Betony s rychlým náběhem pevností

Škála opatření, jak rychleji a dlouhodobě dosáhnout požadovaných vlastností betonu, je široká. Některá z řešení používaných v minulosti již z ekonomických, technických nebo kvalitativních důvodů zastarala, jiná se používají dodnes, další možnosti se teprve hledají – např. z ekonomických i technických důvodů se zvažuje zvýšení dávky cementu nebo použití jeho vyšší třídy. Další alternativou je aplikace nebezpečného a dnes téměř neužívaného hlinitanového cementu; ještě dnes se občas setkáváme s neblahými následky jeho použití v minulosti. Aplikace bezsádrovcového cementu, který se běžně nevyrábí, je sporadická a jeho použití je technologicky dost omezené. Zbývá zmínit se o cementech s velmi vysokým měrným povrchem – až 1 200 m²/kg – o tzv. mikromletých cementech. Ty se v omezené míře vyrábějí pro speciální účely, jejich cena je však vzhledem k energetické náročnosti mletí vysoká. Dalšími možnostmi, které máme k dispozici pro dosažení rychlejších a případně i vyšších pevností, jsou:

Způsob urychlování tvrdnutí betonu teplem – masivním proteplováním dílců na teploty okolo 60 °C – byl v minulosti hojně využíván. Dnes toto řešení nevyhovuje kvůli finanční náročnosti a mnohým úskalím při dodržování kvality. Jen ve výjimečných případech se využívá metoda elektroohřevu.

Při snížení hodnoty vodního součinitele musíme ztrátu konzistence eliminovat volbou účinnější plastifikační přísady nebo zvýšením její dávky. V současnosti se zvýšení počátečních pevností provádí především pomocí účinných superplastifikátorů, ohřevu záměsové vody nebo za použití chemických urychlovačů na různých bázích.

V minulosti běžně využívanou přísadou urychlující dynamiku hydratace byl chlorid vápenatý nebo jiné chloridové urychlovače. Jejich používání se však omezilo pouze na prosté betony, protože výskyt chloridových iontů v betonu je vážnou hrozbou koroze oceli. Jejich vzájemným porovnáním se současnými bezchloridovými urychlovači se však nepotvrdila ani jejich vysoká účinnost. Účinnou látkou v mnoha komerčních urychlujících přísadách jsou uhličitany sodný nebo draselný, dusičnany nebo dusitany, alumináty nebo rhodanid. V závislosti na koncentraci některé mírně snižují i bod mrznutí vody a umožňují, samozřejmě s obezřetností, i betonáže pod povolených +5 °C.

Je třeba také zdůraznit, že už důkladný výběr superplastifikátoru na bázi polykarboxiláteteru může vývoj počáteční pevnosti zásadně ovlivnit a často již není nutné použít urychlovače. 

Receptury tzv. rychlých betonů pak můžeme využívat v několika oblastech stavební výroby. Především je to výroba prefabrikátů s měkkou výztuží nebo předem předpínaných velkých prvků, kde lze zkrátit výrobní cyklus na jeden den a zvýšit tak kapacitu nákladných forem. Pevnosti po 18 až 22 hodinách mohou dosahovat více než 48 MPa. U monolitických konstrukcí se také dá snížit doba odformování. To však závisí na mnoha okolnostech, jako je druh konstrukce, teplota okolí a betonu, opatření provedená po betonáži apod.

Tzv. rychlý beton se dále aplikuje, je-li při potřebné výrazně zkrátit čas oprav betonových vozovek a tím i dobu uzavírek na dálnicích; v tomto případě se požaduje použít beton s největším stupněm odolnosti proti vlivu prostředí XF4.

Uplatnění všech těchto technologií je možné jen při dodržení technologických pravidel; tolerovat některé dosud přežívající prohřešky není přípustné. Především u betonů s požadavkem na vyšší odolnosti nebo u provzdušněných betonů je třeba pečlivě dodržovat pravidla zpracování a ošetřování.

Základem pro vysoké počáteční pevnosti betonu je kvalitní návrh receptury a její ověření. Doporučuje se použití kvalitativně stabilních vstupů. Snaha o přílišné úspory v této fázi se později většinou velmi prodraží. Míchání, doprava a zpracování je sice podobné jako při zpracování běžného betonu, ale disciplína zkušené pracovní skupiny je při této výrobě neocenitelná. Proto se při zavádění nejnáročnějších technologií vyplatí provést zkušební betonáž v reálném čase, aby se kolektiv stihl sehrát a podal kvalitní výkon.

Uložením čerstvého betonu, jeho zhutněním a upravením povrchu však péče o kvalitu nekončí. Nastává období tak často diskutovaného ošetřování, jehož bezchybný průběh však dosud bývá výjimkou. A právě v této fázi se rozhoduje nejen o počátečních a konečných pevnostech, ale především o odolnostech výrobku a tím o jeho životnosti.

Betony s rychlým náběhem pevností mají nízký vodní součinitel a každé, byť malé množství vody odpařené z povrchu způsobuje smrštění. Zpočátku to nemusí být příliš patrné, ale způsobené trhliny se mohou rozšiřovat do stále větší hloubky i šířky. Závisí to na tvaru konstrukce, teplotě a vlhkostí okolí, proudění vzduchu a dalších vlivech. Jaká jsou tedy doporučení?

Skrápění vodou se na první pohled jeví jako jednoduché a levné, je však závislé na lidském faktoru. Povrch betonu musí mít při zahájení skrápění minimální pevnosti, aby nedošlo k jeho mechanickému poškození, a zároveň by neměl ani na chvíli oschnout. V praxi se to provádí obvykle tak, že pracovník (např. jedenkrát za hodinu) skropí plochu studenou vodou. V teplém větrném dni je plocha za několik minut opět suchá a počínají se tvořit mikroskopické trhlinky. Po hodině začne pracovník zcela suchý, hydratačním i slunečním teplem vyhřátý povrch opět skrápět proudem studené vody. V betonu se pak všechny druhy smrštění předhání – povrch konstrukce dostává šok, jehož důsledkem je výrazné zhoršení trvanlivosti. Proto by kropení, především u větších ploch, mělo být nepřetržité.

Také lze povrch betonu zakrýt tkaninou zadržující vodu a tuto tkaninu udržovat mokrou. Na povrchu se zadrží více vody, k oschnutí nedojde tak rychle a především se prodlouží i interval nutného dohledu. Tkaninu nám však může odnést vítr a není vždy dobře patrné, jestli je tkanina i beton pod ní mokrý. Toto řešení se nehodí na větší plochy, protože je závislé na obsluze a počasí. Dále lze mokrou betonovou plochu zakrýt parotěsnou fólií. Tato možnost je vhodná pro menší plochy. Zakrytí betonu je spolehlivé tehdy, nehrozí-li odfouknutí fólie větrem. V případě větších ploch je řešení využívající parotěsné fólie pracné, méně spolehlivější a finančně náročnější. Tato dvě uvedená řešení můžeme zkombinovat. Docílíme toho, že beton bude mít po dlouhou dobu dostatek ošetřovací vody, která se nebude odpařovat. Pokud obě vrstvy zajistíme proti případnému odvanutí větrem, zaručíme betonu kvalitní ošetření po celou potřebnou dobu. Řešení je to však poměrně náročné.

Vrchní nebo právě odformovaný povrch lze chránit i ochranným postřikem. Takový postřik zajistí při technologicky správném nanesení kvalitní parotěsnou membránu. Nehrozí přitom poškození větrem (po zaschnutí ani deštěm) a beton neutrpí při nanášení tepelný šok. Předností je to, že se membrána dá nanášet na matný povrch betonu, protože jakékoliv jiné opatření by mohlo finální povrch ještě poškodit přilnutím a obtisknutím fólie nebo dopadajícími kapkami vody. Lze tedy ošetřování betonu zahájit zpravidla ihned po finální úpravě plochy.

Je nutno vzít v úvahu, že různé komerční výrobky mají různou účinnost a je nutno je nanést v předepsaném množství. Některé se hodí pouze na finální povrchy (např. komunikace), jiné na podlahy, kde je nutno zajistit pozdější přilnavost další vrstvy. Také mohou být tixotropické, po svislých plochách nestékající, které se hodí na právě odformované plochy. Rovněž existují typy, které obsahují bílý pigment, odrážejí intenzivní sluneční paprsky a brání přehřátí povrchu. 

Chceme-li zvyšovat počáteční pevnosti betonu, musíme si uvědomit priority a posoudit kvalitativní a finanční výhody či nevýhody. Ne vždy je rychlý náběh pevností žádoucí a může být dokonce i kontraproduktivní, např. u vysokopevnostních betonů. Každá betonářská technologie má svá specifika, každá firma jiné požadavky a podmínky; proto konkrétní řešení volíme vždy podle konkrétních kritérií.