Beton w budownictwie - rodzaje i zastosowania

Beton

Beton jest to materiał konstrukcyjny powstający w wyniku wiązania, twardnienia i dojrzewania mieszanki kruszywa, cementu i wody, z ewentualnym dodatkiem domieszek modyfikujących jego właściwości.

Betony dzielimy według następujących kryteriów:

• ze względu na gęstość pozorną: betony lekkie, średnie i ciężkie,
• ze względu na zasadniczą funkcję: betony konstrukcyjne, izolacyjne termiczne, żaroodporne, wodoszczelne, nawierzchniowe, betony odporne na ścieranie, betony osłonowe jako ochrona przed promieniowaniem,
• ze względu na składnik spoiwowy: beton cementowy, żywiczny, asfaltowy,
• ze względu na składnik kruszywowy: beton żwirowy, keramzytowy, tupkoporytowy,
• ze względu na miejsce produkowania mieszanki betonowej - beton towarowy tzn. transportowany na miejsce wbudowania z zakładu wytwórczego w postaci mieszanki betonowej - mieszaniny spoiwa cementowego, kruszywa i wody w ściśle określonych proporcjach.

Gęstość pozorna rożnych rodzajów betonu:

• Lekki - mniejsza niż 1800 kg/m³
• Zwykły - między 1800 kg/m³ a 2600 kg/m³
• Ciężki - powyżej 2600 kg/m³

Podstawowym parametrem charakteryzującym beton jest jego klasa, oznaczająca wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach od przygotowania mieszanki, gwarantowaną przez producenta z prawdopodobieństwem 95%, mierzoną w MPa. Po tym czasie beton również zwiększa swoją wytrzymałość, ale jej przyrost jest już niewielki (nie brany pod uwagę przy określaniu własności betonu). Beton zwykły może być produkowany w klasach: od B7,5 do B50, ale w budownictwie mieszkaniowym wykorzystuje się głównie betony klasy B10-B20. Konsystencja określa podatność na przemieszczenie mieszanki betonowej. Ma to ogromne znaczenie przy tłoczeniu mieszanki za pomocą pomp, układaniu w szalunkach o skomplikowanych kształtach i dużej ilości zbrojenia, w transporcie oraz przy zagęszczaniu. Mieszanka betonowa może być produkowana o konsystencji ciekłej, półciekłej, plastycznej, gęstoplastycznej i wilgotnej. Betonom można nadawać określone właściwości przez dozowanie do zaczynu cementowego (mieszanina wody i cementu) domieszek w ilości ok. 0,2-5% masy cementu i dodatków w ilościach od 15 do 20% masy cementu.

Domieszki do betonów

Aby zmienić lub polepszyć właściwości betonu stosuje się różne domieszki chemiczne, które dodaje się do świeżej mieszanki betonowej lub do cementu. Mają one postać proszku, cieczy lub soli przeznaczonych do rozpuszczenia w wodzie.

• Domieszki uplastyczniające zwiększają płynność i urabialność mieszanki, co pozwala na zmniejszenie ilości wody zarobowej oraz cementu bez obniżenia wytrzymałości betonu.
• Domieszki uplastyczniająco-napowietrzające zmieniają strukturę mieszanki betonowej, powodując powstanie pęcherzyków powietrza, które polepszają urabialność, a jednocześnie zwiększają mrozoodporność otrzymanego betonu. Zależnie od stopnia napowietrzenia wytrzymałość betonu obniża się nawet do 15%. Straty wytrzymałości można wyrównać, zmniejszając ilość wody zarobowej (co jest możliwe wskutek zwiększonej płynności mieszanki).
• Domieszki uszczelniające dodane do betonu powodują, że staje się on wodoszczelny i odporny na działanie wód opadowych. Mają też działanie uplastyczniające, poprawiają urabialność i lekko napowietrzają (należy ściśle przestrzegać odpowiedniego dozowania składników, ponieważ zbyt duże napowietrzenie obniży wodoszczelność).
• Domieszki przyspieszające wiązanie stosuje się przy wylewaniu betonu w obniżonej temperaturze (najczęściej w okresie zimowym). Ich działanie polega na obniżeniu temperatury zamarzania wody w betonie, podwyższeniu temperatury wiązania i przyspieszeniu czasu wiązania cementu i przyrostu wytrzymałości.

Jak domieszki wpływają na właściwości mieszanek betonowych?

• poprawiają urabialność (układanie, rozprowadzanie) - domieszki uplastyczniające,
• krótkotrwale zmieniają lepkość i konsystencję - domieszki napowietrzające,
• regulują warunki wiązania i twardnienia - domieszki przyspieszające wiązanie i twardnienie, domieszki opóźniające wiązanie,
• zwiększają odporność betonu na działanie mrozu - dodatki uszczelniające,
• spulchniają mieszankę betonową - domieszki spulchniające,
• umożliwiają produkcję betonu i roboty betoniarskie w temperaturach ujemnych - dodatki przeciwmrozowe,
• barwią beton w masie - dodatki barwiące (pigmenty); impregnatów barwiących nie zalicza się do grupy dodatków.

Jakich zasad należy przestrzegać przy przygotowywaniu mieszanki betonowej i podczas betonowania ?

• dozowanie składników powinno odbywać się w sposób możliwie dokładny a nie "na oko", gdyż nie ma wtedy gwarancji uzyskania wymaganej wytrzymałości,
• w miejscach gdzie jest to możliwe warto układać beton o możliwie gęstej konsystencji i zagęszczać ręcznie lub mechanicznie, gdyż uzyskuje się wtedy beton o lepszych właściwościach,
• mieszanka betonowa powinna być zużyta w ciągu 2 godzin od momentu połączenia składników,
• beton po wylaniu należy utrzymywać w stanie wilgotnym przez 5-7 dni przez częste polewanie wodą lub przykrycie folią,
• przy spadkach temperatury powietrza poniżej 0°C, należy dodawać preparaty przeciwmroźne do mieszanki betonowej, a świeży beton trzeba ochronić przed zamarznięciem przez otulenie materiałem izolacyjnym.

Beton zwykły

Jako spoiwo do wykonywania betonów zwykłych stosuje się cement portlandzki lub cement hutniczy. Jako kruszywo stosuje się piasek, żwir, grys oraz mieszanki kruszyw mineralnych. Aby zmodyfikować strukturę i właściwości betonu stosuje się różne domieszki: uplastyczniające, napowietrzające, przyspieszające wiązanie (zapewniające szybki przyrost wytrzymałości w warunkach obniżonej temperatury - przy betonowaniu w zimie), opóźniające wiązanie i twardnienie, uszczelniające (zapewniające wodoszczelność). Niektóre domieszki pełnią kilka funkcji jednocześnie (np. uplastyczniająco-napowietrzające, uplastyczniająco-opóźniające). Beton zwykły ma wysoką wytrzymałość, ale niewielkie zdolności termoizolacyjne. Wykonuje się z niego elementy nośne konstrukcji (belki, słupy, płyty stropowe itp.).

Beton lekki

Do wykonywania betonów lekkich stosuje się porowate kruszywa sztuczne (keramzyt, glinoporyt, pumeks hutniczy, żużel granulowany); rodzaj kruszywa jest w dużym stopniu uwarunkowany lokalizacją wytwórni. Najczęściej stosuje się keramzyt. Jako spoiwo stosuje się cement hutniczy i portlandzki. Zależnie od struktury beton lekki dzielimy na:

• beton jamisty, w którym wolne przestrzenie między ziarnami kruszywa nie są całkowicie wypełnione zaprawą,
• beton zwarty, w którym przynajmniej 85% objętości przestrzeni między ziarnami kruszywa jest wypełnione zaprawą,
• beton półzwarty, w którym wolne przestrzenie między ziarnami kruszywa są wypełnione zaprawą tylko częściowo.

Beton lekki ma niską gęstość objętościową i niewielką wytrzymałość, ale dobre właściwości termoizolacyjne. Wykonuje się z niego ściany osłonowe oraz ściany nośne niewielkich budynków.

Beton komórkowy

Beton komórkowy (np. pianobeton lub gazobeton) jest to lekki beton o jednolitej strukturze porowatej (otrzymanej przez dodanie do mieszanki betonowej odpowiednich środków) i gęstości objętościowej mniejszej od 750 kg/m³. Jako kruszywo do jego produkcji stosuje się piasek, popiół lub mieszankę popiołu z piaskiem. Jako spoiwo stosuje się cement portlandzki lub hutniczy albo wapno. Jako środek pianotwórczy stosuje się proszek aluminiowy lub pastę aluminiową. Zależnie od gęstości i wytrzymałości na ściskanie, beton komórkowy wykorzystuje się do wznoszenia ścian osłonowych lub ścian nośnych niewielkich budynków.

fot. otwierająca: "LŁ" Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością sp. k