Palonkestävää pitsiä
Materiaalit, joista kotimme on rakennettu, ohjaavat ajatuksiamme. Kakkosnelonen on suora, tiili limitetään näin ja harkoista syntyy tällaista muuria. Mutta betonin ehdot ovat väljyydessään vapauttavat. Katto voi olla kaariholvi, seinä voi olla kalteva, ja palkkia kannatteleva ulkonema voi olla kuin pilarista kasvanut haara. Rakenteiden muodot ovat betonia käytettäessä tyystin valinnaiset.
Betonilla on monia hyviä ominaisuuksia. Ehkäpä rakennusmateriaalin kannalta niistä merkittävimmät ovat lujuus ja säilyvyys. Näiden lisäksi betoni on myös turvallinen, hiljainen ja kaunis.
Betonin ehkäpä tärkein ominaisuus on sen puristuslujuus. Kaikki tietävät, että betoni on lujaa. Mutta oletko koskaan miettinyt, kuinka lujaa? Otetaan esimerkiksi ihan normaali rakennebetoni, jonka puristuslujuus on 30 MPa ja täysikasvuinen urosnorsu, joka voi painaa jopa 6 000 kg. Betonista valettu metrin mittainen kuutio kestää murtumatta yli viisisataa norsua päällänsä! Jos norsuja saisi pinottua standardikoekuutiolle, 150 mm kuutio kestäisi 11 täysikasvuisen ja yhden pienemmän norsun painon.
Puristuslujuuden osalta betoni on siis erittäin luotettava materiaali. On tunnettu tosiasia, että betonin vetolujuus on huomattavasti heikompi ominaisuus. Jos betonista valmistettaisiin kolmen metrin jännevälillä oleva palkki, jonka poikkileikkauksen mitat ovat 150 mm, se pettäisi keskeltä kuormitettaessa jo uroskarhun painosta.
Yksi betonin hyvistä ominaisuuksista on sen säilyvyys. Säilyvyydellä tarkoitetaan rakenteen kykyä säilyttää toiminnalliset ominaisuutensa ulkoisten rasitusten alaisena. Betonille määritetään suunnittelukäyttöikä, jonka ajan betonirakenteen ominaisuuksien tulisi säilyä rakenteelta vaaditulla tasolla asianmukaisella kunnossapidolla.
Yleensä suunnittelukäyttöikä on 50 vuotta, mutta etenkin sisätiloihin voidaan suunnitella käyttöiäksi 200 vuotta. Euroopassa on käytössä jopa 1 000 vuoden suunnittelukäyttöikä.
Säilyvyyden voidaan ajatella riippuvan kahdesta kokonaisuudesta: betonirakenteesta ja ulkoisista rasitustekijöistä. Rakenteen säilyvyysominaisuuksiin vaikuttavat käytetyt materiaalit sekä valmistus. Valmistuksen aikana voi mennä moni asia pieleen aina massan sekoituksesta jälkihoitoon asti. Kriittisiä vaiheita näiden välissä on massan kuljetus ja valutyö tiivistyksineen. Materiaalit itsessään ovat turvallisia käyttää täytettävien vaatimusten ansiosta, mutta jos suhteitus menee syystä tai toisesta pieleen, voi ongelmia olla luvassa.
Betonin tiiveys on oleellinen vaikuttaja säilyvyyden osalta. Jos betonin vesi/sementtisuhde on pieni ja on käytetty riittävästi sementtiä, lopputulos on todennäköisesti tiivis. Lujuuden lisäksi myös säilyvyys paranee näillä muuttujilla.
Mutta vaikka massa saataisiin tehtyä ja valettua ongelmitta, niin ulkoiset rasitukset ovat silti tulossa käyttöiän aikana. Rasitustekijät voi karkeasti jakaa kolmeen eri ryhmään: fysikaaliset, kemialliset ja mekaaniset rasitukset. Suunnittelija määrittelee rakenteille rasitusluokat. Rasitusluokka valitaan sen mukaan, millaisiin olosuhteisiin rakenne on käyttöikänsä ajaksi suunniteltu.
Betonilla on loistavat edellytykset olla muuntojoustava rakennusmateriaali. Muuntojoustavuudella tarkoitetaan rakenteen kykyä mukautua käyttötarkoituksen muutoksiin. Betonin erinomaiset säilyvyysominaisuudet antavat muuntojoustavuudelle mahdollisuuden.
Myös kantokykynsä ansiosta betoni on muuntojoustava: pitkät jännevälit luovat pienen pystyrakenteiden tarpeen, jolloin tilat ovat helposti muunneltavissa eri käyttötarkoituksiin. Betonisilla rakenteilla on myös turvallista luoda erilaisia tiloja sen palo- ja ääneneristävyyden ansiosta.
Kaikki lähtee kuitenkin suunnittelusta. Vaihtoehtoinen käyttötarkoitus pitäisi huomioida jo ennen rakentamista. Uudisrakennuksia suunniteltaessa tulisi ottaa huomioon rakenneosien purettavuus ja siirrettävyys. Todellisesti pitkän käyttöiän betonille saisi, kun rakenneosia voisi käyttää uudelleen. Etenkin sisätiloissa betoni säilyy käytännössä muuttumattomana, joten miksipä uudenveroisia osia ei kierrättäisi.
Homehtumaton ja palamaton ääneneristäjä
Monista muista rakennusmateriaaleista poiketen, betoni suorastaan pitää kosteudesta. Siinä, missä puu lahoaa tai teräs ruostuu, betoni lujittuu! Jos betonissa on hydratoitumatonta sementtiä ja sille vapaata vettä, aineet reagoivat ja betonin lujuus kasvaa.
Betoni ei myöskään homehdu. Siinä ei ole itsessään mitään orgaanista, joka voisi homehtua. Täysin homeeton betonikaan ei välttämättä kuitenkaan ole: sen pinnalle voi kertyä orgaanista liikaa, joka voi homehtua. Tähän mahdolliseen haittaan on ratkaisuna titaanioksidipinnoite. Sen puhdistusmekanismi perustuu fotokatalyysiin: valo toimii katalyyttina ja aktivoi ilman hapen. Happi puolestaan hajottaa bakteereja ja mikrobeja ja sadevesi huuhtelee epäpuhtaudet pois pinnalta.
Betonin kosteuden kanssa pitää kuitenkin olla tarkkana valun jälkeen. Mikäli betonin päälle tulee pintamateriaali, valun pitää olla tarpeeksi kuiva ennen pinnoitusta. Betonissa oleva alkalinen kosteus vaurioittaa pintamateriaaleja, joten riittävä kuivatus on tärkeä kestävän pinnan saavuttamiseksi.
Betoni on myös paloturvallinen rakennusmateriaali, joka estää tulipalon leviämisen tilasta toiseen. Se on täysin palamaton, eikä betonirakennuksia juuri sorru paloissa. Betonin sisällä oleva teräs voi kyllä pettää palon aikana, jonka jälkeen betoni joutuu vastustamaan vetojännitystä ilman teräksen apua.
Tiesitkö?
Talon rakennusmateriaali vaikuttaa kotivakuutuksen hintaan. Paloturvallinen betonirakennus on edullisempaa vakuttaa!
Tiiviissä rakenteessa massalla on suurin vaikutus rakenteen ääneneristävyyteen. Kuten aiemmin olen jo todennut, betoni on painavaa suhteessa tilavuuteensa. Vaikka kerroin betonin massan olevan sen huono puoli, se on samalla myös hyvä ominaisuus.
Suomen rakentamismääräyskokoelman osassa C4-1998 on määritetty tietyt rajat uudisrakennusten rakenteelliselle ääneneristykselle ja meluntorjunnalle. Betonisilla rakenneosilla pysytään rajojen sisäpuolella. 180 mm paksu betoninen seinärakenne eristää 58 dB, ja pienin sallittu äänitasoeroluvun arvo on 55 dB asuinhuoneiston ja sitä ympäröivien tilojen välillä. Luku kuvaa huonetilojen välistä ilmaääneneristystä. Betonivälipohja pehmeillä päällysteillä täyttää askeläänitasoluvun vaatimukset, jos paikallavalun paksuus on 240 mm tai ontelolaatan massa 500 kg neliömetriä kohden.
Betonivälipohjalla saa matalat äänet hyvin kuriin. Kevyemmillä materiaaleilla toteutettuna matalat äänet läpäisevät rakenteen ja saattavat kuulua häiritsevänä kuminana. Paras askelääneneristys saadaan toteutettua kelluvalla välipohjarakenteella. Kun kelluva pintalaatta on erotettu irrotuskaistalla kaikista ympäröivistä rakenteista, ääni ei siirry lattiasta niihin.
- lattiapäällyste vapaasti valittavissa
- teräsbetonilaatta 80 mm
- vaimennuskerros 30 mm, suojattu yläpinnaltaan esim. suodatinkankaalla
- kantava rakenne
Betonin monet kasvot
Betoni ei ensimmäisenä välttämättä luo mielikuvaa kauniista materiaalista. Sillä on kuitenkin loistavat edellytykset estetiikalle. Betonilla voi saada aikaan hyvinkin moninaisia elementtejä: kaarevia tai kulmikkaita muotoja, sileää tai strukturoitua pintaa, harmaata tai värillistä.
Betonielementin ei tarvitse olla harmaa ja massiivinen. Kuitubetonilla pystytään toteuttamaan sirojakin rakenteita, jotka ovat kaukana perinteisestä mielikuvasta betonista. Suomestakin löytyy esimerkki tästä: Vuoden betonirakenne 2014-kilpailun voittajakohde Heka Helsingissä.
Erilaisia pintoja saa betoniin monella tapaa. Läpivärjättyä betonia kutsutaan väribetoniksi ja useilta valmistajilta saa betonia monissa väreissä. Väriin vaikuttavat väripigmenttien lisäksi käytetty kiviaines ja pintakäsittely. Variaatioita eri värisistä betoneista on paljon tarjolla. Myös harmaan betonin väriin voi vaikuttaa erilaisilla pintakäsittelyillä. Näitä ovat mm. lasuurivärjäys ja -patinointi, umbrapatinointi ja kuparibetoni.
Lasuurikäsittelyissä betonin pinta käsitellään läpikuultavalla silikaattimaalilla. Maalit suojaavat veden ja osittain myös ilmansaasteiden vaikutuksilta, joten näyttävän pinnan lisäksi rakenne saa myös suojaa. Kuparibetoni ja umbrapatinointi tehdään kemiallisesti. Kuparibetonin värin aikaansaaminen aloitetaan jo massantekovaiheessa. Tuoreen massan sekaan lisätään kuparijauhetta, joka betonin kovettumisen jälkeen saadaan muuttumaan turkoosiksi ammoniumkloridiliuoksella. Umbrapatinointi taas toteutetaan kovettuneelle betonille. Menetelmässä sen pintaan imeytetään värin muodostavia kemiallisia reagensseja. Patina on kestävä, ja se voidaan toteuttaa niin uusille, kuin vanhoillekin betonipinnoile. Umbrapatinoinnissa värivaihtoehtoja on useita, vaaleista sävyistä aina mustaan asti.
Värien lisäksi betonin pintaan saa vaihtelua erilaisilla pintastruktuureilla. Pinnan voi käsitellä tuoreena esimerkiksi hiertämällä, harjaamalla tai töpöttämällä. Kovettuvaan betoniin saa jopa grafiikkaa pesubetonipintana. Kovettuneelle pinnalle käsittelyvaihtehtoja on myös lukuisia. Pintaan saa erilaista tuntumaa esimerkiksi hiekkapuhaltamalla, hiomalla tai peittaamalla. Jo pelkästään muottisaumoilla saa betoniin ulkonäköä.
Betonin estetiikan parantamiseksi on vain mielikuvitus rajana! Suomen Betoniyhdyistys ry on julkaissut myös betonirakenteiden pintoja käsittelevän teoksen By40 Betonirakenteiden pinnat 2021. Kirja on ehdottomasti tutustumisen arvoinen, jos on kuvitellut betonin olevan yksinomaan tylsän harmaata! Julkaisussa on esitetty betonirakenteiden eri pintojen laatutekijät ja niiden raja-arvot sekä todella paljon kauniita betonipintoja kuvina.
Betoni on siis myös tunnetumpien kestävyysominaisuuksiensa lisäksi katseenkestävä rakennusmateriaali!
Nyt, kun olen käynyt läpi pääpiirteittäin hankkeeni kaksi pääasiallista komponenttia, hiilidioksidin ja betonin, on seuraavaksi aika tarkastella niiden yhteyttä toisiinsa. Ensi kerralla lähdetään ihan betonin valmistuksen alusta ja pohditaan betonin reseptin suhdetta sen hiilijalanjälkeen. Raaka-aineiden valinnoilla voi olla suurikin vaikutus ympäristön kannalta. Pysythän siis lukuetäisyydellä!
Tutustu myös näihin artikkeleihin
Matalakenttä-NMR-relaksometria sellukuitututkimuksessa: Laadunvalvonnan ja materiaalitutkimuksen uusi suunta
Yksinäisyys
