6.2.9 Beton
A beton egy összetett építőanyag, amely adalékanyagok, például homok és zúzott kő és egy kötőanyag, például cement kombinációjából készül. A beton leggyakoribb formája ásványi adalékanyagból, például kövekből, kavicsból és homokból, cementből és vízből áll. A cement a keverés után hidratálódik, és kőszerű anyaggá keményedik. A betonnak alacsony a szakítószilárdsága, és általában acél betonvasak hozzáadásával erősítik meg: ezt általában vasbetonnak nevezik.
A beton erős, tartós és olcsó anyag, amely a legszélesebb körben használt szerkezeti építőanyag az Egyesült Államokban. A beton iránti hatalmas kereslet miatt a beton gyártásának, használatának és bontásának hatásai széles körben elterjedtek. Az élőhelyeket zavarja az anyagkitermelés; jelentős energiát használnak fel a cement kitermelésére, előállítására és szállítására; és a cementgyártás során mérgező levegő- és vízkibocsátás keletkezik. A cementgyártás különösen energiaigényes.
A becslések szerint minden tonna előállított cement után körülbelül egy tonna szén-dioxid szabadul fel, ami az ember által okozott CO2-kibocsátás 7%-8%-át teszi ki. És bár a beton jellemzően csak 9-13%-ban tartalmaz cementet, mégis ez teszi ki a beton megtestesült energiájának 92%-át. A cementpor szabad szilícium-dioxid-kristályokat, a króm nyomelemet és meszet tartalmaz, amelyek mind káros hatással lehetnek a dolgozók egészségére. A beton keveréséhez nagy mennyiségű vízre van szükség, és lúgos szennyvíz és lefolyó víz keletkezik, amely szennyezheti a vízfolyásokat és a növényzetet.
A környezeti hatások minimalizálása: A helyi és/vagy újrahasznosított adalékanyag (például bontásból származó őrölt beton) beépítése kiváló módja a szilárd hulladék, a tranzitkibocsátás és az élőhelyek zavarásának hatásainak csökkentésére. A környezeti hatások is jelentősen csökkenthetők, ha a portlandcementet alternatív pozzolánhamuval (ipari melléktermék, például pernye, szilikafüst, rizshéjhamu, kemence salak és vulkáni tufa) helyettesítjük. A szénégetésből származó maradékanyagként keletkező pernye meglehetősen népszerű cementhelyettesítőként, amely általában csökkenti a porozitást, növeli a tartósságot, javítja a megmunkálhatóságot és a nyomószilárdságot, bár a kikeményedési idő megnövekszik. A pernye általában a szabványos keverékek 10-15%-át teszi ki, de sok alkalmazásnál a cement akár 35%-60%-át is helyettesítheti, és bizonyos típusú pernye (pl. C osztályú) esetében a cement egyes projekteknél teljesen helyettesíthető.
A nem szerkezeti alkalmazásoknál a betonfelhasználás csökkenthető a levegőnek a késztermékben való megkötésével vagy alacsony sűrűségű adalékanyagok alkalmazásával. A csapdába zárt levegő kiszorítja a betont, miközben növeli a szigetelési értéket és csökkenti a súlyt és az anyagköltségeket, anélkül, hogy a normál beton tartósságát és tűzállóságát veszélyeztetné. Az alacsony sűrűségű adalékanyagok, mint például a habkő, vermikulit, perlit, pala, polisztirol gyöngyök vagy ásványi szálak hasonló szigetelési és súlycsökkentési előnyöket biztosítanak.
A helyben öntött vagy előregyártott beton és beton falazóelem (CMU) megfontolások:
–
Tervezze a meglévő szerkezetek részeinek, például a kielégítő állapotban lévő födémek vagy falak újrafelhasználását.
–
A lebontott betont a helyszínen újrahasznosíthatja, hogy új projektekhez adalékanyagként vagy töltőanyagként használja fel, vagy a helyi hulladéklerakókban újrahasznosíthatja.
–
A projektnek megfelelő maximális mennyiségű pernye, kohósalak, szilikapor és/vagy rizshéjsalak beépítése, ezáltal 15-100%-kal csökkentve a cementfelhasználást.
–
Az előregyártott rendszerek használata minimalizálja a formázóanyag-pazarlást és csökkenti a mosóvíz talajra gyakorolt hatását.
–
Figyeljen a beton alternatív vagy lehetséges anyaghelyettesítésére, mint például az ICF-ek, amelyek csökkentik a hulladékot, javítják a termikus teljesítményt, és csökkenthetik az építési ütemtervet. Hasonlóképpen, a cellás, habosított, autoklávozott pórusbetonok és más könnyűbetonok növelik a szigetelési értéket, miközben csökkentik a súlyt és a szükséges betonmennyiséget. A földből készült és gyorsan megújuló anyagok, például a döngölt föld, a kobak vagy a szalmabála használata csökkenti a szigetelés és a befejező anyagok szükségességét mind a lakó-, mind a kereskedelmi projektekben.
–
Nem mérgező zsaluzószerek használata.
–
A betonanyag mennyiségének gondos tervezésével minimalizálható a hulladék.
–
A lábazatok esetében fontolja meg a szövetalapú zsalurendszereket a gyors beépítés és a fa megtakarítás érdekében.
–
A fahulladék és az anyagköltségek csökkentése acél vagy alumínium betonformák alkalmazásával, amelyek sokkal többször újrafelhasználhatók, mint a faformák.
Áteresztő/porózus beton: A városi felszínek akár 75%-át vízhatlan burkolat borítja, ami gátolja a talajvíz feltöltődését, hozzájárul az erózióhoz és az áradásokhoz, szennyezést juttat a helyi vizekbe, és növeli a csapadékvíz kezelésének összetettségét és költségeit. A vízáteresztő burkolatok egyik fő jellemzője, hogy olyan üregeket tartalmaznak, amelyek lehetővé teszik a víz átszivárgását az alatta lévő alapanyagokba. Emellett csökkenti a csapadékvíz csúcsáramlását és a vízszennyezést, valamint elősegíti a talajvíz feltöltődését. A vízáteresztő burkolat tartalmazhat újrahasznosított aggregátumot és pernyét, ami hozzájárul a hulladék és a megtestesült energia csökkentéséhez. A vízáteresztő burkolat alkalmas parkolókban és megközelítési területeken való használatra, amelyek nyomószilárdsága akár 4000 psi is lehet. A fák gyökereivel kapcsolatos problémákat is enyhíti, és a beszivárgó terület a gyökerek mélyebbre való növekedését ösztönzi. A fokozott hőcsere az alatta lévő talajjal 2-4°F-kal csökkentheti a nyári környezeti levegő hőmérsékletét.
Beton zsaluzat: A helyben öntött alkalmazásokhoz helyszíni zsaluzásra van szükség, hogy a falak, födémek és egyéb projektelemek formát kapjanak, miközben a beton megszilárdul (6.9. ábra). A rétegelt lemez és a maratott fűrészáru a leggyakoribb zsaluzóanyagok, amelyek hozzájárulnak az építési hulladékhoz, valamint a fakitermelés és -feldolgozás hatásaihoz. A fából készült zsaluzat készülhet megmentett faanyagból, és jellemzően szétszerelhető és többször újrafelhasználható. Az építési minőségű fűrészáru és a külső rétegelt lemez formák szétszerelését meg kell fontolni a projekten belüli újrafelhasználás céljából.
6.9. ábra. Fotó az ácsokról, amint betonzsaluzatot állítanak a nagy aktivitású hulladéktároló gödörfalaihoz.
Forrás: Bechtel Corporation.
A zsaluoldók vagy elválasztószerek olyan anyagok, amelyek megkönnyítik a zsaluk elválasztását a megkeményedett betontól. Ezek az anyagok megakadályozzák, hogy a beton a formához tapadjon, ami a formák szétszerelésekor a felületet elcsúfíthatja. A hagyományos zsaluoldószerek, mint például a dízelüzemanyag, a motorolaj és a háztartási fűtőolaj rákkeltő hatásúak, ami korlátozza a fa zsaluzatok újrafelhasználásának lehetőségét, mivel az építőipari személyzetet (és potenciálisan a lakókat is) VOC-oknak teszi ki. Ezeket ma már számos állami és szövetségi szabályozás tiltja, beleértve a tiszta levegőről szóló törvényt is. A szóját vagy más biológiai eredetű olajokat tartalmazó, alacsony és nulla VOC-tartalmú, vízbázisú formakiválasztó vegyületek drámaian csökkentik az építőipari személyzet és a lakók egészségügyi kockázatát, és gyakran megkönnyítik a befejező vagy tömítőanyagok alkalmazását, ha szükséges. Sok szójaalapú opció olcsóbb, mint kőolajalapú társaik.
A betonzsaluzat tervezésénél figyelembe kell venni azokat a tényezőket is, amelyek hátrányosan befolyásolják és befolyásolják a betonzsaluzat nyomását. Ezek a tényezők közé tartozik a betonozás sebessége, a betonkeverék és a hőmérséklet. A betonozás sebességének télen általában alacsonyabbnak kell lennie, mint nyáron. Alapvetően nem számít, hogy ténylegesen hány köbmétert helyeznek el óránként, vagy hogy mekkora a projekt. Ami számít, az az elhelyezés mértéke magasságonként és időnként (a betonozott fal magassága óránként).