Betonin valmistus

Suomessa betonin valmistusta ohjaavat mm. standardit SFS-EN 206 Betoni. Määrittely, ominaisuudet, valmistus ja vaatimustenmukaisuus sekä kansallinen soveltamisstandardi SFS 7022 Betoni. Standardin SFS-EN 206 käyttö Suomessa. Niiden avulla valmistetaan betonia, jota käytetään rakennuksissa sekä maa- ja vesirakentamisessa paikalla valettuna, elementteihin ja kantaviin elementteihin.  Standardeissa määritellään vaatimukset mm. betonin osa-aineille, betonimassan ja kovettuneen betonin ominaisuuksille sekä niiden todentamiselle, betonin koostumuksen rajoituksille, betonin määrittelylle, betonimassan toimittamiselle, laadunvalvontamenettelyille sekä vaatimustenmukaisuuden ehdoille ja vaatimuksenmukaisuuden arvioinnille. Soveltamisstandardi SFS 7022 sisältää Suomessa toteutettaville rakennuskohteille "päästandardia" SFS-EN 206 täydentäviä sääntöjä ja viittauksia. Suomen Betoniyhdistyksen julkaisemissa Betoninormeissa on selitetty ja avattu molempien standardien keskeisiä asioita sekä hyvää rakennustapaa kuvaavaa ohjeistusta.

Betonin valmistus käsittää raaka-aineiden vastaanoton ja varastoinnin, kiviaineksen ja veden lämmityksen, betonin osa-aineiden mittauksen ja annostelun, massan sekoituksen, notkeuden säädön sekä laadunvalvonnan.

Betonin valmistusta varten suunnitellut laitteet muodostavat kokonaisuuden, jota nimitetään betoniasemaksi. Asema voidaan rakentaa betonin laajamittaista teollista valmistamista varten, tai se voi olla pieni työmaa-asema, jonka teho on vain muutama kuutiometri betonia tunnissa. Alla olevassa kuvassa on esitetty valmisbetoniaseman toimintaperiaate.

Betonin valmistus betoniasemalla

Betoni valmistetaan ennakolta määritetyn koostumuksen eli suhteituksen mukaan. Suhteituksesta saadaan osa-ainesten määrät (kg/betoni-m³). Annosteltavasta vesimäärästä on vähennettävä kiviaineksen sisältämä  vesimäärä sekä mahdollisten nestemäisten lisäaineiden sisältämät vesimäärät, jos lisäaineen kokonaismäärä on suurempi kuin 3 l/betoni-m³.

Vesi mitataan punnitsemalla vaaka-astiassa. Vesivaaka on astia, joka on ripustettu sähköisten voima-antureiden varaan ja jossa annostelua ohjaa automatiikka. Massa tehdään haluttuun notkeuteen yleensä sekoittimen ottaman tehon perusteella. Mikäli raaka-aineet tunnetaan tarkasti, päästään haluttuun notkeuteen annostelemalla betoniin reseptin mukainen vesimäärä ottaen kuitenkin huomioon kiviaineksen kosteuspitoisuus ja vedenimu. Notkeuden hienosäätö tapahtuu yleensä siten, että reseptin mukaisesta vesimäärästä annostellaan ensin esimerkiksi 90 % ja lopullinen vesimäärä annostellaan sekoittimen ottotehoon perustuvan notkeusmittarin avulla, kunnes haluttu notkeus on saavutettu. Mikäli tavoitenotkeutta ei saavuteta, vettä voidaan lisätä hiukan. Lisäveden annostus tehdään tehtaan valmisbetonityönjohtajan ohjeiden mukaisesti, kunnes oikea notkeus saavutetaan. Annostellun vesimäärän sekä käytetyn lisäveden tulee näkyä annostelun tulostusraportissa, jotta massan oikea vesisementtisuhde voidaan tarvittaessa laskea. Nykyisillä tietokoneohjatuilla järjestelmillä betonimassan notkeus on mahdollista säätää automaattisesti. Säätö tapahtuu sekoittimen ottaman tehon perusteella. Maakosteilla massoilla vesi annostellaan mittaamalla massan kosteutta sekoittimen pohjalla olevien antureiden avulla.

Nestemäisten lisäaineiden annostelu perustuu punnitukseen prosessin automatiikan ohjaamana.

Sementti punnitaan vaaka-astialla, joka on ripustettu sähköisesti toimivien punnitusantureiden varaan. Automatiikka ohjaa annostelua antureiden antamien signaalien avulla.

Kiviaineksen mittauksessa käytetään betoniaseman tyypistä riippuen joko vaakaastiaa tai hihnavaakaa. Kummassakin tapauksessa vaaka on ripustettu sähköisten mittausantureiden varaan ja punnitus tapahtuu prosessin automatiikan ohjaamana. Kiviaineslajitteet punnitaan kukin kerrallaan samalle vaa’alle. Vaaka tyhjennetään paineilmaohjattujen jakoluukkujen kautta joko syöttökouruun tai suoraan sekoittimeen painovoiman avulla.

Betoni tulee valmistaa lämpimässä tilassa, jotta osa-aineiden lämpösisältö voitaisiin käyttää tarkasti hyväksi. Valmisbetonitehtaissa kylmän ilman huomioiminen ei tuota erityisen suurta vaikeutta, sillä nykyaikaisissa valmisbetonitehtaissa energian käyttö on hallittua eikä lämmityksestä juurikaan synny hukkaenergiaa. Jos valmistettavaa betonimassaa pitää lämmittää, valmistuskustannukset luonnollisesti nousevat. Betonimassan lämpötila on riippuvainen osa-aineiden lämpötiloista niiden ominaislämpökapasiteettien suhteessa.

Kiviaineksen lämpötila vaikuttaa eniten betonimassan lämpötilaan, sillä sen osuus on noin 70…85 % betonin massasta. Lämpimänä vuodenaikana, kun kiviaineen seassa ei ole jäätä tai lunta, betonin osa-aineita ei tarvitse lämmittää. Loppukesästä lämmennyt kiviaines voi nostaa betonin lämpötilan liian suureksi, jolloin betonin lämpötilaa pyritään alentamaan käyttämällä kylmää vettä. Jos kiviainesta ei pystytä pitämään tavanomaisin keinoin riittävän viileänä eikä kylmän veden käyttö riitä massan jäähdyttämiseen, sekoitetaan betonimassaan jäämurskaa tai nestemäistä typpeä. Nestemäisen typen käyttöön liittyy kuitenkin määrättyjä riskejä, joten sen käyttö tulee hallita. Suomessa näihin erityistoimenpiteisiin on kuitenkin erittäin harvoin tarvetta.

Betonimassan lämpötila voidaan laskea, kun tunnetaan betonin aineosien lämpötilat sekä koostumus. Betonimassan lämpötila
voidaan mitata infrapunakameralla tai antureiden avulla massavirrasta.

Lue lisää betonin valmistuksesta, sekoitintyypeistä sekä betonin valmistuksen ohjauksesta Betoniteollisuus -osiossa