v arc vysok chitek ké učen ktoni ní tec cké be chnick etony ké v br y rně

208 Pages·2016·10.63 MB·Czech

by  Šárka Keprdová

VVYSOKKÉ UČENNÍ TECCHNICKKÉ V BRRNĚ
BRRNO UNIVERRSITY OF TEECHNOLOGY

FAAKULTAA STAVEBBNÍ
ÚÚSTAV TEECHNOLOOGIE STAAVEBNÍCCH HMOTT
AA DÍLCŮ
FAACULTY OF CIVIL ENGINEERING
INNSTITUTE OFF TECHNOLOOGY OF BUIILDING MATTERIALS ANND
COOMPONENTSS

ARCCHITEKKTONICKÉ BEETONYY

ARCHHITECTURALL CONCRETEE
DDISERTAČČNÍ PRÁCCE
DOOCTORAL TTHESIS
AAUTOR PRRÁCE Ing. PETTR NOVOOSAD
AUUTHOR
VVEDOUCÍÍ PRÁCE prof. Ingg. RUDOLLF HELA,, CSc.
SUUPERVISOR

BRRNO 2016
Abstrakt
Ve vývoji betonových konstrukcí a jejich povrchových úprav se hledají stále nové cesty,
jak zvýraznit estetickou hodnotu betonu. V možnostech tvarů, struktur a barev
představuje architektonický beton v rukou architekta a projektanta materiál, kterým je
možné vyjádřit různý individuální a specifický záměr. Je potřeba poznat a zvládnout
tyto možnosti, ale i limity, které určují vlastnosti betonu, neboť vhodný návrh
a provedení betonu vytváří vynikající povrchové úpravy, které jsou jiným materiálům
a technologiím nedostupné. Teoretická část práce je věnována rozsáhlým souhrnným
rešerším, které se týkají problematiky architektonického betonu a jeho výroby. Z těchto
rešerší vychází i nová definice pojmu architektonický beton a jsou nově přepracovány
a stanoveny třídy architektonického betonu s ohledem na neustálý vývoj technologií
a možnosti výroby, ztvárnění a úpravy povrchů. Cílem práce je ověření možností
výroby kvalitních architektonických betonů a dodatečná úprava jejich povrchů
s ohledem na požadovanou estetickou kvalitu.
Klíčová slova
Architektonický beton, samozhutnitelný beton, bednění, separační prostředky, pigment,
úprava povrchu betonu, pórovitost
Abstract
In the development of concrete structures and its finishes we are constantly looking for
new ways to highlight the aesthetic value of the concrete. With all the possibilities of
shapes, textures and colours, an architectural concrete in the hands of an architect and
designer becomes a material, which can be used to express different individual and
specific ideas. It is necessary to recognize and cope with these possibilities, but also the
limits, which determine the properties of concrete as the proper design and
implementation creates excellent finishes that are otherwise inaccessible to other
materials and technologies. The theoretical part includes an extensive summary carries
out a research on issues of architectural concrete and its production. From this research
comes a new definition of architectural concrete and the newly redesigned and
determined classes of architectural concrete with respect to the continuous development
of technologies and production possibilities, rendering and surfacing. The aim of the
thesis is to verify the possibilities of producing quality architectural concrete and
additional treatment of the surface with respect to the desired aesthetic quality.
Keywords
Architectural concrete, self-compacting concrete, formwork, release agent, pigment,
surface finish, porosity
Bibliografická citace VŠKP
Ing. Petr Novosad Architektonické betony. Brno, 2016. 208 s. Disertační práce. Vysoké
učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců.
Vedoucí práce prof. Ing. Rudolf Hela, CSc.

Poděkování:
Nesmírně DĚKUJI panu prof. Ing. Rudolfu Helovi, CSc. za jeho odborné vedení,
trpělivost, pozornost, podporu a nadšení.
Děkuji své ženě Lence za nekonečnou trpělivost, podporu a pochopení při sepisování
této práce.
Děkuji Mememu za pomoc při uskutečnění praktické části této práce.
Děkuji Ing. Jaroslavu Válkovi, Ph.D. a Ing. Kláře Křížové, Ph.D. za pomoc a podporu
při dokončování této práce.
Děkuji Ústavu technologie stavebních hmot a dílců při VUT FAST v Brně za možnost
realizace a sepsání této práce.
Děkuji také všem, kteří přispěli k dokončení této práce, za kritické připomínky i drobné
radosti všedního života. Těžko bych to zvládl sám a ještě jednou děkuji, že vás mám…
OBSAH
OBSAH
OBSAH ....................................................................................................................... - 6 -
1 ÚVOD ................................................................................................................ - 11 -
2 HISTORIE A SOUČASNOST POUŽITÍ ARCHITEKTONICKÉHO
BETONU ................................................................................................................... - 14 -
2.1 Historie architektonického betonu .............................................................. - 14 -
2.2 Současný stav použití architektonického betonu ........................................ - 17 -
2.2.1 Betonové inovační centrum v Chile ..................................................... - 17 -
2.2.2 Betonová polní kaple Bruder Klaus ..................................................... - 19 -
2.2.3 Betonový závěs .................................................................................... - 20 -
2.2.4 Betonový kávovar Espresso Solo ........................................................ - 22 -
3 SPECIFIKA NÁVRHU A VÝROBY ARCHITEKTONICKÉHO BETONU ....
........................................................................................................................... - 23 -
3.1 Výhody použití architektonického betonu .................................................. - 25 -
3.2 Projektové požadavky a předpisy stavebně-technických zásad .................. - 25 -
3.2.1 Vymezení odpovědnosti za kvalitu provedení architektonického betonu ....
............................................................................................................. - 26 -
3.2.2 Předpisy stavebně-technických zásad výroby betonu .......................... - 26 -
3.3 Realizovatelnost pohledových betonových ploch ....................................... - 28 -
3.4 Hlavní principy výroby architektonického betonu .................................. - 29 -
4 DEFINICE A NÁZVOSLOVÍ ........................................................................ - 31 -
4.1 Architektonický beton ................................................................................. - 31 -
4.2 Definice a názvosloví v procesu realizace architektonického betonu ......... - 32 -
5 VLIVY PŮSOBÍCÍ NA KVALITU ARCHITEKTONICKÉHO BETONU .......
........................................................................................................................... - 39 -
5.1 Vliv povětrnostních podmínek na povrch architektonického betonu ......... - 39 -
5.1.1 Vliv slunečního záření na venkovní povrchy architektonických betonů ......
............................................................................................................. - 39 -
5.1.2 Vliv dešťové vody na povrch betonových konstrukcí ......................... - 40 -
5.1.3 Vliv teploty na výrobu architektonických betonů ................................ - 40 -
5.2 Vliv návrhu složení čerstvého betonu ......................................................... - 40 -
5.2.1 Vliv výroby, ukládání a ošetřování architektonického betonu ............ - 42 -
5.2.2 Hutnění betonu ..................................................................................... - 42 -
5.3 Samozhutnitelné betony (SCC) pro výrobu pohledových ploch ................. - 45 -
5.3.1 Reologické vlastnosti čerstvých SCC betonů ...................................... - 45 -
5.3.2 Kritéria ovlivňující vlastnosti samozhutnitelných betonů ................... - 46 -
- 6 -
OBSAH
5.3.3 Čerpání a ukládání čerstvých SCC betonů .......................................... - 48 -
5.3.4 Ošetřování architektonického betonu .................................................. - 49 -
5.3.5 Ochrana povrchu architektonického betonu ........................................ - 50 -
5.3.6 Odstraňování a oprava vad .................................................................. - 51 -
5.4 Vlivy vstupních složek betonu .................................................................... - 51 -
5.4.1 Cement ................................................................................................. - 51 -
5.4.1.1 Bílý cement ...................................................................................... - 51 -
5.4.1.2 Barevný cement ................................................................................ - 52 -
5.4.2 Kamenivo ............................................................................................. - 52 -
5.4.2.1 Volba kameniva pro architektonický beton ..................................... - 52 -
5.4.2.2 Vliv barevnosti kameniva na výsledný povrch architektonického betonu
.......................................................................................................... - 53 -
5.4.2.3 Doporučené křivky zrnitosti kameniva ............................................ - 53 -
5.5 Voda ............................................................................................................ - 54 -
5.6 Přísady ......................................................................................................... - 55 -
5.7 Příměsi ......................................................................................................... - 56 -
5.7.1 Pigmenty .............................................................................................. - 56 -
5.8 Bednění ....................................................................................................... - 58 -
5.8.1 Bednění v projektové specifikaci ......................................................... - 59 -
5.8.2 Technické požadavky na konstrukci bednění ...................................... - 60 -
5.8.3 Základní druhy bednících systémů ...................................................... - 61 -
5.8.3.1 Rámové bednění ............................................................................... - 61 -
5.8.3.2 Nosníkové bednění ........................................................................... - 62 -
5.8.3.3 Individuální (speciální) bednění ....................................................... - 62 -
5.8.4 Třídy bednění ....................................................................................... - 63 -
5.8.4.1 Vliv vlhkosti na bednící desku ......................................................... - 64 -
5.8.4.2 Upevnění bednících desek ................................................................ - 65 -
5.8.4.3 Typy bednících desek ....................................................................... - 66 -
5.8.5 Ostatní kontaktní plochy bednění a jejich vliv na povrch betonu ........ - 67 -
5.8.5.1 Papírové bednění .............................................................................. - 67 -
5.8.5.2 Drenážní textilie ............................................................................... - 67 -
5.8.5.3 Flexibilní bednění ............................................................................. - 68 -
5.8.5.4 Elastické matrice .............................................................................. - 71 -
5.8.6 Konstrukční detaily bednění ................................................................ - 71 -
5.8.6.1 Spáry ................................................................................................ - 72 -
5.8.6.2 Rohy a hrany .................................................................................... - 73 -
- 7 -
OBSAH
5.8.6.3 Kotevní místa ................................................................................... - 74 -
5.8.6.4 Poloha kotev na konci betonářského záběru .................................... - 75 -
5.8.6.5 Styk bednících desek ........................................................................ - 76 -
5.8.6.6 Styk bednících panelů ...................................................................... - 76 -
5.8.6.7 Těsnění v místě stěna – základová konstrukce (strop) ..................... - 77 -
5.8.6.8 Těsnění čela betonářského záběru .................................................... - 77 -
5.8.6.9 Těsnění vertikálních a horizontálních pracovních spár .................... - 78 -
5.8.7 Bednění pro samozhutnitelný beton .................................................... - 78 -
5.8.8 Manipulace s bedněním na stavbě ....................................................... - 79 -
5.8.8.1 Skladování bednění při dodání na stavbu ......................................... - 79 -
5.8.8.2 Odbednění ........................................................................................ - 80 -
5.8.8.3 Čistění bednění ................................................................................. - 80 -
5.8.9 Výztuž, rozpěry a vložky do bednění .................................................. - 80 -
5.8.10 Cenové relace druhů bednění – odhad ................................................. - 81 -
5.9 Separační prostředky ................................................................................... - 82 -
5.9.1 Zásady výběru separačního prostředku ................................................ - 83 -
5.9.1.1 Separační prostředky pro savé povrchy ........................................... - 85 -
5.9.1.2 Separační prostředky pro nesavé povrchy ........................................ - 86 -
5.9.2 Nanesení separačního prostředku ........................................................ - 87 -
5.9.2.1 Časový interval před uložením betonu ............................................. - 89 -
5.9.3 Vliv na životní prostředí ...................................................................... - 89 -
6 MOŽNOSTI ÚPRAV POVRCHU ARCHITEKTONICKÝCH BETONŮ - 90 -
6.1 Povrchy vytvořené otiskem formy či bednění ............................................ - 91 -
6.1.1 Povrchy betonů z opracovaných a neopracovaných dřevěných desek - 91 -
6.1.2 Betonové povrchy z kovových forem .................................................. - 92 -
6.1.3 Povrch vytvořený pomocí reliéfních matric ........................................ - 92 -
6.2 Povrchy opracované v čerstvém stavu ........................................................ - 94 -
6.2.1 Povrchy upravované hlazením hladítkem ............................................ - 94 -
6.2.2 Vymývané povrchy betonu .................................................................. - 95 -
6.2.3 Vymývané povrchy s grafickým vzorem (grafický beton) .................. - 95 -
6.2.4 Fotografický beton ............................................................................... - 96 -
6.3 Povrchy opracované ve ztvrdlém stavu ....................................................... - 98 -
6.3.1 Úprava povrchů pomocí nástrojů ......................................................... - 99 -
6.3.2 Kartáčované povrchy ......................................................................... - 100 -
6.3.3 Pískované povrchy ............................................................................. - 100 -
6.3.4 Povrchy opracované kyselinou (patinované) ..................................... - 101 -
- 8 -
OBSAH
6.3.5 Barevné leptání betonu kyselinou ...................................................... - 101 -
6.3.6 Opalování betonové plochy ............................................................... - 102 -
6.3.7 Povrchy z barveného betonu .............................................................. - 102 -
6.4 Ostatní betonové povrchy ......................................................................... - 104 -
6.4.1 Povrchy Tadao Ando ......................................................................... - 104 -
6.4.2 Betony s optickými prvky .................................................................. - 105 -
6.4.2.1 LiTraConTM. (Light Transmitting Concrete) .................................. - 105 -
6.4.2.2 Lucem beton ................................................................................... - 106 -
6.4.2.3 LiCrete® beton ................................................................................ - 107 -
6.4.3 Fotoluminiscenční povrchy architektonických betonů ...................... - 107 -
6.4.4 Fotokatalyticky aktivní betony (TX Active) ...................................... - 108 -
6.4.4.1 Aplikace TiO ................................................................................. - 109 -
2
6.4.5 Ornament beton .................................................................................. - 111 -
7 CÍL PRÁCE .................................................................................................... - 113 -
8 EXPRIMENTÁLNÍ ČÁST ........................................................................... - 114 -
8.1 Použití brutalismu betonu ......................................................................... - 114 -
8.1.1 Metodika práce .................................................................................. - 114 -
8.1.2 Betonová deska konferenčního stolu ................................................. - 115 -
8.1.2.1 Použité vstupní suroviny ................................................................ - 115 -
8.1.2.2 Výroba konferenčního stolu ........................................................... - 115 -
8.1.3 Betonové nohy stolu .......................................................................... - 119 -
8.1.3.1 Použité vstupní suroviny ................................................................ - 119 -
8.1.3.2 Výroba betonových noh stolu ........................................................ - 119 -
8.1.4 Beton a corian .................................................................................... - 124 -
8.1.4.1 Použité vstupní suroviny ................................................................ - 124 -
8.1.4.2 Výroba betonových prvků .............................................................. - 126 -
8.1.4.3 Výroba betonové nohy stolu s deskou z materiálu corian .............. - 132 -
8.1.5 Betonový vývěsní štít ......................................................................... - 134 -
8.1.5.1 Použité vstupní suroviny ................................................................ - 134 -
8.1.5.2 Výroba betonového vývěsního štítu ............................................... - 135 -
8.2 Návrh a realizace barevných betonů ......................................................... - 139 -
8.2.1 Metodika práce .................................................................................. - 139 -
8.2.2 Použité vstupní suroviny .................................................................... - 140 -
8.2.2.1 Stůl 1 (beton s popílkem a černým anorganickým pigmentem) .... - 141 -
8.2.2.2 Stůl 2 (beton s černým anorganickým pigmentem) ....................... - 145 -
8.2.2.3 Stůl 3 (beton se struskou a bílým anorganickým pigmentem) ....... - 148 -
- 9 -
OBSAH
8.2.2.4 Stůl 4 (beton s vápencem a bílým anorganickým pigmentem) ...... - 151 -
8.3 Vývoj a výzkum betonů s TiO ................................................................. - 153 -
2
8.3.1 Metodika práce .................................................................................. - 153 -
8.3.2 Použité vstupní suroviny .................................................................... - 156 -
8.3.3 Vyhodnocení výsledků zkoušek ........................................................ - 157 -
8.3.4 Betonový kříž ..................................................................................... - 159 -
8.4 Výroba betonových prvků v interiérovém designu ................................... - 163 -
9 DISKUZE O VÝSLEDCÍCH ..................................................................... - 171 -
9.1 Použití brutalismu betonu ......................................................................... - 171 -
9.2 Návrh a realizace barevných betonů ......................................................... - 173 -
9.3 Vývoj a výzkum betonů s TiO ................................................................. - 175 -
2
9.4 Výroba betonových prvků v interiérovém designu ................................... - 176 -
9.5 Přínos pro obor a stavební praxi ................................................................ - 177 -
9.5.1 Třídy architektonického betonu ......................................................... - 178 -
10 ZÁVĚR ........................................................................................................... - 188 -
11 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .......................................................... - 190 -
12 SEZNAM ZKRATEK A SYMBOLŮ .......................................................... - 201 -
13 SEZNAM OBRÁZKŮ ................................................................................... - 202 -
14 SEZNAM TABULEK .................................................................................... - 207 -

- 10 -