A beton egy különleges építőanyag – a beton összetétele, konzisztencia, betonfajták

A beton, mint építőanyag az „egyszerű és nagyszerű” tipikus példája. A beton összetétele három anyag kombinációja. Összetevői: cement, adalékanyagok (kőzúzalék, homok, kavics) és víz.

Az adalékanyagok, mint például homok, kavics vagy zúzott természetes kő, a beton térfogatának körülbelül 70-80 százalékát teszik ki. Ezek típusa jelentősen meghatározza a beton fizikai tulajdonságait.
A beton legfontosabb eleme, a cement. Kötőanyagként vagyis „ragasztóként” funkcionál, garantálja a beton szilárdságát és tartósságát. A cement egy száraz anyagkeverék, fő összetevői a klinker (agyagos mészkő darabolva, őrölve, kiégetve), hidraulitok és egyéb adalékanyagok (mészkő, granulált kohósalak, pernye stb.).
A DIN EN 197 cementszabvány alapján több mint 20 cementtípust különböztetünk meg. A különböző cementtípusok, mint például a portlandcement vagy a puccoláncement, különböző tulajdonságokkal rendelkeznek, különböző feladatokhoz alkalmasak.
A víz, mint a harmadik lényeges komponens, elindítja a keményedési folyamat kémiai reakcióját (hidratáció). A hidratáció egy kémiai-ásványtani folyamat, amely víz alatt és levegőn egyaránt végbemegy. Ezen összetevők pontos kiválasztása és keverése, gyakran adalékanyagokkal kiegészítve, (vagyis a megfelelő beton keverési arány megtalálása) lehetővé teszi a különböző minőségű betonfajták előállítását, a legkülönbözőbb területeken való felhasználását.
A minőségi alapanyagok és azok megfelelő összetételén túl a gyártási folyamat is döntő tényező a beton minősége, tulajdonságai, tartóssága szempontjából. Ezt is szigorú szabványok (pl. a DIN 1045-2 szabvány) szabályozzák.

Ezekből a látszólag egyszerű összetevőkből egy olyan építőanyag jön létre, amely sokoldalúságának és tartósságának köszönhetően modern épületeink alapját képezi.

A beton tulajdonságai

A mindenre képes beton modern és dinamikus építőanyag, az épületek tartósságának és biztonságának szimbóluma. A beton hosszú múltra visszatekintő termék. A beton előállításának elve már az ókorban ismert volt, és a rómaiak fejlesztették csúcsra. Aki a római Pantheonban gyönyörködik, az egy római betonból készült épületet csodál.

A beton ötvözi a funkcionalitást és a designt: megjelenése miatt különleges anyag, amely könnyen alkalmazkodik az épület mindenkori követelményeihez, ugyanakkor szinte korlátlan tervezési szabadságot kínál szerkezetek és felületek építéséhez. A feldolgozás és a beton recept lehetséges változatainak széles skálájának köszönhetően a beton univerzálisan használható, és megfelel az ökológiai és gazdaságos építés kritériumainak.

A beton erős, ellenálló és tartós mind a levegőben, mind a víz alatt.
A beton ellenáll a nagyon nagy nyomóerőknek. A világ legmagasabb épületei betonból készültek.
A beton nem éghető, ezért nagyon magas tűzállóságot biztosít.
A beton nagy tömege révén jó hangszigetelő.
A betonnak az összetevői miatt nagy a súlya. Ezért a meleget és a hideget is jól tartja, épületek fűtésére és hűtésére is használják.
A beton formázható. A beton forradalmi tulajdonsága, hogy friss alakjában képlékeny, tehát igény szerint a legkülönbözőbb formákba önthető. Csak bizonyos idő elteltével szilárdul meg, de akkor nagyon szilárd lesz.
A beton színes is lehet. A pigmentek használata a színek széles választékát biztosítja.
A beton újrahasznosítható. Ha a szerkezetre már nincs szükség, a beton összetörhető és új betonhoz adalékanyagként felhasználható.
A beton fenntartható is lehet. Minél közelebbi bányákból, gyárakból származnak a beton alapanyagai, annál kisebb a beton előállításnak környezeti terhelése.

Betonfajták

A beton típusokat különböző kritériumok alapján lehet csoportokba sorolni. A leggyakoribb csoportosítási kritérium

a nyomószilárdság,
a száraz térfogatsűrűség – normál, nehéz és könnyűbeton kategóriákba sorolva –
és a konzisztencia, amely alapján a földnedves, kissé képlékeny, képlékeny, önterülő beton kategóriákat különböztetjük meg.
A tervezett felhasználás alapján megkülönböztetünk például transzportbetont, az előregyártott betont, vízálló betont.
Az adalékanyag típusa (kőzúzalék, kavics, homok), valamint a tömörítés típusa (például döngölt, vibrált vagy lőtt beton) szintén fontos megkülönböztető jegyek.
E típusokon kívül a betont számos tulajdonság jellemzi, többek között a nyomószilárdság, a megmunkálhatóság, a vízzáróság, a hőszigetelés, a fagyállóság, a méretstabilitás és a hangszigetelés. Ezek a tulajdonságok a beton típusától és összetételétől függően változnak, így a beton a modern építészetben a felhasználási területek igen széles skálájára alkalmas.

A konzisztenciáról

A friss beton egyik legjellemzőbb tulajdonsága a konzisztencia. A görög eredetű konzisztencia jelentése anyagsűrűség, halmazállapot, elvontabb értelemben egységesség, belső ellentmondásoktól való mentesség. A beton konzisztencia nyilván az elsődleges értelmében anyagsűrűséget, halmazállapotot jelent, vagyis a friss beton képlékenységét, folyósságát adja meg. A konzisztencia annak függvényében változik, hogy a beton recept milyen arányban tartalmaz cementet és vizet. A beton konzisztenciája a felhasználás szempontjából elsősorban a teríthetőség, bedolgozhatóság miatt fontos, de a szilárdságot is befolyásolja.

Azonos összetétel esetén a beton erőssége, szilárdsága a folyóssággal fordítottan arányos.
Minél több egy masszában a cement, annál erősebb (és drágább) lesz a beton.
Sűrűn vasalt szerkezeteket csak a képlékenyebb beton tudja teljesen körül venni.
Minél képlékenyebb a beton, minél nagyobb a víztartalma, annál könnyebb a bedolgozása.

Betonfajták konzisztencia szerint növekvő sorrendben:

földnedves (jele F1, vagy régebbi szerint FN),
kissé képlékeny (jele F2, vagy régebbi szerint KK)
képlékeny (jele F3, vagy régebbi szerint K); illetve F4, F5, F6 (régebbi szerint folyós, F)

Mennyi idő alatt köt meg a beton? A cement és a víz hidratációja

A friss beton nedves, viszkózus állaga hatalmas előnyt jelent. Az építőanyag így éri el egyedülálló rugalmasságát, ami lehetővé teszi a szokatlan formájú épületek létrehozását. Az a viszonylag hosszú időtartam, amely alatt a frissen kevert beton még formázható, annak köszönhető, hogy a beton kötési ideje viszonylag hosszú, egy aránylag lassú kémiai folyamat, amit a beton keverési arány is befolyásol.

A döntő tényező a cement és a víz közötti reakció. Ezt nevezzük hidratációnak, mivel a víz nagyrészt kémiailag megkötődik. Szigorúan véve tehát helytelen azt mondani, hogy a beton szárad, vagy mennyi a beton száradási ideje. A víz nem távozik a környezetbe, tehát nem szárad, hanem kémiai reakcióba lép a cementtel és együtt kőkemény szilárd anyagot képeznek. (A többi összetevő – sóder, adalékanyagok – nem játszik szerepet a kémiai reakcióban.)