Lapszámok

Cikksorozatunkban folytatjuk annak az izgalmas építőanyagnak a történetét, amely mára a legfontosabb építőanyaggá, egyben a földön a víz után a legnagyobb mennyiségben használt anyaggá vált. Az első részben láthattuk, hogy milyen távolra mutatók a beton gyökerei, mert már a rómaiak is alkalmazták ezt az építőanyagot. A Nyugat-Római Birodalom 476-ban bekövetkezett bukását követően kezdetét vette a középkor, melynek során a rómaiak által felismert tudás feledésbe merült. Csak a XVIII. század végén és a XIX. század elején kezdtek el foglalkozni a francia és angol kutatók a hidraulikus kötőanyagok behatóbb tanulmányozásával. Ezzel kezdetét vette a beton legújabb kori története.

Ezen az úton John Smeaton angol mérnök tette meg a legfontosabb előkészítő lépéseket, amelyek megvetették a cementgyártás alapjait. A motivációt az jelentette számára, hogy megbízást kapott az 1756- ban leégett Eddystone-i világítótorony (Plymouth-i öböl) kőből történő újjáépítésére. E munka során számtalan kísérletet végzett el különféle habarcsok vizsgálatával, mert kíváncsi volt rá, hogy a tengervízben melyik habarcs szilárdul legjobban. Korábban, mintegy 2000 éven át az volt az elfogadott nézet, hogy minél keményebb a mészkő, annál erősebb lesz a belőle égetéssel előállított mészből készített habarcs. Smeaton azonban kimutatta, hogy annál jobb a kőzetből égetett mész tulajdonsága, minél több az oltási maradéka. Smeaton kimondta, hogy cementet állított elő, amely valójában hidraulikus mész volt.

Az első cementgyárat az angol James Parker építette fel az angliai Northfleetben 1796-ban. Az eljárás alapját az jelentette, hogy az Angliában található márgagumókból, az ún. Sheppey-kőből állított elő egy új kötőanyagot. Az eljárást 2120/1796 szám alatt szabadalmaztatta, és mivel ezen kötőanyag tulajdonságai hasonlítottak a rómaiak által használt kötőanyag tulajdonságaira, ezért azt Parker angolul „roman cement”-nek, azaz magyarra fordítva római cementnek nevezte el.

Itt meg kell jegyeznem, hogy a magyar szakirodalomban ezt az anyagot mindenhol – szerintem tévesen – románcementnek nevezik. A hiba feltehetőleg onnan származik, hogy Magyarországra kezdetben import „roman cement” érkezett, amit a magyar nyelv rögtön „románcementre” magyarított. Tudni kell azonban, hogy ezt a cementet angol nyelvterületen fejlesztették ki és annak semmi köze sincsen a románokhoz. Ebben a cikkben ezért – a szakirodalmakkal ellentétben – a Parker-féle római cement kifejezést használom.

Ezt követően rohamos fejlődésnek indultak a kutatások a cementgyártáshoz megfelelő kőzetek megtalálására. A napóleoni idők Európa és Anglia közötti feszültségei miatt azonban a római cement Európában lassabban terjedt el, mint Angliában. A Parker-féle római cementet zsugorítást el nem érő, 1000–1100 °C körüli hőmérsékleten állították elő 20%-nál nagyobb agyagtartalmú márgából. A kapott darabos cementet porrá őrölték. Az így kapott sárgásbarna, vörösesbarna por vízzel keverve gyorsan kötött és víz alatt is szilárdulni tudott.

Magyarországi kezdetek

Magyarországon az 1800-as évek végi és 1900-as évek eleji nagy beton- és vasbeton építkezések során elsősorban Parker-féle római cementet használtak. Az a cement, amelyik az 1870-es években külföldről, Ausztriából, Sziléziából és Dalmáciából az országba került, mind Parker-féle római cement volt. Ennek megfelelően Parker-féle római cementet használtak Budapesten a Nagykörúton belüli házsorok kiépítéséhez, a csatornahálózat létesítéséhez, hídalapok készítéséhez. A Parker-féle római cement használata azonban már a XIX. század közepétől elterjedt volt hazánkban. Így például a Lánchíd alapjaihoz is Parker-féle római cementet használtak. A cementet a budai parton létesített égető- és őrlőüzemben állították elő, a szükséges márgát a bácskai Belcsényből rendelték 1840-től kezdődően. Az akkori Magyarország területén a lábatlani és a beocsini cementgyárat 1869-ben, a nyergesújfalui cementgyárat 1870-ben, míg az Óbuda-újlaki cementgyárat 1880-ban alapították Parker-féle római cement előállítására. A magyar cementipar kezdetben nehezen találta meg a helyét a külföldi verseny miatt. A fogyasztók eleinte bizalmatlanok voltak a hazai cementekkel szemben és inkább az ismertebb külföldi márkákat vásárolták. A fejlődés azonban folytatódott és a hazai gyárak fokozatosan kivívták az őket megillető helyet. A Magyar Mérnök- és Építész Egylet 1897-ben adott ki szabványelőírásokat, melynek alapján a Parker-féle római cement 28 napos húzószilárdságára 1,0 Mpa-t, 28 napos nyomószilárdságára pedig 8,0 Mpa-t írtak elő.

Közben külföldön tovább folytatódtak a kutatások. Bár az első mesterséges cement kikísérletezését a francia Louis Vicat nevéhez kötik (1820-as évek), mégis az angol kőműves, Joseph Aspdin volt az első, aki a mai értelemben vett portlandcementet előállította. Aspdin, bár eredeti szakmáját tekintve kőműves volt, sokoldalúan képzett és olvasott emberré vált, akinek jelleméhez ráadásul vállalkozó szellem is párosult. 1824-ben Leedsben már nagyban állított elő hidraulikus kötőanyagot, amely az 5022/1824 szám alatt szabadalmaztatott eljárására épült. A kötőanyag szürke színű volt és jelentősen hasonlított az Angliában sokra tartott építőkőhöz, a Portland-stone-hoz, azért Aspdin a kötőanyagot portlandcementnek nevezte el. A portlandcement gyártása egészen a századfordulóig másképpen történt, mint napjainkban. A mészkövet és az agyagot megőrölték, vízzel összekeverték, majd téglákká sajtolták. A téglákat megszárították és aknás- vagy körkemencében zsugorodásig égették. Ezt követően a kapott anyagot, amit klinkernek hívunk, megőrölték. Ezzel a módszerrel azonban nem tudták biztosítani az egyenletes minőséget. Az így előállított portlandcementre az 1897-es szabványelőírás mégis magasabb értékeket írt elő, mint a Parker-féle római cementre: 28 napos húzószilárdság 1,6 Mpa, 28 napos nyomószilárdság 16,0 Mpa.

A forradalmi változást a forgókemencék elterjedése jelentette, amelyeket ma is használnak a cementgyárak. Ezzel a technikával már jóval egyenletesebb minőséget tudtak előállítani. Kezdetben a cement húzószilárdságának nagyobb jelentőséget tulajdonítottak, mint a nyomószilárdságának. Ennek az volt az oka, hogy a cement és az adalékanyag (sóder) keverékéből előállított betont önmagában alkalmazták és a repedések létrejöttében egyedül a húzószilárdságnak volt megelőző szerepe. A szerkezetek építésekor azonban olyan mértékű húzófeszültségek tudnak létrejönni, amelyeket a beton önmagában már nem tudott ellensúlyozni, még akkor sem, ha azt portlandcementtel hozták létre. A fejlesztések tovább folytatódtak. A kutatók keresték a megoldásokat, hogyan lehetne növelni a beton húzószilárdságát. Míg a cementek szülőhazája Anglia volt, addig a vasbeton bölcsője Franciaország lett.

Virágok inspirálták a vasbeton felfedezését

A francia Joseph Monier kertész volt, aki virágcserepek készítésével is foglalkozott és a betont is felhasználta erre a célra. 1849-ben arra jött rá, hogy ha a betont vashuzalokból készített vázzal megerősíti, akkor a virágcserép már nem lesz olyan törékeny. Ezt oly módon tudta megcsinálni, hogy a vasvázat minden oldalról bekente cementtel. Arra is rájött, hogy ezzel a vasat meg tudja védeni az oxidációtól és az nem fog rozsdásodni. Ezenkívül nagy húzószilárdságot is biztosított a virágcserepeknek, hiszen a húzófeszültségek felvételében a vas volt a segítségére, amely jóval nagyobb erőket tudott felvenni, mint önmagában a beton. Ezt az eljárást 77165/1867 számon szabadalmaztatta és kiterjesztette más célokra is. A szabadalom szerint a tárgyak bármilyen nagyságúak és alakúak lehettek, így ennek alapján csövek és tartályok is készíthetők. Később (1873-ban) a leírást kiterjesztette hidakra és boltozatok építésére is. Az első Monier-féle hidat 1875-ben építették meg egy kúrián Chazeletben, amely 16,5 m hosszú és 4,0 m széles volt.

Szintén Franciaországban született Joseph Louis Lambot, aki szenvedélyes gazda és földbirtokos volt. Jogi diplomát szerzett, de más területeken is sokoldalúan képezte magát. Már az 1840-es években állított elő „ferciment”-nek nevezett anyagból virágcserepeket, víztartókat és egyéb használati tárgyakat. Mivel saját birtokkal rendelkezett, amelyen egy tó is volt, ugyanebből az anyagból 1848-ban megépített egy csónakot, hogy a tavon ezzel közlekedjék. Szabadalma tárgyát a párizsi 1855. évi világkiállításon mutatta be. Leírásában kiemelte, hogy az ilyen módon készített csónak éghetetlen, előállítási költsége csekély, fenntartási költsége gyakorlatilag nincs, gyorsan elkészíthető, meghibásodás esetén gyorsan javítható, elpusztíthatatlanul tartós és egyben vízzáró. Mindezen tulajdonságai miatt szerinte előnyösebb a fából készített csónakokkal szemben. 1955-ben alacsony vízállásnál a Szajnában két ilyen csónakot is találtak, melyek közül az egyik, amelyet egészen 1902-ig használtak, kiváló állapotban volt és ma is megtekinthető az egyik francia múzeumban.

Felhasznált irodalom:

Balázs György: Beton és vasbeton I. – Alapismeretek története. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1994
Palotás László: Mérnöki szerkezetek anyagtana 2. – Fa-Kő-Fém-Kötőanyagok. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1979
Bereczky Endre – Reichard Ernő: A magyar cementipar története. Szilikátipari Központi Kutató és Tervező Intézet – Cement és Mészművek, Budapest, 1970
Talabér József: Cementipari kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966
Ujhelyi János: Betonlexikon. Építésügyi Tájékoztatási Központ Kft., Budapest, 2006
Koltai Imre – Mihócs Ferenc – Riesz Lajos: A cementipar története, Magyar Cementipari Szövetség, Budapest, 2008

(fotók: https://elements.envato.com/)
(fotók:123fr.com)