A CEMENT, A BETON ÉS A MÉSZ

A CEMENT, A BETON ÉS A MÉSZ Oktatási segédanyag általános- és középiskolások számára Szerkesztő: Asztalos István

Budapest, 2017. június

Tartalom 1. A CEMENT ........................................................................................................................................ 3 1.1. A cement előállításának rövid története ................................................................................ 3 1.2. A cementgyártás folyamata ..................................................................................................... 4 1.3. A cement tulajdonsága, összetétele ...................................................................................... 6 1.4. A cementek jelölése, a jelölések jelentése ........................................................................... 6 1.5. Cementtípusok .......................................................................................................................... 8 2. A BETON ........................................................................................................................................... 9 2.1. A beton előállításának rövid története ................................................................................... 9 2.2. A betongyártás folyamata ...................................................................................................... 10 2.3. A zsaluzatok............................................................................................................................. 11 2.4. A beton tulajdonsága, összetétele ....................................................................................... 11 2.5. A beton alapanyagai ............................................................................................................... 12 2.6. A beton szabványos jelölése................................................................................................. 14 2.7. A beton az építőiparban ......................................................................................................... 15 2.7.1. A transzportbeton fogalma és felhasználása .............................................................. 15 2.7.2. Az előregyártott beton fogalma és alkalmazása ......................................................... 16 2.8. Különleges tulajdonságú betonok ........................................................................................ 17 2.9. Betonból készült építmények, tárgyak ................................................................................. 18 2.10. A beton újrahasznosítása .................................................................................................... 28 3. A MÉSZ............................................................................................................................................ 29 3.1. Építő- és építőanyag ipar – „Egy több ezer éves technológia” ........................................ 29 3.2. A mészgyártás folyamata ...................................................................................................... 30 3.4. A mészkő és a mész szerepe napjainkban ........................................................................ 31 3.4.1. Acélipar ............................................................................................................................. 31 3.4.2. Alumíniumipar .................................................................................................................. 31 3.4.3. Papíripar ............................................................................................................................ 31 3.4.4. Vegyipar ............................................................................................................................ 31 3.4.5. Élelmiszeripar ................................................................................................................... 31 3.4.5. Környezetvédelem ........................................................................................................... 31 3.4.6. Mezőgazdaság ................................................................................................................. 31 Első kiadás Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség H-1034 Budapest, Bécsi út 120. Telefon: +36 (1) 250 1629 Fax: +36 (1) 368 7628 E-mail: [email protected]

Magyar Betonelemgyártó Szövetség H-1191 Budapest, Üllői út 206. Telefon: +36 (1) 204 1866 Fax: +36 (1) 204 1866 E-mail: [email protected]

1. A CEMENT A cement az építőiparban nélkülözhetetlen hidraulikus szervetlen kötőanyag, amely a hidratáció során megszilárdul és ezt a tulajdonságát tartósan, a víz alatt is megtartja.

1.1. A cement előállításának rövid története Időszámításunk előtt a III. században a rómaiak már használtak egy „opus caementitiumnak” nevezett kötőanyagot az építkezéseiken, amelyet különböző szemnagyságú kőtörmelékből, puzzolán- és téglalisztből, homokból, valamint égetett mészből állítottak elő. A cement újrafelfedezése azonban csak a 18. század végén indult meg. 1791-ben John Smeaton hidraulikus mész előállításával kapcsolatos kutatásaival megalapozza a későbbi cementgyártást, 1796-ban pedig James Parker szabadalmaztatta a hidraulikusan megkötő „románcementet”. Közel harminc évvel később, 1824-ben Joseph Aspdin leeds-i (Anglia) kőművesmester szabadalmaztatta cementgyártási eljárását, melynek során „égetett és oltott mészkövet egy bizonyos mennyiségű agyaggal” és vízzel péppé kevert, majd kiégetett, „amíg az összes szénsav el nem távozott”. Az előállított cementet a Portland-félsziget szikláihoz hasonló színe miatt „portlandcementnek” nevezte el. Aspdin fia, William Aspdin tökéletesíti a románcement gyártását, egyes források őt tekintik a portlandcement feltalálójának. A mai értelemben vett portlandcementet azonban csak 1844-ben, J. C. Johnson állítja elő, a mészkőagyag keveréket zsugorodásig égeti. Magyarországon 1868-ban, Konkoly Thege Balázs alapította meg az első cementgyárat Lábatlanban, melyben fatüzelésű 16 kamrás körkemencében lényegében románcementet égettek. A beton ma a földön a víz után a leggyakrabban használt anyag és egyben a legfontosabb építőanyag. A betont hagyományosan cement, adalékanyag (homokos kavics = sóder) és víz keverékéből állítjuk elő. Elterjedését alapvetően a portlandcement feltalálása, majd üzemszerű gyártása tette lehetővé. Ma Beremend, Királyegyháza és Vác ad otthont egy-egy európai színvonalon működő cementgyárnak.

A beremendi cementgyár képe Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

A királyegyházi cementgyár képe Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

A váci cementgyár képe Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

Ezek a korszerű cementgyárak egyre nagyobb mennyiségben hasznosítanak gondosan előválogatott hulladékból és egyéb más forrásokból származó, ún. másodlagos, alternatív tüzelőanyagokat hőfejlesztés céljából, kiváltva ezzel a primer (szén, földgáz), nem megújuló energiaforrásokat. Ezzel a tevékenységükkel hozzájárulnak környezetünk megóvásához, védelméhez. Azt is fontos tudnunk, hogy a cementgyártás hasznosítja más ipari termelők gyártásközi melléktermékeit (granulált kohósalak, pernye, REA-gisz/füstgáz gipsz stb.), amelynek részleteivel a következő fejezetek foglalkoznak.

1.2. A cementgyártás folyamata A mai modern cementgyártás során a rendelkezésre álló innovatív technológiákat használják a mészkő kitermelés, nyersanyagőrlés, klinkerégetés és cementőrlés során.

Kitermelés A cementgyártás első lépése az alapanyag kitermelése. Az agyagot és mészkövet robbantással jövesztik, kitermelése homlokrakodókkal, exkavátorokkal történik.

Mészkő és agyag aprítás A lerobbantott követ, illetve a kitermelt agyagot törik, aprítják, majd homogenizálják és kialakítják a nyersanyag kémiai összetételét.

Nyersanyagőrlés Az előkészített nyersanyagkeverék aztán golyós, illetve görgős malomba kerül, ahol lisztfinomságúra őrlik.

Klinkerégetés A finomra őrölt nyersanyagkeveréket kiégetik. A forgókemencéből távozó forró füstgázok már a hőcserélőben fokozatosan felmelegítik az ellenáramban haladó kemencelisztet és megkezdődnek a kémiai folyamatok: a kemencelisztet olyan hőmérsékleten (kb. 1450 °C) égetik, melyen az „zsugorodik”, belőle olvadék képződik. A technológiai folyamat végére lejátszódnak a kémiai reakciók, melyek során kialakulnak azok a vegyületek (ún. klinkerásványok), amelyek a cement tulajdonságait hordozzák.

Cementőrlés A kemencében kiégetett félkész termék, a klinker, gyors hűtés után tárolóba/silóba kerül. A klinkert 45% kötésszabályozóval (gipszkő, REA-gipsz/füstgáz gipsz), egyéb adalékkal (granulált kohósalak, pernye, trasz, tiszta mészkő) együtt őrölve készül el a cement. A folyamat közben fontos a cement minőségének állandó ellenőrzése, amit korszerű labortechnikai berendezésekkel végeznek.

Tárolás, csomagolás, kiszállítás A cementsilókban levő, különböző minőségű (szilárdsági osztály szerint 52,5; 42,5; 32,5 MPa) és összetételű cementek igény szerint kiszállításra kerülnek. Ez történhet automata csomagológépekkel töltött 25 kg-os zsákokban vagy ömlesztett formában is. A cementek – természetüknél fogva – nedvességre érzékenyek. A nedvesség teljes kizárása gyakorlatilag lehetetlen. Ezért a száraz terekben való tárolás esetén is három hónap után szilárdsági visszaeséssel lehet számolni.

Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

1.3. A cement tulajdonsága, összetétele A cement a jelenlegi nevezéktan szerint fő- és mellékalkotórészekből áll. A főalkotórészek a klinker mellett a hidraulitok (kiegészítőanyagok), mellékalkotók a legfeljebb 5%-ban adagolt főalkotóhidraulitok, vagy más szervetlen anyagok. A cementgyártásban használt főbb kiegészítő anyagok:  granulált kohósalak  pernye  puccolánok, traszok  mészkő

1.4. A cementek jelölése, a jelölések jelentése

1. Cement jele: CEM 2. Cementfajták jele I-V: I II III IV V

portlandcement összetett portlandcement kohósalak-cement puccolán-cement kompozit-cement

3. Fő alkotórészek mennyiségére utaló jelzés: A, B, C CEM II esetén: „A” 6-20%; „B” 21-35%; CEM III esetén: „A” 36-65%; „B” 66-80% „C” 81-95% CEM IV esetén: „A” 11-35%; „B” 36-55%; CEM V esetén: „A” 36-60%; „B” 62-80% 4. Klinker (K) melletti egyéb fő alkotórészekre utaló jelzés: V – savas jellegű pernye S – granulált kohósalak P – természetes puccolán (trasz) L/LL – mészkő M – kompozit-cement (a klinker mellett 2 vagy több fő alkotórész) 5. A klinker (K) mellett a fő alkotórészek minőségére utaló jelzések kompozit-portland-, kohósalak-, puccolán- és kompozit-cementek esetén: V, S, P, L/LL 6. A 28 napos nyomószilárdság alsó jellemző értékére vonatkozó jelzés (MPa) 7. Szilárdulásra vonatkozó jelzések: N – normál kezdőszilárdságú cement L – kis kezdőszilárdságú cement R – nagy kezdőszilárdságú cement 32,5, 42,5, 52,5 – szilárdsági osztály szerinti besorolása (28 napos korban) 8. Szulfátállóságra vonatkozó jelzések: Szulfátállóság MSR – mérsékelten szulfátálló SR - szulfátálló Kis hőfejlesztés LH – kis hőfejlesztésű

1.5. Cementtípusok Portlandcement Hidraulikus kötőanyag, amelyet meghatározott összetételű nyersanyagkeverék zsugorodási hőmérsékleten történő égetésével, majd finomra őrlésével állítanak elő, és amely vízzel összekeverve hidratációs folyamatok révén megszilárdul és szilárdságát növelve kőszerű, vízben nem oldódó, stabil képződményt ad. A portlandcementek portland-klinkeren és kötésszabályozó anyagon kívül legfeljebb 5% mennyiségben tartalmazhatnak mellékalkotórészt. Összetett portlandcementek A 65-95% klinkert és 5-35% hidraulitot tartalmazó cementek tartoznak az összetett portlandcementek csoportjába. Elnevezésük a hozzáadott hidraulit-komponens nevének a kapcsolásával alakul ki. Pl.: pernye-portlandcement, kohósalak-portlandcement stb. Kohósalak-cement Az 5-65% klinkert és 36-95% granulált kohósalakot tartalmazó cementeket nevezzük kohósalakcementeknek. Puccoláncement A 45-89% klinkert és 36-55% puccolános tulajdonságú anyago(ka)t tartalmazó cementeket nevezzük puccolán-cementeknek. Kompozit-cement A 20-64% klinkert, 18-49% kohósalakot és 18-49% puccolános tulajdonságú anyago(ka)t tartalmazó cementeket nevezzük kompozit-cementeknek.

2. A BETON A beton olyan mesterséges kő, amelyet legalább három kiinduló anyagból, cementből, vízből, valamint adalékanyagból állítanak elő. A cement vízzel keverve cementpépet alkot, amely bevonja és összeköti az adalékanyag szemcséket. A cementpép kötése révén a keverék kőszerű anyaggá szilárdul. Ma a betonok tulajdonságait kiegészítő anyagokkal és adalékszerekkel teszik kedvezőbbé, a korszerű betonok már öt komponensű rendszerek. A beton a Föld egyik legnagyobb mennyiségben használt anyaga.

2.1. A beton előállításának rövid története A rómaiak az úgynevezett római cementet (alumínium- és szilíciumtartalmú törmeléket) már használták utak, fürdők és vízvezetékek építésére. Technikailag már kifinomultabban először a Pantheon kupolájának szerkezetében jelent meg a beton. I. sz. 27-ben Vitruvius Pollio építészeti könyvében már szerepelt a beton leírása.

A budapesti Kisföldalatti építése 1894-ben Fotó: Klösz György

Mire azonban a beton elnyerte a mai összetételét, az 1700-as évek végétől folyamatosan zajlottak kísérletek és kutatások, főképp Angliában, Franciaországban, később Amerikában is. Kísérleteket folytattak a római cementtel, habarccsal, gipsszel, mésszel és a természetes cementtel, ez utóbbinak kifejlesztették a víz alatt is megkötő változatát is. A beton tökéletesítése, összetétele és felhasználhatósága folyamatos megújuláson megy keresztül. A modern kor építészeti kihívásai hívták életre a látszóbeton, üvegbeton és pixelbeton felületeket. A keverést az építkezéseken régen kézzel végezték, de nem közvetlenül a talajon, hanem valamilyen szilárd anyagból kialakított keverőlemezen. Először háromszor szárazon keverték össze az anyagokat, majd még kétszer a víz hozzáadása közben.

A technikai fejlődés és a környezeti hatások megváltozása következtében a beton előállítására és összetételének meghatározására ma más módszereket kell alkalmaznunk, ha ugyanolyan vagy inkább jobb minőségű termékeket akarunk előállítani. A betont ma különféle cementek, osztályozott adalékanyagok, víz, adalékszerek és egyre gyakrabban kiegészítő anyagok (pl. mészkőliszt) keverékéből állítják elő, betonszállító autókkal, ún. mixerkocsikkal szállítják az építkezés helyszínére, ahol betonpumpák (szivattyúk) segítségével juttatják be a zsaluzatba és gépi tömörítéssel, ún. vibrátorokkal dolgozzák be.

2.2. A betongyártás folyamata A beton készítése az alkotóanyagok betárolásával kezdődik. A megfelelő arányban adagolt komponenseket egy ún. kényszerkeverőgépben megkeverik. A keverés helyétől függően beszélünk helyszíni betonról (a felhasználás helyén gyártják), vagy transzportbetonról. A frissbetont szállítják, zsaluzatba dolgozzák be, vagy felületre hordják fel. A beton bedolgozását tömörítéssel végzik (kivéve öntömörödő beton esetén), a felületét lesimítják. A zsaluzatban elhelyezett acélbetétek közé bedolgozott betont vasbetonnak nevezik. A szerkezeti betonokban a beton kő veszi fel a nyomófeszültségeket, míg az acélbetétek szolgálnak a húzófeszültségek felvételére. A szilárdbeton lehet helyszínen bedolgozott vagy előregyártott elemekből készülő építményszerkezet. A betonáru gyártás (térkő, szegélykő, stb.) elemei általában acélbetét nélkül készülnek, hiszen azok szilárdsága és tömörsége a különleges vibropréses eljárás miatt jelentős. Nagyon fontos még a beton utókezelése, amely alapvetően a frissbeton nedvességtartalmának megőrzését szolgálja. A beton nedvesen tartása helyett ma már a beton felületére felhordható, párazáró filmet képező, korszerű utókezelő szerek állnak rendelkezésre. Ezek az anyagok ráadásul jobb eredményt is biztosítanak, mivel az utókezelő szerek hatása időben egyenletes.

Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

2.3. A zsaluzatok A beton egy szürke alaktalan massza, amelyet valamilyen meghatározott célra állítanak elő. Amikor egy építészeti, vagy egy szerkezeti betonból készült formát látunk, akkor az azért lehetséges, mert valamilyen zsaluzattal olyan formavilágot kölcsönöztünk neki. A zsaluzatok anyaguk szerint készülhetnek fából, acélból vagy műanyagból, illetve ezek vegyes alkalmazásával. A zsaluzat méret pontossága, felület képzése a szerkezetek minőségére hatással van, ezért különös gondossággal kell elkészíteni. Fa zsaluzatokat általában kis és nagy táblás kivitelben használják fel a kisebb építkezéseken. A nagy igénybevételnek kitett szerkezetek megépítésénél többször felhasználható acél zsaluzattal vagy acél tartóvázas műanyag bevonatú táblás zsaluzattal dolgoznak. Különösen igaz ez az előregyártásban, ahol sokszorosan nagyobb az ismétlési szám, így a zsaluzat többnyire acélból készül. Egyes épülettípusoknál pld: tornyoknál, magas épületeknél gyors és gazdaságos kivitelt tesz lehetővé a csúszó zsaluzatos technológia alkalmazása. A zsaluzat formavilága, felületi megjelenése igény szerint alakítható, ez sok lehetőséget biztosít a kreatív építészet számára, a legegyszerűbb sík zsaluformától a 3D zsaluformákig. A betonelem gyártásban alkalmazzák ezen kívül a tér zsaluzatokat, csoport zsaluzatokat és a matricás zsaluzatokat. Külön kategória a vékony beton lapok pld: beton cserép, beton padlóburkoló lapok gyártáshoz alkalmazott zsalutechnika.

Különleges térzsaluzat látványos építészeti elemek megvalósítására. Forrás: http://www.meva.hu/hu/index.php

2.4. A beton tulajdonsága, összetétele A beton gyakori és elterjedt felhasználását támasztja alá, hogy olyan, építményekkel szembeni követelményeknek is megfelel, mint például: 

mechanikai szilárdság és állékonyság

   

alkalmazási biztonság tűz- és zajvédelem higiénikus, egészségi és környezeti követelmények hőszigetelés.

Mindez tartósan, meghatározott igénybevételi feltételek mellett az építmény tervezett élettartamáig biztosított. A beton legfontosabb tulajdonsága tehát a tartósság, az ellenálló képesség a környezet behatásaival szemben. Előnye, hogy mindezt gazdaságosan, elfogadható létesítési és fenntartási költségek mellett teljesíti. A beton előnyös tulajdonsága, hogy meghatározott időtartamig, úgyszólván tetszés szerint formálható, feldolgozható. Amíg formálható "frissbetonnak", megszilárdulása után pedig "szilárdbetonnak” nevezik. A friss- és szilárdbeton tulajdonságokat befolyásolják a kiinduló anyagok, ezek jellemző paraméterei és adagolási arányuk. A beton összetételét úgy kell meghatározni, hogy az alkotó anyagok pozitív tulajdonságai erősítsék egymást az előállítási folyamatban. Össze nem férhető anyagok használatát kerülni kell. A betont többféle szempontból osztályozzák, nézzünk ezek közül néhányat: 3

A szilárdbeton testsűrűsége szerint beszélünk könnyűbetonról (800-2000 kg/m ), normál betonról 3 3 (2000-2600 kg/m ) és nehéz betonról (> 2600 kg/m ). A frissbeton bedolgozhatósága szempontjából konzisztencia osztályokat különböztetünk meg, amelyeket különféle módszerekkel tudunk mérni az alig földnedvestől az önthetőig. A szilárdság szerinti osztályozás alapja a 28 napos nyomószilárdság 150 mm átmérőjű, 300 mm magas hengereken, illetve 150 mm élhosszúságú kockán mért, az 5% alulmaradási valószínűséghez tartozó 2 jellemző értéke N/mm -ben. Így beszélünk 16 féle szilárdsági osztályról C 8/10-től, C 100/115-ig. (Az első szám mindig a hengeren mért szilárdság, a második szám a kockaszilárdság). A beton összetételéért az a személy vagy szervezet felelős, amely azt meghatározta. Az előírt szabványos betonok összetételét szabványok vagy ajánlások tartalmazzák. Az előírt szabványos betonok osztálya legfeljebb C 16/20 lehet. A tervezett betonok követelményeit a szerkezet tervezője adja meg (környezeti/kitéti, szilárdsági osztályok), az összetételért és elkészítésért a betongyártó a felelős. Az előírt összetételű betonok összetételét vagy a tervező vagy a kivitelező határozza meg. A gyártó ennek betartásáért felel. A portlandcement felhasználásával készített betont már majdnem 200 éve használjuk. Ezen idő alatt számtalan tudás kapcsolódott hozzá, és részleteiben egyre kifinomultabb lett mind összetételének sokszínűségében, mind az elkészítésére használt technológiák sokféleségében. A beton tervezésében és megvalósításában az emberi szándékok szinte végtelen formái alakultak ki napjainkra. Tudatosan állítjuk elő, és tőlünk függ, hogy mit alkotunk belőle. A bennünket körülvevő világ ma már betonnal úgy tehető tartóssá, hogy közben esztétikus környezetet is teremtünk vele. Ha pedig végül egy betonból készített építmény elérte életciklusa végét, akkor az ma már újrahasznosítható, és akkor az építési és bontási hulladék nem terhelni környezetünket.

2.5. A beton alapanyagai A sokféle tulajdonság sokféle anyag felhasználását igényli. Egy átlagos beton összetételének térfogat százalék szerinti megoszlását szemlélteti az alábbi ábra:

Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

Adalékanyag      

Normál adalékanyag Homok, kavics, homokos kavics Zúzott kő Nehéz adalékanyag, pl.: barit, hematit Könnyű adalékanyag pl.: duzzasztott agyag, horzsakő Bontott építési törmelék (újrahasznosított adalékanyag)

    

Portlandcement Heterogén/összetett portlandcement Kohósalak-cement Puccolán-cement Kompozit-cement

 

Ivóvíz Mosóvíz (légbuborékképző adalékszert tartalmazó betonba, nagyszilárdságú betonba >C55/67, illetve könnyű betonba TILOS a mosóvíz felhasználása)

Cement

Keverővíz

Adalékszerek       

Képlékenyítő- és folyósító adalékszerek Stabilizáló adalékszerek Légbuborékképző adalékszerek Kötés- és szilárdulás-gyorsító adalékszerek Kötéskésleltető adalékszerek Tömitő adalékszerek Fagyásgátló adalékszerek



Különleges adalékszerek

Betonadalékszerek a laboratóriumban Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

A legfontosabb adalékszerek a képlékenyítők és a folyósítók. A folyósítók segítségével földnedves betonból folyós betont is elő tudunk állítani, többletvíz hozzáadása nélkül. A túl sok víz ugyanis lerontja a beton minőségét. Ezek a szerek – kiegészítő anyagok hozzáadása mellett – tették lehetővé napjainkra az ún. öntömörödő beton előállítását is, amely már a vibrátorokkal történő tömörítést is feleslegessé teszi, ahogy azt az előzőekben már láttuk. Kiegészítő anyagok Inert kiegészítő anyagok:  Mészkőliszt  Kvarcliszt  Szálak  Pigmentek Puccolános kiegészítő anyagok:  Pernye  Szilikapor  Trasz Hidraulikus kiegészítő anyagok:  Kohósalak  Hidraulikus mész

2.6. A beton szabványos jelölése Magyarországon a betonokat az MSZ 4798 szabvány írja elő. Példa a beton jelölésére: C30/37-XC3-24-S2-MSZ 4798





 



C30/37 – nyomószilárdsági osztály Szokványos és nehézbetonok esetén C8/10 – C100/115-ig Könnyűbetonok esetén LC8/9 – LC80/88 XC3 – kitéti/környezeti osztály Nincs korróziós kockázat: X0; XN(H); X0b(H); X0v(H) Karbonátosodás okozta acélbetét korrózió: XC1; XC2; XC3; XC4 Nem tengervízből származó klorid által okozott acélbetét korrózió: XD1; XD2; XD3 Tengervízből származó klorid által okozott acélbetét korrózió: XS1; XS2; XS3 Fagyási/olvadási korrózió jégolvasztó anyaggal vagy anélkül: XF1; XF2; XF2(H); XF3; XF3(H); XF4; XF4(H) Kémiai korrózió természetes talaj és talajvíz hatására: XA1; XA2; XA3 Egyéb agresszív vizek és folyadékok okozta kémiai korrózió: XA4(H); XA5(H); XA6(H) Koptató hatás okozta károsodás: XK1(H); XK2(H); XK3(H); XK4(H) Igénybevétel víz hatására: XV1(H); XV2(H); XV3(H) 24 – adalékanyag legnagyobb szemnagysága mm-ben (4 – 63 mm-ig) S2 – konzisztencia osztály Terülési osztály: F1 – F6-ig Roskadási osztály: S1 –S5-ig Tömörítési osztály: C0 – C4-ig Roskadás terülési osztály: SF1 – SF3-ig Az öntömörödő beton vizsgálatára további 5 féle konzisztencia osztály létezik. MSZ 4798 – a szabvány hivatkozási száma

A közlekedési felületek, közutak betonját az e-ÚT 07.01.14 útügyi előírás szabályozza. Példa egy útbeton jelölésére: C20/25-16/KK vz5 f50     

C20/25 – nyomószilárdsági osztály (C8/10 – C100/115-ig) 16 – adalékanyag legnagyobb szemnagysága (4 – 63-ig) KK- konzisztencia osztály (FN - földnedves; KK – kissé képlékeny; K - képlékeny; F folyós) vz5 – vízzárósági fokozat (vz2; vz4; vz5; vz6; vz8) f50 – fagyállósági fokozat (f25; f50; f100; f150)

2.7. A beton az építőiparban 2.7.1. A transzportbeton fogalma és felhasználása Az építéshelyi munkákhoz ma a jó minőségű betont már nem az építéshelyen keverik, hanem erre szakosodott vállalkozásoktól rendelik. Az ilyen betont transzportbetonnak nevezik, és megrendelni transzportbeton üzemekben lehet. A transzportbeton üzemekben megvannak a korszerű gépi keverés feltételei, amelyek kiváltották a keveréssel járó nehéz fizikai munkát. A kevertbeton szállító (mixer) gépjárműben csak meghatározott ideig tárolható a beton. Ez az időtartam azonban ma már tervezhető és késleltető adalékszerekkel jelentősen meghosszabbítható (ezek nélkül a beton eltarthatósága csak egy-két óra lehetne).

A kiszállított betont a megadott időn belül az építéshelyen előzőleg már elkészített zsaluzatba be kell dolgozni. A beton zsaluzatba juttatását, bedolgozását speciális beton szivattyúkkal, un. beton pumpákkal végzik. Van olyan mixer kocsi is, amely már betonpumpával van felszerelve (pumix). A zsaluzatba juttatott betont vibrátorokkal kell megfelelően tömöríteni. Ma már létezik olyan betonfajta is (un. öntömörödő beton), amikor a vibrátorok alkalmazása nem szükséges, azonban ezek a betonok csak nagy körültekintéssel alkalmazhatók. A szerkezettervező mérnökök és a kivitelezést közvetlenül irányítók felelőssége nagy. Az épületen a megadott helyre csak az oda előírt (kiírt) beton önthető és dolgozható be. A megfelelően leszállított és bedolgozott beton biztosíthatja a szerkezetre megadott minőség teljesítését. A különböző időszakokban (hideg, vagy melegebb) végzett betonozásnál és a különböző betonérést befolyásoló adalékszerek alkalmazásánál nem azonosak a szilárdulási időfolyamatok, ezért a kizsaluzás megkezdésének az időpontjai is eltérőek lehetnek. Csak a megfelelően megszilárdult és ellenálló beton kizsaluzása eredményezheti a jó minőséget. Építészeti szempontból lehet a betonfelület eltakart, vagy látszó felület. A szép beton látvány felületek eléréséhez a betontechnológia maximális betartása mellett a gondos bedolgozás, tömörítés és utókezelés is szükséges. Ilyen esetben a munkahézagokat (két betonozási folyamat közötti szünet helye) gondosan és előre meg kell tervezni vagy az egybefüggő felületeket folyamatosan, megállás nélkül kell bebetonozni.

Transzportbeton üzem képe Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

2.7.2. Az előregyártott beton fogalma és alkalmazása Az előregyártó üzemek hasonló módszereket alkalmaznak, mindössze a szállítási távolságok rövidebbek, hiszen a betongyár és az elemgyár egy telephelyen működik. Mivel a betont a megkeverés után rövid időn belül bedolgozzák, annak eltarthatósági időtartama is rövidebb kell legyen, viszont gyorsabban kell ezt követően szilárdulnia a gyors kizsaluzhatóság érdekében. A kész betonelemeket ezt követően szállítják ki az építkezés helyszínére, ahol összeszerelik azokat és a kapcsolatokat kibetonozzák.

Nagyon sok esetben előnyösebb, ha az építmények beton-, vasbeton- és feszített beton szerkezeteit nem az építkezés helyszínén öntik zsaluzatba, hanem telepített üzemekben előre legyártják. Ezeket előregyártott elemeknek nevezzük. Az építési idő lerövidítésének igénye kikényszerítette a szerkezetek tipizálását, amely a különböző méret rendek alkalmazásával elindította a nagy sorozatú előregyártást. Magyarországon az előregyártás az 1950-es években élte virágkorát, sorra épültek előregyártott elemekből a különböző ipari és mezőgazdasági épületek. A ’60-as években 10 házgyár gyártotta a lakóépületek elemeit, ötszázezer lakás épült előregyártott elemekből.

Előregyártó betonüzem képe Forrás: http://precast.org/2013/09/something-from-nothing/

Előregyártott termékeket az építőipar minden területén alkalmazunk. Előregyártott beton csövekben folyik a tisztítókba a szennyvíz, beton mederelemekkel szabályozhatunk patakokat, folyókat. Előregyártott beton elemek felhasználása nélkül ma már nem épülhetnek korszerű utak, felüljárók, aluljárók, alagutak, hidak. Előregyártott beton szerkezeti elemeket használnak sokszor családi házak, közép és magas épületek építésénél is. Napjainkban a lakóházak sokkal változatosabb megjelenéssel készíthetők előregyártott betonelemekből is, így a lakótelepek korábbi egyhangúsága változatos épületek megépítését teszik lehetővé. Találkozhatunk előregyártott betonnal az utcákon, vagy a tereken a szépen rakott térburkolatok formájában, de készülnek már betonból utcabútorok, vagy beton szobrok is. Ezen kívül széles választékban kaphatók másféle előregyártott termékek: blokkok, födémek, oszlopok, gerendák, vízelvezető elemek, falazó és burkoló elemek, betoncserepek, vasúti vasbeton aljak stb.

2.8. Különleges tulajdonságú betonok Igen sokféle tulajdonságú beton állítható elő, mert sokféle anyagot használhatunk fel a betonok előállítására. A sokféle lehetőség különleges tulajdonságú betonok előállítását is lehetővé teszi. Néhány ezek közül a teljesség igénye nélkül:   

szálerősítésű beton fagyálló beton, fagy- és olvasztósó-álló beton vízzáró beton

           

kopásálló beton agresszív hatásnak ellenálló beton sugárvédő beton hő- és tűzálló beton nagyszilárdságú-, teljesítőképességű beton (NSZB, NTB) könnyűbeton látszóbeton színezett beton kis zsugorodású beton gyorsan vagy lassan szilárduló beton öntött egyszemcsés beton öntömörödő beton (ÖTB) stb.

2.9. Betonból készült építmények, tárgyak Ebben a fejezetben bemutatunk néhány betonból készült épületet, műtárgyat, vázszerkezetet, épületelemet, szobrot, berendezési tárgyat és divatékszert annak érdekében, hogy érzékeltessük a beton felhasználásának sokszínűségét. A beton egy olyan építőanyag, amelynél tőlünk függ, hogy mit alkotunk belőle. Csak az emberi fantázia szab határt a megjelenések sokszínűségének.

Homlokzatképzés: A New York belvárosi sótároló elhelyezése építészetileg szépen megfogalmazott térkihasználás. Felülete öntöttbeton technológiával és nagytáblás zsaluzattal készült. Különleges ornamentikája az esti megvilágításban érvényesül. Forrás: http://www.uncubemagazine.com/blog/16521041

Belsőépítészet: A szépen tervezett és kivitelezett zsaluzattal és gondosan megválasztott betontechnológiával készült beton szakszerű bedolgozása után szoborszerű műalkotás a csigalépcső. Forrás: https://www.dezeen.com/tag/spiral-staircases/

Hídépítés: Akár 40 méteres áthidalás is lehetséges előregyártott elemek alkalmazásával. A képen előregyártott nagyfesztávú hídgerenda leemelése látható. Forrás: Magyar Betonelemgyártó Szövetség

Vasbeton vázak: A vasbeton vázrendszerek pillérekből és födémgerenda elemekből állnak. Jellemzőjük a nagy fesztávolság, az átlátható nagy belső tér képzése. Forrás: Magyar Betonelemgyártó Szövetség

Középmagas épület: Különleges beton elemekből áll az Edison Residence diákotthon Kanadában. A homlokzaton gravírozva jelenik meg egy száz évvel korábbi utcajelenet. Forrás: http://www.azuremagazine.com/article/mcgills-stylish-new-student-dormitory/

Homlokzatképzés: A hágai Királyi Színházhoz épített modern irodaépület helyszínen készített öntömörödő transzportbetonból. A munkahézagokat a vízszintes hornyokhoz, igazították, a zsaluátkötések helyét építészeti elemként, kis kerek bemélyedések jelzik. Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

Homlokzatképzés: Iskolaépület matricás látványbeton felülete, ahol művészettörténetet oktatnak a képzés során. A homlokzat fehér cementtel és fehér adalékanyaggal készült elemekből épült meg. A sima homlokzatot nyomott minták, ágak, indák, madárfészkek és levelek díszítik. Forrás: https://hu.pinterest.com

Beton 3D (gömb) elemek: Előregyártott beton szegmensekkel készüllő planetárium. A gömbhéj belső felülete lehetővé teszi az éjszakai égbolt látványos bemutatását. Forrás: http://www.miaminewtimes.com

Előregyártott mélyépítési elemek: Az előregyártott tübbingek egymáshoz sorolásával és összekapcsolásával gyorsan megépíthetők a földalatti terek, alagutak átjárók. Forrás: http://dnpr.com.ua/content/dlya-stroitelstva-metro-privlekut-4-tys-chelovek-foto

Családiház építés: Az előregyártott betoncserepek alkalmazásával hagyományos tetőformák is kialakíthatók, de a modern építészet kiszolgálását is lehetővé teszik a kis hajlású tetőkhöz is alkalmazható betoncserepek, amelyek bármilyen színben előállíthatók. Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

Belsőépítészet: Különleges kortárs nagysorozatú beton padló- és falburkoló elemek állnak a tervezők és az építtetők szolgálatára igényeik kielégítésére. Forrás: http://www.devoredesign.com/2016/03/17/trend-alert-cement-tile/ és http://www.designcementtiles.com/en/flaster

Homlokzatdíszítés: Marseille, az Európai és mediterrán civilizációk múzeuma. A csipkeszerű beton elemek sötét színét a jól megválasztott cement szín és az adalékanyag (bazalt) fekete színe adja. Forrás: https://www.renfe-sncf.com/rw-en/blog/destinations/marseille/museums

Térplasztika: Kiváló minőségű zsaluzatba öntött egyedi előregyártású térplasztika áll Békéscsabán a Fő téren. Jellemzője a gránit simaságú fehér beton felület. Forrás: Magyar Betonelemgyártó Szövetség

Beton térburkolat: Térképzés beton térburkoló kövekkel és Pixelbeton ülőkékkel Hódmezővásárhelyen. Egyedi szín és formavilág alkotható a segítségükkel, beépítve a zöld felületek üde foltjait. Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

Beton térburkolat: Térképzés hullámos, íves betonfelületekkel Szegeden. Az egyedi formavilág kellemes és harmonikus keretet ad a pihenéshez, kikapcsolódáshoz.

Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

Divat: A színes beton bevonult a divat világába. A fiatalok kedvenc formabontó ékei és egyéb divatcikkei is készülhetnek szürke vagy színes betonból, illetve kiegészíthetik a hagyományos anyagok körét. Forrás: https://www.etsy.com/market/concrete_jewelry és https://www.lsnglobal.com/briefing/article/6460/set-in-stone-concrete-fashion-idea-hits-paris

2.10. A beton újrahasznosítása A beton a leggyakrabban és a legnagyobb tömegben használt építőanyag a világon, ezért jelentős hatással van környezetünkre. Előállítása nagy mennyiségű nyersanyag felhasználásával jár, ami - ha nem hasznosítunk újra - bontás után hulladékká válik. A fenntartható fejlődés szempontjából nagyon fontos megváltoztatni gondolkodásmódunkat annak érdekében, hogy a lebontott épületek és építmények törmelékét ne hulladéknak, hanem ipari alapanyagnak tekintsük. Egy vasbetonból vagy feszített betonból készített építmény elbontásakor külön kell választani az acélbetéteket és a betontörmeléket. Az acélbetéteket ma már 100%-ban újrahasznosítják Magyarországon is, ennek – azt lehet mondani – már hagyománya van. De mi legyen a betontörmelékkel? Manapság legtöbbször a hulladéklerakóban végzi, mert az a legolcsóbb és egyben bevett megoldás. Ez pazarlás, hiszen az előállítás során komoly energiákat fektettünk ebbe az anyagba. A betontörmeléket apróra össze kell törni, hogy kezelhető legyen. Ennek gépi háttere már kidolgozott, hiszen vannak olyan kompakt mobil berendezések, amelyek képesek a helyszínen felaprítani a betont. Ezt követően a felaprított törmeléket frakciókra kell bontani és a frakciókat elkülönítve kell tárolni. Léteznek ma már olyan berendezések is, amelyek a fenti műveleteket egy munkamenetben el tudják végezni. 2005 óta Magyarországon Műszaki Irányelv segíti az alkalmazás módjait. Az európai szabványosítási folyamatban 2013-ban kiadásra került az új betonszabvány (EN 206:2013), amely szintén tartalmazza a beton újrahasznosításának szabályait. A szabványt 2016-ban adták ki magyar nyelven (MSZ 4798:2016), így már nálunk is könnyedén elérhető a beton újbóli hasznosításának műszaki háttere.

Betontörmeléket feldolgozó/újrahasznosító telep képe Forrás: http://www.pfzrecovery.com/modules.php?mod=news&uri=concrete-recycling

3. A MÉSZ A mész felhasználási területei ma már nemcsak az építőipari habarcsokat és vakolatokat jelentik. A meszet használják rekultivációra, kármentesítésre, füstgáztisztításra, vízkezelésre, salakképzésre, ércdúsításra, pH érték semlegesítésre, talajjavításra, fertőtlenítésre, talajstabilizálásra és kausztifikálásra (papírgyártási fogalom) stb. A meszet az építő- és építőanyag ipar mellett használja az acélipar, az alumíniumipar, a papíripar, a vegyipar, az élelmiszeripar és a mezőgazdaság, valamint környezetvédelmi célokra is alkalmazzák.

3.1. Építő- és építőanyag ipar – „Egy több ezer éves technológia” A mész kötőerejét már az ókori idők óta használja az ember épített környezetének kialakításában. Mindenki által ismert példa a piramisok építése, ahol a 2-3 tonnás kövek közti milliméteres vastagságú habarcsot kizárólag mész és finom szemcséjű homok keverékéből készítették, s mind a mai napig állják az idő próbáját. Ilyen magasságú épületeket a történelmi idők során hozzánk legközelebb a középkorban emeltek. A középkori katedrálisok építése során is mészhabarcsot használtak, ami itt is kiállta mind a nagy terhek, mind pedig az idő próbáját. Magyarország vonatkozásában feltételezhető, hogy a mészégetés tudományát a IV. Béla királyunk által 1232-ben betelepített cisztercita rend tagjai hozhatták Franciaországból. A Bükk hegységben e mesterség hagyományai Bélapátfalván, Bükkszentkereszten még napjainkban is nyomon kísérhetők. A mészégető kemence égésterének legnagyobb részét a földbe süllyesztették. Falát tufakővel rakták ki. A mészégető kemencékbe általában 200-400 mázsa mészkövet raktak be egy-egy égetés alkalmával. Magyarországon az első írásos adat 1625-ből származik arra vonatkozóan, hogy a mészégetés szabályozott iparággá vált. Ma Beremend és Lábatlan ad otthont egy-egy működő mészégető műnek, amelyek ipari technológiával ipari mértekben végzik ezt a tevékenységet és európai mércével mérve is korszerű üzemnek számítanak.

A beremendi mészüzem képe Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

A lábatlani mészüzem képe Forrás: Magyar Cement-, Beton- és Mészipari Szövetség

3.2. A mészgyártás folyamata A kibányászott kő egy része, amely a kémiai tulajdonságai alapján és szemszerkezetét tekintve megfelelő, kalcinálásra kerül 1000 C° hőmérsékleten különböző kemencetípusokban. A mészégető kemencék a legkülönbözőbb üzemanyagokkal működnek, mint a földgáz, szén, olaj, lignit és másodlagos tüzelőanyagok. A reakció: CaCO3 + hő => CaO + CO2, mely reakció terméke az égetett mész: CaO A keletkezett darabos mész, CaO a vevői igények szerint kerül osztályozásra, őrlésre és tárolásra. Az égetett mész, CaO egyik legfontosabb és legelterjedtebb átalakítási formája a vízzel való keverése, azaz a hidratáció. A hozzáadott víz mennyiségétől függően hidratált mész (Ca(OH) 2) = kalcium-hidroxid keletkezik finom por formában (ez a mészhidrát), oltott mész formában (ez a mészpép), vagy mésztej különböző koncentrációkban, amely teljesen folyékony. A reakció: CaO + H2O => Ca(OH)2 + hő. Ha a mésztejhez CO2-t adagolunk, ismét mészkövet (CaCO3) kapunk, melynek azonban a kristályszerkezete jelentősen eltér a természetes mészkőtől. Ez a termék a PCC. A reakció: CO2 + Ca(OH)2 => CaCO3 + H2O Napjainkban főként falazáshoz, vakoláshoz használatos. Alapanyag a mészhomoktégla és egyéb mésztartalmú (pl. Ytong) falazóelemek gyártása során. Út és egyéb ipari létesítmények építésekor az altalaj stabilizációjához, aszfalt minőségének javításához alkalmazható.

3.4. A mészkő és a mész szerepe napjainkban A kalcium-karbonát vagy hétköznapi nevén mészkő egy közismert ásványi anyag. Az ebből előállított CaO (kalcium oxid), a természetben nem fordul elő. Kevesen ismerik azonban, milyen fontos szerepet játszik az élet számos területén, és hogy milyen gazdasági súllyal bír. A mészkő és az égetett mész felhasználása kiterjed az acél és színes fémek kohászatára, a beton, a habarcs, tégla és aszfalt gyártására. Alapanyagként jelentős szerepe van az üveggyártásban, festékgyártásban, szőnyeggyártásban és papírgyártásban. Segítséget nyújt építkezések, útépítések során a talaj stabilizálásához. A környezetvédelem területén a füstgáztisztítás, a szennyvíztisztítás, és a szilárd, illetve a savas hulladékok közömbösítése területén használatos. Alkalmazzák továbbá a cukorgyártásban, savas talajok kezelésénél és még az ipar, illetve a mezőgazdaság számos területén.

3.4.1. Acélipar Acélgyártás során a meszet a termelés több fázisában is használják. Először az ércdúsítás során, mint kötőanyag jelenik meg, majd a nyersvas kéntelenítését és tisztítását, illetve a pH érték beállítását oldják meg (salakképzés).

3.4.2. Alumíniumipar A timföld gyártása során a mész fontos segédanyag. Elsősorban a technológiához elengedhetetlen nátronlúg visszanyeréséhez alkalmazzák.

3.4.3. Papíripar A mész a cellulóz gyártása során hasonló feladatot lát el, mint a timföldnél. A PCC gyártásánál a mész a papír fehérségét és egyéb tulajdonságait határozza meg.

3.4.4. Vegyipar A vegyiparban a mész festékek és glettanyagok alapanyaga.

3.4.5. Élelmiszeripar Cukorgyártásnál a szennyezett cukoroldat tisztításához, valamint a kicsapott iszap szűréséhez alkalmazzák a meszet.

3.4.5. Környezetvédelem Minden iparágban alkalmazzák a meszet különböző, környezetvédelemmel összefüggő feladatok ellátására. Ilyen például a károsanyag kibocsátás koncentrációjának csökkentése (füstgáztisztítás), vagy vízkezelésnél a vízlágyítás, a víztisztítás és a pH érték beállítása. Kármentesítés során különböző rekultivációs munkákhoz, szennyezett területek semlegesítéséhez, fertőtlenítéséhez használják.

3.4.6. Mezőgazdaság A mezőgazdaság savas talajok pH értékének beállításához, a talajszerkezet javításához használja a meszet. Alkalmas ezen kívül fertőtlenítésre, gombátlanításra, halastavaknál, állattenyésztő telepeken, gyümölcsösökben és erdőgazdaságokban.