betonas

betònas (pranc. béton), dirbtinis akmuo, konstrukcinė statybinė medžiaga.

Gavimo technologija ir charakteristiskos

Gaunamas sukietėjus rišamosios medžiagos, užpildų ir vandens (kai kada įvairių druskų tirpalo, polimerinės emulsijos) mišiniui. Rišamoji medžiaga – dažniausiai įvairūs cementai (cementbetonis; labiausiai paplitęs, paprastai vadinamas tiesiog betonu), bitumas (asfaltbetonis), kalkės (silikatbetonis), gipsas (gipsbetonis), termoreaktingosios dervos (polimerbetonis), mišri, pvz., cementas ir įvairios organinės medžiagos (polivinilo acetato emulsija, lateksai, silicio organiniai junginiai, poliamidai, dervos). Betono užpildai būna smulkūs (grūdelių skersmuo mažiau kaip 5 mm) ir stambūs (5–150 mm), gamtiniai (įvairių uolienų skalda, žvyras ir smėlis) ir dirbtiniai (keramzitas, šlakas, agloporitas), mineraliniai ir organiniai (pvz., medienos pjuvenos), sunkūs ir lengvi (akyti). Paprastai naudojamas smulkių ir stambių užpildų optimalus mišinys. Betonas be stambaus užpildo vadinamas smulkiagrūdžiu betonu (smėlbetonis, skiedinys). Smulkaus užpildo neturi arba jo turi mažai stambiaporis betonas. Betono svarbiausi rodikliai yra tankis (jį paprastai lemia užpildų masė), stiprumas, vandens pralaidumas, atsparumas šalčiui, šiluminis laidis.

sutrūkęs betonas

Rūšys

Pagal tankį skiriamas labai sunkus betonas (tankis daugiau kaip 2500 kg/m³, pvz., apsauginis betonas), sunkusis betonas (tankis 1800–2500 kg/m³) ir jo atmainos (hidrotechninis betonas, kelių ir aerodromų betonas, kaitrai atsparus betonas, sulfatams atsparus betonas, impregnuotasis betonas, dispersinis betonas), lengvasis betonas (tankis 500–1800 kg/m³) ir jo atmainos (pemzbetonis, perlitbetonis, keramzitbetonis, agloporitbetonis, akytasis betonas), labai lengvas betonas (tankis mažiau kaip 500 kg/m³; paprastai stambiaporis su labai lengvais užpildais arba akytasis betonas). Didesnio tankio betonas yra stipresnis, atsparesnis šalčiui, mažiau praleidžia vandens, bet labiau praleidžia šilumą. Betono stiprumą nusako jo stipris gniuždant (jis dažnai vadinamas tiesiog betono marke; lent.), centriškai tempiant ir lenkiant. Betono stipris gniuždant nustatomas bandant betoninius kubus, kurių kraštinė 150 mm, paprastai išlaikytus 28 d 20 °C temperatūros ir virš 90 % santykinio drėgnio aplinkoje. Jis tiesiogiai priklauso nuo cemento aktyvumo, užpildų stiprumo, cemento ir vandens santykio. Pagal vandens pralaidumą betonas būna W2–W12 markių (W12 markės betonas beveik nepraleidžia vandens). Betono atsparumas šalčiui priklauso nuo vandens įgeriamumo: kuo mažiau betonas įgeria vandens, tuo jis atsparesnis šalčiui. Matuojamas užšaldymo ir atšildymo ciklais, kuriuos atlaiko bandiniai prarasdami mažiau kaip 25 % stiprio ir mažiau kaip 5 % masės; pvz., hidrotechninio betono atsparumas šalčiui būna iki 500 užšaldymo ir atšildymo ciklų (F500), atitvarinių konstrukcijų betono – 35–50 užšaldymo ir atšildymo ciklų (F35–F50). Betono šiluminis laidis yra svarbus išorinėms pastatų konstrukcijoms: kuo betonas geriau praleidžia šilumą, tuo konstrukcija turi būti storesnė; tankaus sunkiojo betono šilumos laidumo koeficientas yra apie 1,0 W/(mK), labai lengvo – 0,07 W/(mK). Betonas yra atsparus gaisrui (kelias valandas išbuvęs apie 1000 °C temperatūroje nekeičia savybių); ilgiau veikiamas aukštos temperatūros betonas silpnėja. Agresyvi aplinka (jūrų, balų, kanalizacijos vandenys, sieringieji dūmai, rūgštys, sulfatai, riebalai, cukrus) betoną ardo. Betono mišinio sudėtis apskaičiuojama pagal norimo gauti betono mišinio slankumą ir betono stiprumą bei kitas savybes, patikrinama eksperimentais. Mišinys paprastai daromas automatizuotose ar mechanizuotose gamyklose, rečiau pačiose statybose įrengtuose cechuose. Medžiagos matuojamos specialiais dozatoriais ir maišomos betonmaišėmis. Geras betono mišinys yra vienalytis, vienodos spalvos. Betono mišinio slankumas matuojamas standartinio kūgio suslūgimu (paprastai būna 1–12 cm); betono mišinys, kurio standartinis kūgis nesuslūgsta, vadinamas standžiuoju. Standumas matuojamas vibravimo laiku (sekundėmis), kuris reikalingas betono mišiniui sutankinti specialiame prietaise – techniniame klampomatyje. Standžiajam mišiniui suvartojama mažiau cemento, betonas būna tankesnis ir stipresnis, tačiau jį sunkiau tankinti; slankiuoju betono mišiniu paprastai betonuojamos plonasienės konstrukcijos. Betono mišinys vežamas sunkvežimiu arba specialiu automobiliu (betonvežiu), į betonuojamą konstrukciją tiekiamas betono klotuvu, betono siurbliu, konvejeriu ar kitomis priemonėmis. Suklotas į formas ar klojinius betono mišinys tankinamas (betonavimas). Betono mišinys kietėja normaliai (15–20 °C temperatūroje ir 60–100 % santykinio drėgnio aplinkoje), lėtai (žemesnėje kaip 15 °C temperatūroje; kai temperatūra neigiama, betono mišinys visai nekietėja), greitai (didesnėje kaip 20 °C temperatūroje arba kai naudojamas greitai kietėjantis cementas, kietėjimą greitinantys cheminiai priedai). Dažniausiai betono kietėjimas greitinamas kaitinant garu atmosferiniame arba aukštesniame (0,8–1,2 MPa) slėgyje (autoklave). Mažiau paplitę greitesnio kietinimo būdai: veikimas elektros srove ir infraraudonaisiais spinduliais, kaitinimas elektriniais šildymo prietaisais.

Istorija

Betonas yra viena svarbiausių statybinių medžiagų. Iš betono daromos pastatų ir inžinerinių statinių gniuždomosios laikančiosios ir atitvarinės konstrukcijos, grindys, iš labai sunkaus – branduolinių įrenginių biologinė apsauga, iš labai lengvo – šilumos ir garso izoliacija. Armuotasis betonas (gelžbetonis) naudojamas ir tempiamoms konstrukcijoms. Pirmiausia betonas buvo daromas su gipsu ir kalkėmis. Masyvioms konstrukcijoms statyti betoną, kaip akmenų jungimo medžiagą, naudojo egiptiečiai, senovės graikai, romėnai. Didžiajai kinų sienai (213 pr. Kr.) naudotas betonas su kalkėmis. Iš tokio betono pastatytas ir Romos Panteono šventyklos kupolas (1 a. pr. Kr.). 18 a. betonui imta naudoti naują rišamąją medžiagą – romancementį, 19 a. – portlandcementį. Išradus gelžbetonį (19 a.) betonas tapo viena svarbiausių statybinių medžiagų. 20 a. antroje pusėje betonui imta naudoti polimerines rišamąsias medžiagas.

-cementbetonis