Lapszámok

A 305/2011 EU rendeletben egy szemléletváltozás figyelhető meg, amely az építmények minőségét (élettartamát és használhatóságát) a beépítésre kerülő anyagok teljesítménye, teljesítőképessége alapján határozza meg. A Duna-Dráva Cement Kft. ennek szellemében egy új, kis hőfejlesztésű és kis zsugorodási hajlamú cementfajtával bővítette terméklistáját. 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 munka célja, hogy igazolni tudjuk a hídépítési műtárgyak szerkezeteinek kivitelezésénél jelenleg is használatos CEM I 42,5N típusú cementek CEM I 32,5N LH jelű cementtel való helyettesíthetőségét. A kutatási program tehát a betonok teljesítőképességét érintő főbb jellemzők vizsgálatára és összehasonlítására irányult. A vizsgálati eredményekből levont következtetések alapján már el lehetett dönteni, hogy az újfajta cementből készült betonok tulajdonságai megfelelnek-e a követelményeknek és valóban jobb minőségű, nagyobb tartósságú szerkezetek építhetők-e használatukkal.

2. A tervezett betonösszetételek és a vizsgálati terv ismertetése

Hídépítési műtárgyak esetében alapozásnál cölöpbetonra (2.1. táblázatban a C5 és a C6 jelű keverék), illetve szerkezeti elemek (úgymint cölöpösszefogó, pályalemez és szegély, a 2.1. táblázatban a C7 és a C8 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 32,5N LH és CEM I 42,5N jelű cementekből készült cölöpbeton teljesítőképességének vizsgálata

A C5 jelű cölöpbeton keverék a 2.1. táblázatnak megfelelően a CEM I 42,5N jelű, míg a C6 keverék a CEM I 32,5N LH típusú cementtel készült. Mivel jelen vizsgálatnál cölöpbetonra nem követelmény semmilyen környezeti kitéti osztály, ezért ezeknél a keverékeknél csupán a frissbeton tulajdonságokat és a nyomószilárdságot ellenőriztük.

A tervezettnek megfelelő frissbeton tulajdonságokat (terülés, eltarthatóság, valamint levegőtartalom és testsűrűség) levegőtartalom és a cementfajták közötti szilárdság-különbségnek tudható be. A C25/30 osztály határértékeit mindkét keverék jelentős tartalékkal képes teljesíteni.

4. A CEM I 32,5N LH és CEM I 42,5N jelű cementekből készült hídépítési szerkezetek teljesítőképességének vizsgálata

A C7 jelű hídépítési beton keverék a 2.1. táblázatnak megfelelően a CEM I 42,5N jelű, míg a C8 jelű keverék a CEM I 32,5N LH típusú cementtel készült.

A tervezett frissbeton tulajdonságokat megfelelő mennyiségű adalékszer hozzáadásával be tudtuk állítani. A frissbeton levegőtartalma és testsűrűsége mindkét keverék esetében körülbelül megegyezett a tervezettel. A két keverék szilárd testsűrűsége körülbelül azonos volt (4.1. táblázat). A teljes nyomószilárdsági adatsort (1- 56 nap, vegyes és vízben való tárolással) C7 és C8 jelű keverékekre a 4.1. ábra mutatja. Mindkét keverék nyomószilárdsága már körülbelül 12-13 nap után megfelel az MSZ 4798-1:2004 szabvány követelményeinek. A különböző cementfajtákkal készült betonok nyomószilárdsága között körülbelül 10-11% különbség van (4.2. táblázat).

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 C7 és C8 keverékek zsugorodási hajlamának vizsgálatát 120 napig végeztük. A 4.2. ábra szerint a C8 jelű keverék zsugorodása, amely a kis hőfejlesztésű, kis zsugorodási hajlamú CEM I 32,5N LH típusú cementből készült, csupán körülbelül 63%-a a C7 jelű keverék zsugorodásának (CEM I 42,5N). Tehát hosszváltozás szempontjából kedvezőbb eredményeket kaptunk a CEM I 32,5N LH cementből készült betonnal, mint a CEM I 42,5N cementből készült betonnal.

A keverékek 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 a megfelelő adalékszer adagolással be tudtuk állítani. A frissbeton levegőtartalma és testsűrűsége mindkét keverék esetében körülbelül megegyezett a tervezettel. A C5 keverék szilárd testsűrűsége 1,3%-kal nagyobb lett, mint a C6 keverék testsűrűsége (3.1. táblázat), ami a szilárdsági tulajdonságokat is befolyásolta.

A cölöpbeton esetében kizárólag a 28 napos nyomószilárdságot ellenőriztük. A 2.1. táblázatnak megfelelően C30/37-24-F5 minőségű beton előállítását terveztük (bár cölöpbeton lévén, elegendő lenne a betonnak a C25/30 nyomószilárdsági osztályt elérnie a jelenleg is készülő MSZ 4798-1-es szabvány D melléklete szerint). A 3.2. táblázat értékei szerint a nyomószilárdság a C5 és a C6 keverék esetében is megfelelt az MSZ 4798-1:2004 szabványnak. A C6 keverék kisebb nyomószilárdsága a tervezettnél magasabb előírásainak feleltek meg.

A C7 keverék próbatestjein 12 mm-es legnagyobb behatolási mélységet, míg a C8 keverék próbatestjein 19 mm-es legnagyobb behatolási mélységet mértünk. C8 esetében a 19 mm-es behatolási mélység egy nagyobb átmérőjű adalékanyag szemcse határfelületén képződött. Egyébként C8 esetében 12-16 mm-es értékeket mértünk. A C7 és C8 keverékek 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 szerint C7 és C8 keverékeinket XF2 és XF3 környezeti kitéti osztályra is vizsgáltuk. A fagyhámlás vizsgálat eredményei alapján (ahogy az várható volt) C7 és C8 keverékek XF2 környezeti osztályra nem felelnek meg (4.3. ábra), XF3 környezeti osztályra pedig megfelelnek (4.4. ábra).

A fagyhámlás vizsgálaton kívül elkészült a légbuborék jellemzők vizsgálata is, ami közvetve ugyan, de utal a keverékek fagyállósági képességére. A C7 és C8 keverékekbe nem tettünk légbuborék képző szert, ennek megfelelően a hasznos levegőtartalom messze elmarad a fagyálló betonoknál elvárt értékektől (C7: 0,10%; C8: 0,13%, 4.3. táblázat). Következésképpen nem várhatjuk el ezektől a keverékektől, hogy megfeleljenek az olvasztósóval végzett 56 ciklusos fagyhámlás vizsgálatnak.

5. A keverékek vizsgálataiból levonható következtetések

A fenti vizsgálatok eredményei alapján megállapítható, hogy a CEM I 32,5N LH jelű cementből készült cölöpösszefogó, pályalemez, szegély betonok fontosabb tulajdonságai megfelelnek a velük szemben támasztott MSZ 4798-1:2004 szabvány szerinti követelményeknek.

Nyomószilárdsági értékei csupán 6- 9%-kal maradnak el a CEM I 42,5N típusú cementből készült hasonló típusú betonok nyomószilárdsági értékeitől, ami nem jelentős, tekintve, hogy kismértékben ugyan, de a CEM I 32,5N LH cementből készült C8 keverék testsűrűsége kisebb, mint a CEM I 42,5N típusú cementből készült C7 keverék testsűrűsége, valamint a cement szilárdsága is egy szilárdsági osztállyal kisebb.

A vízzárósági és fagyállósági vizsgálatoknál is mindkét cementtípus használata esetén ugyanolyan eredményeket kaptunk. XF2 környezeti osztályra nem felelt meg egyik keverék sem, de ez egyértelműen technológiai kérdés.

Számottevő különbség egyedül a keverékek zsugorodási hajlamában volt megfigyelhető. Vizsgálatunkból kiderül, hogy a kis hőfejlesztésű, kis zsugorodási hajlamú cementből (CEM I 32,5N LH) készült C8 keveréknek körülbelül 37%- kal kisebb 120 nap után a zsugorodása, mint a hasonló, de normál cementből (CEM I 42,5N) készült C7 keveréknek.

6. Összefoglalás

A CEM I 32,5N LH cementből készült keverékek rendre alacsonyabb szilárdsági eredményeket produkáltak. Ez azonban tartóssági vagy teljesítőképességi problémát nem jelent, mert az elsősorban nem a nyomószilárdság függvénye. Gazdaságossági szempontból még előnyösebb is egy olyan cement használata, amely megfelel a szilárdsági követelményeknek, de kisebb tartalékkal.

A vizsgálatok eredményei alapján kimondható, hogy a CEM I 32,5N LH típusú cementből készült hídépítési betonok egyéb tartósságot befolyásoló tulajdonságai hasonlóak a CEM I 42,5N cementből készült betonok tulajdonságaihoz. Tehát a kutatás szerint a két cement egymással helyettesíthető.

A CEM I 32,5N LH cementből készült betonok zsugorodása körülbelül 40%-kal kisebb, mint a CEM I 42,5N típusú cementből készült betonoké. Ennek hatására várhatóan kevesebb vagy kisebb korai, felületi repedés fog megjelenni a szerkezeteken. 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 a kezdeti zsugorodási repedések, azokon a helyeken kifejezetten ajánlott a CEM I 32,5N LH cement használata.

Felhasznált irodalom

Arató Péter - Dr. Karsainé Lukács Katalin: CEM I 32,5N LH jelű cementből készült út- és hídépítési betonok teljesítőképességének összehasonlítása CEM I 42,5N és CEM II/B-S 42,5N jelű cementből készült betonok teljesítőképességével. Kutatási jelentés. Budapest. 2015. május