KTU mokslininkų sukurtas ypatingai stiprus betonas – 8 kartus tvirtesnis ir lengvesnis už įprastą

betonas

Kauno technologijos universiteto Statybos ir architektūros fakulteto (KTU SAF) mokslininkas Evaldas Šerelis.

Per pastaruosius 25 metus statybinių medžiagų rinkoje padaryta didesnė pažanga, nei per 150 metų nuo tada, kai buvo išrastas cementas. Nors ir neatrasta naujų naudingųjų iškasenų, tačiau optimalesnis statybinių žaliavų ir technologinių įrengimų panaudojimas atvėrė naujas galimybes kuriant modernias statybines medžiagas. Būtinybė tobulinti statybos pramonėje naudojamas medžiagas atsirado ne tik dėl eksploatacinių priežasčių, bet ir dėl vis sudėtingiau įgyvendinamų architektūrinių sprendimų.

Viena iš naujų statybinių medžiagų – ypatingai stiprus betonas. Regis, betonas jau seniai naudojama statybose medžiaga, tačiau, pasak Kauno technologijos universiteto Statybos ir architektūros fakulteto (KTU SAF) mokslininko Evaldo Šerelio, šis betonas išsiskiria savo mechaninėmis ir ilgalaikiškumo savybėmis, o Lietuvoje dar nelabai žinomas net ir statybų rinkoje dirbantiems specialistams.

Iki aštuonių kartų stipresnis betonas

E. Šerelis pasakoja, kad terminas „ypatingai stiprus betonas“ nėra apibrėžtas Lietuvos, Europos Sąjungos ar kitų pasaulio valstybių techniniuose, teisiniuose dokumentuose, reglamentuose bei projektavimo normose. Pati sąvoka „ypatingai stiprus betonas“, pasak specialisto, galbūt net nėra iki galo tiksli.

„Angliškas terminas šiam betonui yra „Ultra-high performance concrete“, tačiau oficialaus vertimo į lietuvių kalbą iki šiol nėra. Šiuo metu vartojamas terminas „ypatingai stiprus betonas“, tarp skirtingų specialistų ne visuomet yra tinkamai suprastas. Panagrinėję literatūrą detaliau, pastebėjome tai, jog žodelį „ypatingai“ daugelis vartoja kaip marketingo triuką (pavyzdžiui, ypatingai mažos kainos, ypatingai gera produkciją, ypatingai geras betonas ir panašiai), todėl žodelis „ypatingai“ ne visuomet tinkamai suprantamas“, – svarsto KTU mokslininkas.

„Pirmiausia reiktų susitarti, ką vadiname įprastu betonu. Jei tai betonas, kuris šiuo metu yra populiariausias statybos pramonėje, tai jo gniuždymo stipris būtų apie 30 MPa. Ypatingai stipraus betono gniuždymo stipris yra virš 100 MPa, o laboratorinėmis sąlygomis esame pagaminę iki 250 MPa, tad jis gali būti iki 8 kartų stipresnis už įprastinį betoną“, – teigia E. Šerelis.

Dokumentai nespėja kartu su technologijomis

Pasak pašnekovo, ne tik Lietuvoje, bet ir visoje Europoje šio betono panaudojimui dar nėra sukurta jokių standartų, techninių reglamentų ar kitokių teisinių dokumentų, kurie yra būtini, norint gaminti jį gamyklose.

„Tiesa, šiuo metu prancūzai, vokiečiai, japonai, amerikiečiai ir australai yra parengę tam tikras rekomendacijas, kurios leistų projektuoti tam tikras konstrukcijas, tačiau to neužtenka norint gaminti ypatingai stiprų betoną gamybinėmis sąlygomis. Esami įprastinio betono standartai ne visuomet adekvačiai įvertina ypatingai stipraus betono savybes, todėl nėra tinkami. Nepaisant to, pasaulyje jau yra nemažai statinių ar konstrukcijų iš šios medžiagos (tiltų, viadukų, sijų, kolonų, sieninių plokščių), todėl tik laiko klausimas, kada ši medžiaga bus pradėta naudoti ir Lietuvoje,“ – apie išskirtinę statybinę medžiagą pasakoja specialistas.

Dar viena priežastis, kodėl apie šį betoną vis dar mažai žinoma – reikalinga speciali technologinė įranga jo gamybai. E. Šerelio teigimu, daugelis Lietuvos įmonių paprasčiausiai nepajėgios nusipirkti moderniausios technologinės įrangos, aukščiausios klasės betonui gaminti.

„Nepaisant paminėtų priežasčių, kartu su KTU Statybinių medžiagų katedros specialistais bandėme spręsti šią problemą ir mums pavyko sukurti tokią ypatingai stipraus betono mišinio sudėtį, su kuria galima pagaminti ypatingai stiprų, neblogų savybių betoną, nenaudojant modernios technologinės įrangos. Deja, dėl to teko priimti šiek tiek kompromisų ir medžiagos gniuždymo stipris šiek tiek sumažėjo. Gamybinėmis sąlygomis pavyksta gauti apie 130-150 MPa gniuždymo stiprio betoną, tačiau turime dar naujų idėjų, kaip, nekeičiant technologinės įrangos, gniuždymo stiprį padidinti,“ – sako KTU mokslininkas.

Geresnės savybės – didesnė kaina

E. Šerelis išskiria ir tokią savybę, kaip galimybė kurti išskirtinius architektūrinius sprendimus būtent dėl ypatingai stipraus betono savybių. Kaip jau minėta, ši medžiaga gali būti iki 8 kartų didesnio gniuždymo stiprio, nei įprastinės sudėties betonas. Tai reiškia, jog įvairių konstrukcijų (kolonų, perdangos plokščių, sijų ir kitų elementų) matmenys taip pat galėtų būti ženkliai sumažinti. Pavyzdžiui, jei iš įprastinio betono pagamintos kolonos diametras siekia 48 centimetrus, tai gaminant ją iš ypatingai stipraus betono, kad atlaikytų tą pačią apkrovą, užtektų pagaminti 6 centimetrų diametro.

„Šiai kolonai taip pat reiktų iki 8 kartų mažesnio kiekio betono mišinio, ir ši konstrukciją būtų iki 8 kartų lengvesnė. Tai atveria naujas galimybes architektams, kurios leistų projektuoti įvairesnius plonasienių konstrukcijų statinius,“ – atkreipia dėmesį E. Šerelis.

Viena iš priežasčių, kodėl medžiaga vis dar retai naudojama – gana didelė kaina. Jei įprastinio betono (klasė C30/37) kaina, priklausomai nuo sudėties, būtų apie 60 eur/m3, tai ypatingai stipraus betono mišinio kaina būtų ženkliai didesnė. JAV šio betono mažiausia kaina yra maždaug 550 eur/m3, Vokietijoje – 600 eur/m3, o Lietuvoje, KTU SAF mokslininkų skurta sudėtimi, – 420 eur/m3.

„Esame sukūrę sudėtį, kurioje panaudojame malto stiklo atliekas ir gauname ženklų savybių pagerėjimą bei kainos sumažėjimą, tokiu atveju pigiausias variantas – 200 eur/m3. Bet galvojant apie kainą, būtina atsižvelgti ir į tai, kad tai pačiai konstrukcijai pagaminti šio betono reiktų žymiai mažesnio kiekio ir jis yra žymiai ilgaamžiškesnis“, – pabrėžia KTU mokslininkas.

Paklausus mokslininko apie šio betono atsparumą šalčio poveikiui, E. Šerelis atsakė, kad ypatingai stiprus betonas gali būti iki 1000 karto atsparesnis šalčio poveikiui ir šio betono mechaninės ir ilgalaikiškumo savybės yra kur kas artimesnis granito ar bazalto uolienai, nei įprastiniam betonui. Statybinių medžiagų specialistas patikslina, jog atsparumas šalčio poveikiui ir kitoms agresyvioms aplinkoms labai priklauso nuo išgauto betono stiprio.

Eglė Šliurpaitė
Viešųjų ryšių projektų vadovė
Kauno technologijos universitetas