Mūsdienu būvniecība prasa jaunas pieejas ne tikai konstrukcionāliem risinājumiem, bet arī materiālu izvēlei un īpašībām. Attīstoties būvmateriālu tirgum, notiek arī izmaiņas betonu ražošanā, proti, nemitīgi tiek pētīti jauni risinājumi īpašību uzlabošanai un dažādošanai, kā arī specifiska rezultāta panākšanai. Betons ir viens no visplašāk pielietotajiem materiāliem, tādēļ tā pētniecību ietekmē augsts pieprasījums. Tas veido jaunu kategoriju, proti, modernie betoni. Izprotot betonu daudzveidību un funkcionālo pielietojumu, ir iespējams ievest zināmu to klasifikāciju pēc noteiktām pazīmēm.

Betonu tehnoloģijas attīstība

Lai izprastu moderno betonu daudzveidību un variācijas, ir jāielūkojas betona attīstības vēsturē. Betons ir sens būvmateriāls, kas tika aizmirsts un atkārtoti atklāts. To var uzskatīt par relatīvi jaunu būvmateriālu, kura īpašības pilnībā vēl nav izpētītas un jauni pētījumi rada iespējas jaunu paveidu izveidei. Oficiāli tiek uzskatīts, ka mūsdienu betona vēsture aizsākas 21. oktobra 1824. gadā, kad Džozefs Aspdins patentēja vielu pelēkā krāsā un nosauca to par Portlandcementu. Neskatoties uz to, ka Senajā Romā plaši tika lietots betons uz puzolānu bāzes, to sastāvs un izgatavošanas tehnoloģija laika gaitā tika nozaudēta, tādējādi viss betona iegūšanas ceļš bija jāatkārto. Jau pāris gadus pēc Aspdina patenta, eksperimentējot ar javu, tika izveidots dzelzsbetons un aizsākās betona konstrukciju ēra. Tāda materiāla popularitāte radīja arī nepieciešamību pēc pētījumiem un attīstības.

Betons ir visplašāk lietotais materiāls būvniecībā visā pasaulē, tas nav ne izturīgākais, ne stiprākais materiāls, tomēr ir vairāki iemesli, kādēļ tas tiek tik plaši lietots. Betonam atšķirībā no tērauda un koka var piešķirt gandrīz jebkuru formu un izmēru. Tas ir iespējams tādēļ, ka iestrādes laikā betons ir plūstošs un pieņem veidņa formu, sacietējot tajā, tā pat ir iespējams samazināt vai palielinās betona plūstamību nepieciešamības gadījumā. Betonam ir raksturīga laba ūdens pretestība, tas var tikt ilgstoši pakļauts tekoša ūdens iedarbībai bez īpašām sekām, atšķirībā no metāla, kas tiecas korodēt, vai koka, kas sadalās. Jāmin, ka betons ir vislētākais materiāls, kas pieejams būvniecībai, tā izejvielas un pildvielas ir relatīvi lētas un plaši pieejamas tirgū.

Ir vairāki iemesli, kādēļ betonam tiek dota priekšroka, salīdzinot ar tēraudu:

• Uzturēšana – betons nekorodē, proti, tam ir cits bojājumu mehānisms, kas ir daudz lēnāks salīdzinot ar tēraudu, tam nav nepieciešamības pēc īpašas virsmas apstrādes, betona stiprība ar laiku pieaug;
• Uguns izturība – betons rada uguns necaurlaidīgu slāni, kas bieži tiek lietots ēkas sadalīšanai, lai gan betonam ir nepieciešana mazāka aizsardzība nekā tēraudam pret uguns ietekmi, tomēr ir jāparedz konstrukcijas aizsardzība pret nobrukumu;
• Iespēja vairākkārt slogot – betona aprēķinos drošības koeficienti paredz līdz pat 50% rezervi graujošai slodzei, tam ir mazāka iespēja sabrukt, slogojot pie sekundārajām izliecēm, tēraudam ir raksturīgs sabrukums mezglos vai pie nelielām deformācijām un atkārtotas slogošanas.

Lai izprastu modernos betonus, ir vērts apspriest betona sastāvu un definīcijas, jo, ja modernos betonus uzskata par pārveidotu tradicionālo betonu, ir vērt zināt uz kā tiek balstīti pētījumi un modifikācijas. Betons ir kompozīts, kas sastāv no saistvielas, kurā iegremdētas dažādas frakcijas pildvielas. Saistvielas funkciju visbiežāk pilda hidrauliskais cements un ūdens, ūdens ir neatņemama betona sastāvdaļa. Kā pildvielas tiek izmantoti grants veida jeb gabalveida materiāls, proti, smiltis, grants, skaldīts akmens.

Pildvielas sadala smalkās un rupjās pildvielās, šāds dalījums ir svarīgs betona ražošanā. Sadalot pildvielas divās grupās, ir iespējamas izpētīt katras ietekmi uz betona darbību un veikt modifikācijas, kas uzlabo vai rada nepieciešamās īpašības. Smalkās pildvielās tiek iekļautas daļiņas ar izmēru no 75μm līdz 4.75 mm, rupjās pildvielas ir lielākas par 4.75mm un to maksimālais izmērs nav ierobežots, tomēr praksē to var ierobežot būvniecības apstākļi un nepieciešanās īpašības.

Pildvielas var būt gan dabīgas izcelsmes, gan mākslīgas izcelsme, tradicionāli betonā tiek izmantotas lokāli sastopamās pildvielas, jo to transportēšana ir neekonomiska. Java ir smilts, cementa un ūdens maisījums, proti, tas ir betons bez rupjās pildvielas, iestrādes procesā javai pievieno rupjās pildvielas un ieklāj vai iepilda veidņos. Moderniem betoniem raksturīga iepriekšēja cementa vai cementējošā materiāla iepriekšēja sajaukšana ar smalko pildvielu, kas jau maisījuma veidā tiek piedāvātas tirgū, tos sauc par sausajiem maisījumiem. Maisījumam tiek pievienots ūdens, tāda metode novērš segregāciju.

Cements ir sauss, pulverveida materiāls, kas ir birstošā formā, tas veic saistes funkcijas, reaģējot ar ūdeni, proti, notiekot hidrotācijas procesam. Cementu sauc par hidraulisko, ja tā gala produkts ir stabils ūdens vidē, visbiežāk izmantotais cements ir Portlandcements. Portlandcements mūsdienās sadala piecās grupās atkarībā no piejaukumu daļas tajā vai sastāva izmaiņām, kā arī maluma pakāpes.

Portlandcementu pēc EN 197 iedala:

• I klases cements – cements, kas izgatavots pēc standarta metodes ar vairāk par 5% piejaukumu;
• II klases cements – Portlandcements ar 35% un vairāk viena veida dominējošo komponenti;
• III Sārņu betons – Portlandcements ar augstu izdedžu daļu;
• IV Puzolānu cements – Portlandcements ar lielu daļu puzolānu;
• V Kompozītais cements – Portlandcementa, izdedžu, veiklo pelnu un puzolānu kompozīts dažādās proporcijās.

Tā pat uz Portlandcementa bāzes tiek veidotas modifikācijas, kuras izmanto modernajos betonos, gan lai pamāktu nepieciešanās īpašības, gan samazinātu izmaksas. Pie tādiem cementiem ir pieskaitāms izdedžu cements, kura pamatā ir Portlandcements ar 70% un vairāk izdedžu piedevas. Tā pat Portlandcementam pievieno vieglos pelnus un mokro silīciju, kas maina tā īpašības un iestrādes un cietēšanas laiku, stiprības uzņemšanas laiku. Hidrauliskas cements ne vienmēr ir arī Portlandcements, modernajos betonos tiek izmantotas arī citas saistvielas, kā piemēram, izdedžu – kaļķakmens cements, sepersulfātizturīgais cements sastāv 80% izdedžu, 15% ģipša un nedaudz Portlandcementa vai kaļķakmens kā hidrotācijas aktivātora, tam ir augsta pretestība darbībai agresīvā vidē īpaši sulfātu ietekmei.

Betona piedevas ir plaša mūsdienu izpētes nozare, kas pilnveido un uzlabo betonu tehnoloģiju gan betona ražošanas un sastāva izveides nozarē, gan betona iestrādes nozarē. Piedevas netiek uzskatītas ne par cementējošo sastāvdaļu, ne pildvielu, tās pievieno īsi pirms masas sagatavošanas vai tās laikā. Betona piedevas var sadalīt pēc to nozīmes vai veida. Pēc veida tās sadala dabīgajās un mākslīgajās, mākslīgās piedevas var sadalīt minerālajās un ķīmiskajās. Dabīgās piedevas ir zināmas vēl kopš betona pirmsākumiem, proti, Romiešu betonu pamatā bija puzolāni, kas tagad tiek lietoti kā piedevas. Tie tiek pievienoti pietiekami lielā daudzumā, pārsvarā to darbība ir vienkārša, tie uzlabo betona pretestību.

Mākslīgās minerālās piedevas visbiežāk ir vieglie pelni mikro silīcija vai izdedži, katrs no tiek pievienots ar noteiktu mērķi un dažādos daudzumos, dažos gadījumos vairāki kopā. Šīs pievedas var uzlabot betona izturību, samazināt termiskās plaisāšanas iespaidu, uzlabot sārmu un sulfātu pretestību. Mākslīgo minerālo piedevu daudzveidība ir atkarīga no ražošanas procesa, kurā tās iegūst, to īpašības var atšķirties, neskatoties uz to, ka tas ir viens produkts, tādēļ tās tiek sadalītas pēc sastāva tuvās grupās.

Ķīmisko piedevu klāsts un darbības sfēras ir daudz plašākas, salīdzinot ar minerālajām. To pielietošana aizsākās jau sen, tomēr tās nebija izdalītas un klasificētas, mūsdienās pielietotās ķīmiskās pievedas deva lielu stimulu moderno betonu attīstībai un daudzveidībai. Ķīmiskās pievedas sadala pēc to pielietojuma, tas ir, darbības rezultāta. Visbiežāk tiek lietoti plastifikatori, superplastifikatori un ūdens reducētāji, šīs piedevas ļauj samazināt ūdens daudzumu līdz minimumam, kas nepieciešams hidrotācijai, tomēr saglabājot tā plūstamību vai palielinot to, gaisa ievadītājus izmanto salturības uzlabošanai, iestrādāšanas regulētāji nodrošina cietēšanas procesa paātrināšanu vai palēnināšanu.

Moderno betonu attīstība ir ļoti strauji augoša, tirgus pieprasījums rada nepieciešamību pēc jauniem risinājumiem. Nepieciešamība radīt arhitekta iecerētās formas liek meklēt risinājumu materiāliem, kas nespēj tas realizēt. Tieši šī tirgus īpatnība radīja vajadzību attīstībai. Kopējā zinātnieku vidū Japānu var izdalīt kā vadošo valsti betona sastāva pētīšanā un jauninājumu izstrādē. Lielākā daļa no jaunievedumiem ir izstrādāti, izpētīti un pielietoti Japānā.

Modernie betoni

Jēdziens modernie betoni ir virspusīgs, tomēr tas raksturo tendenci, kas notiek tirgū. Modernie betoni atšķiras no ierastā betona pēc dažādiem parametriem, īpašībām vai funkcijām. Ir jāmin, ka mūsdienās betonu daudzveidība ir ļoti liela, visus to veidus apzināt ir ļoti grūti, katram ražotājam ir savas modifikācijas, kas pietiekami bieži tiek turēts noslēpumā vai tiek uzskatīts par komercnoslēpumu.

Var tikt apskatīti sekojoši betona veidi:

• Augstas stiprības betons;
• Betona – polimēru kompozīti;
• Pašizlīdzinošais betons;
• Caurspīdīgais betons;
• Veltņu sablīvējamais betons;
• Krāsainie betoni;
• Vieglie betoni;
• Šķiedru betoni;
• Ferrocements;
• Izsmidzināmais betons;
• Otrreizējās pārstrādes pildvielas.

Augstas stiprības betons

Augstas stiprības betona ražošana maz atšķiras no parastā betona ražošanas, tomēr tā ražošanas procesā tiek piemērota daudz aukstāks kontroles un kvalitātes līmenis. Šis betona veids ne tikai atšķiras ar lielu stiprību, bet arī ar zemu caurlaidību, bieži lielu blīvumu. Sastāvā var ietilpt plaši pieejamais Portlandcements pirmā tipa, sulfātu izturīgs Portlandcements, kā arī trešā tipa cements, kad nepieciešama agra stiprība. Tiek pievienoti arī 5 līdz 15% mikro silīcija, kā arī izdedžu granulas un smalkie pelni. Kā neatņemama daļa ir superplastifikatori.

Augstas stiprības betonam raksturīga ļoti zema ūdens/cementa attiecība, kas var sasniegt 0.3-0.35, dažos gadījumos pat 0.25 vai 0.2. Ir svarīgi pievērst uzmanību pildvielu veidam un struktūrai. Pildvielas var būt dažāda veida, bet labāki stiprības rādītāji ir nelielām, proti, 10-17mm, pildvielām, kas nav ne pārāk asi šķelti, ne pārāk noapaļoti. Augstas stiprības betons visplašāk tiek lietots Eiropā, kamēr vismazāk ASV, Latvijā šāda veida betons netiek plaši pielietots.

Augstas stigrības betoni plaši tiek lietoti nesošajām konstrukcijām, tiltiem, ceļiem, tos izmanto naftas platformu būvniecībā. Iesīkstējušu apsvērumu un tradīciju dēļ pie augstas stiprības betona tiek pieskaitīts augstas pretestības betons. Virspusīgi aplūkojot šo betonu veidus, atšķirības nav saskatāmas, proti, tie tiek lietoti vienās un tās pašās konstrukcijās, stiprības rādītāji ir tuvi, sastāvs līdzīgs. Tomēr augstas pretestības betons raksturojas ar daļiņu kompaktāku savstarpēju novietojumu un labāku saķeri ar saistvielām, tas padara to blīvāku un necaurlaidīgu. Tā lietošana vēl nav izplatīta, tomēr esošās konstrukcijas uzrāda daudz zemāku korozijas līmeni, ūdens un gāzu necaurlaidību un mazāku betona patēriņu.

Augstas pretestības betonam ir sekojošas priekšrocības, proti, ilgtermiņa mehāniskā izturība, tilpuma stabilitāte, agrīnā stiprība, vienkārša iestrādāšana. Tā ekonomiskās priekšrocības ir mazāks materiālu patēriņš, plānākas sijas, ilgāks kalpošanas laiks, estētiskums. Ir vērts pieminēt, ka, attīstoties betonu ražošanas tehnoloģijai, augstas stiprības betons mūsdienās ir arī augstas pretestības betons vai ir ļoti tuvs tam, bet augstas pretestības betons nav augstas stiprības. Mūsdienās ir sastopams arī paaugstinātas stiprības betons, kas tiek lietots speciālās būves, tas ir ārkārtīgi blīvs ar augstu pretestību vides iedarbībai un speciāli komponētu sastāvu, kas nodrošina tā darbību.

Betona – polimēru kompozīti

Ķīmiski inertiem polimēriem piemīt daudz augstāki stiprības rādītāji spiedē un stiepē nekā parastam betonam, tomēr tiem ir daudz mazāks elastības modulis, izteiktākas izlieces, tos saārda oksidācija, ultravioletais starojums, agresīvas ķimikālijas un mikroorganismi. Daudzas no šīs negatīvajām īpašībām var tik novērstas, apdomīgi apvienojot polimēru ar pildvielu, stabilizētāju un citām piedevām. Šobrīd tiek veidoti trīs veida betona – polimēra kompozīti, proti, polimēru impregnēti betoni, polimēru betoni un polimēru Portlandcementa betons.

Polimēru impregnēts betons tiek iegūts, Portlandcementa betona izstrādājumu iegremdējot un piesātinot ar šķidru monomēru. Polimerizācijas process tiek nodrošināts, apstarojot gamma stariem vai ar termokatalīzes metodi. Dziļāku impregnēšanu var panākt pēc iemērkšanas, žāvējot izstrādājumu pie temperatūras 150℃ un atkārtoti impregnējot zem spiediena. Liela izmēra ir nepieciešams kontrolēt sasilšanu un atdzišanu, lai novērstu plaisāšanu betonā. Salīdzinot parastā betona un impregnētā betona īpašības, var secināt, ka impregnēts betons uzrāda augstākus stiprības rādītājus stiepē un spiedē, lielāku elastības moduli, mazākas deformācijas un mazāks žūšanas rukums. Tāpat aizpildot poras ar polimēru, samazinās tvaika caurlaidība, palielinās salturība un ķīmiskā izturība. Tomēr termiskās izplešanās koeficients ir augstāks un izstrādājuma ugunsizturība ir daudz zemāka.

Lai gan impregnēšana uzlabo betona īpašības, tomēr tas ir dārgs process, kura pielietošana bieži tiek izvērtēta kā neekonomiska. Polimēru betons sākotnēji tika veidots, polimerizējot monomēra un pildvielu masu. Sākotnēji veidoja betonu no epoksīdsveķiem vai poliētera, tomēr šobrīd lieto tirēnu un metila metakrilātu. Pildvielām ir jābūt ar zemu mitruma saturu, īpašības uzlabo Portlandcementa un silīcija miltu pievienošana piedevas veidā. Svaigu betonu var iestrādāt ar vibrāciju palīdzību. Iestrāde tiek veikta līdzīgi parasta betona iestrādei, tomēr visu aprīkojumu ir jātīra uzreiz pēc betona iestrādes. Polimēra betonu lieto ceļu remontam, sienu paneļu ražošanā, cauruļu ražošanā.

Polimēru Portlandcementa betons tiek iegūts pie svaigas betona masas, pievienojot šķidru polimēru vai monomēru, kas polimerizējas uzreiz pēc iestrādes. Visbiežāk lieto lateksu, akrila vai vinila acetātu, tam pievieno pret putošanas aģentu, lai novērstu gaisa iesaistīšanu. Maksimālās īpašības tiek sasniegtas, veicot mitro aprūpi no 1 līdz 3 dienām, kurai seko sausā aprūpe. Šim betonam ir raksturīga labāka salturība, augstāka izturība un labāka adhēzija, zemāka absorbcija. To izmanto tiltu brauktuvju izveidei un paneļu izgatavošanai.

Pašizlīdzinošie betoni

Pašizlīdzinošā betona prototips tika izstrādāts Japānā 1983. gadā Tokijas universitātē. Sākotnēji tas tika nosaukts par augstas pretestības betonu, bet, pilnveidojot ražošanas tehnoloģiju, tas tika pārsaukts par pašizlīdzinošo. Nepieciešamība pēc šāda veida betona tika pamatota ar vairākiem faktoriem, proti, tiek paredzēts, ka darbaspēka profesionalitāte nākotnē samazināsies, konstrukciju sarežģītība izvirza papildus prasības betonam. Vēl joprojām nav skaidri definēts šāda veida betona sastāvs un piedevas, tādēļ betona izstrādātāju un zinātnisko aprindu vidū tiek ieteikts to saukt par pašizlīdzinošo tehnoloģiju, jo darbības pamatā ir piedevu un pildvielu pievienošanas proporcijām un metodikas.

Masas veidošanas procesā ārkārtīgi svarīgas ir proporcijas un sastāva attiecības. Izstrādes procesā var tikt modificēta cementa pasta vai rūpīgi piemeklētas pildvielas, vai abas darbības kopā. No lielu pildvielu daudzuma un ieslēgtības masā ir atkarīga betona stiprība, tomēr to izmēri un daudzums stipri ietekmē masas plūstamību. Tilpuma aizpildījums starp piedevām ir tieši saistīts ar cementa pastas un piedevu mijiedarbības. Maisījumam tiek pievienoti superpasitfikātori, kas nodrošina tecēšanu, tomēr tas var novest pie masas segregācijas.

Šī parādība tiek risināta divos paņēmienos. Pirmais paņēmiens ietver sevī īpaši smalku pildvielu pievienošanu, nepalielinot cementa daudzumu, kā arī ūdens daudzumu, tādējādi novēršot plaisāšanu. Dažādi autori piedāvā pievienot 20-25% dūmeņu pelnus, kas palielina plūstamību vai 5% rupjo piedevu aizvietot ar smalkām smiltīm. Otrais paņēmiens tiek lietots, ja nav iespējas izveidot pietiekami smalku pildvielu maisījumu. Tādā gadījumā rupjo pildvielu aizvieto ar cementējošiem materiāliem, pievienojot maltu kaļķakmeni, granulētus izdedžus, smalkas smiltis, dūmu pelnus un cementu. Pievienojot vairāk cementa, ir nepieciešams vairāk ūdens, lai nodrošinātu hidrotācijas procesu, tas savukārt palielina hidratācijas siltumu. Lai to samazinātu, tiek ieteikts pievienot puzolānus.

Pašizlīdzinošam betonam ir sekojošas priekšrocības:

Būvdarbu veicējiem:

• Gandrīz pilnībā izzūd vajadzība pēc vibroiestrādes, tādējādi samazinās trokšņainuma līmenis;
• Iespēja pilnībā aizpildīt sarežģītas formas un konstrukcijas ar zemām piekļuves iespējām;
• Homogēns aizpildījums starp armatūru;
• Viegla iestrāde un pārsūknēšana;
• Gludas un precīzas virsmas, kuras prasa nelielu pēcapstrādi;
• Estētiskāks izskats.

Sauso maisījumu ražotājiem:

• Iespēja iedāvāt produkciju, kas samazina patērētāja darba ietilpību un laiku;
• Iespēja piedāvāt tirgū produktu ar estētisku gala rezultātu;
• Ātra produktu pārvadājošās tehnikas rotācija;
• Plaša produkta pielietošanas sfēra.

Stikla betons jeb caurspīdīgais betons

Meklējot risinājumus dekoratīvajiem segumiem un risinot iespēju radīt gaismas caurlaidīgu pietiekami biezu materiālu, Ungārijā tika izstrādāts gaismas caurlaidīgs betons. Tā autors ir ungāru arhitekts Arons Losonczi, viņš 2001. gadā to radīja un nosauca par Litracon, un sāka to ražot 2004. gadā. Gaismas caurlaidība tiek nodrošināta ar optisko šķiedru palīdzību, kas tiek pievienotas pie betona maisījuma. Tiek lietotas smalki maltas izejvielas, nodrošinot pietiekami labu saķeri starp daļiņām un šķiedrām, tajā pašā laikā nesamazinot gaismas caurlaidību. Materiāls tiek formēts bloku veidā, veidojot divas gaismas caurlaidīgas virsmas.

Vizuāli bloki atgādina vienkāršus betona blokus bez īpašām vizuālām pazīmēm, tomēr, uzvirzot gaismas staru uz tā attiecīgo virsmu, tas vada gaismu uz pretējo virsmu. Gaismai virzoties caur bloku, tās krāsa nemainās, kā arī gaismas zudumi virzības laikā ir minimāli, ražotājs apgalvo, ka gaismu var vadīt līdz 20 metru dziļi sienā, sienas var veidot vairākus metrus biezas. Tiek uzskatīts, ka blokiem ir līdzvērtīgas īpašības parastiem šūnbetona blokiem, kas tiek lietoti norobežojošām konstrukcijām. Lai gan šobrīd tas nav guvis plašu izplatību, tomēr no arhitektūras viedokļa tas ir ļoti perspektīvs materiāls.

Veltņu sablīvējams betons

Veltņu sablīvējams betons tiek definēts kā betona izstrādājums, kas nesacietējušā stāvoklī ir spējīgs noturēt jeb uzņemt veltņa radīto slodzi. Parasti tam sacietējušā formā piemīt tās pašas īpašības, kas vienkārši ieklātam betonam, bet dažos gadījumos tās var atšķirties. Tāda veida betona maisījumu ražošanai izmanto otrā tipa Portlandcementu, jo tam raksturīgs zems hidrotācijas siltums agrā stadijā un ilgāks iestrādes laiks. Puzolānu pievienošana maisījumam ir neatņemama šo betonu sastāvdaļa, tie pilda minerālās pildvielas funkciju, piedalās hidratācijas procesā un nodrošina plūstamību un saķeri ieklāšanas procesā.

Izvēloties pildvielas veltņu sablīvējamam betonam ir svarīgi ievērot kvalitātes prasības pret pildvielām un granulometrisko sastāvu. Maksimālais pildvielu izmērs, kas tiek rekomendēts ir 75mm, tomēr ir iespējams un dažos gadījumos ir tikušas izmantotas pildvielas ar izmēru virs maksimālā. Tomēr, pārkāpjot šo slieksni, palielinās segregācijas iespējamība un nepieciešams veikt laboratorijas un lauka testus, kas ne vienmēr var attaisnot ietaupījumu, kas panākts ar robežas pārsniegšanu. Ja betonā tiek izmatots maz cementējošā materiāla, tad ir nepieciešamība pēc lielākas smalkās frakcijas, 75 μm siets, daļas salīdzinot ar tradicionālā veidā iestrādātu betonu. Tas tiek veikts, lai palielinātu pastas daļu un nodrošinātu labāku aizpildījumu.

Visplašāk tiek lietotas smalkās pildvielas no neplastiskiem sagulumiežiem vai smalkas smilts, kā arī tās var būt mākslīgi iegūtas. Lai gan smalkās pildvielas novērš segregāciju, tomēr ir jāņem vērā, ka, tās lietojot, palielinās nepieciešamā ūdens daudzums, tādējādi samazinās beigu produkta stiprība. Kā piedevas tiek lietotas ūdeni samazinošas piedevas, kas ir nepieciešamas, lai nodrošinātu masas ieklāšanu un kontrolētu cietēšanas procesu. Tā pat tiek izmantotas gaisu ievadošas piedevas, kas nodrošina salturību.

Veltņu sablīvējamā betona ieklāšana, spriežot jau pēc nosaukuma, atšķiras no tradicionālās metodes. Betona masa tiek sajaukta ražotnē un nogādāta būvlaukumā ar pašizkrāvēju, būvlaukumā masa tiek izlīdzināta ar buldozeru palīdzību, jāmin, ka izlīdzināšanas procesā buldozers var pārvietoties pa masu, neiegrimstot tajā. Izlīdzinātā masa tiek blietēta ar veltņu vai vibroveltņu palīdzību. Tādējādi pa svaigi ieklāto masu var pārvietoties gan personāls, gan transports.

Betons tiek lietots dažāda rakstura būvēm, tomēr tiek ieteikts izvērtēt tā pielietošanas ekonomiskumu un praktiskumu, jo betona masu nevar pārvadāt ierastajā maisītājā un nevar ieklāt grūti sasniedzamās vietās vai sarežģītās konstrukcijās. Pārsvarā to lieto pamatu veidošanā, tai skaitā pāļu un plātņu, it īpaši lielās platībās, kā arī dambjos. Lielu pieprasījumu tas guvis tieši dambju būvniecībā, jo jau esošu objektu pieredze rāda, ka būvniecības darbus ir iespējams saīsināt līdz pat diviem gadiem lielos objektos.

Krāsainie betoni

Attīstoties betona tehnoloģijām, tika saskatītas iespējas padarīt betona virsmas estētiskākas bez papildus apstrādes vai nosegšanas, tika ieviesti krāsainais betons. Tāda veida betona modifikācija atvēra plašu tirgu blokveida betona elementiem, kuriem tiek piešķirta krāsa un dažos gadījumos arī virsmas imitācija. Kā zināms, Portlandcements ir pelēkā krāsā, tādēļ, sajaucot to ar pigmentiem, nevar iegūt spilgtas vai gaišas pasteļkrāsas, šī problēma tika risināta, modificējot cementa sastāvu un kontrolējot pildvielu ietekmi uz krāsas intensitāti. Ir vērts izdalīt divus krāsaino betonu veidus, proti, baltais betons un uz tā bāzes ražotais krāsainais betons, un uz Portlandcementa bāzes ražotais krāsainais betons. Tāds sadalījums nepieciešams, jo katram veidam raksturīgas savas pigmentu īpatnības un pielietojuma sfēras.

Balta cementa iegūšana un pielietošana betonam radīja plašāku arhitektu ieinteresētību betona konstrukcijās, gan atsevišķu elementu izveidei, gan dekoratīvi norobežojošu elementu izveidei. Portlandcementa pelēko krāsu rada dzelzs oksīds, katrs 0.1% dzelzs oksīda samazina cementa atstarošanas spēju par 2.5%. Arī citi metālu savienojumi iekrāso cementu, bet to ietekme ir daudz mazāka, tādēļ galvenokārt cementa sastāva veidošanas procesā tiek minimizēts dzelzs savienojumu, proti, oksīdu un sulfātu, daudzums.

Cementa gaišums ir atkarīgs no trīs parametriem, tas ir no izejmateriāliem, klinkera maluma un apdedzināšanas procesa. Kā izejmateriālus lieto tīru vai attīrītu balto krītu un smalkas silīcija smiltis, kas satur mazāk dzelzs, kopējā dzelzs daļa nepārsniedz 0.15%. Apdedzināšanas process ir līdzīgs parastai metodei, tomēr, tā kā dzelzi saturošo savienojumu daudzums ir samazināts, ir nepieciešamība pievienot mineralizātoru, kas nodrošina kušanu. Masas apdedzināšanas temperatūra ir augstāka, salīdzinot ar tradicionālo Portlandcementu. Tā kā pēc apdedzināšanas dzelzs maisījumā oksidēsies un piedos cementam nokrāsu, tad tiek veikta strauja atdzesēšana ar ūdens strūklu. Tāda atdzesēšana padara klinkeri smalkāku un vieglāk maļamu. Tas tiek samalts kopā ar balto ģipsi, kas uzlabo krāsu un kontrolē saķeres laiku.

Baltam cementam ir raksturīga attiecība starp maluma smalkumu un baltumu, proti, jo smalkāks malums, jo baltāks cements. Balto cementu izmanto dažādiem nolūkiem, tomēr pārsvarā tas tiek izmantots norobežojošām konstrukcijām, kas tiek eksponētas. Izmantojot gaišas smiltis un gaišas vai baltas pildvielas, proti, balto granītu, marmoru vai kalcinētu kramu, ir iespējams veidot uz vietas baltas betona sienas vai rūpnieciski ražotus paneļus. Baltā cementa izmantošana būvniecībā tieši saistīta ar arhitekta vēlmēm un norādēm. Ja konstrukcija tiek veidota uz vietas, ir iespējamas problēmas ar virsmas efektu.

Baltu betona elementu izveide prasa daudz vairāk uzmanības un rūpības sagatavošanas un aprūpes stadijā. Ir jāpārliecinās, ka veidņi stingi pieguļ un neveido šķirbas, to virsma ir attīrīta no lieliem netīrumiem, krāsām un putekļiem. Ir jāņem vērā, ka pat gadījumā, ja tiek iestrādāta viena javas partija, tās virsmas krāsa un faktūra dažādās vietās var atšķirties. Tādēļ lielāku popularitāti ir guvuši iepriekš izgatavoti betona paneļi, kas tiek rūpnieciski ražoti kontrolējamos apstākļos un ir iespēja veikt elementu izbrāķēšanu un mehānisku virsmas apstrādi.

Baltā cementa iekrāsošana var tikt veikta ar dažādām metodēm, proti, ar krāsainām pildvielām, pigmentu pievienošanu vai ar krāsainu ieslēgumu palīdzību. Balto cementu ir ekonomiski izmatot ar dzelteno, zaļo un zilo pigmentu, jo tad ir iespējams iegūt izteiktāku un košāku krāsu, kā arī gadījumos, kad ir nepieciešamas gaišās nokrāsas. Šādus krāsainus maisījumus bieži izmanto apdares darbiem, retāk monolītām konstrukcijām un blokiem. Sarkanas, brūnas krāsas izstrādājumus, kā arī piesātinātas krāsas izstrādājumus izdevīgāk ražot uz Portlandcementa bāzes.

Lai gan krāsas nav tik intensīvas un spilgtas, kā uz baltā cementa bāzes, tomēr tādi izstrādājumi ir guvuši plašu pielietojumu apdares darbos. Visbiežāk tos ražo bloku vai paneļu veidā, kurus lieto sienu un grīdu apdarē, ietvju un ceļu būvniecībā. Blokiem un paneļiem ir iespējams piešķirt tekstūru un vairākas krāsas, tādējādi veidojot rakstus un imitācijas. Jāmin, ka blokiem ir labi stiprības rādītāji un tos bieži lieto, kā ceļu virsmas segumus, tā pat sienu apdarei lieto betona paneļus, kas imitē akmens virsmas, tādējādi daudzkārt ekonomējot līdzekļus.

Neskatoties uz lielām estētiskām priekšrocībām, krāsaino betonu lietošanā ir jābūt ārkārtīgi piesardzīgiem, jo to izskats var strauji mainīties vides ietekmē, proti, sienu virsmas ir pakļautas pigmentu izskalošanai, vides putekļu nosēdumiem un sateču rakstu veidošanās riskam. Šādas parādības rada ēkām nepatīkamu izskatu, kuru bieži ir grūti labot. Tādējādi, lietojot krāsainos betonus apdares darbos, ir jāizvērtē ēkas vizuālais izskats ilgtermiņā un nepieciešamība pēc papildus konstruktīvajiem risinājumiem, kas pasargātu to no vides ietekmes.

Vieglie betoni

Vieglos betonus apvieno viena kopīga īpašība, proti, tajos ir gaisa vai gāzes ieslēgumi, kas sastāda noteiktu daļu no kopējā masas apjoma. Šie ieslēgumi var būt gan pildvielās, cementa masā vai starp pildvielām. Viegliem betoniem, kā jau raksturo nosaukums, ir mazāks blīvums, salīdzinot ar parastu betonu, ir skaidrs, ka tukšumi, kas ieslēgti betonā, samazina tā stiprības rādītājus, tomēr vairākumā gadījumu augsta stiprība spiedē nav izšķirošais parametrs, šo betonu siltum tehniskie rādītāji ir daudz labāki. Vieglos betonus iedala trīs grupās, atkarībā no to ražošanas veida un sastāva, proti, vieglo pildvielu betons, šūnu betons un betons bez smalkajām piedevām.

Vieglo pildvielu betons.

Vieglās pildvielas var būt gan dabīgās izcelsmes, gan mākslīgās izcelsmes, tomēr tā kā dabīgās izcelsmes pildvielas ir sastopamas dažos apvidos, tādēļ lielāku izplatību ir guvušas mākslīgās pildvielas. Starp dabīgajām pildvielām ir tufs, pumeka, vulkāniskais tufs, vulkāniski izdedži. Mākslīgās pildvielas iegūst izmantojot dažādas metodes, proti, izmantojot siltumu, dzesēšanu vai industriālo izdedžu lietošana. Mūsdienu ražošanā tiek plaši lietota izplešana, kuras procesā izmanto mālu, slānekli vai degakmeni. Izejmateriālus ievieto rotējošā krāsnī ar temperatūru 1000℃ līdz 1200℃, tādā temperatūrā veidojas gāzes, kas izplešas ieslēgtas piroplastiskajamā masā. Rezultātā atdziestot veidojas poraina struktūra, kuras blīvums ir mazāks, salīdzinot ar izejmateriālu.

Pildvielas izmērs tiek panākts, sadalot izejmateriālu pirms ievietošanas krāsnī vai saskaldot iegūto poraino materiālu. Ja porainās pildvielas iegūst no izdedžiem, tad tiek izmantota to dzesēšana. To veic uz sakarsētiem izdedžiem izsmidzinot ūdeni, veidojas sakarsēts tvaiks dzesējot izdedžus, kas atrodas vēl plastiskā formā, tie veido porainu materiālu. Iegūto masu skalda līdz iegūst nepieciešamo izmēru. Dažos gadījumos izdedžus karsējot veidojas gāzes, kas papildus ūdens tvaikam arī izpleš masu. Jaunākās tehnoloģijas rada iespēju laist kontrolētus gāzes burbuļus caur masu apsmidzināšanas laikā, tādējādi veidojas regulāras formas ieslēgumi, kas pārklāti ar gludu, stiklainu, necaurlaidīgu kārtu. Diemžēl, tālākā apstrādē ir nepieciešama skaldīšana, kas izjauc noslēgto sistēmu.

Atkarībā no pildvielas veida betonu var izmantot dažādām konstrukcijām, proti, ja kā pildviela tiek lietots vermiculīts vai perlīts, iegūst siltumizolējošo betonu, ja izmanto pumeku vai tufu, iegūst vidējas stiprības betonu, bet, izmantojot māla vai slānekļa bāzes materiālus, iegūst konstruktīvo betonu. Veidojot betona masu, ir jāievērtē pildvielu ūdens absorbcija, to nedarot var pietrūkt ūdens hidrotācijas procesam. Tā pat vajag izvērtēt, vai pildvielas ir sausas vai piesātinātas, to absorbcija sastāda no 5 līdz 20% no to masas, salīdzinot ar parastām pildvielām, tas ir daudz, jo to absorbcija sastāda ne vairāk par 2%. Tāds mitruma daudzums var ietekmēt betona salturību.

Šūnu betons.

Šūnu betona pamatā ir gāzes burbulīšu ievadīšana javas masā, kas sacietējot veido šūnas. Dažreiz šo betonu sauc arī par gāzbetonu. Šūnas parasti tiek iegūtas ar izmēriem no 0.1 līdz 1mm, to apvalkam ir jāiztur jaukšanas un iestrādes process. Izšķir divas metodes šāda vieglā betona ražošanā, proti, vienu var saukt par gāzbetona iegūšanu otru par “putu” betona iegūšanu.

Gāzbetonā porainība tiek panākta ar gāzu veidošanos svaigā javā, tādējādi, tai sacietējot, tā satur lielu daudzumu gāzes burbulīšu. Javai ir jābūt ar noteiktu konsistenci, kas ļautu gāzei izplesties, bet neizlaist tos. Kā gāzi radošu vielu izmanto alumīnija pulveri, to pievieno kā 0.2% no cementa masas, pulveris reaģē ar kalcija hidroksīdu vai sārmiem, izdalot ūdeņraža burbuļus. Kā gāzi veidojošā piedeva var tikt lietots cinks vai alumīnija sakausējumi, dažreiz lieto peroksīdu, lai ievadītu skābekļa burbuļus.

Šūnu betonam uz “putu” bāzes ražošanas mehānisms atšķiras. Javā tiek ievadīts uzputojoša sastāvdaļa, tā var būt hidrolizēti proteīni vai sveķu ziepes. Uzputojošais aģents ievada un stabilizē gaisa burbuļus jaukšanas procesā pie lieliem ātrumiem. Dažos gadījumos javai parastā mikserī tiek pievienotas iepriekš sagatavotas putas. Šūnu betons var tikt izgatavots bez smilts pievienošanas, bet tādos gadījumos to nedrīkst lietot nesošiem elementiem. Betona stiprības rādītāji var būt dažādi atkarībā no tā blīvuma. Šie betona izstrādājumi slikti vada siltumu, tādēļ tos izmanto, kā siltumizolāciju vai norobežojošos, pašnesošos elementos. Jāmin, ka šūnu betonā nedrīkst ievietot neaizsargātu armatūru, jo tā ir pakļauta korozijai, tādēļ to pārklāj ar epoksīdsveķu bāzes antikorozijas pārklāju vai bitumena bāzes pārklāju.

Betons bez smalkās pildvielas.

Lai radītu tukšumus šim betonam, tiek izslēgta smalkā pildviela, tādējādi veidojas viena izmēra rupjās pildvielas aglomerācija. Katrs pildvielas gabals tiek pārklāts ar cementu vismaz ar 1.3mm biezu kārtu. Betonam veidojas lielas poras, kas samazina tā stiprību, proti, betona masa nav vienmērīga, tā stiprība ir mazāka, salīdzinot ar šūnu betonu, neskatoties uz to, ka ir iespēja izmantot pildvielas ar labiem stiprības rādītājiem. Lielas poras novērš kapilāro ūdens kustību. Tāda betona iestrāde atšķiras no parastās, proti, tam ir nepieciešama maza vibrācijas iestrāde, stiegrošana nav ieteicama. Šo betonu izmanto sienu konstrukciju izgatavošanai, kortu izveidei, plašu popularitāti tas guvis drenāžas slāņa izveidei.

Fibrobetons jeb šķiedru betons

Fibrobetons tiek definēts, kā betons no hidrauliskā cementa ar smalko vai smalko un rupjo pildvielu un dispersi izkliedētām šķiedrām tajā. Šķiedras var būt dabīgās, proti, celuloze, kaņepes un citi dabīgi šķiedraini materiāli, vai mākslīgas izcelsmes, proti, stikla šķiedras, tērauda stieples, karbona šķiedras un polimēru šķiedras. Šķiedru dispersa klātbūtne betonā krasi uzlabo tā darbību stiepē, kā arī pieļauj daudz lielākas deformācijas slogošanas procesā.

Šķiedrām kas tiek izmantotas betonā tiek izvirzītas noteiktas prasības:

• Šķiedrām jābūt augstākam elastības modulim nekā javai;
• Šķiedru daudzumam betona maisījumā jābūt adekvātam;
• Šķiedrām jāveido sasaiste ar javu;
• Šķiedru garumam ir vairākkārt jāpārsniedz diametru;
• Šķiedru garumam ir jābūt adekvātam.

Šķiedru daudzuma variācijas var stipri ietekmēt betona īpašības, proti, ražotājs ekonomijas labad cenšas minimizēt šķiedru daudzumu betonā, tādējādi to darbība izpaužas minimāli, arī pārāk liels šķiedru daudzums var izjaukt betona darbību. Tā kā šķiedru veids var krasi atšķirties, tad dažādu šķiedru betonu pielietojums un iegūšana atšķiras. Ir vērts apskatīt katras izejvielas atšķirības. Stikla šķidras izmantošana betonā aizsākās sen, tomēr tikai 1960-os uzsākta stikla šķiedru ražošana, kas nereaģēja ar sārmiem. Tas tika panākts, palielinot cirkonija daļu tajās.

Šķiedras var būt nepārtrauktas vai sagrieztas, piemēram, šķiedras ar garumu 35mm tiek lietotas izsmidzinot, bet 25 mm garuma tiek izmantotas sajaucot. Piejaucot līdz 5% šķiedru, tās veiksmīgi var pievienot javas masai bez šķiedru saritināšanās. Stikla šķiedru betonam ir lielāks cementa daudzums, lielāka smalkās frakcijas daļa un rupjās pildvielas tiek izmantotas ar mazāku maksimālo izmēru. Dažos gadījumos stikla šķiedru betona izstrādājumi ir parādījuši stiprības samazināšanos ārvides ietekmē. Šī parādība nav īsti izpētīta, jo materiāls tiek uzskatīts par jaunu un tā izpēte šobrīd turpinās. Stikla šķiedras betona izmantošana lielām nesošām konstrukcijām nav ieteicama, to plaši pielieto izsmidzināmā vaidā, kā arī paneļu, cauruļu izgatavošanā.

Tērauda stieples tiek izmantotas kopš 1900. gadiem, sākotnēji stieples bija gludas sagrieztas nenoteiktā garumā, tomēr tagad tiek lietotas stiepes ar nelīdzenu virsmu un āķveida galiem, sacirtoti. Šķiedras tiek iegūtas dažādos veidos, tās var būt stieples, šķiedras no presētām tērauda loksnēm vai ekstrudētas. Šķiedru diametrs svārstās no 0.15 mm līdz 2 mm, tam attiecīgi arī atbilstoši proporcijai šķiedras garums svārstās no 7 līdz 75 mm. Šķiedru ražošanai izmanto tēraudu, bet dažos gadījumos arī no nerūsējošā tērauda, kā arī no nekrodējošiem sakausējumiem. Šķiedru daļa masā var sasniegt 2%, tomēr tik liels daudzums samazina iestrādājamību un kavē šķiedru izkliedēšanos, tādēļ parasti pievieno no 0.25% līdz 2%.

 Tērauda šķiedru pielietošana ir iespējama dažādas nozīmes betonos un pielietojot dažās iestrādes metodes. Tās var izmantot izsmidzināmam betonam ar caurules diametru no 125 līdz 150mm, kā arī vienkārši iestrādātam betonam. Šķiedras stipri samazina termisko izplešanās gradientu un termisko šoku. Tomēr jāņem vērā, ka betonam var rasties problēmas ar šķiedru korodēšanu. Celulozes šķiedras ir visplašāk lietotās dabīgās izcelsmes šķiedras. Tās iegūst, apstrādājot koksnes skaidas ar nātrija hidroksīdu, nātrija karbonātu un nātrija sulfīdu pie noteiktas temperatūras. Koksnes celulozes šķiedrām ir labi mehāniskie rādītāji, salīdzinot ar mākslīgi iegūtām polimēru šķiedrām. Iegūstot šķiedras tās sastāv no celulozes, hemicelulozes un lignīna, kuru ir iespējams atdalīt ar balināšanas palīdzību. Celulozes šķiedrām jābūt maksimāli atbrīvotām no lignīna, jo cukuru un citu savienojumu noplūde javā var ietekmēt betona sacietēšanu vai apturēt to.

Celulozes šķiedru iestrāde javā var tikt veikta ar divām metodēm, proti, tās var tikt iejauktas ar relatīvi nelielu ūdens daudzumu, tomēr tādā gadījumā šķiedru daļa no masas ir ierobežota, jo šķiedras iejaucot sāk savstarpēji saķerties, ja iejaukšana notiek lielā ūdens daudzumā, tad ir iespējams iejaukt daudz lielāku šķiedru daudzumu, tām nesatinoties, tomēr procesu noslēdz žāvēšana vai liekā ūdens izvadīšana. Celulozes šķiedru betons ir ekonomiska un ekoloģiska alternatīva azbesta izstrādājumiem, tādēļ tā darbība, iegūšanas tehnoloģija un darbība ilgtermiņā tiek plaši pētīta. Lai gan pētījumu rezultāti ir strīdīgi un bieži atšķiras, celulozes izstrādājumi sāk ieņemt zināmu tirgus daļu.

Šķiedras var būt arī no polimēriem. Šķiedras no tiek var iegūt divos veidos, proti, izstiepjot materiālu līdz vienai garai šķiedrai, kas tiek sašķeltas vai izmantotas viengabala, tā pat šķiedras var iegūt, sagriežot polimēra plāksni šķiedrveida gabalos. Šķiedru izejmateriāls var būt dažāds, apvienojot betonu un polimēru šķiedras, izveidojas materiāls ar savādāku plaisāšanas mehānismu. Kopumā šķiedru betoni tiek plaši pētīti gan darbības virzienā, gan lietošanas virzienā, kā arī sastāva virzienā. Šādi betoni tiek lietoti norobežojošām konstrukcijām, dekoratīviem elementiem un dažādas formu izstrādājumu iegūšanai.

Ferrocements

Ferrocements ir modificēta dzelzsbetona paveids. Atšķirībā no parasta stieņu tīkla tiek izmatots tērauda siets, tas atvieglo konstrukciju un padara to elastīgāku, tā pat dažos gadījumos izmanto perforētas lentes. Siets tiek pārklāts ar cementa javu vai betona masu. Tā kā par pamatu kalpo armatūra ar mazāku acs lielumu un tā tiek likta blīvi, tad arī uzklājamā betona sastāvam ir jābūt modificētam salīdzinot ar tradicionālo dzelzsbetona masu. Tiek lietots Portlandcements vai Portlanda puzolānu cements, kā arī smalkas frakcijas smiltis vai smalki maltas smiltis, dažos gadījumos lieto arī smalku granti, bieži sastāvs ir atkarīgs no pielietojuma veida. Jāmin ka parasti smilts cementa attiecība sastāda 1.5 līdz 2.5 un ūdens cementa attiecība sastāda 0.35 līdz 0.55.

Betona uzklāšana var notikt manuāli vai mehāniski, atkarībā no darbu apjomiem. Tā kā armatūra ir pietiekami blīva un betona masai ir zema tecēšana, tad veidņus var neizmantot vai izmantot īslaicīgi tikai uzklāšanas momentā. Iegūtās konstrukcijas ir plānas, bet ar labiem stiprības rādītājiem, tādējādi tāda iestrādes metode ir kļuvusi populāra ne tikai dekoratīvo veidojumu un konstrukciju izgatavošanai, bet arī norobežojošo, stiprinošo konstrukciju izgatavošanai un dažādu betona izstrādājumu veidošanā.

Ferrocementu pielieto dažādās jomās, kas aptver gan dekoratīvās funkcijas, gan norobežojošās. Ja tas tiek lietots norobežojošām konstrukcijām, proti, sienām, jumtiem, tā biezums parasti svārstās no 10 līdz 40 mm, tādējādi konstrukcija ir viegla. Specifiskās armēšanas dēļ un betona uzklāšanas tehnoloģijas dēļ elementi tiek izveidoti gandrīz bez šuvēm, šīs īpašības tiek izmantotas kā estētiskā virzienā, tā arī siltumnoturībai, proti, elementā neveidojas kondensāts un tas nodrošina vēsas telpas karstā laikā un siltuma saglabāšanu aukstā laikā. Kā vēl viens izmantošanas virziens ir dažādu izstrādājumu izgatavošana, bieži tās ir ūdens tilpnes, bākas, silosi, dekoratīvie elementi. Ferrocementu ir ekonomiski izmantot šo izstrādājumu ražošanā, jo tas veido plānu, bet izturību norobežojošo elementu, tiek veidots bez šuvēm un ir praktiski ūdens necaurlaidīgs, bojājumi pārsvarā ir lokāli un viegli novēršami, izstrādājumi ir viegli un ērti transportējami.

Izsmidzināmie betoni

Izsmidzināmā betona pamatā ir maisījums no cementa, smiltīm un smalkām pildvielām, kas tiek iestrādāti ar pneimoizsmidzināšanu. Izsmidzināmam betonam ir izcila saķere ar jau sacietējušu vai novecojošu betona virsmu, klinšainu virsmu, tēraudu un citiem materiāliem. Tam ir iespēja panākt augstu stiprību, zemu absorbcijas līmeni, labu pretestību samitrināšanai un daļēju ķīmisko pretestību. Tā izmantošana nav plaši izplatīta izmaksu un tehnoloģiju dēļ, tomēr gadījumos, kad pieeja darba virsmai ir sarežģīta, nepieciešams plāns slānis vai slāņa biezums ir mainīgs, ir iespējams samazināt veidņu daudzumu, ir ekonomiskāk izmantot izsmidzināmo betonu. Iestrādes īpatnību dēļ sasaiste starp masas daļiņām un uzklāšanas virsmu ir ļoti laba, šīs materiāls pat uz vertikālām un horizontālām griestu virsmām uzklāts tiek uzskatīts par pašnesošu.

Ir divas pieejas materiāla iestrādei, proti, sausa maisījuma iestrāde un mitra maisījuma iestrāde. Sausā maisījuma iestrāde notiek iepildot miksera tvertnē maisījumu, kur tā ar kompresora palīdzību tiek ievadīts gaiss, radot spiedienu. Maisījums ar spiediena palīdzību tiek padots pa spiediena cauruli, kuras galā pirms izsmidzinātāja tiek padots ūdens un notiek sajaukšanās. Pie mitrās iestrādes metodes maisījums tiek sajaukts ar ūdeni atsevišķā tvertnē un ar hidraulikas palīdzību tiek padots uz izsmidzinātāju, pirms kura tiek uzstādīts kompresors, kas padod gaisu pirms izsmidzināšanas. Plašāk tiek lietota sausā metode, jo tās darbībai ir nepieciešamas mazākas un kompaktākas iekārtas. Mitrā iestrādes metode tiek izmantota gadījumos, kad ir nepieciešama augsta produktivitāte, izvēle, kuru metodi lietot tiek veikta atkarībā no situācijas būvlaukumā.

Izsmidzināmo betonu lieto vairākiem nolūkiem. Pirmkārt, to var izmantot remonta un atjaunošanas darbiem, piemēram, to plaši izmanto ēku, kas cietušas no ugunsgrēka vai zemestrīces, atjaunošanai, kā arī jūras celtņu remontam. Otrkārt, izsmidzināmo betonu lieto zemes darbos, proti, plašu pielietojumu tas guvis tuneļu būvniecības procesā. Visbiežāk to lieto klinšainām gruntīm, to nostiprināšanai, plaisu aizdarīšanai un lai novērstu nelielu akmeņu nogruvumu. Tomēr tā lietošana vājās vai nehomogēnās, kā arī nesaistīgās gruntīs ir bijusi veiksmīga. Tā darbība tuneļu būvniecībā var būt dažāda, proti, tas ar tikt lietots, kā pret nogruvumu stiprinošais materiāls, veidot norobežojošo slāni vai pagaidu atbalstu, veidot ūdens izolāciju vai tā plūsmas mainošu slāni.

Kā vēl vienu pielietošanas virzienu var minēt nogāžu un virsmu aizsardzība. To lieto dabīgu un mākslīgu nogāžu nostiprināšanai vai aizsardzībai. Bieži to pielieto gadījumos, kad tiek atsegtas gruntis, kas apkārtējās vides, proti, gaismas, gaisa vai nokrišņu iespaidā, ātri vai stipri erodē, tādus atsegumus ir praktiski noklāt ar izsmidzināmo betonu. Tā pat to lieto nogāžu aizsardzībai no izskalošanas, kas nodrošina to noturību un darbību. Nedrīkst arī aizmirst, ka izsmidzināmo betonu lieto jaunu konstrukciju izgatavošanā. Tā iestrādes īpatnības dēļ tas ir efektīvs lielu virsmu betonēšanai, piemēram, baseinu it īpaši rezervuāru betonēšana, arī sienu un grību veidošana ar šī betona palīdzību ir ātrāka.

Ir iespējams ātri betonēt plānas armētas sienas, izmantojot veidni tikai vienā pusē. Pēdējā laikā popularitāti gūst gaisa spilvenu izmantošana kupolu un liektu virsmu iegūšanai. Tos izmanto, kā vairākkārt lietojamos veidņus liektām virsmām, tos piepūšot veidojas darba virsma, kas kalpo, kā atbalsts armatūrai un betonam, pēc noteiktas stiprības iegūšanas betonā gaisa spilvens tiek nolaists, izveidojot kupolveida virsmu. Visoptimālāk betonēšanu veikt ar izmidzināšanas palīdzību. No šādām kupola konstrukcijām tiek veidotas dzīvojamās mājas, sabiedriskās ēkas un izstāžu paviljoni, kā arī citas nozīmes ēkas.

Otrreizējās pārstrādes pildvielas

Sastopoties ar ekoloģiskajām problēmām, kas saistītas ar atkritumu pārstrādi, tiek meklēti dažādi risinājumi, kā tos pielietot kādā nozarē. Betona ražošana arī nav izņēmums, tā kā betona masā ir nepieciešamas pildvielas, kas samazina cementa daudzumu, tad par perspektīvu utilizācijas veidu uzskata betona ražošanu. Atkritumu daudzveidība rada daudzas iespējamās pildvielas, tomēr ir vērts izdalīt iespēju utilizēt būvniecības atkritumus, proti, betona izstrādājumus un gruvešus.

Pārstrādāta betona pildvielām tiek izvirzītas prasības, proti, mūra gabalu daļas var sasniegt 5% no pildvielas masas, smalkās pildvielas daudzums nevar pārsniegt 5%, betons nedrīkst saturēt azbestu, sulfātus, kā arī ir ierobežojumu uz stikla, metāla, asfalta, vieglo elementu ieslēgumiem. Lai iegūtu no veca betona pildvielas, tas ir jāsaskalda līdz pieņemamam izmēram, tomēr tam ir jābūt arī atbilstošai struktūrai un virsmai, proti, skaldot var izveidoties virsmas, kas ir porainākas un var palielināt ūdens uzsūci. Pildvielu iegūšanai izmantoto pašu aparatūru, kuru izmanto dabīgo iežu skaldīšanai. Ņemot vērā, ka 30% pārstrādāta betona var izmantot bez javas modifikācijas un galaprodukta, īpašības ir ļoti tuvas betonam ar parastām, vidējas stiprības pildvielām.

Tā kā izstrādājumu iegūšana neatšķiras no parastās metodes, tad pārstrādāta betona pildvielas ir viegli integrēt ražošanas procesā bez jebkādām izmaiņām. Tomēr, veicot darbus ar šo masu, ir jāievēro augstākas prasības un jāveic kvalitātes kontrole. Pirms izmantošanas ir jāveic laboratorijas testi. Pārstrādāta betona pildvielas uzrāda augstākus stiprības rādītājus, salīdzinot ar dabīgajām pildvielām, un ir iespējams izmantot augstas stiprības betoniem. Ne tikai būvgružus ir iespējams atkārtoti izmantot būvniecības procesā, bet arī ražošanas blakus produktus.

Lielu popularitāti betona tehnoloģijā ir guvuši metāla un ogļu apstrādes ražošanas blakusprodukti. Granulētos domnu izdedžus lieto izdedžu smilts iegūšanai, kuru pievieno cementa pastai, uzlabojot to, vai kā smalko pildvielu, tomēr tam pastāv noteiktas regulācijas, tā pievienošana rada lielāku ūdens patēriņu. Tā pat tiek izmantoti izdedži no elektriskā loka krāsnīm pie tērauda ražošanas procesa. Tādi izdedži satur lielu dzelzs oksīdu daudzumu, kā arī magnija un mangāna piedevas, tā galvenā reaģējošā sastāvdaļa ir nedzēstie kaļķi, magnija savienojumi un kalcija silikāti. Tā kā tas satur maz sēra savienojumu to var lietot, kā pildvielu, visbiežāk smalkas smilts veidā. Lietojot elektriskā loka izdedžus, iegūtā produkta stiprības rādītāji ir augstāki salīdzinot ar produktiem, kuros lietotas inertās smiltis. Visbiežāk to lieto asfaltbetonu ražošanā.

Pie ogļu dedzināšanas mūsdienās tiek lietotas iekārtas, kas nodrošina augstu dūmu filtrāciju, vieglie pelni, kas tiek savākt filtrācijas laikā, visbiežāk tiek izmantoti būvniecības procesā kā pieveda betonam. Sākotnēji vieglos pelnus izmantoja, kā smalkās pildvielas aizvietotāju vai ļoti smalku pildvielu, bet modernajos betonos tā tiek veidots, kā cementējošā pieveda, kuras pievienošana tiek aprēķināta un pārbaudīta laboratorijā. Tā pat ogļu dedzināšanas galaprodukts ir nosēduma pelni, kas veidojas arī metāla apstrādes procesā. Šādi pelni tiek savākti un samalti, tos lieto smalko pildvielu. Tā kā to kvalitāte ir augsta, tos lieto vieglo betonu ražošanā un labas plūstamības betonu izgatavošanā, tā pat tos izmanto, kā drenāžas slāņus.

Sadedzināšanas procesā iegūtos pelnus iespējams pārstrādāt un, sajaucot ar citiem materiāliem, izgatavot pildvielas. Lielākā daļa šādu pelnu tiek iegūti, sadedzinot atkritumus, tādējādi to ķīmiskais sastāvs ir dažāds, tomēr, pievienojot tam mālus, slānekli, samaisot un apdedzinot, iegūst pildvielu, kuras īpašības atšķiras no dabīgajām, proti, tai ir augstāka ūdens uzsūce, tomēr tie ir pielietojami būvniecībā.

Organiskais materiāls, kas paliek, kā blakusprodukts dažādās nozarēs, proti, kokapstrādē, pārtikas ražošanā un citās, tiek lietotas gan tīrā veidā, gan apstrādāti. Jau sen kā pildviela tiek lietotas koksnes skaidas un milti. Lai gan tajos ir daudz celulozes, tomēr tie satur daudz cukurus, minerālus un citas vielas, kas var kalpot, kā cietēšanas palēninātāji. Tos lieto norobežojošo konstrukciju izgatavošanai, jo tām ir labas siltumtehniskās īpašības. Rīsu lobīšanas procesā iegūtie atlikumi tiek lietoti gan tīrā vaidā vai sadedzinātā, visbiežāk tos lieto pelnu veidā, jo tie satur daudz silīcija, kas iesaistās reakcijās.

Stikla utilizācijas procesa viens no virziens ir tā izmantošana betona ražošanā. Stiklu no logiem, stikla izstrādājumiem un spuldzēm ir iespējams utilizēt betonā. Sākotnēji tos izmantoja, kā betona aizpildītāju, kas neuzņem slodzi, tomēr tam raksturīga slikta saķere ar javu. Veicot pētījumus konstatēts, ka smalki samalts stikls var tikt izmatots, kā smalkā pildviela. Jāmin, ka no samalšanas pakāpes ir konstatēta stiprības atkarība, jo smalkāks malums, jo labāki stiprības rādītāji. Salīdzinot ar dabīgajām smiltīm, ir novērots stiprības samazinājums, tomēr daži pētnieki konstatēja arī pretēju parādību. Lietojot malta stikla pildvielas, ir novērots žūšanas rukums. Tos izmanto dažādās vietās, gan sienu, grīdu un citu pašnesošu elementu izgatavošanā, gan ceļu būvē.

Izmantotie informācijas avoti

• Cement and concrete institute. (2010). Fibre reinforced concrete.
• Cement concrete and Aggregates Australia. (2008). Use of Recycled Aggregates un Construction.
• Coltman.co.uk. Flooring [tiešsaiste]. Pieejams: https://www.coltman.co.uk/products/flooring/
• Gedeon G. (2000). Introduction to Shotcrete Applications: Continuing Education and Development, Inc.
• Gedeon G. (2000). Roller Compacted Concrete: Continuing Education and Development, Inc.
• Happho.com. High strength concrete and high performance concrete [tiešsaiste]. Pieejams: https://happho.com/high-strength-concrete-high-performance-concrete/
• Kancāne E. (2005). Stikls betona kvalitātes uzlabošanai: Latvijas Būvniecība.
• Kmita A. (2000). A new generation of concrete in civil engineering: Journal of Material Processing Technology.
• Kumar M P., Monteiro J M P. (2006). Concrete: Microstructure, Properties un Materials. The McGraw-Hill: Third Edition.
• Lafarge. (2010). Snowcrete: white cement- creating white concrete for a lighter world.
• Limbachiya M C., Koulouris A., Roberts J J., Fried N A. (2000). Performance of recycled aggregate concrete. UK: Koingston University.
• Neville A M., Brooks J J. (2010). Concrete Technology. Longman Group UK: Second Edition.
• Yang F. (2004). Self-Consolidating Concrete.