Redigerer Betong (avsnitt)

== Materialet ==
[[Fil:ConcreteComponents.jpg|thumb|Blandeforhold (vektfordeling)]]
Læren om materialet betong kalles [[betongteknologi]].

Betong består av vann, sement, tilslag og tilsetninger. Blandingen av vann og sement kalles sementlim eller sementpasta. Tilslaget, som er et samleord for sand, stein og pukk, blir blandet sammen med sementpastaen. Vanligvis, men ikke alltid, blander man også i tilsetningsstoffer. Det er stoffer som utgjør en relativt liten andel målt i vekt og volum, men som har stor innvirkning på hvilke egenskaper betongen har enten i fersk eller herdet tilstand.

Betong er et mer eller mindre flytende materiale rett etter blanding, og er derfor lett å forme. Men etter hvert som hydratiseringen pågår gjennomgår betongen en herdeprosess og blir et fast materiale. Utstøping og bearbeiding må foregå i løpet av få timer etter blanding, mens betongen fremdeles er mulig å bearbeide.

Til en kubikkmeter vanlig betong vil det normalt gå med 140–190 liter vann, 300–350&nbsp;kg sement, 950&nbsp;kg sand og 900&nbsp;kg stein/pukk, tilsammen ca. 2300&nbsp;kg. Ved å endre blandeforholdet mellom vann, sement, tilslag og tilsetninger kan man styre egenskapene til betongen, og i stor grad tilpasse betongen til å møte gitte krav.

I Norge produseres betong i henhold til standarden NS-EN 206-1. Standarden gjelder for betong til plasstøpte konstruksjoner, prefabrikkerte konstruksjoner og lastbærende produkter for bygg- og anleggskonstruksjoner.

Betong produseres i flere forskjellige kvaliteter. Det er først og fremst styrke og bestandighet som skiller kvalitetene fra hverandre. Hvis man sammenligner de betongkvalitetene som brukes mest (B20,&nbsp;B25,&nbsp;B30,&nbsp;B35&nbsp;og&nbsp;B45), kan man grovt sett si at den beste (B45) er 2-3 ganger sterkere enn den dårligste&nbsp;(B20). Levetiden er sterkt avhengig av hvilke omgivelser betongkonstruksjonen står i, for eksempel om den står i tørre og frostfrie omgivelser innendørs, eller om den er utsatt for frost, vann og [[veisalt]]er utendørs.

I Norge brukes vanligvis [[portlandsement]].<ref name=":1" />

=== Armert betong ===
Betongen har stor trykkstyrke, men liten strekkstyrke. For at en betongkonstruksjon skal kunne tåle strekkpåkjenninger må den [[armering|armeres]]. Betong og armering fungerer sammen som et [[komposittmateriale]] –&nbsp;armert&nbsp;betong&nbsp;– der betongen bærer trykkreftene og armeringen tar opp strekkreftene. Det er to armeringsprinsipper som benyttes: [[slakkarmering]] og [[Spennarmert betong|spennarmering]]. Forskjellen er at ved spennarmering settes armeringen under spenning ved at den strekkes. Dette medfører at armeringen overfører krefter til betongen og trykker betongen sammen. Slakkarmering er tradisjonelle armeringsstenger eller -nett som ligger innstøpt i betongkonstruksjonen. Både spennarmering og slakkarmering lages av stål. Nye armeringsprodukter, blant annet basert på [[karbonfiber]], er under utvikling men ennå ikke kommersielt konkurransedyktig med stål.

Slakkarmerte konstruksjoner kan utføres med [[fiberarmering]] i stedet for stangarmering. Fiberarmering er fibre av ståltråd eller [[polypropen]]. De er typisk ca. 5&nbsp;cm lange, har forankringer i begge ender, og blandes inn i betongen på blandeverket. Fiberarmering blir mest benyttet i sprøytebetong. Fiberarmert betong kan oppnå stor seighet.

Enkelte konstruksjoner armeres ikke, rett og slett fordi de utformes slik at de kun blir utsatt for trykkrefter. Et godt eksempel er [[demning|gravitasjonsdammer]], som er demninger som utformes slik at vanntrykket i kombinasjon med egenvekten til dammen sørger for at betongen alltid vil stå under trykk.

=== Bestanddeler ===
[[Fil:Concrete aggregate grinding.JPG|thumb|Frilagt betongoverflate]]
[[Sement]]en er bindemiddelet i betongen. Den blir produsert av [[kalkstein]], iblandet forskjellige tilsatskomponenter, malt til pulver og brent. Etter brenningen blir den tilsatt [[gips]], malt på nytt, og tilsatt [[jernsulfat]]. Det kan også bli blandet inn andre materialer som [[Flyveaske|flygeaske]] eller [[slagg]]. Det blir produsert flere typer sement, som alle har forskjellige egenskaper mht rask eller langsom herding, og høy eller lav styrke.

Tilslaget, sand og stein, utgjør mesteparten av betongvolumet (60-70 %). Ulike sammensetninger av bestanddelene vil gi betong med ulike egenskaper. For å gi best mulig betongkvalitet bør tilslaget være velgradert. Det vil si at det bør være sammensatt av alle steinstørrelsene opp til en gitt maksimumstørrelse, slik at det ikke blir store hulrom som opptar mye sementpasta.

Brukere av betong vil helst prøve å oppnå alle betongens gode egenskaper, og samtidig unngå de mindre gode. For å klare det i størst mulig grad er man avhengig av å bruke tilsetningsstoffer.
Begrepet «tilsetningsstoffer» er definert i [[Norsk Standard]] NS-EN 206-1 som ''«Materiale som tilsettes under blanding i små mengder i forhold til sementmengden for å endre egenskapene til fersk eller herdnet betong.»'' Det finnes mange forskjellige tilsetningsstoffer som påvirker betongen på forskjellig måte. Tilsetningsstoffene deles inn i klasser etter hvilken funksjon de har:
* A – akselererende (gjør at betongen herder raskere)
* P – vannreduserende, eller plastiserende (gjør at man kan bruke mindre vann i betongen)
* R – retarderende (gjør at betongen herder langsommere)
* I – injiserende (øker flyteevnen til betongen)
* L – luftinnførende (øker luftinnholdet i betongen)
I tillegg finnes det andre stoffer for helt spesielle formål.

=== Sementpasta ===
Sementpasta eller sementlim er en blanding av vann og sement. Størknet eller herdet sementpasta kalles ''sementgel''.<ref name=":0">{{Kilde bok|url=http://urn.nb.no/URN:NBN:no-nb_digibok_2015062208211|tittel=Betonglære 1|forfatter=Ødegaard, Eyvind|forlag=Universitetsforlaget|isbn=8200405508|utgivelsessted=Oslo|side=|utgivelsesår=1993}}</ref> Betong består av en blanding av vann, [[sement]] (som kan kombineres med annet bindemiddel som [[pozzolan]]), [[tilslag]], armering og tilsetningsstoffer.<ref>{{Kilde bok|url=http://urn.nb.no/URN:NBN:no-nb_digibok_2017110848588|tittel=Diverse materialer i kontakt med sementbaserte materialer|forfatter=Dingsøyr, E.|utgivelsessted=[Brevik]|side=|utgivelsesår=1986}}</ref> Sementpastaen dekker overflatene på sand og stein (tilslaget) som er tilsatt i blandingen for å gi best mulig [[Fasthetslære|fasthet]] og tetthet i ferdig betong.<ref name=":0" /> Når man produserer betong blander man alltid vannet med sementen før man tilsetter resten. Denne blandingen av vann og sement kalles sementpasta.

Vektforholdet mellom vann og sement kalles v/c-tallet.<ref name=":0" /> Dette er en meget viktig parameter ved betongproporsjoneringen fordi den har stor innvirkning på hvilke egenskaper den ferdige betongen vil få og hvor lett den er å arbeide med.<ref name=":1">{{Kilde bok|url=http://urn.nb.no/URN:NBN:no-nb_digibok_2009101200028|tittel=Betongboka|forfatter=Søpler, Birger|forlag=Universitetsforl.|isbn=8200417522|utgivelsessted=Oslo|side=|utgivelsesår=1995}}</ref> Hvis man blander betong med v/c-tall som er lavere enn 0,4 risikerer man at ikke all sementen blir utnyttet fordi den ikke har vann nok å reagere med. Betong med v/c-tall på 0,4 er nær det optimale mht kvaliteten på den ferdige betongen. Ofte blandes det betong med v/c-tall opp mot 0,7 og i ekstreme tilfeller opp mot 0,9. Dette vil føre til redusert betongkvalitet, men fordelen er at betongen blir lettere å jobbe med fordi den blir mer flytende.

=== Materialegenskaper ===
Betong lages i mange forskjellige kvaliteter. [[Norsk Standard]] NS-EN 206-1 klassifiserer betong etter de to viktigste egenskapene til materialet: fasthet og bestandighet.
* Fasthetsklassene for [[normalbetong]] og [[tungbetong]] er B10, B20, B25, B30, B35, B45, B55, B65, B75, B85 og B95. Fasthetsklassene for [[lettbetong]] er LB12, LB20, LB25, LB30, LB35, LB45, LB55, LB65 og LB75. Tallet angir trykkfastheten i MPa, og trykkfastheten er høyere jo større tallet er.
* Bestandighetsklassene er M90, M60, M45, MF45, M40 og MF40. Tallet angir vanninnholdet i betongen, og bestandigheten er høyere jo lavere tallet (vanninnholdet) er. F-en står for frostsikker.
Andre egenskaper som bør nevnes er stivhet, vanntetthet og evne til brannmotstand.

[[Fil:Bending.svg|thumb|Undersiden av en bjelke er utsatt for strekk og må armeres for at ikke bjelken skal brekke. (Pilene symboliserer lasten som hviler på bjelken.)]]
Når vi snakker om betongens fasthet mener vi trykkfasthet. Med trykkfasthet menes det maksimale trykket betongen kan utsettes for uten å gå til brudd. Trykket måles i [[pascal (enhet)|megapascal]] MPa. De mest brukte fasthetsklassene er B20-B45.

Uopprisset betong har også en viss strekkfasthet, dvs at betong kan overføre strekkrefter. Men strekkfastheten er betydelig mindre enn trykkfastheten, inntil ca. 10%. I de fleste tilfeller ønsker vi å utnytte betongens store trykkfasthet på en økonomisk fornuftig måte. Skal vi gjøre det så vil det nesten alltid bli områder i betongkonstruksjonen der strekkspenningene blir større enn betongens strekkfasthet. Det mest vanlige stedet hvor det vil opptre så store strekkspenninger i en betongkonstruksjon er på undersiden av en bjelke, eller et dekke. For å forsterke betongen blir slike områder av konstruksjonen armert. Vanlig [[armering]], som er laget av [[stål]], har en strekkfasthet på minimum 500 MPa, noe som er mer enn 200 ganger høyere enn betongens strekkfasthet.

Det er betongens trykkfasthet som bestemmer hvor store dimensjoner en betongkonstruksjon må ha for å klare de lastene den skal bære. Desto større trykkfasthet betongen har, desto mindre dimensjoner trenger konstruksjonen å ha.

Betongens stivhet, eller [[elastisitetsmodul]], er sterkt avhengig av fastheten. Det er derfor ikke nødvendig å klassifisere betong etter stivhet. Stivheten avgjør hvor store deformasjoner en konstruksjon vil få når den påsettes en last. Desto større stivhet betongen har, desto mindre deformasjoner vil konstruksjonen få.

Betongens bestandighetsegenskaper forteller noe om hvor godt egnet betongen er til å motstå ytre påkjenninger over tid. Betong som blir utsatt for vær og vind vil med tiden brytes ned. Når betongen produseres er det viktig å være klar over hva slags miljø den kommer til å stå i. Da kan man lage betong med de egenskapene den trenger for å få en tilstrekkelig lang levetid i det miljøet. Eksempler på forskjellige miljøer er:
* tørt og frostfritt innendørs
* fuktig, vått og samtidig utsatt for vekselvis fryse- og tineperioder
* utsatt for sjøsprøyt, veisalter eller kjemikalier
Betong som er utsatt for sjøvann eller veisalter, som for eksempel kaier og broer, trenger helt andre bestandighetsegenskaper enn en innendørs betongvegg som aldri utsettes for verken vann, salt, kjemikalier eller frost.

[[Fil:ConcreteHardening.JPG|thumb|Typisk fasthetsutvikling første 2 måneder]]
Trykkfasthet, stivhet og bestandighet er tre forskjellige egenskaper.
* Trykkfastheten bestemmer hvor store laster en betongkonstruksjon med gitte dimensjoner kan bære.
* Stivheten bestemmer hvor store deformasjoner en betongkonstruksjon med gitte dimensjoner vil få.
* Bestandighetsegenskapene bestemmer hvor lang levetid en betongkonstruksjon i et gitt miljø vil få.
Materialteknisk er sammenhengen mellom dem så sterk at vi ikke klarer å lage en betong der en av egenskapene er svært god samtidig som at de to andre er mindre gode – eller motsatt.

På grunn av at hydratiseringen mellom vann og sement pågår i lang tid etter utstøping vil betongen få bedre egenskaper etter hvert som tiden går inntil et visst punkt da hydratiseringen stopper opp. Etter 28 døgn vil trykkfastheten normalt være ca. 80-90 % av ferdig trykkfasthet.

=== Ulike betongtyper ===

==== Vanlig betong ====
Vanlig betong, som på fagspråket kalles [[normalbetong]], har en [[densitet]] på 2000–2600&nbsp;kg/m³.

==== Lettbetong ====
Ved å bruke tilslag som er lettere enn sand og stein, som for eksempel ekspandert leire ([[Leca]]), [[pimpstein]] eller [[skumplast]]perler, kan man lage [[lettbetong]]. Densiteten blir vanligvis under 1800&nbsp;kg/m³, og kan bli laget helt ned mot ca. 300&nbsp;kg/m³. På grunn av at den er mer [[pore|porøs]] har lettbetong lavere trykkfasthet enn normalbetong, men den har til gjengjeld bedre varmeisolerende egenskaper. Lettbetong er spesielt interessant å bruke der det er nødvendig å spare vekt, for eksempel ved dårlige grunnforhold.

==== Tungbetong ====
Tungbetong blir laget ved å bruke tunge tilslagsmaterialer som [[magnetitt]] eller [[barytt]] og kan få en densitet på opp mot 5600&nbsp;kg/m³, som er over det dobbelte av normalbetong. Eksempler på bruksområder for tungbetong er som motvekter på kraner, ballast i skip, og beskyttelse mot radioaktiv stråling.

Tungbetong har [[densitet]] over 2 600 kg/m². Tungbetong blir laget ved å bruke tunge [[Tilslag|tilslagsmaterialer]] som [[magnetitt]] eller [[barytt]] og kan få en densitet på opp mot 5 600 kg/m³, som er over det dobbelte av [[normalbetong]].

Sammenlignet med bruken av normalbetong er det svært sjelden man bruker tungbetong. I de tilfellene det brukes er det fordi man ønsker å utnytte en av de to fordelene tungbetong har, enten tyngden eller tettheten. Konkrete eksempler på bruksområder for tungbetong er som motvekter på kraner, ballast i skip, og beskyttelse mot [[radioaktiv stråling]].

==== Selvkomprimerende betong (SKB) ====
[[selvkomprimerende betong|SKB]], eller selvkomprimerende betong, er betong som er tilsatt superplastiserende stoffer og derfor har spesielt gode flyteegenskaper. For å få vanlig betong til å fylle formen helt under utstøping må den normalt vibreres slik at luftlommene drives opp til overflaten. Det gjøres ved å stikke en [[vibrator]] ned i den ferske betongen og trekke langsomt opp slik at luften trekkes med opp og ut av betongen. Selvkomprimerende betong letter støpearbeidet betydelig fordi SKB er så tyntflytende at det ikke er nødvendig å vibrere. Det er spesielt fordelaktig i slanke konstruksjoner, der armeringen ligger tett, og der det er overforskaling som gjør det vanskelig å komme til med vibrator. En ulempe med SKB er at forskalingen må lages tettere enn ved bruk av vanlig betong.

==== Sprøytebetong ====
[[Fil:P1020204.JPG|thumb|Fjellskjæring dekket med [[sprøytebetong]]]]
Betong som blir sprøytet på en annen overflate, vanligvis fjell eller gammel herdet betong, ved hjelp av trykkluft kalles [[sprøytebetong]]. I dag er det to metoder for sprøytebetong i bruk, tørrsprøyting og våtsprøyting. Ved tørrsprøyting blir tørrstoffene sement og tilslag ført fram til munnstykket der vann blir tilsatt. Ved våtsprøyting blir betongen blandet før den føres fram til munnstykket. Sprøytebetong blir ofte armert med fiberarmering. Et av anvendelsesområdene til sprøytebetong er fjellsikring. Et lag sprøytebetong, typisk ca. 70-100mm tykt, kan brukes i kombinasjon med [[fjellbolt]]er for å sikre at løse steiner ikke faller ut fra vertikale utsprengte fjellskjæringer eller fra tak i tunneler. Et annet bruksområde er betongrehabilitering. Da blir skadet betong fjernet, armeringen frilagt, overflaten rengjort, og ny betong blir sprøytet på for å beskytte armeringen og gjenoppbygge betongkonstruksjonen.

==== Kvitasfalt ====
Kvitasfalt (ofte forvekslet med asfalt) er en type betong/betongdekke som i fagmiljøer vekker stor interesse grunnet sin hvite farge og gode holdbarhet. [[Steigentunnelen]] er tunnelen som per 2021 har den mest velholdte kvitasfalten i Norge.

=== Nedbryting ===
Mange anser betongkonstruksjoner for å være vedlikeholdsfrie og tilnærmet evigvarende. Slik er det ikke. Betong vil brytes ned med tiden akkurat som andre materialer. Moderne betongkonstruksjoner av god kvalitet kan man forvente at vil stå i 50-200 år uten å behøve vedlikehold av betydning. Men hvis man har bygget med en betongkvalitet som er uegnet i det miljøet konstruksjonen står, eller har gitt konstruksjonen en uheldig utforming, kan den være moden for omfattende vedlikehold eller riving allerede etter 20-30 år.

Nedbryting av armert betong skjer enten ved at betongen brytes ned, ved at [[armering]]en [[korrosjon|korroderer]], eller ved en kombinasjon. Betong brytes ned hvis den blir utsatt for påkjenninger den ikke er laget for å motstå. Det kan være mekaniske påkjenninger, frost eller kjemiske reaksjoner med stoffer som er i eller kommer i kontakt med betongen. Hvis armeringen begynner å [[rust]]e skyldes dette nesten alltid enten [[karbonatisering]] eller [[klorider|kloridinntrengning]].

==== Rustangrep på armeringen ====
''Armeringen'' ligger beskyttet inne i betongen. Denne beskyttelsen virker av to grunner. Den ene grunnen er at betongen i stor grad hindrer vann å komme inn til armeringen. Den andre grunnen er at betong er svært [[base|basisk]], har en [[pH]]-verdi på 11-13, og derfor danner en beskyttende [[oksider|oksidfilm]] på ståloverflaten. Betongen herder ved at vann og sement reagerer kjemisk. Noen av reaksjonsproduktene fra herdeprosessen har den negative egenskapen at de reagerer med CO<sub>2</sub> i luften og senker pH-verdien i betongen. Dette kalles [[karbonatisering]]. Hvis pH-nivået i betongen synker til under 9,5 vil oksidfilmen forsvinne. Det sjiktet der betongen har pH-verdi på 9,5 kalles karbonatiseringsfronten. Karbonatiseringen starter ytterst i betongoverflaten, der betongen først kommer i kontakt med CO<sub>2</sub>, og karbonatiseringsfronten jobber seg innover i betongen med en hastighet på noen millimeter pr tiår. Karbonatiseringsfronten når etter hvert fram til armeringen, som normalt ligger 25–60&nbsp;mm innenfor betongoverflaten. Da forsvinner oksidfilmen fra overflaten av stålet, og risikoen for rustangrep på armeringen øker betydelig.

[[Fil:Fractured reinforced concrete column.JPG|thumb|Overbelastet betongsøyle]]
Betong kan inneholde klorider når den blir produsert. Det skjer hvis den blir tilsatt [[sjøvann]] eller kloridinnholdig tilslag, noe som vil være veldig uheldig. Klorider kan også bli tilført den herdede betongen senere, for eksempel hvis den utsettes for sjøvann eller veisalt. Hvis en tilstrekkelig mengde klorider trenger inn til armeringen, og det er tilgang på vann og oksygen, vil det nesten alltid resultere i rustangrep på armeringen. Hva som er kritisk kloridinnhold varierer fra betongkonstruksjon til betongkonstruksjon. Prefabrikkerte elementer laget på 60- og 70-tallet har vist en tendens til å bli nedbrutt av klorider. Grunnen til dette er utstrakt bruk av salt for å fremskynde herdingen.

==== Nedbryting på grunn av frostskader ====
Betongen kan brytes ned på grunn av ''frostskader''. Fritt vann i betongens [[pore]]r vil kunne fryse og medføre strekkspenninger i betongen med påfølgende skader. Det er kun for porøse betonger, for eksempel i bestandighetsklasse M90 (høyt [[v/c-tallet|v/c forhold]]), at deler av det frie vannet fysisk fryser til is. I de fleste betongkvaliteter er det andre effekter, som [[osmose]], som påfører betongen strekkspenninger. En betong som står tørt er ikke utsatt for nedbryting på grunn av fryse- og tinesykluser, mens en betong som er utsatt for saltholdig vann er meget utsatt for denne typen nedbryting. Et godt eksempel på utsatte konstruksjoner er veirekkverk av betong.

==== Mekanisk nedbryting ====
''Mekanisk nedbryting'' av betong vil forekomme i tilfeller der betongen er utsatt for stor slitasje. Et godt eksempel er veidekker av betong som utsettes for piggdekk. Konstruksjoner kan også fra tid til annen bli utsatt for større laster enn de er dimensjonert for å bære. Det vil i beste fall føre til oppsprekking og en begynnende nedbryting av betongen, i verste fall til at konstruksjonen kollapser.

==== Kjemisk nedbryting ====
''Kjemisk nedbryting'' av betong er en fellesbetegnelse for nedbrytingsmekanismer der kjemiske reaksjoner i betongen resulterer i redusert levetid. De kjemiske reaksjonene forekommer som regel mellom betongen og et tilført (fremmed) stoff, men kan og forekomme mellom ulike bestanddeler i betongen.
De kjemiske reaksjonene kan enten oppløse bindemidlet i betongen, eller de kan gi et reaksjonsprodukt med større volum som dermed virker sprengende på betongen. I den første kategorien er [[syre]]angrep som løser opp sementlimet. I den andre kategorien havner [[alkalireaksjon]]er, [[sulfat]]reaksjoner og [[nitrat]]reaksjoner som danner forbindelser som binder vann og sveller.