Betonproductie en toepassingen

Productlevenscyclus van 's werelds meest gebruikte materiaal

Beton is een vaste waarde in stedelijke infrastructuur, van snelwegen tot torenhoge stadswolkenkrabbers. Beton kan niet als een verrassing overal worden gezien, omdat het het meest gebruikte door de mens gemaakte materiaal ter wereld is. Alleen al in de Verenigde Staten wordt jaarlijks ongeveer 10 miljard ton beton geproduceerd.

Beton is een uitzonderlijk veelzijdig bouwmateriaal met kneedbare of vaste eigenschappen, afhankelijk van het stadium van uitharding. Het bestaat uit aggregaten en gesteenten vermengd met vloeibaar cement. Na een bepaalde tijd hardt beton uit tot een rotsachtige massa als gevolg van een chemische reactie die bekend staat als hydratatie. Eenmaal uitgehard, wordt het uitzonderlijk sterk en duurzaam met een sterkte van 3000-20.000 psi - genoeg om bruggen, wolkenkrabbers en dammen te dragen.

Betonproductie

Beton wordt geproduceerd in een fabriek of op een bouwplaats. Apparatuur kan variëren van handgereedschap tot grote industriële machines. Ongeacht de productieschaal, moeten betonnen componenten grondig worden gemengd, gegoten en gevormd binnen specifieke tijdsbeperkingen. Eventuele verstoringen kunnen de integriteit en het uiterlijk van het eindproduct aantasten.

Grootschalige betonproductie

Grootschalige betonproductie vindt plaats in twee soorten betoncentrales:stortklaarfabrieken en centrale mixfabrieken. Kant-en-klare installaties mengen alle betoncomponenten behalve water. Centrale menginstallaties mengen alle betoncomponenten inclusief water en zijn het beste voor nauwkeurige controle. Beton is typisch een stroperige vloeistof die in mallen wordt gegoten om een ​​gewenste vorm te geven. Beton kan echter ook in niet-vloeibare vorm zijn. Deze drogere versie heeft de voorkeur voor het vervaardigen van prefab betonproducten.

Kleinschalige betonproductie

Kleinere hoeveelheden beton worden op een bouwplaats gemaakt met behulp van een volumetrische mixer of mobiele batchmixer. Deze mixers dienen als mini-betoncentrales, die verschillende soorten beton kunnen produceren. Ze zijn perfect voor locaties waar slechts minimaal beton nodig is voor het installeren van kleinere toepassingen. Een installateur gebruikt bijvoorbeeld een volumetrische mixer om beton te maken voor het inbedden van fietsenrekken, of voor het installeren van bolders en stalen buizen als verkeersveiligheidsvoorzieningen.

Betonsoorten

Er zijn tientallen betonsoorten op de markt beschikbaar voor constructie- en bouwbehoeften. Hieronder vindt u enkele veelvoorkomende soorten beton die in moderne infrastructuur worden gebruikt.

Gewoon beton

Gewoon beton is een van de meest populaire vormen van beton. Een typische mix omvat cement, zand en grove toeslagstoffen gemengd met specifieke hoeveelheden water. Het heeft een uithardingstijd van ongeveer 30-90 minuten met sterktewaarden van 1450-5800 psi. Na 28 dagen uitharding wordt 75-80% van de totale sterkte bereikt en na 90 dagen wordt 95% bereikt.

Hoogwaardig beton

Hoogwaardig beton heeft een hogere sterkte, verwerkbaarheid en duurzaamheid in vergelijking met gewoon beton. Het heeft mechanische eigenschappen op lange termijn en sterkte op jonge leeftijd. Het is bestand tegen ruwe omgevingen en is bestand tegen kruip en krimp, waardoor scheuren tot een minimum worden beperkt. De sterkte varieert van 10000-15000 psi.

Gewapend beton

Gewapend beton gebruikt verschillende vormen van staal als wapening. De combinatie van beton (met zijn hoge druksterkte) en staal (met zijn hoge treksterkte) geeft gewapend beton zijn unieke sterkte-eigenschappen. Gewapend beton is bestand tegen vele vormen van spanning in elk type constructie.

Prefab beton

Prefab beton giet beton in mallen in een gecontroleerde omgeving. Eenmaal volledig uitgehard en uitgehard, worden ze naar de bouwplaats getransporteerd. De uithardingsfase gebeurt onder gecontroleerde omstandigheden waarbij temperatuur en vochtigheid worden gecontroleerd. Stoomuitharding wordt soms gebruikt om geprefabriceerde producten met een hoge sterkte te produceren met een kortere uithardingstijd.

Lichtgewicht beton

Lichtbeton is elk beton met een dichtheid van minder dan 240 kg/m³. Het omvat lichtgewicht aggregaatbeton, schuimbeton en geautoclaveerd cellenbeton. Lichtgewicht beton verbetert doorgaans de thermische eigenschappen en brandwerendheid. Het is echter gevoeliger voor kruip en krimp.

Doorlatend beton

Doorlatend beton laat lucht of water circuleren door een reeks gaten of holtes die in het beton zijn gecreëerd. Water kan op natuurlijke wijze wegvloeien, waardoor oppervlaktewater kan worden afgevoerd en grondwater kan worden aangevuld. Het is een low-impact ontwikkelingsmateriaal dat de waterkwaliteit beschermt en wordt gebruikt in duurzame constructie.

Betontoepassingen

Voordat met een concrete toepassing wordt begonnen, moet eerst de juiste betonsoort worden bepaald. Gewapend beton is bijvoorbeeld geschikt voor bouwmaterialen die een hoge treksterkte vereisen, zoals kolommen en balken. Licht beton is het beste voor het bouwen van lichte betonblokken voor woningbouw.

Beton is een veelzijdig materiaal en de toepassingen zijn legio. De kneedbare, maar taaie eigenschappen van beton maken het ideale basismaterialen voor het bouwen van gebouwen, stedelijke infrastructuur en verschillende prefabproducten.

Betonnen gebouwen zijn brandwerend en verminderen het energieverbruik terwijl ze zorgen voor een betere luchtkwaliteit binnenshuis.

Bouwmaterialen

Beton wordt veel gebruikt om huizen en commerciële gebouwen te bouwen, evenals aanverwante armaturen zoals opritten en kolommen. Isolerend beton houdt de warmte binnen de muren, waardoor het energieverbruik met meer dan 40% wordt verminderd. Smog-etend beton kan helpen om stikstofoxiden in omliggende vervuilde omgevingen met meer dan 60% te verminderen. Betonnen gebouwen hebben minder onderhoud nodig en gaan langer mee, terwijl ze een betere luchtkwaliteit binnenshuis bieden. Andere voordelen zijn onder meer weerstand tegen vuur, wind en orkanen.

Betonnen snelwegen zijn sterk genoeg om de constante impact van zwaarbeladen voertuigen te weerstaan.

Wegen en snelwegen

Betonnen wegen en snelwegen zijn zeer duurzaam en vergen minimaal onderhoud. Ze zijn niet onderhevig aan belastingbeperkingen door spoorvorming of dooibelasting. Ze zijn sterk genoeg om constant verkeer van zwaar beladen voertuigen te weerstaan.

Brugconstructie met beton is kosteneffectief en maakt architecturale en decoratieve afwerkingen mogelijk.

Bruggen

Beton is een van de meest economische en snelste materialen voor bruggenbouw; het wordt vaak gebruikt voor bovenbouw van bruggen (de bovenste delen van bruggen). Deze omvatten dekken, stoepranden, trottoirs en zijwanden van verkeersbarrières. Met een goede planning en door gebruik te maken van prefab betonproducten kan het proces efficiënt en concurrerend worden afgerond. Er kunnen ook visuele effecten en decoratieve elementen worden toegevoegd.

Betonnen bolders bieden enige bescherming tegen stoten en vormen een aanvulling op de omringende architectuur.

Bollards

Prefabbeton wordt gebruikt voor verkeersgeleidingsapparatuur zoals betonnen bolders. Deze betonnen bolders kunnen een aanvulling vormen op de omringende architectuur en bieden bescherming tegen aanrijdingen door voertuigen. Ze zijn meestal versterkt met stalen wapeningsstaven met epoxycoating om hun duurzaamheid te vergroten. Betonnen paaltjes zijn ideaal voor gebieden met veel verkeer, zoals ingangen van gebouwen en parkeerplaatsen, om voetgangers en meubilair te beschermen.

Betonnen dammen gebruiken stalen wapening voor duurzaamheid en plaatsen waterleidingen in het beton om scheuren te beperken.

Moeders

Dammen zijn een van de meest veeleisende en substantiële constructies gemaakt van beton. Voor de aanleg van de Grand Dixence Dam in Zwitserland was 6 miljoen kubieke meter beton nodig. Het maakt ook gebruik van stalen wapening om maximale sterkte aan betoneigenschappen toe te voegen. Om eventuele scheuren te beperken, wordt water door leidingen in het beton gecirculeerd. Damontwerpen vereisen een zorgvuldige selectie van de betonmix met het juiste type toeslagmateriaal.

Onderhoud

Zelfs met zijn veerkrachtige eigenschappen heeft beton nog steeds goed onderhoud nodig om de levensduur te verlengen. Beton moet minimaal één keer per jaar worden gereinigd om vuil en vuil te verwijderen, evenals roest of andere vlekken. Scheuren moeten ook routinematig worden gerepareerd voor een structureel gezond oppervlak. Het niet repareren van scheuren kan leiden tot het binnendringen van water, wat problemen met de ondergrond kan veroorzaken. Periodieke herafdichting van het oppervlak vermindert vochtinfiltratie en vlekken. Het voorkomt ook dat er zich vuil en onkruid door die voegen vormt.

Recycling

De bouwsector maakt deel uit van een afvalvrije beweging met 140 miljoen ton beton die jaarlijks in de VS wordt gerecycled. Wanneer betonconstructies worden gesloopt, wordt overgebleven beton gerecycled voor nieuwbouwprojecten, grind, landschapsstenen en mulch. Betongranulaten worden verzameld en door een breekmachine geleid. Beton met stalen staven ondergaat hetzelfde proces en de metalen stukken worden later verwijderd met magneten en andere sorteerinrichtingen.

Het doel van recycling is niet alleen om beton van stortplaatsen te verwijderen, maar ook om energie te besparen tijdens de opwerking. Door oud beton ter plaatse te vermalen, is er geen transport meer nodig, waardoor de kosten en emissies worden verminderd. Grote over de weg verplaatsbare fabrieken kunnen beton breken met 600 ton per uur. Kleinere brekers kunnen 150 ton per uur breken, met als bijkomend voordeel dat ze in krappere ruimtes passen.

Concrete ontwikkelingen

Zelfherstellend beton heeft tot doel een van de grootste gebreken van beton aan te pakken:scheuren. Zodra beton barst, kan dit leiden tot corrosie van de stalen wapeningen die in de constructie worden gebruikt. Barsten brengt ook onmiddellijke gevaren met zich mee:betonnen containers voor giftig afval kunnen desastreuze gevolgen hebben van scheuren, om nog maar te zwijgen van het risico voor onderhoudspersoneel. Ingenieurs van de Universiteit Gent hebben pionierswerk verricht in het ontwikkelen van zelfherstellend beton. Het is gevuld met superabsorberende polymeren die opzwellen en betonnen scheuren blokkeren voor zelfgenezing. Concreet onderzoek en ontwikkeling gaan door voor een toekomst in de bouw die efficiëntie, veiligheid en duurzaamheid bevordert.