בטון

 

האשורים והבבלים הכינו תערובות בטון עם חרס במקום מלט. המצרים השתמשו בבטון שהורכב מסיד וגבס. ברומא הכינו בטון מסיד מעורב עם אפר געשי. הבטון המודרני הומצא בידי המהנדס הבריטי ג'ון סמיטון (John Smeaton‏; 1724–1792) בשנת 1756, תוך ערבוב מלט, חלוקים ולבנים מפוררות. כיום גוברת הנטייה לעשות שימוש בחומרים ממוחזרים בייצור בטון, בעיקר באפר שנכתש מתוצרי הלוואי של תחנות כוח פחמיות. באופן זה קטן הצורך בחציבה מחד ובאזורי פסולת מאידך.

לבטון חוזק לחיצה גבוה, אך חוזק מתיחה נמוך (חוזק לחיצה גבוה – ניתן להעמיס על הבטון משקל כבד בבטחה. חוזק מתיחה נמוך – אי אפשר למתוח את הבטון מבלי שהוא ישבר). כדי להתגבר על מגבלה זו, בדרך-כלל יוצקים בטון יחד עם מוטות חיזוק מברזל, רשתות ברזל, או כבלים. התוצאה מכונה "בטון מזוין". בטון זה מסוגל להתמודד הן עם כוחות לחיצה והן עם כוחות מתיחה. המצאת הבטון המזוין מיוחסת לגנן הצרפתי ז'וזף מוניה (Joseph Monier‏; 1823–1906), שהכניס לראשונה בשנת 1868 מוטות פלדה לעציצי בטון שהכין.

כדי להגביר את חוזק המתיחה של הבטון, מותחים כבלי פלדה בעזרת ציוד מכני הנדסי, ועליהם יוצקים את הבטון. כבלים אלו שואפים להתכווץ חזרה (בדומה לקפיץ) וכך יוצרים על הבטון כוחות לחיצה. כאשר יופעלו על הבטון כוחות מתיחה שוב (על ידי משקלן של מכוניות שייסעו על הגשר, למשל) הם יאוזנו על ידי כוחות הלחיצה שנוצרו בצורה מלאכותית בזמן הבנייה. בבטון זה נעשה שימוש במבנים הדורשים חוזק רב והוא נקרא "בטון דרוך".

לעיתים מוספים חומרים שונים לתערובת הבטון כדי לשפר תכונות שונות, כגון זמן ההתקשות. בין השאר נעשה שימוש גם בחומרים לוכדי אוויר, הגורמים להופעת בועות אוויר קטנות בבטון, ובכך משפרים את הבידוד התרמי שהוא מספק. עם זאת, בועות אוויר גדולות מדי, אשר עלולות להיווצר בטעות בשל מוטות פלדה שבתוכו, ותבניות העץ (טפסות) אשר שימשו ליציקתו, פוגעות בחוזק הבטון. ציפוף הבטון נעשה בעזרת הכאה בפטישים על דפנות התבנית בה נמצא הבטון או בעזרת מרטט חשמלי שמוכנס ישירות לבטון.

גימור פני הבטון ביציקה נעשה בהתאם לשימוש הרצוי: במקומות שבהם באה שכבה נוספת על גבי היציקה (כדוגמת ריצוף), הבטון מרודד בצורה גסה בלבד. לעומת זאת באולמות ספורט ומבני תעשייה שבהם נותר הבטון חשוף, מתבצעת לרוב החלקה מלאה של הבטון באמצעות כלי עבודה המכונה "הליקופטר".

הבטון משמש, בדרך-כלל, לבניית השלד הנושא של הבניין, ובכלל זה, יסודות, רצפה, תקרות ועמודים תומכים, ואילו הקירות עצמם נבנים מבלוקים או מלבנים. עם זאת, לאחר מלחמת המפרץ הראשונה חוקק בישראל חוק המחייב כל דירת מגורים להכיל חדר אחד לפחות הבנוי כולו מבטון מזוין. חדר ממוגן זה, המכונה "מרחב מוגן", מהווה תחליף למקלטים שהיו מחויבים על-פי חוקי הבנייה הישנים.

 

  ערך מורחב – מלט בישראל

בתולדות הבנייה המודרנית בישראל מילא הבטון תפקיד מרכזי. הוא ליווה את הבנייה מראשית היישוב במפעלים אזרחיים כמו תחנת הכוח בנהריים ובבנייה למגורים, כמו גם בפרויקטים ביטחוניים כמו הקריה למחקר גרעיני. השימוש הרב בבטון, בעיקר בשנותיה הראשונות של המדינה, הביא גם להקמת מפעל נשר רמלה. כתוצאה מכך התגבש בארץ סגנון בנייה למגורים אשר מתבסס על שלד בטון. למבנה הטיפוסי הזה ישנם יתרונות מסוימים של חוזק וגמישות וחופש בתכנון. מצד שני, מאחר שלבטון תכונות תרמיות בעייתיות מאוד, נמצא כתוצאה מכך סטנדרט הבידוד התרמי בפיגור ניכר בהשוואה לעולם המפותח^{[דרוש מקור]}. לבטון מיוחסת השפעה עצומה גם על סגנון הבנייה המקומי שהתפתח בארץ – למתכנן ניתנת חירות כמעט מושלמת לתכנן את המבנה ללא תלות קונסטרוקטיבית בין הקומות של המבנה בבניינים פשוטים.

חוקי הבנייה בישראל מחייבים את כל הבניינים לשלד מבטון מזוין או שלד פלדה המצופה בבטון.

רוב הבטון מיוצר כיום במפעל בטון. הבטון נלקח לאתרי בנייה או שנעשה בו שימוש במפעל עצמו. מיעוט הבטון מיוצר באתר הבנייה ומשמש את האתר שבו הוא מיוצר בלבד. בטון שמיוצר באתר הבנייה מאופיין בתנאי בקרה נמוכים, ולכן האפשרות לייצר בטונים משובחים באתר היא מוגבלת ביותר. קיימים תקנים המסדירים את סוגי הבטון השונים, את מקום ייצורם ואת סוגיהם.

ישנם מפעלים שבנוסף להיותם מפעלים לייצור בטון, משמשים גם להכנת מוצרי בטון כגון בסיסי תמיכה לעמודי חשמל ובטונדות.

במפעל הבטון יש ריכוז חומרים המשמשים ליצירת הבטון: צמנט פורטלנד, חול, חצץ, אפר פחם ועוד. את החומרים שופכים בתחנות המתאימות ומשם הם נלקחים בצורה אוטומטית, בריכוז הנכון, לשלבי הייצור שבהם הם נדרשים.

  ערך מורחב – בטון מזוין

 

בטון מזוין הוא טכנולוגיית בנייה המשלבת בטון עם חומר אלסטי במטרה לקבל חומר בנייה חזק במיוחד.^[1] כמעט תמיד מדובר בשילוב של בטון עם פלדה אך קיימים גם חומרים אפשריים נוספים. בתוך הבטון המזוין נמצאים רשתות או מוטות פלדה המתחברים אל הבטון תוך כדי יציקתו. התוצר המתקבל מיציקה של בטון הלוכד בתוכו את המוטות והרשתות האלו נקרא 'בטון מזוין' והוא חומר המסוגל להתנגד לסוגים שונים של מאמצים. השילוב המוצלח של שני החומרים, בטון ופלדה, נובע מכך שמקדמי ההתפשטות שלהם בחום כמעט זהים ולכן, כאשר רכיב מבטון מזוין מתחמם או מתקרר, הוא אינו מתעוות או נסדק.

  ערך מורחב – בטון דרוך

בטון דרוך הוא סוג של טכנולוגיית בנייה המשתמשת בבטון ובכבלי פלדה מתוחים. קורות מבטון דרוך משמשות בדרך כלל לבניית גשרים או קירויים הנושאים עומסים גדולים על פני משטחים גדולים. אלמנטים מבניים מבטון דרוך יכולים להגיע לשטח פנים רחב מכאלו הבנויים מבטון מזוין.

את הבטון שמיוצר במפעל, מובילים לאתרי הבנייה בעזרת מערבלי בטון. מפעלים מסוימים מטעינים את המערבלים בתערובת בטון מוכנה, ואחרים, רק שופכים את החומרים בכמויות הנכונות, אל מערבלי הבטון.

 

בבנייה המודרנית מקובל להשתמש בבטון גם לצרכים אדריכליים.

לצורך העיצוב האדריכלי משתמשים בבטון לבן, או בבטון שהוספו לו חומרי צבע שונים וכן משתמשים במערכות מעוצבות ומיוחדות של טפסות.

כדי לייצר בטון לבן, משתמשים במלט מסוג צמנט פורטלנד לבן. במלט זה נמנעים מערבוב אפר פחם.

בין שנות ה-50 ועד אמצע שנות ה-80 של המאה ה-20 היה אופנתי באדריכלות סגנון הברוטליזם – בנייה בבטון חשוף.

השיקולים בבחירה בין כביש בטון ואספלט, מחולקים לשלושה: עלות הקמה, זמן הביצוע ועלות התחזוקה. לכל סוג כביש יתרונות וחסרונות.

כביש בטון אינו עשוי מבטון טהור אלא מבטון מעורב עם אספלט, כדי לקבל קצת יותר גמישות.

יתרונותיו של כביש בטון:

1. תדירות התחזוקה: כבישי בטון עמידים יותר מאשר כבישי אספלט. כביש בטון סלול היטב יחזיק כ-40 שנה, ללא צורך מיוחד בתיקונים, ואילו כביש אספלט יחזיק כ-10 שנים לפני הצורך בריבוד מחדש, כאשר באזורים גשומים, הוא דורש תיקונים לרוב כבר אחרי 5 שנים.
2. צריכת דלק: כבישי בטון מאפשרים נסיעה חסכונית יותר בדלק מאשר בכבישי אספלט, היות שהם הרבה פחות אלסטיים מהם. עבור רכב פרטי המשמעות זניחה, אך עבור משאיות עמוסות ההפרש בצריכת הדלק יכול להגיע לכדי 10%–15%.
3. עמידות בפני זיהומים ופגעי מזג האוויר: כבישי בטון אינם סופחים אליהם זיהומים, כגון שמן, הנשפכים מרכבים, ועמידים יותר מכבישי אספלט להשפעות מזג האוויר. לכן, במקומות הרריים ובעיקר באיים טרופיים נהוג לבנות כבישי בטון.
4. קיימות: אספלט מקורו בתוצרי נפט שהם משאב מוגבל, ואילו מלט מיוצר מאבן גיר המצויה בשפע.

חסרונותיו של כביש בטון:

1. עלות סלילה: יקרה משמעותית עבור כביש בטון מאשר עבור כביש אספלט^{[דרוש מקור]}.
2. בטיחות: כבישי בטון בטוחים פחות בגשם ובשלג מכבישי אספלט, היות שסכנת ההחלקה על בטון גבוהה יותר.
3. זיהום קולי: כבישי בטון סופגים פחות את הרעש הנוצר מהחיכוך בין הצמיג לכביש מאשר כבישי אספלט, והדבר בא לידי ביטוי ברעש רב יותר הנגרם מהתנועה על הכביש.
4. מורכבות התחזוקה: אומנם כביש בטון דורש תחזוקה מועטה, אך כאשר זו נדרשת, לרוב היא מחייבת החלפת מקטע שלם^{[דרוש מקור]}.

באופן עקרוני, ככלל אצבע, כביש בטון עדיף בכבישים שיש בהם תנועה רבה ובעיקר תנועה המכילה רכב כבד. למרות זאת, רוב הכבישים החדשים הנסללים בעולם הם כבישי אספלט. טכנולוגיות חדשות בתחום כגון הוספת שכבות של רשתות פוליאסטר מצופות המחזקות את ההתנגדות למתיחה של הכביש, מחזקות את ההעדפה לכבישי אספלט.

בטון מוחלק-מוטבע הוא שיטת שימוש ייחודית ליישום בטון, המאפשרת לחפות משטחי רצפה או קיר, ולעצבם באמצעות תבניות שמקנות לבטון מראה טבעי.

הבטון מאפשר מגוון גדול של עיצובים – שילוב דוגמאות אבנים, התאמת צבעים, בחירת גודל האבן ואף בחירת המרקם. עמידות הבטון היא גבוהה ביותר לתנאי מזג האוויר ושטח קשים, וחוזקו המופלג מתבסס על חומרים מוספים כגון: אקריליים, אבקות צבע מקשיחות, מעכבי ייבוש התורמים לאשפרה נאותה, חומרי איטום למיניהם. שימוש בבטון מוחלק-מוטבע מוזיל משמעותית את עלויות החיפוי, וברוב המקרים מקנה עמידות גבוהה בהרבה מחיפויים אחרים. לאחר יישום בטון מוחלק-מוטבע וייבושו, מצפים אותו בחומר אוטם המאפשר שליטה על הברק ומקנה לבטון יכולת עמידות גבוהה לאורך זמן. לבחירת האדריכלים יש אפשרות לציפוי איטום מט או מבריק ושימוש האימפרגנציה לפני הסילר.

 

חוזק הבטון משתנה בהתאם לתערובת שממנו נעשה, ולתנאי הערבול שלו. חוזקו נקבע בבדיקות מעבדה והוא מקוטלג על פי התקנים המתאימים לערך בין ב-10 לב-100. המספר מבטא את חוזקו לאחר 28 יום ביחידות מגה פסקל (מגפ"ס). הבטון הנמצא בשימוש הנרחב ביותר הוא בטון ב-30 והוא לרוב סוג הבטון בעל החוזק המינימלי המשמש ליציקת אלמנטים קונסטרוקטיביים.

מכיוון שלפעמים נשאר במערבלי הבטון עודף בטון, יש לדאוג למקום שבו ניתן לרוקן אותו. ולכן, ישנם מפעלים בעלי בורות ענק לשפיכת הבטון המיותר. מפעלים אחרים משתמשים בטכנולוגיות חדישות על מנת למחזר את עודפי הבטון^{[דרוש מקור]}.

קיים סוג של בטון שמעביר אור, כלומר ניתן להבחין בעדו בצלליות. ככל שעוצמת האור גדולה יותר, הצלליות מצידו השני ברורות וחדות יותר. הפרויקט הראשון שבוצע עם בטון מעביר אור הוא פסל המציין את כניסתה של הונגריה לאיחוד האירופי. מאז ועד היום נבנו מספר פרויקטים העושים שימוש בחומר, הן בקירות, הן ברצפות ואף ביצירות אמנות ובפרטי עיצוב כגון מנורות ועוד. החומר מורכב ממיליארד סיבים אופטיים (לבלוק) העשויים בצורת רשת. הסיבים אינם פוגעים בחוזקו של הבטון מעביר האור. את הרשת ניתן לעצב, לצופף או לרווח לפי הטקסטורה שרוצים לקבל בזמן מעבר האור. את הבלוקים והפנלים ניתן לייצר בגדלים שונים ובצבעים וטקסטורות שונות.

בד בטון (באנגלית: Concrete Cloth, או בקיצור: CC) הוא בד סָפוּג במלט שמתקשה בעת התייבשות. הוא מאפשר בנייה ללא צורך בציוד מכני או ציוד ערבוב.

יתרונות: מהיר וקל לשימוש גמיש, חזק ועמיד בסביבה משתכת\כימית עמיד בפני מים ואש. ממקמים את הבד ומוסיפים מים – עביד למשך 2 שעות ומתקשה עד 80% כוח בתוך 24 שעות.

CC זמין ב-3 עוביים ובגלילים ניידים עבור אדם אחד, ליישומים עם גישה מוגבלת, או כאשר ציוד כבד אינו זמין. משתמשים בו בדרך כלל למקלטים עמידים בפני כדורים בשעתיים של עבודה, או למבנים מהירים באזורי אסון.

במהלך ייצור הבטון קולים אבני גיר בטמפרטורה גבוהה, המחייבת השקעה עצומה של אנרגיה. בתהליך נפלטים הרבה גזי חממה. בנוסף, בהתפרקות הגיר משתחרר פחמן דו-חמצני. לפי ההערכות, ייצור של כל טונה מלט פולט חצי טונה של פחמן דו-חמצני. קיימות שיטות חלופיות ירוקות, אך הן עדיין יקרות ואינן בשימוש נרחב.^[2]

• בטונייר – במקום החצץ שמים נייר, כך המבנה יותר קל.

• בגני שעשועים ניתן למצוא מתקנים עשויים צמיגים עטופים בבטון.

• איטום גבישי
• בית הבטון

• אדריאן פורטי, בטון ותרבות: היסטוריה חומרית, הוצאת בבל, 2024.^[3]

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: בטון
ספר לימוד בוויקיספר: בטון
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: בטון

• מוזיאון המדע בירושלים-בטון
• בניית שלד המבנה, אדריכלות ובנייה בישראל
• אקונומיסט, המומחית מספר אחת בעולם לבטון מזוין: איראן, באתר הארץ, 11 במרץ 2012
• דר. משה נחמני, ‏בטון ידידותי לסביבה – כמו זה שבו השתמשו הרומאים, באתר "הידען", 16 ביוני 2013
•   Getting Buried In Concrete To Explain How It Works, סרטון בערוץ "Veritasium", באתר יוטיוב (אורך: 24:03), 14 באפריל 2023
•   בטון, דף שער בספרייה הלאומית