Lapszámok

A kültéri betonburkolatoknál jelentős mértékű lehet a hőmozgás jelensége mint kényszer-alakváltozás. Ezt figyelembe kell venni a tervezésnél és a kivitelezésnél. Amíg a beton természetes zsugorodása összehúzó hatású, úgy a hőmozgás jelenthet összehúzódást (csökkenő hőmérséklet esetén), de melegedés esetén hőtágulást.

A gyakorlatban sajnos előfordulnak ilyen hibák, a csatlakozó szerkezetek bizony károsodhatnak a hőtágulás miatt. A beépített folyókák összetörhetnek, ha a nyári meleg miatt a táguló betonlemez összenyomja az oldalfalait (1-3.kép).

1. kép

2. kép

3. kép

A képen látható térburkolat esetében a folyókák szélétől a legmesszebb lévő munkahézag kb. 24 m-re van (4.kép). A 24 m széles betonsáv a betonozás utáni 3–5 hónapban természetszerűleg zsugorodott. A száradási zsugorodás mértéke az első hetekben, a szilárdulás során nagyobb, mint a későbbi időszakaszban, az idő előrehaladtával azonban csökken a zsugorodás mértéke. Egy átlagos beton száradási zsugorodása kb. 0,5 ezrelék, azaz a 24 m széles betonsáv – akadálytalan zsugorodást feltételezve – 12 mm-t zsugorodik, tehát elméletileg a betonozás időpontjához képest 6 mm-t húzódik össze a betonlemez az egyik oldalán, így az előregyártott, beépített folyóka oldalán is. Ez az összehúzódás tartalékot ad a hőtágulásra vonatkozóan.

4. kép

Ha a levegő lehűl, akkor a zsugorodáshoz még a lehűlésből származó öszszehúzódás is hozzáadódik. Hőtágulásból származó hiba melegedés esetén szokott keletkezni. Egy térbeton élettartama alatt Magyarországon lehetséges akár 80 ⁰C-os hőmérséklet-különbség is. Kemény télen előfordulhat -20 ⁰C-os hideg és forró nyáron akár +60 ⁰C-os is lehet a betonlemez, erős napsütés esetén. A beton hőtágulási együtthatója 0,012 ezrelék, azaz 24 m-es hosszban 80 ⁰C-os hőmérséklet-növekedés esetén a betonszerkezet kb. 23 mm-t tágulhat (akadálytalan hőmozgást feltételezve), ami 11,5 mm tágulást jelent egy oldalon.

Az Eurocode a Magyarország területére Tmin= -15 ⁰C és Tmax= +35 ⁰C felvételét írja elő a tervezésnél. Ez a felső hőmérsékleti érték azonban elmarad az utóbbi években tapasztalt maximális hőmérsékleteknél. Az utóbbi években a levegő hőmérséklete a nyári időszakokban (rekordokat döntve) elérte, sőt meghaladta többször is a +40 ⁰Cot, emiatt a közvetlen napsütés hatására a betonlemezek hőmérséklete több napon át napközben meghaladhatta a +60 ⁰C-ot is. Ezek a nem várt, extrém hőhatások is hozzájárulhattak ahhoz, hogy a hőtágulás mértéke a tervezettnél nagyobb, jelentősebb volt.

Amikor a betonozás nyáron történik, a megszilárdult beton 20-25 ⁰C-os hőmérsékletű lehet, így a megszilárdult állapothoz képest erős napsugárzást feltételezve sem lehet 40 ⁰C-nál nagyobb a betonlemezt érő hőmérséklet-emelkedés (ΔT). Ez esetben az egyoldali szabad hőtágulás kb. 6 mm. Ebből a száradási zsugorodást levonva (ami szintén kb. 6 mm) a betonlemez mérete alig változik. Ennél a becslő számításnál nincs figyelembe véve a súrlódás, ami kissé csökkenti mind a zsugorodást, mind a hőmozgást.

Abban az esetben, ha a betonozás télen történik, akkor a nyári hőmérséklet-emelkedés nagyobb hőtágulást okoz a megszilárdult betonlemezben. Előfordulhat +60 ⁰Cos hőmérséklet-különbség ilyen esetekben, ami már nagyobb hőtágulást okoz, mint a zsugorodásból származó összehúzódás. Elég, ha csak 1–3 mm-rel nagyobb a hőtágulás mértéke a zsugorodásénál, már komoly károk keletkezhetnek. Ugyanis olyan nagy nyomóerők hatnak ilyenkor a csatlakozó műtárgyakra, folyókákra, amelyek a szerkezet saját állékonyságát, mechanikai szilárdságát meghaladják.

Mindenképpen el kell kerülni azt, hogy a hőtágulás nagyobb legyen, mint a zsugorodás, ha nincs a csatlakozó szerkezet oldalán rugalmas dilatációs hab. Ezt nem könnyű elkerülni, ezért a csatlakozó szerkezetekhez rugalmas habcsíkot kell illeszteni (nem minden folyókagyártó mellékel erre vonatkozó ajánlást a termék alkalmazási útmutatójában). Ez egyrészt jelentős tartalékot ad a hőtágulás esetére, másrészt a dinamikus, ütőterhelésekkel szemben (targonca, tehergépjármű) is hatékony védelmet nyújt a folyókák és a betonszélek számára (ez még nem jelent élvédelmet). Kültéren legalább 10 mm vastag habcsíkra van szükség, az 5 mm-es vastagság kevés lehet.

Amennyiben mégis bekövetkezik a folyókák összeroppanása, akkor a tönkrement szakaszok kicserélése mellett gondoskodni kell arról, hogy később ne következzen be újra a hiba, ezért megfelelő szélességű dilatációs habcsíkot kell beépíteni a folyókák, műtárgyak térbeton felőli oldalára.

A hőtágulás egy másik, az előzőektől eltérő hatásmechanizmusa az egyenlőtlen hőtágulás, ami a betonlemez felületének és az alsó keresztmetszeti övének hőmérséklet-különbségéből, illetve ezek változásából származik.

A térbetonok – ahogy fentebb írtam – ki vannak téve az egyre szélsőségesebb időjárási hatásoknak. Nyáron, nemritkán, akár 50-60 °C-ra is felmelegedett betonfelület és például egy nagy záporeső után hirtelen, néhány óra alatt lecsökkenhet 10–15 °C-osra. Télen pedig a -20 °C-os betonlemez-hőmérséklet sem ritka, nem beszélve még a fagy-olvadási ciklusok számáról, ami Közép-Európában szintén meghatározó környezeti hatás. A téli időszakokban bőven lehet naponta több fagyás-olvadásciklus is, a vele járó felületi hősokkal, melyet a sószórás, az olvasztósó-hatás okoz. A hőmérsékleti igénybevételek a betont mint anyagot tartóssági szempontból veszélyeztetik, mint betonszerkezetet pedig az ún. vetemedési feszültségek gyors változása miatt tehetik tönkre.

Ez a fajta hőterhelés leginkább a vakhézaggal képzett táblák közepén okoz komoly hajlító-húzófeszültséget felszíni felmelegedés miatt. A keletkező feszültség nagysága függ a beton felső és alsó síkja közötti hőmérséklet-különbségtől. A beton hőmérsékleti grádiensét a szakirodalom 0,09 °C/mm-ben állapítja meg, azaz egy 20 cm vtg. betonlemez esetén lehet akár 18-20 °C-os hőmérséklet-különbség is a beton felülete és az alsó síkja között, ami nagy vetemedési feszültséget okozhat, különösen a betontábla közepén. A feszültség nagysága ezen kívül még a lemezvastagságtól (a vékonyabb lemezek könnyebben vetemednek, hajlanak) és a betontábla méretétől, azaz a fugatávolságtól is függ (minél nagyobb fugamezőket képzünk, annál nagyobb vetemedési feszültségekkel számolhatunk).

A térbeton forgalmi terhelésétől függetlenül a fentiek miatt nem javaslom 20 cm-es vastagság alatti vasalatlan betonlemez készítését. A bekerülési költségek csökkentése miatt ugyan előfordul 18 cm vtg. térbeton (néha 15 cm-es is, de az már túlságosan rizikós) építése, de ezek repedésérzékenysége már nagy. Az Útügyi Műszaki Előírás (ÚT 2-3.201:2006, e-UT 06.03.31) 25 h fugakiosztási távolságot enged meg. Ez egy h=20 cm vtg. betonlemez esetén 5 m-es, de 18 cm esetén már csak 4,5 m-es fugakiosztást jelent.