28. maja 2025 je v Ljubljani potekal 32. Slovenski kolokvij o betonih z naslovom Struktura betona in njen vpliv na mehanske lastnosti in obstojnost. Obravnavani so bili posamezni parametri na nano do makro nivoja strukture betona, kot kompozitnega materiala, s poudarkom na prikazu vpliva posameznega parametra, kakor tudi celotne strukture na mehanske lastnosti in predvsem na obstojnost betona. Dogodek je organiziral Inštitut za raziskavo materialov in aplikacije IRMA v soorganizaciji IZS Inženirske zbornice Slovenije. Med predavatelji in gosti so bili tudi številni člani ZBS, Združenja za beton Slovenije, ki je bil tudi letos partner dogodka.
Dr. Jakob Šušteršič, direktor podjetja IRMA je uvodoma izpostavil pomen dobrega poznavanja strukture betona na vseh nivojih. To predstavlja enega od osnovnih pogojev za pripravo kakovostnega betona, ki skupaj s pravilnim izvajanjem vseh nadaljnjih postopkov transporta, vgrajevanja, zgoščanja in nege zagotavlja predvideno življenjsko dobo betonske konstrukcije brez večjih sanacijskih posegov. Nadalje je pomembno poznavanje lastnosti osnovnih materialov – komponent betona, njihovo medsebojno kompatibilnost in dogajanja na stičnih površinah med posameznimi komponentami. Škodljive substance v posamezni komponenti povzročijo reakcije, ki privedejo do degradacije strukture strjenega betona, pri čemer so potrebne drage sanacije, v nekaterih primerih pa tudi s sanacijskimi posegi ni mogoče več podaljšati življenjsko dobo konstrukcije.
Zbrane je s pozdravnim nagovorom pozdravil tudi Mag. Črtomir Remec, Predsednik Inženirske zbornice Slovenije.
Prof. Dr. Violeta Bokan Bosiljkov z Univerze v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo je namesto Tilna Turka predstavila vpliv vrste karbonatnega agregata na obstojnost betonov javne infrastrukture izpostavljene zmrzovanju in solem.
Obstojnost pospešeno staranih cementnih kompozitov z dolomitnim ali apnenčastim agregatom je bila sistematično preizkušena v primeru izpostavljenosti zmrzovanju in tajanju v prisotnosti soli. Spremembo mase in elastičnega modula so merili po vsakih 5. ciklih zmrzovanja in tajanja, tlačno in upogibno trdnost po vsakih 10. ciklih, spremembo skupne poroznosti pa po 30. ciklih. Rezultati preiskav so pokazali, da so v splošnem vzorci izgubljali maso zaradi luščenja površine, zmanjšali sta se njihova tlačna in upogibna trdnost, poroznost pa se je povečala. Je pa bilo poslabšanje lastnosti različno veliko. Ugotovili so, da stranski produkti alkalno-karbonatne reakcije (ACR) s kloridnimi ioni kemijsko ne reagirajo. Poleg tega se zdi, da je oblikovanje hidrotalcita med potekom ACR prednostna reakcija, pred karbonatizacijo faze AFm, in pozitivno vpliva na odpornost cementnih kompozitov z dolomitom, ki so izpostavljeni zmrzovanju in solem. Kemična analiza je pokazala nastanek monokarboaluminatne faze v cementnih kompozitih z apnenčevim agregatom, kar bi lahko pojasnilo njihovo slabšo odpornost proti zmrzovanju in tajanju v prisotnosti soli, v primerjavi z dolomitnimi kompoziti.
Prof. Andrzej Garbacz, Ph.D., D.Sc. iz Fakultete za gradbeništvo na Politehniki v Varšavi je predstavil nove, funkcionalne vidike inženirstva betonskih površin. Površinski inženiring je znanstveni in tehnološki pristop, povezan z načrtovanjem, izdelavo in uporabo površinskih plasti za izboljšanje lastnosti podlage, zlasti odpornosti proti koroziji in obrabi, pa tudi estetskih lastnosti. Uporablja se za številne konstrukcijske materiale, kot so kovinske zlitine, vključno z intermetali in nanomateriali. Predstavil je uporabo površinskega inženiringa za ustvarjanje površinskih lastnosti na primeru sanacije betona in novih funkcionalnih lastnosti betonskih površin, tj. arhitekturnih in fotokatalitskih betonov.
Prof. Dr. Luc Courard z Univerze Liege, Belgija, in Prof. Dr. Benoit Bissonnette, Univerza Laval, Kanada sta predstavila uporabo recikliranega peska in ekspanzijskih dodatkov za izdelavo trajnejših in trajnostnih malt. Recikliran betonski pesek je lahko ob ustrezni proizvodnji resna alternativa za malte in betone nizke do srednje zahtevnosti. Analizirala sta tehnične lastnosti recikliranih peskov in podala predloge za povečanje obsega dodajanja v malte. Hkrati so bile predlagane minimalne zahteve za uporabo recikliranega peska v 3D maltah. Osnovne lastnosti so se primerjale s klasičnimi materiali, analizirala pa se je tudi trajnost končnih izdelkov. Zdi se, da pospešeni proces karbonatizacije izboljša lastnosti recikliranih peskov (pred in/ali po proizvodnji betona). Ekspanzijski dodatki lahko pomagajo tudi pri obvladovanju različnih vrst krčenja, ki se lahko pri mešanicah z recikliranimi peski še poveča.
Širša in bolj sistematična uporaba recikliranih materialov dolgoročno zahteva prilagojene predpise in specifikacije: to je pomembno za znatno zmanjšanje vpliva gradbeništva na okolje.
Razvoj cementov in njihov vpliv na strukturo betona je predstavil Sašo Seljak iz podjetja Alpacem Cement. Globalna industrija betona in cementa doživlja preobrazbo v smeri trajnosti, ki jo spodbuja nujnost zmanjšanja emisij CO2 in povečanje materialne učinkovitosti. Predstavil je ključne napredke v tehnologiji portlandskega cementa, s poudarkom na strategijah zmanjševanja klinkerja, energetsko učinkovitem mletju in prilagojenih kemijskih dodatkih.
Tehnična SWOT analiza ocenjuje izvedljivost inovativnih cementov, kot sta CEM II/C cement in LC³ (cement iz kalcinirane gline in apnenca). Prispevek je zaključil s konkretnimi priporočili za deležnike v industriji in študijo primera, ki prikazuje dejanski vpliv teh inovacij na odpornost proti kloridom.
Prof. Dr. Ivana Banjad Pečur iz Univerze v Zagrebu, Fakultete za gradbeništvo je predstavila trajnostni razvoj betonskih konstrukcij z uporabo odpadnega pepela. Nadaljnja rast gradbene industrije s seboj prinaša povečane zahteve po energiji in surovinah, večje izpuste toplogrednih plinov in kopičenje odpadkov, kar skupaj predstavlja pomemben dejavnik pritiskov na okolje in degradacijo naravnih sistemov. V kontekstu vse izrazitejših okoljskih izzivov postaja nujen razvoj pristopov, ki vključujejo reciklirane gradbene komponente in alternativne surovine, hkrati pa povečujejo učinkovitost virov. Kot odgovor na to je v betonski industriji postala pomembna uvedba nizkoogljičnih alternativ, kot je elektrofiltrski pepel. Predstavljena raziskava se osredotoča na uvedbo pepela iz lesne biomase in letečega pepela iz termične obdelave blata iz čistilnih naprav kot delne zamenjave za naravne agregate v betonu, s ciljem zmanjšanja odvisnosti in spodbujanja bolj trajnostnih praks nabave naravnih surovin.
S sprejetjem načel krožnega gospodarstva cilj te strategije ni le zmanjšanje onesnaževanja okolja in izpustov toplogrednih plinov, temveč tudi zmanjšanje nastajanja odpadkov. Poleg tega uporaba alternativnih materialov spodbuja ohranjanje virov, podpira ohranjanje ekosistemov in spodbuja razvoj novih trgov. Preizkusi, izvedeni v tej študiji, so bili izvedeni na svežem in strjenem betonu, proizvedenem v industrijskih pogojih, da bi ocenili učinkovitost premalo uporabljenega termično obdelanega letečega pepela kot delne zamenjave za pesek. Rezultati prikazujejo potencial alternativnih materialov za izpolnjevanje zahtev glede mehanskih lastnosti in trajnosti montažnih betonskih izdelkov, hkrati pa podpirajo upravljanje industrijskih stranskih proizvodov in optimizirajo dolgoročno razpoložljivost materialov, ki so ključni dejavniki za izboljšanje trajnosti v industriji betona.
Doc. Dr. Marina Škondrić, z Univerze v Beogradu, Fakultete za gradbeništvo je predstavila izzive trajnosti prepustnih betonskih plošč. Prepustne prometne površine se pogosto obravnavajo kot ena od rešitev za urbana območja, saj lahko izboljšajo infiltracijo padavinske vode in zmanjšajo učinek mestnega toplotnega otoka. V okviru predstavljene raziskave so bile preiskane votle betonske plošče kot ena od vrst prepustnih prometnih površin in možnost njihove uporabe v hladnem podnebju. Tri vrste mešanic (ena referenčna mešanica in dve betonski mešanici, ki vsebujeta elektrofiltrski pepel kot delni nadomestek cementa) so bile preiskane glede odpornosti proti zmrzovanju z in brez prisotnosti soli za tajanje.
Vzorci so bili za vsak preskus razdeljeni v dve skupini, pri čemer je bilo v eni skupini dreniranje plošč dovoljeno, v drugi pa omejeno. Masa vzorcev in hitrost ultrazvočnih impulzov sta bili izmerjeni med cikli zamrzovanja in tajanja, upogibna in tlačna trdnost vzorcev pa sta bili izmerjeni po končanih preskusih. Rezultati so pokazali, da imajo preskušene votle betonske plošče dobro zmrzlinsko odpornost. Pri testiranju, ki je vključevalo nasičenje vzorcev s solno raztopino, so rezultati pokazali, da plošče ne prenesejo več kot 7 ciklov zamrzovanja in tajanja, če je drenaža omejena. Pri vzorcih, ki so se drenirali, se je upogibna trdnost v primerjavi z referenčnimi vzorci zmanjšala, vendar so bile vrednosti tlačne trdnosti podobne ali višje.
Prof. Dr. Naser Kabashi iz Univerze v Prištini, oddelek za gradbeništvo je predstavil vpliv kemičnih dodatkov na vodotesnost in njihov vpliv na obstojnost betona. Predstavljena je bila celostna ocena vpliva kristaliničnih kemijskih dodatkov in elektrofiltrskega pepela na mehanske lastnosti, trajnost in trajnostnost betona. Načrtovani sta bili dve eksperimentalni fazi. Prva faza se je osredotočila na povečanje trajnosti z uporabo kristaliničnih dodatkov za vodotesnost, pri čemer je bilo 36 vzorcev testiranih na tlačno trdnost, prepustnost in mikrostrukturo. Druga faza je vključevala 24 vzorcev betona v osmih različnih sestavah mešanic, ki so vsebovale spremenljivo vsebnost elektrofiltrskega pepela in zmanjšano količino cementa. Te mešanice so bile ocenjene glede trdnosti, prodora vode in vpliva na okolje z uporabo kazalnikov ocene življenjskega cikla (LCA), vključno s potencialom globalnega segrevanja (GWP) in kumulativnim povpraševanjem po energiji (CED). Rezultati prve faze so pokazali, da so kristalinični dodatki znatno izboljšali neprepustnost in mehansko trdnost. Mikroskopska analiza je potrdila gostejšo notranjo strukturo in učinek blokiranja por. V drugi fazi so mešanice z do 30% zamenjavo elektrofiltrskega pepela pokazale večjo trajnostnost ob omejenem zmanjšanju učinkovitosti. Predvsem MIX IV in MIX V sta zagotavljala najboljše razmerje med strukturno celovitostjo in okoljsko učinkovitostjo. MIX VIII je dosegel najnižji GWP in CED, vendar z manjšo tlačno trdnostjo. Ta dvojni pristop potrjuje, da je mogoče s kombinirano uporabo dodatkov za vodotesnost in optimiziranih dopolnilnih cementnih materialov doseči zmogljivostno usmerjeno in okoljsko ozaveščeno zasnovo betona.
Dr. Jakob Šušteršič (IRMA Inštitut za raziskavo materialov in aplikacije) je predstavil vpliv strukture betona in malte na korelacijo med dolgotrajnim cikličnim zmrzovanjem/taljenjem in mehanskimi lastnostmi. Predstavil je dva sklopa preiskav. V prvem sklopu je podal in obravnaval rezultate preiskav betonov z dobro zgoščeno in homogeno strukturo, v drugem pa rezultate preiskav cementno-apnenih malt z olajšano in porozno strukturo zaradi dodanega ekspandiranega vermikulita. Betone in malte so preiskovali glede na tlačno trdnost in statični modul elastičnosti pri različnih starostih ter notranjo odpornost proti zmrzovanju/tajanju do 1000 ciklov. Vsi betoni in malte izkazujejo odpornost proti dolgotrajnemu cikličnemu zmrzovanju/tajanju. Pri tem pa dosegajo betoni visoke tlačne trdnosti in statične module elastičnosti, malte pa dosti manjše, odvisno od dodane količine ekspandiranega vermikulita.
Dr. Tjaša Zupančič Hartner iz podjetja GIC GRADNJE je predstavila digitalni dvojček kot ključ za upravljanje betonarn in nadzorna točka za upravitelja. Digitalni dvojček omogoča celovit nadzor nad proizvodnimi, logističnimi, infrastrukturnimi in kadrovskimi procesi s pomočjo realno časovnih podatkov, analitike in 3D-modela objekta. Temelji na informacijskem modelu gradnje (BIM), ki povezuje geometrijske in procesne podatke z nadzornimi sistemi (SCADA, ERP, IoT), ter vključuje funkcionalnosti za spremljanje kakovosti, vzdrževanja, varnosti in skladnosti. Na primeru Betonarne Negonje 2.0 je bilo prikazano, kako digitalni dvojček postane strateški upravljavski sistem – ne le za tehnično spremljanje proizvodnje, temveč tudi za podporo odločanju, optimizaciji virov in dolgoročno vodenje obrata. Predstavljena rešitev se umešča v širši kontekst Industrije 4.0 in potrjuje, da je za uspešno uvedbo digitalnega dvojčka ključna podpora vodstva in dobro sodelovanje interdisciplinarnih strokovnjakov, gradbeno-digitalnega ekosistema.
Kolektivni člani ZBS, Združenja za beton Slovenije, ki so sodelovali na dogodku bodisi kot organizatorji ali kot predavatelji so IRMA, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo in Alpacem Cement.
ZBS, Združenje za beton Slovenije skrbi za razvoj in uveljavljanje uporabe betona v praksi ter razvoj in dvig betonske stroke.
Fotografije: IRMA
Vir: povzetki posameznih predstavitev povzeti po zborniku gradiv in referatov 32. slovenskega kolokvija o betonih (ISBN 978-961-96649-1-9)
