1 Építőanya, 1962.2. pp. 97-101 Jelen zámunk az Építétudományi Intézet Szerkezeti nyaok oztályának munkáját imerteti. Indokolttá tezi ezt az a változá, amelyet a hazai építő- é építőanyaipar beton- é habarcmunkáinak naymértékű mennyiéi é minőéi fejlődée, az új építéi módok bevezetée é a korzerű technolóiai módzerek kialakítáa eredményezett. porózu adalékanyaú könnyűbeton özetételének tervezée Ujhelyi Jáno 1. Bevezeté kavicbeton zilárdáának előbecléére, azaz a kavicbeton tervezéére vonatkozó eljáráok kezdettől fova a víz/cement tényező értékéből indultak ki, hizen köztudomáú, hoy a yakorlati határok között a kavicbeton zilárdáát előorban a cementre jutó vízmennyié határozza me. hhoz, hoy ez a törvényzerűé érvényeüljön, olyan adalékanyaot kvarckavicot kell felhaználni, amelynek zilárdáa a cementkő zilárdáának a többzöröe, é amelynek vízfelvétele elhanyaolható (az abzorpció általában 1 úly%-nál kiebb). Ez eetben uyani a beton zilárdáát előorban a cementkő, illetve cementhabarc zilárdáa zabja me, márézt a víz/cement tényező a cementre tényleeen jutó vízmennyiéet fejezi ki. Ezek a feltételek porózu adalékanyaú könnyűbeton kézítéekor nem eléíthetők ki, hizen az adalékanya önzilárdáa általában cak hányada a cementhabarc zilárdáának, vízfelvétele i teteme, ezért a cementre jutó ténylee vízmennyié lefeljebb cak becülhető. Ennek következtében a víz/cement tényező a zilárdá előbecléére nem alkalmazható. További eltérét okoz az i, hoy a könnyűbeton lehetőle nay zilárdáán a kívül lehetőle ki térfoatúlya i előírt, íy a céltudato tervezé orán e két ellentéte tulajdonának az értékét kell mehatározni, illetve kieléíteni. vízadaolá hatáát a zilárdára, e- yébként azono özetételű habalakbeton e- etén, az 1. ábra zemlélteti. z 1. ábra zerinti határok között a víz/adalékanya tényező (adaolt víz, liter / adalékanya, k) növekedéével javul a beton nyomzilárdáa, de uyanakkor növekzik térfoatúlya i. 1. ábra: Özefüé a habalakbeton nyomózilárdáa é víz/adalékanya tényezője között Ha a zilárdáon kívül a térfoatúly alakuláát i vizáljuk, akkor a 2.ábra zerinti özefüéeket nyerjük. 2.ábrából kitűnik, hoy eyrézt mennél kiebb a beton előírt tér-foatúlya, annál kevébé változik a 2 zilárdá-a a vízadaolá változáával, márézt a tér-foatúly növekedéével az optimá- foatúlya, valamint a víz/adalékanya tényező között li víz/ada-lékanya tényező értéke i nayobb [1]. z 1. é 2. ábra özefüéei i bizonyítják, hoy a könnyűbeton tervezéére a kavicbetonétól eltérő módzereket kell alkalmazni.
2 2. Külföldi módzerek a porózu adalékanyaú beton tervezéére Német kutatók a beton pórutartalmának, mint előrendű mehatározónak a zerepét emelik ki, é tervezéi eljáráaikat i erre a tényezőre építik. yakorlatban azonban ezek a módzerek cak ey-ey betonfajta zilárdáának az előbecléére alkalmaak, é cak ien zűk határok között. Íy felhaználáuk nem terjedhetett el. K. H. Weche [2] habalak vizálata orán termézete homokkal, habalak homokkal é eyzemcé habalakkal kézített betontetek zilárdáát állapította me. Ha az íy kézített betonok zilárdáát a cementtartalom füvényében ábrázolta, akkor nayon eltérő özefüéekhez jutott: ha azonban a cementhabarc tartalom (cementkő é a 0-0,2 mm-e adalékanya) é a zilárdá füvényében, akkor az özefüéek eyértelművé váltak (3.ábra). Weche véleménye zerint ezek az özefüéek má könynyűadalékanya fajtákra i általánoíthatók. z ÉTI vizálatai zerint azonban ez az özzefüé cak azono önzilárdáú adalékanyaal kézített, azonoan tömörített betonok eetén érvénye, mert a cementkő é a 0-0,2 mme adalékanya tartalom a tömörítéi munka növekedéével cak jelentéktelenül, a nyomózilárdá vizont nayon jelentően növekzik. 3. ábra: habalakbeton nyomózilárdáának alakuláa K. H. Weche zerint [2] képlettel lehet kizámítani: G. Rothfuch betontervezéi eljáráa azon alapzik [3], hoy a beton zilárdáa kizáróla a cement/póru vizonytól fü, amelyet az alábbi 3 cementúly, k / m c / p pórutartalom, lit / m c/p érték 1 m 3 térfoatú zilárd betonra vonatkozik. tervezéhez imernünk kell az 1 m 3 betonban lévő adalékanya mennyiéét k/m 3 -ben kifejezve, valamint a felhaználandó anya fajúlyát. Elő közelítében az 1 m 3 betonban lévő adalékanya mennyiéét az adalékanya-keverék literúlyából zámíthatjuk ki. 4. ábra a) nomoramjának abzcizáján állapíthatjuk me az 1 m 3 betonban lévő adalékanya tömör térfoatát. beton mekívánt 28 napo nyomózilárdáa é a rendelkezére áll, vay előírt cementminőé alapján a zükée cementtartalmat k/m 3 -ben a b) nomoram eítéével határozhatjuk me. z adatokat a nyíl irányában é orrendjében olvauk le. Mekereük a mekívánt 28 napo nyomózilárdáot a bal felő ordinátán, ezt vízzinteen rávetítjük a cement zabványzilárdáát jellemző örbeerere. E pontból kell füőleet bocátani a diaram aló rézén az 1 m 3 betonban lévő adalékanya tömör térfoatát jellemző örbére, majd e pont vízzinteében olvauk le a zükée cementmennyiéet k/m 3 -ben. cementtartalom imeretében az a) nomoram felő rézén a mezilárdult beton pórutartalma i leolvaható. Mivel a könnyűbeton zilárdáa előorban az adalékanya önzilárdáával, halmaztérfoatúlyával é felületi tulajdonáaival fü öze, ezenkívül fü mé a cementtartalomtól, a zemzerkezettől é a tömörítétől, mivel ezek a tényezők a cement/póru vizonyt nem eyértelműen befolyáolják, ezért G. Rothfuch tervezéi eljáráa véleményünk zerint cak zűk határok között é eye anyafajtákra lehet alkalmazni. tervezéi eljárát 3
3 valózínűle télatörmelékkel kézített könnyűbetonok vizálatára alapozta, íy feltehetően erre az adalékanya fajtára haználható fel. beton zilárdáának az előbecléére mefelelőbb a K. Weirich [4] által imertetett eljárá, amely zerint a porózu adalékanyaú beton zilárdáát előorban a mezilárdult habarcváz zilárdáa, az adalékanya felületi tulajdonáai é a beton pórutartalma zabja me. Matematikaila ezeket a hatáokat az alábbi képlettel lehet kifejezni: H d H f K ahol a beton 28 napo nyomózilárdáa, kp/cm 2, H a tömör habarc (pórutartalom 0 %) nyomózilárdáa, kp/cm 2, d H az 1 m 3 betonban lévő cement, adalékanya é víz tömör térfoata, m 3, f K a zemcealak é a zemcefelület hatáát jellemző tényező. z f K értékének közelebbi mehatározáához fel lehet tételezni, hoy a zemcealak, zemcefelület, pórufajta é póruelozlá özetett hatáának jellemzéére alkalma a következő füvény: ahol 4. ábra: Könnyűbeton zilárdáának előbeclée G. Rothfuch eljáráával [3] n d K f k d K a beton tömörée, n a zemcetulajdonáoktól füő kitevő. fentiek alapján az adalékanya tulajdonáok hatáát a beton nyomózilárdáára H d n H képletből kíérleti úton mehatározható n értékkel lehet kifejezni. Weirich azt találta, hoy ez az érték változó betonözetétel mellett i állandó marad é a habalakra n 5,0, horzakőre n 3,0, ayakavicra n 2,5 é lávaalakra n 3,5. Weirich eljáráában tehát kellő úllyal zerepet kapnak a habarcváz önzilárdáa é az adalékanya felületi tulajdonáai, vizont cak közvetve érvényeül az adalékanya önzilárdáa. Emiatt az alapjaiban elvile feltétlenül helye módzer yakorlati alkalmazhatóáa kétée.
4 5. ábra: BK35 minőéű, vibráláal tömörített könnyűbeton özetétele zovjet kutatái eredmények alapján [7] Me lehet mé említeni E. Vocke [5] túláoan leeyzerűített módzerét i, aki a zilárdá előbecléében abból indult ki, hoy a beton zilárdáa előorban záraz térfoatúlyától fü, íy cak a zilárdá-térfoatúly özefüéét jellemző örbét kell mehatározni, melynek eye zakazai eyeneekkel helyetteíthetők. Ezeknek az eyeneeknek az eyenletei: 20-50 (1/4) ( K - K20 ) ta + 20 50-80 (1/4) ( K - K50 ) ta + 50 ahol 20-50 a 20-50 kp/cm 2 zilárdá között elérni kívánt betonzilárdá, 50-80 az 50-80 kp/cm 2 zilárdá között elérni kívánt betonzilárdá, K a mekívánt zilárdához tartozó térfoatúly, k/m 3, K20 illetve K50 a 20, illetve 50 kp/cm 2 zilárdához tartozó térfoatúly, k/m 3, ta a örbementi özefüét helyetteítő eyene dőlézöe az adott zakazban. Vocke eljáráában metalálható a zilárdá mellett a betontérfoatúly zerepe i. betonzilárdá é a térfoatúly zoro özefüéének a feltételezée azonban, mint ahoy azt már több ízben kimutattuk [6], helytelen, mé azono adalékanya eetén i. Ezért a képlet alkalmazáával kapott eredmények a tényleetől 100 %-kal i eltérhetnek. Szovjet kutatók [7] a beton özetétel mehatározáára háromzö diaramokat kézítettek ey-ey betonzilárdái oztályra é adalékanyara. Példaképen az 5.ábrán meadjuk a BK35 minőéű habalak, keramzit é aloporit betonokra érvénye tervezéi diaramot, amelyből az adalékanya zemzerkezetétől (0,12-1,2 mm, 1,2-5 mm é 5-20 mm) füő cementadaolá (folytono vonal) é térfoatúly (zaatott vonal) állapítható me. z adalékanya zemzerkezetének a mehatározáakor a diaramnak azt a pontját kell kiválaztani, amellyel a lekiebb cementadaoláal a lekönnyebb beton kézíthető. Japán kutatáok eredményei arra vezettek, hoy Leca-beton eetén a cementminőéen é a vízmennyiéen kívül a leveőtérfoat alakuláa játzik döntő zerepet a könnyűbeton zilárdáának az alakuláában. Kazuhia Shirayama [8] vizálata zerint a beton zilárdáa az alábbi képletből zámítható: æ a F Kç è b ahol F a beton nyomózilárdáa, lb/in 2 ö æ Kç ø è B a x K a cement zabványzilárdáa, lb/in 2, B, a, b a felhaznált cementből kézített betonok vizálatából nyert állandók 1/a a cementtartalom (C lb/yd 3 ), a fri beton leveőtérfoata (V a %), a finom adalékanya (j ) é a durva adalékanya (j ) pórutartalma (1/100 %), a finom adalékanyanak ( ) é a durva adalékanyanak ( ) a fri beton térfoatához vizonyított üretérfoata (lb 3 /yd 3 ) alapján kizámított alábbi érték: 1 C a é 100 + W + 16,85êVa + êë 27 ö ø ( j j ) ù ú úû illetve
5 1 C x j + j W + 1,685 27 Ez az eljárá lényeében közö nevezőre kívánja hozni a kavicbeton tervezéét a könnyűbetonéval, hizen V a 0 é j0 eetén az a eyenlő a víz/cement tényezővel. Itt imét arra kell rámutatni, hoy a vízmennyié hatáa adalékanyaonként má é má, valamint arra, hoy a vízmennyié növelée a beton zilárdáát az 1. ábra zerint bedolozhatóáának a javítáa révén naymértékben növeli. Me kell említeni azt i, hoy a térfoatúly mértékéről a tervezéi eljárá alapján nem lehet adatot nyerni. 3. Hazai módzerek a porózu adalékanyaú beton özetételének a tervezéére Habalakbetonokkal vézett kíérleteink vizálati eredményeit nomoramokban feldolozva alkalma módzert nyertünk a habalakbetonok özetételének a tervezéére, illetve a zilárdá előbecléére [9]. tervezéi módzer az alapanyaok, valamint a fri é a mekevert, illetve a fri é betömörített beton halmaztérfoatúlyának, illetve térfoatúlyának mehatározáán alapul. Elő lépéként me kell határozni az adalékanya keverék laza halmaztérfoatúlyát az adalékanya 7-15 mm-e zemcéinek a halmaztérfoatúlyától amely az önzilárdáal zoro korrelációban van [10] é a zemzerkezetétől füően. zemzerkezetet a 0-1 mm-e finomrézek mennyiéével, mint a lefontoabb zemcecoporttal jellemezzük. z adatok a 6. ábrán láthatók. Máodik lépében az adott halmaztérfoatúlyú adalékanya keverékhez adaolt különböző mennyiéű cementtel é a félplaztiku konziztenciához zükée menynyiéű vízzel kézített betonkeverék laza halmaztérfoatúlyát kell memérni. laboratóriumi vizálat eredményeit a 7. ábrán tüntettük fel. Harmadik lépében az adott halmaztérfoatúlyú betonkeveréket kell bedolozni, é az elért kézítéi térfoatúlyt kell mehatározni. beton zilárdáa ezután a laza betonkeverék halmaztérfoatúlyából ( h ) é a betömörített fri beton kézítéi térfoatúlyából ( t ) zámítható T tömörítéi foknak t - h T 100 illetve a T tömörítéi foknak é a C cementtartalomnak zorzatából zámítható B bedolozái modulunak B C T füvényében állapítható me. 8. ábrán a betonkeverék laza halmaztérfoatúlyának é a nyomózilárdáának a vizonya látható a B bedolozái modulu füvényében. Haonló elvek zerint építhető fel má porózu adalékanyaal kézített beton özetételének a tervezéi nomoramja i, amelyből a mekövetelt zilárdáot é térfoatúlyt elérő betonkeverékek özzetétele mehatározható. h 6. ábra: z adalékanya keverék literúlya a halmaztérfoatúlytól é a zemzerkezettől füően
6 Ezeknek a nomoramoknak a hátránya, hoy adalékanyaonként má é má özefüéeket kell kidolozni, ehhez azonban hozadalma laboratóriumi kíérletekre, nayzámú próbatetre van züké. Eddii kíérleteink alapján a- zonban me lehetett állapítani, hoy a porózu a- dalékanyaú beton zilárdáát előorban a cement é a 0-1 mm-e adalékanya zemekből álló cementhabarc h zilárdáa [2], az adalékanya önzilárdá- 7. ábra: betonkeverék literúlya a cementadaolától é az adalékanya keverék literúlyától füően a [6], a cementhabarc V H é a durva adalékanya V térfoatának a vizonya [1], a beton X pórutartalma [3], valamint az adalékanya n felületi tulajdonáai [4] határozzák me. Ezekben a tényezőkben minden, a beton özetételére é a kézíté módjára jellemző adat metalálható, mert - a cementtartalomra a H é a V H értékei, - a zemzerkezetre a V h : V vizony, - az adalékanya önzilárdáára adat, - a tömöríté mértékére az X pórutartalom jellemző. Elméletile i alátámaztható [1], hoy a cementhabarc é durva adalékanya ideáli eyüttdolozáa eetén a beton B zilárdáa 8. ábra: beton nyomózilárdáa a laza betonkeverék literúlyától é a bedolozái modulutól füően képlettel fejezhető ki. Mivel azonban a beton pórutartalma é az adalékanya felületi tulajdonáai az ideáli feltételek kialakuláát meakadályozzák, ezért a beton zilárdáát a pórutartalom é az adalékanya felületi tulajdonáai az alábbi képlet zerint módoíthatják: H. VH +. V B V + V H H. VH +. V B V + V n æ 1 ö ç è X ø porózu adalékanyaal kézített betonok további hazai vizálatai orán ennek az özefüének a kíérleti bizonyítáát kívánjuk meadni. H
7 Özefolalá közölt tervezéi eljáráok eymától eltérő volta bizonyítja, hoy a porózu adalékanyaú betonok kézítééhez mé nem állnak rendelkezére azok az eyértelmű özefüéek, amelyek eítéével a kavicbetonhoz haonló tervezéi eljáráok kidolozhatók. két betonfajta között az a lelényeeebb különbé, hoy a könnyűbetonra nem érvénye a víz/cement tényező zabályozó hatáa é az adalékanya optimáli finomái modulua i adalékanya fajtánként változó. hazai kíérletek eddii eredményei alapján kidolozott eljárá továbbfejleztée lehetőéet nyújthat a könnyűbeton tervezéére. Irodalom