Beton a jeho tajemství, krása i úskalí

Začněme od začátku. Co je beton?

Asi každý ví, že je to směs vody, písku, kameniva a cementu. Odborníci dodají, že tam patří ještě přísady a příměsi. Nikdy vápno, za to se na stavebních fakultách vyhazuje od zkoušky.

Co jsou příměsi a přísady?

V češtině se ta slova velmi podobají. Ve skutečnosti však představují dvě skupiny materiálů, které v betonu plní velmi odlišnou funkci. Přísady jsou chemické látky přidávané v malém množství pro zlepšení vlastností čerstvého nebo ztvrdlého betonu. Nejběžněji se používá plastifikátor pro zlepšení konzistence (zpracovatelnosti) betonu. Příměsi jsou hmoty vznikající jako odpad v jiných částech průmyslu. Některé z nich však v betonu dobře fungují, například popílek z uhelných elektráren, vysokopecní struska z výroby oceli a železa nebo tzv. křemičité úlety (mikrosilika) vznikající v hutnických procesech. Na rozdíl od přísad, které se dávkují v jednotlivých kilogramech na m3 betonu, příměsi se dávkují v desítkách kilogramů, někdy i 120 kg na m3 betonu.

Znamená to, že do betonu zpracováváte některé odpady?

Ano, v betonu i cementu je to tak již několik desetiletí. První velkou akcí pro beton s popílkem byla výstavba orlické hráze na přelomu padesátých a šedesátých let minulého století. Jednalo se o recepturu speciálně vyvinutou právě pro Orlík. Popílek tam zajistil pomalejší náběhy pevností betonu, menší vývin hydratačního tepla a tím pádem omezený vznik trhlin. Od počátku sedmdesátých let pak začíná používání elektrárenského popílku i v běžných betonech. V roce 1975 u nás vyšla publikace Popílkové betony od autorů Bezděk/Arbes. Dnes je to normální součást betonu.

Mluvíme o odpadech, co CO2?

Výroba cementu je zatížena emisemi CO2. Abychom obdrželi cementový slínek, musíme prohnat namletý vápenec a vhodné jíly pecí s teplotou 1450 °C. Asi třetina vypuštěného CO2 pochází z ohřevu, zbylé dvě třetiny jsou „procesní“ neboli z tepelného rozkladu vápence.

Dá se s tím něco dělat?

Dá a dělá. Za prvé naši kolegové cementáři v čím dál větší míře používají alternativní paliva. A za druhé vyrábějí směsné cementy. To jsou takové, kde je část slínku neboli toho, co musí projít pecí, nahrazena příměsemi s latentní hydraulicitou. Není to nic složitého, je to zase elektrárenský popílek a vysokopecní struska. Čím více strusky či popílku v cementu, tím méně vypuštěného CO2.

A co recyklace?

Asi myslíte použití recyklátu ze stavebních demolic v betonu. Odpověď bude podobná té o popílku: Je to desítky let známá a ověřená technologie. Nezapomeňme, že po druhé světové válce byla celá Evropa postavena s využitím sutí. Ale abych se neoháněl jen historií, něco k technickým parametrům. Pokud se bavíme o 100% náhradě kameniva recyklátem, jsme schopni vyrobit bez problémů beton s pevnostmi do 25 MPa. Horší je to s modulem pružnosti a odolnosti betonu. Modul pružnosti se u betonu s přírodním kamenivem pohybuje okolo 30 GPa, u betonu s recyklátem jen asi 12 GPa.

Co to znamená?

Znamená to, že takový beton nelze použít na subtilní ohýbané konstrukce, např. strop nebo most. U mostů by ještě byly na překážu nižší odolnosti betonu s recyklátem vůči vlivům prostředí, zejména mrazu a solení. Ale skvěle se hodí na svislé stěnové konstrukce bytových či administrativních objektů zhruba do pěti podlaží.

Takže použití recyklátu bude mít svou logiku ale i některá omezení. Ještě něco?

Ano. Rád bych uvedl na pravou míru prohlášení některých „nadšenců“ či nepoučených novinářů. Použití recyklátu do betonu ze stavebně demoličního odpadu (SDO) nás nespasí. Za prvé recyklát do betonu musí být pečlivě vytříděný, bez nečistot a správně nadrcený. Z toho plyne, že ne všechen SDO jsme schopni připravit do podoby použitelné v betonu. Ve skutečnosti s vynaložením vysokého úsilí zapracujeme asi 10 % z celkového odpadu. Za druhé i kdybychom dokázali zrecyklovat celý SDO, pokrylo by to asi 10 % z potřeb a plánů českého stavebnictví. Takže 10 % z 10 % je 1 %. Z toho plyne, že pořád budeme potřebovat využívat primární zdroje: přírodní písek a kamenivo.

Co vás v poslední době ve světě betonu zaujalo?

Pokud se bavíme v českém kontextu, tak je to použití UHPC (ultra-high performance concrete – vysokohodnotný beton). Jak název napovídá, jde o beton s vysokými pevnostmi a odolnosti dosahujícími 100 až 200 MPa, přičemž běžný beton má asi 30 až 50 MPa. Z jeho nejnovějších a mediálně nejznámějších aplikací zmíním rekonstrukci Barrandovského mostu (zde byl, opět nepoučenými novináři, označován za „superbeton“) nebo novou čerstvě otevřenou pražskou lávku přes Vltavu pro pěší z Holešovic do Karlína. UHPC je high-tech mezi betony. Česká republika má dost odborníků, kteří tuto technologii ovládají. Aktivní je v této oblasti i Česká betonářská společnost, která vloni pro UHPC vydala Technická pravidla 07. Připravují se i další projekty, které budou jistě atraktivní pro odbornou i laickou veřejnost.