BETONUL, MATERIALUL MINUNE – Compoziția

Atunci când auzim cuvintele “şantier” sau “construcţie”, mulți se gândesc automat la beton, iar această asociere logică vine din faptul că acest material chiar este cel mai folosit în construcții, de la case, până la turnurile enorme de birouri. Conform statisticilor, în fiecare an, se produc în jur de 6 miliarde de metri cubi de beton, la nivel mondial, iar conform producătorului Tarr Beton, după apă, betonul e cea mai folosită substanță de pe Pământ. Cu o vechime destul de mare în domeniul construcțiilor, betonul rămâne și astăzi cel mai popular material din șantierele din România și de pretutindeni, din motive ușor de înțeles.

Istorie

Betonul a fost inventat de romani pentru numeroasele structuri impresionante pe care le construiau, iar un bun exemplu este Panteonul din Roma, construit în 126. Totuși, mulți istorici consideră că originea betonului este chiar mai veche și fac referire la diverse structuri construite în Siria și nordul Iordaniei în jurul anului 6500 î.Hr. De-a lungul timpului, combinațiile de apă, nisip și rocă au fost imbunătătite și modificate pentru a deveni parte a multor materiale din betonul modern de astăzi.

Compoziție

Betonul este un material compozit, format prin amestecarea a trei ingrediente de bază: apă, agregat (rocă, nisip sau pietriș) și ciment. Contrar unor zvonuri greșite, betonul și cimentul nu sunt același lucru, însă cimentul este o componentă importantă a betonului. Cimentul, în general sub formă de pulbere, actionează ca agent de legare atunci când este amestecat cu apă și agregate. Combinația obținută, acest amestec de beton, va fi turnată în cofraje , unde se va întări și va căpăta formă finală. Betonul este un material ușor de fabricat și foarte versatil, ce poate fi modelat și turnat în aproape orice formă. Deoarece este un material plastic în starea sa proaspătă, matrițe de diferite dimensiuni și forme sau cofraje sunt utilizate pentru a oferi o diversitate de forme : dreptunghiulare, circulare, curbe etc.

Proprietăți

Betonul rezistă foarte bine la compresiune, deoarece agregatele suportă cu brio sarcina de compresie, însă nu are o rezistentă excepțională la întindere, pentru că cimentul care leagă agregatele poate crăpa și structura cedează. Soluția este armarea betonului cu bare sau fibre din oțel, fibre de sticlă sau fibre de plastic pentru a descărca efortul din întindere. Structurile din beton armat sunt extrem de populare, însă ele trebuie gândite, calculate și proiectate de un inginer specializat în structuri.

Cimentul și apa formează o pastă care acoperă agregatele din amestec. Pastă se întărește și leagă agregatele și nisipul împreună. În general, nisipul este adăugat ca agregat fin iar pietrișul sau piatra spartă este agregatul grosier în majoritatea amestecurilor. Apa este necesară pentru a reacționa chimic cu cimentul, prin hidratare, și pentru lucrabilitatea betonulului. Cimentul reactionează cu apa și începe reacția de hidratare care ajută ingredientele să formeze o matrice dură ce leagă componentele într-un material durabil, asemănător cu piatra. Cu cât raportul dintre apă și ciment este mai mic, cu atât betonul este mai puternic, având rezistentă mai mare și permeabilitate mai mică.

Aditivi

Raportul dintre apă și ciment contează foarte mult pentru calitățile finale ale betonului. Bineînțeles, contează și proporția și tipul de agregate pentru că și aceste aspecte vor juca un rol în caracteristicile generale ale betonului. Betonul modern conține și aditivi, substanțe ce îi vor potența sau altera anumite calități. Aditivii sunt substanțe sub formă de pulbere sau lichid care se adaugă în beton pentru a-i da anumite caracteristici ce nu ar putea fi obținute cu rețeta clasică. Aceste substanțe se adaugă în timp ce se pregătește amestecul de beton și, în general, nu depășesc 5% din cantitatea de ciment. Cei mai frecvent utilizați aditivi sunt cei care întârzie sau accelerează procesul de hidratare. Aditivii care întârzie întărirea betonului se folosesc atunci când este vorba de o suprafață foarte mare de turnare iar cei care accelerează tot procesul sunt folosiți pentru turnările făcute la temperaturi mai scăzute.

Pe lângă aceste două categorii populare de aditivi, se utilizează și unii de afânare, care crează mici bule de aer ce pot diminua modificările apărute la ciclurile de îngheț-dezgheț, de legare, folosiți pentru legătura între betonul vechi și cel nou, inhibitorii de coroziune care vor reduce deteriorarea armăturilor din oțel, aditivii cristalini, pentru reducerea permeabilitatii, diverși pigmenți, pentru culoare, aditivi plastifianți, pentru reducerea cantității de apă și menținerea lucrabilitații, și superplastifianti, care fac același lucru dar reduc efectele negative. Toți potențează anumite calități ale betonului, însă aceste substanțe pot produce și efecte negative care vor trebui contracarate prin adăugarea altor aditivi. De exemplu, producătorul de aditivi Isomat oferă diverse combinații de aditivi pentru multiple proprietăți ale betonului, însă avertizează împotriva supradozarii, care poate să dauneze grav rezistenței materialului final.

Producătorul de betoane Dimar precizează că pentru betoane care să respecte regulile standardelor în vigoare, trebuie executate atât operațiuni tehnologice absolut necesare fabricării corecte, cât și adăugarea unor aditivi ce duc la îmbunătățirea performanțelor și la punerea în operă și în exploatare. Datorită diversității betoanelor, aditivilor și rețetelor, amestecul ar trebui realizat doar de către specialiști în fabrici și nu de către muncitori necalificați în șantier.

Transportul și turnarea

În fabrici speciale, ingredientele sunt amestecate foarte precis, iar amestecul obținut este transportat cu autobetoniere în șantier, unde se poate începe turnarea. Există și fabrici care prepară doar amestecul uscat, apa adăugându-se în șantier, însă există pericolul unui supra sau subdozaj ce poate compromite calitățile betonului. Atunci când șantierul este mai departe de fabrică, se adaugă aditivi care întârzie procesul de hidratare.

Amestecul trebuie transportat, păstrat și turnat în mod corespunzător, în anumite limite de timp. Orice întrerupere în procesul de turnare poate face materialul turnat inițial să inceapă să se rigidizeze înainte de adăuga următorul strat, ceea ce poate provoca probleme structurale. După ce fost descărcat cu ajutorul unor pompe speciale, bene sau jgheaburi, betonul se toarnă în cofraje, iar injectarea se face sub presiune. Pentru umplerea completă și perfectă a cofrajelor, după turnare se va face compactarea betonului prin vacuumare, torcretare sau vibrare. Această operațiune duce la micşorarea spațiilor dintre granule și elimină parțial aerul.

Acest material cu vechime este un subiect complex chiar și printre specialiștii. Este studiat continuu, îmbunătățit și trasformat pentru noi performanțe necesare dezvoltării construcțiilor și imaginației constructive. Cumva, evoluția domeniului construcțiilor a mers mână în mână cu dezvoltarea acestui material iar rolul său în istoria omenirii încă nu s-a încheiat.