Beton i jego rodzaje. Składniki, wytrzymałość i klasy betonu. To warto wiedzieć
Różne rodzaje i klasy betonu dają architektom niemal nieograniczone możliwości projektowe. Ale uwaga! Przeniesienie pomysłów z papieru na budowę wymaga zmiany tradycyjnej mieszanki betonowej na tę o specjalnym przeznaczeniu.
Składniki betonu
Podstawowe składniki betonu to spoiwo hydrauliczne, kruszywo i woda. Spoiwo, czyli cement lub cement z dodatkami mineralnymi, po zmieszaniu z wodą tworzy zaczyn, który na skutek fizyko-chemicznych reakcji twardnieje i powoduje wiązanie mieszanki. Woda, oprócz zapewnienia możliwości wiązania cementu, nadaje też mieszance odpowiednią konsystencję. Kruszywo (piasek lub żwir) jest materiałem wypełniającym, a jego frakcje (czyli średnice ziaren) dobiera się w zależności od wymaganych cech betonu. Te trzy główne składniki dozowane w odpowiednich proporcjach pozwalają stworzyć beton określonej klasy i gęstości.
Na tym jednak kończą się ich możliwości. Zwykły beton jest wprawdzie mocny, ale jednocześnie ciężki. Nie można układać go w zimie. Niejednorodna struktura mieszanki sprawia, że się rozwarstwia, trudno ją ułożyć, a po stwardnieniu często pęka. Poza tym rosnące ceny materiałów (zwłaszcza stali zbrojeniowej), coraz większy nacisk na ekologię czy wreszcie dążenie do uczynienia betonu materiałem dekoracyjnym to często zbyt wygórowane wymagania dla zwykłego żelbetu.
Producenci zaczęli więc promować betony o specjalnym przeznaczeniu zawierające domieszki chemiczne i dodatki mineralne. Wpływają one przede wszystkim na właściwości reologiczne mieszanki, takie jak skurcz, płynność, urabialność. Dzięki temu możliwe jest polepszenie cech technicznych betonu albo redukcja na przykład jego ciężaru, czasu wiązania czy wymaganego stopnia zbrojenia, optymalnie dla konkretnego zastosowania.
Co oznacza klasa betonu?
Wytrzymałość na ściskanie, czyli klasa betonu, określa wielkość naprężeń ściskających, jakie może on przenieść. W budownictwie jednorodzinnym używa się mieszanek o klasach C8/10, C12/15, C16/20, C20/25 i C25/30. Oznaczenia liczbowe dotyczą wytrzymałości charakterystycznej na ściskanie próbek o kształcie walca (pierwsza wartość) i sześcianu (druga wartość). W elementach sześciennych występuje najkorzystniejszy rozkład naprężeń, dlatego ich wytrzymałość jest większa.
W praktyce rzadko jednak elementy mają tak foremną budowę, więc wytrzymałość określana na próbkach walcowych jest bardziej bezpieczna. Dawniej klasy betonu określano tylko na kostkach i oznaczano literą B, na przykład beton klasy C8/10 (tak zwany chudy beton) to dawny B10, a C25/30 to dawny B30. Na budowie do tej pory często używa się starych oznaczeń.
Sprawdź też:
Na wytrzymałość betonu największy wpływ ma procentowa zawartość cementu i wskaźnik wodno-spoiwowy. Im więcej spoiwa i mniej wody, tym beton będzie wyższej klasy. Niestety, zwiększanie udziału cementu w mieszance ma negatywny wpływ na jej właściwości reologiczne, głównie skurcz. Wywołuje on nadmierne naprężenia, zbyt duże do przeniesienia przez beton we wczesnej fazie dojrzewania, dodatkowo zwiększa się też temperatura hydratacji i w rezultacie w strukturze betonu powstają pęknięcia. Częściowo można je ograniczyć odpowiednim zbrojeniem przeciwskurczowym, ale najlepszym rozwiązaniem jest stosowanie w betonach o wysokiej wytrzymałości odpowiednich domieszek chemicznych.
Po co stosuje się zbrojenie betonu?
Wytrzymałość na rozciąganie betonu jest dziesięciokrotnie mniejsza niż na ściskanie. Dlatego te elementy, które podlegają zginaniu (a więc większość belek i płyt konstrukcyjnych) dodatkowo zbroi się prętami i siatkami stalowymi. Stal przejmuje wówczas naprężenia rozciągające, a beton pracuje tylko na ściskanie. Umiejscowienie strefy podlegającej rozciąganiu (czyli miejsce ułożenia zbrojenia głównego) zależy od schematu statycznego elementu – na przykład w belce nadprożowej pręty biegną dołem, bo podczas ugięcia to dolna część jest najsilniej rozciągana, a we wspornikowej płycie balkonowej – na górze, bo najmocniej ugina się swobodna krawędź płyty, rozciągając w ten sposób górną powierzchnię.
W zależności od proporcji składników oraz użytych dodatków lub domieszek, można otrzymywać różne rodzaje betonu. Do najpopularniejszych należą:
Beton samozagęszczalny
Jest to mieszanka niewymagająca mechanicznego wibrowania. Powietrze jest z niej odprowadzane podczas rozpływu, pod wpływem siły wyporu. Parametry wytrzymałościowe – choć muszą spełniać określone wymagania – są tutaj traktowane drugorzędnie, a na pierwszym miejscu stawia się konsystencję
i urabialność. Mieszanka musi szybko i dokładnie wypełnić formę oraz szczelnie otulić zbrojenie.
Beton ze zbrojeniem rozproszonym
Nazywa się go fibrobetonem albo włóknobetonem, bo w całej jego strukturze są równomiernie rozproszone włókna stalowe, polipropylenowe lub szklane stanowiące mikro-zbrojenie. Zwiększają one odporność betonu na uderzenia, ścieranie, ogień, korozję i nagłe zmiany temperatury (mniejsza kruchość), a przy tym sprawiają, że jest on bardziej sprężysty, elastyczny, lepiej zagęszczony i nie rozwarstwia się.
Beton samopoziomujący
Stanowi ulepszoną wersję płynnego jastrychu anhydrytowego i jest przeznaczony specjalnie na podkłady podłogowe. Po ułożeniu rozpływa się po podłożu, a jego górna powierzchnia sama niweluje się pod wpływem działania sił ciężkości. Duża płynność sprawia, że podkład po stwardnieniu jest bardzo gładki, więc nie wymaga zacierania.
Beton lekki
Jego ciężar nie przekracza 2000 kg/m3. Dzięki temu sprawdza się jako warstwa wyrównawcza i podkładowa (także pod ogrzewanie podłogowe) podczas renowacji starych stropów (również drewnianych) czy wykonywania powierzchni o dużym spadku – wszędzie tam, gdzie tradycyjne mieszanki okazują się zbyt masywne.
Beton wysokowartościowy
Beton wysokiej klasy. Jego wytrzymałość na ściskanie przekracza 60 MPa, dzięki czemu jest bardzo trwały, odporny na działanie czynników zewnętrznych i na ścieranie, a także wodoszczelny. Jego skład jest dobrany tak, aby wszystkie parametry techniczne były na jak najwyższym poziomie.
Beton wodoszczelny
Uzyskuje się go dzięki precyzyjnemu doborowi składników i zminimalizowaniu porowatości mieszanki. Wodoszczelność określa się w stopniach (od W2 do W12), liczbowa wartość oznacza wysokość słupa wody oddziałującego bez przesiąkania na próbkę grubości 15 cm.
Beton odporny na ścieranie
Jego główne zastosowanie to podjazdy, nawierzchnie ogrodowe czy podłogi w garażach – te miejsca, które są narażone na większe obciążenia. Rozróżnia się dwa rodzaje ścierania betonu – przedmiotami o płaskich powierzchniach (koła samochodu, buty) i kruszywami sypkimi (na przykład tarcie żwiru, piasku). Składniki mieszanki dobiera się w zależności od tego, który rodzaj ścierania będzie dominujący podczas użytkowania nawierzchni.
Beton architektoniczny
Funkcje betonu architektonicznego może pełnić każdy tradycyjny beton, o ile tylko jego cechy odpowiadają zamierzeniom architekta – czyli można mu nadać określony kolor, fakturę i kształt
Domieszki do betonów
Wpływają na właściwości reologiczne mieszanek, poprawiając ich parametry, urabialność i zmniejszając wpływ środowiska zewnętrznego na proces wiązania.
Co trzeba znać, aby ustalić skład mieszanki betonowej?
- Klasę betonu - informację tę znajdziemy w opisie technicznym projektu architektoniczno-budowlanego. W domach jednorodzinnych najczęściej stosuje się beton klasy C12/15.
- Konsystencję mieszanki lub przeznaczenie betonu - w zależności od rodzaju konstrukcji, do której przeznaczony będzie beton, ustala się konsystencję mieszanki betonowej. W domach jednorodzinnych elementy konstrukcyjne wykonane są z mieszanki o konsystencji plastycznej, czasem półciekłej lub ciekłej. Konsystencję określa wykonawca, można też o nią zapytać doradcy technicznego w laboratorium budowlanym.
- Pojemność betoniarki - informacja ta jest niezbędna do ustalenia składu mieszanki betonowej na jeden zarób (jest to objętość mieszanki wykonana jednorazowo w betoniarce).
Kto ustali skład betonu?
- Na budowie: najczęściej przy budowie domu jednorodzinnego skład mieszanki betonowej ustala wykonawca. Musimy więc zaufać jego doświadczeniu i umiejętnościom. Niestety, zdarza się i tak, że nie są zachowane odpowiednie proporcje składników i w konsekwencji otrzymujemy beton złej jakości.
- W laboratorium budowlanym: aby mieć pewność, że składniki i ich proporcje będą dobrze dobrane, można zwrócić się o pomoc do laboratorium budowlanego (można je znaleźć na przykład przy wytwórni betonu). Skład mieszanki ustalany jest tu metodą doświadczalno-obliczeniową, na podstawie analizy laboratoryjnej składników. Laboratorium wydaje dokument, który powinien zawierać: przeznaczenie i klasę betonu, konsystencję mieszanki, rodzaje i ilości składników. Za taką usługę trzeba zapłacić.
