6.2.9 Beton
Beton je kompozitní stavební materiál vyrobený z kombinace kameniva, jako je písek a drcený kámen, a pojiva nebo pasty, jako je cement. Nejběžnější forma betonu se skládá z minerálního kameniva, jako jsou kameny, štěrk a písek, cementu a vody. Cement se po smíchání hydratuje a ztvrdne na materiál podobný kameni. Beton má nízkou pevnost v tahu a obvykle se zpevňuje přidáním ocelových výztuží: běžně se označuje jako železobeton.
Beton je pevný, odolný a levný materiál, který je nejpoužívanějším stavebním materiálem ve Spojených státech. Vzhledem k obrovskému rozsahu poptávky po betonu jsou dopady jeho výroby, používání a demolice rozsáhlé. Při těžbě materiálu dochází k narušení přírodních stanovišť, k těžbě, výrobě a přepravě cementu se spotřebuje značné množství energie a při výrobě cementu vznikají toxické emise do ovzduší a vody. Zejména výroba cementu je energeticky náročná.
Odhady uvádějí, že na každou vyrobenou tunu cementu připadá přibližně jedna tuna oxidu uhličitého, což představuje 7-8 % emisí CO2 způsobených člověkem. A ačkoli beton obvykle obsahuje pouze 9-13 % cementu, přesto na něj připadá 92 % ztělesněné energie betonu. Cementový prach obsahuje volné krystalky oxidu křemičitého, stopový prvek chrom a vápno, které mohou mít nepříznivý vliv na zdraví pracovníků. Míchání betonu vyžaduje velké množství vody a vytváří alkalické odpadní vody a splašky, které mohou kontaminovat vodní toky a vegetaci.
Minimalizace dopadů na životní prostředí: Použití místního a/nebo recyklovaného kameniva (například mletého betonu z demolic) je vynikajícím způsobem, jak snížit dopady pevného odpadu, emisí z tranzitu a narušení biotopů. Dopady na životní prostředí lze také výrazně snížit nahrazením portlandského cementu alternativním pucolánovým popelem (vedlejší průmyslový produkt, jako je popílek, křemičitá dýmka, popel z rýžových slupek, pecní struska a vulkanický tuf). Popílek, zbytek ze spalování uhlí, je poměrně oblíbený jako náhrada cementu, která obecně snižuje pórovitost, zvyšuje trvanlivost a zlepšuje zpracovatelnost a pevnost v tlaku, i když se prodlužuje doba vytvrzování. Popílek obvykle tvoří 10-15 % standardních směsí, ale mnoho aplikací umožňuje nahradit až 35-60 % cementu a u některých typů popílku (např. třídy C) lze u některých projektů cement zcela nahradit.
V nestavebních aplikacích lze použití betonu snížit zachycením vzduchu v hotovém výrobku nebo použitím kameniva s nízkou hustotou. Zachycený vzduch vytěsňuje beton a zároveň zvyšuje izolační hodnotu a snižuje hmotnost a náklady na materiál, aniž by byla ohrožena trvanlivost a požární odolnost standardního betonu. Agregáty s nízkou hustotou, jako je pemza, vermikulit, perlit, břidlice, polystyrenové kuličky nebo minerální vlákna, poskytují podobné výhody v oblasti izolace a snížení hmotnosti.
Beton na místě nebo prefabrikovaný beton a betonové zdivo (CMU):
–
Navrhněte opětovné použití částí stávajících konstrukcí, jako jsou desky nebo stěny, které jsou ve vyhovujícím stavu.
–
Recyklujte vybouraný beton na místě pro použití jako kamenivo nebo výplňový materiál pro nové projekty nebo recyklujte na místních skládkách.
–
Zapojte maximální množství popílku, vysokopecní strusky, křemičitých výpalků a/nebo strusky z rýžových slupek vhodné pro daný projekt, čímž snížíte spotřebu cementu o 15-100 %.
–
Použití prefabrikovaných systémů minimalizuje plýtvání tvářecím materiálem a sníží dopad vody z vymývání na půdu.
–
Zvažte alternativní nebo možné materiálové náhrady betonu, například ICF, které snižují množství odpadu, zlepšují tepelné vlastnosti a mohou zkrátit stavební lhůty. Stejně tak pórovité, pěnové, autoklávované pórobetony a další lehké betony zvyšují izolační hodnotu a zároveň snižují hmotnost a potřebu betonu. Použití zemních a rychle obnovitelných materiálů, jako je beraněná hlína, cob nebo slaměné balíky, snižuje potřebu izolačních a dokončovacích materiálů v obytných i komerčních projektech.
–
Používejte netoxické prostředky pro uvolňování bednění.
–
Odpady lze minimalizovat pečlivým plánováním množství betonového materiálu.
–
Pro patky zvažte systémy bednění na bázi tkaniny pro rychlou instalaci a úsporu dřeva.
–
Snižte množství dřevěného odpadu a náklady na materiál použitím ocelových nebo hliníkových betonových forem, které lze použít opakovaně mnohem vícekrát než dřevěné formy.
Propustný/porézní beton: Až 75 % městského povrchu pokrývá nepropustná dlažba, která brání doplňování podzemních vod, přispívá k erozi a záplavám, přenáší znečištění do místních vod a zvyšuje složitost a náklady na čištění dešťových vod. Jednou z hlavních vlastností propustné dlažby je, že obsahuje dutiny, které umožňují průsak vody do podkladových materiálů pod ní. Snižuje také špičkový průtok dešťové vody a znečištění vody a podporuje doplňování podzemních vod. Pervózní dlažba může obsahovat recyklované kamenivo a popílek, což pomáhá snižovat množství odpadu a ztělesněné energie. Pervózní dlažba je vhodná pro použití na parkovacích a přístupových plochách s pevností v tlaku až 4000 psi. Zmírňuje také problémy s kořeny stromů a perkolační plocha podporuje růst kořenů do hloubky. Zvýšená výměna tepla s podkladovou půdou může snížit letní teplotu okolního vzduchu o 2-4 °C.
Betonové bednění: Aplikace zalévané na místě vyžadují bednění na místě, které při vytvrzování dává tvar stěnám a deskám a dalším prvkům projektu (obrázek 6.9). Překližka a frézované řezivo jsou nejběžnějšími bednicími materiály, které přispívají ke vzniku stavebního odpadu a k dopadům těžby a zpracování dřeva. Dřevěné bednění lze vyrobit ze zachráněného dřeva a obvykle je lze rozebrat a několikrát znovu použít. Demontáž stavebního řeziva a překližkových bednění pro exteriér by měla být zvážena pro opětovné použití v rámci projektu.
Obrázek 6.9. Fotografie tesařů při osazování betonového bednění pro stěny jámy zařízení pro nakládání s vysoce radioaktivními odpady.
Zdroj: Bechtel Corporation.
Rozpouštěče bednění nebo rozdělovací prostředky jsou materiály, které usnadňují oddělení bednění od ztvrdlého betonu. Tyto materiály zabraňují přilnutí betonu k formě, což může při demontáži formy znehodnotit její povrch. Tradiční uvolňovače bednění, jako je nafta, motorový olej a olej na vytápění domácností, jsou karcinogenní, což omezuje možnost opětovného použití dřevěného bednění, protože vystavuje stavební personál těkavým organickým látkám (a potenciálně i obyvatele). V současné době jsou zakázány řadou státních a federálních předpisů, včetně zákona o čistotě ovzduší. Směsi pro uvolňování bednění na vodní bázi s nízkým nebo nulovým obsahem těkavých organických látek, které obsahují sójové nebo jiné biologicky odvozené oleje, výrazně snižují zdravotní rizika pro stavební personál a obyvatele a v případě potřeby často usnadňují aplikaci povrchových úprav nebo tmelů. Mnohé varianty na bázi sóji jsou levnější než jejich protějšky na bázi ropy.
Při navrhování betonového bednění je třeba vzít v úvahu také faktory, které nepříznivě ovlivní a ovlivní tlak na betonové bednění. Mezi tyto faktory patří rychlost ukládání, betonová směs a teplota. Rychlost ukládání by měla být v zimě obecně nižší než v létě. V podstatě nezáleží na tom, kolik metrů krychlových se skutečně umístí za hodinu nebo jak velký je projekt. Na čem však záleží, je rychlost ukládání na výšku a čas (výška vylité zdi za hodinu).