CZ34230U1

CZ34230U1 - Čerstvý beton se samoošetřující schopností a suchá směs pro jeho přípravu

Info

Publication number: CZ34230U1
Application number: CZ2020-37602U
Authority: CZ
Inventors: Jiří Fiala; Jan Čermák; Pavel Gorecký; František Polák
Original assignee: ERC-TECH a.s.
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-07-28

Description

Čerstvý beton se samoošetřující schopností a suchá směs pro jeho přípravu

Oblast techniky

Technické řešení se týká čerstvého betonu se samoošetřující schopností.

Technické řešení se dále týká také suché směsi pro přípravu tohoto betonu.

Dosavadní stav techniky

Smršťování je nevyhnutelným jevem provázejícím tuhnutí a tvrdnutí cementových kompozitů, vč. betonu, které vzniká bez vnějšího zatížení a prakticky ho nelze zcela odstranit. Jeho příčinou je nárůst tahových sil, ke kterému dochází vlivem úbytku vody v kapilárním systému betonu a přesunu velkého množství menisků (rozhraní voda-vzduch) do kapilár menších rozměrů smršťován vysycháním, atzv. autogenní smrštění. Úbytek vody v kapilárním systému betonuje způsoben jejím odpařováním z čerstvého betonu a jejím spotřebováváním během hydratačních reakcí, které probíhají při vysychání tvrdnoucího i ztvrdlého betonu. Autogenní smrštění je pak způsobené tím, že novotvary, které se vytváří z cementového tmelu a tvoří konečnou pevnou strukturu betonu, mají, při stejné hmotnosti, menší objem než výchozí cementový tmel. Doba, po kterou smršťování probíhá, závisí zejména na velikosti a tvaru betonové konstrukce a na rychlosti ztráty vlhkosti, přičemž může probíhat ještě i několik let po uložení betonu (obecně se ale předpokládá, že asi 80 % smrštění proběhne v prvních 3 měsících stáří betonu).

Při smršťování betonu se v jeho struktuře vytváří (mikro)trhliny, které zásadně snižují jeho odolnost proti průniku vody a jiných látek do jeho vnitřní struktury a tím i jeho životnost, snižují jeho mechanické vlastnosti a v některých případech jsou také estetickým problémem.

Smršťování betonu lze ovlivnit vhodnou volbou jeho složení a/nebo jeho ošetřování po uložení.

Např. použití kameniva s větší maximální velikostí zrna umožňuje, při zachování vodního součinitele, dosáhnout požadované konzistence čerstvého betonu i při snížené dávce záměsové vody a současně dosáhnout požadované charakteristické pevnosti betonu i při snížené dávce cementu (Lysého pravidlo). Snížením dávky záměsové vody se snižuje míra smršťování betou vysycháním; snížením objemu cementového tmelu se pak snižuje míra autogenního smršťování betonu. Nevýhodou tohoto přístupu je, že většina betonů má kladeny přesné požadavky na množství záměsové vody i konzistenci, a proto je tento postup použitelný jen velmi omezeně.

Publikace AZAWA, Ei-ichi a Shingo MIYAZAWA: “Influence of cement and admixture on autogenous shrinkage of cement paste.“, Cement and Concrete Researchfonline]. 1995,25(2), 281287 [cit. 2016-04-10], DOI: 10.1016/0008-8846(95)00010-0. ISSN 00088846 (dostupné na: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0008884695000100) pak uvádí, že míru autogenního smrštění betonu lze snížit vhodnou volbou cementu. Cementové tmely z hlinitanového a portlandského cementu s vysokou počáteční pevností totiž vykazují větší počáteční autogenní smrštění než cementové tmely z belitického cementu, které mají pozvolnější vývin pevností a hydratačního tepla.

Dalším přístupem pro snížení míry smrštění betonuje přídavek vhodné příměsi nebo přísady.

Takovou příměsí je např. mikrosilika (křemičitý úlet), což je velmi jemný odpadní materiál z hutnických provozů s měrným povrchem 15 000 až 25 000 m²/kg. Při náhradě cca 10 % hmota, dávky cementu vodoodpudivě ošetřenou mikrosilikou dochází ke zvýšením kontaktního úhlu mezi pevnou fází betonu a vodou a omezení negativního tlaku vody v jeho kapilárním systému, což má za následek snížení míry autogenního smršťování betonu; při použití neošetřené mikrosiliky

- 1 CZ 34230 U1 naopak autogenní smrštění roste. Mikrosiliku je přitom možné kombinovat s nebo nahradit alespoň jedním jejím známým substituentem, jako např. metakaolínem, lupkem, mletou (vysokopecní) struskou (ground-granulated blast-furnace slag - GGBS nebo GGBFS), popílkem (fly ash), apod. Kvůli mírně odlišnému chování je však nutné, aby substituent/substituenty mikrosiliky nahrazoval/nahrazovaly 15 až 20 % hmota, dávky cementu.

Vhodnou přísadou jsou pak známé plastifikační a superplastifikační přísady a přísady proti smršťování betonu. Plastifikační přísady jako např. ligninsulfonany, naftaleny, melaminy na bázi vinylových kopolymerů nebo polykarboxylátové deriváty mají tendenci snižovat povrchové napětí vody v kapilárním systému betonu, čímž redukují smršťování betonu během odpařování vody. Superplastifikační přísady na bázi polypropylenglykolu pak umožňují významně snížit dávku záměsové vody a cementu, a zvýšit podíl kameniva (viz Lysého pravidlo výše), a tím omezit autogenní smršťování betonu. Větší podíl kameniva přitom zároveň slouží jako pevná překážka pro vnik tahových sil. Přísada proti smršťování betonu (SRA, shrinkage-reducing admixture) na bázi polypropylenglykolu pak snižuje povrchového napětí vody v kapilárním systému betonu, zejména v kapilárách o průměru od 2,5 do 50 nm a tím omezuje nárůst tahových sil. Nevýhodou použití této přísady je zpomalení hydratace cementu a snížení pevnosti betonu v tlaku po 28 dnech, a to až o 15 %.

Z CZ 304133 je dále známé přidávat do betonové směsi 0,1 až 20 % objemových dutých vláken, jejichž dutiny jsou alespoň částečně vyplněné vodou a/nebo kapalným prostředkem proti smršťování betonu. Voda obsažená v dutinách těchto vláken se během tuhnutí a tvrdnutí betonu uvolňuje do jeho kapilárního systému a vyrovnává úbytek vody vněm, čímž snižuje nárůst tahových sil působících ve vnitřní struktuře betonu a tím i jeho smršťování (tzv. samoošetřující účinek). Kapalný prostředek proti smršťování betonu pak snižuje nárůst tahových sil snížením povrchového napětí vody v kapilárním systému betonu.

Kromě dutých vláken je známé analogické použití organických vláken, například celulózových, která díky svému nasákavému charakteru absorbují během míchání čerstvého betonu vodu, kterou pak během tuhnutí a tvrdnutí betonu uvolňují do jeho kapilárního systému. Tato vlákna však v každém případě představují cizorodý prvek ve struktuře betonu, který navíc zvyšuje jeho cenu.

Kromě úpravy složení betonové směsi se pro omezení smršťování betonu používají i různé způsoby j eho ošetřování.

Nej rozšířenějším z nich je dodávání vody do struktury betonu externím vlhčením. Jeho nevýhodou je, že aby se alespoň částečně dosáhlo požadovaného efektu, musí se provádět relativně dlouhou dobu v pravidelných a relativně krátkých intervalech. Navíc při něm nedochází, i přes velkou spotřebu vody, v rovnoměrnému doplňování vody v celé struktuře betonu.

Dalším známým postupem je omezení odparu vody z povrchu betonové konstrukce vhodným parotěsným materiálem, např. ve formě nástřiku, nátěru nebo fólie. To má však jen omezenou účinnost, neboť pouze objektivně snižuje celkový úbytek vody v kapilárním systému betonu, aniž by docházelo k jejímu doplňování.

Cílem technického řešení je navrhnout čerstvý beton se samoošetřující schopností a díky tomu s omezenou mírou smršťování, který by odstranil nevýhody stavu techniky.

Kromě toho je cílem technického řešení také suchá směs pro přípravu takového betonu.

-2 CZ 34230 U1

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení se dosáhne čerstvým betonem, který v 1 m³ obsahuje 30 až 300 kg vody, 135 až 450 kg cementu nebo 135 až 600 kg směsi cementu a alespoň jednoho jeho substituentu, 1000 až 2400 kg kameniva s horní frakcí do 40 mm, přičemž alespoň 55 % hmota, kameniva je tvořeno přírodním kamenivem, a dále 10 až 300 kg inertního stavebně demoličního odpadu a/nebo průmyslového odpadu z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikost částic 5 až 250 pm, s výhodou 5 až 125 pm (u kterého lze očekávat ještě lepších výsledků). Měrný povrch tohoto práškuje 300 až 1500 m²/kg. Přídavek inertního stavebně demoličního odpadu ve formě jemného prášku má několik zásadních výhod. Jeho hlavní výhodou je zejména to, že je, na rozdíl od např. mikrosiliky ajejích substituentů, nasákavý. Díky tomu během přípravy betonu absorbuje část záměsové vody, kterou pak při následném tuhnutí a tvrdnutí betonu postupně uvolňuje do jeho kapilárního systému a vyrovnává tak úbytek vody vněm, čímž omezuje vznik tahových sil a smršťování betonu vysycháním - tento prášek tak betonu poskytuje samoošetřující schopnost. Díky svým malým rozměrům se navíc při přípravě betonu rovnoměrně rozptýlí do celé jeho struktury, takže jeho účinek je rovnoměrný v celé struktuře betonové konstrukce. Kromě toho tento prášek také zlepšuje reologické vlastnosti betonu a jeho zpracovatelnost a nepředstavuje ve struktuře betonu cizorodou složku. Kromě toho se během experimentů také ukázalo, že díky zaplnění mikrostruktury betonu tímto práškem klesá ve většině případů hloubka průsaku tlakové vody do betonu. Pořizovací cena tohoto prášku je zcela zanedbatelná, neboť se jedná de facto o odpadní, jinak v podstatě nevyužitelný, materiál, který se celosvětově produkuje v obrovském množství.

Tento prášek se přitom při přípravě betonu používá samostatně, nebo v předem připravené směsi s cementem.

Tento prášek může být tvořený jemně mletým inertním stavebně demoličním odpadem z demolice nebo stavby různých typů staveb a/nebo odpadem z průmyslové produkce různých stavebních výrobků. Vhodným práškem je např.:

- cihelný prášek, který vzniká jemným mletím inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby) a/nebo odpadu z průmyslové produkce různých stavebních výrobků, který je zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený cihlami (s případnými příměsemi jiných stavebních materiálů a/nebo hmot, jako např. betonu, keramických stavebních a zařizovacích předmětů, zbytků malty, omítky, stavebního lepidla apod.), zmetkových cihel apod., nebo prachu, který vzniká při pálení a broušení pálených cihel.

- betonový prášek, který vzniká jemným mletím inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby) a/nebo odpadu z průmyslové produkce různých stavebních výrobků, který je zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený betonem (s případnými příměsemi jiných stavebních materiálů a/nebo hmot, jako např. cihel, keramických stavebních a zařizovacích předmětů, zbytků malty, omítky, stavebního lepidla apod.), nebo zmetkových betonových výrobků a prefabrikátů apod., nebo prachu, který vzniká při broušení betonu apod.,

- keramický prášek, který vzniká jemným mletím inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby) a/nebo odpadu z průmyslové produkce různých stavebních výrobků, který je zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený keramickými stavebními a zařizovacími předměty, jako např. dlažbami, obklady, keramickými sanitárními výrobky, pálenými taškami apod. (s případnými příměsemi jiných stavebních materiálů a/nebo hmot, jako např. betonu, cihel, zbytků malty, omítky, stavebního lepidla apod.), nebo zmetkových keramických výrobků, jejich střepů apod.

- směsný prášek z inertního stavebně demoličního odpadu, který vzniká jemným mletím směsného inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby) a/nebo odpadem z průmyslové produkce různých stavebních výrobků, který je tvořen směsí různých stavebních materiálů a hmot,

-3CZ 34230 U1 obvykle cihel, betonu a keramických stavebních a zařizovacích předmětů v různém poměru (s případnou příměsí zbytků malt, omítek, sádry, stavebního lepidla apod.), nebo smícháním dvou nebo více výše uvedených prášků (cihelného, keramického, betonového), apod.

Ve výhodné variantě je alespoň 20 % hmota, dávky tohoto prášku tvořeno betonovým práškem a/nebo práškem z malty, neboť tento materiál obsahuje množství nezhydratovaných zrn cementu, která v kombinaci s nasákavostí tohoto prášku umožňují dosáhnout většího stupně hydratace během zrání betonu a tím dosáhnout vyšší pevnosti betonu a/nebo snížit potřebnou dávku cementu a tím i míru autogenního smrštění tohoto betonu.

Stejných efektů se dosáhne také ve variantě, kdy je alespoň 20 % hmota, dávky tohoto prášku tvořeno cihelným a/nebo keramickým práškem, neboť tento materiál, který prošel výpalem, obsahuje velké množství amorfního S1O2, který reaguje s hydroxidem vápenatým Ca(0H)2 a při pucolánové reakci přičemž vytváří obdobné hydratační produkty jako cement - tzv. CSH fáze.

Pro dosažení požadovaných užitných vlastností výsledného betonu je možné nahradit až 40 % hmota., s výhodou do 20 % hmota, nebo do 15 % hmota, celkového kameniva v betonu umělým kamenivem (jako je např. agloporit, keramzit, expandit, expandovaný perlit, pod.) a/nebo škvárou a/nebo struskou a/nebo polystyrenem a/nebo alespoň jedním organickým plnivem (jako jsou např. dřevěné piliny, hobliny, rýžové plevy, pazdeří apod.) a/nebo jinou složkou pro zlepšení tepelných a/nebo zvukových a/nebo protipožárních vlastností zatvrdlého betonu.

Kromě toho může být až 45 % hmota, kameniva tvořeno recyklátem z inertního stavebního odpadu - cihelným recyklátem a/nebo keramickým recyklátem a/nebo betonovým recyklátem a/nebo směsným recyklátem s velikostí částic do 24 mm. Pro účely této přihlášky se přitom:

cihelným recyklátem rozumí recyklát vytvořený drcením nebo mletím inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby a/nebo odpadu z průmyslové výroby stavebních výrobků), který je zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený cihlami, s případnými příměsemi jiných stavebních materiálů a/nebo hmot (betonu, keramických stavebních a zařizovacích předmětů, zbytků malty, omítky, stavebního lepidla apod.). Cihelný recyklát je tak zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený cihelnou drtí, s případnou příměsí drti z jiných stavebních materiálů a/nebo hmot.

keramickým recyklátem rozumí recyklát vytvořený drcením nebo mletím inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby a/nebo odpadu z průmyslové výroby stavebních výrobků), který je zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený keramickými stavebními a zařizovacími předměty, jako např. dlažbami, obklady, keramickými sanitárními výrobky, pálenými taškami apod., s případnými příměsemi jiných stavebních materiálů a/nebo hmot (betonu, cihel, zbytků malty, omítky, stavebního lepidla apod.). Keramický recyklát je tak zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený keramickou drtí, s případnou příměsí drti z jiných stavebních materiálů a/nebo hmot.

betonovým recyklátem rozumí recyklát vytvořený drcením nebo mletím inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby a/nebo odpadu z průmyslové výroby stavebních výrobků), který je zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořen betonem nebo jiným materiálem obsahujícím cement (např. betonovým potěrem, cementovou maltou apod.), s případnými příměsemi jiných stavebních materiálů nebo hmot (cihel, keramických stavebních a zařizovacích předmětů, zbytků malty, omítky, stavebního lepidla apod.). Betonový recyklát je tak zcela nebo alespoň z nadpoloviční většiny tvořený drtí z betonu nebo jiného materiálu obsahujícího cement, s případnou příměsí drti z jiných stavebních materiálů a/nebo hmot.

směsným recyklátem rozumí recyklát vytvořený drcením nebo mletím směsného inertního stavebně demoličního odpadu (vč. zbytků ze stavby a/nebo odpadu z průmyslové výroby stavebních výrobků), který je tvořen směsí různých stavebních materiálů a hmot, obvykle cihel,

-4CZ 34230 U1 betonu a keramických stavebních a zařizovacích předmětů v různém poměru, s případnou příměsí zbytků malt, omítek, sádry, stavebního lepidla apod., nebo recyklát vytvořený smíchání dvou nebo více výše uvedených recyklátů (cihelného, keramického, betonového). Směsný recyklát je tak tvořen směsnou drtí ze stavebně demoličního odpadu.

Horní frakce přírodního kameniva je dle požadavků na použití a texturu betonu do 40 mm, s výhodou např. do 16, 20 nebo 24 mm. Kamenivo přitom může být jednofrakční, např. s frakcí 0 až 40 mm, s výhodou např. 0 až 12 mm nebo 0 až 16 mm, dvoufrakční, např. s frakcemi 0 až 20 mm a 20 až 40 mm, s výhodou např. 0 až 8 mm a 8 až 32 mm nebo 0 až 16 mm a 16 až 32 mm, případně třífrakční např. s frakcemi 0 až 8 mm, 8 až 20 mm a 20 až 40 mm s výhodou např. 0 až 4 mm, 4 až 8 mm a 8 až 16 mm apod. Pro přípravu betonu s jemnější texturou označovaného někdy jako betonová nebo cementová malta je možné použít kamenivo s horní frakcí do 8 mm.

V případě, kdy je část kameniva v betonu tvořená recyklátem z inertního stavebně demoličního odpadu, vyplňuje během míchání betonu prášek tvořený jemně mletým inertním stavebně demoličním odpadem a/nebo odpadem z průmyslové produkce stavebních výrobků póry v jeho zrnech, v důsledku čehož se přesunuje část tranzitní zóny (CSH fáze) až do pórů kameniva, díky čemuž dochází k jejímu zesílení a ke zpevnění jednotlivých zrn recyklátů. Výsledný beton tak dosahuje lepších mechanických parametrů.

V případě potřeby může beton podle technického řešení v kterékoliv variantě obsahovat alespoň jednu známou přísadu a/nebo příměs, jako např. mikrosiliku (křemičitý úlet) a/nebo alespoň jeden její známý substituent, jako např. metakaolín, lupek, mletou (vysokopecní) struskou (groundgranulated blast-furnace slag - GGBS nebo GGBFS), popílek (fly ash), mikromletý vápenec, apod., nebo výstužná vlákna alespoň jednoho typu, která ztužují strukturu betonu a tím vylepšují některé jeho vlastnosti, např. pevnost v tahu a pevnost v tahu ohybem. Vhodnými výztužnými vlákny jsou např. polypropylénová (PP) vlákna, polyvinylalkoholová (PVA) vlákna, směs polypropylenových a polyetylénových vláken (PLV), celulózová vlákna, ocelová vlákna, skleněná vlákna, karbonová vlákna, kevlarová vlákna apod. Tato vlákna se do betonové směsi obvykle přidávají v množství 0,6 až 1,2 kg/m³ čerstvého betonu, u ocelových a podobných vláken až 25 kg/m³ čerstvého betonu. Další vhodnou přísadou může být libovolná známá přísada, jako např. přísada pro vibrolisovaný beton a/nebo přísady dle EN 934-2. Mezi tyto přísady patří dále také přísady pro zlepšení konzistence betonu, přísady pro snížení dávky vody (plastifikační, superplastifikační hyperpastifikační apod.), zlepšení pevnosti a některých dalších vlastností čerstvého a ztvrdlého betonu, dále přísady stabilizační, provzdušňovací, zpěňující, urychlující tuhnutí a tvrdnutí betonu, zpomalující tuhnutí a tvrdnutí betonu, těsnící, inhibující korozi, apod. Tato/tyto přísada/přísady se přitom k ostatním složkám betonu s výhodou přidává/přidávají rozpuštěná/rozpuštěné v záměsové vodě, nebo samostatně, s výhodou po přidání záměsové vody. Celkové množství všech přidaných přísad do betonu je až 10% hmota, dávky cementu nebo dávky cementu a jeho substituentu/substituentů.

Čerstvý beton podle technického řešení je možné připravit kterýmkoliv známým způsobem přípravy betonu s kterýmkoliv postupem dávkování jednotlivých složek.

Suchá směs pro přípravu čerstvého beton se samoošetřující schopností, podle technického řešení pak má analogické složení, avšak neobsahuje vodu ani plastifikační přísadu, ty se do ní přidají obvykle až na místě betonáže, např. při zpracování kontinuálními míchačkami.

Níže je pro názornost uvedeno celkem 18 příkladů betonu podle technického řešení a jejich srovnání s referenčním betonem dle stavu techniky.

-5CZ 34230 U1

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Standardním postupem pro přípravu betonu se připravil referenční beton (níže označený jako ERC 1/19), který neobsahoval inertní stavebně demoliční odpad a/nebo průmyslový odpad z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikost částic 5 až 250 pm.

Kromě toho se stejným postupem připravilo 9 vzorků betonu (níže označených jako ERC 2/19 až ERC 10/19) se stejným nebo velmi podobným složením, jako referenční beton, které však navíc obsahovaly různé podíly různých stavebně demoličních odpadů a/nebo průmyslových odpadů z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm.

Složení jednotlivých betonů je popsáno níže v tabulce 1, jejich mechanické parametry pak v tabulce 2. Z tabulky 2 je zřejmé, že betony s obsahem různých stavebně demoličních odpadů a/nebo průmyslových odpadů z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm dosahovaly srovnatelné a v některých případech i vyšší pevnosti v tlaku a v tahu ohybem jako referenční beton, ale současně až o 10,2 % (ERC 9/19) nižšího smrštění. Současně tyto betony díky zaplnění své mikrostruktury stavebně demoličním odpadem a/nebo průmyslovým odpadem z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm dosahovaly až o 41 % (ERC 10/19) nižší hloubky průsaku tlakové vody.

-6CZ 34230 U1

Tabulka 1

Vzorek Složka	ERC 1/19	ERC 2/19	ERC 3/19	ERC 4/19	ERC 5/19	ERC 6/19	ERC 7/19	ERC 8/19	ERC 9/19	ERC 10/19
Přírodní kamenivo, frakce 0 až 4 mm [kg]	830	830	830	830	830	830	830	750	745	830
Přírodní kamenivo, frakce 4 až 8 mm [kg]	330	330	330	330	330	330	330	330	330	330
Přírodní kamenivo, frakce 8 až 16 mm [kg]	499	499	499	499	499	499	499	499	499	499
Cement [kg]	380	350	340	300	275	260	250	275	230	275
Cihelný prášek [kg]	0	40	60	0	0	0	0	0	0	300
Betonový prášek [kg]	0	0	0	100	125	0	0	0	0	0
Keramický prášek [kg]	0	0	0	0	0	150	175	0	0	0
Směsný prášek [kg]	0	0	0	0	0	0	0	200	240	0
Plastifikační nebo superplastifikační přísada do betonu [kg]	3,46	4,0	4,0	4,5	4,2	3,90	4,00	4,6	4,8	5,2
Voda [kg]	203	194	192	205	202	200	200	205	205	185
Objemová hmotnost betonu stáří 7 dnů [kg/m³]	2280	2265	2260	2270	2265	2275	2285	2300	2320	2420
Objemová hmotnost betonu stáří 28 dnů [kg/m³]	2275	2266	2262	2265	2260	2275	2285	2295	2300	2400

-7 CZ 34230 U1

Tabulka 2

Vzorek Parametr	ERC 1/19	ERC 2/19	ERC 3/19	ERC 4/19	ERC 5/19	ERC 6/19	ERC 7/19	ERC 8/19	ERC 9/19	ERC 10/19
Konzistence čerstvého betonu - sednutí kužele [mm]	250	250	260	220	210	180	160	190	190	160
Obsah vzduchu v čerstvém betonu [%]	3,5	4,0	4,4	4,5	4,7	4,6	4,4	4,9	4,8	5,2
Pevnost v tlaku [MPa] - po 7 dnech	42,50	44,0	43,20	41,50	39,80	36,20	34,70	38,0	39,5	38,50
- po 28 dnech	53,10	53,90	56,0	53,0	53,5	47,50	46,40	53,6	53,90	54,0
Pevnost v tahu ohybem po 28 dnech [MPa]	7,30	7,80	7,40	6,50	6,0	-	5,5	-	3,8	6,60
Hloubka průsaku tlakovou vodou [mm]	22	20	15	18	-	-	-	25	-	13
Smrštění betonu po 28 dnech [pm/m]	740,90	695,35	699,20	685,10	740,50	710,50	719,60	731,90	665,20	700,30

Příklad 2

Stejným postupem jako v příkladu 1 se připravily další 4 vzorky betonu, které obsahovaly různé podíly různých stavebně demoličních odpadů a/nebo průmyslových odpadů z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm a současně neobsahovaly plastifikační přísadu.

Složení jednotlivých betonů je popsáno níže v tabulce 3, jejich mechanické parametry pak v tabulce 4. Z tabulky 4 je zřejmé, že betony s obsahem stavebně demoličních odpadů a/nebo průmyslových odpadů z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm dosahovaly sice nižší pevnosti v tlaku a v tahu ohybem než referenční beton, ale současně až o 4 % 15 (ERC 13/19) nižšího smrštění. Současně tyto betony díky zaplnění své mikrostruktury stavebně demoličním odpadem a/nebo průmyslovým odpadem z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm dosahovaly až o 23 % (ERC 13/19) nižší hloubky průsaku tlakové vody.

-8CZ 34230 U1

Tabulka 3

Vzorek Složka	ERC 11/19	ERC 12/19	ERC 13/19	ERC 14/19
Směsný recyklát z inertního stavebně demoličního odpadu, frakce 0 až 20 mm [kg]	0	0	0	700
Cihlový recyklát, frakce 0 20 mm [kg]	0	0	450	0
Keramický recyklát, frakce 0 20 mm [kg]	0	0	0	0
Betonový recyklát, frakce 0 až 20 mm [kg]	620	685	0	0
Přírodní kamenivo, frakce 0 až 4 mm [kg]	870	848	990	880
Mikrosilika [kg]	25	0	20	0
Substituent mikrosiliky [kg]	0	0	7	0
Cement [kg]	300	275	275	340
Cihelný prášek [kg]	60	0	100	0
Betonový prášek [kg]	0	100	0	0
Keramický prášek [kg]	0	0	0	0
Směsný prášek [kg]	0	0	0	150
Plastifikační nebo superplastifikační přísada do betonu [kg]	0	0	0	0
Voda [kg]	255	253	285	245
Objemová hmotnost betonu stáří 7 dnů [kg/m³]	2240	2270	2150	2315
Objemová hmotnost betonu stáří 28 dnů [kg/m³]	2240	2250	2130	2300

-9CZ 34230 U1

Tabulka 4

Vzorek Parametr	ERC 11/19	ERC 12/19	ERC 13/19	ERC 14/19
Konzistence čerstvého betonu - sednutí kužele [mm]	200	210	190	190
Obsah vzduchu v čerstvém betonu [%]	4,5	5,2	5,8	4,9
Pevnost v tlaku [MPa] - Po 7 dnech	25,70	23,0	23,5	28,50
- Po 14 dnech	36,90	34,0	32,10	-
- Po 28 dnech	42,50	41,0	39,50	45,0
- Po 56 dnech	-	-	-	-
- Po 90 dnech	-	-	-	-
Pevnost v tahu ohybem po 28 dnech [MPa]	5,0	4,60	4,80	5,50
Hloubka průsaku tlakovou vodou [mm]	23	21	17	19
Smrštění betonu po 28 dnech [pm/m]	728,60	730,40	711,60	731,20

Příklad 3

Dále se postupem dle CZ 2019-586 připravilo 5 vzorků betonu, u kterých byl různý podíl přírodního kameniva nahrazen různým recyklátem z inertního stavebně demoličního odpadu (níže označených jako ERC 15/19 až ERC 19/19), které dále obsahovaly různé podíly různých stavebně demoličních odpadů a/nebo průmyslových odpadů z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm.

Složení jednotlivých betonů je popsáno níže v tabulce 5, jejich mechanické parametry pak v tabulce 6. Z tabulky 6 je zřejmé, že betony s obsahem stavebně demoličních odpadů a/nebo průmyslových odpadů z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm dosahovaly srovnatelné a v některých případech i vyšší pevnosti v tlaku a v tahu ohybem jako referenční beton, ale současně až o 4 % (ERC 19/19) nižšího smrštění. Současně tyto betony díky zaplnění své mikrostruktury stavebně demoličním odpadem a/nebo průmyslovým odpadem z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikostí částic 5 až 250 pm dosahovaly až o 68 % (ERC 19/19) nižší hloubky průsaku tlakové vody.

- 10CZ 34230 U1

Tabulka 5

Vzorek Složka	ERC 15/19	ERC 16/19	ERC 17/19	ERC 18/19	ERC 19/19
Směsný recyklát z inertního stavebně demoličního odpadu, frakce 0 až 20 mm [kg]	0	0	0	720	0
Cihlový recyklát, frakce 0 20 mm [kg]	0	0	450	0	0
Keramický recyklát, frakce 0 20 mm [kg]	0	0	0	0	0
Betonový recyklát, frakce 0 až 20 mm [kg]	620	695	0	0	650
Přírodní kamenivo, frakce 0 až 4 mm [kg]	900	860	1000	910	950
Mikrosilika [kg]	25	0	20	0	15
Substituent mikrosiliky [kg]	0	0	7	0	0
Cement [kg]	300	275	275	340	350
Cihelný prášek [kg]	60	0	100	0	150
Betonový prášek [kg]	0	100	0	0	0
Keramický prášek [kg]	0	0	0	0	50
Směsný prášek [kg]	0	0	0	150	50
Plastifikační nebo superplastifikační přísada do betonu [kg]	4,5	5,5	5,0	4,5	5,5
Voda [kg]	235	225	275	200	210
Objemová hmotnost betonu stáří 7 dnů [kg/m³]	2240	2270	2150	2310	2410
Objemová hmotnost betonu stáří 28 dnů [kg/m³]	2240	2250	2130	2300	2390

-11 CZ 34230 U1

Tabulka 6

Vzorek Parametr	ERC 15/19	ERC 16/19	ERC 17/19	ERC 18/19	ERC 19/19
Konzistence čerstvého betonu - sednutí kužele [mm]	210	220	200	190	180
Obsah vzduchu v čerstvém betonu [%]	3,8	4,0	4,4	3,2	4,7
Pevnost v tlaku [MPa] - Po 7 dnech	32,70	33,0	29,0	37,50	39,80
- Po 14 dnech	46,90	40,0	34,20	-	47,20
- Po 28 dnech	48,50	48,0	39,50	54,0	56,10
- Po 56 dnech	51,50	-	-	-	-
- Po 90 dnech	-	-	-	-	58,20
Pevnost v tahu ohybem po 28 dnech [MPa]	7,0	6,90	5,80	6,50	7,40
Hloubka průsaku tlakovou vodou [mm]	25	28	15	17	8
Smrštění betonu po 28 dnech [pm/m]	720,10	710,35	715,60	733,70	691,80

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Čerstvý beton se samoošetřující schopností, vyznačující se tím, že v 1 m³ obsahuje 30 až 300 kg vody, 135 až 450 kg cementu nebo 135 až 600 kg směsi cementu a alespoň jednoho jeho substituentu, 1000 až 2400 kg kameniva s horní frakcí do 40 mm, přičemž alespoň 55 % hmota, kameniva je tvořeno přírodním kamenivem, a dále 10 až 300 kg inertního stavebně demoličního odpadu a/nebo průmyslového odpadu z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikost částic 5 až 250 pm.
2. Čerstvý beton se samoošetřující schopností podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu plastifikační nebo superplastifikační přísadu v celkovém množství až 10 % hmota, dávky cementu a/nebo jeho substituentu(ů)
3. Čerstvý beton se samoošetřující schopností podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň 20 % hmota, inertního stavebně demoličního odpadu a/nebo průmyslového odpadu z výroby stavebních výrobků ve formě práškuje tvořeno práškem z betonu a/nebo malty.
4. Čerstvý beton se samoošetřující schopností podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň 20 % hmota, inertního stavebně demoličního odpadu a/nebo průmyslového odpadu z výroby stavebních výrobků ve formě práškuje tvořeno práškem z cihel a/nebo keramiky.
5. Čerstvý beton se samoošetřující schopností podle nároku 1, vyznačující se tím, že 100 % hmota, kameniva je tvořeno přírodním kamenivem.
6. Čerstvý beton se samoošetřující schopností podle nároku 1, vyznačující se tím, že až 45 % hmota, kameniva je tvořeno recyklátem z inertního stavebně demoličního odpadu s velkostí částic do 24 mm.
7. Čerstvý beton se samoošetřující schopností podle nároku 1 nebo 6, vyznačující se tím, že až 40 % hmota, kameniva je tvořeno lehkým umělým kamenivem a/nebo škvárou a/nebo struskou a/nebo polystyrenem a/nebo alespoň jedním organickým plnivem a/nebo jinou složkou pro zlepšení tepelných a/nebo zvukových a/nebo protipožárních vlastností zatvrdlého betonu.
8. Čerstvý beton se samoošetřující schopností podle nároku 1, vyznačující se tím, že inertní stavebně demoliční odpad a/nebo průmyslový odpad z výroby stavebních výrobků ve formě prášku má velikost částic 5 až 125 pm.
9. Suchá směs pro přípravu čerstvého beton se samoošetřující schopností, vyznačující se tím, že v přepočtu na 1 m³ čerstvého betonu obsahuje 135 až 450 kg cementu nebo 135 až 600 kg směsi cementu a alespoň jednoho jeho substituentu, 1000 až 2400 kg kameniva s horní frakcí do 40 mm, přičemž alespoň 55 % hmota, kameniva je tvořeno přírodním kamenivem, a 10 až 300 kg inertního stavebně demoličního odpadu a/nebo průmyslového odpadu z výroby stavebních výrobků ve formě prášku s velikost částic 5 až 250 pm.
10. Suchá směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že alespoň 20 % hmota, inertního stavebně demoličního odpadu a/nebo průmyslového odpadu z výroby stavebních výrobků ve formě prášku je tvořeno práškem z betonu a/nebo malty.
11. Suchá směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že alespoň 20 % hmota, inertního stavebně demoličního odpadu a/nebo průmyslového odpadu z výroby stavebních výrobků ve formě prášku je tvořeno práškem z cihel a/nebo keramiky.
12. Suchá směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že 100 % hmota, kameniva je tvořeno přírodním kamenivem.
13. Suchá směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že až 45 % hmota, kameniva je tvořeno recyklátem z inertního stavebně demoličního odpadu s velkostí částic do 24 mm.
14. Suchá směs podle nároku 9 nebo 13, vyznačující se tím, že až 40 % hmota, kameniva je tvořeno lehkým umělým kamenivem a/nebo škvárou a/nebo struskou a/nebo polystyrenem a/nebo alespoň jedním organickým plnivem a/nebo jinou složkou pro zlepšení tepelných a/nebo zvukových a/nebo protipožárních vlastností zatvrdlého betonu.
15. Suchá směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že inertní stavebně demoliční odpad a/nebo průmyslový odpad z výroby stavebních výrobků ve formě prášku má velikost částic 5 až 125 pm.