Navrhování betonových konstrukcí má v současné době svá specifika. Investoři a uživatelé vyžadují od projektantů co nejkvalitnější dílo, což má za následek zavádění kvalitnějších betonů, aby byla dosažena co možná nejdelší životnost betonové konstrukce. Bohužel jsou však tyto kvalitní betony většinou více náchylné k povrchovému odprýskávání v případě jejich vystavení vysoké teplotě vzniklé při požáru. Odprýskávání betonu má za následek odpadávání jednotlivých krycích vrstev konstrukce, odhalení výztuže, která není dále kryta před účinkem požáru, její ohřátí na nepřípustnou mez, ztráta její pevnosti, současně se ztrátou pevnosti betonu vlivem vysoké teploty vznik trhlin a prasklin a případný následný kolaps konstrukce.
Betonové konstrukce používané na stavbách občanské vybavenosti, jsou-li navrženy správně, jsou považovány za ohnivzdorný materiál. Posuzování těchto staveb se však odvíjí od zcela odlišného průběhu zkušební křivky, od ISO 834. Tato křivka byla použita i pro některé srovnávací testy, ale pro extrémní průběh požáru se jeví jako nedostatečná. Ke zkoušení je proto určena především křivka RWS nebo HC. U těchto křivek je nejdůležitější náběh teplot v prvních třech minutách po vzniku požáru, kdy dochází k inicializaci explozivního odprýskávání betonu.
Výkon požáru u podzemních staveb je zcela výjimečný a jednotlivé hodnoty ukazuje následující tabulka. Tyto výkony mají zásadní vliv na redistribuci teplotního zatížení ve stěně nebo stropě a zásadní měrou se tato distribuce teplot podílí na degradaci betonové konstrukce a následně i ocelové výztuže.
Zvláště odhalení ocelové výztuže má při požáru zásadní význam, neboť ohřátím výztuže na vysokou teplotu začíná její postupná degradace a ztráta základních mechanických vlastností a pevnosti oceli.
U rakouské Richtlinie je pro zvýšení odolnosti betonové konstrukce proti požáru dokonce definovaná tabulka maximálních penetračních teplot v průřezu konstrukce tak, aby byla zabezpečena ochrana ocelové výztuže a její plná funkčnost i po případném požáru a ohřátí konstrukce.
U oceli je možno definovat základní oblasti teplot, které mají významný vliv na její pevnost.
Do teplot okolo 400 °C se definuje oblast beze změn pevnosti a charakteristiky oceli.
U teplot od 450 °C do 600 - 650 °C se začínají projevovat spouštěcí efekty změn, hlavně zvyšující se duktilita a tažnost oceli. Od 750 °C začíná probíhat rekrystalizace a významná rekukce pevnosti oceli a od 900 °C měknutí, tedy počátek ztráty pevnosti a austenitizace výztuže.
V prvotních počátcích zkoušek ochrany betonových konstrukcí před účinky vysoké teploty (požáru) se v České republice vycházelo ze zkušeností, které byly získány při prvotním zavádění a zkoušení této technologie v Rakousku.
Zde byly také provedeny první zkoušky těles pro praktická použití a pro první zkoušky českých betonů byla převzata metodika zkoušení podle Richtlinie FASERBETON.
Tyto zkoušky se prováděly na malých tělesech ve zkušební laboratoři vídeňského magistrátu, která je známá spíše jako laboratoř MA 39.
U těchto vzorků bylo velkou výhodou jejich možné jednoduché přemísťování a uložení na zkušební stav, neboli pec, jako strop. Jejich výsledky byly velmi přesvědčivé, ale projevovala se i jejich náchylnost k většímu poškození na okrajích zkušebního tělesa. Pro stanovení prvotních výsledků to však byla tělesa zcela vhodně zvolená a potvrdila veškeré předpoklady kladené pro tuto možnost ochrany betonu před účinky vysoké teploty. Také se zde potvrdila požadovaná distribuce teploty v průřezu zkušebního vzorku, což pak potvrdily i zkoušky na velkých zkušebních tělesech. Další etapou byly zkoušky na velkých zkušebních tělesech dle Richtlinie (zvýšená odolnost betonů vůči vysoké teplotě), které již představovaly poměrně složitější přípravu tělesa včetně jeho předepnutí.
Tyto testy pouze potvrdily stávající předpoklady a použily se pro zavedení této technologie pro připravované tunely. Výsledky testů jsou vždy součástí dokumentace stavby.
Změnou velikosti vzorku a použitím ochranného rámu formy se dosáhlo kvalitnějších výsledků a samostatné výsledky bylo možné přímo porovnávat s testy prováděnými v té době paralelně v Rakousku a Německu.
Základním rozdílem byl pouze povrch zkoušených vzorků, který je ovlivněn použitým kamenivem. V České republice se tento povrch projevuje velmi významnou sklovitou strukturou.
Dalším krokem ve zkoušení těles bylo zavedení zkoušek, při nichž zkušební tělesa nejsou umístěna jako strop pece, ale tvoří její stěnu. Tyto provedené zkoušky ukázaly rozdíl v povrchu zkoušeného vzorku, ale explozivní odprýskávání bylo u prostých betonů zcela stejné jako v případě vzorků umístěných jako strop. Betony s polypropylenovým vláknem prošly několika testy a zcela vyhověly požadavků kladeným na tuto technologii.
Výsledky penetračních teplot byly zcela podobné u všech zkoušených těles a zcela splnily požadavky na ochranu kovové výztuže před účinkem vysoké teploty. Veškeré testy byly použity u tunelů prováděných v současné době, kde byl požadavek zvýšené odolnosti betonů. Toto období je možné zařadit do roku 2006 až 2008, kdy byly uskutečněny jednotlivé změny ve zkušebních tělesech a jejich vzájemné porovnání. V současné době je možné říci že v České republice je tato technologie velmi dobře zavedena a je použita na několika významných tunelech, jenž jsou v současné době ve výstavbě.
Ing. Petr Herka
KrampeHarex® CZ s.r.o.
Osvobození 234, 664 81 Ostrovačice
tel.: 549 245 064 , fax: 549 245 065
e-mail: info@krampeharex.cz, www.krampeharex.com
