BETON
Beton je umetna
mešanica veziva (cement), grobega in finega
agregata (pesek, prod, gramoz) in vode. Poleg
teh osnovnih sestavin lahko vsebuje tudi
kemijske in/ali mineralne dodatke. V sodobni
tehnologiji se v sestavo betona dodajajo razna
polnila, kot so polimeri, vlakna, ki bistveno
spremenijo osnovne lastnosti betona (krhkost,
krčenje, trdnost). V praksi je treba sestavine
betona odmeriti tako, da dosežemo zadovoljive
lastnosti:
- svežega betona v
vseh fazah obdelavnosti,
- otrdelega betona
glede na njegovo trdnost, trajnost in
deformabilnost.
V mešanici betona naj
bi bile sestavine porazdeljene približno v
naslednjem razmerju:
- agregat – 75 %
volumenske mase betona,
- cementni kamen –
25 % volumenske mase betona (sestavljen iz
mešanice cementnega prahu in vode,
absorbirane in kapilarne vode ter ostanka
nehidratiziranega cementnega klinkerja).
Cementni kamen vedno vsebuje manjšo količino
zajetega zraka, ki pa v dobro sestavljenem
betonu ne sme presegati 2-5 % volumna
betona.
Ostali dodatki betonu
se dodajajo v zanemarljivih količinah glede na
volumen betonske mase, kljub temu pa bistveno
vplivajo na lastnosti svežega in otrdelega
betona.
V otrdelem betonu ima
cementni kamen dve nalogi:
- med seboj poveže
zrna mineralnega agregata in daje betonu
njegovo trdnost,
- zapolni prazni
prostor med zrni agregata in tako tvori
neprepustno maso.
Mineralni agregat ne
sme vsebovati škodljivih sestavin v količini, ki
bi lahko škodovala vezanju, strjevanju in
obstojnosti betona. Vloga agregatov v betonu je:
- zniževanje cene
betona (mineralni agregati so namreč
relativno poceni),
- ustvarjanje
kohezivnosti betona (v svežem stanju lažje
obdelovati),
- zniževanje
hidratacijske temperature betona (so kemično
inertni in delujejo kot odvajalci toplote,
ki nastaja pri hidrataciji cementa),
- zmanjševanje
krčenja betona (na večino agregatov voda ne
deluje, zato omejijo krčenje cementne paste
med hidratacijo).
Velikost maksimalnega
zrna v betonu je odvisna od konstrukcije, za
katero beton uporabljamo. Pri večini konstrukcij
je maksimalna velikost 16 do 32 mm. Trdnost
pripravljenega betona pa je odvisna od trdnosti
agregata, ki ga za pripravo betona uporabimo.
Zgodovina betona
|
Prvi so
gradbeni material, ki je imel
lastnosti, podobne današnjemu
betonu, iznašli Rimljani. Rimski
beton je bil izdelan iz vode, peska,
apna, pucolana in zdrobljene opeke.
Dobro so poznali škodljive primesi
in osebne lastnosti različnih vrst
peska. Z razvojem graditeljstva so
prišli do tehnologije vlivanja
enovite mase v lesen opaž in dosegli
lastnosti, ki ustrezajo današnjim
normativom.
Po velikem, že
kar zgodovinskem požaru, ki je Rim
prizadel leta 64 n. št., so izdali
nove predpise za gradnjo,
najpomembnejši je bil uporaba
negorljivih materialov. Beton je bil
v tistem času eden redkih
materialov, ki je ustrezal zahtevi,
zato so ga začeli uporabljati pri
gradnji novih objektov.
Rimska
tehnologija izdelave in uporabe
betona se nadaljuje leta 1414, ko so
v švicarskem samostanu našli opis
rimskega betona in ga začeli
izboljševati in razvijati. V 19.
stoletju se je začel razvijati
armirani beton in začela se je
njegova širša uporaba pri gradnji
objektov.
|
|
Danes je beton
osrednje gradivo, ki se uporablja pri
gradnji vseh vrst objektov, od nizkih do
visokih zgradb, za najrazličnejše namene
uporabe.
Vrste betonov
Po teži delimo betone
na:
- lahke betone,
- normalne betone,
- težke betone.
Poleg tega betone
ločimo tudi glede na njihovo uporabnost, na npr.
hidro betone, betone za gradnjo cest, specialne
betone,…
Za vsako vrsto betona
so predpisane posamezne karakteristike kakovosti
betona, ki jih moramo ob pripravi betona
upoštevati. Te so:
- marka betona,
- modul
elastičnosti,
- odpornost proti
mrazu,
- odpornost proti
atmosferskim vplivom,
- odpornost proti
obrabi.
Betoni, ki morajo biti
odporni proti obrabi, morajo biti izdelani iz
agregatov, katerih kamenina je odporna proti
obrabi.
Lastnosti betona
Dobre lastnosti
otrdelega betona so izrednega pomena za
zagotavljanje dolge življenjske dobe
konstrukcij, seveda ob upoštevanju predpostavk,
da je konstrukcija v normalnih klimatskih
pogojih, da je obremenjena in uporabljana, kot
je določeno s projektom, in da je redno
vzdrževana, v skladu s projektom vzdrževanja.
Dosežene končne
lastnosti otrdelega betona so odvisne od:
- kakovosti betonske
mešanice,
- nege betona,
- sušenja betona.
Medtem ko smo o
pripravi betonske mešanice že govorili, nam zdaj
ostane še omemba drugih dveh dejavnikov, torej
nege betona in sušenja betona.
Končna trdnost betona
je seveda odvisna od nege betona v času
strjevanja in od vlažnosti okolja, v katerem se
beton nahaja. Trdnost betona narašča, dokler so
v cementni pasti še nehidratizirana zrnca
cementa. Tako proces sušenja poteka nemoteno, če
je relativna vlažnost okolja nad 80 % in če je
temperatura okolja dovolj visoka. Zato je nujna
nega betona z zagotavljanjem ustrezne vlažnosti
okolja, vsaj v prvem mesecu starosti betona.
Sušenje betona ne
prispeva k njegovi trdnosti, ker proces
hidratizacije, za katerega smo prej omenili, da
zagotavlja trdnost betona, potrebuje vlago. Tako
osušeni beton nima vedno ustrezne in predvidene
stopnje trdnosti, saj so določeni delci cementa
lahko ostali nehidratizirani. Prehitro sušenje
betona povzroča razlike med lastnostmi zunanjega
betona in betona v notranjosti in lahko povzroči
njegovo krčenje in pokanje. Betoni, ki imajo
razmeroma veliko odprto površino, kot so npr.
stene in plošče, se sušijo veliko hitreje kot
masivni betonski elementi, kot so npr. stebri.
Tehnološke lastnosti
betona
Pomembne tehnološke
lastnosti betona so:
- obrabnost,
- vodotesnost,
- zmrzlinska
odpornost,
- prostorninska
stabilnost betona.
Obrabnost betona je
pomembna predvsem za površine, ki so
izpostavljene mehanskim vplivom in tekoči vodi.
Obrabnost je sorazmerna s trdnostjo betona.
Visokoodporni betoni morajo tako biti izdelani
iz trdnega in trdega agregata in površinsko
ustrezno obdelani.
Vodotesni betoni morajo
zadrževati vodo brez vidnega prepuščanja.
Prepuščanje vode je odvisno od prepustnosti
cementnega kamna in agregata ter od razmerja med
njima. Cementni kamen je manj prepusten, če je
cementna pasta pripravljena z manjšo količino
vode, če je stopnja hidratacije betona visoka in
če je bil le ta med strjevanjem ustrezno
negovan. Največji vpliv na vodotesnost pa imata
razpokanost in odprta poroznost betona.
S prepustnostjo betona
je povezana tudi zmrzlinska odpornost betona.
Proces zmrzovanja znižuje življenjsko dobo
betona, dodatno pa jo znižujejo še prisotnost in
vpliv raznih kemikalij. Zmrzlinska odpornost
betona se lahko poveča s postopkom aeracije
betone, pri čemer del vode dodatno izcedimo iz
agregata.
Prostorninska
stabilnost betona vpliva na njegovo delovanje
znotraj konstrukcije, v katero je vgrajen.
Otrdeli beton lahko svojo prostornino spreminja
zaradi temperaturnih sprememb, sprememb vlage
okolja in obremenitev. Na prostorninsko
stabilnost vplivajo še granulacija agregata,
način nege betona med strjevanjem in stopnja
hidratizacije.
Betonska armatura
V namen izboljšanja
karakteristik betona uporabljamo betonsko
armaturo, ki prevzema natezne sile, ki jih beton
sam ne more prevzeti. Kot material za armaturo
se praviloma uporablja jeklo. Ločimo 4 različne
vrste betonskih armatur:
- gladke palice:
najpogostejša vrsta armature, proizvedena z
vročim valjanjem mehkega gradbenega jekla;
- rebraste
palice: imajo močno povečano trdnost,
rebrasto betonsko železo pa se pridobiva z
vročim valjanjem naravno trdega jekla, s
posebnimi kalibrirnimi valji;
- mreže:
mrežasto betonsko železo, sestavljeno iz
hladno vlečenega gladkega betonskega železa,
kar bistveno izboljša kakovost, z električno
zvarjenimi križanji;
- BI- železo:
sestavljeno iz dveh palic visokovrednega
jekla in prečk kvadratnega profila,
uporablja se za elemente, ki so obremenjeni
na upogib, torzijo in natezno armaturo.
Za betonsko armaturo se
uporablja konstrukcijsko jeklo, ki ga
pridobivamo iz belega surovega železa ali
starega železa in železnih odpadkov. To železo
se nato s taljenjem žilavljenjem predela v
posebnih pečeh, kjer se mu dodaja različne
zlitine.
Betonska armatura mora
biti preprosta za vgradnjo in mora zagotavljati:
- dobro sprijemanje
z betonom,
- prevzemanje
nateznih napetosti v armiranem betonu.
Korozija betona
Korozija betona je
proces njegovega propadanja, kot posledica
kemijske agresije snovi iz okolice. Pri tem na
stopnjo in hitrost korozije vplivajo:
- stopnja
agresivnosti snovi,
- koncentracija
snovi,
- trajanje delovanja
agresivnega medija,
- prisotnost vode,
- povišanje
temperature (pospeši pojav in razvoj
kemijskih procesov),
- velikost površine,
izpostavljene agresivnemu mediju,
- vodoprepustnost
tal.
Posledice korozije so
raztapljanje ali kemijsko razpadanje veziva,
rahljanje strukture cementnega kamna in
povečanje poroznosti in prepustnosti za
tekočine.
Glede na vrsto vpliva,
ločimo 4 vrste korozije betona:
- raztapljanje
hidratacijskih produktov,
- preoblikovanje
trdnih komponent,
- delovanje trdne
faze,
- alkalno-agregatna
reakcija,
- korozija armature.
