Lapszámok

Cementpép és adalékanyag keveréke alkotja a betont. Emiatt a betonszerkezetek teherbírásának jelentős hányadát adja az adalékanyag tömörsége. A szerkezetet kitöltő szilárd anyagok/ szemcsék térfogatának és a zsaluzat teljes térfogatának aránya adja az adalékanyag halmaztömörségét. Ebből következik, hogy minél jobban kitöltik a szemcsék a teret és minél kisebb a szemcsék közötti hézag, annál nagyobb lesz a beton szilárdsága.

A betonösszetétel tervezésekor a cél a lehető legtömörebb keverék létrehozása. Ahhoz, hogy az ehhez szükséges cement-, adalékanyag- és vízmennyiséget ki tudjuk számítani, ismernünk kell az egységnyi térfogatba betömöríthető adalékanyag menynyiségét. A tömörség tekintetében az adalékanyag jellemzőinek nevezzük azokat a tényezőket (maximális szemnagyság, szemcsefelület, szemalak stb.), melyektől függ a szemcsés halmazok tömörsége.

1. táblázat

Vizsgálat:
Az adalékanyagok a levéli Kotzian bányából származnak. Rendelkezésemre állt 0–4 mm szemnagyságú osztályozott homok, 4–8, 8–16 és 16–32 mm szemnagyságú osztályozott kavics frakció.

Annak érdekében, hogy az adalékanyagszemcsék a lehető legjobban kitöltsék a hézagokat, tömörítési eljárást alkalmaztam. Ez a berendezés egy Matest S.p.A. 50 Hz-es rázóasztal.

Minden vizsgálatnál ugyanabban a sorrendben hajtottam végre a lépéseket. Lemértem az üres zsaluzatok tömegét, ezt követően a laza adalékanyaggal töltött zsaluzatokat mértem le, majd a tömörítés utáni tömegeket jegyeztem fel. Mindegyik vizsgálat során 2 percet töltöttek a minták a rázóasztalon. A tömörítés közben folyamatosan utántöltöttem az adalékanyagot a zsaluzat pereméig. A vizsgálatot száraz, illetve vízfilmes állapotban is elvégeztem.

A vízfilmes állapotot úgy értem el, hogy víz alá helyeztem az adott frakciót, majd leszűrtem róla a vizet. Így a szemcsék között csak egy vékony vízfilmréteg maradt, ami érdekesen befolyásolhatja a szemcsék viselkedését és tömöríthetőségét. Ez a fajta vizsgálat azért volt fontos, mert a betonkeverék készítésénél a cementpépből filmréteg alakul ki az adalékanyag szemcséi között, aminek az elérhető legnagyobb tömörséget illetően jelentős hatásai lehetnek.

Ebben az esetben, amikor a szemcsék között vízfilmréteg alakul ki, közvetlenül nem érintkeznek egymással a szemcsék, hanem a felületükre tapadt vízfilmen keresztül, a felületi erőkkel kapcsolódnak. Ennek következtében az adalékanyagszemek kis mértékben eltávolodnak egymástól.

A laza állapotban mért tömörségi értékek elemzése
A 0–4 szemnagyságú frakció esetén megfigyelhető, hogy a száraz állapothoz tartozó tömörségek mindegyik zsaluzat esetén nagyobb értékeket vesznek fel, mint a vízfilmes vizsgálat során. A többi frakció esetén viszont már több helyen is a vízfilmes adalékanyag éri el a nagyobb tömörséget a száraz állapothoz képest. A kavicsfrakciók halmaztömörségének különbsége a száraz és nedves állapot között átlagosan 2-3%.

A tömörített állapotban mért tömörségi értékek elemzése
Itt már a 0–4 frakció tömörségi grafikonja vízfilmes állapotban éri el a nagyobb tömörségi értékeket. Majd ahogy nőnek a frakciók, egyre jobban kezd alulmaradni a vízfilmes tömörség a szárazon mérthez képest. A kavicsfrakciók halmaztömörségének különbsége a száraz és nedves állapot között átlagosan 3–5%.

A kapott halmaztömörségek és a referencia halmaztömörségek összehasonlítása
Ezeken a grafikonokon jól látszik, hogy a vízfilmes állapotban mért halmaztömörségek között jóval nagyobb az eltérés, mint a száraz állapotban mért adalékanyagok tömörsége között. Emellett fontos megjegyezni azt is, hogy a tömörített halmaztömörségek száraz és vízfilmes állapotban nagyon megközelítik egymást, nagyobb frakciók esetén pedig szinte minden zsaluzatnál fedik egymást.

A referenciavonalakhoz képest a tömörítés után mért eredmények jóval nagyobb értékeket vesznek fel. Laza állapotban viszont a mért eredmények többsége a referenciavonal alatt van a kisebb szemcsék esetén. Nagyobb szemcséjű frakcióknál pedig többnyire a referenciavonal felett helyezkednek el, de jól megközelítik azt.

Összefoglaló:
Összességében tehát kijelenthető, hogy a zsaluzatok mérete és az adalékanyagok tömörsége között jelentős összefüggés van. Ezt támasztják alá a vizsgálataim eredményeiből felrajzolt grafikonok is. Száraz és vízfilmes állapotban is vizsgálva a frakciókat, a tömörítés után számított tömörségek egyértelműen mutatják, hogy a falhatás vagy sarokhatás lokális hézagtartalom-növekedést idéz elő a 10, illetve 20 cm vastag zsaluzatok esetén. Ezeknek a hatásoknak jelentős szerepük van az elérhető maximális tömörségnél, hiszen a grafikonokon is jól láthatjuk a felvett tömörségi értékek visszaesését ennél a két pontnál.

1. grafikon 0-4 frakció halmaztömörségeinek összehasonlítása

2. grafikon: 4-8 frakció halmaztömörségeinek összehasonlítása

3. grafikon: 8-16 frakció halmaztömörségeinek összehasonlítása

4. grafikon: 16-32 frakció halmaztömörségeinek összehasonlítása

Felhasznált irodalomjegyzék:
[1] MSZ EN 1097-6 Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 6. rész: A testsűrűség és a vízfelvétel meghatározása
[2] Kitti Károlyfi, Ferenc Papp: The correspondences between formwork geometry and concrete composition in the case of fair-faced concrete elements, Pollack Periodica – An International Journal for Engineering and Information Sciences, Vol. 13. No. 2. pp. 43–54 (2018)
[3] Ujhelyi János: A beton struktúrájának és nyomószilárdságának a tervezése, Magyar Tudományos Akadémia, Budapest, 1989.
[4] MSZ EN 1097-3 Kőanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 3. rész: A halmazsűrűség és a hézagtérfogat meghatározása
[5] MSZ EN 933-1:1998 Kőanyaghalmazok geometriai tulajdonságainak vizsgálata. 1. rész: A szemmegoszlás meghatározása. Szitavizsgálat
[6] MÉASZ ME-04.19: 1995: Beton és vasbeton készítése, Műszaki előírás
[7] François de Larrard: Concrete Mixture Proportioning – A sciectific approach, Modern Concrete Technology 9, Taylor & Francis e-Library, 2011.