Το μπετόν είναι ένα είδος τεχνητής πέτρας που αποτελεί στην εποχή μας το πιο διαδεδομένο υλικό για κατασκευές.
Θα μπορούσαμε να πούμε ότι δεν υπάρχει έργο μικρό ή μεγάλο όπου να μην έχει χρησιμοποιηθεί μπετόν για την κατασκευή του: Από γέφυρες, τούνελ, φράγματα, κτίρια, έργα οδοποιίας, λιμενικά έργα έως πλατφόρμες άντλησης πετρελαίου, και η λίστα δεν έχει τέλος.
Η τόσο εκτεταμένη χρήση του μπετόν εξηγείται εύκολα από τα πλεονεκτήματά του:
- υψηλή αντοχή στη θλίψη. Ενδεικτικά (και όχι ακριβώς επιστημονικά) αναφέρω ότι ένας κύβος 15 Χ 15 Χ 15 εκ. από μπετόν c20/25 αντέχει περίπου 50 τόνους πριν σπάσει,
- οπλίζοντας το μπετό με χαλύβδινες ράβδους αυξάνουμε σημαντικά την αντοχή του και σε εφελκυσμό,
- με σχετικά χαμηλό κόστος μπορούμε να κατασκευάσουμε στοιχεία από μπετόν σε όποιο σχήμα θέλουμε,
- είναι πολύ στιβαρό,
- είναι σχετικά ανθεκτικό στη φωτιά και στο νερό,
- είναι σχετικά οικονομικό,
- δεν απαιτεί ιδιαίτερη συντήρηση και αντέχει αρκετά στο χρόνο,
- όταν μετά από πολλά (ελπίζω) χρόνια χρειαστεί κάποιοι απόγονοί μας να κατεδαφίσουν την κατασκευή που ανεγείρουμε σήμερα, το μπετόν είναι δυνατόν να ανακυκλωθεί.
Δεν είναι όμως, απαλλαγμένο μειονεκτημάτων. Το πιο σημαντικό είναι ότι είναι ένα υλικό σχετικά βαρύ για την δύναμή του. Με άλλα λόγια, θα σκεφτόμασταν ποτέ να κατασκευάσουμε ένα πλοίο (λ.χ. ένα τάνκερ) από μπετό? Ένα τάνκερ μεταφέρει τρομακτικά φορτία και απαιτείται να είναι “αντισεισμικό”, αφού όταν είναι φορτωμένο και το χτυπάνε τα κύματα του ωκεανού είναι σαν να υπόκειται σε ισχυρές και διαρκείς σεισμικές δονήσεις. Δεν θα το σκεφτόμασταν ποτέ γιατί θα έπρεπε να το κάνουμε πραγματικά πολύ μεγάλο και πολύ βαρύ. Δεν θα κάναμε ποτέ ούτε ένα αυτοκίνητο, ούτε –βέβαια- ένα αεροπλάνο από μπετό. Κι όμως, περίπου στα μέσα του 19ου αιώνα, κάποιος Γάλλος, ο Joseph Lambot, χρησιμοποίησε ελαφρά οπλισμένο σκυρόδεμα για την κατασκευή πλοιαρίων.
Σε κάθε περίπτωση αν συγκρίνουμε με τον χάλυβα, το σκυρόδεμα έχει το ένα τρίτο του ειδικού βάρους του χάλυβα ενώ ο χάλυβας είναι 22 φορές πιο ισχυρός σε θλίψη και ασύγκριτα ισχυρότερος από το μπετό σε εφελκυσμό. Σε διάφορα ερευνητικά κέντρα ανά τον κόσμο διεξάγονται έρευνες για την αντικατάσταση του χάλυβα από άλλα υλικά (π.χ. από ρητινούχες ίνες) σαν μέσο αύξησης της ισχύος του σκυροδέματος στον εφελκυσμό και μπορεί σε μερικά χρόνια αυτό να έχει επιτευχθεί, ενδεχομένως αυξάνοντας και κατά πολύ τις εφελκυστικές αντοχές του. Προς το παρόν ινοοπλισμένα σκυροδέματα ή κονιάματα με τσιμέντο χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε δευτερεύουσες χρήσεις. Τέλος ένα ακόμα μειονέκτημα του μπετού είναι ότι η επιτόπου χύτευσή του απαιτεί την τήρηση αρκετών κανόνων και προσοχή σε πολλές τεχνικές λεπτομέρειες για να επιτευχθούν οι σχεδιασμένες προδιαγραφές. Ο ανταγωνισμός της αγοράς εξαναγκάζει τους εργολάβους -που λόγω έλλειψης παιδείας, συχνά δεν αντιλαμβάνονται τη σημασία των πράξεών τους- να τις παραβλέπουν. Οι πελάτες αναζητώντας τις χαμηλότερες τιμές και μη γνωρίζοντας τη σημασία αυτών των λεπτομερειών, δεν είναι διατεθειμένοι να τις πληρώσουν. Η συνέπεια είναι ότι πολλά από τα έργα που γίνονται στην πατρίδα μας έχουν αρκετές μικρές παραλείψεις, που όλες μαζί ενδέχεται να αθροίζονται σε κάτι που ξεπερνάει τα όρια του αμελητέου.
Πως κατασκευάζεται το μπετόν: Η ανάμειξη νερού, τσιμέντου, άμμου και χονδρότερων αδρανών (γαρμπίλι, χαλίκι), με τη μεσολάβηση μιας χημικής αντίδρασης (Hydration), μετατρέπει μέσα σε μερικές ώρες (ανάλογα με τη θερμοκρασία και άλλες συνθήκες του περιβάλλοντος) το αρχικά λασπώδες μείγμα σε τεχνητή πέτρα. Το σφιχτό μπετό συνεχίζει να σκληραίνει για πολλά χρόνια. Όμως, σε 7 ημέρες έχει συνήθως πάρει περισσότερο από το 70% της αντοχής που θα πάρει συνολικά, ενώ σε 28 μέρες θα έχει πάρει πρακτικά το σύνολο της αντοχής του. Οφείλουμε να σημειώσουμε ότι η λέξη μπετόν, που έχει επικρατήσει διεθνώς να χρησιμοποιείται για το εν λόγω υλικό, είναι γαλλική (beton). Η αντίστοιχη ελληνική λέξη είναι: σκυρόδεμα. Όταν οπλιστεί με ράβδους χάλυβα γίνεται οπλισμένο σκυρόδεμα ή béton armé. Επομένως, το συστατικό εκείνο που καταλυτικά συνεισφέρει στην παραγωγή σκυροδέματος είναι το τσιμέντο. Έτσι εξηγείται και η πολύ συχνή λάθος χρήση του όρου τσιμέντου για αναφορά στο μπετό. Τα δύο υλικά δεν μοιάζουν σε τίποτα μεταξύ τους (εκτός από το γκρι χρώμα).
Το μπετόν είναι μία πολύ σκληρή και ανθεκτική τεχνητή πέτρα, ενώ το τσιμέντο είναι μία πολύ λεπτόκοκκη σκόνη.
Στην πραγματικότητα είναι τόσο λεπτόκοκκη που μισό κιλό τσιμέντου αποτελείται από 150 δισεκατομμύρια κόκκους. Οι κόκκοι του είναι τόσο λεπτοί που μπορούν να περάσουν μέσα από ένα φίλτρο που συγκρατεί νερό. Το σημερινό τσιμέντο που είναι τύπου πόρτλαντ, ανακαλύφθηκε από έναν άγγλο χτίστη το 1824. Ο Joseph Aspdin, το ονόμασε έτσι γιατί έμοιαζε με την πέτρα που αφθονούσε εκείνη την εποχή στο νησί Πόρτλαντ της Αγγλίας. Ωστόσο, αρκετές εκατονταετίες πριν, οι αρχαίοι Ρωμαίοι χρησιμοποιούσαν ένα είδος τσιμέντου που το αποκαλούσαν pozzolana. Αρκετές κατασκευές που έγιναν μ’ αυτό το υλικό σώζονται μέχρι και σήμερα (ανάμεσα στ’ άλλα το Κολοσσαίο της Ρώμης).
Παρόλο που τα εργοστάσια παραγωγής σκυροδέματος μπορούν να παράγουν μία πολύ μεγάλη ποικιλία από τύπους μπετόν, θα αναφέρουμε παρακάτω τους συνηθέστερους τρεις τύπους που χρησιμοποιούνται στην συντριπτική πλειοψηφία των οικοδομών: c12/15, c16/20 και c20/25. Παρόλο που ο κανονισμός επιτρέπει την χρήση και χαμηλότερων διαβαθμίσεων ακόμα και για φέροντα στοιχεία (και πάντα ανάλογα με τις απαιτήσεις της κατασκευής), σχεδόν αποκλειστικά ο τύπος μπετού που χρησιμοποιείται για τον φέροντα οργανισμό για κατοικίες και πολυώροφες πολυκατοικίες είναι ο C20/25. Ο τύπος αυτός C x/y, δείχνει την αντοχή του μπετού στη θλίψη (πίεση) με βάση το αμερικανικό και το ευρωπαϊκό πρότυπο τεστ αντοχής. Άλλες διαβαθμίσεις είναι οι: c8/10, c25/30, c30/37, c35/45, c40/50, c45/55, c50/60 (και ελπίζω να μην έχω ξεχάσει κάποιο). Πιο συγκεκριμένα ο πρώτος από τους δύο αριθμούς ορίζει την χαρακτηριστική αντοχή κυλίνδρου διαμέτρου 15 εκ. και ύψους 30 εκ., ενώ ο δεύτερος την χαρακτηριστική αντοχή κύβου 15Χ15Χ15εκ. σε megaPascal.
Όπως αναφέραμε και παραπάνω το μπετό είναι ένα υλικό με αρκετά μεγάλη αντοχή στη θλίψη. Δεν είναι όμως το ίδιο καλό και στον εφελκυσμό. Κι έτσι ενώ μπορούμε να κάνουμε μία κατασκευή από μπετό που να αντέχει σημαντικά νεκρά (ή στατικά) φορτία, φορτία που δεν αλλάζουν θέση, σκέτο το μπετό δεν αντέχει το ίδιο καλά ζωντανά φορτία (δυναμικά ή που αλλάζουν θέση και ισχύ). Την ώρα του σεισμού (αλλά και την ώρα που ένας ισχυρός άνεμος πιέζει μία πολυώροφη κατασκευή) τα φορτία είναι δυναμικά. Την ώρα που ένα φορτηγό περνάει πάνω από μία γέφυρα, ή ακόμα και την ώρα που δύο παιδιά χοροπηδούν παίζοντας στο μπαλκόνι μίας κατοικίας τα φορτία είναι δυναμικά και υποβάλουν τα στοιχεία από μπετό σε εφελκυσμό.
Πρέπει επίσης να πούμε ότι ο σεισμός είναι ένα φυσικό φαινόμενο, που τις περισσότερες φορές, είναι ακίνδυνο για τον άνθρωπο. Αυτό από το οποίο κινδυνεύει ο άνθρωπος είναι τα δικά του κατασκευάσματα που καταρρέουν την ώρα του σεισμού.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, χωρίς τον χαλύβδινο οπλισμό το μπετό θα κομματιάζονταν την ώρα του εφελκυσμού.
Ας πάρουμε μία κολώνα (φυσικά ισχύει το ίδιο και για ένα δοκάρι) από μπετό οπλισμένη με 4 κολωνοσίδερα, όπως στο σχήμα 1.
Όταν η κολώνα, πιεζόμενη από μία δύναμη από τ’αριστερά της λυγίσει ελαφρά (σχήμα 2), η αριστερή της πλευρά υπόκειται σε θλίψη (δηλ. πιέζεται να γίνει πιο κοντή) ενώ η δεξιά πλευρά της υπόκειται σε εφελκυσμό (δηλ. πιέζεται να γίνει πιο μακρυά). Θυμάστε την ιστορία με τον Προκρούστη και το κρεβάτι του. Λοιπόν ο σεισμός είναι ο Προκρούστης των μπετονένιων στοιχείων.
Το ίδιο που γίνεται με την κολώνα την ώρα που δέχεται ένα φορτίο από το πλάι, γίνεται ουσιαστικά και με ένα δοκάρι όταν δέχεται ένα φορτίο από πάνω (σχήμα 3).
Την ώρα που γίνεται ένας σεισμός η κολώνα ταλαντώνεται με διάφορους τρόπους αλλά ας απλοποιήσουμε λέγοντας ότι εκτελεί μόνο την ταλάντωση α<->β, δηλ. από τη θέση α στην θέση β και πίσω (σχήμα 4). Στη θέση α η αριστερή πλευρά της κολώνας υπόκειται σε θλίψη ενώ η δεξιά της υπόκειται σε εφελκυσμό. Αντίθετα στη θέση β, η αριστερή πλευρά της κολώνας υπόκειται σε εφελκυσμό ενώ η δεξιά της υπόκειται σε θλίψη. Σκεφτείτε λοιπόν ότι σε ένα σεισμό αυτή η ταλάντωση θα επαναληφθεί αρκετές φορές και θα υποβάλει την κολώνα μας διαδοχικά και με υψηλή συχνότητα σε αρκετά μεγάλα θλιπτικά και εφελκυστικά φορτία. Χάρις τον χαλύβδινο οπλισμό της η κολώνα θα αντέξει ενώ το άοπλο σκυρόδεμα σε ελάχιστο χρόνο θα μετατρέπονταν κυριολεκτικά στα εξ ών συνετέθη: άμμο και χαλίκι.
Στην πραγματικότητα σπάνια έχουμε μία κολώνα τετραγωνικής διατομής που να έχει μόνο 4 κολωνοσίδερα. Επιπλέον εκτός από τα κολωνοσίδερα οπλίζουμε και με τσέρκια (πλέγματα ή μανδύες), ντύνοντας μ’ αυτό τον τρόπο και θωρακίζοντας τα κολωνοσίδερα ακόμα περισσότερο (Εικ. 5).
Βάζουμε λοιπόν εκατοντάδες κυβικά μέτρα μπετού στην οικοδομή μας για όλο τον υπόλοιπο καιρό και μερικές δεκάδες τόνους σίδερο κατά κύριο λόγο για την δύσκολη ώρα του σεισμού, που μπορεί (και μακάρι) να μην έρθει ποτέ. Όμως ζούμε σε μία σεισμογενή χώρα και όχι μόνο αυτό αλλά πρόσφατα έγινε κι ένας σεισμός 4,5 R στο Λονδίνο, όπου δεν είχε ξαναγίνει σεισμός. Καταλαβαίνετε γιατί ο αντισεισμικός κανονισμός της χώρας μας έχει αλλάξει πάρα πολλές φορές μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.
Αν αναρωτιέστε πόσο συχνά γίνονται σεισμοί στην Ελλάδα, τότε ρίξτε μια ματιά σ’αυτό τον σύνδεσμο. Θα εκπλαγείτε! Κάντε scroll στον πίνακα στην δεξιά πλευρά για να δείτε πόσο συχνά εμφανίζεται κάποια κόκκινη κουκίδα πάνω από την Ελλάδα.
Επιστροφή στο κεφάλαιο του σκελετού
Βρείτε στο “Που θα βρώ …“: εργολάβους μπετόν, εταιρίες παραγωγής ετοίμου σκυροδέματος κι οτιδήποτε άλλο χρειαστείτε για να χτίσετε το σπίτι σας.
