Beton, a w zasadzie cement, który wchodzi w jego skład, to jeden z najbardziej nieekologicznych materiałów budowlanych. Mimo to, jego produkcja jest nadal masowa, ponieważ beton łączy w sobie dużą wytrzymałość, trwałość i uniwersalność zastosowań. Jego największą zaletą jest odporność na ściskanie i możliwość formowania w różne kształty.
Beton stosuj tylko tam, gdzie jest naprawdę potrzebny. Gdy jest taka możliwość – stosuj inne materiały lub wykorzystaj elementy, które już zostały zbudowane (np. odnów starą piaskownicę zamiast budować nową). Niestety, beton wciąż króluje w podręcznikach i na egzaminach, dlatego musimy mu poświęcić trochę uwagi.
Żelbet wymyślił ogrodnik!
Na początek dwie ciekawostki:
- Beton znany jest od starożytności. Rzymianie dodawali do niego pył wulkaniczny, który sprawiał, że beton był wodoodporny. Najbardziej spektakularną budowlą z betonu, która przetrwała do dziś, jest kopuła Panteonu o średnicy ponad 40 m, ważąca ok. 5.000 ton.
- Żelbet, bez którego nie byłoby możliwe stawianie drapaczy chmur, został wynaleziony przez Josepha Moniera, francuskiego ogrodnika żyjącego w XIX wieku, który szukał sposobu na stworzenie odpornej betonowej donicy. (Uczciwość nakazuje mi dodać, że jeszcze wcześniej żelbet zastosował Joseph Luis Lambot, ale to Monier pierwszy go opatentował).
Beton, co to takiego?
Beton nazywany jest sztucznym kamieniem. Fachowo – jest to kompozyt, czyli materiał powstały z połączenia innych materiałów. W tym przypadku jest to:
- cement, czyli spoiwo
- kruszywo, czyli szkielet (piasek, żwir)
- woda, czyli coś co uruchamia reakcję wiązania
- ew. domieszki poprawiające właściwości (np. zwiększające mrozoodporność lub przyspieszające wiązanie).
Beton jest trwałym, odpornym na ściskanie materiałem, łatwym do formowania, ale słabym na rozciąganie i podatnym na skurcz oraz rozszerzalność. Aby poprawić jego odporność na rozciąganie dodaje się do niego pręty lub siatki zbrojeniowe. W ten sposób powstaje żelbet.
Lekki czy niezbrojony
Większość ludzi kojarzy, że beton może być zbrojony lub niezbrojony. Zdarza się, że beton niezbrojony MYLNIE nazywany jest betonem lekkim. Zanim to wyjaśnię, zapoznajmy się z dwoma pojęciami:
- beton zbrojony / żelbet – beton, w którym dodano stalowe pręty lub siatki, aby zwiększyć jego wytrzymałość na rozciąganie (za chwilę jeszcze do tego wrócimy);
- beton lekki – beton, w którym część ciężkiego kruszywa zastąpiono lekkim (np. keramzytem, pumeksem, perlitem), dzięki czemu jest lżejszy, lepiej izoluje cieplnie.
W związku z powyższym, beton lekki może być zbrojony (jeśli dodamy do niego pręty zbrojeniowe) lub niezbrojony. I w drugą stronę – beton niezbrojony może lekki (jeśli zamiast piasku czy żwiru dodamy np. keramzyt) lub zwykły. Nie można więc powiedzieć, że beton niezbrojony to beton lekki. Czasem tak, czasem nie.
Kilka ważnych pojęć
Szalunek
Szalunek to tymczasowa konstrukcja (z drewna, płyt OSB, sklejki lub stali), która podtrzymuje świeży beton w nadanym kształcie aż do momentu jego związania i uzyskania wytrzymałości. Inna nazwa to deskowanie.
Szalunek po zastygnięciu betonu jest demontowany. Czasami jednak zdarza się, że szalunku nie da się odzyskać. Wówczas stosuje się tzw. szalunek tracony, czyli materiał, który pozostaje w konstrukcji po związaniu betonu. Może być wykonany ze styropianu, płyt cementowo-wiórowych, a nawet kartonu.
Szalunek nie jest zawsze potrzebny. Stosuje się go, gdy beton musi utrzymać określony kształt, np. w murkach, słupach czy elementach prefabrykowanych. W płycie wylewanej na gruncie lub w fundamentach niskich elementów szalunek jest zbędny. A mówić precyzyjniej – ziemia tworząca ściany wykopu przejmuje rolę szalunku.
Materiał użyty do stworzenia szalunku wpływa na wygląd betonu. W przypadku widocznych elementów, np. ścian i murów, możemy rysunek deskowania przykryć (np. tynkiem, okładziną) lub wyeksponować, jak na zdjęciu poniżej.
Zbrojenie
Zbrojenie to stalowe pręty lub siatki dodane do betonu, które przenoszą obciążenia rozciągające i zginające, zwiększając wytrzymałość konstrukcji. To po prostu druciana konstrukcja, którą wstawia się w miejsce, gdzie zamierzamy wlać beton. Pręty zbrojeniowe najczęściej są wzmacniane poprzecznymi żeberkami.
Dylatacja
Dylatacja to przerwa lub szczelina w elemencie betonowym, która pozwala materiałowi kurczyć się i rozszerzać pod wpływem zmian temperatury lub osiadania, zapobiegając pękaniu. Dylatację wykonuje się, wstawiając elastyczny materiał (jak pianka poliuretanowa, styropian, masa silikonowa), który tworzy szczelinę umożliwiającą kurczenie i rozszerzanie się elementu. Dylatację należy wykonywać co kilka metrów długości elementu betonowego – zazwyczaj co 3–6 m, zależnie od wysokości, długości, grubości i warunków pracy betonu.
Izolacja pozioma i pionowa
Izolacja pozioma to warstwa materiału położona poziomo między fundamentem a murem, która przerywa podciąganie wilgoci z gruntu i chroni mur przed zawilgoceniem, wykwitami i uszkodzeniami mrozowymi. Może być wykonana z papy, folii polietylenowej, PVC, mas polimerowo-bitumicznych lub innych materiałów hydroizolacyjnych.
Izolacja pionowa to warstwa materiału hydroizolacyjnego, położona na pionowych powierzchniach fundamentu lub murku, która chroni beton przed wilgocią z gruntu i wydłuża trwałość konstrukcji.
Izolację, zarówno poziomą, jak i pionową, na rysunkach oznacza się w następujący sposób:
Pielęgnacja betonu
Beton nie „wysycha”, tylko wiąże. Potrzebuje więc czasu i wilgoci. Pielęgnacja betonu to zespół działań mających na celu utrzymanie wilgotności i odpowiedniej temperatury świeżego betonu, aby mógł prawidłowo związać i osiągnąć projektowaną wytrzymałość. Pielęgnacja betonu trwa zazwyczaj 3–7 dni w zależności od rodzaju betonu, temperatury i warunków atmosferycznych. W przypadku niektórych elementów konstrukcyjnych pełną wytrzymałość osiąga on po 28 dniach, ale intensywne nawilżanie potrzebne jest głównie w pierwszym tygodniu.
Beton jamisty
Na koniec ciekawostka. Beton nie zawsze musi oznaczać zwartą, nieprzepuszczalną powierzchnię. Beton jamisty to lekki beton o dużej porowatości, wynikającej z braku lub niewielkiej ilości piasku. Powstaje z grubego kruszywa połączonego cementem, który spaja ziarna, pozostawiając między nimi wolne przestrzenie. Dzięki takiej strukturze beton jamisty przepuszcza wodę i powietrze, dlatego stosuje się go m.in. na nawierzchnie dróg, parkingów i chodników, a także w rozwiązaniach drenażowych czy jako podbudowę pod sztuczną trawę.
