Beton – nowoczesne technologie i rodzaje mieszanek betonowych - biuraprojektowe.eu

Szanowny Kliencie

przypominamy podstawowe informacje z zakresu przetwarzania danych dostarczanych przez Państwa podczas korzystania z naszej platformy. Zamykając ten komunikat (poprzez kliknięcie w przycisk "Akceptuję"), wyrażają Państwo zgodę na wskazane poniżej działania. Platforma biuraprojektowe.eu stosuje pliki cookies (tzw. ciasteczka) i inne pokrewne technologie, które mają na celu:
• poznanie Państwa preferencji na podstawie sposobu korzystania z naszego serwisu;
• wyświetlanie spersonalizowanych reklam, które odpowiadają Państwa zainteresowaniom;
• zapewnienie bezpieczeństwa podczas korzystania z platformy;
• ulepszenie świadczonych przez nas usług poprzez wykorzystanie danych w celach analitycznych i statystycznych;

Zakres wykorzystywania plików cookies mogą Państwo określić w ustawieniach przeglądarki. Bez wprowadzenia zmian ustawień, informacje w plikach cookies mogą być zapisywane w pamięci urządzenia. W ramach świadczonych usług staramy się wyświetlać reklamy odpowiadające Państwa zainteresowaniom, które dotyczą naszych usług oraz usług klientów (marketing bezpośredni). W tym celu wykorzystujemy informacje zapisywane w plikach cookies, które otrzymujemy podczas korzystania z naszych stron. Nasze działania podejmowane są zgodnie z obowiązującym prawem w ramach tzw. uzasadnionego interesu administratora danych, ponieważ chcemy, by wszystkie nasze usługi, w tym wyświetlane reklamy, były najlepiej dopasowane do potrzeb użytkownika.

Podstawowe zasady korzystania z naszych serwisów zostały określone w Regulaminie Portalu biuraprojektowe.eu. Administratorem danych jest Madra Invest sp. z o.o. z siedzibą w Legnicy przy ul. Szczytnickiej 60 zarejestrowana w Sądzie Rejonowym dla Wrocławia Fabrycznej we Wrocławiu, IX Wydział Gospodarczy Krajowego Rejestru Sądowego pod numerem KRS 0000719375. Mogą Państwo skontaktować się z Biurem Obsługi Klienta za pośrednictwem formularza kontaktowego lub e-mail kontakt@biuraprojektowe.eu. W dowolnym momencie mogą Państwo też wyrazić swój sprzeciw wobec tego rodzaju działań. Podobne działania w celach marketingowych podejmują nasi partnerzy, którym udostępniamy powierzchnie reklamowe w naszym portalu. Nasi partnerzy gromadzą i wykorzystują informacje określające Państwa sposób korzystania z naszego serwisu. Dzięki temu wyświetlają reklamy najbardziej dopasowane do uzyskanych informacji oraz udostępniają je innym podmiotom wyświetlającym lub zlecającym reklamę w Internecie. W związku z reformą prawa ochrony danych osobowych nasi partnerzy potrzebują Państwa zgody na działania, których dokonują na naszych stronach. W przypadku jej udzielenia nasi partnerzy będą mogli, w ramach uzasadnionego interesu, wykorzystać Państwa informacje także dla celów analitycznych służących ocenie skuteczności podejmowanych działań marketingowych. Ewentualna zgoda jest Państwa dobrowolną decyzją, natomiast brak jej udzielenia może wpłynąć na Państwa komfort korzystania z naszych serwisów. Reklamy nieodpowiadające zainteresowaniom użytkownika są nie tylko nieatrakcyjne, ale i drażniące dla odbiorcy. Mogą Państwo udzielić zgodę poprzez zamknięcie tego komunikatu (kliknięcie w przycisk "Akceptuję"). Cofnięcie udzielenia zgody jest możliwe w każdej chwili, co jednak nie będzie równoznaczne z tym, że korzystanie z tych informacji do czasu wycofania zgody nie było zgodne z prawem. Mają Państwo pełne prawo do zgłoszenia podmiotowi wykorzystującemu Państwa dane osobowe żądania dostępu do tych informacji, ich poprawiania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania. Nie w każdym przypadku możliwe jest zrealizowanie Państwa praw w odniesieniu do informacji zapisanych w plikach cookies. Więcej szczegółów znajduje się w naszej Polityce prywatności, w ramach której możliwe jest udzielenie, odwołanie zgody lub zarządzanie ustawieniami prywatności.

Polityka prywatności Akceptuję

Aktualności

Beton – nowoczesne technologie i rodzaje mieszanek betonowych


Photo by Craig Hartley

Beton jest najbardziej rozpowszechnionym materiałem budowlanym na świecie. Sprawdza się w przypadku wieżowców i konstrukcji wystawionych na ekstremalne warunki pogodowe oraz geologiczne. Jest obecny w budownictwie lądowym i wodnym.

Historycznie beton był wykorzystywany przez starożytnych Egipcjan czy Rzymian. Przez lata przechodził modyfikacje, a jego skład ulegał zmianie. Pozostaje jednak tworzywem uniwersalnym i trwałym.

W tym artykule kontynuujemy niedawno podjęty wątek <<zobacz: Monitorowanie temperatury betonu w niskiej temperaturze>>

Dziś przedstawiamy innowacje zastosowane w procesie produkcyjnym betonu. Nie byłby on tak rozpowszechniony, gdyby nie jego właściwości, które umożliwiają wielorakie wykorzystanie. Ogólnie rzecz ujmując beton powstaje z połączenia cementu zwanego portlandzkim (wynaleziono go w 1824 r.), kruszyw wydobywalnych oraz dodatków poprawiających jakość oraz właściwości betonu. Oczywiście niezbędna jest też substancja wiążąca całość, czyli woda. Obecnie do składu betonu dodaje się nowoczesne materiały, które zwiększają jego wytrzymałość i trwałość. Są to też odpady przemysłowe, których wykorzystanie jest działaniem proekologicznym zgodnym z ogólnoświatową tendencją no-waste. Wśród tych materiałów należy wymienić: popiół lotny, cement żużlowy oraz pyły krzemionkowe. Zastosowanie domieszek chemicznych wpływa na czas, płynność i odporność na zamrażanie lub odmrażanie, czy wreszcie proces utwardzania. Do składu betonu dodaje się włókna syntetyczne, które zwiększają elastyczność materiału, a przez to jego wytrzymałość i odporność na działania czynników zewnętrznych, jak np. ruchy tektoniczne czy uderzenia fal morskich. Włókna zwiększają również odporność betonu na uszkodzenia i pękania.

Wachlarz dodatków, jakich stosowanie staje się coraz bardziej powszechne, jest dość szeroki o czym zapewne większość czytelników naszej platformy wie. Poniżej jednak, przedstawiamy kilka szczególnie interesujących i nowatorskich rodzajów betonu.
 

Samoczyszczący

Jednym z innowacyjnych składników poprawiających właściwości betonu jest dwutlenek tytanu (TiO2). Został on wykorzystany przy budowie Kościoła Jubileuszowego w Rzymie. Szczególną cechą tego związku chemicznego jest to, że powala on utrzymać powierzchnię w czystości. Dlatego używa się go chętnie w architekturze. Cała tajemnica kryje się w reakcjach, jakie zachodzą między TiO2 a powietrzem. Zastosowany w betonie dwutlenek tytanu oczyszcza powietrze z zanieczyszczeń. Katalizatorem reakcji jest światło słoneczne. Samoczyszczący beton jest więc stosowany jako zewnętrzna powłoka konstrukcji szczególnie narażonych na oddziaływanie środowiska zewnętrznego – głównie miejskiego, w którym pełno jest dwutlenku węgla, czy dwutlenku azotu (NO2) i innych szkodliwych substancji. Efekty oddziaływania tych związków są widoczne na fasadach budynków.


Kościół Jubileuszowy w Rzymie, Włochy/ Fot: Scott Frances - przykładowa inwestycja z wykorzystaniem samoczyszczącego betonu

Inspiracją dla zastosowania TiO2 była obserwacja drobnoustrojów mających zdolność do redukowania szkodliwych czynników chemicznych poprzez ich utlenianie w procesie fotokatalizy. W betonie samoczyszczącym mechanizm jest podobny, dlatego tak ważna jest ekspozycja materiału na światło słoneczne. Dzięki niemu szkodliwy dwutlenek azotu jest przekształcany – utleniany – do NO3, który jest rozpuszczalny w wodzie, a tym samym zmywany z powierzchni budynku pokrytej cementem wzbogaconym w dwutlenek tytanu.

Jak dowodzą badania ten typ materiału budowlanego może znacznie zmniejszyć zanieczyszczenie w środowisku miejskim. Dane te pokazują, że zastosowanie betonu samoczyszczącego z dodatkiem TiO2 w zaledwie 15% budynków istniejących na obszarze miejskim, może dać efekt w postaci zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza o 50%. Jest to dość odważne stwierdzenie w zakresie zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza jednak metoda jak najbardziej wpisuje się w trendy ekologii.
 

Beton plastyczny – ECC

Jest to materiał giętki i bardzo elastyczny. Doskonale sprawdza się w konstrukcjach narażonych na czynniki zewnętrzne, gdzie wymagana jest wysoka odporność konstrukcji. Sekretem tego rodzaju betonu jest wykorzystanie przy jego produkcji masy perłowej. Masa perłowa składa się z małych płytek aragonitowych trzymanych razem przez naturalne polimery. Taka struktura powoduje, że masa perłowa jest jednocześnie bardzo wytrzymała i odporna. Dzięki wiązaniom polimerowym masa perłowa pod wpływem nacisku nie ulega zniszczeniu. Wchodzące w jej skład płytki po prostu się przesuwają, a po usunięciu obciążenia – powracają na swoje miejsce. Materiał ten został wynaleziony na Uniwersytecie w Michigan.

Zastosowanie masy perłowej w składzie betonu powoduje, że wykazuje on większą tolerancję na obciążenia. Jak pokazują testy, daje to zwiększenie wytrzymałości o 300 do 500 razy w porównaniu do betonu tradycyjnego. Dlatego też może być on doskonałym materiałem do zastosowania przy budowie dróg. Powierzchnia jezdni nie poddawałaby się tak łatwo naciskom pojazdów wielkogabarytowych. Ten rodzaj betonu jest też dobrym rozwiązaniem dla elementów konstrukcyjnych mostów czy wiaduktów. Zastosowano go m.in. przy budowie amortyzatorów wiaduktu Seisho Bypass w Japonii. Japonia jest rejonem aktywnym sejsmicznie. Bezpieczeństwo i trwałość konstrukcji stają się istotnym czynnikiem, a wykorzystanie elastycznego betonu zwiększa odporność całego obiektu na czynniki geologiczne. Ponadto można go zastosować w budownictwie podziemnym i wodnym.

Ten beton ma też właściwości samoleczące. Drobne pęknięcia, jakie powstają na jego powierzchni są wypełniane poprzez generowanie produktów „leczniczych” w trakcie mineralizacji węgla oraz dzięki stałemu nawodnieniu, które wypełnia te mikrouszkodzenia. To także rozwiązanie idealne dla konstrukcji poddawanych ekspozycji na czynniki zewnętrzne, w tym – ruchy tektoniczne. Natychmiastowa regeneracja powierzchni zapobiega powiększaniu ubytków, a tym samym uszkodzeniu całej konstrukcji.

Dotychczas najbardziej rozpowszechnioną metodą zwiększania elastyczności betonu było zastosowanie włókien, zarówno sztucznych, jak i naturalnych. Ich wykorzystanie zwalczało min. skurcze uszkadzające materiał. Coraz powszechniej używa się stalowych lub kompozytowych włókien dodawanych do betonu. Zastępują one stalowe pręty zbrojeniowe. Beton w ten sposób staje się bardziej wytrzymały, a zastąpienie stalowych elementów konstrukcyjnych nadaje obiektowi większą odporność i elastyczność.
 

UHPC – beton o bardzo wysokiej wytrzymałości

Ten rodzaj betonu był wykorzystany przy budowie Muzeum Sztuki Perez w Miami na Florydzie. Cechą charakterystyczną budynku jest największe na świecie (w momencie budowy) okno, które musiało zostać wzmocnione, aby nie pękło pod wpływem silnych wiatrów. Budynek jest też narażony na działanie powietrza nasyconego solą morską, a zatem – na uszkodzenia chemiczne na powierzchni materiałów budowlanych. Niestety nie udało nam się poznać szczegółów w zakresie jego technologii produkcji.

Muzeum Sztuki Perez, Miami, Floryda/ Fot: Christian Klugmann - przykładowa inwestycja z wykorzystaniem UHPC

 

Beton grafenowy

Zbrojony grafenem. Grafen jest rodzajem węgla o specjalnie utkanej siatce atomów ściśle ze sobą związanych w sześciokątnej strukturze plastra miodu. Warstwy grafenu ułożone jedna na drugiej tworzą grafit, który jest kryształową formą węgla. Grafen jako taki jest sto razy mocniejszy niż stal.

Beton grafenowy powstaje poprzez zawieszenie w wodzie płatków grafenu. Następnie woda ta jest dodawana do pozostałych składników betonu, czyli do cementu i kruszywa. Dodanie grafenu powoduje zwiększenie o 146 procent wytrzymałości betonu na ściskanie oraz wzrost odporności na zginanie o 79,5 procent. Jednocześnie w tak wzbogaconym betonie odnotowany jest spadek przepuszczalności wody o 400 procent.  Beton grafenowy jest również bardziej przyjazny dla środowiska. Wynika to z tego, że do jego produkcji zużywa się mniej cementu.

Ten rodzaj betonu można wykorzystywać w mniejszych elementach konstrukcyjnych dla uzyskania określonej wytrzymałości. Tym samym zmniejsza się ilość wykorzystanego materiału, a co za tym idzie koszty ulegają obniżeniu.
 

Beton wychwytujący węgiel

Współczesna technologia pozwala na wyprodukowanie materiału, który wyłapuje cząsteczki węgla zawieszone w powietrzu, a przez to ma pozytywny wpływ na środowisko naturalne. Chodzi tutaj o umożliwienie zwiększonego nasycenia dwutlenkiem węgla w końcowych okresach życia betonu. Związane jest to z odzyskaniem materiału, jakim jest beton i ponownego jego zastosowania w formie przetworzonej do produkcji nowego tworzywa. Wynika to z faktu, iż kruszony beton może pochłonąć znaczne ilości CO2 w krótkim okresie czasu. A zatem wykorzystanie odpadów w postaci starego betonu mocno nasyconego dwutlenkiem węgla zwiększy wytrzymałość betonu nowo powstałego.

725 Ponce, Atlanta, Georgia/ Wiz: Eberly & Associates - przykładowa inwestycja z wykorzystaniem betonu wychwytującego węgiel

Sposobów na uzyskanie dużego stężenia CO2 w powstającym betonie jest wiele. Można wstrzykiwać ten gaz bezpośrednio do prefabrykatu lub przeprowadzać proces utwardzania betonu w CO2. Stosowana jest na przykład metoda utwardzania betonu poprzez jego ekspozycję na powietrze, w którym zawarte są cząsteczki dwutlenku węgla. Dzięki temu ślad węglowy w uzyskanym tworzywie jest zmniejszony o 70 procent.

Jedna z firm produkujących beton wykorzystuje CO2 powstały z emisji przemysłowych. Gaz jest następnie oczyszczany i upłynniany, po czym dostarczany do partnerskiego zakładu w zbiornikach ciśnieniowych i wreszcie wstrzykiwany do betonu podczas jego mieszania. Poprzez oddziaływanie sił fizycznych z dwutlenku węgla powstaje minerał w stanie stałym, który wzmacnia strukturę i zwiększa wytrzymałość betonu na ściskanie. W ten sposób przy produkcji betonu zmniejsza się zapotrzebowanie na cement. Udaje się bowiem uzyskać materiał o określonej wytrzymałości bez zastosowania dotychczasowej ilości cementu.

Ilustracja: zrzut ze strony csengineermag.com/ materiały prasowe - Recyklowane cząstki betonu są pokryte syntetycznym wapieniem, tworząc powłokę o zawartości 44% masy CO2

Inna technologia produkcyjna daje możliwość uzyskania betonu z cementu o mniejszej zawartości wapienia niż w cemencie portlandzkim lub też użycia wapienia syntetycznego. Dzięki temu jest on wypalany w niższych temperaturach niż cement tradycyjny. A zatem jest to proces mniej ingerujący w przyrodę. Dzięki temu wykorzystuje się mniejsze zasoby energii, ale też emituje się mniej gazów cieplarnianych.

Ogólnie rzecz ujmując, beton produkowany przy użyciu materiałów odzyskanych charakteryzuje się: mniejszą ilością wykwitów na powierzchni powstałych w wyniku oddziaływań czynników zewnętrznych, zwłaszcza wody. Ponadto zmniejsza się nasiąkliwość betonu, ale zwiększa jego wytrzymałość na ściskanie. Testy pokazują, że ta wytrzymałość może osiągnąć poziom 690 MPa. Dzięki swojemu składowi jest też kompatybilny z niekonwencjonalnymi kruszywami i szkłem pochodzącym z recyklingu.

Kolejna z technologii wykorzystywanych do produkcji betonu, pozwala na zużycie mniejszej ilości składników do uzyskania materiału końcowego o takich samych parametrach. Wykorzystuje się przy tym maszyny używane w tradycyjnym procesie produkcyjnym, przez co sam proces staje się mniej materiałochłonny i jednocześnie – bardziej ekonomiczny.
 

Beton samozagęszczalny (SCC)

To płynny i niesegregujcy się beton powstaje z dużej porcji drobnego kruszywa i domieszek zwanych superplastyfikatorami oraz modyfikatorami lepkości. Beton ten jest wysoce stabilny. Nie jest konieczne wykorzystywanie wibracji mechanicznych przy jego produkcji. Dzięki swoim właściwościom jest on szybciej stosowany, zwiększając jednorodność powierzchni. Eliminuje to konieczność stosowania obróbki powierzchni, a więc redukuje koszty całej inwestycji. Beton SCC zwiększa bezpieczeństwo stosowania na placach budowy, skraca czas przeprowadzania realizacji, jest wreszcie łatwiejszy w pompowaniu.

Trump Tower, Chicago/ Źródło: trump.com - przykładowa inwestycja z wykorzystaniem z SCC

Po raz pierwszy beton ten został opracowany w 1986 r. przez profesora Okamurę z Uniwersytetu Ouchi w Japonii. Początkowo używano go tylko do prac wysoce specjalistycznych. Od niedawna wykorzystuje się go również w architekturze, ponieważ gwarantuje on lepszą jakość uzyskanej powierzchni. Często jest stosowany przy budowie wieżowców.

Materiały, o których wspominamy na wstępie, jak popiół lotny, żużel wielkopiecowy czy popiół węglowy są także stosowane przy produkcji betonu. Z odpadów przemysłowych udaje się uzyskać składniki najpopularniejszego tworzywa budowlanego na świecie. Dzięki temu o 30 procent spada zużycie materiałów potrzebnych do produkcji betonu, ale też obniża się skład węglowy, a zatem – negatywny wpływ na środowisko naturalne.

Dla przykładu popiół węglowy poddawany obróbce przy wykorzystaniu fal o niskiej częstotliwości uzyskuje mniejsze cząsteczki, a tym samym ilość materiału potrzebnego do uzyskania danej jednostki produktu finalnego ulega zmniejszeniu.
 

Beton geopolimerowy

W warunkach laboratoryjnych testuje się również ten rodzaj betonu. Do jego powstania wykorzystuje się popiół i żużel oraz aktywatory chemiczne jako spoiwo. Ten beton jest bardziej wytrzymały na ściskanie i ognioodporny. Ponadto wykazuje kwasoodporność i mniejszy skurcz podczas suszenia. Na razie nie ma jednak szerszego zastosowania w budownictwie.

Reasumując, w ciągu roku na świecie powstaje około 20 miliardów ton betonu. Zapotrzebowanie na ten materiał będzie stale rósł. Szacuje się, że około 5% światowej emisji CO2 powstało w wyniku produkcji cementu. A zatem wszelkie technologie mające na celu uczynienie produkcji betonu bardziej ekologiczną są pożądane. Również innowacyjność w zakresie materiału daje szansę na jego bardziej racjonalne zagospodarowanie.
 

Polecane: ...Pasjonująca wizja brytyjskiego architekta [Ciekawostki]

Komentarze czytelników
Nikt jeszcze nie skomentował tego artykułu

Skomentuj artykuł

Zaloguj się, aby dodać komentarz.



Czytaj więcej

Wykorzystanie danych w systemach informacji przestrzennej – Kielce GIS
Kielce - przykładem inteligentnego miasta w Polsce? O Smart City świadczy m.in. to w jaki sposób miasto korzysta z posiadanych danych. Czy miasto potrafi je przetworzyć, wyciągnąć na ich podstawie wnioski? Czy takie dane pomagają w funkcjonowaniu miasta?
Udostępnianie zasobów informacji przestrzennej i geodezyjnej w Gliwicach
Gliwice zdecydowały się na opracowanie kompleksowej cyfrowej bazy danych dokumentów planistycznych miasta. Opierając się na spójności i szerokim zakresie informacji utworzono Portal Planistyczny przeznaczony dla mieszkańców i inwestorów. Zobacz kontynuacje cyklu artykułów o Smart City.
Patronat
© biuraprojektowe.eu 2019
Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Prywatności. Mogą Państwo określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w przeglądarce.
Realizacja: MEETMEDIA