Dlaczego pręty stalowe dobrze współpracują z betonem?

Żaden projekt konstrukcyjny nie może obejść się bez stali zbrojeniowej i betonu. Beton zbrojony prętami stalowymi, czyli żelbet wykorzystuje się do wykonania wielu elementów wznoszonego obiektu, w tym belek i płyt. Ten klasyczny kompozyt uznaje się za jeden z najtrwalszych i najbardziej rewolucyjnych materiałów konstrukcyjnych znajdujących zastosowanie w budownictwie. Beton ceni się przede wszystkim za jego plastyczność – można nadać mu dowolny kształt. Ponadto jest odporny na ściskanie, niezwykle wytrzymały, ognioodporny. Połączony z prętami stalowymi tworzy nową jakość. Poniżej wyjaśniamy dlaczego.

Pręty stalowe jako idealne uzupełnienie betonu

Największą zaletę betonu stanowi jego odporność na ściskanie, natomiast najpoważniejszą wadę – mała wytrzymałość na rozciąganie. Dlatego, jeśli planujemy wykorzystać beton do stworzenia elementów zginanych, musimy wzmocnić go prętami stalowymi. Pręty te, określane jako zbrojenie, zwiększają rozciągliwość i nośność betonu. Połączony z nimi beton, będący najczęściej stosowanym materiałem budowlanym, staje się jeszcze bardziej uniwersalny – w widoczny sposób zwiększa się jego zastosowanie. Pręty stalowe, w porównaniu z betonem, są o wiele bardziej odporne na rozciąganie.

Za niezwykle udaną współpracę między wskazanymi produktami odpowiadają przypisywane im właściwości, w przypadku prętów: ich podatność na rozciąganie i wykazywana przez nie bardzo dobra przyczepność do betonu stanowiąca wynik mechanicznego zazębiania się ich powierzchni, adhezji, czyli przyciągania międzycząsteczkowego występującego na styku dwóch materiałów, oraz związania ich obu za pomocą środków chemicznych. Przyczepność ta powoduje, że obciążenia, które oddziałują na beton, są przenoszone na pręty bez ryzyka rozłączenia obu materiałów. Wskazane przeniesienie odbywa się za sprawą siły tarcia. Stopień przyczepności zależy między innymi od klasy stali zbrojeniowej i wieku betonu (można ją również poprawić przez zastosowanie mieszanki betonowej – wibrowanie mieszanki zwiększa przyczepność). Przed rozdzieleniem oba materiały zabezpiecza także wykazywana przez nie podobna rozszerzalność cieplna (oba niemal identycznie reagują na skrajne wartości temperatur).

Z kolei beton, który wytwarza warstwę pasywną, dzięki opisanej symbiozie chroni stal przed korozją, a dokładniej przed wywołującymi ją czynnikami atmosferycznymi. Przy czym warto pamiętać, że konserwacja prętów jest nie tylko konieczna, ale również kosztowna – połączenie stali z betonem pozwala zaoszczędzić czas i zmniejszyć koszty użytkowania danego obiektu. Ponadto beton jako materiał ognioodporny zabezpiecza pręty przed niszczącym działaniem płomieni. Jednak aby mógł pełnić przypisane mu funkcje, pręty muszą zostać otoczone jego wystarczająco grubą warstwą określaną mianem otuliny zbrojenia.