ÉPÍTŐANYAGOK. Dr. Borosnyói Adorján egyetemi docens BME Építőmérnöki Kar Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

ÉPÍTŐANYAGOK Dr. Borosnyói Adorján egyetemi docens [email protected]

BME Építőmérnöki Kar Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

Tankönyv: Dr. Balázs György: Építőanyagok és kémia Ajánlott honlapok: www.epito.bme.hu/eat/ www.betonopus.hu

2013. 03. 29.

Fémek

1

Fémek A) Mesterséges építőanyagok B) Szervetlen építőanyagok C) Szilárd halmazállapotú építőanyagok D) Tömör építőanyagok E) Teherhordó szerkezeti elemek anyagai 2012/2013 tavasz

BMEEOUV0103 Építőmérnöki alapismeretek – ÉPÍTŐANYAGOK – Dr. Borosnyói Adorján

Szerkezeti acél 1) Tömegeloszlási jellemzők sűrűség, ρ = 7850 kg/m3 2) Hidrotechnikai jellemzők vízhatlan, fagyálló 3) Hőtechnikai jellemzők hővezetési tényező, λ = 30-60 W/mK hőtágulási együttható, αt = 10-12×10-6 1/°C 4) Szilárdsági jellemzők Nyomószilárdság, fc = 800-2100 N/mm2 Húzószilárdság, ft = 800-2100 N/mm2 Rugalmassági modulus, E = 200 kN/mm2 2012/2013 tavasz


2

Fémek Kristályos szerkezet

2012/2013 tavasz


Fémek Ötvözetek vas (pl. acél: Fe-C) alumínium (Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si) réz (pl. sárgaréz: Cu-Zn) cink (horgany) ón (pl. bronz: Cu-Sn) ólom (pl. lágyforrasz: Pb-Sn) 2012/2013 tavasz


3

ACÉLGYÁRTÁS vasérc, mészkő, koksz

Kétlépcsős művelet: I. Nagyolvasztó kohókban

kohó

vasércből  nyersvas

forró levegő nyersvas

salak

II. Acélműben

2012/2013 tavasz

vas

nyersvasból  acél


I. Nagyolvasztó kohókban vasércből  nyersvas 1) vasérc aprítása és osztályozása (vasérc vastartalma 30-60%)

vasérc, mészkő, koksz

2) koksz és salakképző anyag adagolása A koksz szerepe: - tüzelőanyag - redukálószer (a fém oxidjaiból elvonja az oxigént) FeO + C  Fe + CO

2012/2013 tavasz

kohó forró levegő nyersvas

salak


4

vasérc, mészkő, koksz

A salakképző anyag szerepe: - reakcióba lép a szennyeződésekkel  elkülönül a nyersvastól - általában mészkő, dolomit

kohó forró levegő

A mészkő (CaCO3,) 800-900 °C-on elbomlik CaO-ra és CO2-ra:

nyersvas

salak

- a CO2 távozik, - a CaO + érc szilikátjai ≡ a könnyen olvadó kohósalak a nyersvas sűrűsége 7200 kg/m3, kohósalaké 2700 kg/m3  a salak a megolvadt vas felületén úszik  könnyen lecsapolható a nyersvas

2012/2013 tavasz


A kemence hőmérsékletének irányítása és az eltérő Si-tartalom szerint fehér-és szürkenyersvas állítható elő. Szürke nyersvas Si 2-4 m%, C 3-4 m% lassú hűtés lágy anyag Fehér nyersvas Mn 2-3 m%, C 3-4 m% gyors hűtés kemény, rideg anyag

2012/2013 tavasz


5

A kemence hőmérsékletének irányítása és az eltérő Si-tartalom szerint fehér-és szürkenyersvas állítható elő. VASÉRC

NAGYOLVASZTÓ KOHÓ

FEHÉR NYERSVAS

SZÜRKE NYERSVAS

KONVERTER

ÖNTÖTTVAS

ACÉL

2012/2013 tavasz


II. Acélműben a nyersvasból  acél A C a nyersvasat rideggé teszi. Acélgyártás ≡ nyersvas tisztítása, finomítása és ötvözése. Konverter ≈ nincs szükség külső tüzelőanyagbevitelre, mert hő származik: - a szennyezőanyag oxidációjából - az izzó nyersvas hőtartalmából 1) Szilárd halmazállapotú ócskavas és salakképző anyagok berakása. 2) A kb. 1300 °C hőmérsékletű folyékony nyersvas ráöntése. 3) Az oxigén befúvó cső leengedése (5-10 bar nyomás) ≡ a káros alkotók oxidációja 2012/2013 tavasz


6

A szén CO és CO2 formájában távozik a nyersvasból. 4) Az égés végén az oxigénbefúvó cső kiemelése és az acél minőségének ellenőrzése. 5) A forró acél lecsapolása öntőüstbe, ötvözők hozzákeverése. 6) A konverter lefelé fordítása, salak kiöntése. 7) A forró acél vastag falú öntőformákba (kokilla, 1-2 m3-es) öntése. 8) A megdermedt acéltuskókról (700-800 °Cosan) a formák lehúzása.  megmunkálás

2012/2013 tavasz


ACÉL JELLEMZŐI ÉS A BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK -vas-szén ötvözet -széntartalomtól függően más nevet visel: C-tartalom > 2,06%  öntöttvas C-tartalom < 2,06%  acél C-tartalom < 0,60%  szerkezeti acél -nem minden szerkezeti acél hegeszthető C-tartalom < 0,40%  hegeszthető szerkezeti acél

2012/2013 tavasz


7

ACÉL JELLEMZŐI ÉS A BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK

Szerkezeti acél hegeszthetősége Az acél hegeszthetőségét elsősorban széntartalma befolyásolja

Szénegyenérték:

Cekv  C 

2012/2013 tavasz

Mn Ni Cr Mo     0,0024d < 0,30 – 0,40 m% 6 15 5 4


ACÉL MEGMUNKÁLÁSI MÓDJAI Acél anyagviselkedése a megmunkálási módtól is függ. 1) Melegalakítás: - az acél vörösen izzó állapotban van (>900 °C); - nincs kialakult kristályszerkezete (az újrakristályosodási hőmérsékletnél magasabb a hőmérséklet); - kristályszerkezet a megmunkálást követően irányított hűtés során alakul ki; - melegalakítás során az acél mechanikai tulajdonságai nem változnak meg. 2) Hidegalakítás: - acél szobahőmérsékleten van (<500°C); - kialakult kristályszerkezettel rendelkezik; - a kristályszerkezetre a megmunkálás hatást gyakorol, mégpedig ridegedik; (azaz szilárdság növekszik, és az alakváltozó képesség csökken)

2012/2013 tavasz


8

Melegalakítási módok: pl. a hengerlés: a betonacélok, I-, U- és L-szelvények, durva lemezek.

Hidegalakítási módok: pl. a húzás: huzalok, finomlemezek, vékony falú szelvények. Huzalhúzás: Keresztmetszet csökkenés történik, a fémrács megváltozik.

2012/2013 tavasz


ACÉL MEGMUNKÁLÁSI MÓDJAI

2012/2013 tavasz


9

VAS és ACÉL Hőmérséklet és szín Izzásban lévő test színéből általában lehet következtetni felületi hőmérsékletére. Az izzásban lévő anyag színe a következő hőmérsékleteknek feleltethető meg közelítően (Palotás ,1979): sötétvörös sötét-cseresznye cseresznyepiros világos cseresznye sötét narancs világos narancs fehér erős fehér vakító fehér 2012/2013 tavasz

700°C 800°C 900°C 1000°C 1100°C 1200°C 1300°C 1400°C 1500°C BMEEOUV0103 Építőmérnöki alapismeretek – ÉPÍTŐANYAGOK – Dr. Borosnyói Adorján

VAS és ACÉL Szerkezeti acél hőkezelése Az acél kristályszerkezetét (és mechanikai tulajdonságait) az ötvözőanyagok mennyiségén kívül a lehűtés sebessége is befolyásolja pl. edzés hevítés 700°C fölé, majd gyors lehűtés eredménye: nagyobb keménységű fém

2012/2013 tavasz


10

Szerkezeti acél tulajdonságai Feszültség – fajlagos alakváltozás (σ – ε) diagram

folyási feszültség húzószilárdság szakadási nyúlás kontrakció

2012/2013 tavasz


Szerkezeti acél tulajdonságai Széntartalom hatása

2012/2013 tavasz


11

Szerkezeti acél tulajdonságai Ridegtörés

Hőmérséklet Terhelési sebesség Többtengelyű feszültségi állapot Korrózió 2012/2013 tavasz


Beton

2012/2013 tavasz


12

Egy beton nélküli világ

2012/2013 tavasz


Betoncentrikus világkép (Borosnyói, 2012)



Vasbetonépítés hazánkban Középület építés

Vasbetonépítés hazánkban Középület építés

Művészetek Palotája Nemzeti Színház 2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz


13

Vasbetonépítés hazánkban

Vasbetonépítés hazánkban Irodaház építés

Középület építés

Alkotás Point

Népliget buszpályaudvar 2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz



Irodaház építés

Irodaház építés

Európa Torony 2012/2013 tavasz



Duna Torony 2012/2013 tavasz




Bevásárlóközpont építés

ÁRKÁD

MOM Park 2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz


14

Vasbetonépítés hazánkban Bevásárlóközpont építés

Vasbetonépítés hazánkban Bevásárlóközpont építés

Asia Center

Lehel piac 2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz



Vasbetonépítés hazánkban Társasház építés

Bevásárlóközpont építés

Campona

2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz

Vasbetonépítés hazánkban Városrész fejlesztés


Vasbetonépítés hazánkban Hídépítés

Kőröshegy

Orczy tér 2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz


15



Nagyrákos 2012/2013 tavasz

Megyeri híd


2012/2013 tavasz



Vasbetonépítés hazánkban Betonútépítés

Hídépítés

M0 körgyűrű

Korongi híd

2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz

Vasbetonépítés hazánkban Ipari padló építés

2012/2013 tavasz


Vasbetonépítés hazánkban Előregyártás


2012/2013 tavasz


16


2012/2013 tavasz



2012/2013 tavasz



Vasbetonépítés hazánkban Transzportbetongyártás

Beton térkőgyártás

2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz


Vasbetonépítés hazánkban Adalékszer ipar

2012/2013 tavasz


17

Beton A) Mesterséges építőanyag B) Szervetlen építőanyag C) Szilárd halmazállapotú építőanyag D) Porózus építőanyag kötőanyag-töltőanyag kombináció E) Teherhordó szerkezeti elemek anyaga 2012/2013 tavasz


Beton 1) Tömegeloszlási jellemzők testsűrűség, ρT = 2000-2600 kg/m3 2) Hidrotechnikai jellemzők vízzáró, lehet fagyálló 3) Hőtechnikai jellemzők hővezetési tényező, λ = 1,5 - 2,5 W/mK hőtágulási együttható, αt = 8 - 13×10-6 1/°C 4) Szilárdsági jellemzők Nyomószilárdság, fc = 10 - 120 (800) N/mm2 Húzószilárdság, ft = 1,5 - 5,0 (80) N/mm2 Rugalmassági modulus, E = 20 - 50 kN/mm2 2012/2013 tavasz


18

Beton Összetevők: -adalékanyag -cement -keverővíz -(adalékszerek)

Csak összekeverjük, és „magától megköt”!

Időzített bomba 2012/2013 tavasz


Beton heterogén, többfázisú anyag (szilárd, cseppfolyós, gáz) kapilláris pórusos szerkezet (transzportfolyamatok) tulajdonságai időben változnak (reológiai jelenségek)

2012/2013 tavasz


19

Beton Tulajdonságait meghatározza: összetétel kivitelezés - keverés és szállítás - bedolgozás - utókezelés üzemeltetés és fenntartás (környezeti hatások!)

2012/2013 tavasz


Beton Tulajdonságok vizsgálata összetevők tulajdonságai frissbeton tulajdonságai megszilárdult beton tulajdonságai

2012/2013 tavasz


20

Beton Összetevők: - adalékanyag - cement - keverővíz

zöld homok Hawaii-ról (fotó: Callan Bentley)

- adalékszerek

2012/2013 tavasz


Adalékanyagok levegő < 2 V% cement 10-15 V% víz 15-20 V% adalékanyag 65-75 V%

2012/2013 tavasz


21

Adalékanyagok Adalékanyagok szemnagyság szerinti csoportosítása

törmelékes üledékes kőzetek és talajok

2012/2013 tavasz


Tegyünk rövid sétát a kőanyagok világába…

2012/2013 tavasz


22

Ha az építész zöldet szeretne…

(Siegesmund, Török, 2011) 2012/2013 tavasz

Ha az építész vöröset szeretne…

(Siegesmund, Török, 2011) BMEEOUV0103 Építőmérnöki alapismeretek – ÉPÍTŐANYAGOK – Dr. Borosnyói Adorján

2012/2013 tavasz

Ha az építész kéket szeretne…


Építőkövek felhasználási területei (Hoffmann, 2007)

díszítőelemek

egyéb padlólapok

egyedi alkalmazások

sírkövek lépcsők (Siegesmund, Török, 2011) 2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz

A világ építőkő-exportőr országai

kültéri falburkoló lapok

beltéri falburkoló lapok


A földkéreg felső 16 km-es szakaszának kőzetalkotó ásványai

(Montani, 2008)

(Peschel, 1983)

piroxén-amfibol-olivin plagioklászok káliföldpátok kvarc csillámpala kalcit, dolomit agyagásványok egyéb

2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz


23

Kőzetek és talajok A kőzetképződés körfolyamatai mállás

lerakódás tömörödés

átalakult kőzetek

áta lak

átalakulás

ulá

s

beolvadás

üledékes kőzetek

lerakódás

mállás lerakódás tömörödés

magmás kőzetek 2012/2013 tavasz

mállás

tömörödés


Kőzetek és talajok Magmás kőzetek összetétele Savanyú

2012/2013 tavasz

Semleges

kiömlési

riolit

dácit

trachit

mélységi

gránit

granodiorit

szienit

Bázikus

Ultrabázikus

andezit bazalt diorit

gabbró wehrlit


24

Kőzetek és talajok Magmás kőzetek összetétele (Siegesmund, Török, 2011) vilá világos szí színű sziliká szilikátos kő kőzetalkotó zetalkotó ásvá sványok

plagioklász

káliföldpát

ametiszt (kvarc)

kvarc

csillámpala

2012/2013 tavasz

kaolinit (agyagásvány)


Kőzetek és talajok Magmás kőzetek összetétele (Siegesmund, Török, 2011) vilá világos szí színű nem sziliká szilikátos kő kőzetalkotó zetalkotó ásvá sványok

kalcit

aragonit 2012/2013 tavasz

kalcit

dolomit BMEEOUV0103 Építőmérnöki alapismeretek – ÉPÍTŐANYAGOK – Dr. Borosnyói Adorján

25

Kőzetek és talajok Magmás kőzetek összetétele (Siegesmund, Török, 2011) sötét szí színű kőzetalkotó zetalkotó ásvá sványok

piroxén

olivin 2012/2013 tavasz

amfibol

biotit BMEEOUV0103 Építőmérnöki alapismeretek – ÉPÍTŐANYAGOK – Dr. Borosnyói Adorján

Kőzetek és talajok Átalakult és üledékes kőzetek Kismértékben átalakult agyagpala, fillit, klortitpala, szerpentinit Közepesen átalakult csillámpala, amfibolit Nagymértékben átalakult gneisz, eklogit, márvány, kvarcit 2012/2013 tavasz

Törmelékes üledékek Laza: kavics, homok, iszap, lösz, agyag Kötött: breccsa, homokkő, agyagkő Vegyi, biogén üledékek mészkő, dolomit, márga Szerves üledékek szenek, szénhidrogének BMEEOUV0103 Építőmérnöki alapismeretek – ÉPÍTŐANYAGOK – Dr. Borosnyói Adorján

26

Szín és textúra (Siegesmund, Török, 2011)


mélysé lységi magmá magmás kő kőzetek

2012/2013 tavasz


kiö kiömlé mlési kő kőzetek

2012/2013 tavasz



átalakult kő kőzetek

2012/2013 tavasz



márvá rványok (á (átalakult kő kőzet)



homokkö homokkövek (ü (üledé ledékes kő kőzet)

2012/2013 tavasz




2012/2013 tavasz


mészkö szkövek és dolomitok (vegyi üledé ledékes kő kőzetek)

2012/2013 tavasz


27

Kőzetek és talajok Talajok képződése mállással szél, víz

2012/2013 tavasz


Kőzetek és talajok Talajok csoportosítása

(plasztikus index)

2012/2013 tavasz


28

Kőzetek és talajok Talajok fázisdiagramjai

2012/2013 tavasz


Kőzetek és talajok A víz felületi feszültségének hatása

2012/2013 tavasz


29

Kőzetek és talajok A víz felületi feszültségének hatása

2012/2013 tavasz


Kőzetek és talajok Talajok fellazulása (dilatancia)

(Coussy, 2010) 2012/2013 tavasz


30

Kőzetek és talajok Talajok fellazulása (dilatancia)

(Coussy, 2010) 2012/2013 tavasz


Kőzetek és talajok Talajok feszültség-alakváltozás diagramjai σ rideg fellazuló nincs törés

alakváltozási törés

ε 2012/2013 tavasz


31

Kőzetek és talajok Térbeli feszültségállapot  x  =    y     z

z z x

D 

   y     z x

y y x y

x z 2012/2013 tavasz


Kőzetek és talajok Magyarországi kőbányák

2012/2013 tavasz


32

Kőzetek és talajok További érdeklődés esetére:

2012/2013 tavasz


Adalékanyagok Adalékanyagok szemnagyság szerinti csoportosítása

törmelékes üledékes kőzetek

2012/2013 tavasz


33

Adalékanyagok A Föld legértékesebb el nem tüzelhető ásványkincse

Kitermelés értéke millió €-ban 1998-2002 között (Wellmer, Becker-Platen, 2002)

2012/2013 tavasz


Adalékanyagok Magyarországi kavicsbányák

2012/2013 tavasz


34

Adalékanyagok Szemeloszlás vizsgálata - szabványos szitavizsgálat - szemeloszlási görbe - legnagyobb szemnagyság (Dmax) - finomsági modulus (m) D max

m

b

i  0, 063

i

100

0,063 - 0,125 - 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 4 - 8 - (12) -16 - (24) - 32 - (48) - 63 -125 2012/2013 tavasz


Adalékanyagok Szemeloszlás vizsgálata

Dmax mA mB mC m

2012/2013 tavasz

= 32 mm = 7,54 = 6,25 = 5,38 = 6,54

D max

m

b

i  0, 063

i

100


35

Adalékanyagok Szemeloszlás vizsgálata példa: □

[g]

[%]

32 16 8 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063

400 1100 2200 1900 2100 1300 500 200 200 100

4 11 22 19 21 13 5 2 2 1

10 kg 100%

[b%] [a%] 4 15 37 56 77 90 95 97 99 100

Dmax = 32 mm

96 85 63 44 23 10 5 3 1 0

670

D max

m = 6,70 2012/2013 tavasz

m

b

i  0, 063

i

100


Adalékanyagok A betontechnológia I-II. törvénye: Abrams, Popovics

m≈m

2012/2013 tavasz


36

Adalékanyagok Szemcsehalmazok hézagtérfogata VH,1

>

VH,2

>

VH,opt

Különböző méretű szemcsék esetében más-más hézagtérfogat adódik.

2012/2013 tavasz


Adalékanyagok Szemcsehalmazok hézagtérfogata

2012/2013 tavasz


37

Adalékanyagok Szemalak - zömök

- lemezes - hosszúkás

2012/2013 tavasz


Adalékanyagok Szemalak mérési eredmény megjelenítése: Quervain diagram

v s 0 lemezes

0,5

zömök

hosszúkás

h s

1,0 1,0 2012/2013 tavasz

1,5

2,0

2,5


38

Adalékanyagok Aprózódás vizsgálata - „Los Angeles-dob”

2012/2013 tavasz


Adalékanyagok Tisztaság vizsgálata: agyag-iszap tartalom & szervesanyag tartalom 100 montmorillonit ka

0 0,2 m

it in ol

50

0,5 m

1 m

2 m

vasbeton: a+i < 6 V% feszített vasbeton: a+i < 3 V% 2012/2013 tavasz


39

Cement Alapanyagai: mészkő (75-80%)

agyag (20-25%)

1.: égetés forgókemencében  klinker  2.: őrlés  portlandcement 2012/2013 tavasz


Cement alapanyag

előmelegítés, kalcinálás

forgókemence tüzelőanyag + levegő klinker kalcinálás vége

2012/2013 tavasz

égetés


40

Cement alkotó elemek O2

Si

Ca

Al

Fe

alkotó oxidok CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

„C”

„S”

„A”

„F”

klinkerásványok C3S 2012/2013 tavasz

C2S

C3A

C4AF


Cement Hidraulikus modulus HM =

Szilikátmodulus

SM =

Aluminátmodulus

AM =

2012/2013 tavasz

CaO% SiO2% + Al2O3% + Fe2O3% SiO2% Al2O3% + Fe2O3% Al2O3% Fe2O3%


41

Cement

4

kovasavdús portlandcement

3 2,5 2

aluminátcement

3,5

ferrocement

szilikátmodulus, SM

Hidraulikus pótlékot nem tartalmazó cementek oxidos összetétele

normál portlandcement 1,7

1,5

kovasavszegény portlandcement

fehér cement

1 0,5

0

1

2

3

4

5

15

20

aluminátmodulus, AM 2012/2013 tavasz


Cement CEM I

Portlandcementek

CEM II Összetett portlandcementek hidraulikus pótlékok (trasz, pernye, kohósalak) CEM III

Kohósalakcementek

CEM IV

Puccoláncementek

CEM V

Kompozit cementek

2012/2013 tavasz


42

SiO2 – CaO – Al2O3 rendszer Rankin diagramja 0 100 SiO2

CaO

üveg trasz

100 0

kohósalak pernye

Al2O3

0 100

portlandcement

aluminátcement 2012/2013 tavasz


Cement Hidratáció: CSH (kalcium-szilikát-hidrát) kristályok

kötés (~24 óra) szilárdulás (28 nap) (utószilárdulás) 2012/2013 tavasz

nedves utókezelés az első 7 napban BMEEOUV0103 Építőmérnöki alapismeretek – ÉPÍTŐANYAGOK – Dr. Borosnyói Adorján

43

Hidratáció

friss

1 óra

néhány óra

néhány nap

néhány hét

(Domone, Illston, 2010)

2012/2013 tavasz


Hidratáció 5 perc

5 óra

28 nap

2012/2013 tavasz


44

Nedves utókezelés elárasztással, locsolással

Párolgás a vízfelületről

Víztelített

Beton 2012/2013 tavasz


Nedves utókezelés fóliával, párazáró bevonattal

Párolgás a felületről Részlegesen telített Víztelített

Beton 2012/2013 tavasz


45

Kiszáradási repedések

Betonfelület párolgása 2012/2013 tavasz


(Day, Clarke, 2003)

2012/2013 tavasz


46

Frissbeton tulajdonságai - péptelítettség - keverési arány - konzisztencia

VH = Vpép

2012/2013 tavasz


Frissbeton tulajdonságai Keverési arány példa: (Storebaelt, 1999) kavics

víz

homok

cement

kieg. anyag

adalékszerek 2012/2013 tavasz


47

Frissbeton tulajdonságai Keverési arány példa: tömeg szerinti arány

ρ (kg/l)

térfogat szerinti arány

350 kg/m3 3,15 kg/l 111,1 l/m3 cement 161 kg/m3 1,00 kg/l 161,0 l/m3 víz adalékanyag 1902,4 kg/m3 2,65 kg/l 717,9 l/m3 – – 10,0 l/m3 levegő 2413,4 kg/m3

1000 l/m3

víz-cement tényező: v/c = 0,46 cementtartalom: c = 350 kg/m3 levegőtartalom Vl = 1,0 V% 2012/2013 tavasz


Frissbeton tulajdonságai Keverési arány példa:

1 m 3 beton  Vc  Vv  Va  V

c v a 1000  beton     V c  v a 2012/2013 tavasz


48

Frissbeton tulajdonságai Keverési arány példa:

cement : víz : adalékanyag 350 kg/m3 : 161 kg/m3 : 1902,4 kg/m3 1 : 0,46 : 5,43

2012/2013 tavasz


Transzportbeton gyár felépítése


49

Transzportbeton szállítása és bedolgozása

szivattyúval

konténerrel

mixerkocsi



2012/2013 tavasz


Beton tömörítése merülővibrátorral

Vibrátor d R

1½ R

2012/2013 tavasz


50

A beton veszélyes anyag!

Egyéni védőeszközök használata szükséges

Hidratáció során oltott mész szabadul fel! cement + H2O → CSH + Ca(OH)2 2012/2013 tavasz

pH>12


Hidratáció klinkerásványok C3S

C2S

C3A

C4AF

CaO

CaO + H2O → Ca(OH)2 égetett oltott mész mész 2012/2013 tavasz


51

Frissbeton tulajdonságai Konzisztencia

?

viszkozitás belső súrlódási szög 2012/2013 tavasz



Konzisztencia osztályok - alig földnedves (AFN; F1) - földnedves (FN; F2) - kissé képlékeny (KK; F3) - képlékeny (K; F4) - folyós (F; F5) - önthető (Ö; F6)

2012/2013 tavasz


52


15×

2012/2013 tavasz


Adalékszerek - konzisztencia javító adalékszerek (képlékenyítők és folyósítók) - vízzáróságot fokozó adalékszerek (tömítőszerek) - fagyállóságot fokozó adalékszerek (légbuborék-képzők) - kötés- és szilárdulásgyorsító adalékszerek - kötéskésleltető adalékszerek - színezőanyagok (pigmentek) - stb. 2012/2013 tavasz


53

Adalékszerek Konzisztencia javító adalékszerek

2012/2013 tavasz


Adalékszerek Vízzáróságot fokozó adalékszerek

2012/2013 tavasz


54

Adalékszerek Vízzáróságot fokozó adalékszerek A vízzárósági vizsgálat (MSZ 4715-3:1972) (Kausay, 2007)

megengedett vízbehatolási mélység hmax = 40 mm 2012/2013 tavasz


Adalékszerek Vízzáróságot fokozó adalékszerek A vízzárósági vizsgálat (MSZ 4798-1:2004) (Kausay, 2007)

megengedett vízbehatolási mélység hmax = 20, 40, 60 mm 2012/2013 tavasz


55

Adalékszerek Fagyállóságot fokozó adalékszerek

2012/2013 tavasz



jég

kapilláris

2012/2013 tavasz


56


2012/2013 tavasz


Megszilárdult beton tulajdonságai Statikus mechanikai jellemzők 1) Szilárdság* - nyomószilárdság - húzószilárdság 2) Kopásállóság 3) Vízzáróság 4) Fagyállóság 2012/2013 tavasz


57

Megszilárdult beton tulajdonságai

2012/2013 tavasz



2012/2013 tavasz


58


σ nyomás fcm v/c = const. ~0,3fcm

húzás

ε

fctm fctm ≈ 1/10·fcm

2012/2013 tavasz



fcm, cube

2012/2013 tavasz


59


f c > fc > fc

2012/2013 tavasz



2012/2013 tavasz


60


2012/2013 tavasz



2012/2013 tavasz

(Kun, 2008)


2012/2013 tavasz


2012/2013 tavasz





2012/2013 tavasz


61


2012/2013 tavasz


Megszilárdult beton tulajdonságai Időben változó tulajdonságok

v/c=0,53

Nyomószilárdság az idő függvényében (RH% hatása) Relatív nyomószilárdság, 28 napos korig víz alatt tárolt betonra vonatkoztatva, %

Relatív nyomószilárdság 28 napos korra vonatkoztatva, %

Nyomószilárdság az idő függvényében (hőmérséklet hatása)

végig víz alatt tárolás

7 napig víz alatt tárolás 3 napig víz alatt tárolás végig levegőn tárolás

Beton kora, nap Beton kora, nap

2012/2013 tavasz


62

Megszilárdult beton tulajdonságai Méretezés során a beton idealizált σ-ε diagramja:

fc (min. C20/25-XC1) Ec = 104×fc0,3 cu = 3,5 ‰ 2012/2013 tavasz


Megszilárdult beton tulajdonságai Méretezés során a beton szilárdsága:

fck fcd = c szilárdság tervezési értéke

2012/2013 tavasz

szilárdság karakterisztikus értéke (5%-os kvantilis) biztonsági tényező (c = 1,5)


63

Megszilárdult beton tulajdonságai A beton nyomószilárdsági osztálya példa:

C30/37

fck (N/mm2)

28 napos korban szabványos tárolás után

mat. stat. ! fck fcm

2012/2013 tavasz


fck,cyl

2012/2013 tavasz

fck,cube

(N/mm2)

(N/mm2)

C8/10

8

10

C12/15

12

15

C16/20

16

20

C20/25

20

25

C25/30

25

30

C30/37

30

37

C35/45

35

45

C40/50

40

50

C45/55

45

55

C50/60

50

60

C55/67

55

67

C60/75

60

75

C70/85

70

85

C80/95

80

95

C90/105

90

105

C100/115

100

115


64

Megszilárdult beton tulajdonságai A beton jele példa: C30/37 - XF4 - 24 - F3 - MSZ EN 206-1:2002 - nyomószilárdsági osztály - környezeti kitéti osztály - adalékanyag legnagyobb szemnagysága - konzisztencia osztály - egyéb információk - szabványhivatkozás

2012/2013 tavasz


Megszilárdult beton tulajdonságai Időben változó tulajdonságok

ε Δε εel

t Kor

RH%

Kiszáradó felület

Cementpép tartalom

legkisebb méret, cm

roskadás, cm

kor a terhelés kezdetén, nap

2012/2013 tavasz


65

Beton összetételének tervezése - környezeti hatások (természeti és technológiai környezet; „X” osztályok) - maximális v/c tényező - minimális nyomószilárdság - minimális cementtartalom - szilárdság - v/c tényező - cement fajtája - cementtartalom

2012/2013 tavasz


Beton összetételének tervezése - szerkezet és funkció - maximális szemnagyság (Dmax) - cement fajtája - adalékszerek - kivitelezési technológia - konzisztencia - adalékanyag szemszerkezete - cementtartalom - adalékszerek

2012/2013 tavasz


66

fc

Tervezés nomogrammal

cementtartalom

konzisztencia

finomsági mod.

v/c tényező

2012/2013 tavasz


Tervezés képletekkel Bolomey-Palotás módszer:

m 0  2,66  lg(D max )  2,20  0,0028  c m 0  11  ( x 0  0,1) 

c 23

amelyben:

x0 

2012/2013 tavasz

v/c hc  hd  hk


67

Beton összetételének tervezése Amit megjegyzek örökre: 1. A környezeti osztályból adódnak a tervezés kezdeti feltételei 2. A v/c-tényező és a cement típusa a szükséges nyomószilárdság függvénye 3. Lehetőség szerint péptelített betonkeveréket kell összeállítani 4. A konzisztencia beállítása adalékszerrel történik 5. Adalékanyag tervezése (keverés) mindig szükséges 2012/2013 tavasz


Beton összetételének tervezése Amit elfelejtek örökre: 1. A korábbi számpéldában bemutatott v/c = 0,46 számértéket 2. A korábbi számpéldában bemutatott c = 350 kg/m3 számértéket

Azok csak a mintapéldában szereplő numerikus adatok voltak! 2012/2013 tavasz


68

Adalékanyag keverése 100

célgörbe: pl. m0 = 6,35 (~ B32 határgörbe)

80 60 40 20

D max

0

0,063 0,125

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32

b

m

i  0, 063

1

2

i

100

100

Megvásárolható frakciók: 0/0,25 (m1 = 1,5) 0,25/4 (m2 = 4,5) 4/32 (m3 = 8,0)

80 60 40 20 0

0,063 0,125 2012/2013 tavasz

0,25

0,5

4

8

16

32


Adalékanyag keverése 100 80 60

40%

40 20

10%

0

0,063 0,125

0,25

0,5

1

2

4

8

16

32

0,063 0,125

0,25

100

Keverési arány: 0/0,25: 10% (k1 = 0,1) 0,25/4: 30% (k2 = 0,3) 4/32: 60% (k3 = 0,6)

80 60 40 20 0

2012/2013 tavasz

0,5

1

2

4

8

16

32


69

Adalékanyag keverése Ellenőrzés célgörbe: m0 = 6,35 keverék görbe: mR = k1×m1 + k2×m2 + k3×m3 mR = 0,1×1,5 + 0,3×4,5 + 0,6×8,0 = 6,3 ~ 6,35 elfogadható 

2012/2013 tavasz


70

ÉPÍTŐANYAGOK. Dr. Borosnyói Adorján egyetemi docens BME Építőmérnöki Kar Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

Recommend Documents