Kust tuleb betoon ja mis on tsement?
Homme on Eestis betoonipäev ja sel puhul valivad Eesti Betooniühing ja Eesti Ehitusmaterjalide Tootjate Liit 2017. aasta betoonehitise, ka meie teeme homme avalikuks, kes võitis Ehitusruudus lugejate lemmiku tiitli. Aga kui palju me teame betoonist: kus on selle juured, kuidas arenes ja mis sellest kõike teha saab? Ja kust tuleb tsement?
Betoon on ehituses kõige enam kasutatav materjal, milleta pole võimalik kaasaegset ehitust ette kujutada. Üldiselt mõistetakse betooni all tehiskivi, mis on valmistatud sideaine ja täitematerjalide segust ja mille omadused on kujunenud sideaine kivistumise tulemusena. Mineraalsete sideainete kasutamisel on üheks betoonisegu kohustuslikuks komponendiks ka vesi. Eestis kehtiva standardi EVS-EN 206: BETOON Spetsifitseerimine, toimivus, tootmine ja vastavus järgi on betoon materjal, mis saadakse omavahel segatud tsemendist, jäme- ja peentäitematerjalist ja veest, kusjuures betooni omadused kujunevad tsemendi hüdratatsiooni tulemusena.
Betoon annab tänapäeval tööd rohkem kui 60 miljonile inimesele maailmas. Aastas valmistatakse maailmas iga elaniku kohta terve tonn betooni. Betoonist tehakse tänapäeval majade vundamentide, kandepostide, silluste, vahelagede, kandvate seinte jms kõrval ka põrandaid, sissesõiduteid, õuesillutisi, õuemööblit, basseine ja nende ümbrust, aiainventari, tööpindu, mööblit, baarilette, kaminaid ja nende ümbrusi, vesiseadmeid. Betoon on tugev, mitte just liiga kallis ja kergelt valmistatav piiramatute võimalustega materjal.
Betooni ajaloost
Kirjalikud teadmised betoonist on pärit juba Vana-Rooma aegadest, kus opus caementicum’i all mõisteti sideainega seotud (tsementeeritud) agregaate. Eesti keelde on sõna betoon ilmselt tulnud laenuna saksa keelest, sakslased on aga omakorda teinud laenu prantsuse ladinakeelsest uusmoodustisest bitumen. Esmakordselt nägi termin beton trükivalgust 1753. aastal.
Praeguseks teadaolev esimene betoonileid pärineb Lepenski Virist (Ida-Serbia), kust on leitud lubjast, liivast ja kruusast arvatavalt umbes 5600 aastat enne meie ajaarvamist ehitatud jahionni põrand.
1974. aastal esitas prantsuse keemik Joseph Davidovisch hüpoteesi, mille kohaselt võiksid ka umbes 4500 a eKr ehitatud Giza ja Saqqara püramiidid Egiptuses olla pigem geopolümeersest lubjakivibetoonist kui looduskivist. Nimelt leiti katsekehade keemilisel, radioaktiivsel ja infrapunase kiirgusega analüüsimisel, et ehitusplokid koosnesid kaltsiitsetest agregaatidest ja teistest tavalistest alamatest geoloogilistest faasidest ning lisaks sellele geopolümeersest sideainest (tseoliitsest mineraalist).
Umbes 3000. aastast eKr võiks rääkida ka mineraalsete sideainete kasutamisest Suure Hiina müüri ehitusel. Umbes 800. aastaga eKr dateeritakse lubimörtide kasutamist Kreekas (kust see levis ka Kreetale ja Küprosele), mis olid isegi tugevamad hilisematest Rooma analoogidest. Umbes aastast 300 eKr pärineb informatsioon bituumeni (orgaaniline sideaine) kasutamisest kivide ja telliste sidumiseks babüloonlaste ja assüürlaste poolt.
Eraldi äramärkimist väärib siinkohal kindlasti aastatel 115 kuni 125 taastatud Rooma Pantheon, mis on vaieldamatult vanim tänapäevani kasutusel olev betoonrajatis (algselt alustati ehitust 27. aastal eKr, kuid ehitis hävis tulekahjus). Betooni aspektist rõhutatakse tavaliselt ka asjaolu, et Pantheoni rajamisel kasutati kergbetooni, mille tihedus vähenes hoone kõrguse suurenedes 1750-lt kuni 1350 kg/m3.
Esimese aastatuhande alguses kirjutatakse ka esimesed raamatud, milles kirjeldatakse betoone. Kirjeldatakse ka kergbetooni kasutamist tolleaegses ehituses ja tuuakse ära kergbetooni orienteeruv koostis: 1 osa lupja : 2 osa putsolaani : 1 osa purustatud tuffi. Rooma impeeriumi lagunemisega aga mandusid mineraalsete sideainete alased teadmised, unustati ka võimalused lubja omaduste parandamiseks putsolaansete lisandite abil ning betoonide kasutamine.
Tsemendi sünd ja olemus
Alles 1000 aasta pärast Rooma vanade käsikirjade leidmise järel taaselustus betooni uurimine, arendamine ja kasutus. 1824. aastal sündis tsement — kauaküpsenud revolutsioon betoonitehnikas — Joseph Aspdin patenteeris portlandtsemendi. Portlandi kivi järgi nime saanud tsement saadi peenjahvatatud lubjakivi ja savi segu põletamisel ahjudes temperatuuril 900…1000 °C kuni süsihappegaasi eraldumiseni (vältides paakumist) ning saadud produkti jahvatamisega.
Tsementi kasutatakse suure tugevuse ja kõvaduse saavutamiseks, eriti betooni tootmisel. Tsementi kasutatakse maa- või veealustes betoon- ja raudbetoonkonstruktsioonides, samuti ehitusmörtides koos lubja, savi ja teiste plastifitseerivate täitematerjalidega.
On olemas kaht tüüpi tsemente:
Mittehüdrauliline tsement, kus kuivaines ei tahkestu veega kokkupuutel, vaid õhus leiduva süsinikdioksiidi tõttu. Mitmed agressiivsed kemikaalid võivad aga hiljem seda tüüpi tsementi kahjustama hakata.
Hüdrauliline tsement, kus kuivaines tahkestub veega kokkupuutel. Hüdrauliliseks tsemendiks loetakse näiteks portlandtsementi, mis on tänapäeval peamine kasutusel olev tsement.
Tsement on tugeva leelisusega ja tsementeerumise protsess on eksotermiline. Märg tsement on väga söövitav ja leeliseline (vee pH=13,5), mistõttu nahale sattudes tuleb see kohe veega maha pesta, et vältida nahaärritust või põletushaavu. Sarnaselt märja tsemendiga võib kuiv tsemendipulber ärritada limaskesti, näiteks hingamisteid või silmi.
Raudbetooni sünd
1849. aastat peetakse üldiselt raudbetooni sünniaastaks. Prantsuse teadlane Jean Louis Lambot valmistas betoonpaadi, mille armeeris terasega, s.o tegemist oli esimese uuema aja betoonibaasilise komposiidiga (kuigi paadis kasutati koos betooni ja terast, polnud veel tegemist klassikalise raudbetooniga, milles teras võtab vastu tõmbepingeid ja betoon survel tekkivaid pingeid).
Joseph Monier tegi esimesi katsetusi betoonist lillepottide armeerimiseks ja võttis 1867. a nendele patendi. J. Monier’d on tihti loetud raudbetooni leiutajaks ja tema patendi saamise aastat raudbetooni sünniaastaks, kuna lillepotide terasvõrguga armeerimise mõttest liiguti edasi betooni armeerimiseni terasvarrastega.
Raudbetoonist asuti ehitama sildu ja I maailmasõja ajal tehti raudbetoonist kerega laevu. Laeva ehitamisel kasutatud kergbetooni uuringud, mis teostati 60 aastat pärast tema vettelaskmist, tõestasid betooni pikaealisust, ent majanduslikel kaalutlustel loobuti edaspidi selliste laevade ehitamisest. Teise maailmasõja käigus aga jätkus betooni ja raudbetooni laialdane kasutamine suuremahuliste kaitserajatiste ehitamisel. Pärast sõda hakati betooni laialdaselt kasutama ka elamuehituses.
Betooni ajalugu Eestis
Eestis võiks betoonitootmise alguseks pidada 1860. aastate lõppu, kui Kunda mõisa omanik John Carl Girard de Soucanton huvitus võimalusest valmistada kohapealsest merglist ja sinisavist tsementi.
1870. aastal toodeti Kundas juba esimesed tonnid tsementi. 1895. aastaks oli seal välja kujunenud kaasaegne tehas oma hüdroelektrijaama, tünnivabriku ja saeveskiga. Sajandivahetuseks oli tsemenditoodang tõusnud 51 000 tonnini, millest 2/3 läks ekspordiks. 700 elanikuga töölisasula Kunda sai 1920. a aleviks, 1938. linnaks. Enne sõda jõuti tehas üle viia põlevkivikütusele.
Pärast sõjaseisakut otsustati Kundas rajada uus tsemenditehas, samal aastal alustati vanas tehases põlevkivituhk-portlandtsemendi tootmist. Venemaalt värvatud ehitajate arvel tõusis linna elanike arv 1960ndatel maksimumini, kui äkki selgus, et linna sotsiaalse ja tehnilise infrastruktuuri mahajäämus on lootusetu.
Et õhu saastatus oli talumatuks muutunud, selgus veelgi hiljem. Veel 1990. a lendus 82 600 tonni tolmu. Tehase rekonstrueerimine kaasaegse tehnoloogia alusel lõpetati aastaks 1997 ja sestpeale on linna saastatus tsemenditolmuga vähenenud 90%.
Tänaseks päevaks on AS Kunda Nordic Tsement rahvusvaheline ettevõte, mis kuulub HeidelbergCement Group kontserni koosseisu, kus töötab ligikaudu 62 000 inimest 60 erinevas riigis. Kunda Nordic Tsement peamine tegevusala on klinkri ja erinevat liiki tsemendi tootmine. Tehases toodetakse Euroopa standardile vastavaid ehitustsemendi liike: portlandtsementi, portland-põlevkivitsementi, portland-komposiittsementi ja sulfaadikindlat portlandtsementi. Lisaks toodab ettevõte lubjakivikillustikku ning turustab graniitkillustikku.
Kunda tsemenditehasest tuleva toodangu najal on rajatud Eestisse näiteks Ihaste sild, Kultuurikatel, Rakvere Tark Maja, Tondiraba Jäähall, kui nimetada mõningaid.
Allikad: Eesti Betooniühing, Kunda Nordic Tsement
LOE LISAKS:
