifikátoru.

VÝSLEDKY EXPERIMENTÁLNÍCH PRACÍ
Při sledování množství vzduchu v drátkobetonu bylo zjištěno, že ihned po přidání drátků dochází ve většině případů k výraznému nárůstu množství vzduchu, až o 150 %. Ještě větší nárůst se projevil po první časové prodlevě, po čase 45 minut, došlo ke zvýšení množství vzduchu až o 250 %. Po čase 75 minut byly hodnoty množství vzduchu srovnatelné s hodnotami naměřenými na počátku míchání, tedy bez drátků. Z grafů lze vyčíst, že betonovou směs nejvíce nakypřují drátky délky 60 mm, naopak s drátky délky 50 mm byly dosaženy nejnižší hodnoty množství vzduchu. Největší provzdušnění bylo naměřeno při použití plastifikátoru Optima 206. Lze tedy usuzovat, že množství vzduchu v betonu je výrazně závislé na konzistenci betonové směsi. Čím je lepší zpracovatelnost, tím více se vzduch v betonu udrží.

Při použití plastifikátoru Chryso 760 nedošlo k výraznému nárůstu množství vzduchu po přidání drátků, to je však ovlivněno tím, že tyto betony již bez drátků dosahovaly vyššího procenta provzdušnění. Pokud porovnáme vliv kameniva, dá se tvrdit, že betony z těženého kameniva obsahují větší množství vzduchu, než betony z drceného kameniva. U betonu s těženým kamenivem a kombinací drátků délky 60 mm a plastifikátoru Optima 206 byla naměřena nejvyšší dosažená hodnota vzduchu ze všech namíchaných betonů, 10 %.

MNOŽSTVÍ VZDUCHU ZTVRDLÉHO BETONU (ZB)
Pokud se zaměříme na charakteristiky obsahu vzduchu ZB, jedná se o obsah vzduchu A300 a součinitel prostorového rozložení pórů Spacing Factor L, lze vysledovat u některých záměsí shodné hodnoty se záměrně provzdušněnými betony. Definice záměrně provzdušněných betonů udává L do 0,20 mm a obsah vzduchu A300 větší než 1,5 %. Tuto podmínku splňuje většina vzorků připravených po 45 minutách z drceného i těženého kameniva. U vzorků betonu po 45 minutách lze prohlásit, že jejich vlastnosti odpovídají betonům záměrně provzdušněným.

ZÁVĚR
Primárním úkolem této práce bylo sledování množství vzduchu vneseného do betonu přídavkem ocelových drátků. Případy z praxe se potvrdily i v laboratorních podmínkách. Bylo zjištěno, že přídavkem ocelové rozptýlené výztuže dojde k výraznému nárůstu množství vzduchu v drátkobetonu. Po přidání drátků dochází ve většině případů k výraznému nárůstu množství vzduchu, až o 150 %. Nejvýraznější nárůst se projeví po první časové prodlevě, došlo ke zvýšení množství vzduchu až o 250 %. Z grafů lze vyčíst, že betonovou směs nejvíce nakypřují drátky délky 60 mm. Nejvyšší hodnoty byly naměřeny při použití plastifikátoru Optima 206. Lze tedy usuzovat, že množství vzduchu je výrazně závislé na konzistenci betonové směsi. Pokud porovnáme vliv kameniva, dá se tvrdit, že betony z těženého kameniva obsahují větší množství vzduchu, než betony z drceného kameniva. Bylo však také zjištěno, že ne vždy je vzduch zjištěný v drátkobetonu nežádoucí. Jak bylo potvrzeno na vzorcích ztvrdlého betonu, může charakter vzduchových pórů v některých případech odpovídat záměrně provzdušněným betonům. Tuto hypotézu je třeba potvrdit dalšími zkouškami a experimenty, především zjištění mrazuvzdornosti daných drátkobetonů. Další práce budou navazovat na předešlé výsledky a budou zaměřeny na podrobnější zjišťování vlivů na míru provzdušnění a charakter vzduchových pórů drátkobetonů.

Příspěvek vznikl za podpory projektů VVZ CEZ MSM 0021630511 „Progresivní stavební materiály s využitím druhotných surovin a jejich vliv na životnost konstrukcí“ a 1M684077001 „Centrum integrovaného navrhování progresivních stavebních konstrukcí“.

ZDROJE INFORMACÍ:

• Bodnárová, L.: Kompozitní materiály ve stavebnictví, Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2002, ISBN 80-214-2266-1
• Hela, R. : Technologie betonu, studijní opory, modul M01, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Brno 2004
• 6. konference Technologie betonu (Technologie, provádění a kontrola betonových konstrukcí) – sborník přednášek, Pardubice 2007
• Válek, J: Vliv rozptýlené výztuže na vybrané vlastnosti betonu, Diplomová práce, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Brno 2007
• Reklamní materiály firmy Krampe CZ, spol. s r. o.

Aerated reinforced fibre concrete with addition of a steel diffused reinforcement
The article deals with results of experimental works which concerned finding impacts of additions of steel fibres into tailor-made concrete and character of aerating reinforced fibre concrete, and impact of an extent of aerating on other properties of reinforced fibre concrete. An objective of works was to monitor influence of various types of steel fibres in combination with various types of plastificators by using fragmented and mined aggregate for selected properties of reinforced fibre concrete.

Autoři

• Ing. Bodnárová Lenka Ph.D.
• Ing. Válek Jaroslav