Betong

For konserthuset Betong på Majorstua i Oslo, se Chateau Neuf. Se også betong (andre betydninger)

miniatyr|Portalbygg på Tysso II

Betong er et byggemateriale som lages ved å blande sement og vann med sand, stein og tilsetningsstoffer. Sementen reagerer kjemisk med vannet, prosessen kalles hydratisering, og resultatet blir betong. Betong er et allsidig materiale og er et av de mest brukte byggematerialene i verden i vår tid. Bare fantasien setter grenser for betongens formbarhet. Betong kan støpes i faste former eller den kan støpes med glidende forskaling som ved støping av broer og tårn. Riktig produsert og ved normal bruk har betong lang levetid og stor styrke. Et moderne samfunn er avhengig av betong som byggemateriale til bygging av for eksempel bygninger, industrianlegg, broer, tunneler, kaier, flyplasser, dammer og oljeplattformer.

Legfolk har lett for å forveksle betong med sement i den forstand at de sier «sement» når de mener «betong». Sement er pulveret som blandes med vann, sand og stein. Betong er byggematerialet som blir resultatet av denne blandingen.

Normalbetong er betong med tetthet mellom 2000 kg/m³ og 2600 kg/m³.«Betongens ABC», Kontrollrådet Stort sett all betong som produseres er normalbetong. I enkelte tilfeller der det er viktig å spare vekt brukes lettbetong, og i svært sjeldne tilfeller brukes tung betong.

Betongteknologi Betongteknologi er læren om betong. Betongteknologi omfatter kjemien til betong og alle prosesser som omfatter betongens sammensetning og oppførsel. En betongteknolog eller betongspesialist vil gjerne jobbe hos en konsulent, entreprenør, betongblandeverk eller sementfabrikk. Betongteknologi er en retning ved sivilingeniørutdannelsen ved NTNU i Trondheim. Norsk Betongforening driver også med kursvirksomhet i betongteknologi. Betongteknologi står som fag sterkt i Norge sett fra et internasjonalt syn. miniatyr|Synk test i betong Betongteknologi er et fag som omhandler blant annet:

Typer tilsetningsstoffer og deres virkemåte Karbonatisering Alkalireaksjon Designe betongresepter Selvkomprimerende betong Frostmotstand De prinsipielle mineralene i sement: Allite, Belite, Alimunita of Ferrite Sprekkdannelse

Hos et betongblandeverk er det betongteknologen som lager betongresepter og kvalitetstester betongen som produseres.thumb|Betongbro. Lake Street Bridge i Minneapolis i USA

Materialet thumb|Blandeforhold (vektfordeling) Læren om materialet betong kalles betongteknologi.

Betong består av vann, sement, tilslag og tilsetninger. Blandingen av vann og sement kalles sementlim eller sementpasta. Tilslaget, som er et samleord for sand, stein og pukk, blir blandet sammen med sementpastaen. Vanligvis, men ikke alltid, blander man også i tilsetningsstoffer. Det er stoffer som utgjør en relativt liten andel målt i vekt og volum, men som har stor innvirkning på hvilke egenskaper betongen har enten i fersk eller herdet tilstand.

Betong er et mer eller mindre flytende materiale rett etter blanding, og er derfor lett å forme. Men etter hvert som hydratiseringen pågår gjennomgår betongen en herdeprosess og blir et fast materiale. Utstøping og bearbeiding må foregå i løpet av få timer etter blanding, mens betongen fremdeles er mulig å bearbeide.

Til en kubikkmeter vanlig betong vil det normalt gå med 140–190 liter vann, 300–350 kg sement, 950 kg sand og 900 kg stein/pukk, tilsammen ca. 2300 kg. Ved å endre blandeforholdet mellom vann, sement, tilslag og tilsetninger kan man styre egenskapene til betongen, og i stor grad tilpasse betongen til å møte gitte krav.

I Norge produseres betong i henhold til standarden NS-EN 206-1. Standarden gjelder for betong til plasstøpte konstruksjoner, prefabrikkerte konstruksjoner og lastbærende produkter for bygg- og anleggskonstruksjoner.

Betong produseres i flere forskjellige kvaliteter. Det er først og fremst styrke og bestandighet som skiller kvalitetene fra hverandre. Hvis man sammenligner de betongkvalitetene som brukes mest (B20, B25, B30, B35 og B45), kan man grovt sett si at den beste (B45) er 2-3 ganger sterkere enn den dårligste (B20). Levetiden er sterkt avhengig av hvilke omgivelser betongkonstruksjonen står i, for eksempel om den står i tørre og frostfrie omgivelser innendørs, eller om den er utsatt for frost, vann og veisalter utendørs.

I Norge brukes vanligvis portlandsement.

Armert betong Betongen har stor trykkstyrke, men liten strekkstyrke. For at en betongkonstruksjon skal kunne tåle strekkpåkjenninger må den armeres. Betong og armering fungerer sammen som et komposittmateriale – armert betong – der betongen bærer trykkreftene og armeringen tar opp strekkreftene. Det er to armeringsprinsipper som benyttes: slakkarmering og spennarmering. Forskjellen er at ved spennarmering settes armeringen under spenning ved at den strekkes. Dette medfører at armeringen overfører krefter til betongen og trykker betongen sammen. Slakkarmering er tradisjonelle armeringsstenger eller -nett som ligger innstøpt i betongkonstruksjonen. Både spennarmering og slakkarmering lages av stål. Nye armeringsprodukter, blant annet basert på karbonfiber, er under utvikling men ennå ikke kommersielt konkurransedyktig med stål.

Slakkarmerte konstruksjoner kan utføres med fiberarmering i stedet for stangarmering. Fiberarmering er fibre av ståltråd eller polypropen. De er typisk ca. 5 cm lange, har forankringer i begge ender, og blandes inn i betongen på blandeverket. Fiberarmering blir mest benyttet i sprøytebetong. Fiberarmert betong kan oppnå stor seighet.

Enkelte konstruksjoner armeres ikke, rett og slett fordi de utformes slik at de kun blir utsatt for trykkrefter. Et godt eksempel er gravitasjonsdammer, som er demninger som utformes slik at vanntrykket i kombinasjon med egenvekten til dammen sørger for at betongen alltid vil stå under trykk.

Bestanddeler thumb|Frilagt betongoverflate Sementen er bindemiddelet i betongen. Den blir produsert av kalkstein, iblandet forskjellige tilsatskomponenter, malt til pulver og brent. Etter brenningen blir den tilsatt gips, malt på nytt, og tilsatt jernsulfat. Det kan også bli blandet inn andre materialer som flygeaske eller slagg. Det blir produsert flere typer sement, som alle har forskjellige egenskaper mht rask eller langsom herding, og høy eller lav styrke.

Tilslaget, sand og stein, utgjør mesteparten av betongvolumet (60-70 %). Ulike sammensetninger av bestanddelene vil gi betong med ulike egenskaper. For å gi best mulig betongkvalitet bør tilslaget være velgradert. Det vil si at det bør være sammensatt av alle steinstørrelsene opp til en gitt maksimumstørrelse, slik at det ikke blir store hulrom som opptar mye sementpasta.

Brukere av betong vil helst prøve å oppnå alle betongens gode egenskaper, og samtidig unngå de mindre gode. For å klare det i størst mulig grad er man avhengig av å bruke tilsetningsstoffer. Begrepet «tilsetningsstoffer» er definert i Norsk Standard NS-EN 206-1 som «Materiale som tilsettes under blanding i små mengder i forhold til sementmengden for å endre egenskapene til fersk eller herdnet betong.» Det finnes mange forskjellige tilsetningsstoffer som påvirker betongen på forskjellig måte. Tilsetningsstoffene deles inn i klasser etter hvilken funksjon de har: A – akselererende (gjør at betongen herder raskere) P – vannreduserende, eller plastiserende (gjør at man kan bruke mindre vann i betongen) R – retarderende (gjør at betongen herder langsommere) I – injiserende (øker flyteevnen til betongen) L – luftinnførende (øker luftinnholdet i betongen) I tillegg finnes det andre stoffer for helt spesielle formål.

Sementpasta Sementpasta eller sementlim er en blanding av vann og sement. Størknet eller herdet sementpasta kalles sementgel. Betong består av en blanding av vann, sement (som kan kombineres med annet bindemiddel som pozzolan), tilslag, armering og tilsetningsstoffer. Sementpastaen dekker overflatene på sand og stein (tilslaget) som er tilsatt i blandingen for å gi best mulig fasthet og tetthet i ferdig betong. Når man produserer betong blander man alltid vannet med sementen før man tilsetter resten. Denne blandingen av vann og sement kalles sementpasta.

Vektforholdet mellom vann og sement kalles v/c-tallet. Dette er en meget viktig parameter ved betongproporsjoneringen fordi den har stor innvirkning på hvilke egenskaper den ferdige betongen vil få og hvor lett den er å arbeide med. Hvis man blander betong med v/c-tall som er lavere enn 0,4 risikerer man at ikke all sementen blir utnyttet fordi den ikke har vann nok å reagere med. Betong med v/c-tall på 0,4 er nær det optimale mht kvaliteten på den ferdige betongen. Ofte blandes det betong med v/c-tall opp mot 0,7 og i ekstreme tilfeller opp mot 0,9. Dette vil føre til redusert betongkvalitet, men fordelen er at betongen blir lettere å jobbe med fordi den blir mer flytende.

Materialegenskaper Betong lages i mange forskjellige kvaliteter. Norsk Standard NS-EN 206-1 klassifiserer betong etter de to viktigste egenskapene til materialet: fasthet og bestandighet. Fasthetsklassene for normalbetong og tungbetong er B10, B20, B25, B30, B35, B45, B55, B65, B75, B85 og B95. Fasthetsklassene for lettbetong er LB12, LB20, LB25, LB30, LB35, LB45, LB55, LB65 og LB75. Tallet angir trykkfastheten i MPa, og trykkfastheten er høyere jo større tallet er. Bestandighetsklassene er M90, M60, M45, MF45, M40 og MF40. Tallet angir vanninnholdet i betongen, og bestandigheten er høyere jo lavere tallet (vanninnholdet) er. F-en står for frostsikker. Andre egenskaper som bør nevnes er stivhet, vanntetthet og evne til brannmotstand.

thumb|Undersiden av en bjelke er utsatt for strekk og må armeres for at ikke bjelken skal brekke. (Pilene symboliserer lasten som hviler på bjelken.) Når vi snakker om betongens fasthet mener vi trykkfasthet. Med trykkfasthet menes det maksimale trykket betongen kan utsettes for uten å gå til brudd. Trykket måles i megapascal MPa. De mest brukte fasthetsklassene er B20-B45.

Uopprisset betong har også en viss strekkfasthet, dvs at betong kan overføre strekkrefter. Men strekkfastheten er betydelig mindre enn trykkfastheten, inntil ca. 10%. I de fleste tilfeller ønsker vi å utnytte betongens store trykkfasthet på en økonomisk fornuftig måte. Skal vi gjøre det så vil det nesten alltid bli områder i betongkonstruksjonen der strekkspenningene blir større enn betongens strekkfasthet. Det mest vanlige stedet hvor det vil opptre så store strekkspenninger i en betongkonstruksjon er på undersiden av en bjelke, eller et dekke. For å forsterke betongen blir slike områder av konstruksjonen armert. Vanlig armering, som er laget av stål, har en strekkfasthet på minimum 500 MPa, noe som er mer enn 200 ganger høyere enn betongens strekkfasthet.

Det er betongens trykkfasthet som bestemmer hvor store dimensjoner en betongkonstruksjon må ha for å klare de lastene den skal bære. Desto større trykkfasthet betongen har, desto mindre dimensjoner trenger konstruksjonen å ha.

Betongens stivhet, eller elastisitetsmodul, er sterkt avhengig av fastheten. Det er derfor ikke nødvendig å klassifisere betong etter stivhet. Stivheten avgjør hvor store deformasjoner en konstruksjon vil få når den påsettes en last. Desto større stivhet betongen har, desto mindre deformasjoner vil konstruksjonen få.

Betongens bestandighetsegenskaper forteller noe om hvor godt egnet betongen er til å motstå ytre påkjenninger over tid. Betong som blir utsatt for vær og vind vil med tiden brytes ned. Når betongen produseres er det viktig å være klar over hva slags miljø den kommer til å stå i. Da kan man lage betong med de egenskapene den trenger for å få en tilstrekkelig lang levetid i det miljøet. Eksempler på forskjellige miljøer er: tørt og frostfritt innendørs fuktig, vått og samtidig utsatt for vekselvis fryse- og tineperioder utsatt for sjøsprøyt, veisalter eller kjemikalier