Szálerősítésű beton

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A szálerősítésű beton a szerkezeti anyagok csoportján belül a kompozitok osztályába tartozik, azon belül pedig a rövid szálas kompozitok közé,[1] ahol a szálak a szerkezet vagy keresztmetszet méreteihez képest viszonylag rövidek, véletlen és homogén eloszlásúak és különféle anyagúak és alakúak lehetnek. A hozzákevert szálak szerepe elsősorban a beton duktilitásának[Jegyzet 1] illetve törési energiájának növelése.

Történelmi előzmények[szerkesztés]

A szálerősítésű anyagok története egészen az ókorig nyúlik vissza, ahol a vályogot erősítették különféle állati vagy növényi szálakkal. Különböző anyagú szálakat már régebben is használtak a beton erősítésére: szívósságának, törőszilárdságának, fáradási szilárdságának, növelésére, repedésáthidaló képességének fokozására. A rómaiak szalmát vagy hajat kevertek betonszerű anyagukhoz, hogy a repedések keletkezését megelőzzék.

Acélszálakkal erősített beton[szerkesztés]

Acélszálakkal erősített beton

A beton esetében a szálerősítés alkalmazása 1874-ben kezdődik, amikor A. Berard (USA, Kalifornia) szabadalmat adott be a beton szabálytalan acélhulladékkal történő megerősítésére.[2] Ezt számos további szabadalmi bejelentés követte. Ma 25–50 mm hosszú, 0,5–1,0 mm vastag acélszálakat („acélhajat”) alkalmaznak erre a célra. Az acélszálak bekeverésével nő a beton szívóssága (energiaelnyelő képessége), törési összenyomódása, fáradási szilárdsága, ütőmunka-bírása és repedésáthidaló képessége.[3][4][5]

Műanyagszálakkal erősített beton[szerkesztés]

A szálerősítésű beton az anyagtudományban változatlanul aktuális kutatási téma, de az anyagok fejlődésével az acélon kívül újabb és újabb anyagú és alakú szálakkal folynak kísérletek.

A nagyteljesítményű textilipari szálasanyagok előretörésével felmerült annak a lehetősége, hogy ezeket is felhasználják betonerősítés céljára. Polipropilén-, poliakrilnitril-, valamint üveg- és szénszálakat is használnak erre a célra. Ezek hatására csökken a friss beton képlékeny zsugorodásából származó repedések száma és tágassága, sőt a repedések teljesen meg is szűnhetnek, növekszik a friss beton állékonysága. Polipropilén-szál tartalom esetén javul a beton tűzállósága, mert a polipropilén 145–160 °C között elolvad és helyén pórusok maradnak vissza, amelyek csökkentik a betonban levő és a hőmérsékletnövekedés hatására elpárolgó víz gőznyomását. A poliakrilnitril viszonylag nagy nedvszívó képessége miatt előnyösen keverhető előnedvesített betonhoz, antisztatizálás és hatékony utókezelés érdekében.[6] Az üvegszálak alkalmazása előnyös víz alatti betonozáskor, lőtt beton készítésekor csökkenti az anyagveszteséget (kimosódást), vízzáró beton készítésénél megakadályozza a nyersbeton szétosztályozódását.[7] A betonba kevert szénszálak elsősorban nagy szakítószilárdságukkal és rugalmassági modulusukkal és korrózióállóságukkal javítják a beton minőségét.[8][9] Újabban megjelentek poliolefin alapanyagú, mag/köpeny típusú bikomponens szálak is a betongyártásban, amelyek magja nagy szilárdságú, nagy rugalmassági (E-) modulusú komponens, az ezt körülvevő burkolat pedig a betonhoz való jó tapadást biztosítja.[10]

Míg az acélszál erősítésű betonokat főleg betonpadlók, emellett pincefalak, síkalapok, alagútelemek, páncéltermek építésére használják, a műanyagszál erősítésű beton vakolatok, esztrich beton (aljzatbeton), lőtt beton és kis terhelésű ipari padlók, mederburkolatok készítésénél válik be.[5] Újabb, igen magas minőségi színvonalú szintetikus makroszálakkal már készültek betonszerkezetek, ahol a betonacélt kiváltották, mint például a szegedi 1-3 sz. villamospálya,[11] a budapesti 18-as villamospálya esetében,[12] illetve a nemzetközileg is egyedülálló debreceni stadion előregyártott tribünelemeinél.[13] A megfelelő szálak kiválasztását számos kutatás előzte meg, amelyek során összehasonlították a hazai gyártású szálak teljesítőképességét.[14]

A szálerősítésű betonok csoportosítása[szerkesztés]

Anyaguk szerint az ACI 544[15] 4 fő csoportra osztja a szálakat, míg a polipropilén szálakat geometriai méretük alapján a brit BS EN 14889 szabvány[16] másik két fő csoportra.

A brit irányelv szerinti csoportosítás másik célja a szálak repedés utáni hatásának figyelembevétele. Míg a mikroszálak szerepe elsősorban a beton szilárdulásakor keletkező mikrorepedések kialakulásának meggátlása, addig a makroszálak szerepe elsősorban a repedés után jelentkezik, a betont duktilisabbá teszik, aminek köszönhetően statikailag határozatlan szerkezeteknél a globális teherbírást meg tudja növelni (pl. ipari padlók), illetve szálerősítésű vasbeton szerkezeteknél a berepedt zóna is figyelembe vehető húzásra. Mivel a mikroszál (mono és fibrillált) statikailag nem erősíti a betont, így pontosabb a szálbeton elnevezés. A mikroszálak szerepe elsősorban a frissbeton tulajdonságainak javítása, illetve a megszilárdult beton tűzállóságának a növelése.

A szálerősítésű betonok vizsgálata[szerkesztés]

A szálerősítésű betonok vizsgálata útvezérelt törőgépekkel történik, amely képes kimérni a törőteher utáni maradó ellenállást is. Leginkább egy vagy két pontban terhelt kéttámaszú gerenda vagy középpontban terhelt négyszögletes vagy kör alakú szálerősítésű beton paneleket vizsgálnak. A mért értékek a terhelő erő és a lehajlás vagy repedéstágasság (CMOD).

Jegyzet[szerkesztés]

  1. A duktilitás az a tulajdonság, hogy a tartószerkezet mekkora képlékeny alakváltozást képes törés nélkül elviselni.

Források[szerkesztés]

  1. Kollár, L.P..szerk.: Springer G.S.: Mechanics of composite structures (2003) 
  2. Maidl, B.R..szerk.: Ernst & Sohn: Steel Fibre Reinforced Concrete (1995) 
  3. Acélhaj és műszál. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  4. Acélhaj. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  5. ^ a b Kausay Tibor: Szálerősítésű beton. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  6. Avekril Optimo. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  7. Ave-R-Glass Optimo. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  8. TragwerksverstärkungHöhere Belastbarkeit für Stahlbetonbauwerke. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  9. Carbonfaser verstärkt jetzt auch Beton. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  10. Concrix makroszál. (Hozzáférés: 2016. január 26.)
  11. FIBERGURU | Korszerű villamospályák. fiberguru.hu. (Hozzáférés: 2016. március 28.)
  12. FIBERGURU | Újdonságok a városivasút építésben. fiberguru.hu. (Hozzáférés: 2016. március 28.)
  13. FIBERGURU | Debreceni stadion tribüneleme. fiberguru.hu. (Hozzáférés: 2016. március 28.)
  14. http://jkpstatic.com/media/publications/2014_JKP_057_EpTud_42(2014)1_2_fej04.pdf
  15. ACI Committee 544: State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete. ACI 544.1R-96 (2002)
  16. Technical Committe B/517: Fibres for Concrete, British Standard BS EN 14889 (2006)

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]

További információk[szerkesztés]