Co je hustota betonu a jak se měří – laboratoř Stroitel

Hustota betonu je jeho hlavním parametrem, který do značné míry určuje důležité vlastnosti hotových monolitických výrobků. V první řadě je to jejich pevnost a schopnost odolávat vnějším faktorům (nadměrná vlhkost, mráz). Proto je nutné hmotnost malty a hotového betonu, stejně jako třídu, volit předem s ohledem na provozní podmínky.

1. Co je index hustoty?
2. Jak se mění objemová hmotnost betonu?
3. Klasifikace betonových řešení

Stejně jako u jiných fyzikálních těles, hustota cementové směsi nebo kamene udává, kolik váží jednotka objemu. V dokumentech se uvádí v kg/m3 nebo t/m3, méně často v g/cm3, ale rozdíl je zde pouze v pořadí čísel, číselné hodnoty zůstávají v podstatě stejné, takže se v nich nebude obtížné orientovat. Oficiálně je objemová hmotnost v označení označena písmenem D a je uvedena v kg/m3. Doporučujeme také seznámit se s ukazateli hustoty a hmotnosti železobetonu.

Hustota je vázána na index únosnosti v tlaku, který je na něm přímo závislý. V případě lehkého betonu může současně charakterizovat pórovitost a také tepelně a zvukově izolační vlastnosti kamene. Zde však již platí opačný princip, tj. se zvyšující se objemovou hmotností monolitu se zvyšuje jeho pevnost, ale zároveň se snižuje energetická účinnost postavených konstrukcí. Pochopení těchto vztahů umožňuje správnou volbu stavebního materiálu pro jakoukoli práci.

Jak ovlivnit objemovou hmotnost?

Hustota betonového monolitu je do značné míry určena vlastnostmi složek směsi. Právě jejich výběru je třeba věnovat pozornost, aby bylo dosaženo požadované hmotnosti betonového roztoku na výstupu. Skutečné složení a poměry v receptuře navíc nejsou zdaleka jediným rozhodujícím faktorem.

Více než polovinu hmoty betonu tvoří hrubé kamenivo, proto je zpočátku nutné určit jeho vlastní hmotnost a rovnoměrnou objemovou hmotnost. Ten ukáže, kolik vzduchových kapes uvnitř zůstalo pro písek a cement, ale mnohem vážnější rozdíl bude mít hmota kamenů. Například, pokud složení B25 zahrnuje žulový nebo dolomitový drcený kámen o síle M600, jeho vlastní hustota bude tak vysoká, že beton nebude nižší než D2200-2400. A pemza, expandovaná hlína a tuf poskytnou pouze lehký typ monolitu ne těžší než 1,6-1,8 t/m3.

Typ pojivové složky má o něco menší vliv na změnu hustoty cementového kamene. Například k výrobě těžkého betonu se používají následující typy:

• Portlandský cement je nejoblíbenější možností a je nejjemnějším mletím.
• Pucolánový popel je speciální typ cementu, který snižuje potřebu vody ve směsi a tím snižuje důsledky jejího odpařování.
• Hlinitý – ve srovnání s PC dává monolitu 1,5krát menší poréznost.

Aby nakonec získali beton s požadovanými hodnotami hustoty a pevnosti, používají vždy cement vyšší jakosti – obvykle 2-3 jakosti (tento rozdíl v roztoku „sežerou“ levnější složky jako písek a voda).

Množství kapaliny v hotové směsi určuje budoucí pórovitost monolitu, protože vzduchové bubliny v cementové matrici se tvoří po odpaření vlhkosti. Proto zkušení stavitelé nedoporučují přidávat více vody, než je nutné pro normální hydrataci, aby se nesnížily pevnostní vlastnosti a hustota betonu. Samotné to samozřejmě nezbaví umělý kámen vzduchových pórů, ale výrazně to sníží poměr jejich počtu k celkovému objemu.

Hustotu cementového monolitu lze měnit pomocí dalších složek roztoku, ale ne tak znatelně. Například použití plniv s malou frakcí způsobuje zvýšení hmotnosti. A nezapomeňte na speciální změkčovadla, která zlepšují tekutost směsi a zároveň snižují množství kapaliny v ní (již jsme zvažovali, jak to ovlivní počet pórů).

Technologie pokládky a následného zpracování odlitku může také zvýšit objemovou hmotnost betonu. Požadovaného efektu se dosahuje:

• Bajonetování.
• Vibrační zhutňování.
• Zahřívání monolitu.

U některých řešení lze použít i vysávání – odstranění vzduchu a přebytečné vody ze směsi před jejím ztvrdnutím. Jejich příprava sice vyžaduje použití silikátového cementu a samotná technologie je poměrně složitá. Díky tomu je však možné zvýšit hustotu monolitu asi o 20 %.

Neexistuje žádné striktní rozdělení betonů podle jejich objemové hmotnosti a pevnostních ukazatelů, protože ty jsou také ovlivněny správnými vlastnostmi použitých plniv (odolnost v tlaku, frakční složení). Obecně se však lze zaměřit na obecně uznávané hodnoty.

D2500-6000 kg/m3 – druhy extra těžkého betonu pro stavbu speciálních konstrukcí. Zde je vysoká hmotnost hotového monolitu dána použitými plnivy s vysokou hmotností:

• Baryt.
• Limonit.
• Magnetit.
• Zbytky domény.
• Kovové piliny.

D2200-2500 kg/m3 – to je hustota těžkého betonu, často voleného pro stavbu důležitých konstrukcí. Při jeho přípravě se používá nejběžnější roztok s přídavkem drceného kamene nebo štěrku a písku. Značková pevnost odpovídá M300-M800, garantovaná je v rozmezí od B20 do B60.

D1600-2200 – lehký monolit (obvykle třídy M200-M600), který našel široké uplatnění v nízkopodlažní výstavbě a dokončovacích pracích. S takovou hustotou, navzdory názvu skupiny, pevnost hotového kamene odpovídá poměrně vysokým třídám B20-B40.

Za určitých podmínek je docela možné získat obecné stavební betony s nižší třídou pevnosti, ale lehké betony s vyšší pevností jsou nepravděpodobné. Někde na průsečíku dvou různých tříd hustoty je však možné všechno. Například je možné vytvořit beton třídy M200 (B15) s hmotností 1 m3 od 2200 kg a vyšší (jako M300) použitím jemného štěrku nebo žulové drcené štěrky. M100 je mezilehlá možnost, to znamená, že může být jak těžký, tak i „v táboře“ lehkých směsí.

Tato skupina zahrnuje všechny druhy betonu s objemovou hmotností 0,5 až 2 t/m3. Toto rozmezí je však příliš velké pro správnou volbu. V takových případech navíc objemová hmotnost určuje i oblast použití stavebních materiálů. Jejího snížení lze dosáhnout třemi různými způsoby:

• Lehké kamenivo se používá k získání různých typů betonu o hmotnosti 1,2–1,8 t/m3 s pevností v tahu od M100 (B7,5) do M350 (B25).
• Eliminujte nebo snižte množství malých frakcí v roztoku – tím získáte novou strukturu umělého kamene s velkým počtem velkých vnitřních dutin, které nejsou vyplněny pískem, ale také snížíte jeho pevnost.
• Použijte jakoukoli technologii pro zvýšení pórovitosti.

Druhá metoda umožňuje výrobu obzvláště lehkých materiálů s buněčnou nebo porézní strukturou, proto by měly být posuzovány samostatně. Zde se třída betonu podle průměrné hustoty bude také pohybovat od D200 do D1200, což ovlivňuje nejen pevnost hotových výrobků, ale také jejich účinnost jako tepelných izolantů. Za takových podmínek je rozumnější použít další klasifikaci podle účelu:

• Tepelněizolační betony mají objemovou hmotnost nejvýše 400 kg/m3 a nízkou pevnost do B1,5-B2.
• Tepelněizolační a konstrukční (přechodná forma) mají hustotu 400-600 kg/m3 a lze je v omezené míře použít pro stavbu vnějších stěn, protože odolávají tlaku až 3,7 MPa.
• Konstrukční – s hmotností přes 700 kg/m3 snadno odolávají značnému zatížení odpovídajícímu M50-M100, ale stále si zachovávají schopnost částečně udržet teplo v budově.