Totul despre beton

Istoria betonului

Cuvântul “beton” (< fr. béton) are la origine cunvântul latinesc “ bitumen, -inis” (s.n) care se folosea cu sensul prim de  “smoală”, “catran”, dar care avea şi accepţiunea mai largă de “materie”, amestec ce se întăreşte repede.

Betonul a fost folosit încă din perioada civilizaţiilor antice. Numeroase studii efectuate asupra materialelor utilizate în construcţia piramidelor egiptene au evidenţiat folosirea unui amestec, având o compoziţie asemănătoare betonului, ca liant al blocurilor imense de piatră.

În timpul Imperiului Roman se folosea, de asemenea, un material de construcţie numit  opus caementicum, un beton ce se obţinea din ciment, var, lut, nisip amestecat cu apă şi balast. Acest material a revoluţionat arhitectura antică, permiţând trecerea de la susţinerea rectilinie spre arc şi curbă, fiind obţinute structuri precum arcada, bolta sau cupola.  Cu ajutorul betonului (opus caementicium) romanii au construit minunile arhitectonice pe care le putem admira şi astăzi – Coloseumul, Pont du Gard, Panteonul, blocuri de locuinţe, băi publice, canalizare, poduri, şi multe altele.

După căderea imperiului Roman, secretul betonului a fost pierdut până în 1756 când a fost redescoperit de către britanicul John Smeaton într-o formulă asemănătoare cu cea folosită de romani cu 13 secole în urmă, folosind var hidraulic în beton, pietre şi cărămida sub formă de praf, ca agregate.

Primele încercări in 1867 ale gradinarului francez Joseph Monier de a executa unele elemente de construcţii din beton armat au dus destul de repede la crearea noului material de construcţii, produs artificial rezultat din ciment, pietriş şi apă cu armătură de oţel capabil să ia orice formă putând fi fabricat pe loc în incinta şantierului.

În evidenţierea calităţilor betonului armat trebuie menţionat în primul rând aportul principalului component – cimentul – fabricat în 1824 după un nou procedeu de către englezul Joseph Aspdin (1779-1855). Acesta a patentat cimentul Portland, obţinut din calcar şi argilă, materii prime transformate în pastă uscată şi arsă până la degajarea completă de dioxid de carbon (900-1000 grade Celsius) şi apoi macinată fin. Aspdin a infiinţat prima fabrică de ciment Portland în Wakefield, Anglia.

Betonul armat a urmat o dezvoltare rapidă, mai ales după fundamentarea teoretică a calculului şi realizarea de noi tipuri de construcţii de către M. Koenen 1886, W. Doehring 1888, Francois Hennebique (plăci cu nervură de beton armat, 1892), Robert Maillart (planşee-ciupercă, 1910), F.Dischinger (pânze subţiri cilindrice cu mari deschideri, 1922).

Înfiinţarea în 1881 a Şcolii Naţionale de Poduri şi Şosele din Bucureşti a dat naştere corpului etnic de ingineri români, formându-se de la început o pleiadă de străluciţi constructori: Anghel Saligny (1854-1925), Ion Ionescu (1870-1946), Gh. Filipescu (1882-1937), Elie Radu (1853-1931). Ţară, pe vremea aceea, eminamente agricolă, România a fost printre primele în lume în construcţia de silozuri, situaţie confirmată şi de faptul că în celebra lucrare a profesorului F. von Emperger “Handbuch fur Eisenbetonbau”, aparută la Berlin în 1913, întregul capitol despre silozuri (194 de pagini) este elaborat de inginerul român S.Soru din Bucureşti. Inginerul A. Saligny foloseşte, pentru prima oara în lume betonul armat prefabricat la construcţia silozurilor de cereale de la Brăila (1884-1888), Galaţi (1889) şi Constanţa, existente şi astăzi. Istoria construcţiilor cunoaşte puţine lucrări de o astfel de amploare executate din beton armat până în anul 1900.

Apariţia betonului armat a făcut ca acest nou material de construcţie să ia locul metalului în aproape toate ramurile construcţiilor, până în deceniul trei al sec. XX, când reîncepe epoca zgârie-norilor cu structură de oțel.

Podul peste Dunăre construit de Aghel Saligny – dat în folosinţă în anul 1895.

Totul despre beton

Betonul este o rocă artificială, obţinută prin amestecul celor trei componete de bază: ciment, agregate şi apă. În compoziţia betonului pot intra diverse alte elemente având roluri diverite cum ar fi agenţi de întărire (urmărind o întărire mai lentă sau mai rapidă, funcţie de necesităţi), agenţi de fluidizare sau plastifiere, coloranţi, etc.

Betonul are rezistenţă foarte bună la eforturi de compresiune, dar nu se comporta bine la întindere sau forfecare. Pentru ca elementele structurale să poată prelua şi aceste eforturi, în masa de beton se înglobează armătură – cel mai des întâlnit element fiind oţelul. Pentru alte elemente, în general cele prefabricate se mai utilizează ca armatură şi alte materiale cum ar fi fibra de sticlă, diverşi polimeri, etc.

Cimentul (cel mai des întâlnit este cel tip Portland tip llA-S 32,5R) este de foarte multe feluri, funcţie de destinaţia elementelor de beton. În afară de cimentul folosit pentru elemente de structură, des întâlnit este şi cimentul alb care are ca scop executarea diverselor finisaje (de obicei pentru exterior, caz în care finisajele pe bază de ipsos sunt prohibite, din cauza proastei comportări a acestuia în prezenţa apei).   Apa care intră în compoziţia betonului are rolul ca, în reacţie cu cimentul, să formeze “laptele de ciment”, care de fapt este un gel iar prin cristalizarea acestuia rezultă o masă solidă. Când începe cristalizarea se spune că betonul a “intrat în priză”. Această cristalizare poate fi întârziată prin amestecarea continuă şi energică a betonului (acesta este motivul pentru care cuvele cifelor de beton se învârt). Odată demarată întărirea, (“intrarea în priză”), este ireversibilă şi continuă practic la nesfârşit în prezenţa factorilor favorabili. Se consideră totuşi că betonul a ajuns la maturitate după 28 de zile, atunci betonul atingând rezistenţa finală.

Agregatele, roci naturale de diverse dimensiuni, plecând de la nisip fin şi până la bolovani, au cea mai mare proporţie în masa betonului. Se poate considera betonul ca fiind un amestec teoretic omogen de sfere, cele mai mici fiind intercalate printre cele mari, cele mai mari fiind

pietrişul, cele mici nisipul, iar cele mai mici particulele fiind cele de ciment, care au şi rolul de liant. Natura şi forma agregatelor determină în mare măsură rezistenţa betonului şi gradul acestuia de lucrabilitate. Este necesar ca după turnarea betonului acesta să fie omgenizat cât mai bine pentru îndepărtarea aerului din structura sa. Eliminarea totală a aerului este imposibilă dar se urmăreşte un cât mai mic procent de aer în beton. Omogenizarea se face prin vibrarea betonului folosind vibratoare electrice sau prin baterea cofrajelor cu ciocane de lemn. Această ultimă procedură se aplică doar pentru construcţii de mică importanţă, negarantând rezultate satisfăcătoare.

Un fenomen negativ care poate apărea este cel de segregare a elementelor. Un beton segregat este de calitate inferioară, chiar daca s-a respectat reţeta şi procentul elementelor din compoziţie. Segregările se prezintă în secţiunea betonului ca zone în care agregatele mari sunt concentrate excesiv, de obicei în partea de jos, iar cele mici în partea superioară. Acest fenomen se poate produce din cauza unei vibrari excesive sau în cazul în care betonul este turnat de la o înălţime prea mare. Trebuie acordată atenţie şi împiedicării pierderii laptelui de ciment din beton, pierdere datorată cofrajelor defectuos executate cu zone neetanşe.