BETON

Beton jest to materiał konstrukcyjny powstający w wyniku dojrzewania, wiązania i twardnienia mieszanki kruszywa, spoiwa i wody, z ewentualnym dodatkiem domieszek modyfikujących jego właściwości.

Ze względu na rodzaj użytych w mieszance składników betony dzielimy na:

1. Ze względu na spoiwo - beton cementowy, asfaltowy (stosowany do nawierzchni drogowych), żywiczny (np. epoksydowy, poliestrowy); betony żywiczne (polimerobetony) są coraz częściej stosowane w budownictwie jednak zdecydowana większość betonów to betony kruszywowe.

2. Ze względu na rodzaj użytego kruszywa - beton żwirowy, tłuczniowy (kruszywo rozdrobnione sztucznie ze skał), keramzytowy (kruszywo sztuczne, pęczniejące w procesie prażenia).

3. Podstawowym parametrem charakteryzującym beton jest jego klasa, oznaczająca wytrzymałość na ściskanie gwarantowaną przez producenta z prawdopodobieństwem 95%, mierzona w MPa.

Klasę betonu określa norma PN-EN 206-1/2003 i PN-B-03264/2002. Beton zwykły może być produkowany w klasach: od B 7,5 do B 50. Betony wysokowytrzymałościowe produkowane są w klasie wyższej niż B 50. Klasa jest jednym z kryteriów zastosowania mieszanki betonowej w określonego rodzaju elementach i konstrukcjach budowlanych np:

- B 10 i B 15 - fundamenty budynków i elementy zginane narażone na małe obciążenia użytkowe,

- do B 20 - elementy ściskane mimośrodowo,

- do B 25 - fundamenty pod maszyny,

- do B 30 - elementy cienkościenne,

- do B 35 - elementy mostów,

- do B 40 - żelbetowe elementy prefabrykowane,

- > B 45 - nawierzchnie drogowe.

Symbol B 20 oznacza beton klasy 20 (o gwarantowanej wytrzymałości na ściskanie 20 MPa).

Betony mogą być produkowane na placu budowy lub w zakładzie wytwórczym i przewiezione na plac budowy (do miejsca wbudowania). Tak przygotowana mieszanka nosi wtedy nazwę betonu towarowego.

Ze względu na gęstość pozorną betony dzielimy na:

- lekkie - o gęstości pozornej mniejszej niż 1800 kg/m2

- zwykłe - o gęstości pozornej zawartej między 1800 kg/m2 i 2600 kg/m2

- ciężkie - o gęstości pozornej większej niż 2600 kg/m2

Konsystencja określa podatność na przemieszczenie mieszanki betonowej. Ma to ogromne znzczenie przy tłoczeniu mieszanki za pomocą pomp, układaniu w szalunkach o skomplikowanych kształtach i dużej ilości zbrojenia, w transporcie oraz przy zagęszczaniu.

Mieszanka betonowa może być produkowana o konsystencji ciekłej, półciekłej, plastycznej, gęstoplastycznej i wilgotnej.

Urabialność decyduje o równomiernym rozmieszczeniu składników w mieszance betonowej, co w efekcie prowadzi do polepszenia cech technicznych betonu. Lepsza urabialność usprawnia ułożenie i zagęszczenie mieszanki i zapobiega rozsegregowaniu składników. Zagęszczenie mieszanki betonowej zmniejsza porowatość i usprawnia ułożenie mieszanki betonowej.

Podstawowe cechy techniczne betonu:

- wytrzymałość na ściskanie - charakteryzowana przez klasę,

- mrozoodporność - charakteryzowana przez liczbę cykli zamrażania i odmrażania.

SPOIWA

Spoiwa to podstawowe materiały wiążące stosowane w budownictwie. Spoiwem nazywamy sproszkowany materiał, najczęściej pochodzenia mineralnego, który po zmieszaniu z wodą lub innym roztworem tężeje i twardnieje, nabierając cech ciała stałego.

Ze względu na sposób twardnienia spoiwa dzielimy na:

- hydrauliczne - twardniejące i wiążące na powietrzu i w wodzie: cement portlandzki, cementy hutnicze i wapno hydrauliczne,

- powietrzne - twardniejące i wiążące tylko na powietrzu, a po stwardnieniu odporne na działanie wody: wapno zwykłe i gips. W zależności od rodzaju surowca, spoiwa powietrzne można podzielić na spoiwa wapienne i gipsowe.

CEMENT

Cement - spoiwo hydrauliczne otrzymywane ze zmielenia klinkieru cementowego z dodatkiem kamienia gipsowego (ok. 5%) i innych surowców, których wielkości wagowe wynoszą od 3 do 55% (żużel, pył krzemionkowy, pucolany, popiół lotny, wapień). Kamień gipsowy pełni rolę regulatora warunków wiązania cementu. Klinkier cementowy (główny składnik cementu) - powstaje przez wypalenie w temperaturze około 1450 °C mieszaniny wapieni (margli) i glinokrzemianów (gliny) a następnie zmielenie. Podstawową cechą cementu jest klasa, określająca wytrzymałość znormalizowanej zaprawy na ściskanie oznaczona po 28 dniach twardnienia podaną w MPa. Klasę cementu dobiera się w zależności od klasy betonu przewidzianej w projekcie konstrukcji, co prowadzi do następującego podziału: 32,5; 32,5R; 42,5N; 42,5R; 52,5N; 52,5R (litera R oznacza, że cement ma wysoką wytrzymałość wczesną - oznaczoną po 2 lub 7 dniach twardnienia, litera N - o normalnej wytrzymałości wczesnej).

Zgodnie z obowiązującymi normami cementy powszechnego użytku można podzielić na cztery rodzaje:

- CEM I - cement portlandzki (bez dodatków),

- CEM II - cementy mieszane: żużlowy (S), krzemionkowy (D), pucolanowy (P-naturalny lub Q-przemysłowy), popiołowy (V-popiół lotny krzemionkowy, W-popiół lotny wapienny), wapienny (L), żużlowo-popiołowy (SV),

- CEM III - cement hutniczy - wysoka odporność na działanie siarczanów i kwasów humusowych pozwala na stosowanie w środowiskach o podwyżśzonej agresywności,

- CEM IV - cement pucolanowy - również wysoka odporność na negatywny wpływ środowisk o agresji kwaśnej (np. wody siarczanowej). Stosowany jako spoiwo do betonów i zapraw oraz do produkcji elementów z betonu komórkowego,

- CEM V - cementy wieloskładnikowe.

Z uwagi na ilość dodatków cementy dzieli się na odmiany A i B, które określają dopuszczalną ilość dodatków dla poszczególnych rodzajów cementu.

Klasę cementu dobiera się w zależności od klasy betonu przewidzianej w projekcie konstrukcji, co prowadzi do następującego podziału:

- do betonów klas B 7,5 do B 30 i betonów komórkowych stosujesię cementy klas 32,5 i 32,5R

- do betonów klas B 20 do B 50 (i wyższych) stosuje się cementy klas 42,5 i 42,5R

- do betonów klas B 25 do B 50 stosuje sieę cementy klasy 52,5

Oferta cementów obejmuje również produkty specjalne:

- cement murarski - klasa 15, stosuje się do zapraw murarskich i tynkarskich, do sporządzania betonów niskich marek,

- cement portlandzki biały - stosuje się do produkcji suchych mieszanek tynkarskich i w robotachelewacyjnych; jest to również podstawowy surowiec do produkcji cementów kolorowych; biel osiąga się przez ograniczenie do minimum zawartości tlenków metali barwiących (żelazo, chrom, mangan), a klinkier wypalany jest z wykorzystaniem paliw bezpopiołowych,

- cement hydrotechniczny - stosowany głównie w robotach hydrotechnicznych i budownictwie wodno-inżynieryjnym,

- cement portlandzki siarczanoodporny - klasyfikowany jest ze względu na odporność na siarczany (o umiarkowanej lub dużej odporności), która zależy w głównej mierze od zawartości takich związków jak glinian trójwapniowy i tlenek sodu; zawartość drugiego związku (do 0,6%) decyduje o alkaliczności cementu.

WAPNO

Wapno budowlane jest to spoiwo powietrzne (z wyjątkiem wapna hydraulicznego), którego głównymi składnikami są: tlenki (CaO) i wodorotlenki wapnia z niewielkim udziałem tlenku i wodorotlenku magnezu, dwutlenku krzemu, tlenku glinu i tlenku żelaza.

W zależności od rodzaju surowca rozróżnia się trzy rodzaje wapna budowlanego:

- CL (wapniowe) - wytwarzane z czystych wapieni; odmiany CL 90, CL 80, i CL 70 określają dodatkowo łączną, procentową zawartość tlenków wapnia i magnezu,

- DL (dolomitowe) - wytwarzane z wapieni zdolomityzowanych; odmiany DL 85 i DL 80 określają dodatkowo łączną, procentową zawartość tlenków wapnia i magnezu,

- HL (hydrauliczne) - spoiwo hydrauliczne (klasy HL2, HL3,5 i HL5) wytwarzane z wapieni ilastych (dostarczane w gotowych opakowaniach); stosowane jest do betonów niskich marek, do zapraw zastępujących zaprawy wapienno-cementowe i do murowania ścianek fundamentowych.

Wapno niegaszone (palone) otrzymuje się przez wypalenie kamienia wapiennego lub wapieni dolomitowych w temperaturze od 950 do 1300 °C. W zależności od stopnia rozdrobnienia rozróżniamy wapno niegaszone w kawałkach i wapno niegaszone mielone, otrzymane przez zmielenie wapna w kawałkach. Wapno niegaszone w kawałkach służy jako surowiec do otrzymywania ciasta wapiennego. Wapno niegaszone mielone, dostarczane na budowę w workach lub pojemnikach, jest wykorzystywane bezpośrednio (bez gaszenia) do otrzymywania zaprawy wapiennej (wapno miesza się z piaskiem, a następnie z wodą). Ponieważ podczas mieszania wapna mielonego z wodą wytwarza się ciepło (wskutek gaszenia proszku w zaprawie), proces wiązania i twardnienia zaprawy jest przyspieszony, co jest korzystne w przypadku robót wykonywanych w okresie zimowym. Jednak wapno mielone nie może być przechowywane dłużej niż 2-3 tygodnie, ponieważ traci swoje właściwości wskutek wchłaniania wilgoci z powietrza.

Wapno niegaszone mielone jest bardzo szkodliwe dla zdrowia; działa niekorzystnie na skórę i drogi oddechowe, dlatego podczas sporządzania zaprawy należy bezwzględnie stosować środki ochronne: maskę, rękawice, kombinezon.

Gaszenie (lasowanie) wapna palonego polega na ręcznym lub mechanicznym mieszaniu z wodą. Podczas mieszania tlenek wapniowy wchodzi w reakcję chemiczną z wodą - procesowi temu towarzyszy wydzielanie ciepła. Czas gaszenia wapna wynosi 0,5 do 2 godzin i wyzwala się przy tym temperatura przekraczająca 60°C (zalecane są szczególne środki ostrożności w celu uniknięcia oparzeń).

Gaszenie ręczne przeprowadza się w skrzyniach drewnianych. Wapno gasi się aż do momentu otrzymania masy o jednolitej konsystencji. ze względu na możliwość poparzenia należy podczas tej czynności zachować szczególną ostrożność: konieczne jest założenie okularów ochronnych, gumowych butów i ochronnego ubrania. Po zgaszeniu wapno przechowuje się w dołach (czas przechowywania zależy od przeznaczenia wapna i waha się od trzech tygodni do sześciu miesięcy), gdzie powinno być zabezpieczone przed wpływami atmosferycznymi (woda opadowa, śnieg, promienie słoneczne, mróz).

Gaszenie mechaniczne przeprowadza się przy pomocy specjalnie do tego celu przeznaczonych maszyn. Okres dojrzewania wapna w dołach jest w tym przypadku skrócony do jednego tygodnia, jednak wapno palone musi być zmielone bezpośrednio przed gaszeniem.

Wapno mokrogaszone (ciasto wapienne) otrzymuje się przez gaszenie (lasowanie) wapna palonego dużą ilością wody. Zgaszone ciasto powinno mieć kolor biały lub szary i być tłuste. Kolor brązowy świadczy o zbyt małej ilości wody użytej do gaszenia.

Wapno suchogaszone (hydratyzowane) otrzymuje się przez gaszenie wapna w warunkach fabrycznych. Ma postać proszku. Wapno suchogaszone wykorzystuje się do sporządzania zapraw murarskich i tynkarskich oraz suchych mieszanek tynków szlachetnych. Celowe jest zarobienie wodą na 24-36 godzin przed użyciem w celu dogaszenia niezgaszonych cząstek.

Mleko wapienne - jest to zawiesina wapna gaszonego w wodzie; znajduje zastosowanie jako składnik zapraw murarskich, farb do wymalowań zewnętrznych, odkażania.

GIPS

Gips budowlany jest to spoiwo powietrzne, którego głównym składnikiem jest półwodny siarczan wapnia, otrzymany przez odwodnienie kamienia gipsowego (wypalenie skał gipsowych w temperaturze ok. 200 °C).

Ze względu na uziarnienie rozróżniamy dwie odmiany gipsu: GB-G gips budowlany grubo mielony, GB-D gips budowlany drobno mielony.

Ze względu na wytrzymałość na ściskanie po wysuszeniu rozróżniamy dwa gatunki: gips budowlany 6, gips budowlany 8.

Produkuje się dwa rodzaje spoiw gipsowych: zwykłe i specjalne.

Gips budowlany zwykły stosuje się do tynków dekoracyjnych i do pomocniczych prac budowlanych. Do spoiw gipsowych specjalnych zaliczamy: klej gipsowy, gips szpachlowy i gips tynkarski. Stosuje się je do klejenia prefabrykatów gipsowych, szpachlowania elementów gipsowych (np. płyt gipsowo-kartonowych lub gipsowych), sporządzania zapraw i tynków wewnętrznych.

Spoiwo gipsowe szybko wiąże (początek już po 3 minutach, koniec najpóźniej po 30 minutach) - należy o tym pamiętać przy wszelkiego rodzaju robotach wykończeniowych, by w odpowiednim czasie dokonać ewentualnych korekt połączeń elementów lub reperacji powierzchni; na rynku dostepne są gotowe mieszanki z odpowiednimi modyfikatorami czasu wiązania. Opóźnienie w wiązaniu gipsu powodują: boraks, cytrynian potasu lub sodu, węglan wapnia, fosforany.

Nieznaczne zawilgocenie elementów gipsowych prowadzi do znacznego (70%) spadku wytrzymałości na ściskanie, elementy stosowane na zewnątrz powinny być odpowiednio zabezpieczone przed wilgocią (impregnowane lub osłonięte).

Spoiwa gipsowe powodują korozję stali zbrojeniowej.

Elementy gipsowe znakomicie regulują „mikroklimat" w pomieszczeniu przez przyjmowanie i oddawanie wilgoci.