Daugelio įvairios paskirties statinių (pradedant gyvenamaisiais, pramoniniais, komerciniais pastatais, baigiant požeminiais susisiekimo statiniais, tiltais, atominėmis elektrinėmis) konstrukcijų gamyba neįsivaizduojama be šios statybinės medžiagos. Tinkamai suprojektuotos ir pastatytos betoninės konstrukcijos turi tarnauti šimtmečius ir atitikti visus joms keliamus griežtus eksploatavimo reikalavimus: saugumo, ilgaamžiškumo, funkcionalumo, ekologiškumo, optimalių priežiūros išlaidų.
Pleišėjimą suvaržo dispersinis armavimas
Betonas yra trapi medžiaga. Mažas jos atsparumas pleišėjimui gerokai sutrumpina realų eksploatacinį pastatų laikotarpį. Dėl veikiančių apkrovų ir aplinkos poveikio konstrukciniuose elementuose atsiveria plyšių. Vidinę betono struktūrą ima ardyti besiskverbiantis vanduo ir agresyvūs reagentai, pavyzdžiui, sulfatai, chloridai. Agresyvios aplinkos poveikis pažeidžia plieninę armatūrą – ji ima intensyviai rūdyti, o susidarę korozijos produktai toliau ardo betono struktūrą.
Didelės mokslininkų, inžinierių pastangos bei finansinės investicijos skiriamos mechaniniams, fiziniams betono parametrams tobulinti ir alternatyvioms betono rūšims kurti. Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) mokslininkai aktyviai bendradarbiauja su Leipcigo taikomųjų mokslų universitetu (Vokietija) kuriant novatoriškas betono rūšis ir pritaikant jas statybinėse konstrukcijose. VGTU Inovatyvių statybinių konstrukcijų mokslo laboratorijos mokslininkų atlikti tyrimai, finansuojami Lietuvos mokslo tarybos (projekto Nr. MIP–050/2014), parodė, kad viena prioritetinių tyrimo krypčių – betono pleišėjimo suvaržymui taikomas dispersinis armavimas.
Per visą elemento tūrį chaotiškai išsidėstęs dispersinis plaušas pakeičia konstrukcinių elementų suirimo pobūdį ir padeda išvengti betono pleišėjimo sukeliamų problemų.
Plyšiai savaime užgyja
Maždaug prieš 15 metų Mičigano (JAV) universiteto mokslininkai pradėjo plėtoti lanksčiojo betono koncepciją. Esminė jo ypatybė yra didelis plastiškumas. Ribinės konstrukcinių elementų iš lanksčiojo betono deformacijos gali būti 300–800 kartų didesnės nei įprasto betono.
Nepriklausomai nuo apkrovimo pobūdžio, konstrukcijos dydžio ir geometrijos, strypinės armatūros kiekio lanksčiojo betono konstrukcijose atsiveria nekintamo pločio plyšių.
Lanksčiojo betono naudojimas leidžia projektuoti konstrukcijas, kuriose atsivėrusių plyšių plotis yra 0,05–0,1 milimetro, t. y. toks pat, kaip ir žmogaus plauko storis.
Eksperimentinių tyrimų metu nustatyta, kad tokio pločio plyšiai neturi įtakos statybinių konstrukcijų dėvėjimuisi ir eksploatacinėms ypatybėms degraduoti – tokie plyšiai savaime užgyja dėl nesureagavusių betono dalelių hidratacijos. Šį procesą lemia ypatinga lanksčiojo betono struktūra.
Pasižymi dideliu atsparumu
Kitaip nei įprasto, lanksčiojo betono sudėtyje vietoj stambiųjų užpildų, kurie trukdo tolygiai po visą elemento tūrį pasiskirstyti plaušui, yra naudojamas smulkios frakcijos smėlis (dalelių dydis – 0–2 milimetro, žr. lentelę). Betono sudėtyje taip pat yra mikropolivinilalkoholio (apie 8–12 milimetrų ilgio ir 40 mikrometrų skersmens) arba kitų polimerų plaušo.
Kiekvienas plaušelis padengtas nanometrinio storio danga, kuri, konstrukcijose atsiradus plyšiams, leidžia jam nenutrūkus praslysti betono atžvilgiu. Dėl to lanksčiojo betono konstrukcijos gali deformuotis išsaugodamos vientisumą ir išvengti trapaus suirimo. Didėjant apkrovai deformuojasi visas elementas, didėja mikroplyšių skaičius, o ne jų plotis.
Lanksčiojo betono konstrukcijos pasižymi dideliu atsparumu smūginėms ir ciklinėms apkrovoms, todėl viena pagrindinių šios medžiagos naudojimo sričių yra deformacinių pjūvių įrengimas pastatuose ir transporto statiniuose (tiltuose bei viadukuose). Tilto paklotui naudojamas lankstusis betonas leidžia efektyviai padidinti tarpatramio ilgį, sumažinant perdangos svorį. Lanksčiojo betono koncepcija išplečia jo taikymo ribas supleišėjusių konstrukcijų paviršiaus remontui, pakeičiant nusidėvėjusią dangą lengvesne ir atsparesne paviršiaus apsauga.
Sąnaudos atsiperka eksploatuojant statinį
Lanksčiojo betono naudojimą riboja keletas veiksnių. Vienas jų – sudėtinga statybinių konstrukcijų gamybos technologija (3 nuotr.). Plaušu armuoto betono gamybai reikalingi specialūs plaušo padavimo į betono mišinį įrenginiai. Be to, kaip ir daugeliui kitų dar tik trumpą laiką praktikoje naudojamų medžiagų, nėra normatyvinių dokumentų, reglamentuojančių lanksčiojo betono sudėtį bei jo gamybos technologiją.
Kitas veiksnys, ribojantis lanksčiojo betono naudojimą, yra jo kaina, kuri yra apie keturis kartus didesnė nei įprasto betono. Vis dėlto svarbu pabrėžti, kad betono kaina neretai sudaro tik kelis procentus visos statinio vertės. Statybos metu išaugusios betono sąnaudos atsiperka įvertinant visą statinio eksploatavimo laikotarpį, kurio metu sumažėja konstrukcijų priežiūros išlaidos.
Ekonominę lanksčiojo betono naudą iliustruoja „Grove Street“ gelžbetonio viaduko JAV pavyzdys. Mičigano Transporto departamento skaičiavimais, šio statinio gyvavimo laikotarpiu (per 60 metų) priežiūros ir eksploatacijos išlaidos sudaro 816 tūkst. litų per metus. Teigiama, kad išlaidos būtų 50 proc. mažesnės, jeigu viadukas būtų pastatytas naudojant lankstųjį betoną. Per visą statinio eksploatavimo laikotarpį tai leistų sutaupyti apie 24,5 mln. litų.
Pritaikius ilgalaikę cementinių mišinių gamybos Lietuvoje patirtį, mokslo institucijų sukauptas statybos ir medžiagotyros žinias, būtų galima paskatinti lanksčiojo betono gamybą mūsų šalyje. Vertinant ilgalaikes perspektyvas, tai leistų gaminti tvarias, ilgaamžes ir konkurencingos kainos konstrukcijas.
Betono ypatybių palyginimas
