Építőnyg, 984. 9. szám pp. 68-73. A duzzsztott gygkvis-betonok nyomószilárdság UJHELYI JÁNOS TOMA MURAD Bevezetés A felhsználó számár könnyűbeton nyomószilárdságánk önmgábn nins jelentősége, sk testsűrűséggel együtt. Ez logikusn következik könnyűbetonokkl szemben támsztott egyidejű szilárdsági és testsűrűségi követelményekből is. Ez viszont zt jelenti, hogy mindzon tényezők htását és kölsönhtását figyelemmel kell kísérni, melyek ezt két tuljdonságot befolyásolják. A él mennél könnyebb és mennél szilárdbb beton készítése és ez két feltétel áltlábn egymásnk ellentmond. A szkirodlmi dtok szerint könnyűbetonok nyomószilárdságánk z előbeslésére, ill. beton összetételének tervezésére kilkult módszereket z lábbik szerint lehet soportosítni: Az első soportb trtoznk kvisbetonnál ismert eljárások: víz/ement tényező és nyomószilárdság vlmely összefüggése, sk éppen víz/ement tényezőt z ún. ktív vízmennyiségből számítják (ktív vízmennyiség = keverési víz és könnyű dléknyg áltl fél ór ltt elszívott víz mennyiségének különbsége). Erre jellemző pl. KRUML [] lábbi összefüggése: æ m ö R = k k ç - k è mv ø () hol R = beton 8 npos nyomószilárdság, N/mm, m = beton ementtrtlm, kg/m 3, m v = beton ktív víztrtlm, kg/m 3, k és k = kísérleti állndók. A második soportb trtozó eljárások víz/ement tényező mellett könnyű dléknyg jellemzőit (testsűrűség s szilárdság) módosító prméterként veszik számításb. Erre jellemző pl. STORK [] lábbi összefüggése: æ m R = [400 ç è m v ö ø æ m ö v 300 ç +900] (g 0-4 - è m ø g 3,5 0-7 0,6) + 0,3 g - g 0-4 -60 () hol R, m és m v = mint z () képletben, g = z dléknyg testsűrűsége, kg/m 3 A hrmdik soportb trtozó eljárások beton pórustrtlmánk z ismeretében vízlevegő-ement tényezőből indulnk ki. Erre péld SHIRAYAMA [3] lábbi összefüggése: æ ö k R = R ç - 5 0, 5 (3) è k + + k + k 3 ø hol R = mint z () képletben, R = ement szbványszilárdság, N/mm, k = ement tömör térfogt, dm 3 /m 3,, és 3 = ementkő, finom dléknyg és durv dléknyg levegőtrtlm, dm 3 /m 3, k és k =kísérleti állndók. Mindezek módszerek lényegében kvisbetonnál ismert eljárásokt dolgozták át könnyű dléknygos betonokr. Mintegy két évtizede UJHELYI [4] és tőle függetlenül
BACHE [5] lkított ki új elveket negyedik soportb sorolhtó eljárásként zzl, hogy könynyűbetont kétfázisú rendszernek tekintve különválsztott teherhordó hbrsváz jellemzőit z inert dléknygváz jellemzőitől: UJHELYI [4]: R R = + R + æ ö ç è ø n (4) BACHE [5]: R æ R ç è ö ø = R ç (5) R hol R = mint z () képletben, R = ementhbrs nyomószilárdság, N/mm, R = könnyű dléknyg szemseszilárdság, N/mm, és = ementhbrs és z dléknyg térfogt, dm 3 /m 3, l = m 3 megszilárdult és kiszárított beton levegőtrtlm, m 3, n = könnyű dléknyg fjtájától függő állndó. H dott dléknygból, dott összetétellel készített könnyűbetonok nyomószilárdságát különböző előbeslő módszerekkel kiszámítjuk, kkor ténylegesen mért értékektől számítási eredmények többé-kevésbé eltérnek. Ezt tpsztltuk z 98-83 évben duzzsztott gygkvisl végzett vizsgáltink során. izsgáltok és z eredmények értékelése Az Építéstudományi Intézetben 98-83 évben duzzsztott gygkvisl számos vizsgáltot végeztünk [6]. Adléknygként sehszlovákii kermzitot (Krlovy ry) és osztrák Legygkvisot (Wien) hsználtunk. A részletes kísérletek eredményeiből e helyen sk nyomószilárdság vizsgáltánk néhány dtát (. és. táblázt), vlmint z eredményekből levont következtetéseket ismertetjük.
3. táblázt: Kermzit betonok összetétele és nyomószilárdság
4. táblázt: Le-nygú betonok összetétele és nyomószilárdság A betonok készítéséhez 450 vái p-t, 0- mm-es élesen osztályozott folymi homokos kvisot hsználtunk. A kermzit 8-6 mm-es szbálytln hengerlkú szemsékből állt, hlmzsűrűsége 395 kg/m 3, szemse-testsűrűsége 690 kg/m 3 és Hummel-féle szétmorzsolódási tényezője,95 volt. A Le-gygkvis 4-8 mm és 8-6 mm, gömbölyded szemsékből állt, hlmzsűrűsége 495 kg/m 3, szemse-testsűrűsége 750 kg/m 3 és Hummel-féle szétmorzsolódási tényezője,49 volt. A könnyűbetont kétfázisú rendszerként kezelő, korszerű előbeslő képletek két problémát vetnek fel. Az egyik z, hogy még nem sikerült korrekt vizsgálti módszert kidolgozni könnyű dléknygokhoz kevert ementhbrs (ement + víz + 0- mm-es finomhomok) szilárdságánk szbtos meghtározásár. Ennek lpvetően két okát látjuk: - kis testsűrűségű dléknyg beton bedolgozáskor sökkenti hbrsváz tömöríthetőségét, döngöléskor ruglmsság, vibráláskor kis tömege mitt, - könnyű dléknyg szemséi ementhbrsból keverés kezdetétől vizet szívhtnk el, de ennek lefolyását és htását egyelőre nem sikerült modellezni (pl. vákuumozássl). A másik problém z, hogy hbrs-szilárdságot z ktív víz figyelembevételével kell számítni, mégpedig áltlábn z lábbi módon: m vo = m v m v,0,5 (6) hol m v = z ktív víz mennyisége, kg/m 3, m v = könnyűbeton teljes víztrtlm, kg/m 3, v,0,5 = könnyű dléknyg áltl 0,5 ór ltt elszívott vízmennyiség, z dléknyg tömegrányábn kifejezve. izsgáltink zt bizonyították, hogy sem fél órás, sem más időponthoz trtozó vízelszívás figyelembe vétele nem szbtos. Ez nem is lehet másképpen, h meggondoljuk, hogy mind ement, mind finomhomok szemséi víz felületi feszültségétől függő mértékben képesek vizet dszorpiós erőkkel felületükön megkötni, következésképpen nem lehet közömbös z elszívott víz mennyiségét tekintve z dléknyg és ement+finomhomok rány.
5 izsgáltink eredményeképpen megállpíthttuk, hogy z gygkvis vízelszívás KK-F konziszteni trtománybn beton ementtrtlmától függ, hogyn ezt z. ábr muttj. A vízelszívás mértéke z lábbi összefüggéssel fejezhető ki: kermzit esetén: m h -0,7 m + v = 8 e (7) Le-nyg esetén: mh -0,7 m + v = 5 e (8) hol m = beton ementtrtlm, kg/m 3, m h = beton 0- mm-es kvromok trtlm, kg/m 3, v = z dléknyg áltl elszívott víz z dléknyg tömeg %-ábn kifejezve, 8, ill. 5 = kermzit, ill. Le-nyg 0,5 órás vízfelvétele, %. Az gygkvis betonbn lévő hbrsváz nyomószilárdságát közvetlen módon nem tudtuk megvizsgálni, ezért előbeslésére UJHELYI [7] áltl kvisbetonokr kidolgozott módosított víz/ement tényezőt lklmztuk. UJHELYI z dléknyg pépigényének, péptrtlomnk és megszilárdult beton pórustrtlmánk z ismeretében htározt meg m szorzótényezőt, mellyel tényleges x víz/ement tényező x = x lkbn módosíthtó. Túltelített betonokr: ' p -po lb = + + (9) ' hol po = z dléknyg pépigénye, dm 3 /m 3, p = kifogástlnul tömörített beton ementpép trtlm, dm 3 /m 3, lb = beton pórustrtlm z esetleges hiányos tömörítés következtében, dm 3 /m 3, lv = beton pórustrtlm vízelpárolgás következtében, dm 3 /m 3. A beton 8 npos nyomószilárdság, N/mm : p. ábr: Az gygkvis vízfelvételének mértéke ement:homok rány függvényében lw R = A x B e - ' (0) hol A = ement szbványos kötőerejétől függő állndó, B = ement vízérzékenységétől függő állndó. A ementhbrsr (9) szerinti szorzótényezőt következőképpen htároztuk meg. Kiszámítottuk betonkeverékre ement ( ) és homok ( h ) tömör térfogtát (r = 3, g/m 3 és r h =,64 g/m 3 ), z gygkvis szemsetérfogtát (g értéke kermzitr 690 kg/m 3, Le-gygkvisr 750 kg/m 3 ) és z ktív víz v térfogtát (7), ill. (8) kifejezés, vlmint beton összes m v víztrtlm (kg/m 3 ) és m gygkvis trtlm lpján: v v = m v m 00 ()
6 Ezekből z dtokból htároztuk meg m 3 ementhbrs összetevőit, mégpedig: 000 = 000-000 h = 000-000 v = 000 - h v dm 3 /m 3 dm 3 /m 3 dm 3 /m 3
7
8 A ementhbrs hiányos tömörítés okozt levegőtrtlm: A felhsznált homok pépigénye pórustrtlom (7) szerint: lb ( + ) =000 - + h v h po = 30 dm 3 /m 3, z elpárologtthtó víz helyén visszmrdó = - m (+x) 0, lv v A kpott eredményekből számíthttuk z (9) szerinti értékét és z x módosított víz/ement tényezőt. lmennyi dtot 3. és 4. tábláztbn foglltuk össze. Az eredmények értékelésekor zt tláltuk, hogy z gygkvis-váz nem befolyásolt beton nyomószilárdságát, hnem z kizárólg ementhbrsváz szilárdságától és térfogt rányától függött. Az R betonszilárdság és (m 3 ) ementhbrs térfogt viszonyát 3. és 4. tábláztbn megdtuk (R: ). égül összefüggést kerestünk ementhbrs R (mért) szilárdság és z x módosított víz/ement között. A legjobb korreláiót z lábbi kifejezések szolgálttták: kermzit betonr: R = 80 e,. x () Le-nygú betonr: R = 90 e,4. x (3) és beton nyomószilárdság: R = R (4) hol R = ementhbrs nyomószilárdság, N/mm, R = z gygkvisbeton nyomószilárdság, N/mm, = ementhbrs térfogt, m 3. A () és (3) kifejezésekből számított ementhbrs nyomószilárdságokt 3. és 4. táblázt R sz oszlopábn, z gygkvis betonoknk z ezekből z dtokból (4) szerint meghtározott nyomószilárdságát 3. és 4. tábláztok R sz oszlopábn dtuk meg. A számított R sz és tényleges R (. -. tábláztok) nyomószilárdságoknk korreláióját. és 3. ábrákon muttjuk be.. ábr: A kermzit betonok nyomószilárdsági dti 3. ábr: A Le-gygkvis betonok nyomószilárdsági dti = n i= A korreláiós együtthtókt következő kifejezésekből számítottuk ki: n å( R - R) ( R sz, i - Rsz ) t = ( R - R) n n s r å s R = å( Rsz i - Rsz ) sz, r = s R n i= t s R sz n i=
9 A korreláiós együtthtók z ebben tnulmánybn közölt dtok (.-4. tábláztok) lpján: kermzit betonr: r = 0,97 Le-nygú betonr: r = 0,98 Megjegyezzük, hogy vlmennyi vizsgálti eredmény birtokábn kermzit betonr és Le-nygú betonr egyránt r = 0,96 korreláiós együtthtót kptunk. Összefogllás A kétféle (seh kermzit és osztrák Le-nyg) duzzsztott gygkvisl melyek szétmorzsolódási tényezője rendre,95 és,49 volt Hummel szerint végzett vizsgáltink lpján megállpíthttuk, hogy sekély önszilárdságú dléknyg beton nyomószilárdságát nem befolyásolj, hnem zt kizárólg ementhbrs tuljdonsági htározzák meg. izsgálti eredményeink bizonyították, hogy ementhbrsr jutó vízmennyiség (z ún. ktív vízmennyiség) értékét nem z gygkvis 0,5 órás vízfelvétele, hnem beton ement- és homoktrtlm befolyásolj. Számításár (7) és (8) kifejezéseket htároztuk meg. izsgálti eredményeink lpján bizonyítottuk, hogy z Ujhelyi-féle módosított víz/ement tényező lklms könnyűbetonb ágyzott ementhbrs szilárdságánk és ennek révén beton nyomószilárdságánk igen jó előbeslésére {(), (3) és (4) kifejezések}, hiszen besült és tényleges nyomószilárdsági értékek korreláiój r = 0,96-r dódott. IRODALOM [3] SHIRAYAMA, K: Some onsidertion for testing nd mix designing of lightweight ggregte onrete. Pro. of RILEM Symposium II. Bp. 967. pp. 3-5 [4] UJHELYI, J.: A könnyűdléknygos beton fjtái, összetételük tervezése és beton készítése. Mérnöki Továbbképző Intézet. Budpest, 960. [5] BACHE, H. H.: Strength of struturl lightweight ggregte onrete. Pro. of RILEM Symposium II. Bp. 967. pp. 95- [6] MURAD, TOMA: Az gygkvisbetonok tuljdonságink vizsgált. ÉTI Kuttási Jelentés, Budpest, 984. [7] UJHELYI, J.: A beton levegőtrtlmánk htás. Mgyr Építőipr. Budpest. 980. 8. szám, pp. 469-48
Noteszlpok b-ben issz Noteszlpok temtikusn trtlomjegyzékhez issz Dr. Ujhelyi János és Dr. Popovis Sándor kuttási eredményeinek áttekintése ímű könyvtár trtlomjegyzékéhez