Obyčajný betón

Bežné pevnosti betónov, ktoré sa vyrábajú na stavbách v miešačke, sa pohybujú medzi 8 až 20 MPa, v závislosti na pomernom množstve cementu, ktorý sa do miešačky pridá. Pevnosť 20 MPa znamená, že prierez 10x10 cm betónu, unesie v tlaku 20 000 kg zaťaženia. Zvyšovaním dávky cementu sa dá pevnosť betónu zvyšovať len po určitú hraničnú hodnotu, v závislosti od typu cementu a kameniva.

Ďalšie zvýšenie pevnosti betónu je potom možné znížením tvz. vodného súčiniteľa (pomer medzi hmotnosťou vody a cementu). Bežne sa vodný súčiniteľ pohybuje okolo hodnoty 0,6 (na 100 kg cementu ide 60 kg vody), čo je približne dvojnásobok množstva, ktorý je potrebný na chemické reakcie. Zvyšná voda sa neskôr z betónu vyparí a ostanú po nej voľné kapilárne póry, ktoré znižujú jeho pevnosť.

Aby sme zamedzili tvorbe týchto pórov je potrebné znížiť množstvo vody. V Praxi to znamená, že pri určitej dávke cementu čím menej vody sa pridá, o to bude betón pevnejší. Limitujúcim faktorom je potom dostatočná tekutosť takejto zmesi a práve tento faktor neumožňoval až do polovice 20 storočia vyrábať betóny s pevnosťami nad 40 MPa.

Vysokopevnostný betón

Míľnikom bolo objavenie tvz. plastifikátorov (stekuťovačov) betónu a ich nasadenie do výroby, čo umožnilo znížiť vodný súčiniteľ na hodnotu 0,3 a takto zvýšiť pevnosť betónov na 60 až 80 MPa. Vysoká pevnosť nových betónov sa využila najmä pri stavbe mrakodrapov v USA.  Tieto betóny potrebovali aj kvalitné pevné kamenivo a prísnu disciplínu pri výrobe zmesi, nakoľko prešvihnutie dávky vody aj o 5 litrov na kubík (1000 litrov)  betónu mohlo spôsobiť, že betón nedosiahol požadovanú pevnosť. Pri výrobe betónu sa musela začať prísne zohľadňovať aj vlhkosť kameniva.

Vysokohodnotný betón

Neskorší výskum sa postupne zameral na ďalšie zvyšovanie pevnosti betónov zlepšovaním ich mikroštruktúry. Zistilo sa, že ďalšie zvýšenie pevnosti sa dá dosiahnuť zaplnením medzier medzi zrnami cementu tvz. mikrofilerom, ktorého veľkosť zrna je niekoľkonásobne menšia ako zrno cementu. Ako mikrofiler sa začal využívať najmä kremičitý úlet , ktorý bol dovtedy len odpadom. Zlepšenie štruktúry v oblasti mikrometrov prinieslo zvýšenie pevnosti až na hodnoty prevyšujúce 130 MPa, ako aj zlepšenie odolnosti betónu voči chemickým látkam, vďaka čomu sa pomenovanie vysokopevnostný betón postupne nahradilo pomenovaním vysokohodnotný betón (v angl. High Performance Concrete HPC ).

Ultravysokopevnostný betón

Ďalšími špeciálnymi úpravami cementu, vhodným výberom prísad a prímesí, ako aj zmenšením veľkosti zrna kameniva pod 1mm, je možné v dnešnej dobe prakticky vyrobiť betóny s pevnosťami až 180MPa, čo predstavuje približne 10 násobok bežných pevností (napr. Ductal ) V prípade že sa pri tuhnutí betónu využije aj špeciálna technológia pretepľovania tuhnúceho betónu (teplotami 60 až 90°C), môže sa dosiahnuť tlaková pevnosť prevyšujúca 250 MPa (10x10 cm takéhoto betónu unesie v tlaku 250 000 kg).  Takéto betóny dostali názov ultra vysoko hodnotné betóny (v angl. Ultra High Performance Concrete UHPC ).

Vývoj betónov vysokých pevností pre praktické využitie:

Kedy sa oplatí využiť vysoké pevnosti nových betónov závisí vo veľkej miere najmä od ekonomických faktorov. Je pravda, že tieto betóny sú oveľa drahšie ako bežný betón, no na druhej strane zase rovnaké zaťaženie dokáže preniesť štíhlejší stĺp, čím sa šetrí na objemoch a zvyšuje sa úžitková plocha stavieb. Použitie vysokohodnotných betónov môže byť výhodné aj pri stavbách pri ktorých tvorí dominantné zaťaženie vlastná váha konštrukcie, nakoľko štíhlejší prierez je aj ľahší. Nezanedbateľnou výhodou je tiež ich dlhšia životnosť.

Príklady využitia betónov ultravysokých pevností:

Aké budú hranice pevností betónov závisí od množstva faktorov a je otázne, či sa tieto nové materiály ešte budú môcť volať stále betónmi. Pre niektoré z nich sa už aj v dnešnej dobe lepšie hodí napr. názov studená keramika.

Špičkový svetový výskum v oblasti betónov a cementových kompozitov sa v súčastnosti zameriava najmä na využitie materiálov na báze nanotechnológií, ktoré otvárajú ďalšie možnosti aj pre betóny. O čo konkrétne ide sa dozviete možno niekedy nabudúce.

Ak ste sa dostali až sem a neunudilo Vás to už po dvoch vetách, tak ďakujem za pozornosť a prajem pekný deň.

Text obsahuje množstvo zjednodušení, nakoľko nebol písaný pre odborníkov.