Lapszámok

Bevezetés

A különböző agresszív folyadékok, gőzök vagy gázok betonkorróziót okoznak. A betonban – a tulajdonságait károsan befolyásoló – átalakulások következnek be, amelyek a szerkezet élettartamának csök kenéséhez vezetnek.

Leggyakrabban a szulfáttartalmú talaj vizekben és talajokban lévő beton és vasbeton szerkezetek lehetnek kitéve agresszív hatásnak. Ezért az eddigi építési gyakorlatban csak a szulfát okozta agresszív ha tásnak kitett betonra koncentráltunk és a betonösszetételt az MSZ 4798-1:2004 (visszavont) szabvány F1 és NAD N1 táblázatában rögzítettek szerint állítottuk össze. Az ettől eltérő korrózió esetén a beton és vasbeton szerkezeteket szekunder védelemmel láttuk el. Az utóbbi években egyre több szennyvíztisztító telep, takarmánytároló és más mezőgazdasági létesítmény épült, ahol a beton- és vasbeton szerkezet főként savas korróziónak van kitéve. Ez egy kémiailag merőben más folyamatot jelent. Itt a beton nem duzzad (azaz új anyag keletkezik), hanem feloldódik, azaz elfogy. Felmerült az igény, hogy olyan betonszerkezetet készítsünk, amely szekunder védelem nélkül is hosszú ideig ellenáll a sav okozta korróziónak.

Egy takarmánytároló betonja

Egy 2010-ben készült takarmánytároló terven a következő betonjel szerepelt: C30/37-XA2-XV2-16-F3.

• a legkisebb szil. osztály: C30/37
• a maximális v/c: 0,50
• a minimális cementtartalom: 320 kg/m³
• a cementfajta: szulfátálló cement

• a legkisebb szil. osztály: C35/45
• a maximális v/c: 0,45
• a minimális cementtartalom: 360 kg/m³
• a cementfajta: szulfátálló cement

Ez a beton akkor lenne jó, ha a korrózió módja a szulfátduzzadás lenne. A takarmánytárolóban azonban az erjedés során egy erősen agresszív savas közeg keletkezik. Ha csak a betonkiírást vesszük figyelembe és ennek megfelelő betonból készítjük el a szerkezetet, akkor az egy rothasztási ciklus alatt tönkremegy. Ez látható az 1. és a 2. képen.

Az agresszív hatásoknak a beton – többek között – akkor áll ellen, ha kapilláris pórustartalma kicsi.

Ha a magasabb szilárdsági jelű betonnal dolgozunk, akkor az élettartamot valamelyest növelhetjük a kisebb v/c tényező, azaz a tömörebb betonstruktúra, kisebb kapilláris pórustartalom miatt. A tömörebb betonstruktúrát mindig lágyabb konzisztenciával, azaz folyósító vagy képlékenyítő adalékszer használatával érhetjük el. A bedolgozhatóság javítása és a tömörség fokozása érdekében szükséges még speciális kiegészítőanyag adagolása is.

A primer korrózióvédelemhez alkalmazható beton összetétele csak tervezett vagy rendelt beton lehet.

Kutatási program

A Betontechnológia Centrum Kft. a CEMKUT Kft.-vel együtt közel 5 éve kezdett abba a kutatási munkába, amelyben azt volt hivatva megállapítani, hogy milyen betont készítsünk - azaz milyen alapanyagokat használjunk a beton készítésekor -, hogy az a savkorróziónak, vagyis az oldódásos korróziónak fokozottan ellenálljon.

• „megfelelő” cement
• „megfelelő” adalékanyag váz
• optimális péptartalom
• „megfelelő” kiegészítő-anyag
• viszonylag alacsony víz/cementtényező, azaz tömör szerkezet
• tökéletes bedolgozás
• megfelelő utókezelés
• állandó ellenőrzés
• és a legfontosabb, a technológiai fegyelem betartása.

A Cemkut Kft.-ben kísérleteket végeztek arra vonatkozóan, hogy különböző cementekből készült pép próbatestek hogyan állnak ellen a savas környezetnek. A különböző próbatesteket 3,5±0,5 pH-jú savas közegben tárolták és mérték a tömegcsökkenést – azaz a fogyást. A vizsgálatok során egyértelműen adódott, hogy a kiegészítő-anyag tartalom növekedésével (ami jelen esetbe kohósalak volt), nőtt a savval szembeni ellenállóképesség, kisebb lett a tömegcsökkenés. Ez látható az 1. ábrán. A kísérletekhez felhasznált cementek a DDC Kft. Váci Gyárból származtak.

Tudjuk, hogy a beton tömörsége bizonyos kiegészítő-anyagok adagolásával fokozható. Ezért a kísérletbe bevont cementekhez különböző - magas kovasavtartalmú - kiegészítő-anyagokat adagoltak. Ezután a különböző cementekhez adagolt kiegészítő-anyagokkal készített pép próbatesteken is elvégezték a savas kísérleteket, és megállapították, hogy mindkét – kísérletbe bevont – anyag alkalmazásával a savval szembeni ellenállás fokozható. Viszont a két anyag közt nincs lényeges különbség, akár melyik cementhez adagolják (2. ábra).

Mivel a végső cél egy savkorróziónak ellenálló beton készítése volt, ezért a cementkutatások eredményét felhasználva a BTC Kft. megtervezte, majd elkészítette az azonos összetételű, de különböző cementekből és kiegészítőanyagokból álló betonokat.

Mint már fentebb említettük, téves az a nézet, hogy minél nagyobb szilárdságú betont készítünk, annál nagyobb lesz a savval szembeni ellenálló képessége. Egy C30/37 szilárdsági jelű, 0,45 vagy annál kisebb v/c tényező, speciális kiegészítőanyagot tartalmazó, közel 0% levegőtartalmú betonból sokkal ellenállóbb betont lehet készíteni, mint egy 40/50 szilárdságú betonból. Ezen ismeretek alapján 20 féle keveréket állítottunk elő, és ezeket vizsgáltuk.

Elkészültek az etalon betonok, amelyek a cementet, frakcionált homokos kavicsot, folyósító adalékszert és vizet tartalmazott. Ezután olyan betonokat készítettünk, amelyekhez különböző kiegészítő-anyagokat adagoltunk. Ahhoz, hogy közel 0% levegőtartalmú frissbetont készíthessünk, szükséges a folyósító adalékszer használata, ezen kívül nagyon fontos a folyósító adalékszer és a kiegészítő-anyag összeférhetőségének vizsgálata. A kísérletek során háromféle kiegészítőanyagot használtunk: Centrilit NC, HM 20-044, HDT.

• közel 180 napos kor után a próbatestek telítése ecetsavval (pH=3,0-3,5)
• ezt követően a savas oldat cserélése - az első időben naponta, majd hetente -, miközben a próbatesteket a kialakult védőbevonattól megszabadítottuk
• szemrevételezés
• tömegcsökkenés regisztrálása.

Miért van szükség az oldat cseréjére? Amikor a próbatesteket savas közegbe helyezzük, elindulnak a kémiai folyamatok. A Ca(OH)2 (portlandit) oldatba kerül, amely az ecetsavat közömbösíti, így a tároló oldat pH-ja emelkedik, azaz csökken a savasság. Mérésekkel igazoltuk, hogy 24 óra elteltével a 3,5 pH-jú ecetsavas oldat a próbatest közvetlen felszínén közel semleges, majd ettől távolodva fokozatosan érjük el a 3,5 pH értéket. Oldatcsere nélkül a vizsgálatnak nem lenne értelme, mert 1-1,5 nap múlva a próbatestet egy semleges közeg (azaz víz) venné körül, leállna a korróziós folyamat. Lehet, hogy egy tárolóban ez történik, de mi van akkor, ha a tárolóban lévő anyagmozgásban van, vagy a tárolót folyamatosan ürítik, illetve újratöltik. Ezért döntöttünk a folyamatos csere mellett.

A 3. ábráról egyértelműen leolvasható, hogy a CEM III/B jelű, nagy kohósalak tartalmú cementből készült beton közel „fele olyan gyorsan fogy”, mint a CEM I jelű, tiszta portlandcementből készült beton.

Ez a fogyás csökkenthető, ha az etalon betonhoz nagy kovasav tartalmú kiegészítőanyagok adagolunk. A 4-6. ábrán az etalon betonokból és különböző kiegészítő-anyag hozzáadásával készült betonpróbatestek kumulált tömegcsökkenéseit dolgoztuk fel.

Összefoglalás

A beton próbatesteken is igazolódott, hogy a beton savval szembeni ellenálló képessége függ a cement fajtától (3. ábra). A beton savval szembeni ellenálló képessége fokozható speciális kiegészítő anyagok adagolásával (4-6. ábra).

Mindhárom kiegészítő-anyaggal fokozható a beton savval szembeni elleálló képessége. A kiegészítő anyagok közül jelenleg a HDT használata a legoptimálisabb. Itt kihasználható a kiegészítő-anyag folyósító mellékhatása, így a keveréskor külön folyósítószer adagolására nincs szükség. Következő cikkünkben egy megvalósult projektről számolunk be.