6.2.9 Beton
Betonul este un material de construcție compozit realizat dintr-o combinație de agregate, cum ar fi nisipul și piatra concasată, și un liant sau o pastă, cum ar fi cimentul. Cea mai comună formă de beton constă din agregate minerale, cum ar fi pietre, pietriș și nisip, ciment și apă. Cimentul se hidratează după amestecare și se întărește într-un material asemănător pietrei. Betonul are o rezistență scăzută la tracțiune și, în general, este întărit prin adăugarea de bare de armare din oțel: acest lucru este denumit în mod obișnuit beton armat.
Betonul este un material puternic, durabil și ieftin, care este cel mai utilizat material de construcție structural în Statele Unite. Din cauza dimensiunii vaste a cererii de beton, impactul fabricării, utilizării și demolării acestuia este larg răspândit. Habitatele sunt perturbate în urma extragerii materialelor; se utilizează o cantitate semnificativă de energie pentru a extrage, produce și transporta cimentul; iar emisiile toxice în aer și în apă rezultă din fabricarea cimentului. Fabricarea cimentului, în special, este intensivă din punct de vedere energetic.
Stimările indică faptul că aproximativ o tonă de dioxid de carbon este eliberată pentru fiecare tonă de ciment produsă, rezultând 7%-8% din emisiile de CO2 produse de om. Și, deși betonul are în mod obișnuit doar 9%-13% ciment, totuși acesta reprezintă 92% din energia încorporată a betonului. Praful de ciment conține cristale libere de dioxid de siliciu, oligoelemente de crom și var, toate acestea putând avea un impact negativ asupra sănătății lucrătorilor. Amestecarea betonului necesită o cantitate mare de apă și generează ape reziduale alcaline și scurgeri care pot contamina cursurile de apă și vegetația.
Minimizarea efectelor asupra mediului: Încorporarea agregatelor locale și/sau reciclate (cum ar fi betonul măcinat din demolări) este o modalitate excelentă de a reduce impactul deșeurilor solide, al emisiilor de tranzit și al perturbării habitatelor. Impactul asupra mediului poate fi, de asemenea, redus substanțial prin înlocuirea cimentului Portland cu cenușă pozzolană alternativă (subprodus industrial, cum ar fi cenușa zburătoare, fumul de siliciu, cenușa din coji de orez, zgura de furnal și tuf vulcanic). Cenușa zburătoare, un reziduu de la arderea cărbunelui, este destul de populară ca substitut de ciment care, în general, reduce porozitatea, crește durabilitatea și îmbunătățește lucrabilitatea și rezistența la compresiune, deși timpul de întărire este mai mare. Cenușa zburătoare constituie, în general, 10%-15% din amestecurile standard, dar multe aplicații vor permite înlocuirea a până la 35%-60% din ciment, iar cu anumite tipuri de cenușă zburătoare (de exemplu, clasa C), cimentul poate fi înlocuit complet pentru unele proiecte.
În aplicațiile nestructurale, utilizarea betonului poate fi redusă prin captarea aerului în produsul finit sau prin utilizarea agregatelor de densitate redusă. Aerul captat înlocuiește betonul, îmbunătățind în același timp valoarea de izolare și reducând greutatea și costurile materialelor, fără a compromite durabilitatea și rezistența la foc a betonului standard. Agregatele cu densitate redusă, cum ar fi piatra ponce, vermiculita, perlita, șisturile, bilele de polistiren sau fibrele minerale, oferă beneficii similare de izolare și de reducere a greutății.
Considerații privind betonul turnat pe loc sau prefabricat și unitățile de zidărie din beton (CMU):
–
Proiectați pentru reutilizarea unor porțiuni din structurile existente, cum ar fi plăcile sau pereții care sunt în stare satisfăcătoare.
–
–
Reciclați betonul demolat pe șantier pentru a fi folosit ca agregat sau material de umplutură pentru proiecte noi, sau reciclați-l la depozitele locale de deșeuri.
–
Incorporează cantitatea maximă de cenușă zburătoare, zgură de furnal, fum de silice și/sau zgură din coajă de orez corespunzătoare proiectului, reducând astfel utilizarea cimentului cu 15-100%.
–
–
Utilizarea sistemelor prefabricate va minimiza deșeurile de material de cofrare și va reduce impactul apei de spălare asupra solurilor.
–
Considerați alternative sau posibili înlocuitori de materiale pentru beton, cum ar fi, de exemplu, ICF-urile, care reduc deșeurile, îmbunătățesc performanța termică și pot reduce programele de construcție. De asemenea, betoanele celulare, spumate, aerisite în autoclavare și alte betoane ușoare adaugă valoare de izolare, reducând în același timp greutatea și betonul necesar. Utilizarea pământului și a materialelor regenerabile rapid, cum ar fi pământul bătut, cob sau balotul de paie, reduce nevoia de materiale de izolație și de finisare atât în proiectele rezidențiale, cât și în cele comerciale.
–
–
Utilizați agenți de desfacere a cofrajelor netoxici.
–
–
Deșeurile pot fi reduse la minimum prin planificarea atentă a cantităților de materiale de beton.
–
–
Pentru socluri, luați în considerare sistemele de cofraje pe bază de țesături pentru o instalare rapidă și economii de lemn.
–
Reduceți deșeurile de lemn și costurile materialelor prin utilizarea de cofraje de beton din oțel sau aluminiu, care pot fi refolosite de mai multe ori decât cofrajele din lemn.
Beton permeabil/poros: Până la 75% din suprafața urbană este acoperită de pavaje impermeabile, care inhibă reîncărcarea apelor subterane, contribuie la eroziune și inundații, transportă poluarea în apele locale și crește complexitatea și cheltuielile de tratare a apelor pluviale. Una dintre principalele caracteristici ale pavajului permeabil este că acesta conține goluri care permit apei să se infiltreze în materialele de bază de dedesubt. De asemenea, acesta reduce debitul maxim al apelor pluviale și poluarea apei și promovează reîncărcarea apelor subterane. Pavajul permeabil poate încorpora agregate reciclate și cenușă zburătoare, ceea ce contribuie la reducerea deșeurilor și a energiei încorporate. Pavajul permeabil este potrivit pentru utilizarea în parcări și zone de acces, având o rezistență la compresiune de până la 4000 psi. De asemenea, atenuează problemele legate de rădăcinile copacilor, iar zona de percolare încurajează rădăcinile să crească mai adânc. Schimbul de căldură îmbunătățit cu solul subiacent poate scădea temperatura aerului ambiant de vară cu 2-4°F.
Beton cofraj: Aplicațiile turnate pe loc necesită cofraje la fața locului pentru a da formă pereților și dalelor și altor elemente ale proiectului pe măsură ce se întărește (figura 6.9). Placajul și cheresteaua frezată sunt cele mai comune materiale de cofraj, contribuind la deșeurile din construcții și la impactul exploatării și prelucrării lemnului. Cofrajele din lemn pot fi realizate din lemn recuperat și, de obicei, pot fi dezasamblate și refolosite de mai multe ori. Ar trebui să se ia în considerare dezasamblarea cherestelei de construcție și a cofrajelor din placaj pentru exterior în vederea reutilizării în cadrul proiectului.
Figura 6.9. Fotografie a tâmplarilor care montează cofrajele de beton pentru pereții gropii instalației pentru deșeuri la nivel înalt.
Sursa: Sursa: Sursa: Bechtel Corporation.
Dezolvanții de cofraje sau agenții de separare sunt materiale care facilitează separarea cofrajelor de betonul întărit. Astfel de materiale împiedică betonul să se lipească de cofraj, ceea ce poate deteriora suprafața atunci când cofrajele sunt dezasamblate. Desprinzătorii tradiționali de cofraje, cum ar fi motorina, uleiul de motor și uleiul pentru încălzirea locuințelor, sunt cancerigeni, ceea ce limitează potențialul de reutilizare a cofrajelor din lemn, deoarece expun personalul de construcții la COV (și, potențial, și ocupanții). În prezent, acestea sunt interzise de o serie de reglementări de stat și federale, inclusiv Clean Air Act. Compușii de decofrare pe bază de apă cu conținut scăzut și zero COV care încorporează soia sau alte uleiuri de origine biologică reduc dramatic riscurile pentru sănătatea personalului de construcții și a ocupanților și, adesea, facilitează aplicarea finisajelor sau a etanșanților, atunci când este necesar. Multe opțiuni pe bază de soia sunt mai puțin costisitoare decât omologii lor pe bază de petrol.
Când se proiectează cofrajele de beton, trebuie luați în considerare și factorii care vor afecta negativ și vor avea un impact negativ asupra presiunii cofrajelor de beton. Acești factori includ rata de punere în operă, amestecul de beton și temperatura. Rata de punere în operă ar trebui să fie, în general, mai mică iarna decât vara. Practic, nu contează câți metri cubi sunt plasați efectiv pe oră sau cât de mare este proiectul. Ceea ce contează este rata de punere în operă pe înălțime și timp (înălțimea peretelui turnat pe oră).
.