Využití speciálních betonů pro prvky s estetickými požadavky

Při výběru výsledných tvarů i barevnosti prvků z betonu či silikátových kompozitů máme velkou volnost, neboť s rozvojem technologií a našich znalostí o chování betonu a o jeho mikrostruktuře nám tento materiál nabízí nové zajímavé možnosti, které nebylo možné dříve pro určitá zadání využít.

Z historického pohledu se beton používá jako konstrukční materiál již dlouhou řadu let. Svým uživatelům nabízí vysokou pevnost, trvanlivost a libovolné tvary. S vývojem znalostí a zvyšujícími se požadavky na estetiku návrhu je kladen důraz nejen na funkčnost a spolehlivost, ale rovněž na vzhled konstrukcí. Použití pohledových (estetických) betonů k vyjádření výtvarných záměrů architektů se u nás uplatňuje v posledních letech stále častěji. Beton je významným a zajímavým materiálem pro výtvarníky a sochaře. Různé techniky úpravy povrchů jsou jimi účelně používány nejen k vytváření kopií vzácných sochařských děl či modelování nejrůznějších objektů. Na rozdíl od stavby, kde je hlavním požadavkem spolehlivost a únosnost konstrukce, zajímá tvůrce v těchto případech především vzhled a design prvků, které mohou vytvářet, celkový dojem interiéru – dát místu jeho typického ducha.

Kromě řady výhod, které beton přináší, má samozřejmě i svá omezení. Tento fakt je nezbytné si uvědomit při vzniku návrhu. Ve srovnání s podobnými přírodními materiály ale nejsou tato omezení drastická.

Technologické řešení
Beton získal nálepku nevzhledného šedého materiálu, ovšem až při řešení prvků do interiéru je možné zjistit, jak je beton ve skutečnosti „barevný“. Udržet jeden odstín šedi, v případě výroby více prvků, je téměř nadlidský úkol.

Barva betonu závisí na povrchu a jeho úpravě, teplotě, vodním součiniteli, použitém cementu a na mnoha dalších faktorech. Barva neupravovaného betonu odpovídá barvě ztvrdlé povrchové vrstvy cementové pasty, tedy cementu. Běžně používané cementy mají barvu různých odstínu šedi.

Všechny aspekty, jejich vzájemné prolíná­ní a ovlivňování, pomáhají vytvořit individuální návrh jednotlivých prvků betonové konstrukce. Na druhé straně významně znesnadňují udržení návrhových hodnot na stálé úrovni během celého procesu výstavby. Aby bylo možné si vyladit vliv jednotlivých faktorů, je nejjednodušší vyrobit si vzorkov­ník, kde si lze určit vliv jednotlivých faktorů.

Jak je patrné z obrázků, prvky je nutné s ohledem na vysokou hmotnost navrhovat jako poměrně subtilní. Z tohoto důvodu byla snaha o vytvoření směsi s dostatečně tuhou kostrou kameniva, současně s konzistencí blížící se samozhutnitelné konzistenci, neboť prezentované prvky byly podle přání designera pojaty jako monolity, tedy prvky odlité klasickým betonářským způsobem. Toto přání však klade obrovské nároky na kvalitu provedení formy. S členitostí výsledného prvku se pak náročnost formy exponenciálně zvětšuje. Je nutné si uvědomit, že každý litý beton je živý materiál, který, než dozraje k určité odformovací pevnosti, projde jistou objemovou změnou. Forma proto musí umožňovat mírný dilatační pohyb tuhnoucí směsi, ovšem současně při dodržení absolutní těsnosti. Jako příklad uvádíme pohled do připraveného bednění pro výrobu kuchyňské linky.

Smrštění bylo eliminováno dávkováním skelných vláken s alkalicky odolnou povrchovou úpravou. Ovšem kvůli následné manipulaci a možnému provoznímu zatížení byla do obvodových žeber umístěna žebírková výztuž. I přesto bylo nutné navrhnout směs s poměrně vysokými tahovými pevnostmi, neboť je zcela nežádoucí, aby na prvku vznikaly trhliny.

Beton je poměrně robustní a odolný materiál, ovšem kuchyňské prostředí, ač se to nemusí zdát, je velice agresivní. V kuchyňském provozu se lze setkat téměř se všemi zástupci korozních procesů, z nichž asi nejnebezpečnější je především široké spektrum chemikálií v podobě čisticích prostředků, a naopak slabé organické kyseliny používané při vaření. Neodmyslitelnou součástí vaření je také samozřejmě i vyšší teplota, která navíc destrukci povrchu jen urychluje.
–>–>
Zpravidla první a nejjednodušší cesta ke zlepšení odolnosti betonu vůči působení agresivních látek je výběr vhodného cementu, neboť právě cementový kámen je tou nejslabší složkou ve výsledném kompozitu. Další cesta pro zvýšení povrchové odolnosti vede ke snížení propustnosti betonu, a tedy i snížení schopnosti materiálu přijímat agresivní látky. Tato opatření směřují k především k používání příměsí, jejichž hydratační produkty mají vyšší chemickou odolnost a vhodně doplňují granulometrickou křivku. Celkem bez diskuse je používání plastifikačních přísad, dnes již aplikovaných do všech konstrukčních betonů. Nejen že významně zhutňují strukturu snížením vodního součinitele, ale navíc ještě přispívají k lepšímu rozdružení jemných složek.
Ačkoli se výsledný povrch jeví jako dokonale hladký, při bližším zkoumání zjistíme, že je plný mikropórů a trhlinek, které tak vytvářejí přístupové cesty pro průnik do struktury materiálu. Proto je nutné použít účinnou povrchovou úpravu, která umožní běžnou a uživatelsky přijatelnou údržbu. Jedná se o přípravky spíše penetrační, neboť různé povlakové pryskyřice se zatím příliš neosvědčily.

Závěr
Obvykle je beton vnímán především jako konstrukční materiál, ale díky své téměř dokonalé tvárnosti nabízí mnohem širší využití, i v prostředí pro něj nepříliš typickém.

Vedle požadavků na trvanlivost a odolnost návrhů prvků z betonu, které jsou uvedeny v tomto článku, je třeba se zaměřit především na vzhled a výsledný vizuální efekt výrobku.

V souvislosti s návrhem řešíme především požadavek na jednolitý, odolný a kvalitní povrch, čehož lze dosáhnout vhodným technologickým postupem zhutňování, složením směsi a ošetřováním. Z technologického hlediska se jedná o provedení velmi náročných prvků, neboť uvedené požadavky jsou zcela protichůdné a je nutné hledat vhodný kompromis. Obecně lze usuzovat, že tyto prvky vyráběné klasickou betonářskou technologií, tedy odléváním do formy, budou mít vnitřní strukturu mnohem hutnější a odolnější než například betony stříkané, ovšem za cenu výrazně vyšší hmotnosti.

Při návrhu se vždy snažíme o to, aby po vyjmutí prvku z formy nebylo nutné dělat další zásahy do přirozené struktury povrchu betonu, ale existuje řada možností, jak povrch betonu upravit a docílit potřebného efektu. Naší snahou ale není vytvořit dokonale hladký povrch – tato vlastnost není pro beton přirozená.

V průběhu návrhu i realizace takovýchto prvků se snažíme vyhovět požadavkům výtvarníka a vytvořit cíleně povrch podle je­ho představ, tedy včetně pokud možno pra­videlné povrchové pórovitosti a podobně.

S rozvíjejícími se požadavky na originalitu a nekonformnost ve všem, co nás každodenně obklopuje, vzrůstá i poptávka po novém typu vybavení budov a nových materiálech. Beton se vlivem minulosti zapsal do povědomí lidí často velmi negativně, avšak, jak bylo již uvedeno, jedná se o perspektivní materiál skýtající celou řadu zajímavých aplikací.

Tento příspěvek vznikl za podpory projektu MŠMT ČR 6840770031.

TEXT: Ing. Pavel Reiterman, Ing. Michal Gábor, Ing. Aneta Rainová, Ing. Vít Hanuš, doc. Ing. Petr Štemberk, Ph.D., Ing. Jan Kratochvíl
FOTO: archiv autorů

Návrh prvků a forem zpracoval výtvarník Michal Gábor.

Autoři se dlouhodobě věnují návrhům a technologii netradičních estetických betonových prvků na Fakultě stavební ČVUT v Praze.