Betonin valmistus

Sementti, betoni, elementti? Kovettuuko betoni märkänä vai kuivana?

Sementti ja sen valmistus

Sementti on betonin sideaine. Sen pääraaka-aine on kalkkikivi.

Betonin tärkein osa-aine on sideaine eli sementti. Sementtiä käytetään yhteen kuutiometriin betonia n. 200-400 kg eli 8-16 paino-%. Sementti muodostaa veden kanssa reagoidessaan lujan mineraalin eli ns. sementtikiven, joka sitoo kiviainesrakeet ja samalla raudoituksen yhdeksi lujaksi paketiksi.

Sementin raaka-aineita ovat luonnonmineraalit, lähinnä kalkkikivi, jota on maapallolla runsaasti. Kalkkikivi on maankuoren yleisin kivilaji.

Sementin raaka-aineet jauhetaan ja kuumennetaan uunissa noin 1450 °C lämpötilaan, jolloin mineraalit sulavat ja reagoivat keskenään. Samalla kalkkikiven sisältämä hiilidioksidin vapautuu. Sementtiuunissa tapahtuvissa kemiallisissa reaktiossa syntyy pääasiassa kaliumsilikaateista muodostuvia ns. klinkkerimineraaleja, joista sementti jauhetaan. Sementin tuttu vaaleanharmaa väri johtuu sementin rautayhdisteistä.

Valkosementtiä voidaan valmistaan raaka-aineista, jotka eivät sisällä rautaa.

Sementtiä käytetään betonin ohella erilaisten laastien ja tasoitteiden valmistukseen.

Betoni, sen valmistus ja valaminen

Betonin pääraaka-aineita ovat sementti, vesi ja kiviaines. Betoniin käytettäväksi soveltuu tavallinen juomavesi. Sementtirakeiden ja veden reagoiminen keskenään saa aikaan betonin kovettumisen.

Valmistus

Betoni valmistetaan sekoittamalla pääraaka-aineet sementti, vesi ja kiviaines betoniasemalla myllyssä työmaalle kuljetettavaksi tai elementtitehtaassa tai betonituotekoneessa heti käytettäväksi. Betonimassan ominaisuuksia voidaan muunnella paitsi osa-aineiden määräsuhteita muuttamalla, myös erilaisilla lisäaineilla. Betonia voidaan värjätä lisäämällä massaan pigmenttejä ja/tai käyttämällä värillistä kiviainesta.
Tuoreen massan käsiteltävyyteen sekä kovettuneen betonin laatuvaatimusten johdosta rakennebetonin valmistus kannattaa jättää ammattilaisille. Pihaportaisiin ja terasseihin voi betonin valmistaa itsekin sementti- tai kuivabetonisäkkiin painetun ohjeen mukaisesti.

Kiviaines

Betoniin käytettävää kiviainesta eli ns. runkoainetta on betonin tilavuudesta noin 70%. Se koostuu erikokoista kivirakeista (tyypillisesti 0.02-16 mm). Runkoaineen karkeimman osan muodostaa murske tai luonnonsora ja hienomman luonnonhiekka. Runkoaineena voidaan käyttää myös murskattua betonia.

Vesi

Tavallinen juomavesi soveltuu betonin valmistukseen. Humuspitoinen suovesi tai järvivesi ei sovellu betoniin, sillä se häiritsee sementin kovettumisreaktiota. Erityisesti on vältettävä vettä, joka sisältää pieniäkin pitoisuuksia sokereita, koska ne hidastavat tai jopa estävät betonin kovettumisen tyystin.

Kovettuminen

Betoni kovettuu, kun sementtirakeet reagoivat veden kanssa muodostaen osa-aineet yhteen sitovan lujan mineraalin. Betonin lujuus todetaan yleensä 28 vuorokauden kovettumisen jälkeen, vaikka lujuuden kehitys jatkuu pidempään. Lämpö ja kloridipitoiset suolat (ruokasuola, merivesisuola) kiihdyttävät kovettumisreaktioita. Kloridipohjaiset suolat eivät sovellu teräsbetonin kiihdyttimeksi raudoituksen ruostumisvaaran vuoksi.

Valaminen

Betonin valamisella tarkoitetaan betonimassan tiivistämistä muottiinsa.

Valu on kovettumisen suhteen ongelmattominta huonelämpötilassa. Valaminen on mahdollista myös talvella, mutta talvibetonointi edellyttää erityisjärjestelyjä ja –taitoja, kuten lämmöneristettyjä muotteja ja massan lämmittämistä. Kuumissa olosuhteissa sementin lämmönkehitys saattaa nostaa betonin lämpötilan haitallisen korkeaksi.

Betoni valetaan muottiin huolellisesti tiivistäen. Koska sementin kovettumisreaktio tapahtuu sementin ja veden välillä, betoni kovettuu myös kosteissa olosuhteissa. Betonia voidaan siksi valaa myös veden alla, esimerkiksi meren pohjassa.

Valun jälkeen betonin pinnan kuivuminen on estettävä esimerkiksi suojaamalla valupinta muovilla tai kastelemalla sitä vedellä ensimmäisten päivien aikana, jotta kovettuminen pääsee tapahtumaan.

Valmisbetoni ja elementit

Valmisbetonin on betonimassaa, joka kuljetetaan työmaalle säiliöautoissa valamista varten. Valmisosat eli elementit ovat puolestaan valmiiksi valettuja ja kovettuneita betonituotteita, jotka asennetaan työmaalla paikalleen.

Valmisbetoni

Valmisbetonia käytetään mm. runkorakenteisiin, lattioihin ja siltoihin. Pohjoismaissa lähes kaikki työmailla valettava betoni tuotetaan betoniasemilla, joista betoni massa kuljetetaan työmaille sekoittavalla säiliöautolla.

Valmisosat

Betonisilla valmisosilla eli elementeillä tarkoitetaan tehtaassa valmiiksi valettuja ja kovettuneita tuotteita, jotka asennetaan työmaalla paikalleen. Näistä tunnetuimpia ovat talonrakennukseen käytettävät ontelolaatat sekä runko- ja julkisivuelementit sekä paalut ja porraselementit. Betonituotteiksi kutsutaan muita tehtaissa valmistettavia tuotteita kuten ja ratapölkkyjä, putkia ja kaivoja, betonikattotiiliä, pihakiviä ja -laattoja. Euroopan mittakaavassa Suomi ja Hollanti valmistavat huomattavan enemmän elementtejä kuin valmisbetonia. Useimmissa muissa maissa suhde on päinvastainen.