beton architektoniczny

Beton architektoniczny i jego rodzaje

Samo pojęcie beton czy nawet suchy beton w workach, funkcjonuje dziś w powszechnym obiegu. Większość ludzi bez większego zastanowienia jest w stanie powiedzieć czym jest beton i jakie ma zastosowanie, gdzie można go wykorzystać. Jednak po prostu określenie „beton” w przypadku poważniejszych rozmów czy zakupów materiałów budowlanych może nie być już tak oczywiste. To co jest betonem w oryginale, czyli cement, kruszywo i woda, dziś może być wzbogacane o różne dodatkowe składniki. Zmieniane są proporcje, skład, a tym samym i warunki jakim potrafi sprostać taki beton. Beton obok funkcji konstrukcyjnej coraz częściej spełnia także funkcje estetyczne, czy wręcz artystyczne. Jakie ciekawe rodzaje betonu mamy na rynku i czym się one wyróżniają oraz jakie zastosowanie mają? Sprawdzamy.

Oczywiście nie będziemy przywoływać tutaj definicji „zwyczajnego” suchego betonu, ponieważ o nim już pisaliśmy. Zajmijmy się zatem nietypowymi betonami i ich charakterystyką.

Beton architektoniczny – co to jest?

Jest to produkt, który w przeciwieństwie do tradycyjnego betonu, ma dużo „delikatniejszy” skład. Wymaga bardzo precyzyjnego dobrania proporcji składników, ale także i staranności w nakładaniu. O betonie architektonicznym mówimy czasami także beton licowy, strukturalny, fasadowy czy elewacyjny. Jest to beton, który definiuje ściśle norma budowlana PN-EN 206. Sprawdzając definicję amerykańskiego American Concrete Institute możemy dowiedzieć się, że beton architektoniczny to beton, który będzie stale eksponowany na widok, w związku z tym, musi gwarantować pożądany wygląd architektoniczny. Poza funkcją konstrukcyjną musi on spełniać funkcję estetyczną i wizualną. Tego typu betonowi stawia się szczególne wymagania. Zarówno pod kątem mieszanki betonowej, jak również tego na jakiej powierzchni będzie on kładziony.

Równie istotne jest określenie zamierzonego efektu estetycznego, który jest kształtowany przez różnorodne cechy. Można tu wymienić porowatość, kolor, ilość przebarwień, faktura betonu, liczba ściągów w deskowaniu oraz jakość używanej formy do wykonania elementu. Wszystkie te informacje są kluczowe podczas określania specyfikacji betonu architektonicznego. Należy również pamiętać o dużej odpowiedzialności wykonawczej, szczególnie jeśli dąży się do uzyskania gładkiego, równomiernie zabarwionego lica ściany.

Beton architektoniczny na ścianach

Jakość betonu architektonicznego – jak uzyskać najlepszy efekt?

Jakość betonu architektonicznego wynika głównie z trzech kluczowych czynników:

  1. Realizacja prac budowlanych – Zajmuje centralne miejsce, odpowiadając za połowę oczekiwanego rezultatu.
  2. Skład mieszanki betonowej – Stanowi istotny udział, około 30%, w kształtowaniu jakości finalnego elementu.
  3. System deskowań – Mimo że wpływ ten wynosi około 20%, nie można go bagatelizować.

Warto podkreślić, że jakość betonu architektonicznego kształtuje się na każdym etapie procesu budowlanego. I na każdym z etapów coś może pójść nie tak. Projekt stworzony przez zespół architektów i konstruktorów powinien precyzyjnie określać wymagania dotyczące elementów z betonu architektonicznego, co będzie kluczowe dla skutecznego przygotowania i zastosowania odpowiednich środków przez wykonawcę.

Kluczowe etapy wpływające na jakość konstrukcji z betonu architektonicznego

W trakcie procesu wykonawczego można zidentyfikować co najmniej trzy kluczowe etapy, które wpływają na konstrukcję z betonu architektonicznego. Pierwszy z nich to etap przygotowania deskowań, czyli montażu szalunku. Drugi obejmuje prace zbrojarskie, a jakość tych prac ma wpływ na wygląd elementów, ponieważ beton architektoniczny zwykle zawiera zbrojenie stalowe. Ostatnim, kluczowym etapem wykonawstwa jest betonowanie, gdzie brak błędów i odstępstw od zasad jest kluczowy.

Wpływ mieszanki betonowej na efekt końcowy zależy przede wszystkim od właściwego jej składu, który powinien być ustalony przez doświadczonych technologów. Transport i rozładunek mieszanki w betonomieszarkach samochodowych również są kluczowe. Błędy w tych etapach mogą negatywnie wpłynąć na ostateczny efekt betonu architektonicznego.

System deskowań powinien być przygotowany tak, aby uzyskać zaplanowaną fakturę. Musi być wykonany z materiałów wysokiej jakości, szczelny, aby zapobiec wyciekom i odsączaniu wody z betonu. Istotne jest także zastosowanie odpowiedniego środka antyadhezyjnego, który ułatwi rozszalowanie, zapobiegnie przywieraniu betonu do szalunku i nie spowoduje przebarwień ani plam na powierzchni elementów z betonu architektonicznego.

Dlatego decydujące jest wybieranie pewnych partnerów do realizacji elementów z betonu architektonicznego. Wykonawca powinien być doświadczony w tego typu projektach i korzystać z wysokiej jakości deskowań. Co do dostawcy betonu, zawsze trzeba sprawdzić, czy wytwórnia posiada komputerowy system naważania, czy wagi są zalegalizowane etc.

Zobacz też: Czym naprawić ubytki betonu?

Czym różni się beton architektoniczny od zwykłego betonu?

Mając na uwadze, że głównym celem betonu architektonicznego jest pełnienie funkcji dekoracyjnej równocześnie z konstrukcyjną, istotnym aspektem dla inwestora stają się jego walory estetyczne. Od tego rodzaju betonu można oczekiwać właściwego koloru, faktury, porowatości, odporności na warunki atmosferyczn. Beton architektoniczny jest bardziej wyszukany pod względem właściwości wizualnych. Dostępny jest w różnych kolorach i fakturach wykończenia. Często z widocznymi śladami po szalunkach i innymi cechami charakterystycznymi dla powierzchni betonowych. Aby osiągnąć pożądane cechy, beton ten jest często wzbogacany odpowiednimi pigmentami, wypełniaczami i plastyfikatorami.

Beton architektoniczny – plastyfikatory

Zgodnie z zamierzeniem głównego działania, plastyfikatory można podzielić na te, które:

  • redukują ilość wody (uplastyczniające, plastyfikatory),
  • znacznie redukują ilość wody (upłynniające, superplastyfikatory),
  • napowietrzające,
  • przyspieszające wiązanie i twardnienie,
  • opóźniające wiązanie,
  • uszczelniające;
  • modyfikujące lepkość mieszanki betonowej.

Obok plastyfikatorów, popularnymi domieszkami w betonach architektonicznych są zbrojenia i zbrojenia rozproszone. Są to różne rodzaje włókien poprawiających właściwości fizyczne betonu, takie jak stalowe, polimerowe, bazaltowe czy polipropylenowe.

Zalety stosowania włókien obejmują ograniczenie rys skurczowych w całej grubości przekroju, eliminację powierzchniowego pękania plastycznego, zwiększenie wytrzymałości betonu na rozciąganie, większą szczelność, mrozoodporność i ognioodporność, zwiększenie wytrzymałości mechanicznej, a także lepszą reakcję na obciążenia dynamiczne.

Fotobeton

Nazwa zdradza całkiem wiele. Technologia fotobetonu polega bowiem na próbie odtworzeniu grafiki czy też nawet fotografii na powierzchnię betonową. Nie uwzględnia jednak nanoszenia na beton farb czy materiałów zawierających barwniki. Chodzi o specjalne uformowanie powierzchni betonowej oraz dopasowania światłocieni na powierzchni, dzięki czemu będzie można na powierzchni betonem odtworzyć czarno-białe fotografie i rysunki. Technika robi niesamowite wrażenie wizualne, lecz jest bardzo trudna do wykonania i wymaga ogromnej precyzji.

Krótka historia fotobetonu

Po raz pierwszy tego typu realizacja fotobetonowa pojawiła się w latach 80tych na ścianach miejskiej biblioteki we Francji. Wykonano wówczas płyty elewacyjne, które ozdobione były grafikami betonowymi. Choć minęło już blisko 40 lat od pojawienia się tego typu rozwiązań, fotobeton wciąż jest rzadkością. Jednym z najbardziej spektakularnych efektów jakie udało się uzyskać dzięki fotobetonowi, jest elewacja biblioteki Wyższej Szkoły Technicznej w Eberswalde w Niemczech. Elewację budynku pokrywa blisko 1000 prefabrykatów z nadrukiem, które ułożone są w pewnego rodzaju mozaikę. Razem tworzy to piękną całość.

Jak dokładnie powstaje fotobeton? Na przykładzie technologii opracowanej przez architektów i firmę Pieri, którzy wdrożyli technikę Serilith-Gravur wiemy, że fotobeton powstaje w wyniku przeniesienia (zwykle sitodrukiem) docelowego obrazu na folię lub inne podłoże, na którym układane jest deskowanie. Rozpylona substancja chemiczna na folię powoduje, że warstwa zaprawy na powierzchni, w miejscach odciskanych wzorem, nie tworzy trwałego połączenia chemicznego. Po zdjęciu formy, możliwe jest spłukanie tej warstwy. Metoda fotobetonu wywodzi się z zasady sitodruku, gdzie tradycyjną farbę zastępuje specjalna domieszka opóźniająca proces utwardzania betonu. Fotografia analogowa jest przekształcana w formę cyfrową. Następnie stopniowo przetwarzana, tworząc film wykorzystywany do produkcji sitodruku o oczekiwanym „betonowym obrazie”.

Kolejnym krokiem jest pokrycie matrycy opóźniaczem. Jest to farba opóźniająca, która selektywnie przepływa przez szkielet otworów w sztywnym polistyrenie o grubości kilku milimetrów, umieszczonym w formie. Kropelki opóźniacza w kontakcie z betonem miejscowo opóźniają proces wiązania cementu. Skutkuje to powstaniem dwubarwnego obrazu na powierzchni betonu po zdjęciu formy. Obszary, które nie zostały spłukane, utrzymują jasny kolor, gdzie normalny proces wiązania zachodzi na powierzchni. Jednocześnie ciemniejsze obszary odsłaniają kruszywo w wyniku spłukiwania.

Jakość fotobetonu

Elementy decydujące o precyzyjnym odwzorowaniu zdjęcia w tej technologii obejmują m.in. domieszkę opóźniającą proces wiązania o właściwej płynności, lepkości i przyczepności. Istotne jest również eliminowanie wszelkich drgań podczas formowania, co czyni się możliwym dzięki zastosowaniu mieszanki samozagęszczalnej. Wybór składników betonu jest kluczowy ze względu na pożądany efekt kolorystyczny, uwzględniając m.in. kolor kruszywa, dodatków i rodzaj cementu. Dodatkowo istotne jest, aby powierzchnia betonu cechowała się jak najmniejszą porowatością

Metoda fotograwerowania, znana również jako „Photo-Gravur”, została opatentowana przez niemiecką firmę Reckli. Procedura ta polega na przetworzeniu dowolnego obrazu w formę trójwymiarową za pomocą komputera. Następnie przenosi się go na model formy poprzez frezowanie przy wykorzystaniu technologii CNC. Ten model stanowi podstawę do utworzenia matrycy z elastomerów poliuretanowych, która jest umieszczana luźno w formie lub przytwierdzana do deskowania. Kolejno matryca jest dwukrotnie pokrywana środkiem antyadhezyjnym.

Photo-Gravur a Fotolith

W przeciwieństwie do metody „fotolith”, nie ma konieczności stosowania mieszanek samozagęszczalnych. Po ułożeniu mieszanki można ją zagęszczać na stole wibracyjnym, co ułatwia usunięcie powietrza i eliminację porów z powierzchni. Należy równocześnie dobierać frakcję kruszywa w odpowiedni sposób, aby mieszanka betonowa w pełni wypełniła wszelkie szczeliny i zagłębienia powstałe w wyniku frezowania. Tworzenie obrazu na powierzchni betonu jest rezultatem interakcji światła i cienia, gdzie efekt zależy od intensywności i kąta padania światła. Jest on bardziej wyrazisty i czytelny, zwłaszcza gdy żłobienia rzucają długi cień.

Najlepsze rezultaty fotograficzne uzyskuje się, gdy światło pada pod kątem 45°, a obserwator patrzy na obraz z przeciwnego kierunku lub bezpośrednio na niego. W przypadku padania światła prostopadle, obraz praktycznie staje się niewidoczny z każdego kierunku. Wewnątrz pomieszczeń można osiągnąć ten efekt, korzystając z sztucznego oświetlenia. Projektując z wykorzystaniem fotobetonu, istotne jest więc właściwe wystawienie elementów w kierunku światła, aby obraz był widoczny dla obserwatorów przez jak najdłuższy okres dnia, zwłaszcza w godzinach szczytu komunikacyjnego.

Beton transparentny

Beton transparentny to kompozyt składający się z mieszanki betonowej oraz światłowodów, które nadają mu właściwości przepuszczalności światła, przy jednoczesnym zachowaniu cech charakterystycznych dla betonu. Istnieje kilka metod produkcji tego rodzaju betonu, ale zazwyczaj stanowi on około 95% objętości matrycy, w której „wtopione” jest około 5% światłowodów. W tym procesie wykorzystuje się różne rodzaje światłowodów, czyli giętkie, przezroczyste włókna wykonane z wysokiej jakości wytłaczanego szkła lub tworzywa sztucznego o zróżnicowanej średnicy.

Po raz pierwszy koncept betonu transparentnego pojawił się w kanadyjskim patencie z 1935 roku. Jednak dopiero w 1999 roku Bill Price z Uniwersytetu w Houston stworzył pierwszą próbkę tego materiału. W 2001 roku węgierski architekt Aron Lasonczi zaprezentował beton architektoniczny o znacznej wytrzymałości i transparentności. Dzięki połączeniu betonu z precyzyjnie ułożonymi światłowodami możliwe stało się utworzenie półprzezroczystej ściany, przez którą można dostrzec kontury osób i obiektów po drugiej stronie przy odpowiednim oświetleniu. Ten kompozyt został nazwany LiTraCon, od angielskich słów Light Transmitting Concrete. Składa się on z 96% betonu i 4% włókien optycznych. Charakteryzuje się gęstością objętościową od 2100 do 2400 kg/m3, wytrzymałością na ściskanie wynoszącą 50 MPa oraz na zginanie – 7 MPa.

Beton luminescencyjny

Intrygującym efektem możliwym do osiągnięcia w płytach elewacyjnych wykonanych z betonu architektonicznego jest zjawisko świecenia (luminescencji). To zjawisko uzyskuje się poprzez zastosowanie kruszywa luminescencyjnego. Jest to jednak niezwykle trudne do osiągnięcia w przypadku kruszyw odpowiednich do użycia w betonowych mieszankach.

Z uwagi na trudności technologiczne związane z produkcją tego rodzaju kruszywa, na rynku istnieje ograniczona liczba firm rozwijających tę technologię. Praktycznie żadnej z nich nie ma w Europie. W ofercie rynkowej dostępne są grube frakcje kruszywa w przedziale 2/18 mm oraz piasek o wielkości 0,2/2 mm, dostępne w kolorach niebieskim, turkusowym, seledynowym i szmaragdowym.

W informacjach produktowych zapewnia się, że kruszywo utrzymuje „świecenie” przez około 8 godzin w przypadku kruszyw konwencjonalnych, a nawet do 15 godzin w przypadku kruszyw ultra. Przy tym, czas absorpcji energii w porównaniu do czasu jej emisji jest bardzo krótki. Producenci wskazują na około 10 minut naświetlania światłem słonecznym oraz 20 minut w przypadku światła sztucznego. Jednak wadą tego rodzaju kruszywa jest jego cena, która znacznie przewyższa koszty tradycyjnych kruszyw, nawet tych najwyższej jakości. Z tego powodu, elementy z betonu architektonicznego są wytwarzane nieco inaczej. Ich produkcja wygląda inaczej niż produkcja niż płyty z konwencjonalnej mieszanki betonowej z użyciem standardowego kruszywa.

Beton luminescencyjny

Proces wytwarzania płyt betonowych luminescencyjnych obejmuje dwie warstwy. Pierwsza, tworząca widoczną stronę płyty elewacyjnej, składa się z mieszanki betonowej z dodatkiem kruszywa luminescencyjnego. Drugą warstwę stanowi konwencjonalna mieszanka betonowa, najczęściej samozagęszczalna. Po osiągnięciu przez pierwszą warstwę „plastycznej” konsystencji, nakłada się drugą warstwę, co zapobiega ich wzajemnemu mieszaniu się. Aby uwidocznić powierzchnię świecącego kruszywa, warstwę licową płyty można poddać piaskowaniu. Można też zastosować żrącą substancję chemiczną lub przed zalaniem formy betonem potraktować ją opóźniaczem do betonu. Po usunięciu formy, wierzchnią warstwę zaczynu należy spłukać.

Beton fotokatalityczny czyli beton architektoniczny dobry dla środowiska

Innowacyjnym podejściem, które może przyczynić się do obniżenia poziomu tlenków azotu w zanieczyszczeniach komunikacyjnych w dużych miastach, jest zastosowanie betonu fotokatalitycznego w nawierzchniach drogowych lub na elewacjach budynków. Warto zaznaczyć, że jest to rozwiązanie o charakterze biernym, funkcjonujące niezależnie od źródeł zasilania. O takim betonie mówi się potocznie „beton oczyszczający powietrze”.

Beton fotokatalityczny posiada szczególne właściwości, które są rezultatem wbudowania w jego strukturę cząsteczek fotokatalizatora. Fotokatalizator to substancja, która, pochłaniając promieniowanie słoneczne, inicjuje reakcję chemiczną lub wpływa na tempo już zachodzącej reakcji. Najczęściej stosowanym fotokatalizatorem w technologii betonu jest dwutlenek tytanu (IV) w odmianie anatazu. Popularność tej odmiany krystalicznej wynika z jej wysokiej efektywności fotokatalitycznej, chemicznej stabilności, braku negatywnego wpływu na zdrowie ludzkie oraz stosunkowo niskiego kosztu produkcji. Rzadziej używane są inne odmiany krystaliczne, takie jak rutyl i brukit.

W celu zwiększenia efektywności fotokatalizy, fotokatalizator zazwyczaj dodaje się w postaci drobnoziarnistych cząstek o wymiarach na poziomie nanometrów. Może być wprowadzany do struktury betonu jako dodatek do cementu, składnik substancji powłokotwórczych nanoszonych na powierzchnię betonu lub jako składnik środka stosowanego do impregnacji kruszywa. Ponieważ zjawisko fotokatalizy zachodzi tylko na powierzchni betonu, betony fotokatalityczne zazwyczaj są wytwarzane w dwóch warstwach, zakładając, że fotokatalizator występuje jedynie w zewnętrznej warstwie betonu.

Beton architektoniczny w płytach

Płyty z betonu architektonicznego są obecnie najczęściej wybieranym i praktycznym rozwiązaniem do tworzenia trwałych i estetycznych dekoracyjnych powierzchni betonowych. Ze względu na różne metody produkcji i zróżnicowane receptury urobku betonowego, płyty betonowe mogą się znacząco różnić pod wieloma względami. Wspólną cechą tych płyt jest prefabrykacja z formy, do której wylewany jest urobek.

Płyty betonowe są wytwarzane z użyciem różnych form- drewnianych, kompozytowych i stalowych. Płyty z form skrzyniowych różnią się pod względem porowatości w zależności od gęstości urobku i stopnia odpowietrzenia poprzez wibrowanie. Aby niwelować skurcze podczas wysychania płyt i ułatwić wyjęcie produktu z formy, do urobku dodaje się sztuczne włókna. Płyty tego typu często charakteryzują się nieestetycznymi brzegami i nadmierną wrażliwością, mogą także posiadać różnego rodzaju wady. Betonowe płyty o porowatej strukturze, powstające w formach o gładkiej powierzchni, są wynikiem celowego stosowania zbyt gęstego urobku i niewystarczającego odwibrowania.

Płyty tego rodzaju są szeroko dostępne, mają atrakcyjną cenę, ale zazwyczaj brakuje im odpowiednich certyfikatów. Często oferowane są jako produkty robione na zamówienie, ponieważ budowa formy drewnianej na niewielką ilość sztuk jest ekonomiczna i szybka. Niestety, takie płyty powinny być jednoznacznie odradzane ze względu na poważne ryzyko bezpieczeństwa. Występują liczne przypadki pęknięć i odpadania tych płyt ze ściany.

Mikrocement czyli beton architektoniczny cienkowarstwowy

Mikrocement, zwany również betonem architektonicznym cienkowarstwowym, to specjalny produkt przeznaczony do aplikacji na trudne powierzchnie o skomplikowanym kształcie. Wysokiej jakości betony cienkowarstwowe, nazywane również mikrocementami, cechują się odpornością na działanie wody, środków myjących oraz ścieranie. Doskonale sprawdzają się jako warstwa wykończeniowa na różnych powierzchniach, takich jak blaty, meble, elementy małej architektury, ozdobne elementy oraz wyposażenie sanitarne, np. umywalki, wanny czy brodziki.

Beton cienkowarstwowy może być bezpośrednio nakładany na istniejące, ale stabilne podłoża. Na przykład, aplikując go na stare płytki czy podłogi, można szybko i trwale odnowić łazienkę, nadając jej nowoczesny i awangardowy charakter. Ten sam proces aplikacyjny może być z powodzeniem zastosowany do mebli oraz innych elementów wyposażenia wnętrz. Umożliwia to szybkie i efektowne odświeżenie ich wyglądu.