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

3.1 Sementti ja sen valmistus

Sementti on betonin sideaine. Sen raaka-aineita ovat kalkkikivi, kvartsi ja savi.

Betonin tärkein osa-aine on sementti. Sen määrä betonissa on n. 200-400 kg/m3 (8-16 paino-%). Sementti muodostaa veden kanssa kovan huokoisen mineraalin (sementtikivi tai pasta), joka kiinnittää runkoainerakeet sekä mahdollisen raudoituksen ja pigmentit betoniin.

Sementin raaka-aineita ovat luonnonmineraalit, kalkkikivi, kvartsi ja savi, joita on maapallolla runsaasti. Raaka-aineet jauhetaan ja poltetaan uunissa (1450° C ), jossa lähtöaineiden alkuperäinen rakenne hajoaa veden ja hiilidioksidin poistuessa. Reaktiossa syntyy pääasiassa kaliumsilikaateista muodostuneita klinkkerimineraaleja, joista sementti jauhetaan. Tuttu harmaa väri johtuu rautapitoisista yhdisteistä. Valkosementtiä valmistetaan raudattomista raaka-aineista. Sementtiä käytetään betonin ohella erilaisten laastien valmistukseen.

3.2 Betoni, sen valmistus ja valaminen

Betonin pääraaka-aineita ovat sementti, vesi ja runkoaine, joka koostuu erikokoisista kivirakeista. Massaan käytettäväksi vedeksi soveltuu tavallinen juomavesi. Sementtirakeiden ja veden reagoiminen saa aikaan betonin kovettumisen.

Valmistus

Betoni valmistetaan sekoittamalla pääraaka-aineet sementti, vesi ja runkoaine betoniasemalla myllyssä työmaalle kuljetettavaksi tai elementtitehtaassa heti käytettäväksi. Massan ominaisuuksia voidaan muunnella erilaisilla lisäaineilla, värjätä pigmentein tai valitsemalla runkoaineeksi tietyn värinen kiviaines.
Tuoreen massan käsiteltävyyteen sekä kovettuneen massan ominaisuuksiin kohdistuvien laatuvaatimuksien vuoksi rakennebetonin valmistus pitää jättää ammattilaisille. Pihaportaisiin ja terasseihin voi betonin valmistaa itsekin sementtisäkkiin painetun ohjeen mukaisesti.

Runkoaine

Runkoaine on kiviainesta, jota on betonin tilavuudesta 70%. Se koostuu erikokoista kivirakeista (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 betonin kovettumisreaktiota. Erityisesti on vältettävä vettä, joka sisältää pieniäkin pitoisuuksia sokeria, koska se hidastaa, jopa estää betonin kovettumisen.

Kovettuminen

Betoni kovettuu, kun sementtirakeet reagoivat veden kanssa muodostaen osa-aineet yhteen sitovan sienimäisen mineraalin. Betonin lujuus arvostellaan yleensä noin 28 vuorokauden kuluttua, vaikka lujuuden kehitys jatkuu tämänkin jälkeen. Tämänkin jälkeen betonin sementti reagoi, tosin hitaasti. Lämpö ja kloridipitoiset suolat (ruokasuola, merivesisuola) kiihdyttävät kovettumisreaktioita. Suola (NaCl) ei sovellu teräsbetonin kiihdyttimeksi raudoituksen ruostumisen vuoksi.

Valaminen 

Betonin valaminen on ongelmattominta tavallisessa n. +20° C huonelämpötilassa. Talvibetonointi on (jopa -20° C lämpötilassa) mahdollista, mutta tekniikka edellyttää erityisjärjestelyjä ja -taitoja. Betoni valetaan muottiin huolellisesti tiivistäen, jolloin betoni saadaan halutun muotoiseksi. Rakenteen vetolujuuteen voidaan puolestaan vaikuttaa lisäämällä raudoitusta (betoniterästä, teräspunoksia tai ruostumatonta terästä). Koska kovettumisreaktio (hydrataatioreaktio) tapahtuu sementin ja veden välillä, betoni kovettuu myös kosteissa olosuhteissa. Betonia voidaan valaa jopa veden alla, esimerkiksi meren pohjassa. Ensimmäisten päivien aikana betonin pinnan kuivuminen on estettävä suojaamalla valu muovilla tai kastelemalla sitä vedellä.

3.3 Valmisbetoni ja elementit

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

Valmisbetoni

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

Elementti

Elementeillä tarkoitetaan tehtaassa valmiiksi valettuja ja kovettuneita tuotteita, jotka asennetaan työmaalla paikalleen. Näistä tunnetuimpia ovat talonrakennukseen käytettävät ontelolaatat sekä runko- ja julkisivuelementit. Muita tehtaissa valmistettavia tuotteita ovat esim. siltaelementit, paalut, ratapölkyt, putket, kaivot, betonikattotiilet, pihakivet, porraskäytävien porraselementit ja lattialaatat. Euroopan mittakaavassa Suomessa ja Hollannissa valmistetaan huomattavan paljon enemmän elementtejä kuin valmisbetonia.