Lapszámok

A 305/2011 EU rendeletben egy szemléletváltozás figyelhető meg, amely az építmények minôségét (élettartamát és használhatóságát) a beépítésre kerülő anyagok teljesítménye, teljesítőképessége alapján határozza meg. A Duna-Dráva Cement Kft. ennek szellemében egy új kis hő-fejlesztésű és kis zsugorodási hajlamú cementfajtával bővítette termékei listáját. Ennek a cementnek a különleges tulajdonságai várhatón pozitív hatással lesznek a belőle készült építési termékek, szerkezetek, így az építmények minőségére és azok tartósságára. Ezzel pedig jobban illeszkedik az új szemléleti rendszerbe.

1. Bevezetés

A kutatási program elsődleges célkitűzése a CEM I 52,5N-SR 0/NA típusú nagyszilárdságú, szulfátálló cementből készült hídépítési betonok teljesítőképességének vizsgálata. A program a betonok teljesítőképességét érintő főbb jellemzők vizsgálatára irányult. A kutatás során a friss beton jellemzőit, valamint a már megszilárdult beton tulajdonságait is vizsgáltuk. Az eredményekből levont következtetések alapján már el lehetett dönteni, hogy az újfajta cementből készült betonok tulajdonságai megfelelnek-e a követelményeknek és valóban jó minőségű, nagyobb tartósságú szerkezetek építhetők-e használatával.

2. A tervezett betonösszetételek és a vizsgálati terv ismertetése

Hídépítési műtárgyak esetében alapozásnál cölöpbetonra (2.1. táblázatban a C9 jelű keverék), illetve szerkezeti elemek (úgymint: cölöpösszefogó, pályalemez és szegély, a 2.1. táblázatban a C10 jelű keverék) betonösszetételére készítettünk receptúrákat.

A kutatás során vizsgáltuk a friss beton tulajdonságait, valamint a megszilárdult beton szilárdsági jellemzőit, vízzáróságát, fagyállóságát és zsugorodását is.

3. A CEM I 52,5N-SR 0/NA jelű cementből készült cölöpbeton teljesítőképességének vizsgálata

A C9 jelű cölöpbeton keverék esetében a frissbeton és nyomószilárdsági tulajdonságok mellett a cement és belőle készült beton szulfátállóságát vizsgáltuk.

A tervezettnek megfelelő frissbeton tulajdonságokat (terülés, eltarthatóság, valamint levegőtartalom és testsűrűség) a megfelelő adalékszer adagolással be tudtuk állítani. A frissbeton levegőtartalma és testsűrűsége körülbelül megegyezett a tervezettel (3.1. táblázat).

A cölöpbeton esetében kizárólag a 28 napos nyomószilárdságot ellenőriztük. A 2.1. táblázatnak megfelelően C30/37-24- F5-XA2 minőségű beton előállítását terveztük (bár cölöpbeton lévén elegendő lenne a betonnak C25/30 nyomószilárd - sági osztályt elérnie a jelenleg is készülő MSZ 4798 szabvány D melléklete szerint). A 3.2. táblázat értékei szerint a nyomószilárdság megfelelt az MSZ 4798- 1:2004 szabványnak.

A CEM I 52,5N-SR 0/NA jelű cement szulfátállóságát az MSZ 4737-1:2013 szabvány szerint ellenőriztük. A duzzadása 0,3 mm/m volt, tehát a cement az ellenőrző vizsgálatok alapján szulfátálló.

A szulfátálló cementből készült betonok szulfátállóságát a C9 jelű cölöpbeton keverékből készült próbatesteken vizsgáltuk. 9 db 10 × 10 × 30 cm méretű gerendát és 3 db 15 × 15 × 15 cm élhosszúságú referencia beton kockát készítettünk. Mivel a beton szulfátállósága nemcsak a cement szulfátállóságától függ, hanem egyebek mellett (pl. víz-cement tényező, cement tartalom) erősen függ a beton tömörségétől, pórusrendszerétől is, ezért a próbatesteket különböző levegőtartalmakkal készítettük el: 2,0%, 1,3% és 0,6%. 28 napos korig az összes próbatestet vegyesen tároltuk.

28 napos korban a három különböző levegőtartalmú referencia kockának megvizsgáltuk a nyomószilárdságát. Ezekhez a referencia értékekhez hasonlítottuk később a szulfátoldatba helyezett próbagerendák nyomószilárdságának csökkenését. 28 nap után minden különböző levegőtartalmú gerendából 2-2 db-ot 4,4 tömegszázalékos nátrium-szulfát (Na2SO4) oldatba tettünk. A maradék 1-1 db gerendát pedig vízbe helyeztük. A vizsgálatot 120 napig végeztük.

A szulfátoldatba helyezett különböző levegőtartalmú próbagerendák duzzadási folyamatát a 3.1. ábra mutatja. Lát ható, hogy a legmagasabb levegőtartalmú gerendák duzzadása volt a legnagyobb, míg a legalacsonyabb levegőtartalmú gerendáké pedig a legkisebb. A duzzadás legnagyobb értéke a különböző keverékek esetében végig alacsony volt, 2,5-3,2 mm/m között változott.

A vizsgálat végén minden próbagerendának megvizsgáltuk a nyomószilárdságát, majd összehasonlítottuk a 28 napos korban eltört referencia kockák szilárdságával. Így ellenőrizni tudtuk, hogy mennyit csökkentek a szulfátoldat hatásának kitett próbatestek nyomószilárdság értékei azokkal a próbatestekkel szemben, melyeket 120 napig vízben tároltunk, majd légszáraz állapotban törtünk.

A 3.3. táblázat alapján megállapítható tehát, hogy a 2,0% és 1,3% levegőtartalmú keverékek esetében a szulfát hatására körülbelül 8-10%-os szilárdság csökkenés következik be. A 0,6% levegőtartalmú keverék esetében pedig jelentős változás nem történt a szulfátoldat hatására.

4. A CEM I 52,5N-SR 0/NA jelű cementből készült hídépítési szerkezetek teljesítőképességének vizsgálata

A 2.1. táblázatban tervezett F3 konzisztenciát megfelelő mennyiségű folyósító szer hozzáadásával be tudtuk állítani.

A szilárd testsűrűség kissé elmaradt a tervezettől (4.1. táblázat).

A teljes nyomószilárdsági adatsort (1-56 napig, vegyes és vízben való tárolással) a 4.1. ábra mutatja. A keverék nyomószilárdsága már körülbelül 8-10 nap után megfelel az MSZ 4798-1:2004 szabvány követelményeinek.

A zsugorodás vizsgálatánál minden gerendát 24 óráig zsaluban tartottunk. Ezután párazáró fóliával tekertük őket körbe. Mivel minden gerendát ugyanúgy utókezeltünk, ezért a kapott eredmények egymással összehasonlíthatók. A C10 keverék zsugorodási hajlamának vizsgálatát 120 napig végeztük (4.2. ábra).

A keverék vízzárósági vizsgálatát az MSZ EN 12390-8:2009 szabvány szerint végeztük. A vizsgált betonmintákon mért értékek az MSZ 4798-1:2004 szabvány szerinti XV3(H) vízzárósági fokozat előírásainak feleltek meg. A próbatesteken 19 mm-es legnagyobb behatolási mélységet mértünk. A keverék fagyállóságát kétféleképpen vizsgáltuk. Ellenőriztük a próbatestek fagyhámlását az MSZ CEN/TS 12390- 9:2007 szabvány szerint, valamint meghatároztuk a próbatestek légbuborék jellemzőit (pl. távolsági tényező) az MSZ EN 480-11:2006 szabvány szerint.

A 2.1. táblázat szerinti C10 keveréket XF2 és XF3 környezeti kitéti osztályra is vizsgáltuk. A fagyhámlás vizsgálat eredményei alapján (ahogy az várható volt) XF2 környezeti osztályra nem felel meg (4.3. ábra), XF3 környezeti osztályra pedig megfelel (4.4. ábra).

A fagyhámlás vizsgálaton kívül elkészült a légbuborék jellemzők vizsgálata is, ami közvetve ugyan, de utal a keverékek fagyállósági képességére. A C10 keverékbe nem tettünk légbuborékképző szert, ennek megfelelően a hasznos levegőtartalom messze elmarad a fagyálló betonoknál elvárt értékektől (4.2. táblázat). Következésképpen nem várhatjuk el ettől a keveréktől, hogy megfeleljen az olvasztósóval végzett 56 ciklusos fagy - hámlás vizsgálatnak.

5. A keverékek vizsgálataiból levonható következtetések

A fenti vizsgálatok eredményei alapján látható, hogy a CEM I 52,5N-SR 0/NA jelű cementből készült cölöp, cölöpösszefogó, pályalemez és szegély betonok fontosabb tulajdonságai megfelelnek a velük szemben támasztott MSZ 4798- 1:2004 szabvány szerinti követelményeknek.

A friss beton vizsgálatok alapján lát - ható, hogy a vizsgált keverékek konzisztenciája, levegőtartalma és testsűrűsége gond nélkül beállítható a felhasznált adalékszerrel a CEM I 52,5N-SR 0/NA cementfajta esetében.

A C9 jelű keverék 28 napos korban 12-15%-kal, míg a C10 jelű keverék 28 napos korban 40-45%-kal haladja meg a szabvány nyomószilárdságra vonatkozó követelményértékeit.

A további, tartósságot befolyásoló tulajdonságok vizsgálatai közül a keverék vízzárósága és olvasztósó nélküli fagyasztása (XF3 környezeti osztály) a szabványi követelményértékeknek megfelelt. Olvasztósóval történő fagyasztás esetében (XF2 környezeti osztály) a keverék nem felelt meg, de ez egyértelműen technológiai kérdés, nem pedig a cement minőségének függvénye. A keverék zsugorodása nem számottevő, a vizsgálat során kapott eredmény átlagosnak mondható.

A szulfátállósági vizsgálatok alapján a beton duzzadása elfogadható. Ezt támasztják alá a szulfátoldatban tárolt próbatestek nyomószilárdsági vizsgálatai is. A CEM I 52,5N-SR 0/NA típusú szulfátálló cementből készült betonok jól ellenálltak a szulfát oldat hatásának mindhárom levegőtartalom mellett.

6. Összefoglalás

A CEM I 52,5N-SR 0/NA típusú cementből készült betonok a vizsgált tulajdonságok követelményértékeit teljesítették. Különleges tulajdonsága a szulfátállóság. Vizsgálataink alátámasztották, hogy a cement szulfátálló. Ezenkívül további vizsgálatokkal igazoltuk azt is, hogy az ebből a cementből készült agresszív talajvízbe kerülő betonszerkezetek is szulfátállóak. Megfelelő bedolgozás, tömörítés mellett hosszabb távon csak kismértékű duzzadás (2,5-3,2‰) illetve kismértékű nyomószilárdság csök kenés (0-10%) jöhet létre.

Ezzel hosszabb élettartam, nagyobb teljesítőképesség biztosítható (az új 305/2011/EU rendelet már a teljesítményt helyezi előtérbe). Tehát olyan esetekben, ahol a szerkezet teljesítőképességét jelentősen befolyásolhatják az agresszív talajvíz, tehát a kémiai korrózió hatásai, és emiatt duzzadástól, szilárdságcsökkenéstől kell tartani, azokon a helyeken kifejezetten ajánlott a CEM I 52,5N-SR 0/NA típusú cement használata.

• Arató Péter - Dr. Karsainé Lukács Katalin: CEM I 52,5N-SR 0/NA típusú cementből készült hídépítési betonok teljesítőképességének vizsgálata. Kutatási jelentés. Budapest, 2015. június