Viskozita cementového mlieka a jej vplyv na zloženie architektonického betónu

Na neupravených betónových plochách sa často objavujú rozličné chyby a nedostatky, ktoré síce neovplyvňujú ich technicko-konštrukčné vlastnosti, ale z estetického hľadiska pôsobia rušivo. Preto sa pri vývoji betónových konštrukcií a ich povrchových úprav hľadali spôsoby, ako zvýrazniť estetickú hodnotu betónu bez dodatočných úprav. Po dlhodobých skúsenostiach s ich výstavbou sa ukázalo, že správne vytvorená betónová plocha - pohľadový (architektonický) betón - má spolu s dobrými technickými vlastnosťami aj vyhovujúci vzhľad a zodpovedá požadovaným estetickým kritériám.

Zloženie architektonického betónu

Na kvalitu kameniva pre architektonické betóny sa kladú prísne kritériá čistoty kameniva v súvislosti s čistotou farebných vplyvov alebo s obsahom škodlivín. Architektonický betón obsahuje okrem základného aj korekčné kamenivo.

Korekčným kamenivom môže byť napríklad kremičitý piesok frakcie 0 až 0,5 mm, mikromletý vápenec, filery či iné anorganické jemnozrnné materiály. Na betónové plochy s uzavretým povrchom sa kladie takáto požiadavka: súčet jemných zložiek betónu alebo cementu, kameniva a farbiacich prísad nemá byť nižší ako 550 až 575 kg/m³ betónu. To platí pre maximálne zrno kameniva do 16 mm.

Granulometria zmesi kameniva musí byť konštantná, pretože jej kolísanie ovplyvňuje reologické vlastnosti čerstvých betónov a prejavuje sa aj odlišnosťami vo farebných odtieňoch kameniva. Je vhodné použiť tri alebo štyri frakcie. Frakcia 0 až 4 by sa ešte mala rozdeliť na frakcie 0 až 2 a 2 až 4 mm. Tie rozhodujúcou mierou ovplyvňujú charakter maltovej zložky betónu. Obsah frakcie kameniva 0 až 0,25 mm musí byť vyšší oproti konštrukčným betónom a mierne aj oproti bežným SCC, pretože betóny musia byť plastickejšie a tvárnejšie, a súčasne sa znižuje obsah cementu.

Kvalita povrchu a debnenie

Na rozdiel od konštrukčného betónu je pri pohľadových betónoch vzhľad povrchu dôležitejší ako napríklad jeho pevnostné vlastnosti. Dôležitá je kvalita formy a debnenia, pričom sa treba sústrediť na výber a kvalitu povrchov. Platí zásada, že je účinnejšie predchádzať chybám dôslednou prípravou formovacej techniky, ako ich následne dodatočne riešiť za cenu veľkej prácnosti a zvýšených nákladov. Spolu s priamym fyzikálnym a chemickým účinkom debnenia majú nezanedbateľný vplyv aj odformovacie prostriedky, ktoré sprostredkujú priamy styk medzi debniacou plochou a betónom. Základnou funkciou odformovacích prostriedkov je vytvorenie účinnej separácie medzi tvrdnúcim betónom a formou, čím sa umožní a uľahčí odformovanie.

Betónovú zmes treba uložiť do debnenia alebo foriem rovnomerne, aby sa zamedzilo viditeľným spojom medzi jednotlivými vrstvami, a to vo vertikálnej aj horizontálnej polohe. Betón má pri sypaní z výšky tendenciu rozmiešavať sa. Pri páde do debnenia sa hrubé zrná odrážajú od debnenia a armatúr a zhlukujú sa v dolných častiach. Maltové zložky sa zachytávajú na armatúre a debnení, čiastočne strácajú vodu a pri páde dolu nie sú schopné preniknúť zhlukmi štrkových zŕn a zaplniť hrany a kúty.

Betón nemá pri plnení tiecť po debnení, pretože pri absorpčných debneniach za sebou zanecháva stopu z cementového mlieka a na betónovej ploche vznikne iný farebný odtieň. Odsávaním časti zámesovej vody absorpčným debnením sa mení lokálna skladba zmesi, čo spôsobuje škvrnitosť povrchu. Nevhodné vysychanie povrchových vrstiev betónu urýchľuje rozvoj zmrašťovania, pretože vzniká povrchové ťahové napätie, ktoré v mladom betóne spôsobuje trhliny ovplyvňujúce trvanlivosť a kvalitu architektonického betónu. Nadmerná strata vlhkosti z povrchových vrstiev priamo vyvoláva intenzívne zmrašťovanie.

Povrchové úpravy betónu

V súčasnosti sa možno stretnúť s nezakrytými betónovými povrchmi (v exteriéroch alebo v interiéroch) v rozličných úpravách. Pod pojmom betónový povrch bez ďalších krycích vrstiev sa skrýva množstvo variácií úprav. Grafický betón je alternatívou betónového povrchu s novým vzhľadom, ktorý sa využíva najmä na fasádach budov. Vyrába sa priamo vo výrobniach prefabrikátov s použitím špeciálneho filmu. Povrch tohto filmu je potlačený bodovou (rastrovou) tlačiarenskou technológiou, namiesto tlačiarenskej farby sa však používa spomaľovač tuhnutia betónu. Pri individuálnych návrhoch možno výtvarný návrh nanášať na film priamo štetcom.

Takýto vzor sa na povrchu betónu vytvára pomocou efektu kontrastu medzi svetlým hladkým povrchom betónu a exponovaným povrchom, z ktorého po stiahnutí fólie s nezhydratovaným cementom vystupuje jemné kamenivo. Film sa používa na výrobu stenových panelov s tradičným vymývaným betónovým povrchom alebo na stenové panely, dosky, protihlukové steny a ďalšie betónové prvky s rôznymi vzormi, motívmi či obrazmi. Ide o technológiu, keď sa niektoré zložky kameniva v betóne nahrádzajú inou kmeňovou zložkou. Povrch sa buď vymýva, alebo brúsi.

Povrch zo sklenenej drviny možno použiť bez obmedzenia vo vnútorných priestoroch. Na vonkajších povrchoch treba zistiť stálosť správania skla v betóne, tzv. alkalicko-kremičitú reakciu (ASR). Výsledkom tejto reakcie je negatívne rozpínanie skla v alkalickom prostredí vplyvom aktívneho SiO₂. Sklo svojou pevnosťou spĺňa požiadavky na pevnosti v tlaku, ťahu i požiadavky na obrusnosť materiálu.

Povrch Tadao Ando pomenovali podľa jeho tvorcu, japonského architekta Tadaa Anda. Jeho metóda využíva ručnú prácu špecializovaných odborníkov, ktorí vytvárajú veľké zamatové plochy rovnorodej kvality. Povrch sa najprv namočí a omýva kyselinou soľnou riedenou v pomere 1 : 8. Následne sa priveľké póry opravujú látkou, ktorá obsahuje svetlý piesok, biely cement a obyčajný cement v pomere 3,5 : 0,5 : 1. Na zabezpečenie priľnavosti sa opravované miesto väčšinou natiera adhéznym materiálom. V konečnej fáze sa na povrch nanáša zmes obsahujúca biely a sivý cement v pomere 1 : 5. Potom sa ešte vlhký povrch omýva kyselinou soľnou riedenou v pomere 1 : 10.

Experimentálne skúšky a vplyvy materiálov

Na overenie správania bežných transportbetónov a ich vplyvu na kvalitu povrchov pohľadových betónov sa vykonali experimentálne skúšky. Z dostupných surovín sa navrhlo 12 receptúr. Množstvo vody sa koncipovalo tak, aby sa vodný súčiniteľ pohyboval okolo hodnoty 0,5 a súčasne aby zmesi vyhovovali konzistenciám S2, S3, prípadne S4. Skúšal sa rozličný pomer dvoch frakcií kameniva. Najprv pomer kameniva predstavoval 60 % frakcie 0 až 4 mm a 40 % frakcie 8 až 16 mm, následne pomer 50 % frakcie 0 až 4 mm k 50 % frakcie 8 až 16 mm a nakoniec pomer 40 % kameniva s frakciou 0 až 4 mm a 60 % kameniva s frakciou 8 až 16 mm. Pri čerstvom betóne sa postupne zvyšovala konzistencia z S2 na S3 a S4.

Na receptúrach sa sledovali vplyvy troch druhov materiálov debnenia (oceľ, vodovzdorná preglejka, drevo) a dvoch typov cementu, vplyv granulometrie a najmä vplyv konzistencie čerstvého betónu na pórovitosť a kvalitu povrchu. Takisto sa vizuálne zisťoval vplyv rozmiešavania zámesi a potenia na povrchu už zatvrdnutého betónu. Ukázalo sa, že zmesi s väčšou mierou hrubšej frakcie (60 % frakcie 8 až 16 mm) ovplyvňujú zmes výrazným spôsobom.

Pri danom spôsobe výroby sa ukázala ako nevhodná konzistencia S2. Na betónovom povrchu sa vyskytujú kaverny až do veľkosti 10 mm spôsobené nevyhovujúcim spôsobom vibrácie pre danú triedu betónu. Konzistencia S3 vykazuje najmä pri forme z preglejky najnižšiu plošnú pórovitosť, zastúpenú takmer z 90 % pórmi do priemeru 500 μm. Pri konzistencii S4 sa zdá ako najvhodnejšia forma z preglejky, pri ostatných materiáloch dochádza k zvýšenej tvorbe pórov v intervale 1 až 5 mm.

Kvalita povrchu betónu závisí od vodného súčiniteľa zmesi a konzistencie, a to najmä pri troskoportlandských cementoch, ktoré vykazujú horšie vlastnosti už od konzistencie sadnutia kužeľa S2. Pri oceľových formách je povrch betónu pórovitejší, so zvýšeným výskytom vzduchových bublín rozličnej veľkosti, a to od niekoľkých mikrometrov až po niekoľko milimetrov. Zvýšenú pórovitosť spôsobuje odlučovanie vody z povrchových vrstiev betónu. Z použitých materiálov vykazujú pri betónových povrchoch najhoršiu pórovitosť. Sú citlivejšie na obsah vody v betóne a pri zvýšených vodných súčiniteľoch vytvárajú možnosti odlúčenia vody zo zmesi a jej migrácie k horným vrstvám.

Formy z vodovzdornej preglejky vykazujú najnižšie odchýlky v zastúpení veľkostí pórov, a to tak pri rozličných konzistenciách, ako aj pri odlišnej granulometrii. Preglejka sa javí ako vhodný materiál, ktorý síce neadsorbuje prebytočnú vodu a vzduch, ale súčasne ani nepodporuje tvorbu zhlukov menších pórov do väčších celkov. Ich hladký povrch uľahčuje kĺzanie vzduchových pórov vo forme smerom nahor. Pri oboch druhoch neadsorpčného debnenia je viditeľný nadmerný výskyt kapilárnych pórov s veľkosťou 250 až 500 μm. Vhodná je drevená forma. Kvalitné povrchy v drevených formách však vznikajú iba pri konzistenciách S4, ktoré ťažko možno v danom zložení udržať od nastupujúceho odlučovania vody a segregácie.

Vplyv prímesí a odformovacích prostriedkov

Skúmali sa vplyvy prímesí jemných podielov do 0,25 mm (čiernouhoľný a hnedouhoľný popolček, mikromletý vápenec, kamenný filler a jemne mletá troska), účinok konzistencie SCC, obsahu vzduchu v čerstvom betóne, ako aj materiálov na pórovitosť betónových povrchov a následne stálofarebnosť betónových povrchov prefarbených anorganickými pigmentmi (žlť, čerň). Vzhľadom na možnosť eliminácie účinku vibrácie pri SCC sa hodnotil druh odformovacieho prostriedku. Všetky uvedené vplyvy sa opäť vzťahovali na výslednú pórovitosť a kvalitu povrchu.

Póry najmenších priemerov a plôch sa vytvárajú v zmesiach s použitím jemne mletej trosky a mikromletého vápenca. To je dané najmä nižšou spotrebou zámesovej vody, ktorú neodoberajú jemné častice trosiek, mikromletých vápencov a čiastočne aj čiernouhoľné popolčeky. Obsah vzduchu v čerstvom betóne má vplyv na veľkosť a plochu pórov. Neprevzdušnený betón vykazuje horšiu pórovitosť a s prídavkom aktívnych vzduchových pórov sa pórovitosť znižuje až na limitnú hranicu 4 % prevzdušnenia. Pri SCC sú vhodné adsorpčné formy, ktoré vedia vstrebať vyššie množstvo vzduchu.

Odformovacie prostriedky na syntetickej olejovej báze vykazujú póry s väčšími priemermi pri všetkých materiáloch debnenia. Lepšie výsledky dosahujú výrobky obsahujúce biologicky odbúrateľné látky. Vhodným variantom pre pohľadový betón je použitie vloženej textilnej tkaniny, ktorá zabezpečuje povrchy s pórmi s maximálnou veľkosťou menej ako 500 až 750 μm. Plošná pórovitosť je opäť vyššia pri odformovacích prostriedkoch na syntetickej olejovej báze. Výrobky obsahujúce biologicky odbúrateľné látky majú vo viditeľnej oblasti až polovičnú plochu pórov. Variant s použitím vloženej textilnej tkaniny je v porovnaní s odformovacími olejmi takmer nemerateľný, vykazuje pórovitosť blížiacu sa k nulovej hodnote.

Stálofarebnosť a konzistencia samozhutniteľných betónov

Na intenzitu farebnej zmeny má vysoký vplyv použitý druh materiálu formy. Pri použití adsorpčnej formy možno vždy očakávať veľké negatívne zmeny vyfarbenia, ktoré nastávajú už v raných štádiách. Pri adsorpčných formách je nižší vodný súčiniteľ pri povrchovej vrstve farbeného betónu, kde sa voda čiastočne odoberá adsorpčným debnením. Pri použití neadsorpčných materiálov foriem sa dosiahla prijateľná stálosť vyfarbenia. Vplyv druhov jemných podielov pri vyfarbení svetlým, napr. žltým pigmentom je najstálejší v kombinácii s prímesou hnedouhoľného popolčeka a kamenného filleru. Nevhodný typom prímesi do žltého pigmentu je čiernouhoľný popolček. Pri tmavom pigmente sú vplyvy druhu prímesí podobné.

Pri rozdielnej konzistencii jednotlivých samozhutniteľných betónov nie sú priveľké rozdiely v plošnej pórovitosti. Zásadné rozdiely sú skôr vo veľkosti pórov. S rastúcou konzistenciou zmesi rastie aj tendencia k väčším a viditeľným pórom. Zmes konzistencie K1 = 500/500 mm je pre svoju horšiu spracovateľnosť na pohľadový betón menej vhodná. Oproti tomu tekutejšia K3 = 750/750 mm má už veľký sklon k odlučovaniu vody zo zmesi a na styku s formou vytvára vyplavené miesta cementového tmelu.

Pohľadový betón je z mnohých príčin vždy jedinečný, lebo vzniká z relatívne premenlivých surovín. Vzhľadom na rozsah článku sme mohli naznačiť len časť používaných materiálov, technológií a ich vplyvov na kvalitu povrchov.

Tabuľka vplyvu konzistencie betónu na pórovitosť povrchu

tags: #viskozita #cementoveho #mlieka #zloženie

Populárne príspevky:

• Ako správne nastaviť životné poistenie
• Pestovanie ovocia a zeleniny
• Plánovanie výroby plechových súčiastok
• Hrozby spojené s migráciou
• Mlieko: Spotreba a význam