Reportáž z výrobního závodu společnosti SIKA v Brně:

"Gyrátor používáme pro vývoj nových přísad do betonu a porovnání jejich vlivu na beton"

Pár slov o gyrátoru:

Gyrátor je stroj, který je již delší dobu používaný stavebními laboratořemi pro návrh nových receptur a přísad do betonu. Lze jej použít pro zkoušky betonu ale i pro asfaltové směsi. Používání tohoto stroje je nejrozšířenější především v Severní Americe. Při zkoušce je materiál nasypán do válcové formy, kde je následně hutněn za působení nastaveného přítlaku. Forma se behěm hutnění vychyluje kolem své osy, podle předem nastaveného úhlu výchylky.

11. března 2015
Rozhovor s Ing. Petrem Dvorským, R&D technologem ve výrobním závodě SIKA v Brně-Chrlicích.

K čemu gyrátor v SIKA používáte ?

Porovnáváme s ním jednotlivé přísady a jejich efekt na beton anebo pomocí tohoto stroje nastavujeme novou recepturu betonu. Hlavními zákazníky pro tento stroj, jsou zákazníci používající zavlhlý beton (tzn. taková konzistence, kdy už po odformování drží výrobek svůj finální tvar).

Používate stroj i pro vývoj nových přísad?

Ano, někdy máme určitý tip na novou přísadu – tuto přísadu si naformulujeme a její efekt potom sledujeme při hutnění na gyrátoru. Anebo pokud například sledujeme hydrofobní vlastnosti, tak si pomocí gyrátoru vytvoříme vzorky o stejné objemové hmotnosti a na zatvrdlých vzorcích potom měříme hydrofobní vlastnosti.

V čem je pro vás lepší si vytvořit vzorky na gyrátoru, než kdybyste používali např. normové betonové krychle o hraně 150 mm ?

Protože pomocí gyrátoru dosáhneme stabilní objemové hmotnosti u všech vzorků. Když pak například měříme nasákavost vzorků v závislosti na dávce a typu hydrofobní přísady, můžeme si být jistí, že porovnáváme skutečně pouze vliv přísady a výsledky nejsou ovlivňené různou objemovou hmotností.



Foto: Gyrátor CONTROLS používaný ve výrobním závodu SIKA v Brně-Chrlicích.

Co na vzorcích během hutnícího cyklu porovnáváte ?

Jsou dva způsoby použití – jednak se dá přístroj nastavit na to, aby bylo na vzorku vždy dosaženo stejné objemové hmotnosti, což je vhodné zejména pro náš výzkum.  Když pak na vzorcích měříme pevnost v tlaku, nasákavost, hloubku penetrace nebo další zkoušky, tak máme fixní parametry betonové směsi a porovnáváme pouze odchylky způsobené dávkováním přísady.

Naopak když děláme zkoušky pro zákazníka, tak aplikujeme na vzorek fixní počet hutnících cyklů (což odpovídá dané energii vynaložené ve výrobě), kdy zákazník používá pořád stejnou hutnící energii a zajímá ho pouze výsledná objemová hmotnost.

Takže když budeme pro zákazníka srovnávat efekty dvou různých přísad, nastavíme stroj tak, aby dal každému vzorku stejný počet hutnících cyklů a na vzorcích potom porovnáváme výslednou objemovou hmotnost. Pro zákazníka je pak lepší zvolit přísadu, která umožní lepší zhutnění, protože vzorek má pak vyšší pevnost a nižší nasákavost, čímž se prodlužuje i trvanlivost betonového výrobku.

Jak probíhá samotná zkouška ?

Nejdříve si navážíme všechny složky betonu a v míchačce si připravíme záměs.
Do softwaru potom zadáme navážku, která nám vyplní zkušební formu. Navážku upravujeme v závislosti na tom, jak chceme mít vysoký vzorek a jaká je skladba směsi. Nejčastěji si experimentálně vyrobíme první vzorek z dané záměsi a podle jeho výsledné výšky potom upravíme navážku.

Tlak na vzorek používáme 4,5 baru. V určitých případech, kdy je docela rychlé hutnění a není požadavek na vyšší objemovou hmotnost, používáme tlak nižší, kolem 2,5 baru.

Dále si můžeme před zkouškou nastavit dobu trvání testu (počet hutnících cyklů) anebo density limit (cílovou objemovou hmotnost).

První záměs provedeme tak, že si nastavíme fixní objemovou hmotnost a začneme vzorek v gyrátoru hutnit. Na grafu vidíme křivku ukazující objemovou hmotnost a na druhé ose grafu vidíme tangenciální napětí, což znázorňuje odpor proti hutnění. Obě tyto hodnoty by měly ze začátku narůstat. V jedné chvíli začne být odpor proti hutnění kostantní, nebo začne lehce oscilovat okolo určité hodnoty -  toto značí, že hutnění už není v této fázi efektivní.
Při odformování vzorku v extrudéru potom sledujeme zašlemování vzorku po stranách, kdy vytlačené cementové mléko zatáhne povrch právě odformovaného vzorku. Pohledem pak posuzujeme s kterou přísadou je povrch vzorku celistvější a bez kaveren. Právě během odformování dojde k rozmazání tohoto cementového tmele po povrchu vzorku.



Foto: Při odformování zkušebního vzorku tvaru válce můžeme sledovat zašlemování vzorků po stranách.

A není to chyba, že se cementové mléko dere na povrch a může potom chybět uprostřed vzorku ?

Problém to není. Cementového mléka je v záměsi skoro vždy přebytek. Používáme speciální přísady, které pomůžou vytlačit jenom trochu mléka ze vzorku během hutnění. Cementového mléka ja pak na povrchu jenom minimum. Spíše se jedná o pěnu, která pomůže zatáhnout výsledný povrch vzorku.

K čemu pak používáte získané vzorky z gyrátoru ?

Na zatvrdlých vzorcích měříme nejčastěji objemovou hmotnost a pevnosti v tlaku po 1,3,7 a 28 dnech. Pokud zkoušíme na vzorcích vliv urychlujících anebo zpomalujících přísad, můžou se měřit pevnosti v tlaku i v řádu hodin.
Na zatvrdlých vzorcích potom měříme odolnost proti solím (CHRL), nebo jiným agresivním látkám. Měříme kapilární nasákavost, penetraci na povrchu, výkvětotvornost a další vlastnosti. Toto sledujeme vždy na vzorcích o stejné objemové hmotnosti.

Jak dlouho stroj používáte a kde jste se o něm dozvěděli ?

Gyrátor používáme už cca 4-5 let a poprvé jsme ho viděli u našich německých kolegů.
Pro zkoušení zavlhlého betonu se jedná asi o nejexaktnější metodu, pokud srovnáváme výsledky z laboratoře s výsledky získanými na stavbě anebo ve výrobně u zákazníka. Sice existovaly nějaké simulační laboratorní vibrolisy, ale zde byl tak velký rozdíl v naměřených hodnotách, že jsme od tohoto upustili. Je tu tedy velká srovnatelnost výsledků z laboratoře s realitou u zákazníka.

Dalším plusem je jednoduchost ovládání a to, že v prvotní fázi na betonu meříme jeho zpracovatelnost a v zápětí můžeme na tomto stejném vzorku měřit jeho pevnost. Pokud bychom používali tradiční metody pro měření zpracovatelnosti sušších směsí – např metodu Vebe, tak odtud nemůžeme získat vzorek, který by šel následně použít pro další zkoušky.

Výhodou je i práce s daty, kdy si pomocí výstupů ze softwaru můžeme všechna data zapracovat do svých protokolů.



Foto: Zkušební software dodávaný ke gyrátoru CONTROLS. Zelená křivka znázorňuje rostoucí objemovou hmotnost vzorku. Červená křivka znázorňuje odpor vzorku proti hutnění. Modrá přerušovaná čára je uživatelem nastavený limit objemové hmotnosti, po jejímž dosažení stroj hutnění ukončí.
 
Pro více informací o přístroji klikněte zde