Beton – czym jest i jak powstaje?

Dzisiaj chcielibyśmy poświęcić trochę uwagi betonowi czyli naszemu głównemu surowcowi z którego powstają nasze produkty.

Beton jako materiał to kompozyt czyli coś co nie jest jednorodne, składające się z dwóch lub więcej komponentów. Beton to trzy składniki:

  1. cement,
  2. wypełniacz,
  3. woda.

CEMENT

Beton powstaje z cementu

Cement jest mineralnym spoiwem pozyskiwanym z mineralnych surowców takich jak margiel (skała osadowa), wapień (skała osadowa), glina.

Wypalany jest na klinkier (grudki) w piecu cementowym a następnie zostaje zmielony z gipsem który reguluje czas wiązania.

 

WYPEŁNIACZ

Wypełniacz to po prostu kruszywo czyli sypki materiał organiczny lub mineralny (np. granit, bazalt, porfir, wapień dolomit, baryt, limonit, getyt, hematyt, magnetyt). Kruszywem może być po prostu gruby żwir, piasek lub kermazyt.

WODA

Woda jest konieczna aby umożliwić proces wiązania a potem twardnienia betonu. Musi spełnić pewne wymagania aby cały proces przebiegał poprawnie. Woda zarobowa bo tak nazywana jest woda wykorzystywana do tworzenia betonu opisana jest Polską Normą PN-EN 1008:2004
Do produkcji betonu nie wolno stosować zasolonej wody morskiej, zanieczyszczonej, mineralnej.

WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU

Jedną z ważniejszych cech betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie co opisuje klasa betonu. Porowatość betonu odpowiada za jego trwałość, odporność na korozję a także wytrzymałość.

Klasy betonu zaczynają się od C8/10 – tak zwany “chudziak” – wykorzystuje się go np. pod zbrojenie, podbudowę, do chodników a kończą na klasie C100/115 dawniej B115 – w tej klasie mówimy o betonie ciężkim który znajdzie zastosowanie do budowy mostów, wiaduktów, dróg, wieżowców.

Cyfra przy literce C oznacza oznacza wytrzymałość na ściskanie podaną w MPa czyli megapaskalach. 1 MPa to 10^6 Pa.
Wiemy że 1Pa = 1,019716*10^-5 kG/cm2

Dochodzi także kwestia wytrzymałości betonu na rozciąganie która jest 10-krotnie mniejsza w stosunku do jego wytrzymałości na ściskanie. Tutaj przychodzi z pomocą zbrojenie betonu za pomocą stalowych wkładek (stalowe pręty, siatki stalowe) które przejmuję funkcję przenoszenia sił rozciągowych. Taką konstrukcję nazywamy żelbetem.

KLASY EKSPOZYCJI

Oddziaływanie środowiska na beton opisują klasy ekspozycji. Jest to oddziaływanie chemiczne lub fizyczne na beton lub jego zbrojenie.

Wyróżnia się następujące klasy ekspozycji:

  1. XA – agresja chemiczna
  2. XF – zamrażanie / rozmrażanie
  3. XD – chlorki niepochodzące z wody morskiej
  4. XS – chlorki z wody morskiej
  5. XC – karbonatyzacja
  6. XO – brak zagrożeń

Przy produkcji elementów betonowych wewnątrz budynków o małej wilgotności powietrza dla betonów niezbrojonych obowiązuje klasa ekspozycji XO a minimalna klasa wytrzymałości na ściskanie to C12/15.

Gdybyśmy chcieli na przykład wykonać basen musielibyśmy zgodnie z normą PN-EN 206:2014 zastosować klasę XD2 która opisuje środowisko dla betonu jako “mokre, sporadycznie suche” a minimalna klasa wytrzymałości na ściskanie dla tego betonu to C30/37.

Więcej informacji o klasach ekspozycji betonu znajdziecie w tym pdfie:
https://www.gorazdze.pl/pl/system/files_force/assets/document/c1_-_klasy_ekspozycji_betonu_zgodnie_z_norma_pn-en_206.pdf?download=1

CIEKAWOSTKI

  1. Starożytni rzymianie dodawali popiół wulkaniczny do zaprawy budowlanej i w ten sposób beton stawał się wodoodporny.
  2. Popularny pumeks który w gospodarstwie domowym służy do pielęgnacji ciała jest także wykorzystywany do tworzenia tzw. lekkiego betonu jako kruszywa grubego.
  3. Z betonu można wykonać biżuterię którą wykonuje się za pomocą cienkich warstw nanoszonych na konstrukcję.