Erinevus lehekülje "Betoon" redaktsioonide vahel

Eemaldatud 209 baiti ,  1 aasta eest
P
pisitoimetamine
P (pisitoimetamine)
 
[[Pilt:Concrete pouring 0020.jpg|pisi|USA betoonitöölised]]
[[Pilt:Vana piketipost Vasalemma-Keila raudteelõigul.jpg|pisi|Korrodeerunud betoonist piketipost Vasalemma-Keila raudteelõigul.]]
 
'''Betoon''' ([[prantsuse keel]]es ''béton'', [[ladina keel|ladina]] sõnast ''bitumen'' 'maapigi') on tehislik kivimaterjal, üks põhilisi [[ehitusmaterjal]]e<ref name="Tehnikaleksikon" />.
 
Betoon on [[komposiitmaterjal]], mis koosneb jämedakoelistest [[Täitematerjal|täitematerjalidesttäitematerjal]]idest, mida seob aja jooksul kõvastuv [[tsement]]. Suurem osa betoonidest põhineb lubjakivitsementidel, näiteks [[Portlandtsement|portlandtsemendil]], aga leidub ka betoone, kus kasutatakse teisi hüdraulilisi tsemente, näiteks ''ciment fondu'' (aluminaattsement, mis põhineb kaltsiumaluminaatidel). Teede ehitusel kasutatav [[asfaltbetoon]] on samuti üks betooni alaliike, kus tsementmaterjaliks on [[bituumen]]. Veel kasutatakse polümeerbetoone, kus tsementeerivaks aineks on [[Polümeerid|polümeer]].
 
Portlandtsementbetoon ja teised hüdraulilised tsementbetoonid saadakse, kui agregaat ehk täitematerjal segatakse kokku kuiva tsemendi ja veega, misjärel moodustub voolav mass, mida saab kergesti sobivasse vormi valada. Tsement reageerib keemiliselt vee ning teiste koostisosadega, selle tulemusel moodustub kõva maatriks, mis seob kõik materjalid kokku kauakestvaks kivilaadseks materjaliks, mille kasutusvõimalusi on palju.<ref name="WdBId" />
 
Tihti lisatakse segusse erinevaid lisandeid, näiteks [[Putsolaan|putsolaaneputsolaan]]e ja [[Plastifikaator|plastifikaatoreidplastifikaator]]eid. Nende lisamine võimaldab parandada märja segu või lõppmaterjali füüsikalisi omadusi. Enamik betooni valatakse koos armeeriva materjaliga, enamasti [[Sarrus|terasarmatuuriga]], mis parandab tõmbetugevust ning lõpptulemusena saadakse [[raudbetoon]].
 
Kuulsate betoonehitiste hulka kuuluvad [[Hooveri pais]], [[Panama kanal]] ja [[Rooma Panteon]]. Varaseimad laialdased betoontehnoloogia kasutajad olid vanad roomlased ja [[Rooma impeerium]]is oli betooni kasutus laialt levinud. Roomas asuv [[Colosseum]] ehitati suuremas osas betoonist, [[antiikaeg|antiikaja]] suurim kuppelehitis oli Panteon. Pärast Rooma impeeriumi kokkuvarisemist muutus betooni kasutamine haruldaseks, kuni see tehnoloogia 18. sajandi keskel uuesti kasutusele võeti. Tänapäeval on betoon kõige laiemalt levinud inimese valmistatud materjal.<ref name="Qj8Sv" />
=== Antiikaeg ===
[[Pilt:Rome Pantheon front.jpg|pisi|[[Rooma Panteon]] on suurim armeerimata betoonist kuppelehitis]]
Umbes 3000 a eKr kasutasid egiptlased muda segatult kõrtega, et valmistada telliseid. Kuigi need ehitusplokid sarnanevad pigem savitellistega, kasutati püramiidide ehitamisel ka palju kipsi ja lubimörti. [[Cheopsi püramiid|Cheopsi püramiidi]]i ehitamisel kasutati ligikaudu 500 000 tonni mörti kividevahelistes vuukides. See võimaldas müürseppadel teha suuremate vuukidega kive, mis ei pidanud nii täpselt kokku sobituma.<ref name=":0" />
 
Umbes samal ajal kasutati Põhja-Hiinas tsementi laevaehituses ja [[Suur Hiina müür|Suure Hiina müüri]] ehitamisel. [[Spektromeeter|Spektromeetrilised]] uuringud on näidanud, et mörtide oluline koostisosa oli gluteenine kleepuv riis. Mõned ehitised on pidanud vastu tänapäevani ja pidanud hästi vastu ka lammutamisel.<ref name=":0" />
600. aastaks eKr olid kreeklased avastanud loodusliku putsolaani (kohanime [[Pozzuoli]] järgi), mis segatuna lubjakiviga muutus hüdrauliliseks tsemendiks. Seda hakkasid aga palju laialdasemalt kasutama roomlased, kes juba 200 a eKr ehitasid sellisest betoonist hooneid. Erinevalt tänapäevasest betoonist, oli see vähetöödeldav ja meenutas [[Purdkivim|purdmaterjali]], mis oli segatud tsemendiga. Enamiku hooneid ehitasid roomlased ladudes kõigepealt paika kivid ja alles siis täites vahed mördiga. Seinad vooderdati seest ja väljast tellistega, aga nende eesmärk oli eelkõige kosmeetiline. Enne seda kasutati lihtsat lubjakivitsementi, mis ei kivinenud vee mõjul, vaid õhus leiduva süsihappegaasiga. Need mördid olid nõrgad.<ref name=":0" />
 
Oma suuremate ja esteetilistemate konstruktsioonide ning suuremat vastupidavust nõudvate taristute tarbeks kasutati ''harena fossicia'' tüüpi vulkaanilist liiva. Mere- ja mageveega kokkupuutuvate ehitiste nagu [[Sild|sildadesild]]ade, dokkide ja akveduktide jaoks kasutati putsolaanliiva ehk reaktiivset vulkaanilist tuhka. Need kaks materjali võimaldasid roomlastel rajada suuri ehitisi väga lühikese aja jooksul.<ref name=":0" />
 
=== Keskaeg ===
Pärast Rooma keisririigi lagunemist kadus ka putsolaani ja põletatud lubja kasutamine ning see tehnoloogia unustati 14. sajandini. 14. sajandist kuni 18. sajandi keskpaigani tsemendi kasutus taas laienes. Näiteks ehitati 1670. aastal betoonist [[Canal du Midi]]. <ref name="nRHHM" />
 
=== Industriaalajastu ===
[[Pilt:Tallinna vesilennukite angaarid, 1916-1917.a*.jpg|pisi|[[Tallinna vesilennukite angaar]] on ehitatud raudbetoonist ja selle katuseosa kuulub maailma esimeste suuremahuliste [[raudbetoonkoorik]]ust struktuuride hulka]]
[[Pilt:ThreeGorgesDam-China2009.jpg|pisi|[[Kolme Kuristiku tamm]] on maailma suurim betoonrajatis]]
Suurimaks betoonikasutuse innustajaks peetakse 1759. aastal valminud [[Smeatoni torn|Smeatoni torni]]i Devonis Inglismaal. Selle ehitamiseks hakkas briti insener [[John Smeaton]] kasutama betoonis tsemendina põletatud lupja, millest saadud [[klinker]] jahvatati [[Pulber|pulbriks]]. Täitematerjalina kasutas ta jõekive ning purustatud telliseid.<ref name=":0" />
 
1824. aastal patenteeris inglane Joseph Aspdin [[Tsement|portlandtsemendi]]. Selle saamiseks põletas ta peeneks jahvatatud kriiti ja savi põletusahjus, kuni kogu [[süsihappegaas]] oli karbonaatidest eemaldunud. Ta nimetas seda portlandtsemendiks, sest saadud tehiskivim sarnanes Inglismaal [[Portlandi saar|Portlandis]] leiduva loodusliku kivimiga.<ref name=":0" />
 
Armeeritud betooni leiutas 1849. aastal aednik [[Joseph Monier]]. Esimene [[Raudbetoon|raudbetoonistraudbetoon]]ist sild ehitati 1889. aastal ja esimesed suured betoonpaisud ehitati 1936. aastal ([[Hooveri pais]] ja [[Grand Coulee pais]]).<ref name=":0" />
 
== Betooni koostis ==
[[Täitematerjal]] koosneb suurtest tükkidest, mis annavad betoonile suurema mahu ning aitavad materjalil mehaanilisi pingeid paremini taluda. Täitematerjaliks võib olla näiteks purustatud [[graniit]] või [[paekivi]], väikesed maa- ja jõekivid ning [[liiv]]. Täitematerjal ei osale keemilises reaktsioonis.
 
[[Tsement|Tsemendiks]] on harilikult portlandtsement ning ''betooni'' all mõistetaksegi tavaliselt portlandtsementi kasutavaid tehiskivimeid. Peale portlandtsemendi võib betoonis kasutada ka bituumenit, et saada asfaltbetoon. Kasutusel on ka [[Lendtuhk|lendtuhast]] ja [[Räbu|räbusträbu]]st saadud tsemendid, millele on vahel lisatud ka teisi mineraalseid lisandeid.
 
Betooni valmistamiseks on enamiku tsementide korral (v.a asfalt) vaja [[Vesi|vett]], mis segatakse kuiva(de) täitematerjali(de) ja tsemendiga. Tekkiv poolvedel mass on [[Töötlemine|töödeldav]], tavaliselt vormi valamise teel. Betoon kivistub ning kõvastub [[Hüdratatsioon|hüdratatsioonihüdratatsioon]]i käigus. Vesi reageerib tsemendiga, mis liimib omavahel täitematerjalid ning loob robustse kivitaolise materjali.
 
Keemiliste lisanditega saab betoonile lisada vajalikke omadusi. Need lisandid võivad kiirendada või aeglustada betooni kivistumisreaktsiooni, samuti lisada tõmbetugevust, muuta materjali poorsemaks või veekindlamaks.
 
Tihti kasutatakse betoonis [[Sarrus|sarrustamistsarrus]]tamist. Lihtne on valmistada kõrge survetugevusega betooni, aga selle tõmbetugevus on alati nõrgem. Praktilistes rakendustes ei saa piirduda ainult kõrge survetugevusega ning seetõttu lisatakse betooni [[Sarrus|armatuur]], mis peab hästi vastu tõmbepingele. Armatuuriks on tavaliselt terassarrus, kasutatakse ka polümeere, kui on vaja tõsta keemilist stabiilsust.
 
Viimastel kümnenditel on levima hakanud mineraalsed lisandid. Taaskasutatavate materjalide lisamine on kasvanud nii keskkonnanormide rangemaks muutmise kui ka nende kasulike omaduste tõttu. Kõige levinum on [[Kivisüsi|kivisöe]] küttel töötavate [[Soojuselektrijaam|soojuselektrijaamadesoojuselektrijaam]]ade kõrvalsaaduse lendtuha kasutamine. Kasutatakse ka terasetööstuses ülejäävat [[Kõrgahi|kõrgahjuräbu]], mis granuleeritakse, ning ränidioksiidisuitsu, mida saadakse [[Elektrikaarahi|elektrikaarahjudest]]. Nende materjalide kasutamine vähendab betooni valmistamiseks vajalikke ressursse, kuna mineraalsed lisandid käituvad tsemendiasendajatena. See vähendab omakorda tsemenditootmist, mis on energiamahukas ja keskkonnaprobleeme põhjustav protsess. Samuti väheneb tööstusjäätmete kogus, kuna nendele mineraalsetele lisanditele muid rakendusi pole.
 
=== Tsement ===
[[Pilt:Kunda Nordic Tsemendi toodang.jpg|pisi|[[Kunda]]s valmistatud tsement]]
Kõige levinum on portlandtsement, mis on oluline komponent nii betoonis ja mördis kui ka paljudes krohvides. Selle patenteeris 1824. aastal inglise müürsepp Joseph Aspdin, kes nimetas selle nii [[Portlandi saar|Portlandi saarelt]]elt kaevandatava kivimiga sarnanemise tõttu.
 
Portlandtsemendi põhilised koostisosad on [[Mineraal|mineraalidmineraal]]id [[aliit]] ja [[beliit]], mis on kaltsiumsilikaadid, ning tseliit I ja tseliit II. Sellist tsementi saadakse [[lubjakivi]] põletamisel koos [[Savi|savigasavi]]ga ning selle saaduse ehk [[Klinker|klinkri]] jahvatamisel [[Sulfaadid|sulfaadi]] (tavaliselt [[kips]]) juuresolekul.<ref name="Fa0oB" />
 
Moodsates tsemendiahjudes kasutatakse kaasaegseid võimalusi, et vähendada kütusekulu iga toodetud klinkri massiühiku kohta. Tsemendiahjud on väga suured, keerulised ja oma iseloomult tolmused seadmed, mille emissioone peab kontrollima. Betoonivalmistamise kõige energiamahukam etapp on tsemenditootmine. Isegi keerulised ja ökonoomsed ahjud vajavad 3,3–3,6 GJ [[Energia|energiatenergia]]t ühe tonni klinkri valmistamiseks ja jahvatamiseks. Paljud ahjud kasutavad [[Kütus|kütusenakütus]]ena ka raskesti käideldavaid jäätmeid, näiteks [[Rehv|autorehve]].<ref name="1MfID" />
 
=== Vesi ===
Enamuse betooni massist ja mahust moodustavad jämedad ja peened täitematerjalid. [[Liiv]], looduslik [[kruus]] ja purustatud kivid ehk [[killustik]] on põhiliselt kasutatavad täitematerjalid. Taaskasutatud täitematerjalid nagu ehituspraht ja kaevejäägid leiavad järjest rohkem kasutust, samuti on lubatud tööstuslike jäätmete nagu [[räbu]] ja [[tuhk]] kasutamine.
 
Osakeste suurusjaotus betoonis määrab, kui palju sideainet ehk [[Tsement|tsementliimitsement]]liimi vajatakse. Sarnaste mõõtmetega agregaat vajab palju sideainet, kuna vahed osakeste vahel on suured. Vahede täitmiseks kasutatakse peenemaid fraktsioone, kuna see on odavam kui tsement. <ref name="Y2REO" /> Täitematerjal on alati tugevam kui sideaine ning seega ei mõju selle lisamine betooni tugevusele negatiivselt.
 
Betooni vibratsioonilisel tihendamisel toimuv osakeste ümberpaiknemine tekitab betoonis ebahomogeensust. See võib tekitada detailides [[Gradient|tugevusgradiendi]].<ref name="FWhvg" />
 
Dekoratiivsete omaduste parandamiseks lisatakse mõnikord betooni pinnale jõekive, purustatud klaasi või [[Kvartsiit|kvartsiitikvartsiit]]i. Selline pind paljastab rohkem täitematerjali ja jätab ebatavalise robustse viimistluse.<ref name="WQ0KJ" />
 
=== Armatuur ===
 
=== Keemilised lisandid ===
Keemilised lisandid on ained, mida lisatakse betoonile, et parandada selle omadusi. Need ained on pulbrilisel või vedelal kujul. Tavalises kasutuses on nende doseering väike ehk alla 5% tsemendi massist. Keemilised lisandid viiakse betooni valmistamise ajal.
 
Tavalised lisandid:
* [[Katalüsaator|Kiirendid]] tõstavad betooni hüdratatsiooni kiirust. Tüüpilised kiirendid on CaCl<sub>2</sub>, Ca(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> ja NaNO<sub>3</sub>. Kuna kloriidide kasutamine põhjustab sarrusterase [[Korrosioon|korrosioonikorrosioon]]i, siis on nende kasutamine osades riikides keelatud. Kiirendid on kasulikud külma ilma korral, et vältida nii toore betooni läbikülmumist kui ka lühendada ooteaega enne lahtirakestamist.
 
* Aeglustid pidurdavad hüdratatsiooni ja tardumist ning võimaldavad teha suuri keerulisi valusid, kus vahepealne tardumine on mittesoovitav. Tavalised polüoolsed aeglustid on näiteks suhkur, sahharoos, sidrunhape ja viinhape.
* Õhumanustajad seovad värskesse betooni mikropoorset õhku, mis on vajalik betooni sulamis-külmumistsüklite arvu suurendamiseks. Õhupoorid võimaldavad betoonis oleval veel ja niiskusel jäätuda ilma betooni [[Struktuur|struktuuristruktuur]]i oluliselt kahjustamata. Õhusisalduse suurenemine 1% võrra aga vähendab betooni survetugevust 5%, mistõttu tuleb seda lisandit väga täpselt doseerida.
 
* Plastifikaatorid parandavad betooni töödeldavust ehk vormitavust ja voolavust. Tavaline plastifikaator on [[lignosulfonaat]]. Plastifikaatoreid saab kasutada veesisalduse vähendamiseks, mis omakorda vähendab betooni [[Vesitsementtegur|vesitsementteguritvesitsementtegur]]it ja suurendab survetugevust.
* Õhumanustajad seovad värskesse betooni mikropoorset õhku, mis on vajalik betooni sulamis-külmumistsüklite arvu suurendamiseks. Õhupoorid võimaldavad betoonis oleval veel ja niiskusel jäätuda ilma betooni [[Struktuur|struktuuri]] oluliselt kahjustamata. Õhusisalduse suurenemine 1% võrra aga vähendab betooni survetugevust 5%, mistõttu tuleb seda lisandit väga täpselt doseerida.
 
* Plastifikaatorid parandavad betooni töödeldavust ehk vormitavust ja voolavust. Tavaline plastifikaator on [[lignosulfonaat]]. Plastifikaatoreid saab kasutada veesisalduse vähendamiseks, mis omakorda vähendab betooni [[Vesitsementtegur|vesitsementtegurit]] ja suurendab survetugevust.
 
* Pigmendid võimaldavad toonida valmisbetooni. Neid kasutatakse esteetilistel põhjustel.
 
* Korrosiooni inhibiitoreid kasutatakse betoonis oleva terase roostetamise vähendamiseks.
 
* Pumpamise abiained stabiliseerivad värsket betooni ja muudavad selle hõlpsamini pumbatavaks. Kasutatakse, kui on vaja muuta betoon masinpumbatavaks.<ref name="1lM5Y" /><ref name="z1yP5" />
 
 
[[Tihedus]]e järgi jaotatakse betoonid järgmiselt:
* [[raskebetoon]] kuivtihedusega üle 2600 &nbsp;kg/m³;
* normaalbetoon kuivtihedusega 2000–2600 &nbsp;kg/m³;
* [[kergbetoon]] kuivtihedusega alla 2000 &nbsp;kg/m³<ref name="MMg2W" />.
 
Teine jaotus, samuti tiheduse põhjal:
*[[üliraske betoon]] tihedusega üle 2500 &nbsp;kg/m³;
*raskbetoon tihedusega 1800–2500 &nbsp;kg/m³;
*kergbetoon tihedusega 500–1800 &nbsp;kg/m³;
*[[ülikergbetoon]] tihedusega alla 500 &nbsp;kg/m³<ref name="Tehnikaleksikon" />.
 
==Vaata ka==
{{viited|1=2|allikad=
<ref name="Tehnikaleksikon">[[Tehnikaleksikon]]. 1981. Valgus. Lehekülg 58.</ref>
<ref name=":0">Gromicko, N. Shepard, K. [https://www.nachi.org/history-of-concrete.htm#ixzz31V47Zuuj The History of Concrete]. ''nachi.org'' Viimati vaadatud: 31.10.2016</ref>
<ref name="WdBId">Zongjin Li. ''Advanced concrete technology''. 2011. Peatükk 1.2. Leheküljed 7, 8.</ref>
<ref name="Qj8Sv">Moore, David. [http://www.romanconcrete.com/docs/chapt01/chapt01.htm The Pantheon]. 1999. ''romanconcrete.com'' Viimati vaadatud 31.10.2016</ref>
<ref name=":0">Gromicko, N. Shepard, K. [https://www.nachi.org/history-of-concrete.htm#ixzz31V47Zuuj The History of Concrete]. ''nachi.org'' Viimati vaadatud: 31.10.2016</ref>
<ref name="nRHHM">Mukerki, C. [https://web.archive.org/web/20100505160054/http://www.allacademic.com/meta/p_mla_apa_research_citation/0/2/0/1/2/p20122_index.html The Politics of Rediscovery in the History of Science: Tacit Knowledge of Concrete before its Discovery.] 2005. ''web.archive.org'' Viimati vaadatud 31.10.2016</ref>
<ref name="Fa0oB">Raado, L. M. [http://www.ttu.ee/public/l/lembi-merike-raado/EPM0020/Kipssideained/Kipsideained_2009.pdf Sideained. Bindings.] 2008. ''ttu.ee'' Viimati vaadatud 31.10.2016</ref>
75 772

muudatust