Klasifikace betonu podle účelu – běžný a speciální beton
Podle oblasti použití se betony dělí do dvou hlavních skupin: běžné a speciální. Konvenční beton se používá ve stavebnictví, výrobě železobetonových výrobků a železobetonových výrobků. Speciální betony jsou určeny pro použití ve speciálních podmínkách: vysoká vlhkost, ultravysoké teploty, pod vlivem kyselin nebo radioaktivního záření.
Hydraulický beton – speciální beton používaný při stavbě přehrad, přehrad, mostů, vodovodů a kanalizací, rekultivačních kanálů a dalších objektů, jejichž provoz probíhá v podmínkách vysoké vlhkosti. Je přirozené, že vodostavební beton musí mít vysokou odolnost proti vodě (zachovat svou strukturu při delším kontaktu s vodou, nebobtnat, zachovat pevnost, chránit výztuž před korozí) a voděodolnost (nepropouštět vodu ani pod tlakem). Takto připravený beton musí mít vysokou mrazuvzdornost (zachovat pevnost po četných cyklech zmrazování a rozmrazování) a být chemicky neutrální.
Poměr voda-cement zajišťující vodotěsnost a mrazuvzdornost betonu
| Provozní podmínky betonu | Železobetonové konstrukce | Betonové a lehce vyztužené konstrukce | ||
| v mořské vodě | ve sladké vodě | v mořské vodě | ve sladké vodě | |
| V částech staveb nacházejících se v oblasti proměnlivé hladiny vody v náročných klimatických podmínkách s průměrnou měsíční teplotou pod 15°C | 0,5 | 0,55 | 0,55 | 0,6 |
| V mírných a mírných klimatických podmínkách s průměrnými měsíčními teplotami od -5 do -15 a 0 až -5 °C, resp. | 0,55 | 0,6 | 0,6 | 0,65 |
| V částech konstrukcí podvodních zón: | ||||
| tlak | 0,55 | 0,6 | 0,6 | 0,65 |
| volný tok | 0,6 | 0,65 | 0,65 | 0,65 |
| V nadvodních částech konstrukcí | 0,65 | 0,65 | 0,7 | 0,7 |
Požadavky na vodostavební beton jsou poměrně vysoké, takže výroba zcela monolitických konstrukcí by byla nákladná. Nejčastěji se při výstavbě jednoho objektu používají tři různé druhy vodostavebného betonu. První typ – podvodní beton — jako pojivo pro tento beton se používají portlandské cementy, portlandské struskové cementy nebo pucolánové cementy. V nejtěžších podmínkách je beton s proměnlivou hladinou vody, je neustále mokrý, podléhá opakovaným změnám teploty – mrzne a rozmrzá, vysychá a znovu vlhne. Tato část vodní stavby je připravena z nejkritičtějších materiálů: používá se pouze vysoce kvalitní portlandský cement nebo portlandský struskový cement s povinným zavedením plastifikačních přísad do kompozice. Povrchový beton nepřichází do styku s vodou, lze jej tedy vyrobit za použití jakéhokoli druhu cementu.
Masivní vodní stavby nemusí být nutně monolitické betony, často je betonový pouze plášť (jeho tloušťka dosahuje tří metrů) a vnitřní vrstva může být vyplněna méně kritickým betonem nebo vyplněna hutněnou výplní.
Mrazuvzdornost vodostavební beton je přijatelný v rozmezí od F50 do F300 (a vyšší). V laboratorních podmínkách se mrazuvzdornost počítá tímto způsobem: vzorky betonu se zmrazují (do – 15°C) a rozmrazují (+5 – + 20°C). Po dokončení zkoušky se vzorky zkontrolují mechanickým zatížením, úspěšná betonová kostka by neměla ztratit více než 15 % své původní pevnosti.
Voděodolný vodostavební beton je přijatelný od W2 do W12. Hodnocení voděodolnosti závisí na tom, jak velkému tlaku vody betonový vzorek odolá, než jím voda projde.
Účel třídy betonu pro odolnost proti vodě
Třída betonu pro odolnost proti vodě
Chemická odolnost beton nemá žádné měrné jednotky. Protože je tento ukazatel pro vodostavební beton mimořádně důležitý, používají se při jejich výrobě síranovzdorné cementy se speciálními přísadami.
Žáruvzdorný beton. Nejčastěji se používají při výstavbě průmyslových objektů a celků: při vložkování pecí, vložkování kotlů, při stavbě komínů tepelných elektráren, v hutní výrobě atd. Při působení ultravysokých teplot dochází ve struktuře betonu k řadě chemických procesů, které mají za následek dehydrataci krystalických hydrátů a rozklad hydroxidu vápenatého v důsledku reakce, vzniká CaO (oxid vápenatý). Při ochlazování vlhkost opět proniká do objemu betonu a oxid vápenatý se hydratuje s prudkým nárůstem objemu, ničí se struktura betonu a tvoří se četné trhliny. Nejúčinnějším prostředkem, jak takovému scénáři předejít, je připravit betonový roztok pomocí jemně mletých materiálů s přídavkem aktivního oxidu křemičitého.
Jako žárobeton se používají různé kompozice. Rozšířené Betony na bázi portlandského cementu s aktivními minerálními přísadami (pemza, granulovaná vysokopecní struska, popel). Je vhodné použít portlandský struskový cement, který zpočátku obsahuje některé z uvedených přísad. Složky takového betonu jsou široce distribuovány, což má pozitivní vliv na náklady. Na druhé straně je použití portlandských cementů jako tepelně odolných cementů spojeno s určitými omezeními. Za prvé, teplotní limit, který takový beton vydrží, je 700 °C. Za druhé betony na bázi portlandského cementu podléhají kyselé korozi (jejíž zdrojem může být oxid siřičitý v komínech).
Betony na tekutém skle naopak dobře snášejí účinky kyselin. Jejich teplotní limit dosahuje 1000°C.
Cement s vysokým obsahem oxidu hlinitého lze použít i při výrobě žáruvzdorného betonu. Obsah oxidu hlinitého v takovém betonu by měl být minimálně 65 % (nejlépe 80 %) a také se doporučuje věnovat pozornost výplňovému materiálu. Beton na bázi vysokohlinitého betonu vydrží až 1580 °C a při použití žáruvzdorného kameniva až 1700 °C.
Osvědčily se jako vynikající betony na bázi fosfátových pojiv. Kromě vysokého teplotního limitu (1700°C) mají vysokou odolnost proti oděru. Je třeba vzít v úvahu mírné smrštění těchto betonů po první kalcinaci.
Kamenivo má velký význam při výrobě žárobetonu. V tomto případě je důležitá rovnoměrnost tepelné roztažnosti plniva v celém objemu konstrukce.
Při teplotě méně než 700 °С Je přípustné používat bezkřemenné a porézní horniny (gabro, syenit, diorit, pemza a tuf).
Při výpočtu teplotního stropu až 900°С Stabilní vysokopecní struska nebo lámané hliněné cihly působí jako hrubé kamenivo.
Specializované žáruvzdorné materiály jsou součástí nejodolnějšího betonu navrženého tak, aby odolával teplotám až 1700°C. Hrubým kamenivem v takovém betonu je chromová ruda, šamot, chrommagnezit a další žáruvzdorné produkty.
Kyselinovzdorný beton. Nejoblíbenějším pojivem při výrobě kyselinovzdorných betonových směsí je tekuté sklo (křemičitan sodný nebo draselný) v kombinaci se speciálními tužidly (silikofluorid sodný). Pro zvýšení hustoty se do směsi přidávají minerální prášky (mletý andezit, čedič, křemen a další drcené kyselinovzdorné horniny). Jako jemné kamenivo se používá křemenný písek, jako hrubé kamenivo se používá žulový drť.
Technologie pokládky kyselinovzdorného betonu je ve srovnání s klasickým cementovým betonem poněkud složitější. Nejprve se smíchá tužidlo s minerálním práškem, poté se přidají plniva a nakonec se přidá pojivo. Kalení by mělo probíhat v prostředí teplého a suchého vzduchu (ne nižší než 10°C), je vhodné směs zahřívat na teplotu alespoň 80°C po dobu 5-8 hodin. Strukturu se doporučuje po konečném vytvrzení zoxidovat – navlhčit roztokem kyseliny chlorovodíkové nebo sírové.
Přibližné složky kyselinovzdorného betonu
| Komponenty | Kyselinovzdorný beton na tekutém skle, kg/m3 | Kyselinovzdorný beton na tekutém skle s polymerními přísadami (silikátový polymerbeton), kg/m3 | ||||
| složení 1 | složení 2 | složení 1 | složení 2 | složení 3 | složení 4 | |
| Frakce drceného kamene, mm: | ||||||
| andezit 5-10 | 370 | 150 | 160-200 | 170 | – | – |
| křemen 10-20 | 680 | 300 | 280-320 | 340 | – | – |
| žula 20-40 | – | 660 | 520 | 510 | 800 | 1200 |
| Křemenný písek frakce 0,15-5 mm | 525 | 525 | 630 | 560 | 600 | 570 |
| Jemně mleté plnivo – andezitová mouka (jemné mletí méně než 0,15) | 525 | 525 | 400 | 500 | 400 | 360 |
| Tekuté sklo dvojnásobek 1,4 – 1,42×104 N/m3 | 300 | 300 | 230-250 | 215 | 300 | 280 |
| Silikofluorid sodný | 45 | 45 | 35-37 | 31 | 50 | 42 |
| Furylalkohol | – | – | 8-14 | – | 10 | 8,4 |
| Polymerní sloučenina | – | – | – | 13 | – | – |
| Sulfenol | – | – | – | – | – | 0,56 |
| GKZH 10(11) | – | – | – | – | 2 | – |
| Katapin | – | – | – | – | – | 0,84 |
Při správném výběru komponentů může kyselinovzdorný beton dosáhnout pevnosti v tlaku 200 kg/cm². Správně připravený kyselinovzdorný beton je odolný vůči koncentrovaným kyselinám (kromě HF), ale voda může učinit výrobek z takového betonu nepoužitelným během 5-10 let, alkalické roztoky se s tímto úkolem vypořádají ještě rychleji.
V průmyslu se kyselinovzdorný beton používá jako alternativa k dražším materiálům: olověné desky, tesaný přírodní kámen, kyselinovzdorná keramika. Používá se k ochraně konstrukcí a konstrukcí před agresivním prostředím, často jsou kovové a železobetonové konstrukce pokryty vrstvou kyselinovzdorného betonu. Běžnou oblastí použití je konstrukce kontejnerů a jímek v chemickém průmyslu, specializované obkladové dlaždice jsou vyráběny z kyselinovzdorného betonu.