Novi napredki v gradbeništvu, beton visoke trdnosti

 

Poglavitna lastnost betona (ultra) visoke trdnosti (ultra high performance concrete- UHPC) je predvsem višja tlačna trdnost materiala. Težko je postaviti mejo med običajnim betonom in betonom visoke trdnosti, vendar velja, po standardu SIST EN 206-1, da je beton visoke trdnosti vsak beton, ki dosega tlačno trdnost nad 55 MPa, beton ultra visoke trdnosti pa še višjo.

 

Trdnost ‘’običajnega’’ betona (20-30 MPa) je po navadi povezana z debelino plasti betona določenega konstrukcijskega elementa. Z uporabo betona visoke trdnosti pa lahko ustvarimo tanke konstrukcijske elemente z visoko tlačno trdnostjo. Zmanjšamo lahko debeline prerezov konstrukcijskih elementov, težo elementov, zagotovimo lahko večje razpone, prav tako pa lahko ustvarimo kompleksne oblike ter geometrije konstrukcij. Še več, konstrukcije betona visoke trdnosti dosegajo višjo trajnost ter dolgo življenjsko dobo.  

Predstavljeni material se pogosto uporablja za objekte infrastrukture, kot npr. mostove, tunele, ceste, pločnike. Prav tako pa ga je mogoče uporabiti za konstrukcijske elemente enodružinske hiše, kot npr. zidove ali stene, pa tudi za stopnice, strehe, balkone, fasadne elemente, ipd. Pri tem je pomembno, da glede na namen izberemo ustrezno vrsto betona. Npr. če želimo postaviti most, je naš cilj lahko povečanje razpona zaradi premostitve, zmanjšanje višine konstrukcije ali oblikovanje elegantnega mosta. Glede na cilj se nato določi vrsta betona. 

Sestava betona ključno vpliva na njegovo trdnost. Za doseg visoke trdnosti je potrebno uporabiti vezivo, ki je naravno hidravlično, kot npr. Portland cement. Na stopnjo trdnosti pa vpliva tudi izbira agregata betonske sestave.  Za beton visoke trdnosti je primerna uporaba drobnozrnatega agregata, npr. peska finih zrnc, katerega premer zrna ne presega 16mm. Dodatno se lahko kvaliteto betona izboljša z določenimi kemijskimi dodatki, kot npr. zaviralci hitrega staranja betona, pospeševalci stopnje zgodnje trdnosti, fludifikatorji, ki zmanjšajo količino vode v mešanici, itd. Kvaliteto mešanice pa se lahko izboljša tudi z mineralnimi dodatki, ki so naravnega izvora. Nenazadnje pa se betonu drastično poveča njegova trdnost, če cementnemu vezivu dodamo jeklena (ali druga kovinska) vlakna ali organska vlakna. Na splošno je pomembno, da vse sestavine vsebujejo drobna zrnja ali vlakna. 

1. Verjetno najpomembnejša lastnost predstavljenega materiala je njegova visoka trdnost. Beton (ultra) visoke trdnosti dosega tlačno trdnost 150 MPa in natezno trdnost 250 MPa. Material je tako lahko 6-8x močnejši kot običajen beton (odvisno od njegove trdnosti).

2. Njegova življenjska doba je 2-3x daljša kot doba navadnega betona. Z uporabo mineralnih dodatkov se lahko omogoči obstojnost tudi do 100 let in več.

3. Beton visoke trdnosti dosega visoko trdnost ter veliko gostoto, tako je odporen na zmrzovanje, korozijo, abrazijo, sulfate, itd. 

4. Material ima tudi visok elestičen modul, zato se zmanjšajo pomiki konstrukcijskih elementov. 

5. Z uporabo materiala se znižajo stroški vzdrževanja betonskih konstrukcij.

6. Visoko trden beton pa ima tudi ogromen potencial za zmanjšanje izpustov ogljikovega dioksida. 

7. Nenazadnje je njegova uporaba smotrna, ker ga je lažje oblikovati kot navaden beton. 

Najprej, uporaba betona visoke trdnosti omogoča visoko povračilo investicije v življenjski dobi konstrukcije. Začetni stroški konstrukcije iz betona visoke trdnosti so sicer višji, kot stroški konstrukcije iz običajnega betona. Npr. cena betona visoke trdnosti 50 MPa bi bila na kubični meter za npr. 9-12 % (odvisno od sestave) višja od cene betona običajne trdnosti (25 MPa). Cena betona visoke trdnosti 70-100 MPa (na m3) pa bi bila 45-55% (odvisno od sestave) od cene betona običajne trdnosti. Vendar, bi pri uporabi betona visoke trdnosti potrebovali manj nosilcev pri enaki obremenitvi. Prav tako bi bila konstrukcija iz betona visoke trdnosti bolj odporna, dosegla bi višjo življensko dobo ter manj vzdrževalnih stroškov, kot konstrukcija iz običajnega betona. 

 

- Ductal Lafarge: www.ductal-lafarge.com

- Sika: svn.sika.com/sl

- Zaletel, Špela (2007) Smotrnost uporabe betona visoke trdnosti. Ljubljana: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Konstrukcijska smer