Wikipedia

Betong

byggemateriale
For konserthuset Betong på Majorstua i Oslo, se Chateau Neuf. Se også betong (andre betydninger)

Betong er et byggemateriale som lages ved å blande sement og vann med sand, stein og tilsetningsstoffer. Sementen reagerer kjemisk med vannet, prosessen kalles hydratisering, og resultatet blir betong. Betong er et allsidig materiale og er et av de mest brukte byggematerialene i verden i vår tid. Bare fantasien setter grenser for betongens formbarhet. Betong kan støpes i faste former eller den kan støpes med glidende forskaling som ved støping av broer og tårn. Riktig produsert og ved normal bruk har betong lang levetid og stor styrke. Et moderne samfunn er avhengig av betong som byggemateriale til bygging av for eksempel bygninger, industrianlegg, broer, tunneler, kaier, flyplasser, dammer og oljeplattformer.

Legfolk har lett for å forveksle betong med sement i den forstand at de sier «sement» når de mener «betong». Sement er pulveret som blandes med vann, sand og stein. Betong er byggematerialet som blir resultatet av denne blandingen.

Normalbetong er betong med tetthet mellom 2000 kg/m³ og 2600 kg/m³.[1] Stort sett all betong som produseres er normalbetong. I enkelte tilfeller der det er viktig å spare vekt brukes lettbetong, og i svært sjeldne tilfeller brukes tung betong.

Betongteknologi

rediger

Betongteknologi er læren om betong. Betongteknologi omfatter kjemien til betong og alle prosesser som omfatter betongens sammensetning og oppførsel. En betongteknolog eller betongspesialist vil gjerne jobbe hos en konsulent, entreprenør, betongblandeverk eller sementfabrikk. Betongteknologi er en retning ved sivilingeniørutdannelsen ved NTNU i Trondheim. Norsk Betongforening driver også med kursvirksomhet i betongteknologi. Betongteknologi står som fag sterkt i Norge sett fra et internasjonalt syn.

 
Synk test i betong

Betongteknologi er et fag som omhandler blant annet:

  • Typer tilsetningsstoffer og deres virkemåte
  • Karbonatisering
  • Alkalireaksjon
  • Designe betongresepter
  • Selvkomprimerende betong
  • Frostmotstand
  • De prinsipielle mineralene i sement: Allite, Belite, Alimunita of Ferrite
  • Sprekkdannelse

Hos et betongblandeverk er det betongteknologen som lager betongresepter og kvalitetstester betongen som produseres.

 
Betongbro. Lake Street Bridge i Minneapolis i USA
Foto: Mike Hicks

Materialet

rediger
 
Blandeforhold (vektfordeling)

Læren om materialet betong kalles betongteknologi.

Betong består av vann, sement, tilslag og tilsetninger. Blandingen av vann og sement kalles sementlim eller sementpasta. Tilslaget, som er et samleord for sand, stein og pukk, blir blandet sammen med sementpastaen. Vanligvis, men ikke alltid, blander man også i tilsetningsstoffer. Det er stoffer som utgjør en relativt liten andel målt i vekt og volum, men som har stor innvirkning på hvilke egenskaper betongen har enten i fersk eller herdet tilstand.

Betong er et mer eller mindre flytende materiale rett etter blanding, og er derfor lett å forme. Men etter hvert som hydratiseringen pågår gjennomgår betongen en herdeprosess og blir et fast materiale. Utstøping og bearbeiding må foregå i løpet av få timer etter blanding, mens betongen fremdeles er mulig å bearbeide.

Til en kubikkmeter vanlig betong vil det normalt gå med 140–190 liter vann, 300–350 kg sement, 950 kg sand og 900 kg stein/pukk, tilsammen ca. 2300 kg. Ved å endre blandeforholdet mellom vann, sement, tilslag og tilsetninger kan man styre egenskapene til betongen, og i stor grad tilpasse betongen til å møte gitte krav.

I Norge produseres betong i henhold til standarden NS-EN 206-1. Standarden gjelder for betong til plasstøpte konstruksjoner, prefabrikkerte konstruksjoner og lastbærende produkter for bygg- og anleggskonstruksjoner.

Betong produseres i flere forskjellige kvaliteter. Det er først og fremst styrke og bestandighet som skiller kvalitetene fra hverandre. Hvis man sammenligner de betongkvalitetene som brukes mest (B20, B25, B30, B35 og B45), kan man grovt sett si at den beste (B45) er 2-3 ganger sterkere enn den dårligste (B20). Levetiden er sterkt avhengig av hvilke omgivelser betongkonstruksjonen står i, for eksempel om den står i tørre og frostfrie omgivelser innendørs, eller om den er utsatt for frost, vann og veisalter utendørs.

I Norge brukes vanligvis portlandsement.[2]

Armert betong

rediger

Betongen har stor trykkstyrke, men liten strekkstyrke. For at en betongkonstruksjon skal kunne tåle strekkpåkjenninger må den armeres. Betong og armering fungerer sammen som et komposittmateriale – armert betong – der betongen bærer trykkreftene og armeringen tar opp strekkreftene. Det er to armeringsprinsipper som benyttes: slakkarmering og spennarmering. Forskjellen er at ved spennarmering settes armeringen under spenning ved at den strekkes. Dette medfører at armeringen overfører krefter til betongen og trykker betongen sammen. Slakkarmering er tradisjonelle armeringsstenger eller -nett som ligger innstøpt i betongkonstruksjonen. Både spennarmering og slakkarmering lages av stål. Nye armeringsprodukter, blant annet basert på karbonfiber, er under utvikling men ennå ikke kommersielt konkurransedyktig med stål.

Slakkarmerte konstruksjoner kan utføres med fiberarmering i stedet for stangarmering. Fiberarmering er fibre av ståltråd eller polypropen. De er typisk ca. 5 cm lange, har forankringer i begge ender, og blandes inn i betongen på blandeverket. Fiberarmering blir mest benyttet i sprøytebetong. Fiberarmert betong kan oppnå stor seighet.

Enkelte konstruksjoner armeres ikke, rett og slett fordi de utformes slik at de kun blir utsatt for trykkrefter. Et godt eksempel er gravitasjonsdammer, som er demninger som utformes slik at vanntrykket i kombinasjon med egenvekten til dammen sørger for at betongen alltid vil stå under trykk.

Bestanddeler

rediger
 
Frilagt betongoverflate

Sementen er bindemiddelet i betongen. Den blir produsert av kalkstein, iblandet forskjellige tilsatskomponenter, malt til pulver og brent. Etter brenningen blir den tilsatt gips, malt på nytt, og tilsatt jernsulfat. Det kan også bli blandet inn andre materialer som flygeaske eller slagg. Det blir produsert flere typer sement, som alle har forskjellige egenskaper mht rask eller langsom herding, og høy eller lav styrke.

Tilslaget, sand og stein, utgjør mesteparten av betongvolumet (60-70 %). Ulike sammensetninger av bestanddelene vil gi betong med ulike egenskaper. For å gi best mulig betongkvalitet bør tilslaget være velgradert. Det vil si at det bør være sammensatt av alle steinstørrelsene opp til en gitt maksimumstørrelse, slik at det ikke blir store hulrom som opptar mye sementpasta.

Brukere av betong vil helst prøve å oppnå alle betongens gode egenskaper, og samtidig unngå de mindre gode. For å klare det i størst mulig grad er man avhengig av å bruke tilsetningsstoffer. Begrepet «tilsetningsstoffer» er definert i Norsk Standard NS-EN 206-1 som «Materiale som tilsettes under blanding i små mengder i forhold til sementmengden for å endre egenskapene til fersk eller herdnet betong.» Det finnes mange forskjellige tilsetningsstoffer som påvirker betongen på forskjellig måte. Tilsetningsstoffene deles inn i klasser etter hvilken funksjon de har:

  • A – akselererende (gjør at betongen herder raskere)
  • P – vannreduserende, eller plastiserende (gjør at man kan bruke mindre vann i betongen)
  • R – retarderende (gjør at betongen herder langsommere)
  • I – injiserende (øker flyteevnen til betongen)
  • L – luftinnførende (øker luftinnholdet i betongen)

I tillegg finnes det andre stoffer for helt spesielle formål.

Sementpasta

rediger

Sementpasta eller sementlim er en blanding av vann og sement. Størknet eller herdet sementpasta kalles sementgel.[3] Betong består av en blanding av vann, sement (som kan kombineres med annet bindemiddel som pozzolan), tilslag, armering og tilsetningsstoffer.[4] Sementpastaen dekker overflatene på sand og stein (tilslaget) som er tilsatt i blandingen for å gi best mulig fasthet og tetthet i ferdig betong.[3] Når man produserer betong blander man alltid vannet med sementen før man tilsetter resten. Denne blandingen av vann og sement kalles sementpasta.

Vektforholdet mellom vann og sement kalles v/c-tallet.[3] Dette er en meget viktig parameter ved betongproporsjoneringen fordi den har stor innvirkning på hvilke egenskaper den ferdige betongen vil få og hvor lett den er å arbeide med.[2] Hvis man blander betong med v/c-tall som er lavere enn 0,4 risikerer man at ikke all sementen blir utnyttet fordi den ikke har vann nok å reagere med. Betong med v/c-tall på 0,4 er nær det optimale mht kvaliteten på den ferdige betongen. Ofte blandes det betong med v/c-tall opp mot 0,7 og i ekstreme tilfeller opp mot 0,9. Dette vil føre til redusert betongkvalitet, men fordelen er at betongen blir lettere å jobbe med fordi den blir mer flytende.

Materialegenskaper

rediger

Betong lages i mange forskjellige kvaliteter. Norsk Standard NS-EN 206-1 klassifiserer betong etter de to viktigste egenskapene til materialet: fasthet og bestandighet.

  • Fasthetsklassene for normalbetong og tungbetong er B10, B20, B25, B30, B35, B45, B55, B65, B75, B85 og B95. Fasthetsklassene for lettbetong er LB12, LB20, LB25, LB30, LB35, LB45, LB55, LB65 og LB75. Tallet angir trykkfastheten i MPa, og trykkfastheten er høyere jo større tallet er.
  • Bestandighetsklassene er M90, M60, M45, MF45, M40 og MF40. Tallet angir vanninnholdet i betongen, og bestandigheten er høyere jo lavere tallet (vanninnholdet) er. F-en står for frostsikker.

Andre egenskaper som bør nevnes er stivhet, vanntetthet og evne til brannmotstand.

 
Undersiden av en bjelke er utsatt for strekk og må armeres for at ikke bjelken skal brekke. (Pilene symboliserer lasten som hviler på bjelken.)

Når vi snakker om betongens fasthet mener vi trykkfasthet. Med trykkfasthet menes det maksimale trykket betongen kan utsettes for uten å gå til brudd. Trykket måles i megapascal MPa. De mest brukte fasthetsklassene er B20-B45.

Uopprisset betong har også en viss strekkfasthet, dvs at betong kan overføre strekkrefter. Men strekkfastheten er betydelig mindre enn trykkfastheten, inntil ca. 10%. I de fleste tilfeller ønsker vi å utnytte betongens store trykkfasthet på en økonomisk fornuftig måte. Skal vi gjøre det så vil det nesten alltid bli områder i betongkonstruksjonen der strekkspenningene blir større enn betongens strekkfasthet. Det mest vanlige stedet hvor det vil opptre så store strekkspenninger i en betongkonstruksjon er på undersiden av en bjelke, eller et dekke. For å forsterke betongen blir slike områder av konstruksjonen armert. Vanlig armering, som er laget av stål, har en strekkfasthet på minimum 500 MPa, noe som er mer enn 200 ganger høyere enn betongens strekkfasthet.

Det er betongens trykkfasthet som bestemmer hvor store dimensjoner en betongkonstruksjon må ha for å klare de lastene den skal bære. Desto større trykkfasthet betongen har, desto mindre dimensjoner trenger konstruksjonen å ha.

Betongens stivhet, eller elastisitetsmodul, er sterkt avhengig av fastheten. Det er derfor ikke nødvendig å klassifisere betong etter stivhet. Stivheten avgjør hvor store deformasjoner en konstruksjon vil få når den påsettes en last. Desto større stivhet betongen har, desto mindre deformasjoner vil konstruksjonen få.

Betongens bestandighetsegenskaper forteller noe om hvor godt egnet betongen er til å motstå ytre påkjenninger over tid. Betong som blir utsatt for vær og vind vil med tiden brytes ned. Når betongen produseres er det viktig å være klar over hva slags miljø den kommer til å stå i. Da kan man lage betong med de egenskapene den trenger for å få en tilstrekkelig lang levetid i det miljøet. Eksempler på forskjellige miljøer er:

  • tørt og frostfritt innendørs
  • fuktig, vått og samtidig utsatt for vekselvis fryse- og tineperioder
  • utsatt for sjøsprøyt, veisalter eller kjemikalier

Betong som er utsatt for sjøvann eller veisalter, som for eksempel kaier og broer, trenger helt andre bestandighetsegenskaper enn en innendørs betongvegg som aldri utsettes for verken vann, salt, kjemikalier eller frost.

 
Typisk fasthetsutvikling første 2 måneder

Trykkfasthet, stivhet og bestandighet er tre forskjellige egenskaper.

  • Trykkfastheten bestemmer hvor store laster en betongkonstruksjon med gitte dimensjoner kan bære.
  • Stivheten bestemmer hvor store deformasjoner en betongkonstruksjon med gitte dimensjoner vil få.
  • Bestandighetsegenskapene bestemmer hvor lang levetid en betongkonstruksjon i et gitt miljø vil få.

Materialteknisk er sammenhengen mellom dem så sterk at vi ikke klarer å lage en betong der en av egenskapene er svært god samtidig som at de to andre er mindre gode – eller motsatt.

På grunn av at hydratiseringen mellom vann og sement pågår i lang tid etter utstøping vil betongen få bedre egenskaper etter hvert som tiden går inntil et visst punkt da hydratiseringen stopper opp. Etter 28 døgn vil trykkfastheten normalt være ca. 80-90 % av ferdig trykkfasthet.

Ulike betongtyper

rediger

Vanlig betong

rediger

Vanlig betong, som på fagspråket kalles normalbetong, har en densitet på 2000–2600 kg/m³.

Lettbetong

rediger

Ved å bruke tilslag som er lettere enn sand og stein, som for eksempel ekspandert leire (Leca), pimpstein eller skumplastperler, kan man lage lettbetong. Densiteten blir vanligvis under 1800 kg/m³, og kan bli laget helt ned mot ca. 300 kg/m³. På grunn av at den er mer porøs har lettbetong lavere trykkfasthet enn normalbetong, men den har til gjengjeld bedre varmeisolerende egenskaper. Lettbetong er spesielt interessant å bruke der det er nødvendig å spare vekt, for eksempel ved dårlige grunnforhold.

Tungbetong

rediger

Tungbetong blir laget ved å bruke tunge tilslagsmaterialer som magnetitt eller barytt og kan få en densitet på opp mot 5600 kg/m³, som er over det dobbelte av normalbetong. Eksempler på bruksområder for tungbetong er som motvekter på kraner, ballast i skip, og beskyttelse mot radioaktiv stråling.

Tungbetong har densitet over 2 600 kg/m². Tungbetong blir laget ved å bruke tunge tilslagsmaterialer som magnetitt eller barytt og kan få en densitet på opp mot 5 600 kg/m³, som er over det dobbelte av normalbetong.

Sammenlignet med bruken av normalbetong er det svært sjelden man bruker tungbetong. I de tilfellene det brukes er det fordi man ønsker å utnytte en av de to fordelene tungbetong har, enten tyngden eller tettheten. Konkrete eksempler på bruksområder for tungbetong er som motvekter på kraner, ballast i skip, og beskyttelse mot radioaktiv stråling.

Selvkomprimerende betong (SKB)

rediger

SKB, eller selvkomprimerende betong, er betong som er tilsatt superplastiserende stoffer og derfor har spesielt gode flyteegenskaper. Betongen har en stor volumfraksjon av en relativt høyt viskøs matriksfase (ofte høyere enn 340 l/m3). Matriksfasen (vann, sement og partikler <0,125 mm) må være stabil, uten vannseparasjon, og samtidig viskøs nok til å unngår partikkel-separasjon. I Europeiske rettningslinjer er SKB definert på følgende måte: "Concrete that is able to flow and consolidate under its own weight, completely filling the formwork even in the presence of dense reinforcement, whilst maintaining homogenity and without the need for any additional compaction."[trenger referanse]

For å få vanlig betong til å fylle formen helt under utstøping må den normalt vibreres slik at luftlommene drives opp til overflaten. Det gjøres ved å stikke en vibrator ned i den ferske betongen og trekke langsomt opp slik at luften trekkes med opp og ut av betongen. Selvkomprimerende betong letter støpearbeidet betydelig fordi SKB er så tyntflytende at det ikke er nødvendig å vibrere. Det er spesielt fordelaktig i slanke konstruksjoner, der armeringen ligger tett, og der det er overforskaling som gjør det vanskelig å komme til med vibrator. En ulempe med SKB er at forskalingen må lages tettere enn ved bruk av vanlig betong.

Sprøytebetong

rediger
 
Fjellskjæring dekket med sprøytebetong

Betong som blir sprøytet på en annen overflate, vanligvis fjell eller gammel herdet betong, ved hjelp av trykkluft kalles sprøytebetong. I dag er det to metoder for sprøytebetong i bruk, tørrsprøyting og våtsprøyting. Ved tørrsprøyting blir tørrstoffene sement og tilslag ført fram til munnstykket der vann blir tilsatt. Ved våtsprøyting blir betongen blandet før den føres fram til munnstykket. Sprøytebetong blir ofte armert med fiberarmering. Et av anvendelsesområdene til sprøytebetong er fjellsikring. Et lag sprøytebetong, typisk ca. 70-100mm tykt, kan brukes i kombinasjon med fjellbolter for å sikre at løse steiner ikke faller ut fra vertikale utsprengte fjellskjæringer eller fra tak i tunneler. Et annet bruksområde er betongrehabilitering. Da blir skadet betong fjernet, armeringen frilagt, overflaten rengjort, og ny betong blir sprøytet på for å beskytte armeringen og gjenoppbygge betongkonstruksjonen.

Kvitasfalt

rediger

Kvitasfalt (ofte forvekslet med asfalt) er en type betong/betongdekke som i fagmiljøer vekker stor interesse grunnet sin hvite farge og gode holdbarhet. Steigentunnelen er tunnelen som per 2021 har den mest velholdte kvitasfalten i Norge.

Nedbryting

rediger

Mange anser betongkonstruksjoner for å være vedlikeholdsfrie og tilnærmet evigvarende. Slik er det ikke. Betong vil brytes ned med tiden akkurat som andre materialer. Moderne betongkonstruksjoner av god kvalitet kan man forvente at vil stå i 50-200 år uten å behøve vedlikehold av betydning. Men hvis man har bygget med en betongkvalitet som er uegnet i det miljøet konstruksjonen står, eller har gitt konstruksjonen en uheldig utforming, kan den være moden for omfattende vedlikehold eller riving allerede etter 20-30 år.

Nedbryting av armert betong skjer enten ved at betongen brytes ned, ved at armeringen korroderer, eller ved en kombinasjon. Betong brytes ned hvis den blir utsatt for påkjenninger den ikke er laget for å motstå. Det kan være mekaniske påkjenninger, frost eller kjemiske reaksjoner med stoffer som er i eller kommer i kontakt med betongen. Hvis armeringen begynner å ruste skyldes dette nesten alltid enten karbonatisering eller kloridinntrengning.

Rustangrep på armeringen

rediger

Armeringen ligger beskyttet inne i betongen. Denne beskyttelsen virker av to grunner. Den ene grunnen er at betongen i stor grad hindrer vann å komme inn til armeringen. Den andre grunnen er at betong er svært basisk, har en pH-verdi på 11-13, og derfor danner en beskyttende oksidfilm på ståloverflaten. Betongen herder ved at vann og sement reagerer kjemisk. Noen av reaksjonsproduktene fra herdeprosessen har den negative egenskapen at de reagerer med CO2 i luften og senker pH-verdien i betongen. Dette kalles karbonatisering. Hvis pH-nivået i betongen synker til under 9,5 vil oksidfilmen forsvinne. Det sjiktet der betongen har pH-verdi på 9,5 kalles karbonatiseringsfronten. Karbonatiseringen starter ytterst i betongoverflaten, der betongen først kommer i kontakt med CO2, og karbonatiseringsfronten jobber seg innover i betongen med en hastighet på noen millimeter pr tiår. Karbonatiseringsfronten når etter hvert fram til armeringen, som normalt ligger 25–60 mm innenfor betongoverflaten. Da forsvinner oksidfilmen fra overflaten av stålet, og risikoen for rustangrep på armeringen øker betydelig.

 
Overbelastet betongsøyle

Betong kan inneholde klorider når den blir produsert. Det skjer hvis den blir tilsatt sjøvann eller kloridinnholdig tilslag, noe som vil være veldig uheldig. Klorider kan også bli tilført den herdede betongen senere, for eksempel hvis den utsettes for sjøvann eller veisalt. Hvis en tilstrekkelig mengde klorider trenger inn til armeringen, og det er tilgang på vann og oksygen, vil det nesten alltid resultere i rustangrep på armeringen. Hva som er kritisk kloridinnhold varierer fra betongkonstruksjon til betongkonstruksjon. Prefabrikkerte elementer laget på 60- og 70-tallet har vist en tendens til å bli nedbrutt av klorider. Grunnen til dette er utstrakt bruk av salt for å fremskynde herdingen.

Nedbryting på grunn av frostskader

rediger

Betongen kan brytes ned på grunn av frostskader. Fritt vann i betongens porer vil kunne fryse og medføre strekkspenninger i betongen med påfølgende skader. Det er kun for porøse betonger, for eksempel i bestandighetsklasse M90 (høyt v/c forhold), at deler av det frie vannet fysisk fryser til is. I de fleste betongkvaliteter er det andre effekter, som osmose, som påfører betongen strekkspenninger. En betong som står tørt er ikke utsatt for nedbryting på grunn av fryse- og tinesykluser, mens en betong som er utsatt for saltholdig vann er meget utsatt for denne typen nedbryting. Et godt eksempel på utsatte konstruksjoner er veirekkverk av betong.

Mekanisk nedbryting

rediger

Mekanisk nedbryting av betong vil forekomme i tilfeller der betongen er utsatt for stor slitasje. Et godt eksempel er veidekker av betong som utsettes for piggdekk. Konstruksjoner kan også fra tid til annen bli utsatt for større laster enn de er dimensjonert for å bære. Det vil i beste fall føre til oppsprekking og en begynnende nedbryting av betongen, i verste fall til at konstruksjonen kollapser.

Kjemisk nedbryting

rediger

Kjemisk nedbryting av betong er en fellesbetegnelse for nedbrytingsmekanismer der kjemiske reaksjoner i betongen resulterer i redusert levetid. De kjemiske reaksjonene forekommer som regel mellom betongen og et tilført (fremmed) stoff, men kan og forekomme mellom ulike bestanddeler i betongen. De kjemiske reaksjonene kan enten oppløse bindemidlet i betongen, eller de kan gi et reaksjonsprodukt med større volum som dermed virker sprengende på betongen. I den første kategorien er syreangrep som løser opp sementlimet. I den andre kategorien havner alkalireaksjoner, sulfatreaksjoner og nitratreaksjoner som danner forbindelser som binder vann og sveller.

Bruksområder

rediger
 
Betongbro over en dal i Tyskland
 
Betongelementer i Burgholztunnelen i Tyskland
Foto: Daniel Budde

Plasstøpt betong i bygg- og anlegg er et svært viktig bruksområde for betong. Plasstøpt betong er betong som blir fylt i formen og herder på byggeplassen. Det har til nå vært den mest vanlige måten å bygge i betong på, og blir brukt til for eksempel å bygge:

Betongeventyret i Nordsjøen startet med Ekofisk-tanken i 1973. Deretter har det blitt bygget en lang rekke betongplattformer, både i Nordsjøen og andre steder i verden. Høydepunktet for betongplattformene var byggingen og slepet av Troll A-plattformen, som er 472 meter høy og ble installert på 303 meters havdybde i 1995. Dette er verdens høyeste flyttbare byggverk. Det er ikke bygget betongplattformer til Nordsjøen eller Norskehavet etter 1995. Derimot har norske selskaper vært delaktig i bygging av betongplattformer i andre farvann, som Sakhalinfeltet i Østsibir i Russland, og Hebron utenfor Newfoundland, Canada.

En byggemetode som har blitt mer og mer vanlig å bruke de siste årene er «prefab». Det vil si at betongkonstruksjoner blir produsert som elementer på en fabrikk og deretter fraktet ut til byggeplassen for montering. I Norge startet vi med prefabrikkering av betong på begynnelsen av 1950-tallet. Det å prefabrikkere betongelementer framfor å plasstøpe kan ha flere fordeler. Betongelementene produseres vanligvis innendørs. Der kan man holde en optimal temperatur og er beskyttet mot vær og vind i herdefasen, noe som gjør det lettere å styre kvaliteten på det ferdige produktet. Elementene kan produseres før byggeplassen er klar for bygging, eller samtidig med at grunnarbeidene pågår, og på den måten kan man redusere byggetiden. Prefabrikkerte betongelementer blir ofte spennarmert slik at man kan oppnå slanke elementer.

Betongvarer er småartikler av betong som blir produsert industrielt, ofte for lager, og deretter transportert enten til en forhandler eller til byggeplassen for montering. Betongvarer produseres både med og uten armering. For å få til en rasjonell produksjon av elementer og betongvarer må forskalingen kunne fjernes umiddelbart etter utstøping uten at betongen mister sin form. Det stiller store krav til sammensetningen av betongen, og særlig til vanninnholdet. Eksempler på betongvarer er:

  • kommunalvarer som rør og kummer
  • jernbanesviller
  • heller og belegningsstein
  • støttemurselementer
  • takstein

Betong har også blitt brukt til bygging av båtskrog. De første betongbåtene ble bygget på midten av 1800-tallet, den første av franskmannen Joseph Louis Lambot i 1848. Dette var betongkonstruksjoner som ble armert med et finmasket nett av ståltråd. De fleste betongbåtene ble bygget i perioder med knapphet på stål, og interessen for betongbåter var på topp i tiden rundt første verdenskrig. Det ble også bygget flere betongbåter i Norge, for det meste mindre prammer og lektere. I 1918 ble det bygget en 1000-tonner ved verftet i Moss.

Etter hvert som lettbetongen har blitt utviklet har det blitt vist ny interesse for å bruke betong i båtbygging. Siden 2001 har Det Norske Veritas og Aker Yards jobbet med å utvikle en ny type betongskrog. Dette skroget, som er bygget opp som en sandwich-konstruksjon av stålplater på innsiden og utsiden fylt med lettbetong i mellom, er ennå ikke satt i kommersiell produksjon.

Kjente byggverk i betong

rediger
 
Tårnet til den gamle Holmenkollbakken
Foto: Frank Härtelt
 
Hooverdammen i USA

I Norge

rediger

Utenlands

rediger

Helse og miljø

rediger

Betong er verdens mest brukte byggemateriale, noe som også har konsekvenser for samfunnet, også noen negative. Sementproduksjon er svært energikrevende og fører til utslipp av store mengder CO2, ca. 5% av de totale CO2-utslippene på verdensbasis. Betong kan også være helseskadelig. Personer som kommer mye i kontakt med fersk betong risikerer å pådra seg etseskader, eksem eller kromallergi. Omtrent 10% av alle som jobber med fersk betong til daglig rammes av dette i større eller mindre grad[trenger referanse].

Helseskader

rediger
 
Faresymbol irriterende

Sementpastaen, blandingen av vann og sement, har en pH-verdi på 11-13. Det er meget høyt og vil forårsake irritasjon og etseskader i kontakt med hud og slimhinner. Sement inneholder også vannløselige kromsalter som kan forårsake kromallergi. All sement som selges i Norge er dekromatisert, og skal ikke inneholde mer enn 2 mg krom pr kilo sement. Dekromatiseringen blir gjort ved å tilsette jernsulfat i sementmalingen under produksjonen. Sementen blir dekromatisert for å redusere faren for at personer som er mye i kontakt med sement skal utvikle kromallergi.

Den etsende og irriterende effekten av våt sement reduseres ikke av at krominnholdet reduseres. Man skal derfor alltid bruke verneutstyr som hansker, briller, tette støvler og ikke sugende knebeskyttelse når man jobber med fersk betong. Når en arbeider med sement, for eksempel ved blanding av betong, skal en også benytte støvmaske for å hindre sement i å komme i kontakt med slimhinner og lunger.

Klimagasser

rediger

Det er først og fremst de store utslippene av CO2 under fremstilling av sement som gjør at betong har negative miljøkonsekvenser av betydning. På global basis slippes det ut ca. ett tonn CO2 for hvert tonn sement som produseres, eller ca. 300 kg CO2 for hver m³ betong. De senere årene er det imidlertid kommet flere betongtyper på markedet med langt lavere CO2-utslipp, såkalte lavkarbonbetonger. Det opereres med ulike lavkarbonbetongklasser. Det er produsert normalbetonger med karbonavtrykk mindre enn 100 kg/m³.

Omtrent halvparten av utslippet fra sementproduksjonen kommer fra spalting av kalkstein under oppvarming (prosessutslipp), den andre halvparten kommer fra bruk av fossile brensel (forbrenningsutslipp). Dette utgjør tilsammen ca. 5% av de totale CO2-utslippene i verden. Her er det viktig å være klar over at den prosessen (kalsinering) som slipper ut CO2 ved spalting av kalkstein delvis reverseres når betongen over tid karbonatiseres. Under karbonatiseringen reagerer stoffer i betongen med CO2 i luften, og betongen binder på den måten 5-20% av den CO2-en som ble sluppet ut under sementproduksjonen. Utslippene fra sementproduksjonen i Norge er vesentlig lavere enn de globale gjennomsnittstallene. I Norge slippes det ut ca. 53 millioner tonn CO2 årlig (2014), og omtrent 2 % av dette kommer fra Norges to sementfabrikker som tilsammen slipper ut 1 200 000 tonn CO2 pr år (kvotepliktige utslipp).

Sementindustrien har oppnådd vesentlige reduksjoner i CO2-utslipp gjennom flere år, og det gjøres omfattende forskning på hvordan utslippene kan reduseres ytterligere. Det er i hovedsak tre områder som muliggjør reduksjoner av utslippene: redusere bruk av fossilt brensel, redusere klinkerinnhold i sement og karbonfangst.

Overgang fra fossilt brensel som kull har pågått siden 90-tallet. Norcems fabrikk i Brevik har i dag ca 65 % andel alternative brensler i sin produksjon. De alternative brenslene er basert på avfall som forbehandlet avfall, dyremel eller forbehandlet organisk farlig avfall. En vesentlig andel av disse brenslene er biomasse og således CO2-nøytralt.

Redusert klinkerinnhold innebærer at det sementen innblandes alternative tilsatsmaterialer for å redusere mengden med klinker, som er energikrevende å produsere. Det er primært benyttet flygeaske (FA-sement), slagg og kalksteinsmel. I Norge produseres sement med omtrent 20 % innhold av flygeaske (FA-sement), som er et avfallsprodukt fra kullkraftverk. Det utvikles også metoder som gjør at mindre sementmengde behøves i betongblandingen. Det jobbes både med å utvikle tilsetningsstoffer man kan blande i betongen, og med å finne metoder for å male sementen finere slik at hydratiseringen blir mer effektiv. Begge deler vil føre til at sementforbruket per kubikkmeter betong kan reduseres.

Historie

rediger

Tidlig betonghistorie

rediger

«Det finnes et pulver – Genus pulveris – som av natur lager fantastiske ting. Når det blandes med kalk og stein, og tilsettes vann, vil det herde og bli solid. Det gir ikke bare vanlige bygninger stor styrke, men også murer som bygges i havet blir så sterke at selv ikke bølger og strøm klarer å ødelegge dem.» Sitat av Vitruvius

 
Pantheons betongkuppel i Roma
Foto: Anthony Majanlahti

Det eldste funnet av et sementlignende bindemiddel er gjort ved bredden av elven Donau. Hyttegulvet som ble funnet er 25 cm tykt og laget av kalksement. Funnet er datert til ca. år 5600 f.Kr. Fra antikkens tid har vi flere eksempler på at man behersket kunsten å lage «kunstig stein». Assyrerne brukte leire og bitumen i sine byggeprosjekter. Egypterne brukte gips og kalk da de bygde pyramidene. Grekerne brente kalk, og romerne framstilte pozzolan-sementer fra knust vulkansk aske. Sitatet over er hentet fra verket De architura libri X av Vitruvius fra år 25 f.Kr, og beskriver sementen som romerne brukte da de oppførte byggverk som Colosseum og Pantheon.

Colosseum ble i stor grad bygget med betong.[5] Betongkuppelen på Pantheon er verderns største kuppel med betong som ikke er armert.[5]

Det engelske ordet for betong concrete kommer fra det latinske ordet concretus som betyr blandet eller grodd sammen. Romerne tok med seg kunnskapen om sement ut i Europa, men med romerrikets fall forvitret også kunnskapen om sementen. Sementen dukket imidlertid opp igjen flere steder i Europa, og på 1100-tallet ble den blant annet brukt til å bygge en større statue i Salzburg og en kirke på De britiske øyer.

I 1824 ble sementkvaliteten kraftig forbedret da den engelske mureren Joseph Aspdin tok patent på et produkt han kalte Portlandsement. Da Themsentunnelen ble bygd i 1828 ble det brukt Portlandsement i stedet for den tradisjonelle «Romersk cement», og det til tross for at Portlandsementen kostet det dobbelte av Romersk cement. I Norge var man også tidlig ute, og den første norske sementen ble framstilt i 1840-årene. Den franske gartneren Joseph Monier fant ut hvordan han kunne bruke armering til å forsterke blomsterpotter av betong, og han tok patent på armert betong i 1867.

Da fikk betongen sitt virkelige gjennombrudd som byggemateriale.

Moderne betonghistorie

rediger
 
Årlig betongforbruk i millioner kubikkmeter i perioden 1930-2002. I verden totalt med blått, i USA med rødt.

Betong slik vi kjenner den i dag har en kort historie. Det var først et godt stykke ut på 1800-tallet at man begynte å bruke det byggematerialet vi kjenner som betong. Men da armert betong ble tatt i bruk i stor skala på tampen av 1800-tallet utviklet det seg raskt. Nyvinninger som sprøytebetong, betongpumpeutstyr og prefabelementer kom rett etter århundreskiftet. Og rundt 1930 kom spennarmeringen og tilsetningsstoffene. Men det var først i forbindelse med gjenoppbyggingen av Europa etter andre verdenskrig at betongforbruket virkelig skjøt fart. Det var også i denne tiden at spennarmeringen fant sitt bruksområde i brobyggingen utover på 1950-tallet.

Hvis man studerer betongforbruket gjennom 1900-tallet finner man at det i perioden fra 1930 til 2000 har blitt mer enn tjuedoblet, fra ca 220 mill m³ i 1930 til over 5000 mill m³ i 2000. Det meste av denne økningen skyldes at betong har blitt tatt i bruk i stor skala over stadig større deler av verden gjennom denne perioden. Til sammenligning har betongforbruket «bare» blitt firedoblet i USA i løpet av samme periode.

 
Ingall-bygningen fra 1903
Foto: Rick Dikeman
 
Horngården (1929-1930) var det første høyhus i armert betong i Oslo sentrum

Noen milepeler og høydepunkter i moderne betonghistorie:

Norsk betonghistorie

rediger
 
Moniermagasin ved Kvarven fort ble oppført 1898-1899 i lettarmert betong.

Norsk sementindustri startet for alvor i 1888 da selskapet Christiania Cement Aktiebolag ble grunnlagt av svenske og tyske forretningsmenn. Selskapet bygde den første sementfabrikken på Slemmestad, og startet sementproduksjon i 1890. Etter en trang start, og et par konkurser, ble sementfabrikken overtatt av A/S Christiania Portland Cementfabrik i 1892. Denne fabrikken var alene om å produsere sement i Norge helt fram til første verdenskrig, da tre nye sementfabrikker så dagens lys i løpet årene 1916-1918. Det var Cementfabrikken Norge i Lier, A/S Dalen Portland Cementfabrik i Brevik, og Nordland Portland Cementfabrik A/S i Kjøpsvik. Cementfabrikken Norge gikk overende i 1927, og i 1968 fusjonerte de tre andre og dannet A/S Norcem. Fabrikken på Slemmestad ble nedlagt i 1989. I dag (2008) har A/S Norcem to sementfabrikker i Norge, en i Brevik og en i Kjøpsvik.

Inntil 1928 brukte man bare importert armering i Norge. Da startet Christiania Spigerverk produksjon av armeringsstenger. Og i 1953 lanserte Spigerverket det første norskproduserte kamstålet. Norsk Jernverk i Mo i Rana begynte med produksjon av armeringsstenger i 1950, og er nå den eneste norske produsenten etter at Christiania Spigerverk ble nedlagt i 1988.

I forbindelse med opprustningen av det norske Forsvaret i tiden før 1905, ble det bygget en rekke moniermagasin i lettarmert betong. Fra 1911 ble det bygget nye grensefestninger i betong, det største anlegget var reduiten ved Høytorp fort, som var landets største betongbygning da den sto ferdig i 1915.

Det var ikke lett å få aksept for å bygge i betong de første årene etter århundreskiftet. Jernbanen, som var en av datidens store byggherrer, aksepterte ikke jernbetong som armert betong ble kalt på den tiden. Bygningsvesenet ville ikke gi tillatelse til å bygge fordi ingen visste hvordan man skulle beregne armert betong. Men verden gikk framover, industrien ekspanderte og trengte kraft, og utbygging av vannkraftverkene utover på 1900-tallet åpnet et stort marked for betongen.

I Norge startet ingeniør Fredrik Selmer (1876–1968) i 1906 sin egen virksomhet som spesialiserte seg innen armert betong, Ingeniør F. Selmer A/S. Firmaets første oppdrag kom i 1906 og besto av å støpe gulv og trapper i Bogstadveien skole (Majorstuen skole). Skolen ble tegnet av arkitekt Bredo Berntsen og sto ferdig i 1908. Det var spesielt industriutbyggere og kraftutbyggere som tidlig så mulighetene til denne nye byggemetoden.

Tidlige eksempel på bygninger i armert betong

rediger
 
Lindehuset og Cyanamidfabrikken i Odda ble planlagt for utvidelser og er derfor oppført med søylekonstruksjoner i armert betong og ikke-bærende veggfyllinger i murstein.
 
Oslo havnelager
 
Hydrogenfabrikk på Vemork, bygget 1928, revet 1974.

Armert betong i andre konstruksjoner

rediger
 
Risøybroen (1939), i sin tid Norges største buebro i betong

Faguttrykk

rediger
 
Sylindrisk armering
 
Armeringsstang (kamstål) delvis frilagt
 
Broforskaling
 
Betongbil
Foto: Pablo Alberto Salguero Quiles
  • v/c-tall – Forholdstallet mellom vann og sement i en betongblanding.
  • Effektivt vanninnhold – Totalt vanninnhold i betongen minus vann absorbert av tilslaget.
  • Betong – Byggemateriale som blir framstilt ved å blande sement, vann, tilslagsmaterialer og tilsetningsstoffer.
    • Normalbetong – Betong med densitet mellom 2000 kg/m³ og 2600 kg/m³.
    • Lettbetong – Betong med densitet under 2000 kg/m³.
    • Tungbetong – Betong med densitet over 2600 kg/m³.
    • Høyfast betong – Betong som har høyere fasthet enn B55.
    • Magerbetong – Betong med lavt sementinnhold og lavere fasthet enn B15 (15MPa på sylinder).
    • Ferdigbetong – Betong framstilt utenfor byggeplassen, eller på byggeplassen, men da av en annen enn brukeren.
    • Betongelement / Prefabelement – Betongelement som er støpt og herdet på et annet sted enn det endelige bruksstedet.
    • Sprøytebetong – Betong som blir sprøytet med høyt trykk på en annen overflate.
    • SKB – Selvkomprimerende betong. Svært utflytende betong.
  • Sement – Pulver som blandet med vann blir bindemiddelet i betongen. Råvaren kalkstein utvinnes, bearbeides industrielt, og gir sement.
  • Tilslag – Mineralsk materiale, sand og stein, som tilsettes sementpastaen.
  • Tilsetningsstoff – Materiale som, i små mengder i forhold til sementmengden, tilsettes betongen under blanding for å påvirke betongens egenskaper i fersk eller herdet tilstand.
  • Armering – Stålstenger som støpes inn i betongkonstruksjonen for å forsterke denne.
    • Kamstål – Armeringsstang med kammer (riller) på overflaten som gjør at den får spesielt god forankring til betongen.
    • Slakkarmering – Se Armering
    • Spennarmering – Armeringsstenger, eller wire, som strekkes (spennes opp) før de festes til betongen for å virke sammen med denne.
    • Fiberarmering – Tråd- eller stangformede armeringsfibre som blandes inn i betongen før utstøping. Stål eller plast.
  • Forskaling – Midlertidig konstruksjon som former den ferske betongen og holder den på plass til den har herdet.
    • Tradisjonell forskaling – Forskaling som er bygd opp av trevirke, plank, bord og finerplater, på tradisjonell måte.
    • Systemforskaling – Forskalingselementer som kan monteres raskt og brukes om igjen flere ganger.
    • Klatreforskaling – Forskaling som løftes oppover konstruksjonen etappevis etter hvert som støpearbeidene skrider fram.
    • Glideforskaling – Forskaling som glir med jevn fart oppover konstruksjonen etter hvert som støpearbeidene skrider fram.
  • Betongblander – Maskin som brukes til å blande delmaterialene i betongen sammen.
    • Blandeverk – Fabrikk som inneholder en eller flere betongblandere og produserer betong som deretter kjøres til byggeplassen med betongbil.
    • Betongbil – Bil med trommel som inneholder betong og frakter denne fra blandeverket til byggeplassen.
    • Pumpebil – Bil med utstyr som kan pumpe betongen det siste stykket fra betongbilen fram til formen ved avstander opptil 63 meter. I Norge er den største 60 meter.
    • Tobb – Beholder som løftes med kran og brukes til å frakte betongen det siste stykket fra betongbilen fram til formen.
  • Betongarbeider – Yrkestittel. Anleggsarbeider som jobber med betong.
  • Forskalingssnekker – Yrkestittel. Anleggsarbeider som jobber med å bygge forskaling.
  • Jernbinder – Yrkestittel. Anleggsarbeider som jobber med å binde og montere armering.

Referanser

rediger
  1. ^ «Betongens ABC», Kontrollrådet
  2. ^ a b Søpler, Birger (1995). Betongboka. Oslo: Universitetsforl. ISBN 8200417522. 
  3. ^ a b c Ødegaard, Eyvind (1993). Betonglære 1. Oslo: Universitetsforlaget. ISBN 8200405508. 
  4. ^ Dingsøyr, E. (1986). Diverse materialer i kontakt med sementbaserte materialer. [Brevik]. 
  5. ^ a b Moore, David (1999). «The Pantheon». romanconcrete.com. Besøkt 26. september 2011. 

Litteratur

rediger
  • Betongboka, Norcem, Universitetsforlaget, 1995
  • Forskalingsboka, Landsforeningen for Bygg- og Anlegg, Universitetsforlaget, 1995
  • Armeringsboka, Landsforeningen for Bygg- og Anlegg, Universitetsforlaget, 1997
  • Grunnleggende betongteknologi, BA forlaget, 1998
  • Fra Farris til Troll, Norsk Betongforening, 1995
  • Norsk Standard NS-EN 206-1 Betong, Nasjonalt tillegg NA, Standard Norge, 2001
  • Fersk mørtel og betong kan gi etseskader og eksem, Arbeidstilsynet Best.nr 447, 2005

Eksterne lenker

rediger

Forskning og utvikling

rediger

Sertifisering og godkjenning

rediger

Foreninger

rediger

Betonghistorie

rediger

Utdanning

rediger


Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Betong&oldid=24637652»