Któż z nas przejeżdżając przez mniejsze czy większe miejscowości nie zwraca uwagi na pojedyncze budynki czy też całe osiedla bloków wykonanych z wielkiej płyty. I chociaż w wielu przypadkach coraz trudniej odróżnić, czy dany budynek wykonany jest właśnie w tej technologii (głównie ze względu na ocieplenie elewacji styropianem lub wełną mineralną i pokrycie jej dekoracyjnym tynkiem), to musimy mieć świadomość, że podstawowy materiał, z którego bywa wykonany – beton – towarzyszy nam już… no właśnie, jak długo?
Oczywiście bloki to przykład rzucający się najbardziej w oczy, nie można się jednak nad nimi wielce pastwić, bowiem beton to materiał budowlany, bez którego nie wykonano by wielu konstrukcji budowlanych. Czym jest sam beton? Z podstawowej definicji wiemy, że powstaje ze zmieszania wody, cementu, kruszywa grubego i drobnego oraz ewentualnych dodatków i domieszek, a uzyskuje swoje właściwości w wyniku hydratyzacji cementu. W zależności od użytych składników i ich proporcji możemy uzyskać materiał o niemalże nieograniczonych zastosowaniach.
Betony możemy podzielić według różnych kryteriów.
Ze względu na ciężar objętościowy możemy wyróżnić beton lekki, średni (zwykły) i ciężki.
Beton lekki o ciężarze objętościowym do 2000 kg/m3 wykonany jest z zastosowaniem kruszyw lekkich: keramzytu, glinoporytu, pumeksu hutniczego lub żużla granulowanego. Materiały te stosowane są przede wszystkim do wykonywania elementów o podwyższonej izolacyjności cieplnej, np. pustaków ściennych i stropowych, ścian osłonowych.
Beton zwykły, w którym jako kruszywo stosuje się piasek, żwir, grys oraz mieszanki kruszyw mineralnych, ma ciężar objętościowy od 2200 do 2600 kg/m3. Znajduje on zastosowanie przy wykonywaniu elementów konstrukcyjnych betonowych i żelbetowych, bowiem charakteryzuje się dużą wytrzymałością, przy jednocześnie niewielkich zdolnościach termoizolacyjnych.
Beton ciężki o gęstości w stanie suchym większej niż 2600 kg/m3 jest wykonywany przy zastosowaniu kruszyw z ciężkich minerałów lub rud żelaza. Stąd też mówimy o betonie barytowym, betonie hematytowym, betonie magnetytowym, betonie limonitowym, betonie żelgrudowym. Dodatkowo dla podwyższenia ciężaru objętościowego betonu ciężkiego stosuje się wypełniacze metalowe w postaci śrutu żeliwnego, różnego rodzaju odpadków żeliwnych i stalowych. Głównym przeznaczeniem betonu ciężkiego jest budowa osłon przed promieniowaniem w komorach rentgenowskich lub reaktorach atomowych.
Ważną cechą betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Gwarantowaną wartość wytrzymałości określa klasa betonu – C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30… do C100/115 dla betonów zwykłych (dla betonów lekkich mamy klasy LC ../ ..).
Kolejnym parametrem, o którym musimy wiedzieć jest wodoszczelność betonu, która w dużej mierze zależy od jego porowatości. Współczynnik ten oznaczany jest stopniami wodoszczelności – W2, W4, W6…W12. Liczba oznacza wielkość ciśnienia słupa wody w MPa oddziałującego na próbkę betonową o grubości 15 cm.
Mieszanka betonowa może być produkowana o konsystencji ciekłej, półciekłej, plastycznej, gęstoplastycznej i wilgotnej – oznaczanej (wg metody opadu stożka w mm): S1 (od 10 do 40), S2 (od 50 do 90), S3 (od 100 do 150), S4 (od 160 do 210), S5 (powyżej 220). Konsystencja określa podatność na przemieszczenie mieszanki betonowej, co ma 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 również charakteryzować się odpowiednimi wymaganiami odnośnie odporności na warunki atmosferyczne związane z zimnem, a dokładniej z mrozem, która to odporność określona jest stopniem mrozoodporności F25, F50, F75, F100, F150, F200, F300.
Dla mniej doświadczonych kosztorysantów niektóre powyższe oznaczenia mogą stanowić pewną zagadkę, jednak widzimy, że pełnią bardzo ważną rolę, stąd przygotowując kosztorysy inwestorskie, ofertowe, warto sobie zadać trud i dokładnie opisać w pozycjach kosztorysowych wszystkie parametry charakteryzujące beton. Ale to wciąż nie wszystko.
Do mieszanki betonowej można stosować różnego typu domieszki modyfikujące strukturę i właściwości betonu. Mogą to być dodatki przyspieszające wiązanie (dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych lub w warunkach obniżonej temperatury – przy betonowaniu w zimie), opóźniające wiązanie i twardnienie (np. w wypadku dłuższego transportu betonu), uszczelniające (zapewniające wodoszczelność), uplastyczniające (w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego), napowietrzające (zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie agresywnego środowiska oraz czynników atmosferycznych). Niektóre domieszki pełnią kilka funkcji jednocześnie, np. uplastyczniająco-opóźniające, uplastyczniająco-napowietrzające.
W produkcji betonu mogą być również stosowane dodatki w postaci włókien stalowych, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego. Zastosowanie w betonie włókna rozproszonego jest niekiedy najlepszym sposobem na uniknięcie rys i pęknięć skurczowych oraz na poprawianie właściwości mechanicznych. Takie betony, nazywane kompozytowymi, najczęściej znajdują zastosowanie przy budowie nawierzchni ulic, autostrad, mostów oraz dróg i posadzek przeznaczonych dla sprzętu ciężkiego, a także na nawierzchnie hal fabrycznych oraz posadzek o podwyższonej odporności na uderzenia i ścieranie. Mikrowłókna mogą znaleźć zastosowanie jako dodatek do betonu natryskowego naprawczego (torkretowanie), a także do zapraw i mas samopoziomujących oraz przy produkcji prefabrykatów cienkościennych.
W miejscach, gdzie utrudnione lub niemożliwe jest zagęszczenie mieszanki betonowej, znajdą zastosowanie betony samozagęszczające. Posiadają zdolność szczelnego wypełnienia deskowań, samoczynnego odpowietrzenia i zagęszczenia pod własnym ciężarem bez segregacji składników. W skład betonów samozagęszczających wchodzą betony architektoniczne, które mogą być barwione, jak i dają możliwość stosowania matryc fakturowych na płyty szalunkowe celem uzyskania powierzchni o specjalnej fakturze.
Wciąż poszukiwane są nowe rozwiązania technologiczne i materiałowe, które umożliwią wznoszenie lekkich i smukłych konstrukcji inżynierskich. Stąd wprowadzenie betonu polimerowo-cementowego, który zapewnia lepszą odkształcalność plastyczną, ciągliwość, udarność oraz wytrzymałość. Jest on również mrozoodporny, wodoszczelny i odporny na korozję. Jego wytrzymałość na rozciąganie i zginanie jest większa w porównaniu z betonem cementowym od 50 do 200%.
Z kolei beton wysokowartościowy o wytrzymałości min. 60 MPa, beton bardzo wysokowartościowy o wytrzymałości na ściskanie od 120 do 180 MPa i beton ultra wysokowartościowy, znajdują zastosowanie przy budowie mostów o większej rozpiętości, w budowie nawierzchni drogowych (wyższa odporność na cykle zamrażania i odmrażania, wyższa wytrzymałość na ścieranie). Do najnowszej generacji betonów należą lekkie betony wysokowartościowe z udziałem kruszyw sztucznych (spiekane popioły lotne, spęczniane gliny). Znajdują one zastosowanie w elementach konstrukcji platform wydobywczych oraz w przęsłach mostów i przekryciach dużej rozpiętości.
Z powyższego wynika, że praktycznie jesteśmy w stanie znaleźć taki rodzaj mieszanki betonowej, która zapewni najlepsze parametry użytkowe. Musimy również pamiętać, że samo wylanie betonu może nie wystarczyć. Dla utrzymania jego wysokich parametrów niezbędna jest jego odpowiednia pielęgnacja zgodna z technologią wykonania.
Wróćmy do początku artykułu – od kiedy towarzyszy nam beton? Ponieważ cement wynaleziono w wieku XIX, wcześniej używano mieszaniny piasku i drobnych kamieni z zaprawą wapienną, lub pyłu (drobnego popiołu) wulkanicznego zwanego pucolaną, która z kolei zapewniała wodoodporność betonu.
Sztuczny kamień, tak bowiem określa się również beton, znany był już w starożytności – w budownictwie Asyrii i starożytnego Rzymu czasów republiki, czyli od około 200 r. p.n.e. (słynne drogi rzymskie).
A co wcześniej? Otóż badania profesora J. Davidovits’a – dyrektora Instytutu Geopolimerów w Saint-Quentin we Francji dowodzą, że piramida Cheopsa w Gizie (2560 r. p.n.e.) została zbudowana nie tylko z bloków kamiennych, jak przypuszczano do tej pory, ale również z „prefabrykatów” wytwarzanych z betonu. Ponieważ wszystkie zastosowane składniki do produkcji bloków betonowych są pochodzenia naturalnego do złudzenia przypominają naturalny kamień.
A jak uzyskano prabeton? O tym kiedy indziej ......