thumb|Gjutning av vägbana i betong i Auckland, Nya Zeeland.
Betong (Från franska: béton) är ett kompositmaterial bestående av fin och grov ballast sammanbundet av cementpasta (cement och vatten). När dessa material blandas fås en formbar massa som relativt snabbt hårdnar och sedan härdar över tid till en hög hållfasthet. Betong är under senare tid det näst mest konsumerade materialet, efter vatten, med en total tillverkning på ungefär 32 miljarder ton per år. Betong används för all typ av byggnation, såsom bostäder, skolor, sjukhus och infrastruktur. Den stora användningen av betong påverkar, främst genom tillverkning av cement, miljön på olika sätt, framför allt genom att förbruka ungefär 7 % av all industriellt använd energi samt genom att vara upphov till ungefär 7 % av de globala utsläppen av koldioxid. Ett intensivt arbete bedrivs för att minska betongens klimatavtryck genom utveckling av alternativa bindemedelstyper, lagring av koldioxid, återvinning av material samt övergång till alternativa bränslen vid cementtillverkning.
Betongens egenskaper bestäms till största del av förhållandet mellan vatten och cement, vattencementtalet. Hållfasthet är betongens viktigaste egenskap näst efter beständighet.
Etymologi Ordet betong kommer från franskans béton som är en variant av det latinska ordet bitumen (jordbeck).
Historia miniatyr|Bakkehaugens kyrka i Norge, byggd i naturbetong, invigd 1959
Ett betongliknande material tillverkat av kalk användes av etruskerna. Även i Romarriket användes en antik betong, opus caementicium, med ett bindemedel som bestod av bränd kalk och pulveriserat material som innehöll kiselsyra, till exempel krossat tegel eller vulkanaska, puzzolan, från Pozzuoli utanför Neapel. Romarna använde denna antika betong till byggnader, akvedukter, amfiteatrar, hamnar, dammar och så vidare. Pantheon i Rom med sin betongkupol med en diameter på 45 meter står kvar ännu idag. Den romerske arkitekten Vitruvius beskrev hur den antika betongen kunde användas i Tio böcker om arkitektur.Gillberg (1999), s. 17-18
Efter Romarrikets undergång hamnade betongbyggnadstekniken i glömska ända tills Vitruvius verk hittades i ett kloster i Schweiz 1414. Det dröjde dock flera sekel innan tekniken började användas igen. Den engelske arkitekten John Smeaton uppförde 1759 en fyr vid Engelska kanalen, Eddystone, som hade ett fundament av betong och användandet av betong blev snabbt spridd i Storbritannien. 1796 lanserades Parker cement eller Romancement gjord på lerhaltig kalksten från Northfleet i Kent i England. Denna cementtyp fick stor betydelse och användes bland annat vid byggandet av West India Docks i London.Gillberg (1999), s. 18-19 Två andra stora byggnationer där parkercementen användes är tunneln under Themsen i London som uppfördes 1825–1828 och återuppbyggnaden av Parlamentshuset i London år 1834 efter en ödeläggande brand. Ahlberg (2012), s.46
1824 fick engelsmannen Joseph Aspdin patent på en ny typ av cement som fick namnet Portlandcement och som hade bättre egenskaper. Aspdins medarbetare Isaac Charles Johnson vidareutvecklade denna cement så att den var mera snabbreagerande. 1871 byggdes den första svenska cementfabriken, i Lomma, för framställning av Johnsons moderna Portlandcement.Gillberg (1999), s. 19-20 Redan 1834 hade dock fabrikören Carl Gustaf Rydin i Borås börjat bygga hus med väggar av kalkbruk. Det klassiska verket när det gäller partikelfördelning av ballasten är från år 1909 Taylor och Thompson "Concrete plain and reinforced". Under första hälften av 1900-talet angavs betongens sammansättning med tre tal a:b:c där a= volymandel portlandcement, b= volymandel sand(grus) och c= volymandel makadam. Vanliga exempel var 1:3:5 och 1:5:7.
Bestämmelser, anvisningar och normer Den 20 november 1908 rasade ett nybyggt 5-våningshus av betong på Västgötagatan 6 i Stockholm.Teknisk Tidskrift, Arkitektur N:r 1 1909. Detta aktualiserade behovet av provmetoder och normer. År 1910 utfärdade Svenska Teknologföreningen bestämmelser för provning av portlandcement. År 1924 fick vi i Sverige statliga cementbestämmelser och betongbestämmelser. Dessa har ersatts av nyare bestämmelser åren 1934, 1949 och 1957. År 1941 utgavs betongtekniska anvisningar. År 1949 utgavs Betongrörsnormer.
Sammansättning Betong är ett konstgjort kompositmaterial som består av cementhaltigt bindemedel (vanligtvis Portlandcement och vatten) samt ballast (vanligtvis stenmaterial i olika fraktioner). För att ge betongen specifika egenskaper som god arbetbarhet, pumpbarhet eller låg värmeutveckling kan också olika typer av tillsatsmaterial och tillsatsmedel används. Vattnet bildar med cement och tillsatsmaterial en pasta som fyller ut utrymmet mellan ballastkornen och limmar dem till varandra genom en kemisk process som utvecklar högre och högre hållfasthet över tid. Delmaterialen kan kombineras på olika sätt, inom givna ramar, för att ge de egenskaper som krävs för en specifik användning, såsom föreskriven hållfasthetsklass, exponeringsklass (exempelvis beständighet mot frysning eller klorider) och högsta tillåtna vattencementtal (VCT-ekvivalent, exempelvis för att reglera mängden fritt vatten i den härdade betongen).
Vatten Vattnets lämplighet för betongtillverkning är vanligtvis beroende av dess ursprung. Dricksvatten anses alltid vara lämpligt för användning i betong. Vatten som är återvunnet från processer i betongindustrin skall uppfylla vissa krav men är normalt alltid lämpligt. Grundvatten, naturligt ytvatten och industrispillvatten kan vara lämpligt men måste alltid provas. Saltvatten eller bräckt vatten är i allmänhet inte lämpligt för tillverkning av armerad betong eller spännbetong då armeringsstål därmed utsätts för kloridinitierad korrosion. Avloppsvatten är inte lämpligt för användning i betong.SS-EN 1008:2002. Vatten (Inklusive processvatten) för betongtillverkning - Fordringar. Kap 3. Vid provning bedöms innehåll av olja och fett, rengöringsmedel, färg, uppslammade ämnen, lukt, syror, humus, klorider och sulfater.SS-EN 1008:2002. Kap 4. +Maximalt kloridinnehåll i blandningsvatten enligt SS-EN 1008SlutanvändningMax. kloridinnehåll mg/lSpännbetong eller injekteringsbruk500Betong med armering eller ingjuten metall1000Betong utan armering eller ingjuten metall4500
Cement
Cement är ett hydrauliskt material vilket innebär att det binder och hårdnar efter tillsats av vatten, oberoende av tillgång till luft.
Ballast Ballast består normalt av krossat eller naturligt sönderdelat stenmaterial i olika storlekar (fraktioner). Betong innehåller vanligtvis sand (0,063 – 2,0 mm i diameter) samt grus (2,0 – 63 mm) där en maximal stenstorlek beroende på användning. Maximal stenstorlek (även kallad Dmax) är vanligtvis 8, 16 eller 25 mm men förekommer också i andra mått. Kornstorlek med övre gräns på 4 mm eller mindre, det vill säga under gränsen för grov ballast, bör undvikas i bärande konstruktioner då den i vissa fall inte stöds av dimensioneringsförutsättningarna i SS-EN 1992.SS-EN 13670:2009. Betongkonstruktioner – Utförande. Bilaga F.8.1. Betong med enbart finare ballast än 4 mm kallas finbetong och används främst för gjutning av ytskikt. Finbetong kan slipas för att erhålla en helt slät yta.
Gradering av ballasten bestäms genom siktning och man strävar efter en kornfördelning från finsand till Dmax som möjliggör kort bindningsväg mellan kornen för cementpastan. En betong med för lite material i någon kornstorlek påverkar färska egenskaper som stabilitet och arbetbarhet samt hårdnade egenskaper hållfasthet och täthet negativt.
Den största stenstorleken i ballasten bör ej överstiga 1/5 av konstruktionens tjocklek vid gjutbetong och 1/4 vid vibrobetong. Per Hallström, Tillägg till Betongtekniska anvisningar nr 3, KTH, 1945
Frilagd ballast Ibland syns stenar i betongens yttre fasad-del vilket kallas frilagd ballast. Detta finns exempelvis i fasaderna på Åsö gymnasium på Södermalm i Stockholm.
Tillsatsmaterial (cementkompletterande) Tillsatsmaterial, ibland kallat SCM (Supplementary Cementitous Material), är i de flesta fall alternativa bindemedel som kan ersätta en del av cementen i många betongsorter. Tillsatsmaterialen kan utgöra en varierande del av betongens totala bindemedelsmängd. Anledning till att reducera mängden cement kan handla om tillgång, att minska värmeutveckling, att öka pumpbarhet eller för att minska betongens klimatavtryck (CO2-utsläpp i samband med cementproduktion). Tillsatsmaterialen som fungerar som bindemedel kan delas in i två olika grupper beroende på hur hårdnade aktiveras:
Latent hydrauliska tillsatsmaterial (exempelvis mald granulerad masugnsslagg) som kräver en mindre kvantitet alkalisk aktivator (förutom vatten) för att binda och hårdna, detta behöver inte vara Ca(OH)2 utan mängden CaO i dessa material är tillräcklig för att kalciumsilikathydrater (C-S-H) ska bildas när reaktionerna har satts igång. Puzzolana material som binder och hårdnar endast i kontakt med vatten och löslig kalciumhydroxid Ca(OH)2 (som bildas vid hydratation av Portlandcement), med indelning i: Naturliga puzzolana mineraliska tillsatsmaterial, till exempel vulkanisk aska, zeolitiserad tuff, kiselgur eller naturligt brända leror. Tillverkade puzzolana mineraliska tillsatsmaterial, till exempel flygaska och silikastoft. Tillsatsmaterial som inte reagerar kallas för inerta tillsatsmaterial, exempelvis kalkstensfiller. +Jämförelse cement och tillsatsmaterialEgenskaperCement Std Portland AnlCement Std PortlandStenkols- flygaskaBrunkols- flygaskaEuropeiska slaggerSvensk slaggSilikastoft (från Kiselmetall)Silikastoft (från Ferrokisel) rowspan="9" SiO2 (%)222040-553528-383694-9886-90Al2O3 (%)3,54,420-30188-24100,1-0,40,2-0,6Fe2O3 (%)4,72,25-106 - -0,02-0,150,3-1,0CaO (%)64633-72130-50360,08-0,30,2-0,6MgO (%) - -1-4 -1-18130,3-0,91,0-3,5SO3 (%)2,03,30,4-2 - - - - -K2O+Na2O (%) - -1-5 - - -0,2-0,7 | 0,1-0,41,5-3,5 | 0,8-1,8S - - - -1-2,510,1-0,30,2-0,4C - - - - - -0,2-1,30,8-2,3 Specifik yta (m²/kg)330430200-600200-600300-500300-50020 00020 000Kompaktdensitet (kg/m³)315031502800-30002800-30002850-29502850-295022002200Generellt ändamålPrimärt bindemedelPrimärt bindemedelCement- ersättandeCement- ersättandeCement- ersättandeCement- ersättandeEgenskaps- reglerandeEgenskaps- reglerandeTyp av bindemedelHydraulisktHydraulisktPuzzolantPuzzolantLatent hydraulisktLatent hydraulisktPuzzolantPuzzolant
Mald granulerad masugnsslagg (GGBS) Mald granulerad masugnsslagg, fortsättningsvis benämnt slagg (ibland används också den engelska förkortningen GGBS - Ground Granulated Blast Furnace Slag), är en restprodukt från tillverkning av råjärn och består av framför allt kalcium (CaO), kiseloxider (SiO2) och aluminium (Al2O3). Som ett latent hydrauliskt tillsatsmaterial erfordras, förutom vatten, även en mindre kvantitet alkalisk aktivator för att binda och hårdna, vanligtvis kalciumhydroxid, som bildas när cement reagerar med vatten. Slagg började användas som bindemedel redan under slutet av 1800-talet men efterfrågan har i Sverige varit begränsad under lång tid på grund av en god tillgång till inhemsk brytning av kalksten och cementtillverkning. Under 2010-talet har användningen ökat mycket, framför allt på grund av strävan efter att minska betongens klimatavtryck men också som en metod att sänka värmeutvecklingen under betongens tillstyvnande.
Tillåten andel slagg av total bindemedelsvikt varierar beroende på vilken exponeringsklass betongen skall användas till, typiskt ≤65% för mindre krävande exponeringsklasser och ≤35% i mer krävande exponeringsklasser (bland annat vid exponering för frysning och höga halter av klorider).SS-EN 206:2013SS 136003:2015
Exempel på projekt där hög andel slaggcementbetong används är Karlatornet i Göteborg (betongbyggnation mellan 2019 och 2023), där majoriteten av byggnadens betongsorter innehåller slagg, i bindemedelsandel på mellan 17% och 45%.
Silikastoft