Прозрачният бетон в строителството

През последното столетие бетонът се превърна в един от основните строителни материали, използвани при строежа на всяка сграда, и зае подобаващо място в строителната практика. Макар естетическите му качества да са изключително слаби, своята популярност бетонът печели не заради външния си вид, а заради здравината, надеждността и почти неограничените възможности за създаване на мащабни и сложни пространствени форми.
Новите технологии обаче не подминават дори този древен материал. Така, благодарение на научно-техническия прогрес, този стар познайник на инженерите и архитектите, освен с носещи функции, вече се сдоби и с декоративни. Изобретяването на прозрачния бетон позволи едновременно да се решат няколко проблема - придобиването на визуално по-благоприятен облик на бетонните сгради, качественото им снабдяване с естествена светлина, което е проблем при по-гъсто строителство, и намаляване разходите за електроенергия.

Историята на бетона в строителството е много дълга и започва преди повече от четири хиляди години. Откритата в Древна Месопотамия смес се оказва изключително удачно решение и до ден днешен се явява основа за повечето новостроящи се сгради, независимо от тяхното естество. Въпреки безспорните си качества, бетонът си остава визуално непривлекателен елемент, нуждаещ се от допълнително покритие, което по някакъв начин да замаскира присъствието му. Като правило за тази цел в момента се прилагат различни решения като декоративни замазки, окачени фасадни стени, сайдинг от метал или пластмаса и дори бои за бетонови повърхности. Тези решения, колкото и успешни да са, допълнително усложняват и оскъпяват проектите и изискват технологично време, за да бъдат приложени.

Ето как, в търсене на по-елегантен подход към възникналите проблеми, унгарският архитект Арон Лосонзи решава да ги разгледа от крайно интересен ъгъл и вместо да променя бетона отвън, той открива, че е напълно възможно изменението да дойде отвътре. В резултат на дълги експерименти с различни бетонови смеси, през 2001г. унгарецът успява да получи материал без аналог в целия свят - прозрачен светопроводим бетон, който, освен че пропуска светлината, запазва и основните си характеристики. Новият материал е наречен литракон, а името му произлиза от словосъчетанието light transmitting concrete.

Литраконът бързо печели популярност и днес много архитекти го използват в работата си, защото материалът разкрива безброй възможности пред тях. Както ще разберем, той позволява да бъде употребяван като част от носещата конструкция на сградите, но едновременно с това е изключително благодатен като елемент, използван за създаването на ефирни и футуристични интериорни решения.

За съжаление, все още високата му стойност не позволява този материал да бъде използван в строителството на конвенционални постройки, но за сметка на това прозрачният бетон намира все по-голямо приложение при създаването на луксозни жилищни домове или корпоративни здания. Такива постройки се отличават от другите със своята красота, оригинална конструкция и уникален външен вид.

Видоизмененият бетон е предназначен основно за употреба в офисни помещения, изискващи наличието на големи пространства, осветявани с естествена светлина. Едно от свойствата, които правят този материал уникален, е възможността светлината да прониква през него, независимо от дебелината на бетонния блок. Това става възможно, благодарение на втъканите в структурата на бетона стъклени влакна, които могат да провеждат светлината на разстояние до 20 метра.

Светопроводимите бетонни блокчета са способни да превърнат интериора на сградата в ефирно пространство, създавайки илюзията, че масивни стени сякаш не съществуват. Така по естествен път вече е възможно да бъдат осветени изначало тъмни помещения като бани, килери и коридори. Приложени в комбинация с фасадни крепежни системи тези блокчета могат да послужат за изграждането на вентилируеми фасади с вътрешна подсветка.

От какво е направен прозрачният бетон?
От пръв поглед става ясно, че светопредаването на литракона е условно - в действителност през този материал могат да се различат само отделни контури или цветни силуети, като самата светлопропускливост на материала е около 20%. При това помещението все още има нужда и от вътрешно осветление, тъй като вечер или при облачно време прозрачният бетон външно по нищо не се отличава от стандартния такъв. Удивителните му способности се проявяват само при наличието на допълнително осветление или слънчева светлина.

В състава на светопрозрачния бетон влизат дребнозърнеста бетонова смес и фиброоптични влакна от строително стъкло. които всъщност осигуряват светопредаването. Диаметърът на стъклените влакна варира от 2 микрона до 2mm, като те съставляват около 5% от общото тегло на материала. Оптичните влакна не оказват забележим ефект върху здравината или звукоизолационните характеристики на материала, а това му позволява да притежава всички свойства на стандартния бетон и дори повече. За да разберем напълно качествата на този материал обаче, е нужно да разгледаме поотделно характеристиките на двата му основни съставни елемента - строителното стъкло и бетона.

Характеристики на строителното стъкло
Строителното стъкло е екологично чист материал, който не абсорбира мръсотия и не разпространява вредни вещества в околната среда. Съчетава се практически с всички класически материали. Въпреки относителната си здравина, когато е изложено на големи огъващи моменти, строителното стъкло се нуждае от допълнителна якост, която се постига чрез използването на рамки или добавянето на синтетични примеси. Строителното стъкло и изделията от него намират широко приложение при остъкляването на различни отвори в ограждащите елементи на сградата, като може да служи за топлоизолация или просто като декоративен елемент.

Производството на строително стъкло преминава през няколко различни етапа. На първо време се изготвя шихта, към която се добавят стъклени трошки. Получената смес претърпява термична обработка в пещ, за да се получи стопена стъкломаса. Следват етапите на избистряне, хомогенизиране, охлаждане и формоване на получените проби.

Трябва да се отбележи обаче, че изделията от строително стъкло са средно два пъти по-скъпи от тези, приготвени от по-традиционни материали. Това се дължи на високата цена на производството и обработката на стъклото, като колкото по-дебело е то, толкова по-висока е стойността му.

Характеристики на бетона
Свойствата на бетона позволяват създаването на необходимата строителна и архитектурна форма на обектите при сравнително ниска стойност, която се постига чрез използването на местни суровини. Изключително дълговечен и огнеупорен, който притежава висока устойчивост на натиск, но е със сравнително ниска якост на опън, което налага употребата на стоманена прътова армировка. С повишаването на плътността на материала се подобряват и такива характеристики като здравината, водоустойчивостта и мразоустойчивостта.

Получава се чрез смесването на цимент, пясък, чакъл и вода, а също и известни количества добавки като пластификатори, хидрофобизатори и др. Процесът по изготвянето на бетонни смеси и бетонни конструкции пък е напълно механизиран и автоматизиран, а бетонът и стоманобетонът могат да бъдат прилагани във всякакви типове конструкции с най-разнообразно предназначение.

В зависимост от обемната му плътност се дели на лек, олекотен, обикновен и тежък, като, според вида, приложенията му варират от употребата му като топлоизолационен материал, чак до изграждането на специални защитни конструкции като бункери и др.

Характеристики на прозрачния бетон
Въпреки очевидната си външна екстравагантност прозрачният бетон притежава всички характерни белези на двата основни материала, от които е съставен, а именно здравина, водоустойчивост, шумо- и топлоизолационни свойства. Освен това, удачното съчетаване на бетон и стъкловлакна допринася за енергийната ефективност на сградите, благодарение на преминаващата през материала слънчева светлина.

В състава на прозрачния бетон влизат висококачествена фина бетонова смес и голям процент добавени стъкловлакна. Размерите на стъкловлакната, от своя стана, са достатъчно малки, за да не нарушават еднородната му структура, а от това следва, че здравината остава достатъчно висока. Важно е да се спомене, че стъкловлакната играят и известна армираща роля, в резултат на което прозрачният бетон дори превъзхожда обикновения по някои показатели.

За съжаление специфичността на прозрачния бетон не позволява той да бъде изливан в кофраж, непосредствено на строителната площадка, тъй като използваната технология налага производството му да бъде извършвано в специализирани промишлени предприятия, снабдени със съответното оборудване.

Самото производство на блокчета от прозрачен бетон включва последователното нанасяне на няколко слоя фин бетон и стъкловлакна, един върху друг. Следва втвърдяването, което отнема между 30 и 50 дни, а когато е достигната нужната здравина, общата повърхност на готовите блокове се подлага на внимателна обработка по специална технология, при която им се придават нужните форми, размери, маса и нива на светопредаване. В някои случаи е възможно импрегнирането с различни материали, увеличаващи износоустойчивостта, както и употребата на лакови химични съединения, които предпазват изделието от влага и замърсявания.

В състава на бетонното блокче стъкловлакната могат да бъдат подредени както хаотично, така и в определен порядък или пък да образуват контурите на конкретно изображение. Малкият им размер, в състава на прозрачното бетоново блокче, прави еднородна структурата. Освен това въпросните влакна притежават достатъчно висока светопроводимост, за да позволят на светлината да проникне в сградата дори при относително голяма дебелина на стените.

Отделните блокчета се свързват едно към друго с помощта на строителни разтвори на циментова основа или пък се слепват с лепило, разработено на основата на епоксидна смола и кварцово брашно. Когато светопрозрачните елементи не изпълняват носещи функции, е възможно да бъдат закрепвани към стената чрез специални конструкции, посредством шпилки или анкерни болтове. Този вариант се използва най-често когато се предвижда монтиране на осветителни тела, непосредствено зад панелите. Във връзка с това в близко бъдеще се очаква да се появят и технологии, позволяващи закрепването на прозрачния бетон с помощта на магнити. Приложението им ще направи крепежните елементи невидими за окото и ще улесни техния монтаж и демонтаж, а също и достъпа до лампите или светодиодите.

Някои от основните характеристики на получените блокчета са следните: Състав - 96% бетон и 4% стъкловлакно; Плътността е 2100-2400kg/m³; Абсорбирането на влага е не повече от 8%; Мразоустойчивостта се определя с показател F50 или F75, в зависимост от изпълнението, а якостта при опън е Ptb30; Обикновено се произвеждат в бял, сив или черен цвят, но някои производители предлагат и различни други цветови варианти; Блокчетата се поддават и на обработка, като могат да бъдат пробивани, разрязвани, шлифовани и полирани.

Приложение
Първото съоръжение, изработено от прозрачен бетон, е една артистична 10-килограмова лампа, чиято цел е да демонстрира неговата светопроводимост. Демонстрацията е твърде убедителна и съвсем скоро новият материал започва да се появява по строителните площадки.

Материалът е неподатлив на температурни промени или ултравиолетови лъчи, затова може да се използва, както за вътрешни, така и за фасадни работи. Зидовете от прозрачен бетон отговарят на всички стандарти за безопасност, включително противопожарните, и могат да се използват за носещи стени.

Светопрозрачният бетон намира приложение в изграждането на фасадни конструкции и подпорни или преградни стени, но също се използва и като облицовка на стени и колони. Макар да притежава същите качества като стандартния бетон и да е напълно пригоден за фасадни работи, високата му цена донякъде ограничава неговото използване и към днешна дата можем да го срещнем по-често като решение за интериора. В бита той се прилага за направата на екстравагантни плотове и мивки, а благодарение на огнеупорните му качества е изключително подходящ и за изграждането на камини. Въпреки цената, уникалните му свойства го превръщат в любим материал на архитектите и дизайнерите, които с негова помощ създават различни архитектурни форми като фонтани, пейки и др.

Във връзка с развитието на съвременните осветителни технологии, светопрозрачният бетон се оказва изключително подходящо решение при изграждането на интериорите на различни увеселителни заведения като ресторанти, барове и др. В комбинация с мултимедийна подсветка, на основата на светодиодни елементи, сменяща се в такт с музиката, светопрозрачният бетон създава футуристичен облик на всяко едно помещение.

От революционния материал се строят и цели сгради. За първи път видоизмененият бетон е използван през 2005г., в строежа на къща в Германия, като това събитие придобива изключителна значимост за строителите и дизайнерите, защото този материал притежава нужния потенциал да промени из основи облика на съвременната архитектура.

Също така фасадата на италианския павилион за Експо 2010 в Шанхай е изработена почти изцяло от прозрачен бетон, като при това строителното стъкло е заменено от многоцветни смоли, което значително намалява разходите и улеснява производството на бетонните панели.

Прозрачен бетон е използван и при създаването на централната сграда на BMW в Лайпциг. Резултатът е повече от впечатляващ. От другата страна на океана, в САЩ, прозрачният бетон се радва на засилен интерес от страна на държавата, като стените на много правителствени здания са изградени именно от този материал. Подобно решение е част от мерките, предприети за намаляване на енергийните разходи в страната. Различни сгради в Япония и Европа също имат прозрачен бетон в конструкциите си, а Швеция е една от страните, в която светопроводимите панели се радват на засилен интерес. България също не остава по-назад от световните тенденции. Първата сграда със светопрозрачни бетонови елементи вече е факт и може да се види в центъра на София. Тя функционира като банков офис, а светопрозрачният материал в нея е дело на роден циментов завод.

За изключителната популярност на прозрачния бетон можем да съдим и по факта, че напоследък е широко разпространена тенденция материалът да се изработва в домашни условия. Оказва се, че това не е толкова трудно и не се изискват специални умения или оборудване. Необходимо е просто внимателно да се спазва производствената техника и да се прояви нужното търпение. Разбира се изработените от така получения бетон изделия намират приложение единствено като декоративни елементи от интериора и не могат да бъдат използвани като част от носещи конструкции.

В заключение можем да обобщим, че стените, изградени от светопрозрачен бетон, притежават същата здравина като тези от конвенционалната му версия, но, благодарение на значителното количество стъкловлакна, става възможно в помещението да прониква достатъчно слънчева светлина, за да могат намиращите се вътре хора да различават отделните елементи на заобикалящата ги среда.

Ето защо в съвременното строителство все по-често ще се прибягва до употребата на прозрачен бетон. В допълнение, зданията, разполагащи с фасади от този материал, изглеждат по-внушителни и приятни от сградите, построени с обикновения сив бетон, което е още една причина архитекти и инженери да насочат погледите си към него. Още повече, че поддаващият се на лесна обработка материал предлага почти неограничени възможности за полетите на фантазия. Това от своя страна означава не просто интересен интериор или сграда, а подобрена визия на градската среда като цяло, буквално превръщайки я в по-светла и прозрачна.

Както вече беше споменато, единственият недостатък на този революционен материал все още си остава цената. Това обаче не възпрепятства светлото бъдеще, което го очаква, защото с развитието на технологиите съвсем естествено се върви и към преодоляването на тази последна пречка.