Beton

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Betonowóz trzyosiowy z napędem na dwie tylne osie
Pompa do betonu
Wylewanie betonu z betonowozu

Betonkompozyt powstały ze zmieszania spoiwa (cementu) i wypełniacza (kruszywo) oraz ewentualnych domieszek nadających pożądane cechy. Jest jednym z najbardziej powszechnych materiałów budowlanych we współczesnym budownictwie.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Określany również jako sztuczny kamień, beton został wynaleziony i był używany w budownictwie w Asyrii, potem w starożytnym Rzymie czasów republiki (około 200 r. p.n.e.). W starożytności używano mieszaniny piasku i drobnych kamieni z zaprawą wapienną do łączenia kamieni w murze i sklepieniach. Rzymianie używali jako zaprawy naturalnej pucolany pochodzącej z popiołów wulkanicznych, najpierw z Wezuwiusza, później z innych miejsc. Dodatek popiołu wulkanicznego czynił rzymski beton wodoodpornym. W okolicach odległych od wulkanów wykorzystywano zużyte drobno zmielone dachówki. Wiele zabytków starożytnego Rzymu w całym basenie Morza Śródziemnego zostało wykonanych z betonu. Niektóre z nich przetrwały do dnia dzisiejszego. Najwspanialszym przykładem jest kopuła Panteonu z lanego betonu, o średnicy 43,3 m, ważąca ok. 5 tys. ton powstała w latach 118125. Inne to m.in. Termy Karakalli, mosty i akwedukty.

W wiekach średnich został zapomniany.

W gotyku stosowano mieszaninę zaprawy wapiennej z bardzo drobnym piaskiem do wykonywania odlewów powtarzalnych elementów dekoracyjnych.

W XIX w. (po wynalezieniu cementu portlandzkiego) upowszechnił się materiał budowlany zwany betonem. Pierwszą konstrukcję z użyciem betonu (latarnię morską Eddystone w zatoce Plymouth, zwana Smeaton’s Tower) postawił w 1756 John Smeaton. Wynalezienie cementu portlandzkiego przypisywane jest innemu Anglikowi – Josephowi Aspdinowi, który w 1824 uzyskał patent na jego wyrób.

Uzyskiwanie[edytuj | edytuj kod]

Beton (zwykły) powstaje w wyniku wiązania i stwardnienia mieszanki betonowej. Mieszanka betonowa to mieszanina spoiwa (cement), kruszywa, wody i ewentualnych dodatków (do 20% w stosunku do masy spoiwa) i domieszek (do 5% w stosunku do masy spoiwa).

Kruszywa mogą być naturalne: grube (żwir), drobne (piasek o frakcjach do 2 mm) lub sztuczne (np. keramzyt). Dodatki i domieszki poprawiają właściwości mieszanek betonowych i betonów, np. zwiększają urabialność, opóźniają proces wiązania, zwiększają mrozoodporność, wodoszczelność itd.

Nie wolno stosować wody morskiej (zasolonej), mineralnej i zanieczyszczonej (np. ściekowej, rzecznej). Bez wykonywania badań można stosować wodę wodociągową.

Skład mieszanki betonowej dobiera się na podstawie analiz laboratoryjnych i obliczeń (receptura betonu), tak aby otrzymać beton o oczekiwanej wytrzymałości, odporności na działanie czynników zewnętrznych (np. o odpowiedniej ścieralności, wodoszczelności, kwasoodporności, żaroodporności, izolacyjności cieplnej).

Rodzaje betonu[edytuj | edytuj kod]

Ze względu na ciężar objętościowy[edytuj | edytuj kod]

  • beton ciężki – o ciężarze objętościowym większym niż 2600 kg/m³, wykonywany z zastosowaniem specjalnych kruszyw (np. barytowych, stalowych, manganowych), stosowany jako osłona biologiczna dla osłabienia promieniowania jonizującego;
  • beton zwykły:
    • o ciężarze objętościowym od 2200 do 2600 kg/m³, wykonywany z zastosowaniem kruszyw naturalnych i łamanych (piasek + żwir lub piasek + np. kamień bazaltowy) stosowany do wykonywania elementów konstrukcyjnych betonowych i żelbetowych,
    • o ciężarze objętościowym od 2000 do 2200 kg/m³, wykonywany z zastosowaniem kruszyw porowatych (np. keramzyt) – do wykonywania elementów o podwyższonej izolacyjności cieplnej np. ścian osłonowych, pustaków ściennych i stropowych;
  • beton lekki – o ciężarze objętościowym od 800 do 2000 kg/m³, wykonywany z zastosowaniem lekkich kruszyw oraz betonów komórkowych. Betony komórkowe wytwarza się z cementu, piasku, wody i środka pianotwórczego. Betony lekkie stosuje się do wykonywania elementów ściennych i stropowych średniowymiarowych (płyty ścienne i stropowe) i drobnowymiarowych (np. bloczki ścienne, prefabrykowane nadproża).

Ze względu na sposób zagęszczania i wbudowania[edytuj | edytuj kod]

Ze względu na właściwości[edytuj | edytuj kod]

  • beton jastrychowy
  • beton polimerowy – zamiast spoiwa cementowego zawiera polimery; beton cementowo-polimerowy zawiera spoiwa cementowe z dodatkiem polimerów; stosowane w sytuacjach, gdy konieczne jest uzyskanie w krótkim czasie betonu o wysokiej wytrzymałości i niskiej kurczliwości podczas wiązania
  • beton ze zbrojeniem strukturalnym (fibrobeton, włóknobeton) – oprócz kruszyw naturalnych zawiera włókna stalowe, szklane lub syntetyczne, stosowane jako betony do wykonywania np. posadzek przemysłowych.
  • żużlobeton – z dodatkiem rozdrobnionego żużlu do kruszywa
  • asfaltobeton – bez cementu i wody, zawiera asfalt, mączkę mineralną, piasek, grysy kamienne i żwir – stosowany do wykonywania nawierzchni drogowych
  • beton komórkowy – o wysokiej porowatości
  • beton autoklawizowany (ACC) – poddany obróbce cieplnej w środowisku pary wodnej

Kierunki rozwoju[edytuj | edytuj kod]

Wytrzymałość[edytuj | edytuj kod]

Ważną cechą betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Gwarantowaną wartość wytrzymałości określa klasa betonu. Wytrzymałość betonu, jak i jego trwałość i odporność na korozję zależą w dużej mierze od jego porowatości.

Wytrzymałość na ściskanie betonu – zależy od wielu parametrów[1]:

  • Składu betonu wynikającego z rodzaju, uziarnienia i  wytrzymałości kruszywa,
  • Rodzaju i ilości cementu,
  • Wskaźnika c/w,
  • Warunków środowiska (warunki termiczno –wilgotnościowe podczas pielęgnacji),
  • Sposobu obciążenia,
  • Geometrii badanych elementów próbnych,
  • Czasu obciążenia oraz wieku betonu.

Wraz z wejściem do Unii Europejskiej i dostosowywaniem polskich przepisów do unijnych, została wprowadzona nowa norma (PN-EN 206-1) określająca wytrzymałość betonów zwykłych i ciężkich symbolem C../.. (np. C20/25 oznacza beton o minimalnej wytrzymałości charakterystycznej oznaczonej na próbkach walcowych wynoszącej 20 MPa (próbka walcowa o wymiarach: średnica 15 cm, wysokość 30 cm) i minimalnej wartości wytrzymałości charakterystycznej (wytrzymałość charakterystyczna to wartość osiągana przez minimum 95% próbek danej partii, równoznaczne jest to z 5% przedziałem ufności) oznaczonej na próbkach sześciennych wynoszącej 25 MPa (próbka sześcienna 15 cm × 15 cm × 15 cm). Dla betonów lekkich ta sama norma wprowadza oznaczenie symbolem LC../.. (np. LC20/22).

klasa wytrzymałości dla betonu zwykłego
Klasa nadzoru Klasa betonu wytrzymałość charakterystyczna walca na ściskanie f_{ck} (MPa) wytrzymałość charakterystyczna kostki na ściskanie f_{ck,cube} (MPa) średnia gwarantowana wytrzymałość na rozciąganie f_{ctm} (MPa)
1 C8/10 8
C12/15 12 15 1,6
C16/20 16 20 1,9
C20/25 20 25 2,2
C25/30 25 30 2,6
2 C30/37 30 37 2,9
C35/45 35 45 3,2
C40/50 40 50 3,5
C45/55 45 55 3,8
C50/60 50 60 4,1
3 C55/67 55 67 4,2
C60/75 60 75 4,4
C70/85 70 85 4,6
C80/95 80 95 4,8
C90/105 90 105 5,0
C100/115 100 115 5,2

Norma PN-B-03264:2002 została w 2004 r. uzupełniona poprawką, zgodnie z którą klasom betonu oznaczanym B-20 itp. przyporządkowano równoznaczne oznaczenia np. C16/20[2].

Wytrzymałość betonu na rozciąganie jest dziesięciokrotnie mniejsza w stosunku do jego wytrzymałości na ściskanie. Przypuszczalnie spowodowane jest to powstawaniem mikrorys między zaczynem a kruszywem. Aby możliwe było przenoszenie sił rozciągających często stosuje się zbrojenie betonu wkładkami stalowymi (pręty i siatki stalowe) – taki materiał nazywany jest żelbetem. Wówczas to stal przejmuje wszelkie naprężenia rozciągające a zadaniem betonu jest "praca" na ściskanie. Wytrzymałość betonu zależy również od zawartości cementu i tak zwiększenie jego udziału wpływa negatywnie na właściwości reologiczne, głównie na skurcz. Powstawać przez to mogą w betonie pęknięcia wynikające ze zwiększonych naprężeń oraz temperatury hydratacji[3].

Wodoszczelność[edytuj | edytuj kod]

Wodoszczelność betonu jest to zdolność betonu do przeciwstawiania się przepływowi wody będącej pod ciśnieniem. Zależy w dużej mierze od jego porowatości. Beton wodoszczelny powinien odznaczać się więc możliwie małą ilością wolnych przestrzeni w strukturze. Oznacza się ją stopniami wodoszczelności:W-2, W-4, W-6, W-8, itd, oznaczającymi 10-krotną wielkość ciśnienia wody w MPa, przy którym woda przenika w ilości dopuszczalnej podczas normowego badania tzw. badania przepuszczalności wody.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło beton w Wikisłowniku
Wikimedia Commons

Przypisy

  1. BUDOWNICTWO OGÓLNE Tom 1 Materiały i wyroby budowlane Wydawca: Arkady
  2. PN-B-03264:2002/AP1:2004.
  3. Karolina Matysiak-Rakoczy: Beton i jego rodzaje (pol.). 2013. [dostęp 2013-19-06].