Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 1
KÜLÖNLEGES BETONOK ÉS BETONTECHNOLÓGIÁK I.
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 2
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 3
KÜLÖNLEGES BETONOK ÉS BETONTECHNOLÓGIÁK I. DR. BALÁZS GYÖRGY okl. mérnök prof. emeritus a mûszaki tudomány doktora Széchenyi-díjas
A AKADÉMIAI KIADÓ, BUDAPEST
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 4
Megjelent a Magyar Tudományos Akadémia, az Építés Fejlôdéséért Alapítvány és a Magyar Közút Kht. támogatásával
Lektor DR. KAUSAY TIBOR PHD okl. mérnök okl. vasbeton-építési szakmérnök a BME tiszteleti egyetemi tanára a mûszaki tudomány kandidátusa
ISBN 978 963 05 8465 4
Kiadja az Akadémiai Kiadó, az 1795-ben alapított Magyar Könyvkiadók és Könyvterjesztôk Egyesülésének tagja 1117 Budapest, Prielle Kornélia u. 19. www.akademiaikiado.hu www.szakkonyv.hu
Elsô magyar nyelvû kiadás: 2007 © Balázs György, 2007
Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítás, a nyilvános elôadás, a rádió- és televízióadás, valamint a fordítás jogát, az egyes fejezeteket illetôen is. Printed in Hungary
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 5
Tartalom
Elôszó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
Jelölések . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
1. Különleges betonokról és betontechnológiákról általában . . . . . . . . . . . .
17
2. A beton alkotói és vizsgálatuk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1. A beton alkotóiról általában . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. A cementek ............................................ 2.2.1. A homogén portlandcementek és jellemzésük . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2. A heterogén portlandcementek és jellemzésük . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3. A cementszilárdulás sebessége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4. A cement hidratációs alakváltozásai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5. A cementkô porozitása és tulajdonságai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5.1. A porozitás fogalma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5.2. A porozitás és a szilárdság . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5.3. A cementkô és a vízzáróság, fagyállóság . . . . . . . . . . . . 2.2.5.4. A cementkô zsugorodása, lassú alakváltozása . . . . . . . . 2.2.6. A hidratáció mértéke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.7. A cementminôsítés alapjául szolgáló tulajdonságok és vizsgálatok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.7.1. A kötési idô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.7.2. Az ôrlési finomság . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.7.3. A kötôerô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.7.4. A térfogatállandóság . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.8. A hidratációhô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.8.1. A hidratációhôrôl általában . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.8.2. A vizsgálati módszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.9. Az új cementszabványok és a cementek új megnevezése . . . . . . 2.2.9.1. A cementek jelölése korábbi szabványok szerint . . . . . . 2.2.9.2. A cementek jelölése az érvényes szabvány szerint . . . . . 2.2.9.3. 2005 elején gyártott cementfajták . . . . . . . . . . . . . . . . .
19 19 20 20 25 26 29 31 31 33 34 35 40 42 42 45 47 47 50 50 50 55 55 57 62 5
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 6
2.3. Az adalékanyag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1. Az adalékanyagok jellemzése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2. Az adalékanyagok tulajdonságai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2.1. A tulajdonságokról általában . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2.2. A tisztasági jellemzôk és vizsgálatuk . . . . . . . . . . . . . 2.3.3. Szemszerkezeti vizsgálatok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3.1. A szemmegoszlási görbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3.2. A szemmegoszlási görbe minôsítése . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3.3. A szemmegoszlás javítása és tervezése több frakcióból . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4. Adalékanyag-halmazok szilárdságának vizsgálata . . . . . . . . . . . 2.3.4.1. Los Angeles-vizsgálat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4.2. Mikro-Deval-vizsgálat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4.3. Hummel szétaprózódási vizsgálat . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4.4. Halmazszilárdság vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.5. A szemalak vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.5.1. A szemalak jellemzése a tengelyméretek alapján . . . . 2.3.5.2. A homok szemalakjának a jellemzése . . . . . . . . . . . . . 2.3.6. A víztartalom meghatározása és jellemzése . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.7. A cementkô és az adalékanyag közötti tapadás . . . . . . . . . . . . . 2.3.7.1. A tapadásról általában . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.7.2. A tapadási szilárdság . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.7.3. Határfelületi reakciók a betonban . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1. Adalékszerek fogalma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2. Konzisztenciajavító adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2.1. Képlékenyítô adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2.2. Folyósító adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3. Vízzáróságot fokozó adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.4. Fagyállóságot fokozó adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.5. Kötés- és szilárdulásgyorsító adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.6. Kötéskésleltetôk, kötésgátlók . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.7. Fagyásgátló adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.8. Injektálást segítô adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.9. Stabilizáló adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.10. Korrózió ellen védô adalékszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.10.1. A beton korrózióját gátló adalékszerek . . . . . . . . . . . . 2.4.10.2. Az acélbetét korrózióját gátló adalékszerek . . . . . . . . 2.4.10.3. Biológiai korrózió ellen védô szerek . . . . . . . . . . . . . . 2.4.11. Az adalékszerek összeférhetôsége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.12. Az adalékszerekkel szemben támasztott követelmények . . . . . . 6
63 63 68 68 69 79 79 82 85 87 87 88 90 90 91 93 94 95 97 97 98 98 101 101 102 102 103 105 105 107 108 109 109 109 110 110 110 111 111 111
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 7
2.5. A beton egyéb anyagai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1. Színezô anyagok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2. Elektromosan vezetô anyagok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3. Gázképzôk, habképzôk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.4. Felületi kezelôszerek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.5. Kiegészítô anyagok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
122 122 122 122 123 123
3. A beton és vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Az új betonszabvány . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Fogalmak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1. A frissbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. A megszilárdult beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. A frissbeton vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1. A frissbeton konzisztenciájának vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.1. A roskadásmérés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.2. A tömörödési tényezô mérése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.3. Az átformáláshoz szükséges vibrációs idô meghatározása Vebe-méterrel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.4. A terülésmérés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.5. Az átformálási ütésszám . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.6. A tömörítési mérték . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1.7. A régi és az új konzisztenciaosztályok összehasonlítása . . 3.3.2. A betonalkotók mennyiségének meghatározása . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.1. A víztartalom meghatározása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.2. A testsûrûség meghatározása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.3. A cementtartalom meghatározása . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.4. A víz–cement tényezô számítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.5. Az adalékanyag-tartalom kiszámítása . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.6. A légbuborék-tartalom meghatározása . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3. A keverési arány számítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3.1. A keverési arány számítása az alapanyagok fizikai jellemzôi ismeretében . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3.2. A keverési arány meghatározása a frissbeton testsûrûségének elôzetes becslésével . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.4. A péptelítettség közelítô számítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. A megszilárdult beton tulajdonságai és azok vizsgálata . . . . . . . . . . . . 3.4.1. A testsûrûség meghatározása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2. A nyomószilárdság vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.3. A húzószilárdság és vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.4. A hidrotechnikai tulajdonságok és vizsgálatuk . . . . . . . . . . . . . . 3.4.4.1. A víztartalom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
124 124 124 124 140 140 140 139 141 142 143 145 146 147 148 148 148 149 150 150 150 151 151 152 153 154 154 155 161 164 164 7
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 8
3.4.4.2. A vízfelvétel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.4.3. A vízzáróság és vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.4.4. A vízáteresztés és vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.4.5. A fagyállóság és vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.5. A kopásállóság és vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.5.1. Böhme-koptatás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.5.2. Gary-homokfúvási koptatás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.5.3. A Duna-módszer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.6. A beton hôtechnikai jellemzôi és mérésük . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.6.1. A hômérséklet és mérése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.6.2. A lineáris hôtágulási együttható . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.6.3. A hô terjedését kifejezô anyagjellemzôk . . . . . . . . . . . . 3.4.6.4. A fajhô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.7. Ajánlás a betonösszetétel határértékeire . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
165 166 168 169 174 174 175 175 179 179 182 182 185 185
4. A beton szilárdulása hidegben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. Az egyenértékû kor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Az egyenértékû kor heterogén portlandcementekre . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1. A kísérlet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2. A kísérleti eredmények és értékelésük . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. A hômérséklet alakulása a bedolgozott betonban . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. Egyszeri megfagyás hatása a beton természetes szilárdulására . . . . . . . 4.4.1. A kritikus szilárdság . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.2. Kutatásaink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
191 191 192 192 194 216 229 229 229
5. Tömegbetonok hidratációhô okozta repedései és megelôzésük . . . . . . . . . 5.1. A tömegbeton fogalma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. A kéreg- és átmenô repedések fogalma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. A hidratációhôt befolyásoló tényezôk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1. A hidratációhô meghatározása hôáramlásos kaloriméterben . . . . 5.3.2. A cement hidratációhôjét befolyásoló tényezôk . . . . . . . . . . . . . 5.3.2.1. A cement kémiai és ásványi összetételének hatása . . . . 5.3.2.2. Az ôrlési finomság hatása a hidratációhôre . . . . . . . . . . 5.3.2.3. A kezdeti hômérséklet hatása a hidratációhôre . . . . . . . 5.3.2.4. A kötésszabályozó adalékszerek hatása a hidratációhôre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2.5. A víz–cement tényezô hatása a hidratációhôre . . . . . . . 5.3.2.6. A cementek hidratációhôje és a cementhabarcs szilárdsága közötti összefüggés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4. A tömegbetonok hôtechnikai vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1. A tömegbetonok hôtechnikai jellemzôi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
233 233 234 237 237 243 243 248 250
8
251 252 253 253 253
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 9
5.4.2. A betonban keletkezô hômérséklet közelítô számítása . . . . . . . . 5.4.2.1. A legnagyobb hômérséklet meghatározására szolgáló közelítô képletek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2.2. Kéregrepedések veszélyének közelítô számítása . . . . . . 5.4.2.3. Kényszerfeszültségek és átmenô repedések közelítô számítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.3. A repedésveszély becslése gépi számítással . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.3.1. Bevezetés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.3.2. A hômérséklet-számítás elve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.3.3. A kéregrepedések keletkezése valószínûségének vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.3.4. Az egyes tényezôk hatása a kéregrepedés veszélyére . . 5.4.3.5. A kéregrepedésekrôl a tapasztalat alapján . . . . . . . . . . . 5.4.3.6. Az átmenô repedések veszélyének számítása . . . . . . . . . 5.5. A tömegbetonban kialakuló repedésveszély csökkentésének lehetôségei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.1. A csökkentés lehetôségei általában . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.2. A hidratációhô csökkentése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.3. A beton alkotóinak hûtése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.4. A beton belsô csôhûtése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.5. A csôvezetékes hûtôrendszer számítása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.6. A hômérséklet okozta feszültségek csökkentése a betonfelület védelmével . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.7. Az építéstechnológia megfelelô megválasztása . . . . . . . . . . . . . . 6. Nagy szilárdságú cementek (550 pc) felhasználásában rejlô lehetôségek . . 6.1. Bevezetés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2. A cementgyártás energiafelhasználása . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3. Az elôregyártás helyzete hazánkban a 80-as évek végén . . . . . . . . . . . . 6.4. Az 1968. évi laboratóriumi kísérletek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5. Kísérletek külföldi cementekkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6. Kísérletek 550 pc-tel 1984–85-ben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.1. Laboratóriumi kísérletek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.2. A hidratációhô energiatartalma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.3. Az 550 pc öregedése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.4. Félüzemi kísérletek az egykori BVM (Beton és Vasbetonipari Mûvek) Alsózsolcai Gyárában . . . . . . . 6.6.5. Félüzemi kísérletek a volt Szolnok megyei ÁÉV elôregyártó telepén . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.6. A nagy cementtartalom hatása a szilárdságra . . . . . . . . . . . . . . . 6.7. Az 1987. évi laboratóriumi kísérletek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
254 256 258 260 261 261 262 266 273 284 286 288 288 288 289 292 293 294 296 301 301 302 305 306 309 311 311 313 315 316 319 321 323 9
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 10
7. A beton gôzölése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1. A gôzölés fogalma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2. A gôzölési diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3. A struktúraromlás kémiai okai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4. A struktúraromlás fizikai okai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.1. A beton alkotóinak eltérô hôtágulási együtthatója . . . . . . . . . . . . 7.4.2. Vízforgalom a beton és a gôztér között . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.3. Hômérsékleti feszültségek és repedések . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.3.1. A hômérsékleti feszültségek számítása számítógéppel . . 7.4.3.2. A hômérsékleti feszültségek közelítô számítása . . . . . . 7.4.4. Hogyan védekezzünk a fizikai struktúraromlás ellen? . . . . . . . . 7.5. A cementek gôzölhetôsége . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.1. Egyenletek a gôzölhetôség elôrebecslésére . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.2. A cementfajta hatása a gôzölés hatásfokára . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.3. Optimális gôzölési hômérséklet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.4. Az ôrlési finomság hatása a gôzölhetôségre . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.5. A gôzölés szabályai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6. A beton szilárdulása gôzölés után . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6.1. Milyen mértékû utókezelést igényel a gôzölt beton? . . . . . . . . . . 7.6.2. A fagy hatása a gôzölt beton szilárdulására . . . . . . . . . . . . . . . . .
329 329 329 331 333 333 336 340 341 345 350 353 353 355 360 362 368 372 372 384
Irodalom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
10
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 11
Elôszó
1950-ben szereztem mérnöki oklevelet. Attól kezdve mindig ugyanazon a tanszéken dolgoztam, bár neve változott. 1950 és 1963 között II. sz. Hídépítéstani Tanszék, 1963 és 1999 között Építôanyagok Tanszék, 1999 óta Építôanyagok és Mérnökgeológia Tanszék a neve. A sokféle építôanyag közül elsôsorban betonnal foglalkoztunk. Kutatásainkat szerényen támogatta a Magyar Tudományos Akadémia Mûszaki Tudományok Osztálya, és igen jó kapcsolat alakult ki a Tanszék oktatói és az építôipari vállalatok között. Megengedték, hogy konkrét gyakorlati feladatok megoldását tudományosan megalapozzuk. A II. sz. Hídépítéstani Tanszéken elkészített kutatási jelentéseinket Balázs György: Beton és vasbeton V. A kutatás története (2004) c. könyv 22.7. mellékletében, az Építôanyagok, majd Építôanyagok és Mérnökgeológia Tanszéken készítetteket a 22.8. mellékletében foglaltam össze. A 45 oldalnyi felsorolásból jól látható, hogy a kutatások többsége a különleges betonokkal és betontechnológiákkal foglalkozott. 200-nál több kötetnyi kutatási jelentés tartalmazza csak azokat a kutatásokat, amelyeket irányítottam vagy amelyekben közremûködtem. Ujhelyi János: Mûszaki elôírás. Beton és vasbeton készítésére c. kitûnô könyvsorozatban (1955) 22. füzetben, logikai rendben felépített tanácsokat ad a beton tervezésével, építésével és ellenôrzésével foglalkozóknak a közönséges és a különleges betonok területérôl. Dr. Ujhelyi János: Betonismeretek (2005) c. tankönyvében ehhez az elvi alapokat is megadta. Azonban egyre inkább úgy éreztem, hogy közkinccsé kell tennem kutatási eredményeinket (szükség szerint másokéval kiegészítve), amelyek – különösen a különleges betontechnológiák területén – sok újat tartalmaznak. Ebben az is megerôsített, hogy évrôl évre nô azok száma, akik a Betontechnológia c. 2 éves szakmérnöki tanfolyamot elvégezik és – megítélésem szerint – kellô mélységben akarnak és tudnak foglalkozni a betontechnológiával. Egyébként nekik a különleges betonok és betontechnológiák c. könyvsorozat tankönyv is lesz. Persze meg kellett küzdenem olyan nehézséggel, hogy az elmúlt évtizedekben változtak a cementek, változtak a szabványok, változtak a jelölések. Gondoljunk csak arra, hogy forradalmi változást hozott az MSZ 4798:2004 szabvány, amely a tartósságra tervezés alapján áll és áttérve az EN szabványokra magával hozott új jelöléseket. De sem a szabványok, sem a jelölések nem forrtak ki, állandóan változhatnak. 11
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 12
Én azonban – a 80. évemmel – már nem várhatom meg, hogy mindez nyugvópontra kerüljön. A könyv megírásához a Tanszéken készített tanulmányokat, szakcikkeket, korábban megjelent könyveimet használtam fel. Köszönetet mondok mindazoknak, akik ezekben a kutatásokban közremûködtek, külön köszönettel tartozom a tanszéki technikusoknak a fegyelmezett, pontos kutatási munkáért. Az Építôanyagok és Mérnökgeológia Tanszék vezetôjének, dr. Balázs L. Györgynek és a Tanszék dolgozóinak a könyv írásához nélkülözhetetlen nyugodt légkört, Sántha Gyuláné titkárnônek az adminisztratív segítséget köszönöm meg. A könyv kéziratát Polányi Aladárné gépelte tükörbe, a pausz ábrákat Bubb Zsuzsanna rajzolta, a cirill betûk latin betûkre ültetését Czenczi Ferencné általános iskolai tanár segítette. Segítségüket köszönöm. A kéziratot dr. Kausay Tibor PhD, a mûszaki tudomány kandidátusa, tiszteleti egyetemi tanár lektorálta. Lelkiismeretes munkájával, tanácsaival mint kiváló betontudósunk, az EN szabványok egyik legjobb ismerôje, sokat segített. Megengedte azt is, hogy néhány ábráját felhasználjam a könyvhöz. Segítségét köszönöm. A kötet szép kiállítása az Akadémiai Kiadó érdeme. Megköszönöm Nagy Tibor szerkesztônek, Tárnok Irén felelôs szerkesztônek és Hesz Margit termékmenedzsernek, a Kiadó és a Nyomda munkatársainak fegyelmezett segítôkész közremûködését. A szerzô
12
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 13
Jelölések Az itt nem található jelöléseket elôfordulási helyükön adjuk meg.
A cement kémiai és ásványi alkotói, cementhidratáció Jel
Mennyiség
Mértékegység
C = CaO
kalcium-oxid
m%
S = SiO2
szilícium-dioxid
m%
A = Al2O3
alumínium-oxid
m%
F = Fe2O3
vas-oxid
m%
M = MgO
magnézium-oxid
m%
Cs = CaSO4 2H2O
gipszkô (amit általában gipsznek neveznek)
m%
H = H2O
víz
m%
C3S = 3CaO SiO2
trikalcium-szilikát
m%
GC2S = 2CaO SiO2
béta-dikalcium-szilikát
m%
C3A = 3CaO Al2O3
trikalcium-aluminát
m%
C4AF = 4CaO Al2O3 Fe2O3
tetrakalcium-aluminát-ferrit
m%
CH = Ca(OH)2
kalcium-hidroxid
m%
MH = Mg(OH)2
magnézium-hidroxid
m%
CSH
kalcium-szilikát-hidrát
m%
E = C3A 3Cs H32, ill. C3AF 3Cs H32
triszulfo-aluminát-hidrát = ettringit
m%
MS, ill. FMS = C3A Cs H12, ill. monoszulfo-aluminát (ferrit)-hidrát = monoszulfát C3AF Cs H12
m%
T = C3A 3CaCl2 H30
trikloro-aluminát-hidrát
m%
F = C3A CaCl2 H10
monokloro-aluminát-hidrát = Friedel-só
m%
PH
hidratáció mértéke a portlandit víztartalma alapján
%
CSHH
hidratáció mértéke a CSH szerkezeti víztartalma alapján
%
E
Jirku szerinti optimális gipsztartalom, amelyet egyensúlyinak neveztünk és SO3 (m%) = 6,08 10–5 C3A (m%) (cm2/g) képletbôl számítottunk.
m%
13
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 14
Feszültség, szilárdság F X c O Xcrit Xct fc, cube
terhelôerô terhelôfeszültség kohézió súrlódási szög kritikus feszültség központos húzófeszültség
fci, cube
a nyomószilárdság egyedi értéke 150 mm élhosszú kockán vizsgálva MPa a nyomószilárdság átlagértéke 150 mm élhosszú kockán vizsgálva a nyomószilárdság tapasztalati átlagértéke 150 mm élhosszú kockán vizsgálva a nyomószilárdság elôírt jellemzô értéke 150 mm élhosszú kockán vizsgálva a nyomószilárdság tapasztalati jellemzô értéke 150 mm élhosszú kockán vizsgálva a beton nyomószilárdsága 150/300 mm hengeren vizsgálva
fcm, cube fcm, cube, test fck, cube fck, cube, test fc, cyl fci, cyl fcm, cyl fcm, cyl, test fck, cyl fck, cyl, test fti ftk ftm, test fci, fl fc, pr fct fct, fl fct, sp fY, tap fY, t 14
a beton nyomószilárdsága 150 mm élhosszú kockán vizsgálva
a beton nyomószilárdság egyedi értéke 150/300 mm-es hengeren vizsgálva a nyomószilárdság elôírt átlagértéke 150/300 mm-es hengeren vizsgálva a nyomószilárdság tapasztalati átlagértéke 150/300 mm-es hengeren vizsgálva a nyomószilárdság elôírt jellemzô értéke 150/300 mm-es hengeren vizsgálva a nyomószilárdság tapasztalati jellemzô értéke 150/300 mm-es hengeren vizsgálva a beton hasító–húzó szilárdságának az egyedi értéke (ha egy mintából 3 próbatest készült, annak átlaga egy vizsgálati eredménynek számít) a beton jellemzô hasító–húzó szilárdságának elôírt jellemzô értéke 150/150 mm méretû hengeren vizsgálva a beton hasító–húzó szilárdságának tapasztalati átlagértéke 150/150 mm-es hengeren vizsgálva
kN, MN MPa fok MPa MPa MPa
MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa
a beton egyedi hajlító–húzó szilárdsága
MPa
a beton hasábszilárdsága
MPa
központos húzószilárdság
MPa
hajlító-húzószilárdság
MPa
hasító-húzószilárdság
MPa
nyíró–tapadási szilárdság húzó–tapadási szilárdság
MPa
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 15
Alakváltozás J Jx Jy μ=
Jy Jx
Jt Jc Jc, sh Jel Jc, l (t) O (t ) =
J c, l (t) J el
E0 E0, t E0, c EX Ea ill. Eh Eid =
Eo 1+ O
fajlagos hosszváltozás
‰
fajlagos hosszváltozás a terhelôerô irányában
‰
fajlagos hosszváltozás a terhelôerô irányára merôlegesen
‰
Poisson-tényezô
1
szakadó nyúlás
‰
törési összenyomódás
‰
a cementkô, a beton zsugorodása
‰
a beton rugalmas alakváltozása
‰
a beton lassú alakváltozása t idôpontban
‰
a beton kúszási tényezôje t idôpontban
‰
kezdeti rugalmassági modulus kezdeti rugalmassági modulus központos húzásból
GPa
kezdeti rugalmassági modulus központos nyomásból
GPa
terhelô feszültségtôl függô rugalmassági modulus
GPa
az adalékanyag, ill. a habarcs rugalmassági modulusa
GPa
a lassú alakváltozást figyelembe vevô, ún. ideális rugalmassági modulus
GPa
15
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 16
Geometriai és tömegjellemzôk
l d h m mw, mc, mh
támaszköz
m% m x= w mc
az anyag tömegére vonatkoztatott eredmény
xo W Wt
redukált víz–cement tényezô
V V% Vc, Vw, Vh, ill. Vl, Vp Vp,0
m, cm, mm
henger átmérôje, szita, ill. rosta lyukbôsége
mm
henger hossza
mm
tömeg
kg/m3
a víz, a cement, ill. a homok tömege
kg/m3
víz–cement tényezô
sûrûség
kg/m3
testsûrûség
kg/m3
térfogat
l, m3
az anyag térfogatára vonatkoztatott eredmény a cement, a víz, a homok, ill. a levegô térfogata
l, m3
pépmennyiség
l, m3
péptelítettséghez tartozó pépmennyiség
l, m3
A
Blaine szerinti fajlagos felület (alsó indexben a kötôanyag, pl. Ac = cement fajlagos felülete
cm2/g
dmax
legnagyobb névleges adalékszemcse-méret
mA
Az Abrams szerinti finomsági modulus, a szabványos szitasoron fennmaradt tömegszázalékban kifejezett összege osztva 100-zal
m0
optimális finomsági modulus, ill. a finomsági modulus, amelyhez a pépigény minimális
© W p = ª1 t « W pkrit
16
¹ º »
mm
100 porozitás
V%
extrapolált porozitás zérus szilárdság esetére
V%
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 17
1. A különleges betonokról és betontechnológiákról általában
A közönséges betonok csoportjába azokat a betonokat soroljuk, amelyeket szokványos technológiával (keverés, szállítás, bedolgozás) állítanak elô, és velük szemben elôírt követelmény a betonkonzisztencia, valamint a testsûrûség és a nyomószilárdság, követelmény továbbá vasbeton és feszített vasbeton szerkezetek esetében az acélbetétek korrózió elleni védelme, amit rendszerint tömör beton készítésével és megfelelô betonfedéssel érünk el. Az ettôl eltérô betonok lehetnek különleges rendeltetésû és különleges technológiával készített betonok. A különleges rendeltetésû betonok: – vízzáró beton, – kopásálló beton, – nagy nyomószilárdságú beton, – nagy húzószilárdságú beton, – könnyûbeton, – szálerôsítésû beton, – fagy- és sózásálló beton, – agresszív hatásnak ellenálló beton, – kis zsugorodású és kis kúszású beton, – sugárvédô beton, – hôálló és tûzálló beton, – átlátszó beton. Különleges technológiával készített betonok: – a beton szilárdulása hidegben, – nagy szilárdságú cementek felhasználásában rejlô lehetôségek, – gôzölt beton, – nagy tömegû beton, – látszóbeton, – dermesztett beton, – lövellt beton, – kolkrétbeton, – prepakt beton, – pörgetett beton, 17
Balazs_beton_impr
6/8/07
2:23 PM
Page 18
– vákuum-, vibrovákuum beton, – víz alatti beton, – szövetszerkezetes építés, – No-fines beton. Továbbiakban ismertnek tételezzük fel a szokványos betonok tervezését és tulajdonságait. Röviden ismertetjük a különleges rendeltetésû betonok tárgyalásához nélkülözhetetlen anyagismeretet, valamint betontulajdonságokat és azok vizsgálati módját.
18
