ÖNTÖMÖRÖDŐ BETONOK. Dr. Salem Georges NEHME. BME, Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék Laborvezető

Átírás

1 ÖNTÖMÖRÖDŐ BETONOK Dr. Salem Georges NEHME BME, Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék Laborvezető

2 Öntömörödő betonok Előnyei Hátrányai Önterülés Kezdeti Öntömörödés Nagyobb szilárdság zsugorodás Utókezelés érzékenység Fagyállóság Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

3 Előnyei Az öntömörödő betonok előnyei a következők: Nem szükséges tömöríteni, Nem keletkeznek hibahelyek (fészkesség), Kifogástalan, egyenletes betonfelület, Nincs vibrátorok okozta zaj, Egyenletes betonminőség. Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

4 Hátrányok Az öntömörödő betonok hátrányai a következők: Repedésérzékenysége nagyobb, mint a szokványos betoné, Zsugorodása nagyobb, mint a szokványos betoné, Fagyállósága rosszabb, mint a szokványos betoné, Utókezelési igény nagyobb, mint a szokványos betoné, Konzisztencia függő (terülés: 70 5 cm). Fagyállósága rosszabb. Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

5 Öntömörödő betonok tervezése Korlátozott kavics térfogat 50% halmaz térfogat Megfelelő habarcs Korlátozott homok térfogat Nagyobb zsugorodás Mérsékelt viszkozitás 40% a habarcs térfogatnak Nagy adalékszer adagolás alacsony w/c adalékanyag mennyiség meghatározása: 50% tömör halmaz térfogat finom adalékanyag meghatározása: a betonban lévő habarcsnál 40%, víz-finomrész (cement + por) tényező: térfogat szerint 0,9 és 1 között öntömörödő hatású adalékszer használata. Az öntömörödő beton összetételének tervezési lépései Okamura és Ozawa szerint Tokio University Development of Self Compacting Concrete Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

6 Öntömörödő beton C Levegő Víz Finom rész (cement + por) SCC Homok Kavics C: Normál beton; SCC: Öntömörödő beton Okamura és Ozawa (1995) az öntömörödő beton alapjait megvalósították az alábbiak szerint: adalékanyag mennyiség meghatározása: 50% tömör halmaz térfogat, finom adalékanyag meghatározása: a betonban lévő habarcsnál 40%, víz-finomrész (cement + por) tényező: térfogat szerint 0,9 és 1 között, öntömörödő hatású adalékszer használata. Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

7 Térfogatrész, % t légpórusok Hidratálatlan cement Kapillárisok Cementgél Hidratációsfok: Víz-cement tényező Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

8 Vizsgálatok Terülés mérés (A folyósság meghatározása), J- gyűrű (A zárványképződési hajlam meghatározása) Kifolyási tölcsér (A viszkozitás meghatározása) U-doboz (Az önkiegyenlítő képesség és zárványképződési hajlam meghatározása) Kajima-doboz vizsgálat [A töltési fok (légtelenedési képesség) meghatározása] L-Box (L-doboz) vizsgálat, Az önkiegyenlítő hatás és a zárványképződési hajlam meghatározása Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

9 Terülés A terülési és kifolyási tölcsér vizsgálatok alkalmazása ajánlott az öntömörödő beton alkotórészeinek jellemzésére, mint pl. finomrész, homok, és folyósítószerek. A terülésmérésnél meg kell határozni a T50 időt (az 50 cm átmérőre terüléshez szükséges időt). A célzott érték: 3-6 másodperc legyen. J-gyűrű vizsgálatnál meg kell mérni a betonterülés maximális átmérőjét. A célzott méret: d max 65 cm Szemrevételezéssel el kell bírálni a homogenitást és a szétosztályozódási hajlamot, legyen egyenletes a durva szemcsék eloszlása és ne legyen vízkiválás a lepény szélén. a) b) Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

10 a) terülés mérés (folyósság meghatározás terülés mérés); b) J-gyűrű (J-Ring) vizsgálat (A zárványképződési hajlam meghatározása)

11 Kifolyási idő A kifolyási idő vizsgálatnál meg kell határozni a kifolyási időt, A célzott érték: t = 5-15 másodperc. Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

12 300 mm U doboz Az U-átfolyás vizsgálata a Taisei Group által lett kifejlesztve (Hayakawa, 1993). A vizsgálat során az öntömörödés mértékét egy U alakú cső alján lévő akadályon való átfolyás utáni betonmagasság mutatja. Öntömörödőnek tekinthető a beton, amennyiben az átfolyt beton magassága legalább 300 mm. Amennyiben fennáll a pép és a durva szemcsék szétosztályozódásának veszélye, a doboz vizsgálat ajánlott. Blokkoló rács vizsgálat U alakú edényben (U-Box) Az önkiegyenlítő képesség és zárványképződési hajlam meghatározása (Okamura, Ouchi, 2003) Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

13 Kajima-doboz

14 Kajima-doboz Egy akadályozó betonacél betétekkel beépített plexi műanyagtartály töltőnyílásán át addig töltenek be frissbetont, amíg a töltési szint a legfelső vasalatsor első betétjét eléri. Meg kell határozni a h 1 magasságot Ki kell számítani a töltési fokot (F%). Ha F 90%, akkor megfelel Szemrevételezéssel értékelni kell, hogy a frissbeton mennyire töltötte ki a vasalatbetétek közti hézagokat. Az értékelési szempont: üregképződés nem észlelhető. Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

15 L-Box (L-doboz) Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

16 L-Box (L-doboz) Meg kell határozni a beton 2. sz. (fekvő) kamrában l1 = 20 cm és l2 = 40 cm távolságra elfolyásának idejét, a célzott értékek: t1 = kb. 2 másodperc, t2 = kb. 5 másodperc Meg kell határozni a h1 és h2 magasságokat, Meg kell határozni az önkiegyenlítő határt, a célzott érték: h2/h1 80%, Szemrevételezéssel értékelni kell a zárványképződési hajlamot, nem lehet durva adalékanyag felhalmozódás. Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

17 Öntömörödő beton

18 ÖNTÖMÖRÖDŐ BETON ÉS ALKALMAZÁSA Az öntömörödő beton a betöltő fedélzetek környezetének felső kb. 20 cm vastag részének kitöltéséhez használjuk Követelmények: Frissbeton testsűrűsége min kg/m 3, 28 napos korban, légszáraz állapotban a névleges testsűrűsége min kg/m 3, szivattyúzhatóság, konzisztencia F6 jelű legyen (70 5 cm), Szilárdsági jele: C30/37 Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

19 ÖNTÖMÖRÖDŐ BETON ÉS ALKALMAZÁSA Anyag Fajta vagy frakció Tömeg, kg/m 3 Térfogat l/m 3 Adalékanyag 0/4 mm frakció 55% /8 mm frakció 10% /16 mm frakció 35% Összesen 100% Cement CEM I 32,5 RS Mészkőliszt Víz m v /m c = 43,0% Adalékszer Sika VISCOCRETE 5 NEU 1,7% 5,95 5,95 cem. m% Retarder 0,5% 1,75 1,75 Levegő Összesen Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

20

21

22

23 Europai kísérletek alapján Anyag Fajta vagy frakció Tömeg, kg/m 3 Térfogat l/m 3 Adalékanyag 0/4 mm frakció 50% 892,8 336,9 4/8 mm frakció 50% 892,8 336,9 Összesen 100% 1785,5 673,8 Cement CEM III/A-S 32,5 N-MS ,7 Víz m w /m c = 38% Adalékszer cem. m% C300 1,00% 4,5 4,5 Levegő Összesen Dr Salem G. NEHME Öntömörödő betonok tervezése

24 Zebralit beton

25

26 Wolfsburgi Phaneo múzeum (öntömörödő és látszóbeton)

27

28 A betonösszetétel tervezése Dr. Salem Georges NEHME BME, Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

29 Beton összetétele megfelelő alapanyagok megfelelő adagolási arány megfelelő keverési idő megfelelő szállítóeszközök megfelelő juttatás a helyszínre (elhelyezés) megfelelő bedolgozás megfelelő utókezelés

30 Követelmények az összetételt befolyásoló követelmények követelmény az alapanyagokra követelmény a friss betonra (pl. konzisztenciára) követelmény a nyomószilárdságra Követelmény (ek) a tartósságra

31 Összetételt befolyásoló követelmények EN 206-1:2000 (CEN szabvány) MSZ :2004 (Nemzeti Alkalmazási Dokumentummal kiegészítve, NAD)

32 EN 206-1:2000 Teljesítőképesség az elsődleges követelmény: - adott, egyedi használati feltételek és - adott környezet mellett - meghatározott időtartamon át a TARTÓSSÁG megőrzése

33 Élettartam

34 Használati élettartamot befolyásoló legfontosabb tényezők Környezeti osztályok (kitéti osztályok, exposure classes) Alapanyagok fajtája és minősége Betonösszetétel Nyomószilárdság Konzisztencia, eltarthatóság

35 Kitéti, környezeti osztályok Hatások: kedvezőtlen hatású (külső) reakciók kedvezőtlen hatású (belső) reakciók kedvezőtlen fizikai hatások kedvezőtlen mechanikai hatások Figyelembe vétele, az előíró (tervező) által.

36 Kitéti osztályok 1. Nincs korróziós kockázat X0 vasalatlan beton és/vagy száraz környezet XN(H) jelentőségű X0b(H) X0v(H) Környezeti hatásoknak nem ellenálló, szilárdsági szempontból alárendelt beton Vasalás vagy beágyazott fém nélküli beton esetén Vasbeton vagy beágyazott fémet tartalmazó beton esetén, száraz helyen

37 Kitéti osztályok 2. Karbonátosodás okozta korrózió XC1 Száraz vagy tartósan nedves XC2 Nedves, ritkán száraz XC3 Mérsékelt nedvesség XC4 Váltakozva nedves és száraz

38 Kitéti osztályok 3. A nem a tengervízből származó kloridok által okozott korrózió XD1 XD2 XD3 XD4 Száraz vagy tartósan nedves Nedves, ritkán száraz Mérsékelt nedvesség Váltakozva nedves és száraz

39 Kitéti osztályok 4. Tengervízből származó klorid által okozott korrózió XS1 Sós levegőnek kitéve, de nincs közvetlen érintkezés a tengervízzel XS2 Állandóan tengervízbe merülve XS3 Árapállyal, felcsapódással vagy permettel érintkező zónák

40 Kitéti osztályok 5. Fagyási/olvadási korrózió jégolvasztó anyaggal vagy anélkül XF1 Mérsékelt víztelítettség jégolvasztó anyag nélkül XF2 Mérsékelt víztelítettség jégolvasztó anyaggal XF3 Nagymérvű víztelítettség jégolvasztó anyag nélkül XF4 Nagymérvű víztelítettség jégolvasztó anyaggal vagy tengervízzel

41 Kitéti osztályok 6. Kémiai korrózió XA1 Enyhén agresszív kémiai környezet XA2 Mérsékelten agresszív kémiai környezet XA3 Nagymértékben agresszív kémiai környezet A következő táblázat szerint.

42 A következőkben osztályozott agresszív kémiai igénybevételek 5 C és 25 C közötti hőmérsékletű természetes talajokra, talajvizekre vonatkoznak, amikor a nyugalmi körülményeket megközelítő, elegendően lassú a vízáramlás. Minden egyes kémiai jellemzőre a legveszélyesebb érték határozza meg az osztályt. Ha két vagy több agresszív jellemző ugyanahhoz az osztályhoz vezet, akkor a környezeti hatást a következő magasabb osztályba kell sorolni, hacsak az adott esetre vonatkozó egyedi vizsgálat nem bizonyítja ezt szükségtelennek. Kémiai jellemző Referencia vizsgálati módszer XA1 XA2 XA3 Talajvíz 2 SO 4, mg/l MSZ EN és 600 > 600 és 3000 > 3000 és 6000 ph ISO ,5 és 5,5 < 5,5 és 4,5 < 4,5 és 4,0 agresszív CO2 mg/l pren 13577: és 40 > 40 és 100 > 100 telítésig NH 4, mg/l ISO vagy ISO 15 és 30 > 30 és 60 > 60 és Mg 2+, mg/l ISO és 1000 > 1000 és 3000 > 3000 telítésig 2 SO 4 Talaj, mg/l MSZ EN b) 2000 és 3000 c) > 3000 c) és > és Savasság, ml/kg DIN > 200, Baumann A gyakorlatban nem fordul elő Gully a) A 10-5 m/s áteresztőképesség alatti agyagtalajokat alacsonyabb osztályba szabad sorolni. b) A vizsgálati módszer az SO4 2- sósavval való kivonását írja elő, alternatívaként vízzel való kivonás is hasz nálható, ha a beton alkalmazásának a helyén van erre tapasztalat. c) A 3000 mg/kg határértéket 2000 mg/kg értékre kell mérsékelni, ha fennáll a szulfátionok felhalmozódásának a kockázata a betonban a száradás és a nedvesedés ciklikus változása vagy a kapillárisfelszívás kö vetkeztében.

43 Kitéti osztályok 7. Koptatóhatás okozta károsodás XK1(H) Könnyű szemcsés anyagok koptató igénybevétele; Gyalogos forgalom, puha abroncsú kerekek koptató igénybevétele XK2(H) Gördülő igénybevétel okozta koptatóhatás nehéz terhek alatt XK3(H) Csúsztató-gördülő igénybevétel okozta koptató hatás igen nehéz terhek alatt XK4(H) Csúszó-gördülő igénybevétel okozta koptató hatás

44 Kitéti osztályok 8. Igénybevétel víznyomás hatására XV1(H) Kis üzemi víznyomásnak kitett, legalább 300 mm vastag beton, amelynek felületén 24 óra alatt legfeljebb 0,4 liter/m 2 víz szivárog át. XV2(H) Kis üzemi víznyomásnak kitett, legalább 300 mm vastag beton, vagy nagy üzemi víznyomásnak kitett, legalább 300 mm vastag beton,amelyek felületén 24 óra alatt legfeljebb 0,2 liter/m 2 víz szivárog át.

45 Alapanyagok szabványi korlátozások: kémiai korrózió mértékétől függően a cement és az adalékanyag fajtása (pl. XA2 és XA3 CEM I 32,5 RS, CEM I 42,5 N-S vagy CEM III A-S 32,5 N-S) koptató igénybevétel esetén adalékanyagra és cementre vízzárósági követelménytől függően finomrésztartalom ( 0,125mm méretű szemcsék összes mennyisége kb 450 kg/m 3 )

46 Konzisztencia Konzisztencia osztályok deffiniálása terülés (flow) roskadás (slump): Vebe-idő: F1-F6 V0-V4 S1-S5 Walz féle tömöríthetőség mértéke (compactibility) C0-C3

47 A beton nyomószilárdsága Matematikai statisztikai alapon tétel, minta, becslés eloszlás, szórás, kvantilis Próbatestek: mm henger 150 mm élhosszúságú kocka

48 Nyomószilárdság számítása f f s ck cm f f 1,645 s 5% alulmaradási ck cm 70% átadás-átvételi f f 1,46 s ck cm 5% alulmaradási 50% átvételi

49 Vizsgálati állandók EN (vizes tárolás) 28 napos korban vizsgálva végig víz alatt tárolva előírt sebességgel terhelve t const. MSZ vegyes tárolás is megengedett

50 A beton szilárdsági osztályai Nyomószilárdsági osztály f ck,cube N/mm 2 f ck,cube,h N/mm 2 C8/ C12/ C16/ C20/ ck,cube H ck,cube C25/ C30/ C35/ C40/ C45/ C50/ C55/ C60/ C70/ C80/ C90/ C100/ f f 0,92

51 Kitéti (környezeti) osztályok Kitéti (környezeti) osztály jele A korrózión ak vagy a rozsdáso dásnak nincs kockázat a Karbonátosodás okozta korrózió Klorid okozta korrózió Tengervíz (Magyarországon csak különleges esetekben használatos) Nem tengervízből származó klorid X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XS1 XS2 XS3 XD1 XD2 XD3 XF1 Fagyás-olvadás okozta korrózió XF2 XF3 XF4 Légbuborékképzőszerrel Agresszív kémiai hatás (Csak természetes talaj és talajvíz környezetében) XA1 XA2 XA3 A legnagyobb v/c A legkisebb szilárdsági osztály c) A legkisebb cementtartalom, kg/m 3 A legkisebb (képzett) levegőtartalo m, térfogatszázalék A friss beton megkövetelt testsűrűsége, kg/m 3 A kiszárított szilárd beton megkövetelt testsűrűsége, kg/m 3 Egyéb követelménye k - 0,65 0,60 0,55 0,50 0,50 0,45 0,45 0,55 0,55 0,45 0,55 0,55 0,50 0,45 0,55 0,50 0,45 C12/15 C20/25 C25/30 C30/37 C30/37 C30/37 C35/45 C35/45 C30/37 C30/37 C35/45 C30/37 C25/30 C30/37 C30/37 C30/37 C30/37 C35/ ,0 a) 4,0 a) 4,0 a) Legnagyobb megengedett testsűrűség Az MSZ EN 12620:2003 szerinti kielégítő fagyás/olvadás állóságú adalékanyag CEM II fajtájú kohósalakpc b) Szulfátálló cement b)

52 Környezeti osztályokhoz kötött értékek példa Kitéti (környezeti) osztály jele XD2 A legnagyobb v/c 0,55 A legkisebb szilárdsági osztály C30/37 A legkisebb cementtartalom, kg/m A legkisebb (képzett)levegőtartalom, térfogatszázalék - A friss beton megkövetelt testsűrűsége, kg/m A kiszárított szilárd beton megkövetelt testsűrűsége, kg/m Egyéb követelmények -

53 Környezeti osztály jele A legnagyobb v/c A legkisebb szilárdsági osztály a) A legkisebb cementtartalom, kg/m 3 A friss beton megkövetelt testsűrűsége, kg/m 3 A betonkorróziónak és/vagy a rozsdásodásnak nincs kockázata Környezeti osztályok Igénybevétel koptatás hatására Igénybevétel víznyomás hatására XN(H) X0b(H) X0v(H) XK1(H) XK2(H) XK3(H) XK4(H) XV1(H) XV2(H) XV3(H) ,50 0,45 0,40 0,35 0,60 0,55 0,50 C8/10 C12/15 C16/20 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C25/30 C30/37 C30/ Kavicsbeton Zúzottkőbeton A kiszárított szilárd beton megkövetelt testsűrűsége, kg/m Kavicsbeton Zúzottkőbeton Egyéb követelmények a) A legkisebb szilárdsági osztály tájékoztató adat. A homokos kavicsot, vagy a zúzottkövet vagy a különleges adalékanyagot az szakasz szerint kell kiválasztani. A homokos kavics szemmegoszlása (M melléklet) az szakasz szerinti legyen.

54 Beton tervezésének menete 1. Kitéti osztályok meghatározása 2. max v/c és c min meghatározása 3. d max meghatározása (Telített beton) Az adalékanyag hézagtérfogatának meghatározása: Méréssel Számítással, képletek alapján. Grafikus függvényről való leolvasással a d max és a finomsági modulus függvényében.

55 Beton tervezésének menete 4. vízigény számítása 5. cementmennyiség számítása 6. szilárdság becslése 7. összetétel és testsűrűség meghatározása 8. próbakeverés

56 TECHNOLÓGIAI LEÍRÁST MEGELŐZŐ LÉPÉSEK Tervező által előírt betonjelet: C20/25- XD2 (sózás)-f4-16 (hibás) C30/37-XV2(H)-XF3-F3-16 (szabványos hiba) C30/37-XK2(H)-XF3-F2-16 (szabványos hiba)

57 Hidratációs Kapilláris pórusok térfogata Az x meghatározó jelentőségű az áteresztő képességre. (nem szabad, hogy > 0,6 legyen). Az utókezelés is fontos, ha egyszer abbahagytuk, nem sokat ér újra kezdeni (6 hetes elárasztás) fok, % Vízáteresztés, m/s Fajlagos felület cm 2 /g Kor, nap Víz-cement tényező

58 A eset: w/c = konst. Ez a görbe adalékanyag függő Nyomószilárdság, N/mm 2 a b telítetlen telített konz. nem állandó túltelített Cementtartalom, kg/m 3

59 B eset: v/c változó Nyomószilárdság, N/mm 2 konz. állandó Cementtartalom, kg/m 3 A nyomószilárdság összefüggesse a cementtartalommal állandó, változó víz-cement tényezővel és a és b adalékanyaggal

60 A beton kockaszilárdsága a beton finomrész tartalma függvényében; d max = 12 mm, szemmegoszlás A jelű határgörbe szerint, konzisztencia jele KK (Balázs, 1984).

61 A távolsági tényező hatással van a beton fagyállóságára víz-cement tényezőn keresztül Okada et al Távolsági tényező, m Tartós beton Nem tartós beton Kritikus távolsági tényező Víz-cement tényező 61

62 Légpórusképző adalékszerek hatása a betonszilárdságra A próbatestek nyomószilárdságának és víz-cement tényezőjnek az összefüggése Nyomószilárdság, kn/mm Légpórusképzővel készült betonok 0 0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 Víz-cement tényező

63 Pórustartalom, V% Pórustartalom eloszlása a betonban Scrivener, Nemati, napos 1 éves Távolság az adalékanyag felületétől, μm 63

64

65

66

67 Tömörség nagyon lényeges: minden 1 térfogat % légtartalom-többlet a zsugorodást 0,06 mm/m-rel növelheti

68 TECHNOLÓGIAI UTASÍTÁS FELÉPÍTÉSE 1. Hatály 2. Általános műszaki követelmények 3. A betonnal szemben támasztott követelmények 4. A beton anyagaival szemben támasztott követelmények 5. A beton összetétele 6. A betonozás 7. Hideg vagy meleg időben való betonozás 8. Utókezelés 9. Munka és dilatációs hézagok 10. Betonozási hibák javítása 11. Mérettűrések

69 TECHNOLÓGIAI UTASÍTÁS FELÉPÍTÉSE Műszaki Követelményrendszer A Műszaki Követelményrendszer Minőségbiztosítási Terv formájában is megjelenhet. Tartalmazhat munka és tűzvédelmi előírásokat

70 SZIVATTYÚZHATÓ BETON TECHNOLÓGIÁJA A beton konzisztenciája legalább kissé képlékeny, k t 380 mm. d max 16 mm-ig 100mm átmérőjű cső is elég, d max 24 és 32 esetén legalább 125 mm átmérőjű cső szükséges. Min. finomrésztartalom a d max függvényében. A finomrésztartalom: cement + 0,25 mm alatti rész az adalékanyagból. A hiányzó finomrésztartalom dupla nullás mészkőliszttel pótolható.

71 Szivattyú Indítókeveréssel kell kezdeni Indításkor ne kerüljön bele a szétosztályozódott beton (kavicsos beton) Szivattyú rácson nem megy le a beton (mi a teendő) Ügyelni kell a csövezetésre, csőszűkítéseket nem szabad alkalmazni. Csőfalak vastagságát ellenőrizni kell.

72 REPEDÉSMENTES BETON TECHNOLÓGIÁJA A betonban a repedéseket gátolt alakváltozások okozzák Egyenlőtlen hőmérséklet Súrlódásból Egyenlőtlen hőmérsékletből Merev acélbetéttől Negatív sarok miatt Egyenlőtlen zsugorodásból Merev szerkezet jelenlétéből

73 Képlékeny ülepedés (roskadás) okozta repedések A, B és C; Képlékeny zsugorodás D, E és F; Fizikai (hálós repedés) K és J; Száradás okozta zsugorodási repedések; Korrózió okozta repedések M, L I Nyírási repedés Hatástalan rossz hézag Húzási repedés Repedés a lábazati munkahézagokn

74

75 Képlékeny ülepedés okozta repedések repedések kengyelek Képlékeny ülepedési repedések ( hirtelen repedések ) 3. ábra

76 Negatív sarok okozta repedés

77 Negatív sarok okozta repedés

78 Zsugorodási repedések, nem megfelelő dilatáció

79 Hidratációhő hatása Salem G. Nehme Beton Veszély Ok Átmenő és kéreg repedések Egyenlőtlen zsugorodás és hőmérséklet eloszlás

80 Salem G. Nehme A beton-hidratációhő okozta repedések A szerkezet középpontja és a felülete között a hőmérsékletkülönbség nem lehet nagyobb, mint 20 C a) b) temperature dist. compression tension Stresses derived from the uneven temperature distribution a) Temperature distribution b) Stresses of the temperature

81 Salem G. Nehme A beton-hidratációhő okozta repedések N/mm 2 húzószilárdság korai repedések tartománya feszültség 1 48 óra cement kötése időben A húzószilárdság és a cement kötése következtében fellépő feszültség közötti kapcsolat vázlatos ábrázolása

82 Temperature, C A hőmérséklet időbeni alakulása a falban Salem G. Nehme Temperature development vs. time at the measuring point of the wall A kizsaluzás időpontja Temperature of air Age of concrete, hours

83 Temperature, C Salem G. Nehme A hőmérséklet eloszlása a falban Temperature distribution along the cross section of the wall at the measuring point hours 55 hours 160 hours Thickness of the wall, cm

84 Hőmérsékletkülönbség Környezeti hőmérséklet és egyéb környezeti tényezők Technológia i tényezők Betonkeveré k összetételi tényezők Beton termikus tulajdonsága Egyéb tényezők

85 Környezeti hőmérséklet és egyéb környezeti tényezők a szél intenzitása, a léghőmérséklet és a levegő nedvesség tartalma, a napsugárzás intenzitása, a párolgás mértéke, a betonszerkezet elhelyezkedése.

86 A környezeti hőmérséklet hatása a tömegbeton hőmérséklet fejlődésére az ACI 207 szerint 37,7 C 21,1 C 4,4 C Környezeti hőmérséklet

87 2 Napsugárzás intenzitás, kj / m v f v f Napszak A napsugárzás intenzitása : 1f nyáron függőleges felület, 1v nyáron vízszintes felület 2v ősszel és tavasszal vízszintes felület 2f ősszel és tavasszal függőleges felület óra

88 A párolgás hatása a beton felülete feletti áramlási viszonyok (minél nagyobb a szél sebessége és hőmérséklete, ennél könnyebben alakulhatnak ki a repedések), a levegő páratartalma (minél szárazabb a levegő, annál gyorsabb párolgás következik be a beton felületén, és így repedések alakulhatnak ki), a felület hőmérséklete (minél nagyobb a felület hőmérséklete, annál gyorsabban kiszárad és így alakulhatnak a repedések).

89 A betonszerkezet elhelyezkedés A szerkezeti elemek elhelyezkedésének nagy szerepe van a hőmérséklet eloszlás kialakulásában, mert a szél és a napsugárzás iránya (milyen szögben érintkezik a felülettel) befolyásolja a felületen lévő víz gyors elpárolgását és emiatt plasztikus zsugorodást okozhat, amely kéregrepedésekhez vezethet.

90 Technológiai tényezők a zsaluzat minősége, a kizsaluzás időpontja, a betonozás szakaszossága, a beton ill. vasbeton tömb (fal, lemez) méretei, az utókezelés (a védelem, takarás jellege és időtartama).

91 60 hőmérséklet C mm-es rétegelt fa + 20 mm műanyaghab 30 mm-es rétegelt fa 15 mm-es rétegelt fa Fal vastagsága 150 cm a középtől mért távolság [cm]

92 60 hőmérséklet C 40 3 napos korban kizsaluzva 20 7 napos korban kizsaluzva Fal vastagsága 150 cm a középtől mért távolság [cm]

93 Hőmérséklet, C m,16 órás 1 m, 16 órás 0.75 m, 16 órás 0.5 m, 16 órás középtől mért távolság, cm A hőmérséklet alakulása a keresztmetszet mentén,

94 Hőmérséklet C Hőmérséklet növekedés 3.0 m m m m Beton kora óra

95 Felmelegedett fal Fal Lehűlt fal Alaplemez Fal az alaplemezen feszültségmentesen elcsúszhat, repedés nem keletkezik Lehűlt fal T 2 Alaplemez T 1 A fal alakváltozását az alaplemez gátolja, így átmenő repedés keletkezik

96 Betonépítmény szakasz hossza, m USBR Gyakorlata Repedésveszélyes terület Építőanyagok Tanszék Repedéstágasság 1 mm ( számított ) ( Wischers ) 0 Megengedhető hőmérsékletkülönbség 50 C

97 Ahol: Repedésveszély ha σ tt R tt t,t max E0,c T 1) 1 T 2 : a fal legnagyobb átlaghőmérséklete a felmelegedéskor T 1 : az alaptest átlaghőmérséklete a felmelegedéskor E 0,c : a beton húzási rugalmassági modulusa, melyet a nyomási rugalmassági modulussal veszünk azonosnak, 0,5-5,10 5 kp/cm 2 α: a beton hőtágulási együttható, 1, / C k(t φ: kúszási tényező, melyre megbízható adat nem áll rendelkezésünkre, az időtől függően 0-10 k: tényező a fal és az alaptest közti elcsúszás lehetősége nagyon vékony szerkezeteknél: k = 0,5 nagyon vastag szerkezeteknél: k = 1,0 2 k: a keresztmetszet méreteit, illetve a hőmérséklet-eloszlási ábra alakját kifejező tényező. k t E0,c 1 A húzó-és nyomóerőknek egyensúlyban kell lenniük. A feszültségi ábrán, a hőmérsékleteloszlás ismeretében területkiegyenlítéssel határozhatjuk meg. A k tényező azt mutatja meg, hogy a kiegyenlítés folytán a Δt hőmérséklet hányadrésze okoz húzófeszültséget a fal felületén.

98 A utókezelés hatása Az utókezelés az egyik legfontosabb tényező. A betont megfelelő ideig nedvesen kell tartani, hogy a párolgás (a betonban lévő kapilláris víz eltávozásának a meggátlása) okozta hirtelen száradástól megóvjuk, és a szilárdulás folyamatát lehetővé tegyük. A kapilláris víz a beton melegebb belsejéből a meleg egy részét is magával viszi és ezáltal hőmérsékletszabályozó szerepe van.

99 Betonkeverék összetételi tényezők a beton hőmérséklete a betonozás időpontjában, a cementfajta és a cementtartalom, a vízcement tényező, a késleltető adalékszerek adagolása, a beton kúszási tényezője.

100 Kezdeti hőmérséklet Hidratációhő, J/g Indulási hőmérséklet 35 C 18 C 0 C -Váci 450 pc A vizsgálat tartama, h -Fajlagos felület: 340 m 2 /kg

101 A portlandcementklinker ásványi összetételét elektronmikroszkóppal lehet megvizsgálni. Az ásványokat alkotó oxidok szokásos rövidítései: C = CaO ; S = SiO 2 ; A = Al 2 O 3 ; F = Fe 2 O 3 ; H = H 2 O ; Cs = CaSO 4

102 Négy fő klinkerásvány alit (C 3 S): a klinkerben hatszögű kristályok alakjában előforduló, Al 3+ és Mg 2- ionokkal szennyezett, trikalciumszilikát (C 3 S = 3.CaO.SiO 2 ). Legfontosabb klinkerásvány, ezzel lehet elérni a nagy kezdőszilárdságot. Részaránya a klinkerben tömeg %. 24 órás hidratáció

103 Négy fő klinkerásvány belit (C 2 S): kerekded kristályoknak látszó dikalcium-szilikát (C 2 S = 2.CaO.SiO 2 ), kis mennyiségben ugyancsak tartalmaz ionokat. Négy módosulat van, közülük legfontosabb a (béta) módosulat. Csekély a hidratációs hője, jó az utószilárdulása és a húzószilárdsága.

104 Négy fő klinkerásvány felit (C 3 A): trikalcium-aluminát (C 3 A = 3.CaO.Al 2 O 3 ). Nagyon gyorsan köt, nagy hőt fejleszt (kötését lassítják gipszkővel). Részaránya: 7-15 tömeg %. celit (C 4 AF): tetrakalcium-aluminát-ferrit (C 4 AF = 4.CaO.Al 2 O 3. Fe 2 O 3 ). Lassan köt, kis szilárdságú, de jó a szulfátállósága.

105 Mi alakul ki? a kalcium-szilikátokból (C 2 S és C 3 S) kalcium-szilikáthidrát (rövidített jele: CSH) és kalcium-hidroxid (rövidített jele: CH), mcao SiO 2 nh 2 O (3CaO 2 SiO 2 4H 2 O) C/S arány 1,2-2,3 között (átlag 1,75 körül) szilikapor használatával C/S arány csökken 1-1,2-re az aluminátokból és ferritekből (a kötésszabályozásra adagolt gipsszel kalcium-szulfáttal együtt) ettringit (rövidített jele: AFt), valamint monoszulfát (rövidített jele: AFm). 4 CaO Al 2 O 3 19 H 2 O (C 4 AH 19 Tetrakalcium-alumináthidrát) 3 CaO Al 2 O 3 3 CaSO 4 32 H 2 O (Ettringit) 3 CaO Al 2 O 3 CaSO 4 12 H 2 O (Monoszulfát).

106 Tetrakalcium-aluminát-hidrát 4 CaO Al 2 O 3 19 H 2 O (C 4 AH 19 )

107 A cement fajlagos felületének és a hőfejlődés sebességének összefüggése (ACI 207.2R-07, 2007)

108 A kis hidratációs hőfejlődés szempontjából legalkalmasabb hazai és régi gyártású cementfajta az S pc (5.12. ábra) volt, mert kicsi a hőfejlesztése. Az újonnan gyártott kis hőfejlesztésű cementek a CEM III/B 32,5 NS, CEM III/A 32,5 NS és CEM V 32,5. A kisebb kötéshő kisebb hőfeszültséget eredményez. Hidratációhő, J/g pc 450 Rpc 450 pc 350 ppc kspc kspc 40 S kspc 60 A cementfajta hatása a hidratációhő-kor függvényre A hidratáció tartama, h

109 Hőmérséklet fejlődés, C kőrnyezeti hőmérséklet 22,8 C, A jelű CEM II típusú cement % CEM II 80 CEM II +20 % pernye 65 % CEM II + 35 % pernye 50 % CEM II + 50 % kohósalak 30 % CEM II + 70 % kohósalak Idő, nap

110 Tiszta portlandcement 15 % pernye adagolás 30 % pernye adagolás 45 % pernye adagolás 60 % pernye adagolás 75 % pernye adagolás

111 Tiszta portlandcement 15 % kohósalak adagolás 30 % kohósalak adagolás 45 % kohósalak adagolás 60 % kohósalak adagolás 75 % kohósalak adagolás

112 VÍZZÁRÓBETONOK A vízzáró betontechnológiának két dolgot kell egyidejűleg biztosítani: A beton vízzáró legyen A szerkezet repedésmentes legyen munkahézag, tágulási hézag vízzáró A repedéstágasság 0,1, 0,15 és maximum 0,2 mm lehet. Ezek a repedések a víz okozta duzzadás hatására záródnak, és nem engedik át a vizet a beton szerkezeten.

113 A beton vízzáróságának biztosítása a következő technológiai eszközökkel lehetséges: v/c < 0,6 (víztartalom). 0,7-nél a beton már nem vízzáró!. A beton vízzárósága a tényleges víztartalomtól függ! d max függvényében legyen meg a minimális finomrésztartalom. Minél nagyobb a cementtartalom, annál jobb a vízzáróság. Azonban 380 kg/m 3 fölé menni nem célszerű emelni a cementadagolást, mert nő a repedésveszély és nőnek a technológiai nehézségek is. Nehezebb a tömörítés, felúszik a pép a betonban. Vízzáróságot fokozó, javító adalékszerek. B görbe felé kell tervezni az adalékanyag szemeloszlást. Ez falak esetén csökkenti a beton szétosztályozódását. A túl sok homok azonban növeli a repedésveszélyt. A betonnak alapvetően finomrész tartalomra van szüksége és nem sok homokra. konzisztencia: min. 420 mm terüléssel mérve Tömörítés: min. 20 másodperc, V L <2% Utókezelés legalább 14 napig Sok cement, sok homok, sok víz, sok probléma!

114 A munkahézagokat vízzáró módon kell kialakítani. A vízzáró medencéket egy hétig fokozatosan kell feltölteni, hogy a beton duzzadása és a szerkezeti feszültségek együtt repedéshez ne vezessenek. Az első feltöltés során a vízbe bentonitot is célszerű adagolni, hogy a hajszálrepedéseket, vagy a megengedett repedéseket eltömítse.

115 LÖVELLT (lőtt) BETONOK Dr. Salem Georges Nehme egy. docens BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

116 Fogalom Nullbeton: Lövellt beton kötésgyorsító nélkül. A megváltozott műszaki tulajdonságok figyelemmel kísérése érdekében (pl. szilárdságcsökkenés)

117 Tartalom Alapanyagok Helyszíni vizsgálatok Laboratóriumi vizsgálatok

118 Adalékanyagok MSZ EN 12620:2002+A1:2008 MSZ 4794:1:2004 A frakciók választhatók mind természetes állapotú és zúzott adalékanyagból is. Az áthullott mennyiségek eltérése minden kiválasztott szemnagyság osztály esetén, mindkét keverékre vonatkozóan (ellenőrző és vizsgálati keverék) nem lehet több, mint ±2,0 tömegszázalék. A száraz eljáráshoz az adalékanyag nedvességtartalma, amennyire csak lehetséges állandó és nem lehet több, mint 6%.

119 Adalékanyag szemeloszlása

120 Cement MSZ EN 197 és MSZ EN 196 ÖNORM B Követelmény Lövellt beton Lövellt beton. Szulfátnak kitett C 3 A-tartalom - 0 % Bogue szerint Kötés kezdete 90 min 1) 90 min 1) Nyomószilárdság 1 nap után D 1 8 (D 1 11 fiatal SpC-vel szembeni követelmények) D 1 8 (D 1 11 fiatal SpC-vel szembeni követelmények) Blaine szerinti őrlési Eltérés < 5 % Eltérés < 5 % finomság Kivérzés 120 perc WA 20 WA 20 után Cement hőmérséklet Max. 80 C Max. 80 C Pótlólagos: Alkáli-tartalom (Na 2 O- egyenérték) < 1,5 m-%-a alkálimentes kötésgyorsításnál ÖNORM EN szerint vagy MSZ EN ) A korai szilárdsággal szembeni magas követelmények < 1,5 m-%-a alkálimentes kötésgyorsításnál ÖNORM EN szerint vagy MSZ EN

121 Keverővíz, betonacél és MSZ EN 1008 acélszál MSZ EN és MSZ EN Szál, fajta Szokásos betonozási eljárások Lövellt beton, kiinduló keveréke Legkisebb megengedett adagolás az RLF és szerint (l. később) Acélszál PP szál 0,9 1,5 0,9 2,5 0,9 AE* üvegszál (AR) 0,9 10 >0,9 * alkáli ellenálló (ném., ang.: AR alkaliresistant) MSZ EN : Acéltartalom ellenőrzése

122 Adalékszerek Adalékszerek Rövidítések Szabályrendszer Képlékenyítők BV MSZ EN Folyósítók FM MSZ EN Légpórusképző képlékenyítők LPV ÖVBB irányelv 1) Légpórusképzők LP MSZ EN ) ÖVBB irányelv LPV- adalékszerrel rendelkező beton előállítása és vizsgálata Tulajdonság Referenciabeton Vizsgálati módszer Követelmény A konzisztencia megtartása MSZ EN B melléklet MSZ EN Terülés előállítás után cm 6 órát követően csak 80 % Nyomószilárdság MSZ EN B melléklet MSZ EN nap után azonos, vagy nagyobb, mint az összehasonlító keveréké

123 Különböző generációs folyósítószerek hatékonysága: Ligninszulfonát LS: BNS, MS: Víz csökkentés Naftalin- és melaminszulfonátok Polikarboxilát v/c csökkentés kapilláris porozitás csökkentése

124 Tulajdonságok Vizsgálati módszer Követelmények Egyenletesség Szemrevételezés Rétegződés mentesség Szín Szemrevételezés Egyenletes és a gyártó leírásával azonos Összetétel (hatékony alkotórészek) MSZ EN Nincs eltérés az infravörös színképben a gyártói mintával szemben Relatív sűrűség ISO 758 D ± 0,03 D> 1,10-nél, D ± 0,02 D> 1,10-nél D a gyártó által megadott sűrűség Szilárdanyag-tartalom MSZ EN ,95 T < X < 1,05 T, ha T > 20 m% 0,90 T < X < 1,10 T, ha T < 20 m% T = gyártó szerinti szilárdanyag-tartalom, X = vizsgálati érték ph-érték (csak folyékony adalékszerekre ISO 4316 A gyártói utasítás ± 0,2 és 3,0 < ph < 8,0 Összes klór ISO 4316 < 0,1 m% Vízzel oldható klorid EN < 0,1 m% Na 2 O-egyenérték EN < 1,0 m% Korróziós viselkedés Még nincs előírás A vasszerelés nem korrodálódik A kötésgyorsítókra vonatkozó kiegészítő követelmények: Kötési idő Referencia-vizsgálat a pont szerint, vagy az EN re támaszkodva Kötés kezdete < 10 min Kötés vége < 60 min Szilárdságcsökkenés Az MSZ EN re támaszkodva a pont szerint (keverék hőmérséklete 20±2 C) 15,0 % Az MSZ EN re vonatkozó kiegészítő követelmények: SO 3 szulfáttartalom: MSZ EN re támaszkodva cement és BE összegének a 4,8 m-%-a AI 2 O 3 (vízben oldódó) szulfátálló lövellt betonhoz (víz SO 2-4 tartalma 600 mg/l feletti): A pont szerint, vagy a szulfátállóság bizonyítása a referencia-beton, vagy a szerkezeti lövellt betonon a pont szerint AI 2 O 3 M-%-ban szorozva az adagolt EB kötőanyaghoz viszonyított tömegének m-%-ban kifejezett értékével 115

125 Adalékszerek Adalékszerek kell felelnie az EN vagy az 1. függelék Ezen előírások (a lövellt beton) vagy EN (beton). Kötésgyorsítók Általában minden gyorsítók kell használni a gyártó által ajánlott adagolást. Amikor alkáli-mentes gyorsítók használata az alábbi követelményeknek kell teljesülniük: A maximális Na ekvivalens a részecskegyorsító korlátozódik 1,0 tömeg %. A dózis (tömeg a kötőanyag) előnyösen: por: 4-8% folyadék: 4-10% A ph-értéke folyékony kötés gyorsítóknak 2,5 és 8 között. Alkali-tartalmú gyorsítók meg kell felelniük az alábbi adagolási határértékeket: por: 4-8% (tömeg kötőanyag) folyadék: 4-12% (tömeg kötőanyag) A nyomószilárdság csökkenés (a 7 nap vagy 28 nap), a kötésgyorsított lövellt beton nem haladhatja meg a 25%-ot mind a por és folyadék gyorsítók.

126 ph érték a lövellt betonhoz használt kötésgyorsítók

127 Kiegészítő adalékanyagok: A leggyakrabban pernye, granulált kohósalak, és szilikapor kerül felhasználásra lövellt betonban. Pernye: A pernyének meg kell felelnie az MSZ EN 450 szabványnak és Pernye kémiai követelményei ASTM C618 szerint. Kohósalak: A granulált kohósalak kémiai összetételét ASTM 989 szerint kell vizsgálni és meg kell felelnie a vonatkozó vagy nemzeti szabványoknak. Szilikapor: A szilikapornak meg kell felelnie az MSZ EN 13263:2005+A1 és MSZ EN :2005+A1 szabványoknak.

128 Kiegészítő anyagok Maximális adagolása (tömeg %) Kötőanyagok Maximum addition Silicapor Pernye Kohósalak 15% CEM I 30% CEM I 15% Pernyés cement (CEM II) 20% Kohósalakos cement (CEM II) 30% CEM I 15% Pernyés cement (CEM II) 20% Kohósalakos cement (CEM II)

129 Követelmény Kötőanyag lövellt betonhoz Szulfátnak kitett esetben Szilárdulás kezdete (vizsgálat a ban) Térfogatállóság (MSZ EN 196-3) 60 térfogatálló SO 3 (MSZ EN 196-3) CI (MSZ EN 196-2) MgO a klinkerben (MSZ EN 196-2) C 3 A Al 2 O 3 (MSZ EN 196-2) 4,5 m-% 7,5 m-% 3) Max. 01 m-% Max. 5,0 m-% 6,5 m-% 9,0 m-% 3) Vizeknél, ahol SO Mg/I 3,5 m-% C 3 A-mentes (A klinker C 3 A- tartalma 0 m-%, a cement C 3 A-tartalma 1,0 m-%. Magasabb C 3 A-tartalom esetén pont Szerinti vizsgálat szükséges) 5,0 m-% 1h 0,5 N/mm 2 Szilárdságok 6h 1,5 N/mm 2 és kezdeti vizsgálat 70%-a 24h 12 N/mm 2 és kezdeti vizsgálat 70%-a 28d 32,5 N/mm 2 és kezdeti vizsgálat 80%-a Blaine szerinti fajlagos felület Variációs tényező 5% Alkáli-tartalom (MSZ EN 196-2) Na 2 O egyenérték 1,5m-% Kötőanyag-hőmérséklet 70 C

130 1) Az ellenőrzést végző hatósággal meg kell állapítani a szállítmány felvétele előtt egy megegyezési kísérlet keretében, hogy a vizsgálati eredmények és a gyártó eredményei azonosak-e 2) Meghatározás módszere lásd pont. (szabvány szerint 0,35 0,45). A vizsgálati víz-cement tényezőt a kezdeti vizsgálatból kifolyólag határozzuk meg. 3) Csak C 12 A 7 tartalmú kötőanyagokra vonatkozik. A kötőanyag C 12 A 7 kimutatását XRD segítségével végezzük.

131 ÖSSZETÉTEL Száraz lövellt beton Nedves lövellt beton Cement, SBM kiegészítő anyagok (pl. pernye) kg/m kg/m kg/m kg/m 3 Kötőanyag-adagolás kg/m 3 1) kg/m 3 Víz-cement tényező 0,50 a J 2 és/vagy J 3 igénye esetén Kedvező tartomány: sűrűáram: Konzisztencia (terülés) AM = mm hígáram: AM = 650 ± 50 mm Adalékanyagok: szabályozási tartomány d max 8, d max 11 d max 8, d max 11 1) 340 kg/m 3 alatti kötőanyag adagolás esetén a lövellt beton felületi tapadása jelentősen csökken

132 Víz-cement tényező hatása a kötési - Korai beállítás és szilárdság fejlődése: - hosszú távú szilárdság - hosszú távú tartósság - ellenállás vegyi támadás időre - v/c tényezőnek alacsonyabbnak kell lennie, előnyösen körülbelül 0,45 és 0,5 közötti. Nagy teljesítményű képlényítőszereket ajánlott használni.

133 Nyomószilárdság A v/c hatása a nyomószilárdságra Lövellt beton Víz-cement tényező teljes tömörítettség esetén a görbe felfelé ívelődik

134 Kötésgyorsító adalékszerek hatása: kötéskezdet, kötésvég az adagolás függvényében (perc)

135 Mészkőliszt hatása a lövellt beton tervezésére (0 8 mm adalékanyagok)

136 Fiatal lövellt beton nyomószilárdsága

137 0,31 Nyomószilárdság, N/mm² 0,42 0,49 0,55 0,67 2,94 7,78 100,00 10,00 1,00 0,10 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 Lövellt beton kora, óra

138 Lövellt beton vizsgálata

139 Módszerek szilárdság fejlődés mérésére

140 A - penetrációs tű φ 3 mm B szögbelövés módszer Hilti DX 450-SCT és zöld patron (menetesszög átmérőjű 3,7 mm): Standard-módszer: szilárdsági tartomány 2,0 és 16,0 N/mm² között C1 beton magok szilárdság > 10,0 N/mm² C2 - szögbelövés módszer Hilti DX 450-SCT sárga patron (menetesszög átmérőjű 3,7 mm): Specialis módszer a szilárdsági tartománya 17,0 és 56,0 N/mm² között 2009-től a korábban használt eszköz DX 450 L helyett kerül kiosztásra az új megjelölés DX 450-SCT. SCT rövidítése lövellt beton vizsgálata.

141 Nyomószilárdság MSZ EN 13791:2007 szerint Szerkezetből kivett magminta: C25/ ,85 = 21 N/mm 2 Lövellt beton esetén: C30/ ,80 = 24 N/mm 2 EFNARC: European Federation of National Associations of Specialist Contractors and Material Suppliers for the Construction Industry ajánlása szerint Európai közösség nemzetközi anyag felhasználók szerkezet építőipari egyesülete Szilárdsági osztály Lövellt beton szilárdsági osztálya Jellemző szilárdsági értékek C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 C55/67 C60/75 C24/30 C28/35 C32/40 C36/45 C40/50 C44/55 C48/60 Henger Kocka

142 Lövellt beton szilárdsági osztálya In-situ szilárdsági követelmények 32 N/mm 2 0,8 0,85 = 22 N/mm 2 where: Minimális szilárdsági értékek C24/30 C28/35 C32/40 C36/45 C40/50 C44/55 C48/60 Henger 20, , , = Characteristic cast cube requirement 0,8 = conversion for cube/cylinder specimen 0,85 = conversion factor for in situ sampling

143 Hajlító-húzószilárdság F F/2 F/2 Lövellt beton 75 mm 450 mm 125 mm 600 mm

144 Hajlító erő, kn Hajlítószilárdság: P 0.1 l/(b d 2 ) Lehajlás, mm

145 Hajlító-húzó szilárdság Minimális hajlító-húzószilárdság, N/mm 2 Nyomószilárdsági osztály Hajlítóhúzószilárdság C24/30 C36/45 C44/55 3,4 4,2 4,6 A hajlítószilárdság elsősorban függ a beton / habarcs mátrix (akár szálerősítésű betonok), és meghatározza a leírásban, mint az egyenértékű legnagyobb rugalmas húzófeszültség az első csúcsterhelésnak

146 Szívóssági osztályok lehajlási osztály gerenda lehajlása, mm Maradó-szilárdság a szilárdsági osztályhoz, N/mm ,5 1,5 2,5 3,5 4,5 alacsony 1 1,3 2,3 3,3 4,3 normál magas 4 0,5 1,5 2,5 3,5

147 Szilárdsági osztályok

148 Hajlító erő, kn Lemez hajlítás 600 mm 100 mm Acélszálas Háló vasalás 500 mm 100 mm Lehajlás, mm

149 Energia, Joule (10 3 ) Acélszálas Hálós vasalás Lehajlás, mm

150 Energia elnyelő képesség Osztály Energia elnyelő képesség Jouleban 25 mm lehajlásnál a 500 b 700 c 1000

151 Erő/lehajlás görbe acél szálerősítésű lövellt beton esetén, EN

152 Tapadó-szilárdság: minimális követelmények Tapadás típusa Nem szerkezeti Beton legkisebb tapadó szilárdság, N/mm 2 Kő legkisebb tapadó szilárdság, N/mm 2 0,5 0,1 Szerkezeti 1,0 0,5 A táblázatban megadott értékek átlagos értékek (3 db-tól) 28 napos korban. Egyetlen érték nem lehet kisebb, mint 75%-a kívánt értéket.

153 Átszámítási tényezők egyenértéke kocka és henger szilárdsága Magasság/átmérő tényező a magmintának Kockára Hengerre 2,00 1,15 1,00 1,75 1,12 0,97 1,50 1,10 0,95 1,25 1,07 0,93 1,10 1,03 0,89 1,00 1,00 0,87 0,75 0,88 0,76

154 Tűz vizsgálata tűzálló lövellt betonok esetén

155 Visszahullás, m%

156 Összefüggés a visszahullás és a hajlásszög között

157 Példák

158 Betonösszetételek, BASF

159 Betonösszetételek, példa 2 (Sika ajánlás)

160 Betonösszetételek, példa 3 (Sika ajánlás) Nedves eljárás, vastagcsöves

161 Betonösszetételek, példa 4 (Sika ajánlás) Nedves eljárás, vékonycsöves (1000 liter beton)

162 Betonösszetételek, példa 5 (Sika ajánlás) Száraz eljárás, vékonycsöves (kb. 0,6 m 3 -re)

163 Betonösszetételek, példa 6 (Sika ajánlás nedves eljáráshoz)

164 Szabványok MSZ EN : 2000 A friss beton vizsgálata. 1. rész: Mintavétel MSZ EN : A megszilárdult beton vizsgálata. 1. rész: A próbatestek és sablonok alak-, méret- és egyéb követelményei MSZ EN :2002 A megszilárdult beton vizsgálata. 3. rész: A próbatestek nyomószilárdsága MSZ EN : 2000 A megszilárdult beton vizsgálata. 4. rész: Nyomószilárdság. Előírások a vizsgálóberendezésekre MSZ EN : 2000 A beton vizsgálata szerkezetekben. 1. rész: Fúrt próbatestek. Mintavétel, vizsgálat és nyomószilárdság meghatározás

165 MSZ EN :2006 MSZ EN :2007 MSZ EN :2005 MSZ EN :2007 MSZ EN :2006 MSZ EN :2005+A1:2008 MSZ EN :2006 MSZ EN :2007 MSZ EN :2006 MSZ EN 934-5:2008 Lőtt beton. 1. rész: Fogalommeghatározások, előírások és megfelelőség Lőtt beton. 2. rész: Kivitelezés Lőtt beton vizsgálata. Mintavétel friss és megszilárdult betonból Lőtt beton vizsgálata. 2. rész: A fiatal lőtt beton nyomószilárdsága Lőtt beton vizsgálata. 3. rész: A szálerősítésű gerendapróbatestek hajlítószilárdságának (első repedési, legnagyobb és nagy lehajlásokhoz tartozó maradék szilárdságának) meghatározása Lőtt beton vizsgálata. 4. rész: A fúrt mag tapadószilárdsága közvetlen húzással Lőtt beton vizsgálata. 5. rész: A szálerősítésű lappróbatestek energiaelnyelő képességének meghatározása Lőtt beton vizsgálata. 6. rész: Az alapfelületre fellőtt beton vastagsága Lőtt beton vizsgálata. 7. rész: A szálerősítésű beton száltartalma Adalékszerek betonhoz, habarcshoz és injektálóhabarcshoz. 5. rész: Adalékszerek lőtt betonhoz. Fogalommeghatározások, követelmények, megfelelőség, jelölés és címkézés

166 EASYCRETE TERVEZÉSE Cementtartalom: kg/m 3 Kiegészítő finomanyag (pl. mészkőliszt) tartalom: kg/m 3 Víztartalom: l/m 3 Konzisztencia keverőtelepen: mm Konzisztencia eltarthatóság: 1,5 óra Cement: CEM III

167 Előnyök Nincs erőltetés, könnyű előállítani és könnyebb bedolgozni, így gyorsabb a munkavégzés, mint a szokványos betoné Víz okozta problémák megszűnik Kevesebb kopás a munkagépeken Hagyományosan lehet vizsgálni Pumpálás szempontból olcsóbb, hosszabb helyre lehet szivattyúzni a betont Megőrzi működőképességét (Konzisztencia) Szebb a felülete, mint a szokványos betoné

168 Cementek Dr. Salem Georges NEHME

169 KLINKER ÁSVÁNY (ALAPANYAG) 550 C-tól 1. és 2.) Kaolinit + 5 CaCO 3 2C 2 S + CA + H 2 O + 5CO 2 3.) 2CaCO 2 + Fe 2 O 3 C 2 F + 2CO C-tól 4.) 2CaCO 3 + CA C 3 A + 2CO 2 5.) 2CaCO 3 + SiO 2 C 2 S + 2CO 2 6.) 2CaCO 3 CaO + CO C tól 7.) 2CaO + SiO 2 C 2 S 1400 C tól 8.) CaO + C 2 S C 3 S ALIT BELIT FELIT CELIT 9.) CA + CaO + C 2 F C 4 AF

170 Rövidítések A portlandcement klinker ásványi összetételét elektronmikroszkóppal lehet megvizsgálni. Az ásványokat alkotó oxidok szokásos rövidítései: C = CaO ; S = SiO 2 ; A = Al 2 O 3 ; F = Fe 2 O 3 ; H = H 2 O ; Cs = CaSO 4

171 Négy fő klinkerásvány alit (C 3 S): a klinkerben hatszögű kristályok alakjában előforduló, Al 3+ és Mg 2- ionokkal szennyezett, trikalcium-szilikát (C 3 S = 3.CaO.SiO 2 ). Legfontosabb klinkerásvány, ezzel lehet elérni a nagy kezdőszilárdságot és végszilárdság. Részaránya a klinkerben tömeg %. 24 órás hidratáció Hidratációját intenzív hőképződés kíséri (exoterm folyamat). 2Ca 3 SiO 5 + 6H 2 O 3CaO.2SiO 2.3H 2 O + 3Ca(OH) 2

172 BELLIT belit (C 2 S): kerekded kristályoknak látszó dikalcium-szilikát (C 2 S = 2.CaO.SiO 2 ), kis mennyiségben ugyancsak tartalmaz ionokat. Négy módosulat van, közülük legfontosabb a (béta) módosulat. Csekély a hidratációs hője, lassú a kezdeti és jelentős az utószilárdulása és a húzószilárdsága. Részaránya: tömeg %. 2Ca 2 SiO 4 + 4H 2 O 3CaO.2SiO 2.3H 2 O + Ca(OH) 2

173 FELLIT felit (C 3 A): trikalcium-aluminát (C 3 A = 3.CaO.Al 2 O 3 ). Nagyon gyorsan köt (a leggyorsabban), nagy hőt fejleszt (kötését lassítják gipszkővel). Részaránya: 7-15 tömeg %. Gipszkő (CaSO 4 *2H 2 O) hozzáadásával jelentősen lassítható a felit túl gyors kötése 3CaO.Al 2 O 3 +3CaSO 4.2H 2 O+26 H 2 O 3CaO.Al 2 O 3.3 CaSO 4.32H 2 O Ettringit (3CaO. Al 2 O 3.3 CaSO 4.32H 2 O) celit (C 4 AF): tetrakalcium-aluminát-ferrit (C 4 AF = 4.CaO.Al 2 O 3. Fe 2 O 3 ). Lassan köt, kis szilárdságú, de jó a szulfátállósága.

174 Nyomószilárdság, N/mm 2 Kor, nap

175 Habilitációs tudományos kollokvium Miskolc, január 20. Dr. Gömze A. László CEMENTKLINKERT ALKOTÓ ELEGYKRISTÁLYOK KÉPZŐDÉSE A CaO+SiO 2 KEVERÉKBŐL 1200 C-ON 1. - C 2 S 2. - C 3 S CS (átvéve: Rabuhin A.I, Savalev V.G.: Phizitseskaja himiya tugoplavkih nemetallitseskih i silikatnih soedinenii; Moscow,INFRA-M, 2004 )

176 CEM I: 55% (C 3 S), 19% (C 2 S), 10% (C 3 A), 7% (C 4 AF), 2.8% MgO, 2.9% (SO 3 ), 1.0% izzítási veszteség és 1.0% szabad CaO. CEM II: 51% (C 3 S), 24% (C 2 S), 6% (C 3 A), 11% (C 4 AF), 2.9% MgO, 2.5% (SO 3 ), 0.8% izzítási veszteségés, és 1.0% szabad CaO. CEM III: 57% (C 3 S), 19% (C 2 S), 10% (C 3 A), 7% (C 4 AF), 3.0% MgO, 3.1% (SO 3 ), 0.9% izzítási veszteségés, és 1.3% szabad CaO. CEM IV: 28% (C 3 S), 49% (C 2 S), 4% (C 3 A), 12% (C 4 AF), 1.8% MgO, 1.9% (SO 3 ), 0.9% izzítási veszteségés, és 0.8% szabad CaO. CEM V: 38% (C 3 S), 43% (C 2 S), 4% (C 3 A), 9% (C 4 AF), 1.9% MgO, 1.8% (SO 3 ), 0.9% izzítási veszteségés, és 0.8% szabad CaO.

177 CEMENTEK portland cement heterogén cement kohósalak pernye trasz Kompozit cement nagy kiegészítő anyag tartalmú cement szulfátálló cement

178 Különleges cementek Szulfátálló cementek: elsősorban agresszív talajvizek esetén alkalmazható Fehér portlandcement: tiszta nyersanyagokból előállított cement, minimális Fe 2 O 3 -ot, illetve más szennyező anyagokat tartalmaz. Aluminát cement: kizárólag tűzálló betonok készítéséhez használják, tűzállósága elérheti az 1600 C is. Színezett cementek Nehéz cementek

179 tűzhatás

180 KLINKER ÁSVÁNY (ALAPANYAG) C 3 S C 3 S 2 H 4 C 2 S C 3 S 2 H 4 C 3 A C 3 A CS H 12 C 3 A C 3 A 3 CS H 32 C 3 A C 4 AH 13 C 4 AF C 4 AH 13 + C 4 FH 13 Szabad CaO Ca(OH) 2 Szabad MgO Mg(OH) J/g 260 J/g 1140 J/g 1670 J/g 1160 J/g 420 J/g 1150 J/g 840 J/g

181 Cement fajta CEM I CEM III/A CEM III/B 50% kohosalak 75 % kohósalak Cement klinker tartalma %-ban A cementfajták teljes CO 2 emissziója (energiafogyasztás nélkül) % 40% 20% CO 2 kibocsátás csökkentése (kg) % kohosalak 75 % kohósalak CEM I CEM III/A CEM III/B

182 Cement fajta CEM I CEM III/A CEM III/B 50% kohosalak 75 % kohósalak Klinker tartalom 90% 40% 20% Kalórikus energia KWh/t Elektromos energia KWh/t* Összes KWh/t A cementfajták összes KWh/t felhasználása CEM I CEM III/A CEM III/B

183 Térfogatrész pórustartalom CSH rövid rostú CSH hosszú rostú Monoszulfát Triszulfát perc óra nap Hidratáció időbeni fejlődés Labilis szerkezet Alapszerkezet, stabil kialakult szerkezet képlékeny szilárduló

184 (a) hidratálatlan szemcse több ásvánnyal (a léptékek túlzottak), (b) vízhozzáadás után kb. 10 perccel a C 3 A reagál a kalcium-szulfáttal. A felületen amorf, aluminátban dús gél és rövid ettringit-pálcikák (AFt) képződnek, (c) vízhozzáadás után kb. 10 óra múlva a C 3 A az AFt pálcika-hálón külső CSH terméket képez, a szemcsefelület és a hidratált héj között kb. 1 m méretű rés marad, (d) vízhozzáadás után kb. 18 óra múlva a C3A másodlagos reakciója elkezdődik, hosszú AFt pálcikák képződnek, kezdenek kialakulni a belső CSH termékek a héjon belül, a C 3 S folyamatos hidratációja következtében, (e) a víz hozzáadása után 1-3 nap múlva minden C 3 A-ból AFt és hexagonális AFm keletkezik. A belső CSH termék folyamatos képződése csökkenti a hidratálatlan szem és a hidratált héj távolságát, (f) a víz hozzáadása után kb. 14 nap múlva elegendő belső CSH termék képződött ahhoz, hogy a szemcse és a héj közötti tér kitöltötté, a külső CSH termék pedig szálasabbá váljék, (g) évek múlva a megmaradt hidratálatlan részből belső CSH termék keletkezik. Úgy tűnik, hogy a ferrit reakciója még nem látható.

185 A cement hidratációját a következők befolyásolják: Kor : a növekedés sebessége kezdetben a leggyorsabb. A cement összetétele : nagyobb C 3 S és C 3 A tartalmú cementek gyorsabban hidratálódnak. Őrlésfinomság : nagyobb fajlagos felület gyorsabb hidratáció, Víz/cement tényező : kisebb x gyorsabb hidratáció, Hőmérséklet : magasabb C gyorsabb hidratáció, Adalékszer : kötéskésleltető szilárdulásgyorsító plasztifikáló.