Betonas (tiksliau - gelžbetonis) yra viena universaliausių, dinamiškiausių ir labiausiai visame pasaulyje paplitusių medžiagų architektūros istorijoje. Leisdamas įgyvendinti kitokias nei anksčiau, įvairesnes pastatų statymo technikas architektams bei inžinieriams, betonas pakeitė architektūros kryptį iš senųjų stilių, kurių pagrindas - plytos, į modernią. Šis pokytis įvyko prieš šimtą metų, tačiau iki šiol yra vienodai aktualus. Betonas leido architektams atrasti naujus būdus konstruoti ir todėl laisvai kurti pastatus. Prieš gelžbetonio atsiradimą, itin aukšti pastatai konstrukciškai buvo neįmanomi, taip pat ir įvairios formos, kurias mes įprastai matome architektūroje šiandien. Betonas leido pastatyti daugiabučius pastatus, itin tvirtus didelio mastelio tiltus ir išgauti naujas, dar nematytas formas. Žymiojo modernizmo pradininko, prancūzų architekto Le Corbusier projektuotas gyvenamasis daugiabutis namas Unité d’Habitation buvo vienas pirmųjų pastatų, kuris panaudojo beton brut (neapdalintą betoną) kaip pagrindinę konstrukcinę medžiagą, ir tikslingai išgavo natūralaus neapdirbto betono vaizdą, taip formuodamas tai, ką šiais laikais vadiname modernizmu. Gerai žinomas amerikiečių architektas Louis Kahn, panašiu metu irgi naudojo betoną netradiciniais būdais. Projekte Salk Institute, biologijos tyrimų institute, ar National Assembly Building in Dhaka, parlamente, atsiskleidžia betono monumentalumas. To paties meto amerikiečių modernistas Frank Lloyd Wright tikriausiai viename romiausių ir gražiausių projektų, Fallingwater vasaros rezidencijoje, inovatyviai panaudojo konsolę ir tokiu būdu parodė dar vieną gelžbetonio privalumą architektūros ir konstrukcijos srityse. Iki tol architektūroje konsolėms būdavo naudojamas medis, kuris, būdamas daug mažiau tvirtas, negalėdavo atlaikyti didesnių atstumų.
Dviveidis betonas. Betonas - nevienareikšmė, net paradoksali medžiaga, žmonės ją myli arba jos nemėgsta. Ar tai tikrai nauja, moderni medžiaga, ar vis dėlto senovinė? Betonas laikomas modernia medžiaga, kadangi stipriai išplečia žmogaus galimybių ir architektų, konstruktorių fantazijos ribas. Jis lyg ir beformis: gali būti išgaubtas, vingiuotas, kampuotas, masyvus ar itin smulkus, fundamentalus ir subtilus, kaip matyti teksto iliustracijose. Betonas nėra natūrali medžiaga, nes išgaunama cheminiu būdu. Vis dėlto jo monumentalumas, faktūriškumas, estetinės konstrukcinės medžiagos savybės daugeliui kuria šiltus jausmus, todėl kartais betonas yra vertinamas kaip natūrali medžiaga iš koncepcinės pusės. Itin natūraliai gali atrodyti grafinis betonas, naudojant štampavimo techniką jo dar nesustingusiame paviršiuje. Šiuo metu populiaru naudoti įvairiausius raštus, imituojančius gamtos motyvus: medžio, akmenukų, bambukų, šiaudų. Tokių faktūrų naudojimas suteikia įvairių privalumų: detalesnio, estetiškesnio vaizdo, galima naudoti vieną medžiagą - betoną, tačiau skirtingais raštais, taip kuriant kontrastą, ar išgauti visiškai kitą materialumą. Grafinio betono paviršiai yra pritaikomi ir vienasluoksnėms, ir trisluoksnėms sieninėms konstrukcijoms. Betonas gali būti ne tik pilkas. Architektai naudoja įvairius mišinius ir pigmentus tam, kad išgautų skirtingas spalvas betonui. Tai yra žaismingas bei stilingas būdas integruoti spalvas į dizaino procesą, pastatą, taip pat sienos nėra dažomos, tad savotiškai procesas - minimalesnis ir konceptualesnis. Šveicarų architektas Attilio Panzeri projektuoja juodo betono namus. Jis teigia, kad tikslias spalvas yra itin sunku išgauti ir dirbant su kiekvienu pastatu jos būna skirtingos, netgi jei tai yra ta pati juoda spalva. Mišiniai keičiasi ir yra tobulinami nuolatos. Gali atsirasti ir kiek drastiškesni variantai. Ispanų architekto Jesus Marino Pascual projektas Bodega Antion - iš betono, pigmentuotas ryškiai geltona spalva. Šis iššaukiantis projektas yra vyno gamykla, turinti restoraną ir viešbutį tam, kad lankytojai patirtų tikrą, absoliučiai autentišką vyno gamyklos atmosferą, nuo vyno pagaminimo iki brandinimo ir degustavimo. Ar verta betoną naudoti kaip pagrindinę konstrukcinę bei apdailos medžiagą? Jeigu suprantate betono esmę ir jis nuoširdžiai patinka, tuomet - tikrai taip. XX amžiaus pirmos pusės architektūros pavyzdžiai leidžia įvertinti betoną, gelžbetonį ne tik kaip dailią medžiagą, tačiau kaip esminį konstrukcinį elementą, kuris leido mūsų gyvenamajai aplinkai tapti tokiai, kokia ji yra šiandien.
Betonas tai sudėtingos struktūros kompozicinė medžiaga. Tai priklauso nuo reikalaujamų betono fizikinių - mechaninių savybių. Perėmus ES standartus, betonai, smėlio betonai yra klasifikuojami pagal betono klases (pav. C25/30). Betonų klasifikacija pagal markes buvo naudojama Tarybų sąjungos laikais (pav. M350). Paprastai betonas vertinamas pagal jo atsparumą veikiant gniuždymo jėgai. Raidė nurodo betoną (betonas angl. Concrete), tuo tarpu pirmi du skaitmenys nurodo mažiausią charakteristinį betono gniuždymo stiprį, MPa bandant cilindrinius bandinius, o paskutiniai du skaitmenys - mažiausią charakteristinį betono gniuždymo stiprį, MPa bandant kubinius bandinius. Betono mišinio slankumas, tai pats paprasčiausias ir plačiausiai naudojamas nesukietėjusio betono konsistencijos nustatymo būdas. Šiuuo metu šis metodas netinkamas itin standiems mišiniams, bei itin skystiems mišiniams (pav. savaime sutankėjančiam betono mišiniui). Pagal slankumą betono mišiniai skirstomi į klases (S1-S4), kurios nurodo betono mišinio suslūgimą. Standžios konsistencijos betono mišinį apibūdina S1 slankumo klasė (nuoslūgis nuo 10 iki 40 mm) ir toks mišinys vežamas transportu be maišymo įrangos. S2 slankumo klasei kūgio nuslūgis yra nuo 50 iki 90 mm ir toks mišinys jau gali būti vežamas automobilinėmis betono maišyklėmis.
Gelžbetonis veikia, nes abi medžiagos atlieka būtent tai, ką „moka“ geriausiai: pigus betonas, kurio gelžbetonio elementuose būna daug, puikiai atlaiko gniuždymą, o daug brangesnis plienas, kurio būna žymiai mažiau, yra tempiamas. Kadangi gniuždymo ir tempimo jėgos yra lygios, bet priešingų krypčių, gelžbetonio elementas atlaiko apkrovą. Kita vertus, abi ar viena medžiaga gali būti per silpna, jei bus netinkamai išdėliota gelžbetonio elemente, bus panaudotas netinkamas jos kiekis ar bus panaudotos netinkamo stiprio medžiagos. Šiame perdangos pavyzdyje plieną, kuris statyboje dažniausiai būna armatūros pavidalo, reikėtų išdėlioti apatinėje plokštės dalyje, nes ji yra tempiama. Šiuo metu mokslininkai kuria naujus, daug stipresnius betonus, kurie pasižymi ne tik didžiuliais gniuždomaisiais stipriais, bet ir daug didesniais tempiamaisiais stipriais. Kol kas tokie betonai ypač brangūs ir naudojami tik laboratorijose, o plieną galima pakeisti į anglies pluoštą, kuris tempiamuoju stipriu smarkiai pranoksta plieną, bet kol kas tokios medžiagos yra per brangios naudoti statybose.
Skirtingoms konstrukcijoms betonuoti, naudojami skirtingų klasių betonai. Gelžbetonis pritaikomas ten, kur veikia lenkimo momentas. Lenkimo momentas atsiranda ten, kur yra apkrova, tarkim, savasis svoris ar žmonės, stovintys tam tikru atstumu nuo įtvirtinimo. Paprasčiausias konstrukcinis pavyzdys, kuriame atsiranda lenkimo momentas, yra perdangos plokštė. Savasis perdangos svoris sukelia įlinkimą per visą plokšės ilgį (įlinkis šiuo atveju yra parabolės formos, o jo didžiausia reikšmė - plokštės viduryje). Dėl įlinkimo susidaro suspaudimo zona viršutinėje perdangos plokštės dalyje ir tempimo zona apatinėje. Plokštės viduryje yra neutrali lenkimo ašis, kuri nėra veikiama nei gniuždymo, nei tempimo. Zonoje susidarymą pamatyti galima ir namuose lenkiant liniuotę per vidurį. Pagal apkrovas sudaroma lenkimo momento diagrama, kurioje matosi lenkimo momento reikšmė kiekvienoje elemento dalyje.
Kol gelžbetonis užtikrina optimalias savybes, kurias lemia tiek betono, tiek armatūros išdėstymas, nauji moksliniai darbo kryptys ieško mechanizmų, kaip sumažinti trūkumus ir pasiekti didesnius ilgaamžiškumo lygius. Mokslininkai kuria naujus, daug stipresnius betonus, kurie pasižymi dideliais gniuždomaisiais ir tempiamaisiais stipriaisiais; plieną galėtų pakeisti anglies pluoštas, tačiau šios medžiagos kol kas yra brangios naudoti statybose. Be to, nuolat tyrinėjama savaime atsinaujinančių betonų technologija. Savaime atsinaujinantis betonas jau naudojamas Lietuvoje su kristaliniais priedais, o toks betonas gali užtaisyti plyšius iki tam tikro pločio. Kristaliniai priedai ir bakterijos siūlo skirtingus mechanizmus užpildyti pažeidimus, tačiau sveikų standartų bei normų trūkumas kelia riziką dėl atsakomybės ir kokybės vertinimo. Pasak tyrėjų, svarbu kurti normatyvinę bazę ir tobulinti metodikas, kad savaime atsinaujinantis betonas būtų patikimesnis visose sąlygose.
- Betonas iš tiesų tapo universalia konstrukcine medžiaga, kuriai atviros erdvės ir aukšti pastatai buvo įmanomi su gelžbetonio technologijomis.
- Gelžbetonis leidžia įgyvendinti formų ir spalvų įvairovę, o grafiniai ir pigmentuoti mišiniai suteikia papildomų estetinių sprendimų.
- Savaime atsinaujinantis betonas Lietuvoje plačiai pritaikytas, naudojant kristalinius priedus bei bakterijas, siekiant užpildyti plyšius ir sumažinti hidroizoliacijos poreikį.
- Norint užtikrinti kokybę, būtina atsižvelgti į betono klases, mišinių slankumą ir laikytis technologinių reikalavimų - nuo mišinio sudėties iki laikymo ir aplinkos sąlygų.
- Tolimesnė kryptis - saugus standartų diegimas, tyrimai su naujomis medžiagomis ir didesnių mechaninių verčių pasiekimas siekiant dar efektyvesnių gelžbetoninių konstrukcijų.
Prieiga prie ekspertų ir modernių sprendimų leidžia statybai būti ne tik funkcionaliai tviriai, bet ir estetiškai inovatyviai, o savaime atsinaujinančio betono plėtra - dar viena perspektyvi kryptis plėtojant ilgaamžiškumą ir tvarumą.