Könnyűbetonok jellemzői és alkalmazásuk

Átírás

1 A beton csoportosítása Testsűrűség szerint: Könnyűbetonok jellemzői és alkalmazásuk normálbeton: C 2-26 kg/m 3 nehézbeton: HC > 26 kg/m 3 könnyűbeton: LC < 2 kg/m 3 A készítés helye szerint: helyszíni beton transzportbeton A felhasználás helye szerint: Józsa Zsuzsanna 27. október helyszíni beton előregyártott beton A felhasználás típusa szerint: szivattyúzott beton lövellt beton, stb. A könnyűbeton múltja könnyű tufaőrlemény (135 kg/m 3 ) tufaőrlemény + téglatörmelék (15-16 kg/m 3 ) travertin- és tufaőrlemény (175 kg/m 3 ) travertin őrlemény az alapozáshoz Könnyűbeton alkalmazása Napjainkban: USA, Japán, skandináv országok Nordhordland híd 1999 Pl. Pantheon 3 Könnyűbeton alkalmazása Magyarországi alkalmazás tufabeton gyár duzzasztott agyagkavics (előregyártott födém- és falpanelek) perlitbeton, gázbeton, pórusbeton nagyszilárdságú könnyűbetonból tartószerkezet még nem épült Magyarországon Marina City Towers, Chicago Guggenheim Museum, Bilbao 1

2 A könnyűbeton csoportosítása Testsűrűség szerint: Egyszemcsés (szemcsehézagos) könnyűbeton ( no fines beton) hőszigetelő < 6 kg/m 3 hőszigetelő és teherbíró 6-16 kg/m 3 teherbíró 16-2 kg/m 3 Szerkezet szerint: egyszemcsés adalékanyagos sejtesített A tömör vagy porózus, kb. azonos méretű (1-2 mm átmérőjű), adalékanyag-szemcséket felületükön cementpéppel vonják be, a szemcsék között hézag marad. A péphiányos beton csak a szemek érintkezési pontjánál van összeragasztva. Készíthető normál vagy könnyű adalékanyaggal. Könnyítés új módja pl. labdákkal BubbleDeck (24-ig) COBIAX (25-től) 2

3 Adalékanyagos könnyűbeton - Az adalékanyag szemcsék pórustartalma határozza meg a jellemzőket, a könnyű adalékanyag teszi könnyűvé a betont. - Készíthető kvarchomokot vagy könnyű pórusos homokot és cementet tartalmazó habarcsvázzal, adalékszerrel (pl. légpórusképzővel). Adalékanyagos könnyűbeton Jelölés többféle besorolás: 8-2 kg/m 3 testsűrűség (EN 26 ill. MSZ 4798) jelölés: pl.: LC 25/28 csoportosítás: az adalékanyag típusa szerint 2 fő csoport: természetes és mesterséges előnyök: hőszigetelő betonok nagy önsúly csökkentése (hidak, magas épületek, utólagos megerősítések) Könnyű adalékanyagok csoportosítása Könnyű adalékanyagok - előállítás módja szerint - mechanikai - hőkezeléses - feldolgozás nélküli - származás szerint - természetes eredetű - ipari előállítású - újrafelhasznált könnyűbeton Természetes anyagok: - vulkáni tufák - lávasalak -habkő (riolit, kvarc) - perlit - vermikulit Mesterséges anyagok: kazán- és kohósalak pernyekavics téglazúzalék műanyaghab duzzasztott agyagkavics duzzasztott üveg (habüveg) 3

4 Könnyű adalékanyagoktól elvárt tulajdonságok Könnyűbetonok testsűrűsége különböző könnyű adalékanyagok esetén kis halmaz- (12 kg/m 3 -ig) és szemcse-testsűrűség (2 kg/m 3 -ig) nyomásállóság hőszigetelő képesség mechanikai és vegyi ellenállóképesség formatartóság tűzállóság fagyállóság Könnyű adalékanyagok A duzzasztott agyag előállítása pl. LIAPOR Pernyekavics Duzzasztott agyag Habkő Duzzasztott üveg Duzzasztott üvegkavics = habüveg Termékek: pl. Liaver, Poraver Geofil magyar termék! Előnyök: hulladékfelhasználás nem kell bányászni (nincs tájseb) jól beállítható terméktulajdonságok (átmérő, felület, szilárdság) nincs földrajzilag helyhez kötve hulladéküveg vegyes, tisztítás nélküli, veszélyes hull. is aprítás, granulálás A habüveg előállítása kísérleti üzemben kiégetés forgókemencében 8-1 fokon Geofil habüveg 4

5 Példa Geofil változatokra Fontosabb anyagjellemezők halmaz-,test- és anyagsűrűség vízfelvétel szemcsehalmaz-önszilárdság szemmegoszlás kémiai tulajdonságok (szulfátion, kloridion) alkáliállóság Tömegeloszlási jellemzők ANYAGSŰRŰSÉG: MSZ EN hagyományos piknométeres vizsgálat,9 mm-nél kisebb szemcséken Eredmények: habüveg: 2,15-2,45 g/ml agyagkavics: 2,5-2,55 g/ml SZEMCSE-TESTSŰRŰSÉG: MSZ EN Eredmények: habüveg: kg/m 3 agyagkavics: kg/m3 HALMAZSŰRŰSÉG: MSZ EN Eredmények: habüveg: kg/m 3 Áthullott összes anyag, tömeg% Szemmegoszlás MSZ EN szerint, szitán folytonos szemmegoszlás nagyobb testsűrűségűek ,63,125,25, , Szita lyukbősége, mm (log lépték) jellegzetesen egyszemcsés 1 kisebb testsűrűségűek Áthullott összes anyag, tömeg%,63,125,25, , Szita lyukbősége, mm (log lépték) agyagkavics: kg/m 3 Adalékanyag szilárdsága Hagyományos adalékanyagok (homokos kavics, zúzottkő): aprózódás vizsgálat Dinamikus (Los Angeles, Deval) Statikus (Hummel) Könnyű adalékanyagok: statikus vizsgálat összenyomhatóság 5

6 Szemcse-önszilárdság vizsgálat Vízfelvétel Időtartam: 1 és 24 órás ill. teljes Mérési módszer: víz alá helyezés, mérés előtti letörölgetés Számítás: w (m%) = (m n -m sz )/m sz Eredmények:,1-57 m% habüveg:,25-14 N/mm 2 agyagkavics: 1,5-1,5 N/mm 2 Könnyűbetonok Könnyű adalékanyagok vízfelvétele a testsűrűség függvényében Vízfelvétel vizsgálat 6 vízfelvétel (m%) "A" Duzzasztott agyag 5 "A" téglazuzalék "A" habüveg 4 "B" habüveg "C" habüveg testsűrűség (kg/m 3 ) 33 Hátrány: bedolgozási problémák Előny: belső utókezelő hatás Vízfelvétel [m%] 12, 1 napos 1, max. 8, 6, 4, 2,, Szemcse-testsűrűség [kg/m 3 ] Adalékanyag nedvességtartalma Hagyományos adalékanyagok: Kavics: gyakorlatilag nincs vízfelvétel Homok: víztartalmát figyelembe vesszük Hagyományos betonok esetén: Betontervezés elve Könnyűbetonok esetén: Könnyű adalékanyagok: Nagy porozitás nagy vízfelvevő képesség bevonat gyári habarcs többlet vízre van szükség 3 mód többletvíz adagolása többlet keverési idő beáztatás vizes előkeverés MENNYI VÍZ KELL? MILYEN MÓDON? kívánt szilárdság megválasztása v/c meghatározása cementtartalom meghatározása adalékanyag megválasztása mennyiség szemmegoszlás a szilárdság ás a testsűrűség egyaránt követelmény adalékanyag megválasztása homok és kavics külön kezelendő (teherhordó csak term. homokkal!) szemmegoszlási görbe térfogatos számítása (lényegesen eltérő testsűrűségek) nem a telített beton a cél 35 6

7 Teherviselés módja Könnyűbeton szilárdsága R KB = (R a. V a + R h. V h )/(V a + V h ) habarcs szilárdsága cement típusa cement mennyisége v/c (ált. kicsi adalékszer kell) adalékanyag szilárdsága normál beton könnyű-adalékanyagos beton (Romic, Lazic) Probléma! PÁRHUZAMOS KÖVETELMÉNY: ρ KB = (ρ a. V a + ρ h. V h ) Adalékanyag-mennyiség meghatározása Hézagosság kiszámítása: H = 1 - ρ H / ρ T Betonkísérletek Frissbeton tulajdonságok: konzisztencia Szilárdság: nyomó, hajlító, hasító Ha a szemcsék egyforma méretűek H=23% +min. 2% túltelítettség Habarcsrész min. aránya egy átlagos könnyűbetonban: =,2 +,23.,8 =,36 Adalékanyag max. mennyisége: kb.,64 Még reális min. mennyiség: kb. max./2 =,32 Szilárdsági osztály, ha az adalékanyag mennyisége típusa 9% 6% 5% 4% LC 8/9 G2 G1A LC 35/38 LC 4/44 G13A LC 16/18 G23 LC 8/9 G24 LC 3/33 LC 3/33 LC 12/13 LC 3/33 nyomószilárdság (N/mm 2 ) beton testsűrűség (kg/m 3 ) 2 napos 28 napos etalon 2 napos etalon 28 napos kavics 28n Rugalmassági modulus Próbatest E (N/mm 2 ) r (kg/m 3 ) E/r G24 6% ,2 G23 6% ,7 etalon ,7 7

8 Rugalmassági modulus φ 5*15 mm henger próbatest Korrekció (fib bizottság ajánlás): η E = (ρ/22) (könnyűbeton esetén) Zsugorodás Huggenberger (2 mm) Eredmények 5 Zsugorodás gyorsabb a normál betonnál zsugoroodás [%] tömegváltozás [1-1 ] -,2 -,3 -,4 -,5 -,6 -,7 -,8 236 próbatest, S5 keverék ,1 idő [nap] 1. mérőhely 2. mérőhely tömegváltozás cushing resistance / szemcse-önszilárdság/betonszilárdság flextural tensil strength Törési módok kifordul 4, 3,5 3, optimális 2,5 2, 1,5 elhasad 1,,5, 1 1,5 2 2,5 3 beton density testsűrűség/adalékanyag of concrete / density of testsűrűség aggregate Kivitelezési problémák felúszás, szétosztályozódás speciális bedolgozási módok pl. szivattyúzhatóság kérdése kis szilárdságú szemcsék széttöredezése a keverés során tömörítés kérdése utókezelés E üvegszál Akril műanyagszál Szálerősített könnyűbeton 48 8

9 Felhasználási lehetőségek Gazdaságosság kérdése: drágább az adalékanyag, de anyagmegtakarítás és önsúlycsökkentés érhető el, viszont gondosabb kivitelezés kell, szereléstechnológia, épületszerkezet módosulhat könnyűbetonhoz adalékanyagnak könnyű feltöltésnek falazóelem adalékanyagaként (cement, gipsz kötőanyaggal) zajvédő falakhoz hőszigetelő vakolathoz zöldtető feltöltésnek kertészeti, szőlészeti víz és tápoldat tároló Olaj fúrótornyok Hidak South Arne platform 1999 Stolma híd Heidrun platform 1995 Grenland híd Stovset híd A könnyűbeton jövője szálerősítés? nagy szilárdság, akár LC 8/88? önterülő könnyűbeton? szivattyúzható könnyűbeton? Cél: kisebb elemek vagy nagyobb elemméret kisebb szerkezeti magasság önsúly, alapozási költségek csökkentése kiegészítő hőszigetelő képesség repedésmentesség