Betonu klasifikācija

Moderno betonu daudzveidība rada daudziem zinātniekiem problēmas pakļaut tos kādai sistēmai vai struktūrai. Vispārpieņemtā betonu klasifikācijas prakse izdala divus pamata veidus, kā sadalīt betonus grupās. Viens no šādas dalīšanas modeļiem ir iedalīšana pēc blīvuma, proti, vieglie betoni, normālie betoni un smagie betoni. Tāda klasifikācija sniedz pietiekami daudz informācijas par betonu, tā darbību, iespējamo pielietojumu un īpašībām. Tas iespējams, jo betona darbība ir tieši saistīta ar tā blīvumu, tas raksturo betona porainību un struktūras kompaktumu. Daļa moderno betonu iekļaujas šai klasifikācijā, jo tos pēc kopējām un vispārīgām pazīmēm var sadalīt tos pēc blīvumiem. Tomēr tāda klasifikācija moderniem betoniem rada nepilnīgu informācijas pieeju un dažos gadījumos rada problēmas betona atnešanai kādai kategorijai.

Otra klasiskā betonu klasifikācijas metode ir pēc to stiprības rādītājiem, šī metode tika sākotnēji pielietota arī moderniem betoniem. Betonus pēc stiprības iedala sekojoši:

• Vispārējās nozīmes betons – stiprība līdz 60MPa;
• Augstas stiprības betons – no 60 līdz 90 MPa;
• Paaugstinātas stiprības betons – 90 līdz 130 MPa;
• Reaktīvais pulvera betons – 200 līdz 800 MPa.

Šāds dalījums iekļauj daļu moderno betonu, kas tika izstrādāti tieši uzlabojot stiprības parametrus. Tomēr daudzi autori, kas veic betonu klasifikāciju neatbalsta šo dalījumu. Tiek uzsvērts, ka tāds dalījums izslēdz daļu materiālu vai padara tos neklasificējamus, kā arī apvieno zem vienas kategorijas materiālus ar dažādām īpašībām vai pielietojumu. Augstas stiprības betons var būt arī augstas izturības betons, bet pretēji šī sakarība ne vienmēr izpildās. Tomēr bieži augstas izturības betons tiek klasificēts, kā augtas stiprības betons. Šeit ir vērts pieminēt, ka abi materiāli var stipri atšķirties pēc sastāva un darbības vienā un tajā pašā vidē.

Tā pat rodas problēma ar iedalījumu betoniem, kas atšķiras ar iestrādes veidu vai ir ar noteiktām īpašībām. Abu sistēmu apvienošana arī nedod iespēju pilnvērtīgi klasificēt modernos betonus. Var satapties ar gadījumiem, kad vieglie betoni ir ar pietiekami augstu stiprību vai arī neietver deklaratīvos betonus, kas var tikt klasificēti, kā viegls betons, tomēr tas neraksturo tā iespējas. Vairāki autori iesaka klasificēt modernos betonus pēc to pielietojuma rakstura, proti, izvērtējot to nestspēju un pielietošanas tendences.

Modernus betonus iesaka sadalīt sekojoši:

• Konstruktīvie jeb nesošo konstrukciju betoni, zem šīs kategorijas apvieno betonus ar augstu stiprību un pretestību, veltņu sablīvējamos betonus un parastos betonus, kas paredzēti nesošajām konstrukcijām;
• Norobežojošo konstrukciju betoni, šai grupā iekļauj vieglos betonus, ferrocementu, šķiedru betonus;
• Dekoratīvie betoni, visbiežāk tie ir norobežojošie betoni, kas tiek modificēti, panākot kādu efektu, kas piešķir tam estētisku vērtību, proti, tie ir krāsainie betoni, caurspīdīgie betoni, apdares betoni;
• Speciālas nozīmes betoni, tie ir izsmidzināmais betons vai polimēru betoni, to darbība vai iestrāde ir specifiska, tādēļ tos izdala atsevišķi.

Tāds sadalījums ir pietiekami optimāls praksē, jo ļauj piemeklēt betona veidu pēc nepieciešamības veida, tādu sadalījumu dažreiz lieto ražotāji piedāvājot savu produkciju tirgū. Arī patērētājam un projektētājiem ir ērti izmantot šo dalījumu virspusējai meklēšanai, tomēr tā nesniedz padziļinātu informāciju sadalījumā un prasa apakškategorijas vai apvieno dažādus savstarpēji konkurējošus materiālus. Ne visi autori atbalsta šo dalījumu, uzskatot to par virspusīgu un nelietderīgu. Tādēļ tiek piedāvātas arī citas alternatīvas moderno betonu klasificēšanai. Iedalot modernos betonus pēc to sastāva, var nonākt strupceļā, jo viena veida ietvaros komponentes vai pat ķīmiskais sastāvs var krasi mainīties.

Moderno betonu dalīšana pēc galvenās raksturojošās pazīmes noved pie ārkārtīgi plašas klasifikācijas izveides, tomēr to var uzskatīt par relatīvi precīzu. Tā dod iespēju novērtēt materiāla īpašības, tikai zinot tā atrašanos kādā kategorijā. Tāds iedalījums var būt sekojošs:

• Augstas un paaugstinātas stiprības betoni;
• Augstas pretestības un agresīvas vides izturīgs betons;
• Krāsainais betons;
• Vieglais betons;
• Šķiedru betons;
• Izsmidzināmais betons;
• Betona-polimēru kompozīti;
• Utt.

Kā redzams, šo dalījumu var tupināt ļoti ilgi, tomēr daži betonu veidi jau tiek apvienoti zem vienas grupas, piemēram, zem jēdziena veiklie betoni ir apvienoti trīs paveidi ar dažādu iegūšanas tehnoloģiju, bet līdzīgām īpašībām un pielietojumu.

Prognozes

Ielūkojoties problēmās, kas tiek prognozētas nākotnē vai tajās, kas kļūst arvien aktuālākas mūsdienās, var saskatīt tendences un virzienus betona izstrādājumu ražošanas industrijai. Šīs tendences nosaka ne tikai pieprasījums, bet arī globālās parādītas un valdību lēmumi, ierobežotās izejvielas. Betona patēriņš kopš Otrā pasaules kara ir nemitīgi audzis, neskatoties uz ekonomiskajām krīzēm un konfliktiem. Pie tādas patēriņa izaugsmes tendences resursu iegūšanas un cementa ražošanas industrijas ieņems lielu daļu valstu tautsaimniecības, patērēs lielu daļu zemes un citu resursu, kā arī radīs lielu iespaidu uz vides ekoloģiju.

Ar katru gadu palielinās grandiozu projektu skaits, kas jau tagad prasa daudz resursu, tā pat nemitīgi tiek paplašinātas infrastruktūras būves, mājokļu būvniecība. Lai neizsmeltu pieejamos resursus vienas paaudzes ietvaros, zinātnieki pēta iespējas uzlabot materiāla īpašības pie mazāka tā patēriņa. Kā pirmos sasniegumus šai sfērā var minēt vieglos betonus, kuru izpēte un uzlabošana vēl turpinās. Ekoloģiskās problēmas, kas tiek plaši apspriestas jau tagad, ir gaisa piesārņojums un CO2 emisija. Cementa ražošana rada lielus siltumnīcas gāzu izmešus, kas jau vairākās valstīs tiek normēti un kvotēti. Kvotu ieviešana emisijai rada problēmas ražošanas attīstībai un produkcijas daudzuma paplašināšanai tirgū, tādēļ tiek meklēti risinājumi cementējošā materiāla ieguvei no citām nozarēm vai pie mazāku izmešu veidošanās.

Šāda problēma liek lielas cerības uz pētījumiem par metālapstrādes un citu ražošanas nozaru blakusproduktu pievienošanu Portlandcementam, lai samazinātu tā masas daļu, bet saglabātu galaprodukta īpašības. Kā blakus produkts šiem pētījumiem radās iespējas ražot augstas stiprības un pretestības betonus. Cementa daļu var aizvietot ar kaļķakmeni, tādējādi nemainot galaprodukta stiprību. Vieglie pelni un kaļķakmens tiek visplašāk izmatoti cementa aizvietošanai samazinot oglekļa dioksīda izmešus, tā pat tiek izmatoti domnu izdedži un dabīgie puzolāni. Arī ģipsis var tikt izmatots ne tikai hidrotācijas procesa kontrolei, bet arī cementa daļas aizvietošanai. Tādējādi modernie betoni tiek uzskatīti par perspektīviem arī nākotnē.

Vēl viena ekoloģiska problēma ir atkritumi, kas uzkrājas saimnieciskās darbības dēļ, kā arī no izlietotiem materiāliem vai tehnikas. Meklējot šai problēmai risinājumu, betona ražošanā kā pildvielu un cementējošo materiālu sāka izmantot domnu izdedžus, atkritumu sadedzināšanas pelnus. Tā pat tika rasta iespēja atkārtoti izmantot betonu, kā pildvielu, vai attīrīt pildvielas no javas un izmantot tās. Šādu materiālu izmantošanu var uzskatīt par soli atpakaļ, tomēr praktiski tas ir modernās betonu ražošanas sasniegums, kas ļauj ekonomēt līdzekļus un samazināt dabīgo resursu patēriņu.

Industriālās attīstības un tās ietekmes uz vidi dēļ ir nepieciešamība pēc būvmateriāliem, kas ir izturīgi darbībai agresīvās vidēs, piesārņotās vidēs vai specifiskās vidēs. Var pieminēt, ka tāda nozare kā naftas ieguve tieši un sekundāri ietekmēja moderno betonu attīstību un daudzveidību. Nepieciešamība pēc materiāla naftas platformu izbūvei veicināja augtas pretestības betonu attīstību. Nepieciešamība pēc tāda betona veicināja arī pētījumus par vides darbību uz betonu. Autotransporta daudzuma palielināšanās veicināja nepieciešamību pēc labākiem ceļa segumiem. Šobrīd aktuāla ir polimēra – betona kompozīta izpēte un tiek uzskatīts, ka tas ir perspektīvs materiāls autoceļu būvniecībai. Moderno betonu attīstību stimulējošs elements ir tehnikas attīstība, ar katru gadu betonēšanas darbi tiek atviegloti, ieviešot ar vien jaunas tehnoloģijas. Kā piemēru var minēt izsmidzināmā betona attīstību, tā pakāpeniski virzījās, sākot ar betona masas hidraulisku padevi iestrādes vietai, kas tiek plaši lietota mūsdienās, radās domas palielināt betona plūstamību un pievienot lielāku padeves spiedienu, tādējādi, kodificējot iekārtas un betonu, tika iegūta absolūti jauna metodika un pielietojuma sfēra.

Tā pat ir vērts pieminēt asfalta seguma pārstrādi, proti, plaši ir pieņemta prakse ar virsējā seguma noņemšanu un jauna uzklāšanu, tomēr ar jaunāko aprīkojumu ir iespējams veco segumu noņemt, sadedzinot to, sajaukt ar saistvielu un uzklāt. Visi šie procesi tiek veikti vienā iekārtā, tālāk ir nepieciešams sablietēt segumu un jau drīzumā var atjaunot satiksmi. Tāda tehnoloģija un darba materiāla izpēte dod iespēju samazināt ceļa remonta darbus vairākkārt. Tehnikas attīstība ir devusi iespēju daudz smalkāk izpētīt betona sastāvu un izejvielu, temperatūru un vides ietekmi uz gala produktu. Jaunākās tehnoloģijas ļauj kontrolēt cementa ražošanu līdz pat sastāvdaļu procentuālajam sastāvam, tāda ražošana ir daudz dārgāka, salīdzinot ar tradicionālo un ir nepieciešanas labi aprīkotas laboratorijas, tomēr, ja uzņēmums specializējas uz specifiska produkta iegumu, tas var daudzkārt palielināt tā peļņu un dod iespēju modificēt un pilnveidot.

Lai apmierinātu augošās cilvēces populācijas vajadzības moderno betonu attīstībai un daudzveidībai ir jāturpina augt. Jebkurš iegrožojums vai šķērslis betona ražošanas nozarē var būt motivējošs jauna materiāla ieguvei, pieredze rāda, ka betona izstrādājumu potenciāls un daudzveidība vēl nav izsmelts.

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.