Beton je građevinski materijal koji se spravlja uglavnom od cementa , agregata (uglavnom ?ljunak i pesak ) i vode .

Beton o?vr??ava posle me?anja i ugrađivanja, usled hemijskog procesa koji se naziva hidratacija . Voda reaguje sa cementom , koji o?vr??ava i tako povezuje ostale komponente u sme?i, tako da na kraju dobijamo tvrd ?kameni“ materijal.

Termin ?beton“ u op?tem slu?aju ozna?ava ?irok spektar ve?ta?kih građevinskih materijala kompozitnog tipa koji se dobijaju aglomeracijom zrna vrlo razli?itih tipova agregata. Aglomeracija podrazumeva i primenu određenih vezivnih supstanci. Imaju?i u vidu ovakvu definiciju, proizlazi da se na?elno mo?e govoriti o gips -betonu, kre? -betonu, betonu na bazi vodenog stakla , asfalt -betonu i drugim. Naj?iru primenu nesumnjivo imaju betoni kod kojih se kao vezivo koristi cement, i koje bi formalno trebalo zvati cement-betonima, ali je u praksi uobi?ajeno da se materijali ovog tipa nazivaju samo betonima ^[1]

Beton je materijal koji se najvi?e koristi od svih ve?ta?kih materijala na svetu ^[2] . Koristi se za pravljenje puteva , zgrada , temelja , mostova , ?kamenih“ blokova itd.

Prema podacima iz 2005 ., proizvodnja betona je oko ?est milijardi kubnih metara godi?nje, ?to zna?i jedan kubni metar po glavi stanovnika planete. Narodna Republika Kina trenutno ?ini oko 40% svetske proizvodnje cementa ^{[ nedostaje referenca ]} .

Jo? su Asirci i Vavilonci koristili glinu kao vezivno sredstvo za njihov beton. Egip?ani su koristili kre? i gips kao cement. U Rimskom carstvu beton je pravljen od kalcijum-oksida, pucolanske pra?ine i agregata koji su pravili od plavca. Bio je sli?an dana?njem betonu na bazi cementa. 1756, britanski in?injer D?on Smiton ( engl. John Smeaton ) prvi je upotrebio portland cement kao vezivnu supstancu za spravljanje betona, koriste?i ?ljunak i ?ljaku ( opeka u prahu) kao agregat . Danas je kori??enje recikliranih materijala, kao sastajaka za beton, sve popularnije zbog nedostataka prirodnog agregata, a i zbog za?tite okoline. Najkori??eniji je lete?i pepeo ( filer ), kao koprodukt termoelektrana . To ima veliki zna?aj jer se redukuje određeni broj kamenoloma , a i eksploatacija re?nog agregata se smanjuje.

Osobine betona su se promenile jo? kako su Rimljani i Egip?ani otkrili da se dodavanjem vulkanskog pepela betonskoj me?avini on mo?e odr?ati i pod vodom. Sli?no, rimljani su znali da se dodavanjem konjske dlake beton manje skuplja pri hidrataciji, tj. o?vr??avanju. Ili, da je dodavanjem krvi beton bio otporniji na mraz . Danas se u istra?iva?kim centrima ?irom sveta dodavanjem određenih dodataka i u određenoj meri, dobio ekstremno jak beton, veoma dobrih karakteristika.

I danas se najmasovnije beton spravlja standardnim agregatima, prirodnim ili ve?ta?kim, koji ?ini 70-75% zapremine betonske me?avine.

U savremenom građevinarstvu spravljanje betonske me?avine vr?i se isklju?ivo ma?inskim putem, pri ?emu se ovaj postupak svodi na me?anje i doziranje komponentnih materijala u cilju dobijana homogene mase. Ova operacija se izvodi u specijalno organizovanim građevinskim punktovima pri gradili?tu ili u posebnim fabrikama betona, koje su u stanju da snabdeju i vi?e od jednog gradili?ta betonom. Odvojeno me?anje smese je pokazalo da me?anje cementa i vode u pastu pre dodavanja agregata pove?ava ?vrsto?u betona na pritisak. Pasta bi trebalo da se me?a pri velikim brzinama u posebnim mikserima . A kasinije tako napravljena pasta da se sjedini sa agregatom i ostatkom vode, u klasi?nim mikserima. Me?anjem cementa sa vodom dobija se plasti?no cementno testo ? cementna pasta ? koja vremenom po?inje da menja agregatno stanje i da prelazi u ?vrstu supstancu. Uzrok ove promene agregatnog stanja je hidratacija ? kompleksan fizi?ko-hemijski proces ?ija su?tina ni dan-danas nije rasvetljena ^{[ nedostaje referenca ]} . Kao vreme vezivanja cementa obi?no se defini?e vremenski period od momenta me?anja cementa i vode pa do trenutka kada cementna pasta izgubi svojstvo plasti?nosti. Dok se vezivanje cementa zavr?ava relativno brzo, proces o?vr??avanja se ne zavr?ava, on traje nekoliko meseci do nekoliko godina. Taj proces nije ravnomeran, u po?etku je vrlo intezivan, a kasnije usporava i asimptotski te?i određenoj grani?noj vrednosti.

Beton se mo?e proizvoditi samo na bazi prethodno utvrđene recepture, tj. na bazi projekta betonske me?avine koji treba da sadr?i sve usvojene koli?ine komponentnih materijala. Receptura betona zavisi od vrste građevine, kao i od njenih elemenata, a i od primenjene tehnologije građenja.

Glavni ?lanak: Cement

Cement je hidrauli?ko mineralno vezivo koje se dobija mlevenjem tzv. portland cementnog klinkera - ve?ta?kog kamenog materijala koji se stvara pe?enjem kre?njaka i gline, temperatura pe?enja je 1350-1450 °C. Engleski in?injer Joseph Aspdin patentirao je Portland cement 1824, a nazvan je po kre?nja?koj steni Ostrva Portland u Engleskoj zbog sli?nosti boje. Pored portland cementnog klinkera, za ?ije se dobijanje koristi me?avina kre?njaka i gline u odnosu 3:1 (odnos masa), u cementu je redovno prisutna i manja koli?ina gipsa (do 5%) koji se dodaje radi regulisanja vremena vezivanja cementa. Portland cement karakteri?e srazmerno konstantan hemijski sastav i to: CaO (vezan) 62-67%, SiO ₂ 19-25%, Al ₂ O ₃ 2-8%, Fe ₂ O ₃ 1-5%, SO ₃ najvi?e 3-4.5%, CaO (nevezan) najvi?e 2%, MgO najvi?e 5%, alkalije (Na ₂ O i K ₂ O) 0.5-1.3%. Cementi se u op?tem slu?aju mogu podeliti na vrste i klase. Vrste predstavljaju kategorije cemenata s obzirom na sastav i tehnologiju proizvodnje, dok klase cemenata ozna?avaju njihove mehani?ke karakteristike. Dele se u dve osnovne grupe: na cemente na bazi portland cementnog klinkera i na ostale - specijalne vrste cemenata.

Glavni ?lanak: Voda

Voda predstavlja neophodnu komponentu svake betonske me?avine, po?to je samo uz njeno prisustvo mogu?e odvijanje procesa hidratacije cementa. Pored toga, voda u sve?em betonu je zna?ajna i kao komponenta putem koje se ostvaruje potreban viskozitet betonske sme?e, odnosno kao komponenta koja omogu?ava efikasno ugrađivanje i zavr?nu obradu betona. Voda za spravljanje betona ne sme da sadr?i sastojke koji mogu nepovoljno da uti?u na proces hidratacije cementa, kao ni takve sastojke koji mogu da budu uzro?nici korozije armature ( ?elika ) u armiranobetonskim konstrukcijama. Voda za pi?e prakti?no uvek zadovoljava navedene uslove, pa ona mo?e da se upotrebi za spravljanje betona i bez posebnog dokazivanja podobnosti. Međutim, u svim ostalim slu?ajevima mora da se pribavi dokaz o kvalitetu vode za beton.

Agregati u?estvuju sa 70-80% u ukupnoj masi betona i od njihovih karakteristika zavise i svojstva betonskih sme?a i svojstva o?vrslog betona. Za spravljanje betona se potpuno ravnomerno koriste prirodni ( pesak i ?ljunak ) i drobljeni agregat. Takođe dolazi u obzir i me?avina separisanog ?ljunka odnosno peska i drobljenog agregata. Drobljeni agregat je po pravilu skuplji, pa se prirodnom, naro?ito re?nom, u praksi naj?e??e daje prednost. Prirodni agregat zbog zaobljenosti zrna mnogo povoljnije uti?e na ugradljivost i obradljivost betonskih sme?a. Međutim, i drobljeni agregat ima određenih prednosti; on je u petrografskom pogledu uvek homogeniji, a to uslovljava mnogo manje koncentracije napona u o?vrslom betonu pod optere?enjem i pri temperaturnim promenama. O?troivi?ni oblik zrna drobljenog agregata omogu?ava ostvarivanje uklje?tenja susednih zrna, pa to doprinosi pove?anju mehani?kih karakteristika, naro?ito pove?anju ?vrsto?e betona pri zatezanju.

Aditivi su supstance koje svojim fizi?kim, hemijskim ili kombinovanim delovanjem uti?u na određena svojstva sve?eg i/ili o?vrslog betona. Doziranje aditiva je obi?no oko 5% mase cementa, i dodaju se pri spravljanju betonske me?avine. Naj?e??e kori??eni aditivi su:

• Plastifikatori ? dodaci koji pobolj?avaju ugradljivost i obradljivost betonskih sme?a, pa se mo?e re?i da predstavljaju regulatore reolo?kih svojstava sve?eg betona. U novije vreme sve vi?e ulaze u primenu tzv. superplastifikatori, pa i hiperplastifikatori, koji omogu?avaju jo? zna?ajnije smanjenje koli?ine vode u sve?em betonu, a da se pri tome ne ugro?ava njegova ugradljivost i obradljivost. Smanjenje vode mo?e da iznosi i preko 30%.
• Aeranti (uvla?iva?i vazduha) ? aditivi putem kojih se u strukturi betona formiraju mehuri?i (globule) vazduha reda veli?ine 0,01-9,3 mm. Ovi mehuri?i su ravnomerno raspoređeni unutar mase betona, i takva struktura uslovljava pove?anje otpornosti na dejstvo mraza.
• Zaptiva?i ? kao i aeranti, mogu se smatrati za aditive-regulatore strukture betona. Nakon njihove reakcije sa klinker mineralima dobijaju se proizvodi koji zaptivaju kapilarne pore u cementnom kamenu. Na taj na?in pove?ava se stepen vodonepropustljivosti o?vrslog betona.
• Akceleratori ? naj?e??e jedinjenja hlorida, pri ?emu je najpoznatiji i naj?e??e upotrebljavan akcelerator kalcijum? hlorid. On ne uti?e bitno na vezivanje cementa, ali u zna?ajnoj meri ubrzava proces o?vr??avanja.
• Retarderi ? deluju tako ?to oko zrna cementa stvaraju opne koje spre?avaju brzo odvijanje hemijskih procesa na relaciji cement-voda. Najpoznatiji i najra?ireniji retarder je sadra .
• Inhibitori korozije ? koriste se da bi umanjili koroziju ?elika (armature) u betonu.
• Antifrizi ? sredstva koja spre?avaju smrzavanje sve?eg betona; deluju tako ?to sni?avaju ta?ku smrzavanja vode. Njihovom upotrebom omogu?ava se izvođenje betoniranja i na temperaturama ni?im od 0°C.

Sve? beton je specifi?an, vi?ekomponentan i polidisperzan sistem koji se dobija homogenizacijom me?avine komponentnih materijala - agregata, cementa, vode i eventualno dodataka. Ona zavise od velikog broja uticajnih parametara, ali se celokupan uticaj ovih parametara mo?e svesti na dva osnovna faktora: na karakteristike komponenata i na strukturu me?avine.

Tiksotropija je sposobnost sve?e betonske mase da pod dejstvom u?estalih spolja?njih sila, malog inteziteta, poprima svojstva te?nosti, tj. dolazi do pove?anja fluidnosti betona. Tiksotropija je pojava promenljivosti parametara gustine u funkciji mirovanja, odnosno kretanja ?estica. Zahvaljuju?i ovoj osobini beton se lak?e ugrađuje primenom mehani?kih sredstava kao ?to su vibratori, pri ?ijem se dejstvu na beton menja njegova gustina i postaje ?te?niji“, a prestankom dejstva vra?a se prvobitna gustina.

Reolo?ke karakteristike sve?eg betona bitno uti?u na njegova tehnolo?ka svojstva, kao i na svojstva o?vrslog betona. Sposobnost betona da odgovori zahtevima koje name?u pojedine faze tehnolo?kog procesa proizvodnje betona i izradnje konkretnog betonskog elementa naziva se ?tehnologi?nost“. Svojstvo tehnologi?nosti treba posmatrati kao skup ve?eg broja posebnih karakteristika koje su od zna?aja u tehnolo?kom lancu. Opisno se, a delimi?no i nekim numeri?kim pokazateljima defini?u slede?e karakteristike sve?e betonske mase:

• homogenost
• ugradljivost
• povezanost (kohezivnost)
• stabilnost (segregacija i izdvajanje vode)
• prenosivost
• pumpabilnost
• obradljivost

Tehnologi?nost se naj?e??e razmatra kao funkcija konzistencije sve?eg betona, pri ?emu ovaj termin u op?tem slu?aju podrazumeva skup svih svojstava datog materijala koja uti?u na postojanost, odnosno promenljivost njegovog oblika pod uticajem razli?itih mehani?kih dejstava. U slu?aju sve?eg betona, ova definicija se svodi na prakti?nu formulaciju po kojoj se pod konzistencijom podrazumeva skup svih osobina sve?eg betona koje se iskazuju putem pokazatelja pokretljivosti i krutosti me?avine. U vezi sa ovako shva?enim pojmom konzistencije, u praksi se naj?e??e govori o:

• krutoj
• slabo plasti?noj
• plasti?noj i
• te?noj konzistenciji

sve?eg betona.

Svojstva o?vrslog betona su u op?tem slu?aju funkcija izvaredno velikog broja rezli?itih uticajnih faktora. Ona zavise od karakteristika primenjenih komponenata, od kvalitativnih odnosa komponenata u masi betona, od niza tehnolo?kih faktora itd. Ispitivanja pokazuju da pri konstantnim sadr?ajima cementa i agregata (po vrsti i kolilini), kao i pri istom postupku kompaktiranja, kriva koja defini?e zavisnost između ?vrsto?e betona i koli?ine vode ima oblik prikazan na slici ispod.

• ?vrsto?a betona pri pritisku
• ?vrsto?a betona pri zatezanju
• ?vrsto?a betona pri ?istom smicanju
• ?vrsto?a betona pri slo?enim naponskim stanjima
• ?vrsto?a betona pri dinami?kom optere?enju
• Vodonepropustljivost betona
• Otpornost prem dejstvu mraza i soli
• Otpornost na habanje
• Otpornost na hemijske agense
• Deformacije betona pod uticajem kratkotrajnih optere?enja

Kao najzna?ajnije svojstvo o?vrslog betona. Beton poseduje relativno veliku ?vrsto?u na pritisak, i jako malu na zatezanje koja iznosi oko 10% ?vrsto?e na pritisak. ?to bi rezultovalo tome da beton uvek gubi nosivost na zatezanje ? ?ak i kada je aksijalno pritisnut. Prakti?no re?enje ovog problema je postavljanje ?elika (armature) u zonama zatezanja betonskog elementa, tzv armirenje betona. Tako imamo da naj?e??e upotrebljavani beton u konstrukcijama je armirani beton . Armiranje betona se izvodi ?eli?nim ?ipkama, mre?ama zavarenih ?ipki ili fiber vlaknima, pa dobijamo armirani beton . Beton takođe mo?e biti prednapregnut ?eli?nim kablovima unutar preseka betonskog elementa ili van, pa dobijamo elemente koji mogu da savladaju ve?e raspone.

Najve?i uticaj na ?vrsto?u betona ima vodocementni faktor sve?e betonske me?avine (voda/cement), sastav me?avine, kvalitet ugradnje sve?eg betona, kao i nega betona u ranom periodu o?vr??avanja. Ako su svi ostali faktori isti, beton sa ni?im vodocementnim faktorom ima?e ve?u ?vrsto?u nego onaj sa ve?im vodocementnim faktorom. Kako je beton te?an pri ugradnji i tek hidratacijom dosti?e ?vrsto?u, mogu se pojaviti naprsline u tek o?vrslom betonu na ra?un plasti?nog skupljanja; ako je isparavanje veliko, naprsline ?esto mogu nastati i pri zavr?nim radovima. U betonskim me?avinama velike ?vrsto?e (ve?e od 70 MPa), ?vrsto?a samog agregata mo?e biti ograni?avaju?i faktor o?vrslog betona.