Betooni põhiomadused

Survetugevus

Survetugevus on betooni tähtsaim omadus, sest ehituses kasutataksegi betooni just survejõu vastuvõtmiseks. Survetugevus määratakse kindlaks betoonist valmistatud kuubilise või silindrilise proovikeha survekatsega.

Saadud tulemuste järgi jaotatakse betoon tugevusklassidesse C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50 ja C50/60. Kaldjoone ees olev arv näitab standardse silindrilise proovikeha (Ų150 × 300 mm) survetugevust (MPa) ja kaldjoone taga olev arv kuubilise katsekeha (150 × 150 × 150 mm) survetugevust (MPa).

Veepidavus

Õige koostisega ja hästi tihendatud betoon ei lase vett läbi. Surve all olev vesi võib tungida sellesse vaid vähesel määral. Veetiheda betooni saamise eelduseks on sobiva teralise koostisega täitematerjali (liiv, kruus, killustik) kasutamine.

Veetihedust iseloomustatakse veepidavusmarkidega W2–W12, kus arv näitab vee rõhku (atm), millele betoon suudab normikohasel katsel vastu panna.

Kundas toodetud tsementi kasutades kulub võrdse veetihedusega betooni saamiseks portland-põlevkivitsementi märgatavalt vähem kui portlandtsementi.

Külmakindlus

Külmakindlust iseloomustab betooni omadus taluda rohkeid külmumis- ja sulamistsükleid ilma tugevuse ja massi märgatava vähenemise ja nähtavate kahjustusteta.

Betooni külmakindluse eelduseks on küllaldane veepidavus ja külmakindel täitematerjal. Betooni tööstuslikul valmistamisel kasutatakse külmakindluse suurendamiseks ka õhku sisseviivaid lisandeid. Külmakindlust näitavad külmakindlusmargis F10–F500, kus arv näitab külmumis- ja sulamistsüklite arvu kuni normikohase katsekeha purunemiseni.

Betooni põhiomadusi mõjutavad tegurid

Betooni põhiomadused on survetugevus, veepidavus ja külmakindlus, mis sõltuvad selle komponentide – tsemendi, vee ja täitematerjalide (liiv, kruusliiv, kruus, killustik) – omadustest ja vahekorrast.

Betooni põhiomadusi enim mõjutavad tegurid on järgmised:

• vesi-tsementtegur (vee ja tsemendi massi suhe),
• tsemendi liik ja tugevusklass,
• kivistumistingimused (temperatuur, niiskus),
• täitematerjalide kvaliteet ja teraline koostis,
• seguvee kvaliteet,
• betoonisegu paigaldamise kvaliteet (tihendamine, järelhooldus).

Vesi-tsementtegur

Vee ja tsemendi massi suhet näitab vesi-tsementtegur, mis sõltub paljudel juhtudel otseselt betooni tugevusnõuetest. Joonisel 2 on näidatud selle teguri mõju betooni põhiomadustele sõltuvalt kivinemise kestusest. Et betoon peaks agressiivsete ainete sissetungimisele hästi vastu, peaks vesi-tsementtegur olema seda madalam, mida karmimad on betooni kasutamise tingimused (madal temperatuur, päike, vihm).

Vesi-tsementteguri puhul peab olema tagatud värske betoonisegu töödeldavus. Levinuim töödeldavuse hindamise meetod on vajumiskatse.

Vajumi määramiseks mõõdetakse ära vormi kõrguse ja vajunud katsekeha kõrgeima punkti vahe. Rõhtsale alusplaadile asetatakse tüvikoonus, mille alumine läbimõõt on 200 mm, ülemine läbimõõt 100 mm ja kõrgus 300 mm. Vorm täidetakse kolmes võrdse paksusega kihis ja igat kihti tihendatakse tihendamisvarda 25 löögiga. Pärast viimast kihti vormi pealispind tasandatakse. Seejärel tõstetakse vorm 5–10 sekundi jooksul ettevaatlikult püstloodis üles.

Kogu toiming kestab katkematult 150 sekundit. Vahetult pärast vormi eemaldamist määratakse vajum. Selleks mõõdetakse ära vormi kõrguse ja vajunud katsekeha kõrgeima punkti vahe S (joonis 1). Vajum registreeritakse 10 mm täpsusega.

Joonis 1

Vajumi suuruse alusel jaotatakse betoonisegud nelja vajumisklassi:

S1: 10–40 mm,
S2: 50–90 mm,
S3: 100–150 mm,
S4: 160–210 mm.

Betoonisegu veevajadus sõltub tsemendi liigist, täitematerjali (liiv, kruusliiv, killustik) tera koostisest ja suurusest. Seega võib betooni tugevdada vesi-tsementteguri vähendamise teel. Selleks kas suurendatakse tsemendikogust või vähendatakse veehulka. Vajaduse korral võib betooni töödeldavust parandada lisaainetega.

Vee hulga ja töödeldavuse seost erinevate täitematerjalide korral iseloomustab joonis 3. Näiteks portland-põlevkivitsementbetooni veevajadus on 20 l/m³ võrra väiksem kui portlandtsementbetoonil.

Joonis 2

Joonis 3

Kivistumistingimused

Betooni omadustele avaldavad suurt mõju kivinemistingimused, eelkõige temperatuur ja niiskus. Mida madalam on temperatuur, seda aeglasem on kivistumisprotsess. Teine oluline mõjutegur on niiskus. Õhu mõjul kivinedes betoonisegu maht väheneb, kusjuures pinna lähedal kahaneb maht kiiremini kui sisemuses, mistõttu võivad tekkida praod.

Mahukahanemise pragusid võib vältida betooni järelhooldamisega. Järelhoolduse eesmärk ongi tagada betooni tugevusteke ja takistada betoonipinda liiga kiiresti kuivamast. Nii parandatakse eelkõige betooni tõmbetugevust.

Hästi järelhooldatud konstruktsioonil on paremad omadused, näiteks kulumiskindlus ja tihedus. Järelhooldust tuleb alustada vahetult pärast betoneerimist. Kõige lühem järelhooldusaeg on tavaliselt kolm ööpäeva.

Kahanemise vähendamise abinõud:

• vältida või vähendada betoonipinna kuivamist,
• kaitsta betooni tuule ja päikese eest,
• alustada järelhooldust õigel ajal,
• kasutada madalal temperatuuril kiiremini tarduvaid betoone,
• vältida betooni tardumist aeglustavaid lisandeid.

Järelhoolduseks kasutatakse kõige sagedamini järgmisi meetodeid:

• betoonipinna kastmine,
• betoonipinna katmine niiskuskindla kattega (nt kilega),
• spetsiaalsete järelhooldusainete kasutamine, mis tekitavad betoonipinnale kile,
• võimalikult väikese vesi-tsementteguriga betoonisegu kasutamine.

Seguvesi

Seguveena tuleb üldjuhul kasutada joogivett.

Täitematerjalid

Täitematerjalide kvaliteet oleneb eelkõige nende tera koostisest. Täitematerjal peab olema puhas. Liiv ei tohi sisalda huumust, mis halvendab tsemendi kivinemist. Ei liiv, kruus ega ka killustik ei tohi sisaldada ülemäärast tolmu või savi, eriti sellist, mis on tugevalt kleepunud tera pinnale, sest selle tagajärjel ei nakku kivinev tsement täitematerjaliga.

Hea struktuuriga betooni saamiseks on soovitatav kasutada vähemalt kahte täitematerjali: liiva (kuni 5 mm) ja killustikku (5–20 mm) või nende asemel kruusliiva. Jämeda täitematerjali tera maksimaalne suurus ei tohi ületada kolmandikku konstruktsiooni väikseimast mõõdust. Väikesemahulise töö ja väiksema tugevusklassiga betooni puhul (samuti kruusa või killustiku puudumisel) võib piirduda ainult liivtäitematerjaliga, ent selle tõttu kasvab tsemendikulu.