...czyli wszystko o cemencie

  Beton architektoniczny

Szarość dnia, szare mury, szare otoczenie, wszystko co związane ze słowem szare - zwykle takie skojarzenia wywołuje słowo beton. Próba opowieści o tym, że beton jest cudownym materiałem dla artysty lub architekta z wizją i pomysłem niezawodnie sprowadzi nas do blokowisk czy wielkiej "gruszki" lejącej kolejne metry sześcienne betonu w kolejny bliźniaczo podobny most czy wiadukt...

Jednakże jest to tylko złudzenie. Ostatnio coraz śmielej i coraz mocniej wchodzi do przestrzeni publicznej beton architektoniczny. Nie ma jeszcze jednolitej definicji, nie ma rzetelnego wyliczenia zasad, których spełnienie ma oznaczać, że to z czym się spotkamy to właśnie beton architektoniczny.

Jedna z wielu charakterystyk głosi, że tym mianem określamy betony, które prócz tego, że spełniają pewne oczywiste zresztą funkcje konstrukcyjne, mają za zadanie kształtować walory architektoniczne budynków i ich otoczenia.

Inna podobna twierdzi, że jest to taki beton, któremu architekt w procesie projektowania może nadać określony kolor, fakturę i kształt mające pełnić ważne funkcje w projektowanym obiekcie.

Jeszcze inna zrównuje go z betonami strukturalnymi, fasadowymi, elewacyjnymi - dodając, że prócz wspomnianych wcześniej cech, może być wykorzystywany do konstruowania zarówno elementów monolitycznych, jak i pojedynczych - prefabrykowanych.

Wszystkie jako podstawową cechę takiego betonu wymieniają fakt, że taki element, budynek czy potężna budowla oprócz funkcji stricte technicznych jest czymś, co wpływa na otoczenie, poprzez sposób wykonania i to jak się prezentuje, i jako oglądający spoglądamy na takie konstrukcje w taki sam sposób, jak oceniamy architekturę - czyli nie w kategoriach materiału, z jakiego został dany element wykonany, ale z punktu widzenia estetyki i tego, jak wpływa na nasze zmysły.

Najważniejsze cechy wymienione w tych definicjach wskazują na przykłady, jak taki beton może wyglądać:

  • niewielkie powtarzalne elementy, których wymiary nie przekraczają kilkudziesięciu centymetrów
  • pewne całości - np. elementy wyposażenia kuchni, pokoju czy łazienki - wielkości nawet kilku metrów
  • rzeźby czy pomniki, twory architektury mające zmienić otoczenie, sprawić by samo ich istnienie wywierało na nas jakiś wpływ
  • potężne, ogromne obiekty, których wygląd ma bardzo istotny wpływ na to jak je odbieramy, na to jak bardzo wtapia się (lub wręcz przeciwnie) w otoczenie
  • wszystko inne, co pomiędzy tym można zmieścić

Warunek rzecz jasna jest jeden - musi być to beton.

Druga część opisanych definicji (i innych, jakie można znaleźć w książkach, czy wyciągnąć z prezentacji osób się tym zajmującymi) dotyczy możliwości kształtowania formy, która na nas już w konkretnym otoczeniu i miejscu wpływa. Oznacza to, że architekt musi mieć możliwość:

  • nadania dowolnej kolorystyki, łącznie z możliwością trawienia czy zabarwiania pewnych warstw w głębi czy fragmentów powierzchni
  • nadania dowolnego kształtu - co z kolei wymusza użycie takich materiałów i takich środków chemicznych (dodatków), by jak najbardziej zmieniać właściwości samej mieszanki
  • nadawania dowolnej faktury - co z kolei oznacza, że nie tylko sam kolor, sam kształt - ale także by kawałek betonu imitował dowolną rzecz, a nawet by był jej dokładnym odwzorowaniem

Już tylko tak delikatnie zakreślone warunki brzegowe, (lub inaczej - takie, które w chwili obecnej można uznać za brzegowe) sprawiają, że w tym rodzaju betonu, znakomita większość zasad jakie są dlań typowe - w wielu wypadkach nie znajduje zastosowania. Sama forma i sposób projektowania, w zasadzie indywidualne dla każdego klienta, sprawiają, że cena jakkolwiek jest jednym z ograniczeń, to nie najważniejszym. Zwykle jest ona funkcją tego, co chcemy osiągnąć. Na jej wysokość ma konieczność zastosowania:

  • wysokiej jakości cementu
  • wysokiej jakości chemii (lub innych dodatków modyfikujących funkcje betonu)
  • wysokiej jakości dodatków mineralnych (mających za zadanie wpływać na pewne cechy mieszanki - np. tempo przyrostu wytrzymałości)
  • wysokiej jakości pigmentów - wybarwiających słabiej lub mocniej mieszankę
  • inne (np. zbrojenia) mające wpływ na wytrzymałość betonu

Cement - obecnie znane i stosowane betony o wysokiej wytrzymałości końcowej, odpowiadające betonom klasy B 200 i więcej. W zasadzie co kilka lat odkrywane są coraz nowsze technologie. Obecnie do najpopularniejszych należą m.in.:

  • betony wysokowartościowe (betony wysokiej wytrzymałości BWW, High Performance Concrete) - klasa wytrzymałości B 60 - B 120
  • betony bardzo wysokiej wytrzymałości (BBWW) - klasa wytrzymałości B 120 - B 180
  • betony ultra wysokiej wytrzymałości (BUWW, Ultra High Performance Concrete) - klasa wytrzymałości powyżej B 180
  • betony samozagęszczalne - czyli mieszanka betonowa zdolna do szczelnego wypełnienia deskowania (szalunku) pod własnym ciężarem bez użycia wibratorów
  • fibrobetony, czyli włóknobetony - beton zawierający rozproszone mikrozbrojenia w postaci włókien stalowych, polimerowych, szklanych

By uzyskać tak wysokie wytrzymałości - potrzeba cementu, który sam z siebie, bez modyfikacji pozwala na uzyskanie jak najwyższej klasy betonu. Im mocniejszy, tym lepszy. Oznacza to, że wykonując beton architektoniczny startujemy z o wiele wyższego pułapu, niż gdyby był stosowany cement np. 32,5 lub 42,5. Pamiętajmy przy tym, że sama klasa cementu tak naprawdę mówi tylko to, jaka jest minimalna wytrzymałość według normy, nie zaś jaka jest realna wytrzymałość cementu. Inne daje możliwości cement, którego normowa wytrzymałość po 28 dniach wynosi 72 MPa, a inne ten, którego wytrzymałość to 57 MPa, choć oba są oznaczone jako cement klasy 52,5...

Oczywiście jedyną modyfikacją nie może być tylko cement. Takie rodzaje betonu różnią się i to znacznie składem od tych, jakie znamy i jakie sami możemy czasem oglądać. Do najbardziej podstawowych zmian należy m.in.:

  • wzrost ilości cementu, nawet do ponad 700 kg/m3 betonu, zaś w ujęciu procentowym - niemal 50% sumy wszystkich składników mineralnych (zwykle na m3 betonu zużywa się 300-400 kg zwykłego cementu)
  • spadek zużycia wody do (relacja w/c) nawet 0,2 (zwykle wskaźnik kształtuje się na poziomie ok. 0,6 - nieco ponad 0,7)
  • użycie wysokowydajnych superplastyfikatorów
  • zastosowanie zbrojenia
  • użycie specjalnych wypełniaczy, zwykle pyłów krzemionkowych i/lub kwarcowych zastępujących kruszywo. Z racji wytrzymałości jakie takie betony muszą przenosić, od użytych składników mineralnych wymaga się większej wytrzymałości niż ta, jaką ma uzyskać beton. Sam tylko dodatek pyłów krzemionkowych pozwala zwiększyć wytrzymałość betonu w "normowym" czasie 28 dni o grubo ponad 50%, po upływie 90 dni - o ponad 60%, i to dla zwykłego rodzaju cementu typu 32,5

Przyrost wytrzymałości betonu "sam z siebie" po około 20 latach, w zależności od środowiska, w jakim się znajduje potrafi sięgać nawet dwa i pół raza...

Rzecz jasna sam proces produkcji takiego betonu, jego pielęgnacja musi podlegać szczególnemu nadzorowi po to, by zostały uzyskane pożądane parametry i nie wystąpiły jednocześnie niepożądane zjawiska, takie jak np. nadmierne skurcze czy zbyt wysoka temperatura hydratacji.

W procesie produkcji niezbędne jest, co już było kilkakrotnie zasygnalizowane, użycie wysokiej klasy dodatków chemicznych, które mają za zadanie m.in.:

  • już na samym początku zmniejszenie niezbędnej ilości wody, którą trzeba użyć, by mieszanka betonowa w ogóle zaczęła wiązać. Są to najczęściej superplastyfikatory
  • zwiększenie wytrzymałości i odporności na warunki atmosferyczne, jaką można uzyskać stosując konkretny rodzaj cementu, choćby poprzez zmniejszenie nasiąkliwości
  • uzyskania walorów stricte estetycznych, które mają sprawić, że dany beton będzie rzeczywiście architektoniczny. Może to być złudzenie rozmycia koloru, częściowej plastyczności zewnętrznej warstwy pozwalającej na odciśnięcie wzoru lub jakiegoś zdobienia albo na przykład możliwości "wytrawienia" pewnego fragmentu zewnętrznej warstwy elementu

Przyjmują one konsystencję zarówno płynną (znacznie częściej) jak i postać proszku, w obu jednak postaciach ich ilość musi być bardzo dokładnie zmierzona, gdyż w przeważającej części wypadków takie substancje dodaje się w dziesiątych częściach procenta do masy całości lub materiału wiążącego (cementu).

Wymagania wytrzymałościowe, jakie stawia beton architektoniczny oznaczają, że nie jest zwykle możliwe zastosowanie gotowych cementów zawierających w sobie dodatki (oznaczonych zwykle jako CEM II lub niżej), gdyż skład dodatków mineralnych musi być stały, niezależny od partii cementu, zaś tak mocna chemia może sprawić, że to, co zostanie uzyskane w procesie produkcji nie będzie się nadawało do niczego. Z tego powodu określony skład mieszanki betonowej uzyskuje się dodając po prostu "czyste" składniki do siebie, zgodnie z recepturą - czyli osobno cement portlandzki typu CEM I (np. biały), osobno pyły krzemiankowe i/lub kwarcowe, osobno kolejne wypełniacze i osobno poszczególne dodatki chemiczne, jak i te służące zbrojeniu betonu.

Dzieje się tak z prostego powodu, o którym już wcześniej było wspomniane. Każdy rodzaj "dodatku" zawartego w gotowym cemencie - od pyłu do kamienia wapiennego, ma w normie zaznaczone pewne warunki graniczne, które musi spełnić, by mógł być stosowany jako zamiennik klinkieru. Wydawałoby się, że dokładne określenie składu takiego pyłu typu "nie mniej niż 1% i nie więcej niż 3%", "do 1%", "miałkość do..." pozwala na uznanie takich pyłów za jednorodne. Niestety nie - nieznaczne różnice we "wsadzie", z którego w procesie spalania są uzyskiwane, powodują rzecz jasna delikatne, a czasem i więcej niż delikatne zmiany w składzie, który jakkolwiek mieści się w granicach pewnych norm, to przy tak zawansowanej chemii i przy tak wysokich wymaganiach dotyczących składu chemicznego gotowe cementy z dodatkami nie spełniają swej roli. Konieczne jest po prostu kupienie u producenta konkretnego rodzaju wypełniacza o konkretnej grubości. Tylko takie postępowanie pozwoli zapewnić pełną powtarzalność mieszanki.

Niezbędnym atrybutem betonu architektonicznego jest kolor. W przypadku betonu uzyskuje się go stosując rozmaitego rodzaju pigmenty cementowe, czyli takie, które mogą mieszać się z cementem. Przyjmuje się, że bez szkody dla wytrzymałości można dodać ich nie więcej jak 5% w stosunku do ilości cementu użytego w zaprawie czy betonie.

Zasadniczo są one produkowane na bazie rozmaitych tlenków żelaza, a ilość tych tlenków i rodzaj (wyrażone zwykle w procentach) stanowią o tym, z jakim kolorem mamy do czynienia. Istnieje kilka wyjątków. Należą do nich:

  • biele - czyli tlenki tytanu
  • zielenie - czyli tlenki chromu
  • błękity - czyli tlenki kobaltu

Używając tego rodzaju pigmentów należy pamiętać o kilku podstawowych zasadach. Są to:

  • barwa, jaką można uzyskać stosując pigmenty cementowe nie zależy wprost proporcjonalnie od ilości użytego barwnika. Początkowe zmiany odcienia są znaczne, by stopniowo się zmniejszać. W skrajnych przypadkach znaczne (dwu- lub trzykrotne) zwiększenie ilości może w zasadzie niemal w ogóle nie przełożyć się na uzyskaną intensywność koloru
  • barwa może być mocna i intensywna, jednakże są to zasadniczo kolory pastelowe. Bierze się to z kolorów, jakie ma mieszanka betonowa. Zwykle składniki są w odcieniach bieli lub delikatnych beżów, co oznacza, że każda paleta barw zaczyna się nie od bezbarwnego, a białego lub jego odcienia
  • nie ma nieskończonej ilości odcieni pigmentów cementowych. Zwykle producenci mają po kilka wersji każdego z kolorów takich jak: żółć (w tym i pomarańcz lub oranż), czerwień (w tym także wiśniowa lub ceglasta), brąz, czerń czy zieleń. Niebieski pigment "lubi być" wrażliwy na promieniowanie UV, stąd nie każdy producent posiada go w swej ofercie. Poszczególne barwy bardzo często uzyskuje się mieszając dwa lub trzy kolory ze sobą, należy jednak pamiętać o tym, że nie zawsze mieszając poszczególne, wydawałoby się oczywiste odcienie, uzyskamy pożądaną przez nas barwę
  • można zachować powtarzalność, lecz należy pamiętać, by odmierzać poszczególne dawki - miarki pigmentu bardzo dokładnie, czasem nawet do dziesiątych części grama. Nie należy ilości mierzyć objętością (np. 20 cm3). Dzieje się tak z bardzo prostego powodu - ciężar poszczególnych pigmentów różni się znacznie. Skrajnymi przykładami są żółcie (a w szczególności oranż) oraz czerń czy zieleń. Te pierwsze sprzedawane są w dużych 20- lub 15- (oranż) kilogramowych workach, te ostatnie to niewielkie "przepisowe" 25 kg

Beton architektoniczny w wielu wypadkach wymaga wzmocnienia zbrojeniem, choćby z tego powodu, że wiele elementów musi przenosić duże obciążenia mimo niewielkiej grubości i stosunkowo dużej powierzchni. Nie zawsze zaś sama wytrzymałość cementu na ściskanie sprawi, że taki beton nie pęknie i wytrzyma to, co powinien.

To, jakie zbrojenie jest stosowane, jest uwarunkowane m.in.:

  • jakie funkcje ma spełniać dany element, pomnik, budowla itd.
  • jaka jest jego grubość
  • jaka jest jego powierzchnia
  • w jakich warunkach będzie używany

Tradycyjnie przez zbrojenie rozumie się albo siatkę, albo pojedyncze pręty o odpowiednim przekroju (grubości), zwykle żebrowane, ułożone w odpowiednim miejscu. W tym przypadku nie jest tak prosto. Takie wąskie i konwencjonalne rozumienie tego terminu w zbyt wielu wypadkach powoduje, że na jasnym lub białym betonie "wyjdą" charakterystyczne rdzawe nacieki mające swą przyczynę w tym, że na takim zbrojeniu są niewielkie ogniska rdzy, a sam beton nie zawsze jest na tyle szczelny, aby je powstrzymać.

Z tego też powodu popularne jest tzw. zbrojenie rozproszone, lub zbrojenie mające wygląd siatki, lecz owa siatka jest stworzona z materiałów innych niż pochodne stali - np. tworzyw sztucznych, mających niejednokrotnie o wiele lepsze parametry niż zbrojenie tradycyjne, lecz także dużo wyższą cenę, bywa, że o rzędy wielkości.

To pierwsze to zwykle różnej wielkości i grubości paski czy niemal nitki stworzone z różnego rodzaju materiałów syntetycznych dodawanych w podanej przez producenta ilości do betonu. Poprzez swój kształt i ilość działają jak tradycyjne zbrojenie nie mając ich charakterystycznych i często niepożądanych wad.

Drugi typ to po prostu siatka, przypominającą tą tradycyjną, lecz stworzona także ze sztucznych materiałów - pełni taką samą jak ta pierwsza rolę.

To, jakie zbrojenie jest czy musi być zastosowane, to decyzja projektanta wymuszoną przez to, co będzie z betonu architektonicznego stworzone.

Ostatnimi czasy coraz modniejsze są indywidualne projekty domów, budynków tworzone nie na potrzeby masowego katalogu, w którym każdy stworzony projekt jest pokazany w otoczeniu idealnie równiej działki, nie mającej żadnego nachylenia lub równe jak od linijki, lecz na potrzeby konkretnego miejsca gdzie będzie wybudowany, otoczenia w którym się znajduje i funkcji jaką ma spełniać. Powierzchnia takiego domu czy budynku także jest taką funkcją i tak samo istotną jak wszystko inne. Jednym z podstawowych materiałów, jaki jest wykorzystywany jest beton, z bardzo prostego zresztą powodu - gdyż wraz ze szkłem i drewnem daje ogrom możliwości w kształtowaniu faktury, kolorystyki i samego wyglądu.

Beton rozumiany nie jako szara masa, a beton w rozumieniu i funkcji betonu architektonicznego, którego biały lub inny kolor współgra z otoczeniem, a odpowiedni kontrast z kolorem szkła i drewna dodatkowo jeszcze pomaga spełnić założenia architektów i pomysłodawców.

Biały cement i jego jakość pomaga sprawić, że sam budynek nie sprawia wrażenia ciężkiego bunkra, pozwalając na budowę lżejszej konstrukcji, cieńszych ścian, dając naprawdę duże możliwości w kształtowaniu zewnętrznego wyglądu budynku już w momencie lania ścian i samej konstrukcji.

Alternatywą jest wykorzystanie odpowiedniego rodzaju płyt betonowych, które przytwierdzone do ściany sprawiają, że dla oglądającej go z zewnątrz osoby nadają budowli pożądany wygląd, także pod względem kolorystycznym i faktury. Oczywiście istotnym materiałem pozwalającym na pełne wykorzystanie możliwości betonu jest biały cement.

Przekraczanie przez projektantów i wykonawców barier, które wydają się nie do przejścia, jest w wielu wypadkach normą. Ogromne wytrzymałości, graniczne wartości osiągane dzięki zastosowaniu materiałów najwyższej jakości, olbrzymich ilości dodawanej chemii modyfikującej właściwości materiałów i wyrobów sprawiają, że w wielu wypadkach rzeczywistość idzie w parze z nauką lub stanowi jej żywą tkankę doświadczalną. Wielu projektantów uważa, że skrajnie wysokie wytrzymałości z jednej strony mogą spowodować skrajności w innym miejscu. Jak na razie nie spotyka się jeszcze spektakularnych katastrof wynikających z niedoszacowania lub niedowartościowania parametrów mieszanki betonowej. Na chwilę obecną zadawane pytania zmierzają w dwóch kierunkach: jak długo jeszcze i do jakich granic będzie można zwiększać pożądane parametry betonu projektując coraz bardziej wymyślne budynki, wymagające coraz wyższych skrajnych wartości, które muszą być spełnione, by budynki te z kart projektantów stały się rzeczywistością naszych miast i ulic.













© 2012-2017    bialycement.pl
Valid XHTML 1.0 StrictValid CSS 3