beton

ilustracija
BETON, betoniranje složene međukatne konstrukcije na građevini Galerije Importanne u Zagrebu

beton (franc. béton < starofranc. betun: blato, šljunak, drobljenac < lat. bitumen), građevni materijal dobiven stvrdnjivanjem smjese nekog veziva (npr. cementa, sadre, bitumena, asfalta), agregata (npr. pijeska, šljunka, drobljenca, tucanika, troske, drobljene opeke) i vode. Poznat je bio već u antici. Rimski arhitekt Vitruvije spominje ga u djelu O graditeljstvu (oko 25. pr. Kr.). Isprva su Rimljani kao vezivo upotrebljavali samo gašeno vapno, dok mu nisu počeli dodavati mljevenu opeku, koju su poslije zamijenili vulkanskim pepelom (pucolan) iz okolice Pozzuolija kraj Napulja i tako dobili kvalitetno i trajno hidraulično vezivo, koje može očvršćivati i u vodi. Taj je pronalazak sačuvao mnoge njihove građevine sve do našega doba, ali je nakon propasti Rimskoga Carstva pao u zaborav, tako da se u srednjem vijeku kao vezivo opet upotrebljavalo samo gašeno vapno. Hidraulična veziva ponovno su se počela rabiti tek potkraj XVIII. st., npr. pucolan pomiješan s plovučcem koji se vadio na grčkom otoku Thíri (santorin), a koji je služio za lučke radove diljem jadranske obale. J. Aspdin je 1824. pronašao hidraulično vezivo kojemu je dao ime portland-cement, a cement u današnjem smislu pronašao je 1844. I. C. Johnson. (→ cement)

Velika je prednost betona što se u svježem stanju lako i po volji može oblikovati i taj oblik trajno zadržati nakon stvrdnjivanja. Odlikuje se i velikom tlačnom čvrstoćom (10 do 60 N/mm²), ali mu je vlačna čvrstoća mnogo manja (iznosi 1/11 do 1/8 tlačne). Manja vlačna čvrstoća nadoknađuje se ojačavanjem betona u području vlačnih naprezanja čeličnom armaturom (armirani beton). Čvrstoća betona označuje se klasom (markom) betona. To je srednja vrijednost tlačne čvrstoće betona starog 28 dana, mjerena na kocki sa stranicama duljine 20 cm. Iako dosta dobro odolijeva atmosferilijama, beton je zbog bazičnog sastava cementa neotporan prema kiselinama.

Betona ima više vrsta, a najčešće se klasificira prema gustoći gotove smjese (uglavnom od 0,3 do 2,5 t/m³) ili prema vrsti veziva. Najčešće je u upotrebi beton s cementnim vezivom. To je mješavina cementa, agregata i vode. Za 1 m³ betona gustoće 2,2 do 2,5 t/m³ potrebno je 150 do 400 kg cementa, 1700 do 2100 kg agregata i 120 do 220 L vode. Udjel zrna određenoga promjera u agregatu (→ granulometrijski sastav) točno se određuje, kako bi se postigla što bolja popunjenost šupljina među njima. Betonska mješavina miješa se u betonskoj miješalici, stroju u kojem bubanj rotira oko svoje osi, a lopatice pritom prebacuju mješavinu, ili u kojem valjak ili osovina s lopaticama rotira. Mješavina se priprema na gradilištu ili, danas češće, u tvornicama betona (betonara), odakle se doprema vozilima u kojima se stalno prevrće (automiješalica), te na mjesto ugradbe transportira pumpom. Betonska pumpa, stapna pumpa s motorom, transportira 8 do 13 m³ svježega betona u jednome satu do 40 m visoko i 200 m daleko. Beton dolazi u lijevak pumpe, gdje se miješa i tjera u cilindar, a odatle ga stapovi tlače u limenu cijev promjera 10 cm. Svježi se beton prilikom gradnje stavlja u prostor oblikovan drvenom, željeznom ili kakvom drugom oplatom, zidovima ili tlom. Kako bi se osiguralo da mješavina potpuno ispuni predviđeni prostor, bez mjehurića i šupljina, zbija se titralima (→ vibrator). Već nakon nekoliko sati beton otvrdne, nakon tjedan dana postiže 70% iznosa predviđene čvrstoće, a nakon 4 tjedna praktički punu predviđenu čvrstoću. Beton izrađen od specijalne vrste cementa može se opteretiti već nakon 1 do 3 dana. Čvrstoća se cementnih betona povećava još godinama nakon što su izrađeni. Za vrijeme početnog skrućivanja beton treba biti vlažan, što se pri visokim temperaturama postiže stalnim kvašenjem svježe betonske površine. Skupljanje nakon stvrdnjivanja može se smanjiti primjenom specijalnih vrsta cementa, koje, dok je beton svjež, uzrokuju prividno širenje betonske mase i tako znatno ublažuju skupljanje. Da bi se ubrzao proces skrućivanja pri niskim temperaturama, agregat se grije ili se beton pari. Ako se želi postići veća plastičnost, čvrstoća, otpornost prema mrazu, manja vodopropustljivost ili kakvo drugo osobito svojstvo, svježoj betonskoj masi dodaju se još neke komponente (npr. plastifikatori, organske tvari, čelična strugotina). Velika početna čvrstoća postiže se tzv. vakuumskim betonom: odmah po ugrađivanju svježe mase u posebnu oplatu, koja se sastoji od propustljiva i nepropustljiva dijela, iz nje se vakuumskom pumpom isisava voda; zbog tako stvorena podtlaka propustljivi dio oplate tlačno je opterećen, pa se na taj način beton ujedno i komprimira.

Laki betoni

Betoni veće poroznosti, a samim time i povećane zvučne i toplinske izolacije, dobivaju se upotrebom lakih agregata (npr. drobljene opeke, troske, plovućca, ekspandirane gline), dodavanjem različitih kemikalija koje razvijaju plinove i tako u betonu stvaraju zračne mjehuriće (plinobeton) ili dodavanjem smole koja je prethodnim intenzivnim miješanjem pretvorena u pjenastu masu, zbog čega beton poprima poroznu strukturu (pjenobeton). Gustoća plinobetona iznosi od 1,7 do 1,0 t/m³, a pjenobetona od 1,0 do 0,3 t/m³. Čvrstoća je manja nego kod običnih betona. Ako se umjesto agregata uzimaju organske tvari (npr. drvena strugotina, drvena vuna, slama), treba ih prethodno neutralizirati (mineralizirati). Beton od organskih tvari upotrebljava se za izradbu lakih ploča, a nije prikladan za monolitne zidove. Ako se uzima agregat, bilo lak ili težak, koji se sastoji od zrna samo jedne veličine (frakcije), ti se betoni također ubrajaju u lake betone (jednozrnati betoni).

Armirani beton

Armirani beton kompozitni je materijal dobiven sprezanjem betona i armature. Budući da beton može preuzeti samo malena vlačna naprezanja, u većinu konstruktivnih elemenata, u kojima se obično javljaju takva naprezanja, umeće se čelična armatura koja ih u potpunosti preuzima, a beton ostaje opterećen samo tlačnim naprezanjima, koja izvrsno podnosi. Prvi je na tu zamisao došao francuski vrtlar J. Monier, koji je 1849. na taj način ojačavao posude za cvijeće. Francuski inženjer F. Hennebique (1842–1921) izumio je prikladan način povezivanja armature i izgradio u Parizu prvu zgradu od armiranoga betona. Armaturu danas uglavnom čine čelične žice, glatke ili rebraste šipke te mreže s kvadratičnim ili pravokutnim otvorima. Armaturni je čelik mekan, čvrstoće 360 do 520 N/mm², a promjer mu je najčešće 5 do 32 mm. Precizno proračunata armatura polaže se prije betoniranja na točno određena mjesta u budućem betonskom elementu te međusobno povezuje, nerijetko tvoreći zamršene spletove; ugradnju armature (armiranje) provode školovani radnici, armirači. Kako bi se postigla kasnija dobra sprega betona i čelika, kod betoniranja se nastoji postići što potpunija obavijenost armature betonom. Zahvaljujući gotovo jednakom koeficijentu toplinskog rastezanja betona i čelika, veza između betona i armature ne slabi ni pri većim promjenama temperature. Radi zaštite od vanjskih agresivnih tvari i sprječavanja korozije, čelične šipke trebaju biti prekrivene betonom debljine 1,5 do 5 cm. Oblik armiranobetonske konstrukcije prilagođuje se vrlo lako svakomu projektu. Trajnost tih konstrukcija vrlo je velika, a troškovi su održavanja, ako su dobro izvedene, maleni. Zahvaljujući tim svojstvima armirani se beton danas upotrebljava za najrazličitije građevine, kao što su stambeni, javni, športski i industrijski objekti, mostovi, silosi, brane, ceste, cjevovodi. Posebne su vrste armiranog betona ferocement i torkret, kao i prednapregnuti beton.

Prednapregnuti beton

Pod tim se nazivom razumije armirani beton kojemu se armatura, obično čelična užad velike čvrstoće, prije zalijevanja betonskom mješavinom snažno napne, ili se ulaže u plastične cijevi pa napinje nakon otvrdnuća betonskog elementa, a krajevi se nakon postupka učvršćuju; napinjanje se obično provodi hidrauličnim prešama. U betonu s prethodno napregnutom armaturom nastaje nakon očvršćenja i rasterećenja armature veliko tlačno naprezanje zbog stezanja armature. To se primjenjuje na onim mjestima u betonu gdje bi se poslije, tijekom primjene, da je rađen bez prednaprezanja armature, pojavilo vlačno naprezanje. Ideju o prednapregnutom betonu dali su 1886. H. Jackson u SAD-u i 1888. W. Döhring u Njemačkoj, ali se on počeo upotrebljavati tek u XX. st. na temelju radova francuskog inženjera E. Freyssineta. Elementi prednapregnutih konstrukcija manjih su dimenzija od elemenata konstrukcija običnog armiranog betona.

beton. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 26.6.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=7337>.