בטון

מבנה העשוי כולו מבטון, בסגנון הברוטליזם

בטון (בצרפתית: Béton) הוא חומר המשמש לבנייה. בטון מודרני מורכב מתערובת של צמנט, חול, חצץ ומים. לאחר ייצור התערובת מובילים אותה לאתר הבניה במערבל בטון, ולעתים משתמשים לשינוע הבטון אף במשאבת בטון. לאחר שעה עד 10 שעות, תערובת הבטון מתקשרת (מאבדת את התכונות הפלסטיות). לאחר מכן, התערובת מתקשה ומתחזקת.

סקירה כללית

תכונות הזרימה של הבטון מאפשרות הובלתו והזרמתו באמצעות משאבת בטון למקום שבו נדרשת יציקתו. משמאל בחזית: מערבל בטון ומאחוריו המשאבה והצינור שבו מוזרם הבטון

האשורים והבבלים הכינו תערובות בטון עם חרס במקום מלט. המצרים השתמשו בבטון שהורכב מסיד וגבס. ברומא הכינו בטון מסיד מעורב עם אפר געשי. הבטון המודרני הומצא בידי המהנדס הבריטי ג'ון סמיטון בשנת 1756, תוך ערבוב מלט, חלוקים ולבנים מפוררות. כיום גוברת הנטייה לעשות שימוש בחומרים ממוחזרים בייצור בטון, בעיקר באפר שנכתש מתוצרי הלוואי של תחנות כוח פחמיות. באופן זה קטן הצורך בחציבה מחד ובאזורי פסולת מאידך.

לבטון חוזק לחיצה גבוה, אך חוזק מתיחה נמוך (חוזק לחיצה גבוה - ניתן להעמיס על הבטון משקל כבד בבטחה. חוזק מתיחה נמוך - אי אפשר למתוח את הבטון מבלי שהוא ישבר). כדי להתגבר על מגבלה זו, בדרך-כלל יוצקים בטון יחד עם מוטות חיזוק מברזל, רשתות ברזל, או כבלים. התוצאה מכונה "בטון מזוין". בטון זה מסוגל להתמודד הן עם כוחות לחיצה והן עם כוחות מתיחה. כאבי הבטון המזוין נחשב הגנן הצרפתי מוניה, שהכניס לראשונה בשנת 1868 מוטות פלדה לעציצי בטון שהכין.

כדי להעניק לבטון חוזק מתיחה מוגבר, מותחים כבלי פלדה בעזרת ציוד מכני הנדסי, ועליהם יוצקים את הבטון. כבלים אלו שואפים להתכווץ חזרה (בדומה לקפיץ) וכך יוצרים על הבטון כוחות לחיצה. כאשר יופעלו על הבטון כוחות מתיחה שוב (על ידי משקלן של מכוניות שייסעו על הגשר, למשל) הם יאוזנו על ידי כוחות הלחיצה שנוצרו בצורה מלאכותית בזמן הבנייה. בבטון זה נעשה שימוש במבנים הדורשים חוזק רב והוא נקרא "בטון דרוך".

לעתים מוספים חומרים שונים לתערובת הבטון כדי לשפר תכונות שונות, כגון זמן ההתקשות. בין השאר נעשה שימוש גם בחומרים לוכדי אוויר, הגורמים להופעת בועות אוויר קטנות בבטון, ובכך משפרים את הבידוד התרמי שהוא מספק. לעומת זאת, בועות אוויר גדולות, ו"כיסי אוויר" אליהם לא חדר בטון בגלל סבך של מוטות פלדה ותבניות העץ (טפסנות), פוגעות בחוזק הבטון. ציפוף הבטון יעשה בעזרת הכאה בפטישים על דפנות התבנית בה נמצא הבטון או בעזרת מרטט חשמלי שיוכנס ישירות לבטון.

הבטון משמש, בדרך-כלל, לבניית השלד הנושא של הבניין, ובכלל זה, יסודות, רצפה, תקרות ועמודים תומכים, כאשר הקירות עצמם נבנים מבלוקים או מלבנים. עם זאת, לאחר מלחמת המפרץ הראשונה חוקק בישראל חוק המחייב כל דירת מגורים להכיל חדר אחד לפחות הבנוי כולו מבטון מזוין. חדר ממוגן זה, המכונה "מרחב מוגן", מהווה תחליף למקלטים שהיו מחויבים על-פי חוקי הבנייה הישנים.

הבטון בישראל

בית הבטון. בניין משאבות במקורות הירקון בו נעשה השימוש הראשון בבטון בארץ ישראל.

בתולדות הבנייה המודרנית בישראל מילא הבטון תפקיד מרכזי. הוא ליווה את הבנייה מראשית היישוב במפעלים אזרחיים כמו תחנת הכוח בנהריים ובבנייה למגורים, כמו גם בפרויקטים ביטחוניים כמו הקריה למחקר גרעיני. השימוש הרב בבטון, בעיקר בשנותיה הראשונות של המדינה הביא גם להקמת מפעל נשר רמלה שהוא אחד ממפעלי המלט הגדולים ביותר בעולם. כתוצאה מכך התגבש בארץ טיפוס בנייה למגורים אשר מתבסס על שלד בטון. למבנה הטיפוסי הזה ישנם יתרונות מסוימים של חוזק וגמישות וחופש בתכנון. מצד שני מאחר שלבטון תכונות תרמיות בעיתיות מאוד, נמצא כתוצאה מכך סטנדרט הבידוד התרמי בפיגור ניכר בהשוואה לעולם המפותח. לבטון מיוחסת השפעה עצומה גם על סגנון הבנייה המקומי שהתפתח בארץ שלה צדדים חיוביים וכן גם שליליים. למתכנן ניתנת חרות כמעט מושלמת לתכנן את המבנה ללא תלות קונסטרוקטיבית בין הקומות של המבנה בבניינים פשוטים.

חוקי הבנייה בישראל מחייבים את כל הבניינים לשלד מבטון מזוין או שלד פלדה המצופה בבטון.

יצור בטון

רוב הבטון מיוצר כיום במפעל בטון. הבטון נלקח לאתרי בנייה או שנעשה בו שימוש במפעל עצמו. מיעוט הבטון מיוצר באתר הבנייה ומשמש את האתר שבו הוא מיוצר בלבד. בטון מיוצר באתר מאופיין בתנאי בקרה נמוכים ולכן האפשרות לייצר בטונים משובחים באתר היא מוגבלת ביותר. קיימים תקנים המסדירים את סוגי הבטון השונים, את מקום ייצורם ואת סוגיהם.

ישנם מפעלים, שבנוסף להיותם מפעלים לייצור בטון, משמשים גם להכנת מוצרי בטון כגון בסיסי תמיכה לעמודי חשמל ובטונדות. במפעל הבטון יש ריכוז של חומרים שונים המשמשים ליצירת הבטון: צמנט פורטלנד, חול, חצץ, אפר פחם ועוד. את החומרים שופכים בתחנות המתאימות (חול- לתחנת החול וכדומה). משם הם נלקחים בצורה אוטומטית, בריכוז הנכון. שפיכת החומר שלא במקום המיועד, עלולה לגרום לנזק כספי כבד- אם ישפכו, לדוגמה, אפר בתחנה של הצמנט, ואת הצמנט בתחנה של האפר, תערובת הבטון שתתקבל יהיה חלש מאוד ופריך. אם תקלה זו לא תטופל בהקדם, בטון פגום זה עלול להגיע לאתרי הבנייה השונים, כך, שישתמשו בו, ורק לאחר שהוא יתייבש, יראו שהוא פריך- ועמל של יום עבודה ירד לטמיון.

בטון טרי- בדיקת סומך

סומך הבטון היא התכונה העיקרית המשפיעה על עבידות הבטון

קיימות שתי בדיקות עיקריות לבדיקת סומך הבטון : - מבחן החמיטה - מבחן Ve-Be

במבחן Ve-Be בודקים את סומך הבטון הוא מתאים בעיקר לבטונים יבשים, שהם בטונים המשמשים בתעשייה הטרומית. בעזרת משפך מכניסים בטון לכלי אשר נמצא על שולחן ריטוט לאחר מכן מכסים את הבטון במכסה שקוף, הזמן שלוקח לבטון לכסות את המכסה (שהמכסה נהפך משקוף לצבע הבטון) נקרא זמן וי-בי,והסומך נקבע מהטבלה הבאה:

דירוג	שניות
v 0	יותר מ31
v 1	21-30
v 2	11-20
v 3	5-10
v 4	פחות מ4

בטון מזוין

ערך מורחב – בטון מזוין

בטון מזוין הוא טכנולוגיית בנייה המשלבת בטון עם חומר נוסף בעל אלסטיות במטרה לקבל חומר בנייה חזק במיוחד. כמעט תמיד מדובר בשילוב של בטון עם פלדה אך קיימים גם חומרים נוספים איתם ניתן לזיין את הבטון. בתוך הבטון המזוין נמצאים רשתות או מוטות פלדה המתחברים אל הבטון תוך כדי יציקתו. התוצר המתקבל מיציקה של בטון הלוכד בתוכו את המוטות והרשתות האלו נקרא 'בטון מזוין' והוא חומר המסוגל להתנגד לסוגים שונים של מאמצים. השילוב המוצלח של שני החומרים, בטון ופלדה, נובע מכך שמקדמי ההתפשטות שלהם בחום כמעט זהים ולכן, כאשר רכיב מבטון מזוין מתחמם או מתקרר, הוא אינו מתעוות או נסדק.

בטון דרוך

ערך מורחב – בטון דרוך

בטון דרוך הוא סוג של טכנולוגיית בנייה המשתמשת בבטון ובכבלי פלדה מתוחים. קורות מבטון דרוך משמשות בדרך כלל לבניית גשרים או קירויים הנושאים עומסים גדולים על פני מפתחים גדולים. אלמנטים סטרוקטורליים מבטון דרוך יכולים להגיע למפתחים גדולים יותר מכאלו הבנויים מבטון מזוין.

הובלת הבטון

את הבטון שמיוצר במפעל, מובילים לאתרי הבנייה בעזרת מערבלי בטון, שאותם מטעינים בטון בנקודות ההעמסה שבמפעל. מפעלים מסוימים מטעינים את המערבלים בתערובת בטון מוכנה, ואחרים, רק שופכים את החומרים בכמויות הנכונות, אל מערבלי הבטון.

בטון אדריכלי

אלמנט שובר שמש מבטון בהשראת המשרבייה הערבית, בחזית מבנה ציבור בהרצליה

בבנייה המודרנית מקובל להשתמש בבטון גם לצרכים אדריכליים כלומר לעצב את הגמר (בדרך כלל גמר חיצוני) של המבנים באמצעות בטון.

לצורך העיצוב האדריכלי משתמשים בבטון לבן, או בבטון שהוספו לו חומרי צבע שונים וכן משתמשים במערכות מעוצבות ומיוחדות של טפסות.

כדי לייצר בטון לבן, משתמשים במלט מסוג צמנט פורטלנד לבן. מלט זה אין לערבב עם אפר פחם.

בין שנות ה-50 ועד אמצע שנות ה-80 של המאה ה-20 היה אופנתי באדריכלות סגנון הברוטליזם - בנייה בבטון חשוף.

שימוש בבטון בכבישים

השיקולים בין בחירה בין כביש בטון לאספלט, מחולקים לשלושה: עלות הקמה, זמן ביצוע ועלות התחזוקה. כאשר לכל סוג כביש יתרונות וחסרונות. כביש בטון מורכב מבטון מעורב עם אספלט כדי לקבל קצת יותר גמישות.

יתרונות של כביש בטון:

1)עמידות לאורך זמן: כבישי בטון עמידים יותר לעומת כבישי אספלט. כביש בטון הסלול היטב יחזיק כ-40 שנה, ללא צורך מיוחד בתיקונים, כביש אספלט יחזיק כ-10 שנים לפני הצורך בריבוד מחדש, כאשר באזורים גשומים, הוא דורש תיקונים לרוב כבר אחרי 5 שנים.

2)צריכת דלק: כבישי בטון הם הרב הפחות אלסטיים מכבישי אספלט. עבור רכב פרטי המשמעות פחותה, אך עבור משאיות עמוסות ההפרש בצריכת הדלק יכול להגיע לכדי 10%-15%.

3)השפעת מזהמים ומזג אוויר: כבישי בטון לא מזדהמים כאשר נשפך עליהם שמן מרכבים והשפעת מזג האווירעל כביש בטון זניחה, לכן לרוב במקומות הרריים ובעיקר באיים טרופיים הכבישים הם כבישי בטון.

4)זיהום ומשאבי הסביבה: אספלט מקורו בתוצרי נפט, משאב ההולך ואוזל ואילו מלט מיוצר מאבן גיר שכיחה.

חסרונות של כביש בטון:

1)עלות הסלילה של כביש בטון יקרה משמעותית באופן עקרוני בכביש אספלט, אך מצד שני, עם עליית מחירי הנפט, הפרש זה קטן הרבה יותר כיום.

2)בעיות בתחזוקה: אמנם כביש בטון דורש תחזוקה מעטה, אך במידה וזו נדרשת לרוב היא מחייבת החלפת מקטע שלם.

3)אחיזה נמוכה יותר: כבישי בטון פחות בטוחים בגשם ושלג וסכנת ההחלקה גבוהה יותר לעומת אספלט.

4)רעש סביבתי: כבישי בטון סופגים פחות טוב מכבישי אספלט את הרעש הנוצר בחיכוך בין הכביש לצמיג.

באופן עקרוני ככל אצבע, כביש בטון עדיף במקרים של תנועה רבה ובעיקר תנועה המכילה רכב כבד, בכבישים משניים, עלות ההקמה של אספלט, מנצחת. למרות זאת, רוב הכבישים החדשים הנסללים בעולם, הם כבישי אספלט. טכנולוגיות חדשות בתחום כגון הוספת שכבות של רשתות פוליאסטר מצופות המחזקות את ההתנגדות למתיחה של הכביש, עוזרות בתעדוף סלילת כבישי אספלט.

בטון מוטבע - דקורטיבי

בטון מוטבע הוא בעצם שיטת שימוש ייחודית ליישום בטון המאפשרת חיפוי של משטחי רצפה או קיר ועיצובם על ידי תבניות אשר מקנות לבטון מראה טבעי.

יכולות העיצוב בבטון הינן בלתי מוגבלות, שילוב דוגמאות אבנים, התאמת צבעים, בחירת גודל האבן ואף בחירת המרקם.

עמידות הבטון הינה גבוהה ביותר לתנאי מזג האוויר ושטח קשים, וחוזקו המופלג מתבסס על חומרים מוספים כגון: אקרילים, אבקות צבע מקשיחות, מעכבי ייבוש התורמים לאשפרה נאותה, סילרים למיניהם.

שימוש בבטון מוטבע מוזיל משמעותית את עלויות החיפוי. וברוב המקרים מקנה עמידות גבוהה בהרבה מחיפוים אחרים.

לאחר יישום בטון מוטבע וייבושו מצפים אותו בחומר אוטם המאפשר שליטה על הברק ומקנה לבטון יכולת עמידות גבוהה לאורך זמן.

עודפי בטון

מכיוון שלפעמים נשאר במערבלי הבטון עודף בטון, יש לדאוג למקום בו ניתן לרוקן אותו. ולכן, ישנם מפעלים להם בורות ענק לשפיכת הבטון המיותר. מפעלים אחרים, משתמשים בטכנולוגיות חדישות על מנת למחזר את עודפי הבטון.

בטון מעביר אור

החומר מעביר אור, כלומר ניתן להבחין בעדו בצלליות. ככל שעוצמת האור גדולה יותר הצלליות מצדו השני ברורות וחדות יותר. הפרויקט הראשון שבוצע מבטון מעביר אור הינו פסל המציין את כניסתה של הונגריה לאיחוד האירופאי, מאז ועד היום נבנו מספר פרויקטים העושים שימוש בחומר, הן בקירות, הן ברצפות ואף ביצירות אמנות ובפרטי עיצוב כגון מנורות ועוד.. החומר מורכב ממיליארד סיבים אופטיים (לבלוק) העשויים קיסטל בצורת רשת, הסיבים אינם פוגעים בחוזקו של הבטון מעביר האור. את הרשת ניתן לעצב, לצופף או לרווח לפי הטקסטורה אותה רוצים לקבל בזמן מעבר האור. את הבלוקים והפנלים ניתן לייצר בגדלים שונים ובצבעים וטקסטורות שונות.

בד בטון(CC)

בד ספוג מלט שמתקשה בעת התייבשות. בד בטון (CC) מאפשר בנייה ללא צורך בציוד מכני או ציוד ערבוב. יתרונות: מהיר וקל לשימוש גמיש, חזק ועמיד בסביבה קורוזיבית \כימית עמיד בפני מים ואש . ממקמים את הבד ומוסיפים מים - עביד למשך 2 שעות ומתקשה עד 80% כוח בתוך 24 שעות. CC זמין ב3 עוביים ובגלילים ניידים לאדם אחד ליישומים עם גישה מוגבלת או שבו ציוד כבד אינו זמין. משתמשים בו בדרך כלל למקלטים עמידים בפני כדורים בשעתיים של עבודה ,או למבנים מהירים באזורי אסון.

ראו גם

• איטום גבישי
• בית הבטון

קישורים חיצוניים

• מוזיאון המדע בירושלים-בטון
• בניית שלד המבנה, אדריכלות ובנייה בישראל
• אקונומיסט, המומחית מספר אחת בעולם לבטון מזוין: איראן, אתר הארץ