Întotdeauna am considerat că betonul este un material foarte rezistent, ieftin şi în ciuda statisticilor având în vedere producția de ciment, ecologic. În anii studenției obișnuiam să fiu obsedat de rezistența mecanică a betonului sau de rezistență lui în timp. Mai mult mă preocupa rezistența în timp. Ulterior, mi-am dat seama că nu puneam întrebările corecte. Nu înțelegeam cum un beton vechi de 2000 de ani poate avea o stare mai bună decât un beton de 50 de ani.
Avem impresia că acum 2000 de ani i s-a făcut ceva special betonului şi că noi acum nu mai puteam repeta acel procedeu. Lucrurile nu stau deloc așa. Motivul pentru care am descris firul gândirii este că se găsesc motive eronate pentru degradarea betonului, cum ar fi vina producătorului, a calității cimentului, a forței de muncă sau chiar a calităţii oţelului. Sunt niște argumente destul de bine susținute pentru a motiva deteriorarea betonului.
Cum se formează betonul?
Betonul cu ciment Portland, are o structură mai mult sau mai puţin simplă. El este compus din ciment, nisip, mărgăritar, agregate şi apă. Praful de ciment este un conglomerat compus din boabe foarte mici. Aceste boabe au dimensiuni între 2 micrometri şi 90 de micrometri. Dacă găsiţi particule de ciment mai mari de atât, pe măsurate, probabil că sunt mai multe lipite una de alta. Mărgăritarul este un nisip mai mare, cu dimensiuni de 2-5 mm, iar agregatele sunt pietre de mici dimensiuni cu mărimea între 5 mm şi 70 mm.
Chiar și aceste agregate sunt sortate pe intervale de mărimi, o să vedeți acest lucru când comandați betonul. De exemplu, există o categorizare dimensională cu intervale la 16 mm și la 32 de mm. Când apa intră în contact cu boabele de ciment, boabelor încep să le crească mii de picioruşe şi încep să se agaţe cu aceste picioruşe de tot ce găsesc în jur, inclusiv alte boabe de ciment. De aceea când lăsăm un sac de ciment în ploaie începe să se întărească fără a mai fi posibilă înmuierea acestor picioruşe odată ce ele s-au întărit.
În articolul 1n-cu3and – De ce betonul cu mai puțină apă este un beton mai rezistent? am explicat de ce un beton cu mai multă apă este mai slab decât un beton la care s-a adăugat mai puţină apă. Am susținut în alte articole că un beton care este făcut cu mai puțină apă este un beton superior. Cred că este un detaliu important în acest punct al articolului. Însă betonul prea vâscos nu este ușor de turnat în formă. De aceea betoanele au un conținut variabil de apă. Însă acesta nu este singurul motiv.
Ce contribuie la degradarea betonului sau de ce se deteriorează el?
Sunt trei elemente importante la care trebuie să privim atunci când vorbim despre degradarea betonului. Trebuie să ne gândim la mediul de expunere. Poate fi pilonul unui ponton la mare, amplasat în apă sărată sau poate fi o bucată de beton în interiorul unei clădiri ce nu este expus vreodată unui mediu aspru sau chimic şi nici înghețului. Cu cât un element de beton este mai subțire, cu atât el se va deteriora mai repede din cauza pătrunderii factorilor externi în masa lui. Atenție! grosimea elementului de beton, are deseori legătură cu mediul de expunere, nu cu forțele mecanice solicitate asupra lui.
Betonul de la interior va avea o viață foarte lungă, în timp ce betonul expus la condițiilor aspre se va degrada accelerat. În concluzie, protecția betonului la medii chimice, mecanice și termice, îi prelungește viața. Al doilea element despre care vreau să vorbim este tipul betonului. Fiecare beton are o destinație anume și nu trebuie să înlocuim un tip de beton cu altul. Atunci când mergem la stația de betoane să comandăm betonul, trebuie să cerem produsul potrivit. Vom utiliza un tip de beton anume pentru fiecare tip de structură în parte.
La fundaţie folosim un tip de beton, la stâlpi alt tip şi tot aşa. La fosa septică se va folosi un beton cu totul special pentru că mediul de expunere este diferit. Se poate utiliza și un beton normal, dar rezistența lui va lăsa de dorit. În unele cazuri se poate ajunge chiar la cedarea elementului din beton armat sau beton simplu. Al treilea element este timpul expunerii, iar aici vreau să vă vorbesc despre carbonatarea betonului pentru este strâns legată de timp. Expunerea la cicluri îngheț-dezgheț este un alt element de timp pe care trebuie să îl înțelegem.
Ce este carbonatarea betonului?
Carbonatarea betonului este un proces des neînțeles, implicit și efectele lui sunt neînțelese și poate chiar ignorate în totalitate. Mă simt obligat să explic ce înseamnă carbonatarea betonului și cum poate afecta ea o structură. Când am explicat Ce este carbonatarea betonului și cum afectează structurile din beton? am și exemplificat vizual ca să înțelegeți mai bine. Dar pe scurt vreau să vă spun că dioxidul de carbon din aer va reacționa cu betonul și îl va transforma într-un material mai slab și mai poros.
Acum este important să înțelegeți că pH-ul betonului este mare, adică vreo 13. În aceste condiții armătura este protejată și nu ruginește. După carbonatare ea nu mai este protejată de beton și începe să ruginească, iar mai jos o să vedem efectele acestui proces. Una peste alta, o parte din beton se va transforma în carbonat de calciu, de aia îi spune carbonatare. Carbonatul de calciu este puţin solubil în apă, de aceea pe la picioarele de pod sau pe la cladiri mari de beton armat o să observați o nuanță de spălăcire a suprafețelor.
În beton, toţi componenţii de calciu se dizolvă şi formează, carbonatul de calciu. Acest carbonat de calciu nu este altceva decât o sare a calciului şi cel mai bun exemplu pe care îl pot menționa este creta şcolară. Carbonatul de calciu din beton nu ajunge niciodată la puritatea aia şi nici la culoarea cretei şcolare pentru că betonul conţine agregate şi nisip. Agregatele nu se supun carbonatării. În articolul menționat mai sus o să vedeți grafic acest lucru. În timp, acest proces de carbonatare va transforma întregul element de beton într-un morman de praf.
Oțelul poate accelera degradarea betonului
Nu doar betonul trebuie ferit de apa sărată ci şi oţelul din interiorul sau exteriorul betonului. Când am explica De ce ruginește armătura din interiorul betonului? am punctat creșterea de volum. În mod normal, betonul strânge tare armătura de beton din oțel. Ne place să armăm cu oțel pentru că prezintă o bună conlucrare cu masa betonului. Dacă oțelul este expus, chiar și puțin la umiditate sau la apă, el începe să ruginească. Rugina este un oxid, deci are loc o reacție chimică. Acest proces chimic implică un proces de expansiune de 1 la 3. Adică masa de oțel care a oxidat îți mărește volumul de 3 ori.
Acest proces chimic este așa de puternic încât betonul nu are nici o șansă de a i se opune. Oțelul ruginește, va crăpa un pic betonul și mai multă apa va intra pe acolo, accelerând procesul pentru că rugina este foarte permeabilă la apă. În structuri subterane alcătuite din prefabricate de beton, nu se folosește oțel. Se urmărește un design care nu necesită armătură. Costurile de reparație a acestor tipuri de degradări sunt foarte mari. De multe ori se renunță la structură și se pornește de la zero. În imaginea de mai jos avem un exemplu care arată gravitatea acestui tip de deteriorare.
În medii de expunere dezavantajoase, oțelul face mai mult rău decât bine. Sunt soluții de protecție a armăturilor. Am scris despre Cum să protejezi armătura din interiorul betonului? și am prezentat mai multe soluții pentru a nu ajunge ca în situația de mai sus. Alternativ putem apela la soluții care înlocuiește oțelul cu alte materiale cu care putem arma. Astfel de materiale pot fi sub formă de bare rigide sau sub formă de fibre subțiri și scurte. Se utilizează nailonul, polipropilenă, fibră de sticlă, etc.