eurÓpai uniÓ strukturÁlis alapok É p Í t Ő a n y a g o k · anyagok (beton és acél)...

ÉP

ŐŐ ANYAGG OO K

II

E U R Ó P A I U N I Ó STRUKTURÁLIS ALAPOK

„Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése”

HEFOP/2004/3.3.1/0001.01

É P ÍÍ TT

A N Y A

K II..

BMEEOEMAS04 segédle t a BME Épí tőmérnök i Kar ha l lgató i részére

Építőanyagok II. (BMEEOEMAS04)

TARTALOMJEGYZÉK

Jelen óravázlat felosztása 1. ÉPÍTŐANYAGOK MEGVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI

2. SPECIÁLIS BETONOK. SZÁLERŐSÍTÉSŰ BETON. KÖNNYŰBETON.

3. A BETON SZILÁRDSÁGÁT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK. GŐZÖLÉS HATÁSA

4. BETONKORRÓZIÓ FOGALMA ÉS TÍPUSAI. A VÉDEKEZÉS MÓDJAI

5. VAS- ÉS ACÉLGYÁRTÁS. VAS-SZÉN ÖTVÖZETEK ÁLLAPOTÁBRÁJA. ACÉL HŐKEZELÉSE

6. ACÉLKORRÓZIÓ. NORMÁLPOTENCIÁL. KORRÓZIÓ ELLENI VÉDEKEZÉS. FELÜLETVÉDELEM

7. MŰANYAGOK. JELLEMZŐI. ELŐÁLLÍTÁSA

8. MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI A HŐMÉRSÉKLET FÜGGVÉNYÉBEN. ÖREGEDÉS. ÜVEGSZÁLERŐSÍTÉSŰ MŰANYAGOK

9. ÜVEG. ALKOTÓANYAGAI. GYÁRTÁSA. TULAJDONSÁGAI

10. BITUMEN ÉS ASZFALT. ELŐÁLLÍTÁSA. TULAJDONSÁGAI

11. ZÁRTHELYI

12. SZIGETELŐANYAGOK. HŐ-, HANG- ÉS VÍZSZIGETELÉS

13. ÉPÍTŐIPARI MINŐSÉG

14. REOLÓGIA ANYAGMODELLEK. ISMÉTLÉS. FELADATBEADÁS A laboratóriumi gyakorlatok témakörei (segédletek a tárgy honlapján) 1. Spontán alakváltozás 2. Hidrotechnika 3. Fémek keménység, ütőmunka 4. Konzisztencia 5. Fémkorrózió 6. Speciális betonok 7. Műanyag 8. Felületvédelem 9. Helyszíni roncsolásmentes vizsgálatok 10. Építőipari minőség 11. Számolási gyakorlatok

Dr. Balázs L. György Építőanyagok II. 1

1. hét: Építőanyagok megválasztásának szempontjai

Építőanyagok II. (BMEEOEMAS04)

BME Építőmérnöki Kar Szerkezet-, Infrastruktúra- és Geoinformatika- építőmérnöki ágazat

kötelező építőmérnöki specializáció Rövid tantárgyprogram: Építőanyagok megválasztásának szempontjai. Speciális betonok. A betonok szilárdságát befolyásoló tényezők: cementtartalom, víz/cement tényező és gőzölés hatása, fagyállóság, vízzáróság. Vas és acél. Gyártás, vas-szén ötvözetek állapotábrája, acélszövetek, martenzit, hőkezelési eljárások. Acélkorrózió, normálpotenciál. Felületvédelem. Műanyagok. Típusok, öregedés, éghetőség, vegyszerállóság, szálerősítésű műanyagok, összetevők. Üveg. Fizikai és kémiai tulajdonságai, üvegtermékek. Bitumen, aszfalt. Víz-, hang- és hőszigetelő anyagok. 1. ÉPÍTŐANYAGOK MEGVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI Az Építőanyagok I. (BMEEOEMAT12) tárgy keretén belül megismertük már a szerkezetépítéshez használt anyagok fő fizikai és mechanikai tulajdonságait.

Jelen félév célja, hogy ismereteinket jelentősen bővítsük egyrészt a már megismert anyagok (beton és acél) további speciális tulajdonságaival, másrészt további anyagok jellegzetes tulajdonságaival.

A természetes kőből készült szerkezetek – megfelelő kőtípus és éghajlati körülmények esetén – évezredes megoldást nyújtottak. Talán megtudjuk valamikor, hogy hogyan épültek az egyiptomi piramisok. Azt mindenesetre tudhatjuk, hogy jóval túlélték építtetőjüket (1.1. ábra). A kőből való építés korlátját annak relatíve kicsi húzószilárdsága jelentette. A gerendák és áthidalók mérete így jelentősen korlátozott volt a keresztmetszeti méretek növelése esetén is mivel azzal az önsúly is nőtt (1.2. ábra).

1.1. ábra: Gizai nagy piramis és szfinx, Egyiptom 1.2. ábra: Kő kapu, Giza, Egyiptom



A kő megmaradt továbbra is az egyik fontos építő és díszítő anyagnak. Erre mutat példát az 1.3. ábra, amelyen a kő erkély és annak alátámasztása is kőből van. (Tehát az alátámasztás már konzolos viselkedést mutat.)

Másik évezredes felhasználási múlttal rendelkező anyag a fa. Az 1.4. ábra egy fa oszlopot mutat, amelynek felső végéhez villás befogással illeszkedik a gerenda. Mint ismeretes, a faanyag elsődleges előnye – könnyű hozzáférhetőségén túlmenően – hogy húzó- és nyomószilárdsága egymással összemérhető. Nagyon fontos, hogy a beépített faanyagot megfelelő védelemmel lássuk el kártevők és tűz ellen.

1.3. ábra: Középkori kő erkély, 1.4. ábra: Fa oszlop villás befogással,

Észak-Olaszország Lichtenstein

Gótikus középkori templomépítészetre mutat példát az 1.5. ábra. A mennyezet íveit kősor hangsúlyozza. Az 1.6. ábra már a XX. Század második felében ferrobetonból épült csarnokszerkezet kupoláját mutatja. (A ferrobeton: kis szemcsés betonból és kis átmérőjű acélbetétek felhasználásával készült vasbetont jelent.) Mindkét kupola esztétikusnak tekinthető, miközben jól láthatjuk az erőjátékot is.



1.5. ábra: Gótikus templomi mennyezet, 1.6. ábra: Palazetto dello sport, ferrobeton

Basel, Svájc kupolája, Róma, Olaszország Tervezte: Pier Luigi Nervi

A kupolában ébredő nyomóerők összegyűjtését láthatjuk az 1.7. ábrán. A kupola teljes, külső megtámasztását ferde, Y alakú vasbeton oszlopok biztosítják (1.8. ábra), amelyek talajszint alatt egy húzott vasbeton gyűrűvel vannak összefogva.

1.7. ábra: Palazzetto dello sport 1.8. ábra: Palazzetto dello sport

Róma, Olaszország Róma, Olaszország


A kupolár lső, ferde támaszai 1. hét: Építőanyagok megválasztásának szempontjai ól leadódó erők összegyűjtése A kupola kü

áltoztassuk alakját ind vízszintes, mind függőleges irányban (kétszer görbült héjszerkezet).

Évszázadokkal ezelőtt az építés empirikusan folyt. Ma már a szerkezeteket tervezzük és csak ismert tulajdonságokkal rendelkező anyagokat igyekszünk beépíteni. Ezt elősegítjük az anyagok előzetes vagy építés közbeni minőségellenőrzésével. A vasbeton szerkezetépítés egy szép és építéstechnológiailag érdekes példáját mutatja az 1.9. és 1.10. ábra. A szennyvíztisztítás egyik fontos műtárgyáról van szó, aminek a neve iszaprothasztó. Lévén, hogy vékony falú vasbetonszerkezetről van szó, amely követi a tojáshéj alakját: tojáshéj alakú iszaprothasztóról van szó. A vasbeton héj építéséhez csúszózsalus technológiát használtak. A zsaluzat alkalmas volt arra, hogy a betonozási ütemek során fokozatosan vm

1.9. áb isza rothasztó,

Németország építési fázisai, Németország

kezettel alakították ki, amin át tudnak hatolni a apsugarak. Erőjátéka szintén jól követhető.

ra: Tojáshéj alakú p 1.10. ábra: Tojáshéj alakú iszaprothasztó

Acélszerkezetek egyik előnye a könnyedség. Erre mutatnak szép példát az 1.11. és 1.12. ábrák. A magas tér lefedését áttört acélszern

1.12. ábra: és oszlopai,

BCE Place, Torontó, Kanada 1.11. á ,

A könnyű acélszerkezetes lefed

bra: Könnyű acélszerkezetű lefedés


BCE Pla1. hét: Építőanyagok megválasztásának szempontjai

ce, Torontó, Kanada

miatt) olyan méretűek, hogy a látogató átsétál a tartó gerincén keresztül kialakított folyosón.

Az üveg kezd napjaink egyik fontos szerkezeti anyagává válni. Egy széleskörűen ismert

(de sokat vitatott) üvegszerkezetű lefedést mutat az 1.13. ábra Párizsból. Egy másik kiragadott példa Párizsból az Új Diadalív (Grande Arche) a La Defense negyedből (1.14. ábra), amelynek áthidaló gerendái (a nagy feszültség

1.13. ábra: A Louvre érkező csarnokának

e, Párizs, Franciaország

üvegszerkezetű lefedés

1.14. á

Párizs, Franciaország

és jogosságára mutat példát az 1.16. ábra, amin egy chicagoi tower éppen karcolja a felhőket.

bra: Grande Arche,

A magasságok meghódítása folyamatos igénye az építőknek, erre mutat összehasonlító példát az 1.15. ábra, amik azt az időpontot tükrözik, amikor Chicagóban egymás mellett állt a legnagyobb acélszerkezetű toronyváz (Sears Tower, 440 m) és a legmagasabb vasbetonszerkezetű toronyhoz (South Wacker Drive, 330 m). Azóta megépült már a Petronas Tower Kuala Lumpurban és épül a Burj Dubai, amelyek ezeket a magasságokat meghaladták, ill. meghaladják. A magasépületeket szoktuk felhőkarcolóknak is nevezni. Az elnevez



1.15. ábra: Magas építmények összehasonlító ábrája

1.16. lhőkarcolás közben,

Chicago, USA ábra: Felhőkarcoló fe



ve: windy city). Az András-kereszt alakú merevítések 20-20 (felül 10) szintet fognak össze.

Egy híres acélszerkezetű magasházat (Hancock Tower) mutat az 1.17. ábra. A 90 szint

merevítését vízszintes terhekkel (szél és földrengés) szemben úgy oldották meg, hogy az András-kereszt alakú merevítő tartókat a homlokzatra vitték ki (1.18. ábra). Ez a megoldás esztétikailag ma is vitatott, de biztonságérzetet kelt (emlékeztetek, hogy Chicago város becene

r oldalnézet, Chicago, USA

1.17. ábra: Hancock Towe

1.18. ábra: Hancock Tower, András-kereszt alakú

omlokzaton, Chicago, USA

st is találni, de így válhatott a város és a repülőtér egy je

nnan kapta, hogy ha rásüt a nap a ferdekábelekre, akkor szinte összefüggő napsávot alkotnak.

merevítések a h

Az anyagválasztást nem csak szilárdsági, alakváltoztatási és tartóssági, hanem esztétikai szempontból is optimalizálnunk kell. Az 1.19. és 1.20. ábrák a log-angeles-i repülőtér irányítótornyának vasbetonszerkezetű, íves kitámasztását mutatják. Biztosan lehetett volna egyszerűbb (és esetleg) olcsóbb megoldá

llegzetességévé és érdekességévé. Sok impozáns, és anyagtani szempontból is érdekes hídszerkezet közül Sunshine skyway

bridge-t (1.21. és 1.22. ábrák) választottam az USA-ból. A floridai Tampa öblöt átívelő híd hajózható fő nyílása ferdekábeles hídszerkezet. Eleganciája vitathatatlan. Nevét talán o



1.19. ábra: p, Los Angeses, USA

Irányítótorony, látké

1.20. ábra: Az irányítótorony kitámasztása, repülőtér, Los Angeles, USA

l, Tampa-St. Petersburg, Florida, USA

1.21. ábra: A Sunshine skyway bridge oszlopa a ferdekábelekke

1.22. ábra: A Sunshine skyway bridge látképe, Tampa-St. Petersburg, Florida, USA



Remélem, hogy mindezen példákkal sikerült kedvet csinálnom ahhoz, hogy hallgatóim részletesen megismerkedjenek a szerkezeti anyagok tulajdonságaival, annak érdekében, hogy képesek legyenek majd impozáns szerkezetek megálmodására és megvalósítására. 1.2. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul shell: héj slip-form: csúszózsalu structural glass: szerkezeti üveg high-rise building: magasépület tower: toronyház sky scraper: felhőkarcoló stiffener: merevítő tartó cable stayed bridge: ferdekábeles híd


2. hét: Speciális betonok. Szálerősítésű beton. Könnyűbeton 2. SPECIÁLIS BETONOK. SZÁLERŐSÍTÉSŰ BETON. KÖNNYŰBETON Az Építőanyagok I. tárgyban megismertük a cement, az adalékanyag, a friss beton és a megszilárdult beton alapvető jellemzőit, beleértve a szokásos vizsgálati módokat is. Jelen félév során a betonokkal kapcsolatos ismereteinket két irányba terjesztjük ki, egyrészt speciális összetételű betonok irányában (szálerősítésű betonok és könnyűbetonok, 2. hét anyaga), másrészt az általános beton tulajdonságok pontosabb megismerésének irányában (3. hét anyaga). 2.1. SZÁLERŐSÍTÉSŰ BETONOK A szálerősítés ötlete évezredekre nyúlik vissza. Már az ókori egyiptomiak szalmát és állati eredetű szőrszálakat kevertek az anyaghoz, hogy annak szívósságát és tartósságát javítsák. Betonok esetén hasonló hatást szeretnénk elérni. Acélszálak alkalmazását betonban Romualdi és Batson (1963) valamint Romualdi és Mandel (1964) kísérletei alapozták meg az 1960-as években.

2.1. ábra: Acél és műanyag szálak betonhoz

Szálerősítésű betonokhoz elsősorban acél és műanyag szálakat használunk (2.1. ábra). Lévén, hogy a szálak fizikai-mechanikai tulajdonságai eltérőek, ezért eltérő hatásuk is lesz a betonra.

Acélszálak elsősorban a szilárd beton tulajdonságait befolyásolják kedvezően. Műanyagszálak elsősorban a friss beton tulajdonságait befolyásolják kedvezően, és

ezen túlmenően a beton tűzállóságát is javítják.


2. hét: Speciális betonok. Szálerősítésű beton. Könnyűbeton

Acélszálak fő felhasználási területei:

ipari padlók, alagútépítés, lakásépítés (pincefalak, alapok), paneltermek

Műanyagszálak fő felhasználási területei: vakolatok esztrichek, lövellt beton, kis terhelésű ipari padlók.

2.1.1. Fogalmak A szálerősítésű beton kifejezéshez könnyen hozzá tudjuk tenni a szál anyagát, s így lesz például:

acélszál erősítésű beton = steel fibre reinforced concrete vagy műanyagszál erősítésű beton = polimeric fibre reinforced concrete.

A száltartalmat térfogategységre vonatkoztatva %-osan vagy kg/m3-ben adhatjuk meg.

Az anyagsűrűségeket is figyelembe véve:

1 V% acélszál = 78,5 kg/m3

1 V% műanyagszál = 9,0 kg/m3. száladagolást jelent.

A szálhossz (ℓ) és szálátmérő (Ø) anyagát szálkarcsúságnak (ℓ/Ø) nevezzük. Most részletesen bemutatjuk acélszál erősítésű beton viselkedését nyomó-, ill. húzó igénybevétel esetén. 2.1.2. Acélszálak hatása nyomó igénybevétel esetén A 2.2. ábra mutatja acélszál erősítésű beton σ-ε diagramját különböző száltartalmak esetén (0 V% referencia beton szál nélkül, 0,5 V% = 78,5/2 kg/m3 és 1 V% = 78,5 kg/m3 acélszállal).

2.2. ábra: Acélszál erősítésű betonok σ-ε diagramja



A 2.2. ábrából az alábbi, általános következtetéseket lehet levonni: Az acélszál tartalom növekedtével:

1. Nő a beton szívóssága (energia elnyelő képessége), amit az ábra alatti terület (integrál) növekedéséből olvashatunk le.

2. Nő a beton törési összenyomódása (vagyis növekvő εc abszcissza értékek érhetők el).

3. Enyhén nő a kezdeti rugalmassági modulus.

4. Nem nő jelentősen a nyomószilárdság. Általában azt szoktuk feltételezni, hogy 1 V% acélszál 10% nyomószilárdság növekedést okoz, és a változás 0 és 1 V% között lineárisnak tételezhető fel.

2.1.3. Acélszálak hatása húzó igénybevétel esetén

célszál erősítésű beton viselkedését tengelyirányú húzó, hajlító és tengelyre merőleges húzó énybevétel esetén a 2.3. ábra mutatja.

a)

c)

Aig

2.3. ábra: Acélszál erősítésű beton viselkedése húzó (hajlító igénybevétel esetén

Sematikus ábrák (Falkner, 1998) .

a) tiszta húzás; b) hajlítás; c) tengelyre merőleges húzás

b)



m esik le zérusra, hanem közel konstans szinten állandósul. A berepedést követő maradó húzószilárdság értéke függ a szál mennyiségétől, geometriai, továbbá szilárdsági és tapadási jellemzőitől.

Hajlítás esetén az erő-lehajlás vagy nyomaték görbéket ábra berepedéskor enyhén leesik nagy konstans értéken marad a száltípustól és a szálmennyiségtől függően. Jól látható, hogy a m anikában megtanult (lásd Építőanyagok I., 1. hét anyagát is) rugalmas-képlékeny viselkedés acélszálak alkalmazása esetén elérhető.

Tengelyre merőleges húzás esetén a tengelyirányú húzáshoz hasonló viselkedést kapunk, lévén, hogy a tönkremenetel itt is húzási jellegű. 2.1.4. Műanyagszálak fő hatásai Műanyagszálak elsődleges hatásai

− csökkenthetők, ill. megszüntethetők a friss beton képlékeny zsugorodásából származó repedések,

− javul a beton tűzállósága. 2.2. KÖNNYŰBETONOK

önnyűbetonok alkalmazása értelemszerűen az önsúly csökkentése miatt merült fel. A önnyűbetonnak azonban jelentős hőszigetelőképessége is van, amit szintén kihasználhatunk. önnyűbetonnak tekintjük mindazokat a betonokat, amelyek testsűrűsége bedolgozott

llapotban 2000 l ismert példát utat a 2.4. ábra

betonösszetétele, Chicago, USA

Tengelyirányú húzás esetén a berepedést követően a maradó húzóerő ne

ech

KkKá kg/m3-nél kisebb. Könnyűbeton szerkezeti alkalmazására jó

. m

A könnyűbeton fő jellemzői: cement CEM I310 kg/m3

homok 415 kg/m3

duzzasztott anyag 830 kg/m3

légtartalom 5-8% effektív v/c 0,64 testsűrűség (28 napos) 1680 kg/m3

hengerszilárdság(28 napos) 25 N/mm2

rugalmassági modulus 16 GPa

2.4. ábra: Marina City Tower látképe és



A 180 m magas Marina City Tower-t Chicagoban 1962-ben építették könnyűbetonból z önsúly csökkentése érdekében. A könnyűbeton jellemzőit fényképfelvétel mellett láthatjuk.

lárdságú könnyű adalékanyagos betonból (2.5. ábra jobb oldali kép). Ezen őolajfuró torony esetében a vízmélység már 350 m volt. Így már nem is lábakon álló

szerkezetként, hanem úszó, lehorgonyzott szerk

aA toronyház a kukoricaház becenevet kapta megjelenése miatt, valószínűleg azért, mert a szinteket előregyártott cikkelyekből rakták össze, ami kívülről is látszik.

A könnyűbeton építés egy másik híres példája a kőolaj fúrótornyok világából származik. A Heidrun nevű kőolajfúró tornyot Norvégiában 1995-ben építették 60 N/mm2 karakterisztikus szik

ezetként lett kialakítva.

2.5. ábra: Norvégiai kőolajfúró tornyok


. György Építő16 anyagok II.

2. hét: Speciális betonok. Szálerősítésű beton. Könnyűbeton 2.2.1. Könnyűbetonok felosztása A könnyűbetonok felosztását a 2.6. ábra mutatja. A pórustartalom növelésének módja szerint megkülönböztetünk: könnyű, adalékanyagos, .... és szemcsehézagos könnyűbetont.

2.6. ábra: A könnyűb sének módja szerint

) A szemcsehézagos könnyűbetonok csoportjába azokat a betonokat soroljuk, amelyek dalékanyaga 10-20 mm átmérőjű zúzalék és a cementpép az adalékszemcséket csak az rintkezési pontokon ragasztja össze (nagyon telítetlen beton). A szemcsék közötti tér itöltetlen marad és ezáltal érhető el a betonfal kisebb hővezetési tényezője. Angol neve „no nes” technológia.

) Könnyű adalékanyagos beton azáltal lesz könnyű, hogy könnyű adalékanyaggal készítik. önnyű adalékanyaggal készített beton esetén sem a víz-cement tényezőnek, sem a onzisztencia mé a keverővíz egy

ű tos értéke nem atározható meg. Másrészt oka az, hogy a könnyűbetont rendszerint adott testsűrűségig

artalma. n a C jelű betonokéval azonos. A hővezetési tényező és a

etonok felosztása a pórustartalom növelé

aaékfi bKk résnek nincs jelentő szerepe. Ennek oka egyrészt az, hogy

adalékanyag felszívja, és így a víz-cement tényező ponrészét a könnyhtömörítik és nagy lehet a beton légt

A beton zsugorodása általábabeton testsűrűsége között lineáris az összefüggés (2.7. ábra).

Dr. Balázs L


2.7. ábra: Összefüggés a hővezetési tényező és a könnyűbeton testsűrűsége között c) Sejtesített könnyűbetonoknak azokat a könnyűbetonokat nevezik, amelyeket a gáz-, ill. habképzők vagy fölös víz által bevitt pórusokkal tesznek könnyűvé. Előbbieket sejtbetonoknak, utóbbit mikroportinak nevezik. A sejtbetonokat autoklávolással, kb. 176°C hőmérsékleten szilárdítják. Kötőanyaga cement vagy mész. Cement kötőanyagú gáz- és abbetonok szilárdsága két részből tevődik össze, nevezetesen a cement által létrehozott zilárdságból, és a cement szilárdulása során felszabaduló kalcium-hidroxid és a kvarc akciójából adódó kalcium-hidro-szilikátokból. Gáz- és habszilikát szilárdulása során csak

tóbbi szilárdság jön létre. A mész-kovasav reakcióhoz nagy fajlagos felületű, kovasavdús dalékanyagra van szükség. Ez lehet finom kvarcőrlemény.

A könnyűbetonok szilárdsági osztályait a 2.1. táblázat mutatja az európai etonszabvány (EN 206-1) előírásnak megfelelően. A szabványos összetételű, C jelű betonok zilárdsági osztá

mögötti hengers nak egymáshoz esd össze Építőanyagok 10.2 táblázat). Az eltérés oka a betonok belső teherviselési módjai

özötti különbségekben keresendők (2.8. ábra). Szokványos beton esetén az adalékanyag szemek biztosítják a fő teherviselő elemet, míg könnyűbeton esetén a cementkő a fő teherviselő elem, mert az adalékanyag szemcseszilárdsága kicsi (szinte nulla is lehet).

Könnyűbetonok tipikus tönkremeneteli módja, hogy az adalékszerek elrepednek, ami a törési felületen jól látható.

Könnyűbetonok testsűrűség és felhasználás szerinti felosztását a 2.9. ábra mutatja. Hőszigetelő könnyűbetonok az 1000 kg/m3 alatti testsűrűségű betonok. Szerkezeti könnyűbetonok az 500-2000 kg/m3 testsűrűség tartományba eső betonok (látható, hogy átfedés van a két kategória között).

hsreua

bs lyaival összehasonlítva feltűnhet, hogy az LC (ligthweight concrete) jel

zilárdság és a per jel mögötti kockaszilárdság közelebb van(vk



2.8. ábra: Szokványos és könnyűbetonok belső teherviselésének összehasonlítása

2.1. táblázat: Könnyűbetonok szilárdsági osztályai, MSZ 4798-1:2004



2.9. ábra: Könnyűbetonok testsűrűség és felhasználás szerinti felosztása A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul fibre reinforced concrete szálerősítésű beton fibre szál steel glass polimteel fibre reinforced concrete acélszál erősítésű beton bre length szálhossz bre diameter szálátmérő ritical length szálkarcsúság ughness szívósság

lastic shrinkage cracking friss beton képlékeny zsugorodásából of fress concrete származó repedések

ghtweight concrete könnyűbeton ghtweight aggregate concrete könnyű adalékanyagos beton

elhasznált irodalom

Baláz 320-324.

Balázs L. Gy. – Polgár L.: „A szálerő ítésű betonok múltja, jelene és jövője”,

VASBET

fibre acélszál fibre üvegszál eric fibre műanyag szál

sfifictop

lili F

s Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp.

sONÉPÍTÉS 1999/1, pp. 3-10., www.fib.bme.hu

Falkner, H.: „Innovatives Bauen”, Betonwerk + Vertigteil-Technik, Nr. 4/1998, pp. 42-51.



Romualdi, J.P., Batson, G.B.: „Behaviour of Reinforced Concrete Beams with Closely Spaced

Reinforcement”, ACI Journal, June/1963, pp. 775-790. Romualdi, J.P., Mandel, J.: „Tensile Strength of Concrete Affected by Uniformly Distibuted

Short Lengths of Wire Reinforcement”, ACI Journal, June/1964, pp. 657-671. Gyakorlati segédletek


3. hét: A beton szilárdságát befolyásoló tényezők. Gőzölés hatása. Beton

TON SZILÁRDSÁGÁT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZ3. A BE ŐK. GŐZÖLÉS HATÁSA. BETON

Jelen leendő érnökeinknek tényleges szerkezetek megvalósításával kapcsolatos tennivalók megértésére.

ési példát mutat. Előregyártott vasbeton vázas csarnokszerkezet nagy sztávolságú előfeszített vasbeton főtartóval.

3.2. ábra: Feszített-függesztett (extradosed) hídszerkezet Letenyénél az M7-M70 kereszteződésében, Hídépítő Zrt.

fejezet arra való törekvés, hogy anyagtani oldalról lehetővé tegyük

mA 3.1. ábra magasépítfe

3.1. ábra: Előregyártott vasbeton vázat csarnok, ASA Kft.



felelevenítéseként tekintsünk rá a 3.3. ábra bemutatott, különböző szilárdságú betonok

törési összenyomódás és (3) nő a szilárdsághoz tartozó alakváltozás értéke. 3.3. ábra: Különböző szilárdságú betonok σ-ε diagramjai

3.1. A BETON SZILÁRDSÁGÁT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK A beton tulajdonságait értelemszerűen alkotóinak tulajdonságai határozzák meg. A fel és adalékanyag szinte végtelen kombinációja képzelhető el, ezért van az, hogy a beton tulajdonságok nagyon széles skálán mozognak. A beton szinte most már az gunk, amelyeket az építkezés helyszínén mi dolgozunk be, és végleges tulajdonságait a bedolgozás milyensége is jelentősen befolyásolja (pl. a bevitt levegő mennyiségével).

A beton törési mechanizmusa jellemezhető a 3.4. ábra szerinti módon. A beton σ-εiagram kezdeti szakasza mintegy 50%-os (száraz beton esetén esetleg magasabb szintig) neárisan ruga ∆V) örbe eddig a szintig konstans. Ennél magasabb teherszinten egyre több munkarepedés jelenik eg a beton belsejében a σ-ε diagram non-lineritását okozva (Ez mutatkozik a rfogatváltozás ábrában is). A szilárdság elérése előtt az alakváltozások jelentősen egnövekszenek, és végezetül szétesik az anyag.

Az Építőanyagok I-ben elhangzottak

σ-ε diagramjaira. Amint emlékszünk rá, a nyomószilárdság növekedtével (1) nő a kezdeti rugalmassági modulus, (2) csökken a

használható cement, víz

egyetlen szerkezeti anya

dlig

lmasnak tekinthető. A 3.4. ábra jobb oldalán bemutatott térfogatváltozási (

mtém



3.4. ábra: Beton törési mechanizmusának szakaszai központos nyomás esetén és a hozzátartozó térfogatváltozási görbe

3.5. ábra: Betonszilárdság kéttengelyű igénybevétel esetén



Szerkezeti elemeink jelentős részéről (ill. azok egyes szakaszain) többtengelyű énybevétel lehet. A betonszilárdság alakulását kéttengelyű igénybevétel esetére a 3.5. ábra utatja (a pozitív előjel húzást, a negatív előjel nyomást jelent). A 3.5. ábrából látható, hogy bbtengelyű igénybevétel esetén az egytengelyű igénybevételnél nagyobb szilárdsági értékek

rhetők el.

.1.1. A cementszilárdság hatása

cementnél három szilárdsági osztályt különböztetünk meg (lásd Építőanyagok I. 8.1. blázat). A három szilárdsági osztálynak megfelelő cement jelek például tiszta

ortlandcement esetén: CEM I 32,5; CEM I 42,5; CEM I 52,5. Kísérleti eredmények szerint a eton szilárdsága a cement (mint kötőanyag) szilárdságától közel lineárisan függ.

3.1.2. A cementtartalom hatása Az el ezési adatok között ismertük meg növekedését mutatja a 3.6. bra a cement +0,25-nél kisebb homoktartalom függvényében. A felső ábrán pedig a zükséges pépmennyiséget mutatja.

3.6. ábra: A beton kockaszilárdsága cement +0,25-nél kisebb homoktartalom függvényében

igmtöé 3 Atápb

őírt minimális cementtartalmat az Építőanyagok I. tárgyban szereplő betoterv (11. hét anyaga). A kockaszilárdság

ás



A cementtartalom kezdeti növelésével a kockaszilárdság és a péptartalom lineárisan nő. A péptelítettséget elérve azonban a lineáris növekedés tendenciája (iránytangense) lecsökken, vagyis a cementtartalom növelése előzőeknél kisebb szilárdságnövekedést eredményez. Ez arra utal, hogy a péptelített beton a leggazdaságosabb, de szilárdságilag nem mindig feltétlenül elegendő.

t, a lemezes zemek a húzószilárdságot befolyásolják kedvezően.

.1.4. A víz-cement tényező hatása

mennyiségből és a bedolgozhatósághoz szükséges ízmennyiségből. A cement szilárdulásához kémiailag csak 0,15-0,18 víz-cement tényezőre olna szükség. Ha az adalékanyag nedvszívása kicsi, akkor a többi a megfelelő edolgozhatósághoz ilyen értékben bedolgozható, tehát hogy milyen betonkonzisztenciát kell előállítani, a ndelkezésre álló tömörítőeszköz, a vasszerelés sűrűsége és az elem méretei határozzák meg.

A betonkészítés során tehát a konzisztenciát kell betartanunk. Törekedni kell azonban rra, hogy a víz-cement tényező közben minél kisebb legyen.

A víz-cement tényező növekedtével a betonszilárdság jelentősen csökken (3.6. ábra), ert a kémiailag meg nem kötött víz jelentős része elpárolog, s így a porozitást növeli.

A betonszilárdság növelésének elsődleges útja a cementkő porozitásának csökkentése. A vízmennyiség csökkentését ma már adalékszerek felhasználásával igyekszünk elérni.

3.1.3. Az adalékanyag hatás

Az adalékanyag szemcseszilárdságának értelemszerűen hatása lehet a beton szilárdságára. Emlékezhetünk azonban, hogy az előző fejezetben bemutatott könnyűbetonok esetében nem feltétlenül tettünk előírás a könnyű adalékanyag szemcseszilárdságára vonatkozóan.

Ásványi eredetű adalékanyagok esetén zömök szemek a nyomószilárdságos

3

A bedolgozott friss betonhoz szükséges vízmennyiség, ill. a víz-cement tényező három részből tevődik össze: nevezetesen a cement szilárdulásához szükséges vízmennyiségből, az adalékszemek által elszívott vízvvb szükséges vízmennyiség. Azt pedig, hogy a beton hogyan, mmre

a

m



térben. Legnagyobb előnye az,

hogy

a követ

A pihentetés a sablonba bedolgozott beton tárolásának tartama szobahőmérsékleten. A pihentetés lehetővé teszi, hogy a keverővíz egy része fizikailag és kémiailag kötött állapotba kerüljön, a beton megdermedjen és jobban ellenálljon a gőzölés során fellépő fizikai erőknek. Ha lehetséges, akkor a földnedves betonokat 1,5-2 órán át kell pihentetni, ami kb. a kötési idő kezdetének felel meg.

3.6. ábra: A beton kockaszilárdsága a víz-cement tényező függvényében

3.1.5. A gőzölés hatása

A gőzölés (vagy hőérlelés) a beton melegítését jelenti páradúsaz előregyártott üzemekben a beton egy műszakban legyártva elérheti a feszítőerő

ráengedéséhez szükséges szilárdságot is (kb. 0,75 Rc, 28). A gőzölés menetét a gőzölési diagramban (3.7. ábra) szokás ábrázolni, amely kező szakaszokra bontható: pihentetés, felfűtés, izotermikus érlelés, lehűtés.



3.7. ábra: A beton gőzölése (hőérlelése)

rben a tárolótér hőmérsékletéről az izome

a (állandó kamra

rséklete 70-75°C, a heterogén cementeké 80-90°C. A lehűtés célszerű sebessége mintegy 30°C/h. Ha a betont igen gyorsan hűtik le, akkor a

agyobb tömegű betonban az egyenlőtlen lehűlésből hőmérsékleti feszültségek és repedések eletkezhetnek.

.2. A beton vízzáróságát befolyásoló tényező

a a megszilárdult beton vízzel érintkezik, akkor kapilláris pórusain keresztül víz hatol bele ssan.

A felfűtés az az időtartam, amíg a betont a gőztétrikus érlelés hőmérsékletére melegítik. Az izotermikus érlelés tartama alatt következik be a beton szilárduláshőmérséklet). Ebben a szakaszban bekövetkezhet a beton fizikai romlása, ugyanis a

betonból a keverővíz olyan mértékig elpárologhat, hogy a beton kiszárad és a kémiai reakcióhoz szükséges víz nem lesz meg.

Az optimális gőzölési hőmérséklet függ a cement fajtájától. Tiszta portlandcementek optimális gőzölési hőmé

nk 3 Hla



3.8. ábra: Vízbehatolás betonban

3.8. ábra: Vízzáróság vizsgáló készülék és a vízzáróság vizsgálata 5 bar nyomással


3. hét: A beton szilárdságát befolyásoló tényezők. Gőzölés hatása. Beton 3.3 A beton fagyállóságát tényezők

.4 A beton kopásállóságát befolyásoló tényezők

3.9. ábra: A beton kopásállóságát befolyásoló tényezők 3

3.10. ábra



.5. A B

jelenleg szóba jöhető fontosabb sugárzások közül csak a γ-sugárzás és a neutronsugárzás llen kell betonnal védekezni.

γ-sugarak elleni védelmül a nagy testsűrűségű nehézbetonok (HC jelű) jöhetnek zámításba, mivel a sugárgyengítő hatás az alkotók atomtömegétől és a beton testsűrűségétől gg. A beton sugárgyengítő hatása arányos testsűrűségével.

A magreaktoroknál a neutronsugárzás elleni védelmül felhasznált beton egyrészt meg ell hogy feleljen a γ-sugárzás elleni védelemnek, másrészt pedig a védőfal anyaga a eutronsugárzás leárnyékolására szolgál és emiatt könnyű elemeket (hidrogént) kell rtalmaznia. Ezt a betont hidrátbetonnak nevezik.

A nehézbetont nehéz adalékanyaggal lehet előállítani. Így adalékanyagként számításba n hazai viszonylatban a vasadalék, a limonit, a barit, a különböző színesfémércek salakja. A

aksi atomerőmű 3900 kg/m3 testsűrűségű betonjához hematit és acélsörét adalékanyagot asználnak. A hidrátbeton olyan nehéz beton, amelynek a hidrátvíztartalma is elő van írva. hhez adalékanyagként a limonit és a bauxit lennének a legmegfelelőbbek. Kötőanyagként ementet használnak.

A nehézbeto gesen a C jelű etonokétól.

.6. A BET

3.11. ábra: Betonacél lenyomata betonban (tapadás)

3 ETON SUGÁRVÉDELMÉT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK

Ae

sfü

knta

jöphEc

n készítésének technológiája nem különbözik lényeb 3 ON ÉS A BETONACÉL EGYÜTTDOLGOZÁSA



témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul

ilure mechanism törési mechanizmus iaxial strength kéttengelyű szilárdság inimal cemet content minimális cementtartalom

hemically required water-cement ratio kémiailag szükséges víz-cement tényező eat curring hőérlelés (gőzölés) ond tapadás

elhasznált irodalom

alázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 300-19.

Gyakorlati segédlet

3.12. ábra

A fabmchb F B3


4. hét: Betonkorrózió fogalma és típusai. A védekezés módjai

4. BETONKORRÓZIÓ FOGALMA ÉS TÍP SAI. A VÉDEKEZÉS MÓDJAI 4.1. A BETONKORRÓZIÓ FOGALMA A korrózió a beton károsodása külső vagy belső kémiai, fizikai-kémiai vagy biológiai hatásokra.

A betonra kívülről ható anyagok által okozott korróziót kémiai korróziónak (a továbbiakban csak ezzel foglalkozunk) nevezik és a hatásmechanizmus szerint négy korróziótípust különböztetünk meg.

Az A típusú korróziót a cementkő vegyületei lágyvíz vagy (és) sóoldatok hatására végbemenő oldódása vagy átalakulása okozza.

A B típusú korrózió savak, savanyúan hidrolizáló sók, lúgok és bázikusan hidrolizáló sók hatására következik be.

A C típusú korrózió azáltal megy végbe, hogy a hatóanyagok térfogat növekedésével járó vegyületeket hoznak létre.

A D típusú korrózió a szervez vegyületek hatására keletkezik. 4.1.1. Az A típusú korrózió 4.1.1.1. Kilúgozási korrózió A ható vegyület a cementkövet alkotó vegyületek oldódását vagy átalakulását csak meghatározott kölcsönhatás, pl. kilúgozó hatás esetén okozza.

A ható közeg agresszivitását a kation minősége és mennyisége, valamint a keletkező kalciumvegyület oldékonyságát befolyásoló anion minősége és mennyisége határozza meg.

A kilúgozást okozó, gyakrabban el tionok: a nátrium, a kálium, a kalcium (500 mg/ℓ oldatkoncentrációig), valamint s víz.

A teljesen tiszta, sómentes desztillált víz, ipari kondenzált víz, hólé, esővíz, patakok, ennyiségű oldott anyagot

ű anyagot képes feloldani. Így az ilyen

a pH csökkenését és a a ka inát-

hidroxid ), a mozgóvizek, a nagy C3S-

többfélék lehetnek: a képződő kalciumvegyület a ható rózió végbemegy (klorid, nitrát, acetát). A képződő kalciumvegyület a

2. Cserebomlási korrózió

let kationja a cementkő vegyületeit kedvezőbb tulajdonságúvá alakítja vagy oldódását okozza. Leggyakoribb kation az ammónium és a magnézium.

U

őforduló ka az io menten

tavak, folyók, lápok lágyvize káros a betonra. A lágy víz kis mtartalmaz, a telítettségi állapot elérésig nagy mennyiséglágy vizek a portlandcementtel készült betonokkal érintkezve kioldják a hidrolízis során felszabaduló kalcium-hidroxidot.

A betonban lévő kalcium-hidroxid kioldódása maga után vonja beton szilárdsághordozó e lcium-szilikát-hidrátoknak vegyületein k, és a kalcium-alumhidrátoknak az elbomlását. A ceme ő stabilitása megszűnik. A kalcium-ntkkioldódását a betonból elősegítik: a lágy vizek (esővíz, hólé stb.tartalmú cement, nyomás alatt átszivárgó vizek.

A kilúgozást befolyásoló anionokközegben oldódik, a korható közegben nem oldódik, ill. oldékonysága kicsi (karbonát, oxalát, sziliko-fluorid). .1.1.4

Az agresszív vegyü



Talajvizeinkbe magnéziumion főleg magnézium-szulfátból, magnézium-kloridból és agnézium-hidro-karbonátból kerül, amely magnézium-karbonátból képződik. A

nra, mert a kalciumsókkal cserebomlásba lépnek, l.:

2 + Ca(OH)2 = CaCℓ2 + Mg(OH)2.

kimos. A cementkő összes kalciumtartalma fokozatosan kicser

ben, trágyalében, műtrágyában, gázgyárakban fordu

élyesebbek a magnéziumsóknál.

4.1.2.

.1.2.1. Savkorrózió

savak hatására kétféle reakciómechanizmust különböztetünk meg. főleg abból áll, hogy a beton felületén lévő karbonátos réteget

loldják és ezáltal a mész kilúgozódását megkönnyítik. A savak oldóképessége nagyobb,

adják és tönkreteszik.

4.1.2.

a csak az erős lúgoldat ártalmas, mint pl. a tömény NaOH-oldat,

t.

ó kémiai reakciók

előforduló ion a zulfátion, mely agresszív talajvizeinkben nátrium-szulfát formájában van jelen.

mmagnéziumsók általában veszélyesek a betop

MgCℓ A magnézium-hidroxid vízben gyakorlatilag oldhatatlan, a beton pórusaiban, ill.

felületén felhalmozódik, melyet a vízélődik magnéziumra, ami a beton széteséséhez vezet. Az ammóniumion főleg ipari szennyvizekl elő nagyobb mennyiségben. Az ammóniumsók vesz

A B típusú korrózió

4 A

A savak roncsolóhatásafemint a lágy vízé, ezért a savas korrózió nagyobb károkat okoz.

A betont a szervetlen és szerve savak egyformán megtámA betonkorróziót okozó leggyakoribb szervetlen savak: szénsav, kénsav, sósav,

salétromsav. Szerves savak közül: ecetsav, tejsav, hangyasav.

2. Lúgkorrózió

A lúgok korróziós hatása jóval kisebb mértékű a savakénál. Kis koncentrációjú lúgos oldatok nem károsak a betonra, hiszen a cement maga is lúgos kémhatású a hidrolízis folyamán keletkezett Ca(OH)2-tól. A betonr

amely elsősorban a kalcium-aluminát-hidrátot oldja ki a betonból oldható nátrium-aluminát formájában. Az egyes klinkerásványok lúgérzékenysége növekvő sorrendben a következő: C3S < βC2S < C4AF < C3A. (A klinkerásványokat az Építőanyagok I. tárgy 8. heti anyagában mutattuk be.)

Az ammónium-hidroxid nem okoz korrózió

4.1.3. A C típusú korrózió 4.1.3.1. Térfogat-növekedést okoz Az agresszív vegyületek a cementkő alkotóival reakcióba lépnek és ezáltal nagyobb térfogatú vegyület keletkezik, ami a cementkő szerkezetét roncsolja. A leggyakrabban s



Az ipari szennyvizekben főleg az ammónium-szulfát [(NH4)2SO4], réz-szulfát (CuSO4), cink-szulfát (ZnSO4), alumínium-szulfát [Aℓ2(SO4)3] és vas-szulfát [FeSO4, Fe2(SO4)3] fordul elő. A szulfátos korrózió általában abban különbözik a lágy víz okozta és cserebomlásos korróziótól, hogy nem kilúgozást, hanem térfogat-növekedést okoz. A reakció folyamán kalcium-aluminát-szulfát-hidrát képződik. Ez a vegyület a cementbacilus. Ez a cement szilár aSO4 reakciójából és ettringitnek neveztük. Térfogat-növekedés ott is bekövetkezik, de nem okoz kárt, mert kötés közben keletkezik, amiko

ó kristályosodás

A ható vegyület oldat formájában felszívódik a pórusokba, majd a betonban kikristályosodik s a beton szerkezetét roncsolja. Ez a folyamat játszódik le az építőkövek kristályosodási

a korróziót mesterségesen hozzák létre. Kristályosodás okozta nkremenetelt fatelítő üzemek betonjában is észleltünk.

hatnak a betonra. A lenolaj, ricinu ra. Ezek a ve

b ideig tartó behatásra a beton ljesen meglágyul.

Más a helyzet az ásványi olajokkal és zsírokkal, amelyek fő tömegükben a ak (kenőzsírok, kenőolajok, petróleum stb.).

A felsorolt anyagok akkor károsak a betonra, ha az porózus és ezáltal átitatják vagy

.2. A BETONKORRÓZIÓ ELLENI VÉDEKEZÉS AKTÍV MÓDJAI

lvezetése. Ez az egyik legmegbízhatóbb módja a korrózió elleni édelemnek, de nem mindig használható. Az agresszív víz közömbösítése végbemehet kémiai

dó hatású talajvíz agresszivitásának sökkentésére minden olyan reakció alkalmas, amely a támadó hatást semlegesíti. Így pl. a

dulása során is keletkezik a C3A és C

r a beton még nem szilárd. Roncsolóhatást akkor fejt ki, ha az a már megszilárdult betonban keletkezik, mert a betont szétroncsolja.

4.1.3.2. Térfogat-növekedést okoz

évizsgálata során, amikor is tö 4.1.4. A D típusú korrózió

A szerves vegyületek által okozott korrózió mechanizmusa nem teljesen ismert. Eredetük, vegyi összetételük szerint különbözőképpen solaj, vaj, állati zsírok, vagyis az észtertípusú vegyületek károsan hatnak a betongyületek a beton Ca(OH)2-jával elszappanosodnak, vagyis az olajok és zsírok

savkomponenseivel szilárdság nélküli sót képeznek. Hosszabte

szénhidrogénekből álln

pedig, ha az anyagok savtermészetű vegyületek, mint nafténsavakat, fenolokat tartalmaznak, melyek a kalciumionokkal sókat képeznek. A sóképzés a beton elroncsolódásához vezet.

A savmentes ásványi olajok sem egészen hatástalanok a betonra. A betonba hatolva annak a tulajdonságait (pl. cementkő és adalékanyag tapadása) kedvezőtlenül befolyásolják, de eltávolításuk (pl. kiszárítás) után a beton közelítően visszanyeri eredeti tulajdonságait. Ezért ezt reverzibilis korróziónak nevezik.

4 Az agresszív víz, olaj stb. evvagy biológiai úton, de ritkán kerül sor. A támacveszélyes savas hatás darabos mészkővel vagy dolomittal, égetett mésszel, mészhidráttal, mésztejjel és egyéb hulladék lúgoldatokkal semlegesíthető.



A szénsav korróziója ellen a portlandcementhez mészkőlisztet adagolhatunk. Szénsav hatása ellen előnyös a nagyobb cementadagolás is, mert a nagyobb tömörség

mellett a több cementből a szilárdulás folyamán több Ca(OH)2 szabadul fel, amely több szénsavat köt meg. 4.2.1. A VÉDEKEZÉS PASSZÍV MÓDJAI a) Agresszív hatásoknak ellenálló az olyan beton, amely szakszerű tervezés, készítés, rendszeres karbantartás és rendeltetésszerű használat esetén a tervezett élettartam alatt nem árosodik. Ez a védekezés elsősorban agresszív talajvízben álló betonalap esetén jön

em előtt tartani: 1. Minden esetben vízzáró betont kell készíteni,

Tehát a szulfátálló portlandcementeknek itt van gyakorlati jelentősége.

kítása. Minden agresszív hatás a beton felületén kezdődik, ezért beton felületének állapota fontos szerepet játszik a korrózió elleni védelemben. A felületi

elülethez jól tapad

at. Vakolatra, betonfelületre felhordott vízüveg a szabad Ca(OH) -dal kalciu

vízüveget frissen készült felüle

tána szerv

k bevonására: − meleg állapotban,

kszámításba. Anyagtani szempontból két dolgot kell sz

2. Az agresszivitás mértékétől függően választjuk meg a cementet. A jósági sorrend: − tiszta portlandcement (legkevésbé ellenálló), − heterogén pc, − szulfátálló pc.

b) Vízzáró felületi réteg kialaakiképzéstől, bevonattól megkövetelik, hogy vízátnemeresztő, hézagmentes, a f

ó, szilárd, de rugalmas legyen. A felületi védelem közül néhányat röviden az alábbiakban ismertetünk: Vízzáró cementvakolat készítése a megfelelő cementtel kézi eljárással vagy

torkrételjárással. Vízüveg bevon 2m-metaszilikát-hidrátot képez, amely a pórusokat teljesen eltömi és a beszáradás után

igen gyorsan jól védő, zománcszerű 1-2 mm vastag bevonatot ad. Atre kell felvinni, mert a levegőn már karbonátosodott rétegen a kalcium-szilikát-

képződés elmarad. A beton felülete hidrofóbbá tehető, ha előbb vizes szappanoldattal, majd u

etlen sók (AℓCℓ3, ZnCℓ2 stb.) oldatával kezelik. Talajnedvesség, savat és más agresszív anyagot tartalmazó talajvíz ellen igen jó

védelmet nyújt a bitumenes bevonat. Háromféle módon használható felülete

− vizes bitumenemulzió alakjában, − szerves oldószerben oldva.

Sav- és lúgálló védőréteg kialakítása műgyanta bevonattal (a műgyanta több rétegben hordható fel és tartalmazhat a szilárdság növelése céljából üveggyapot vagdalékot is). Ebbe a csoportba tartozik a felület hidrofobizálása szilikonlakk-kenéssel. c) Különlegesen erős korrózió esetén burkolólapok elhelyezéséra sav- és lúgálló anyagokból (keramit, üveg, kőagyag, klinker, csempe, ólom stb.).


4. hét: Betonkorrózió fogalma és típusai. A védekezés módjai 4.3. A

leromlás

témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul

concrete corrosion betonkorrózió deterioration 4.4. Felhasznált irodalom Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 324-

329.


5. hét: V ezelése as- és acélgyártás. Vas-szén ötvözetek állapotábrája. Acél hők 5. VAS- ÉS ACÉLGYÁRTÁS. VAS-SZÉN ÖTVÖZETEK ÁLLAPOTÁBRÁJA.

ACÉL HŐKEZELÉSE

yaga) megismertük a fémek fő llemzőit, a betonacélok és a feszítőbetétek σ-ε diagramjait, a betonacélok hideg alakításának atását, az acélok relaxációját, a magas hőmérséklet hatását az acélok mechanikai

tőséget, ill. szénegyenértéket és az acélkorrózió folyamatát. Az 5. s 6. hét anyaga ezen ismeretek bővítését szándékozik elérni, hogy a fémekkel kapcsolatos

.1. VAS- ÉS ACÉLGYÁRTÁS Először a vasércből a kohókban nyersvasat készítenek, majd ebből állítják elő az acélművekben az acélt. A második lépcsőre azért van szükség, mert a nyersvasban lévő sok szén, szilícium, mangán, valamint a szennyező anyagként ismert kén és foszfor a nyersvasat rideggé, törékennyé teszi. Azt a műveletet, amelynek során a nyersvasból a káros alkotókat eltávolítják és ezáltal a szívós acélt nyerik, a kohászok frissítésnek nevezik.

Az acélgyártás a nyersvas tisztítása finomítása és ötvözése A tisztítást a káros alkotók oxidációja révén érik el. A szén CO és CO2, formájában távozik a nyersvasból, a többi alkotó az acélgyártás hőmérsékletén cseppfolyós salakká alakul át, ami a fémolvadéktól jól elkülöníthető. A vas- és acélgyártás folyamatát az 5.1. ábra mutatja.

5.1. ábra: A vas- és acélártás folyamatábrája

5.1. ábra: A vas- és acélgyártás folyamtábrája

Az Építőanyagok I. tárgy keretein belül (lásd 12. hét anjehtulajdonságaira, a hegesztheéfolyamatok hátterét is jobban, részletesen megismerjük.

5


5. hét: Vas- és acélgyártás. Vas-szén ötvözetek állapotábrája. Acél hőkezelés 5.1.1. Nyersvasgyártás

A ják elő. A kohósítás előtti ércelőkészítő műveletek: dúsítás és lőkészítés. A dúsítás a meddő eltávolítását jelenti. Az előkészítés műveletei: aprítás,

önnyen olvadó kohósalakot lkotja. Az adalék a kohósalakok olvasztószereként is szükséges. A nagyolvasztó redukciós ónájában és az olvasztási zónájában lezajló folyamokat az 5.1. ábra összegzi.

a) tüzelőanyag

nyersvasat vasércből állít

eosztályozás, keverés, pörkölés és darabosítás. .

A nagyolvasztó kohókban (5.2. ábra) az előkészített ércet koksszal és az olvadáspontot csökkentő, ill. a redukált fém megolvadását elősegítő hozaganyaggal együtt adagolják.

A salakképző anyag (hozaganyag) rendszerint mészkő, dolomit, bauxit. A mészkő és a dolomit 800-900°C-on elbomlik CaO-ra (MgO) és C02-re.

A CO2 távozik, a CaO pedig az érc szilikátjaival a kaz

A koksz szerepe: b) redukáló szer, mert

FeO + CO → Fe + CO2 (indirekt redukció),

FeO + C → Fe + CO (direkt redukció),

c) cementitképző: ugyanis a Fe a C-nel vas-karbidot (Fe3C = cementit) képez és egyidejűleg csökkenti a vas olvadáspontját:

3Fe + C → Fe3C

3Fe + 2CO → Fe3C + CO2.

5.2. ábra. A ok vázlata nagyolvasztóban végbemenő kémiai folyamat


5. hét: Vas- és acélgyártás. Vas-szén ötvözetek állapotábrája. Acél hőkezelés

A vas és a vas-oxid elegye, valamint a meddő és hozaganyag együttesen 1400°C körüli őmérsékleten megolvad. A nyersvas sűrűsége kb. 7,2, a kohósalaké 2,7 kg/l, így a salak a

zötti különbséget az 5.1. táblázat szemlélteti. 5.1. tá

hmegolvadt vas felületén úszik és külön lecsapolható. A kemence hőmérsékletének irányítása és az eltérő szilícium- és mangántartalom szerint fehér- és szürkenyersvas állítható elő. A kettő kö

blázat: A nagyolvasztóban előállított nyersvasak jellemzői

Fehér nyersvas Szürke nyersvas − 2-3% Mn tartalom. − 3

− Si tartalom: 2-4 m%. -4% C; 0,3-0,5 m% Si, valamint P és S. − 3,5-4 m% C; 0,5-1 m% Mn, valam

− Sűrűség: 7,5-7-8 kg/ℓ. − Olvadási hőmérséklet : 1100-1300°C

és S. − Sűrűség 7-7,3 kg/ℓ. −− K hidegen, sem

lható meg. − Töré emcsés . − G− A képző

ú− Acél

int P

Olvadási hőmérséklet 1200-1250°C. − Lágy. Hidegen forgácsolással megmun-

kálható. Jól önthető. Formakitöltő. i felülete szürke, durvaszemcsés. hűtés.

zénkiváltást okoz, a szén 70–80

anyaga.

emény, rideg, semmelegen nem munká

sfelülete fehér, finomszyors hűtés. Mn elősegíti a cementit dést,

− Törés− Lassú

gyhogy a szén Fe3C alakban van jelen. − Si s, acélöntvény, a temperöntvény

kiindulási anyaga. m%-ban grafitrendszerben (elemi szén) van jelen, szürke öntvény kiindulási

lemi szén formájában van jelen, azt mondjuk, hogy

grafitrendszerben kristályosodik, ha Fe3C (vas-karbid) formájában, akkor azt mondjuk, hogy a szén karbidrenszerben kristályosodik. A szürkeöntvény (szürkenyersvasból készítik 5.1 táblázat) szilárdsága lényegesen függ attól, hogy a grafitrendszerben kristályosodó szénnek milyen az alakja és eloszlása. Legkedvezőbbek az egyenletes eloszlású, gömb alakú szemcsék. Az apróbb, egyenletes eloszlású szemcséket az öntöttvas túlhevítésével, a gömbalakot p1. ferroszilíciummal való módosítással érik el. Az így előállított öntöttvasat gömbgrafitos szürke öntvénynek nevezik. 5.1.2. Acélgyártás Fontosabb acélgyártási eljárások: Bessemer-eljárás, Thomas-eljárás, Siemens-Martin-eljárás, LD- eljárás, és elektro-eljárás.

Bessemer dolgozta ki először a szélfrissítésnek nevezett eljárást. A körte alakú készülékben, a konverterben (átalakítóban), a fenékfúvókák segítségével a folyékony vason levegőt áramoltatnak át. A frissítés hatására a szén, a szilícium és a mangán néhány perc alatt a szükséges mértékre csökken le. Energiatakarékos eljárás, mivel az égéshez szükséges hőt a kiégő szén és szilícium adja. Ezzel az eljárással csak foszforban és kénben szegény nyersvasból lehet jó minőségű acélt gyártani. Ugyanis ezektől a szennyezőktől csak mésszel, mint salakképző anyaggal lehet a nyersvasat megtisztítani. Meszet azonban a Bessemer-körtébe nem szabad adagolni, mert a konverter tűzálló bélése savanyú kémhatású (szilika tégla) és ezzel a mész reakcióba lépne.

A Thomas-eljárás során a nyersvas foszfortartalanítása és kéntelenítése is lehetségessé vált, mivel a konverter béléséül bázikus kémhatású tűzálló magnezit téglákat építettek be.

Ha a vasban lévő szén e


5. hét: Vas- és acélgyártás. Vas-szén ötvözetek állapotábrája. Acél hőkezelés A Sie

l is elősegítik. A három eljárás közül a lt az

Közülük legelterjedtebb és legtökéletesebb s (Linzer Düsenverfahren = rás). Az LD-e ését bázikus tű l különbség a B zö fúvatnak a konverrerbe. Az LD-eljárás egyesít e v m 5.2. V A vas legfontosabb ötvözője a szén. Vas-szén

mens- Martin-eljárás nélkülözhetetlen anyaga az ócskavas, amellyel a bevitt vas-oxid oxidálja a nyersvas eltávolítandó alkotóit.

Újabban az oxidációt tiszta oxigén befúvásávalegjobb acélt a Siemens-Martin-eljárással lehetett előállítani és 1952-ig ez az eljárás voáltalános.

Közben tökéletesítették a Bessemer- és a Thomas-eljárást. az ún. LD-eljárá

álló bél linzi fúvókás eljá

egfőbbljárás konverterének tűzessemer-, a Thomas-

zál ó téglákból építik. A ltt, hogy utóbbiban csakés az LD-eljárás kö nem tiszta oxigént

i magában az eddigi eljárások szintala ennyi előnyét.

as- szén ötvözetek állapotábrája

ötvözetek állapotábráját az 5.3. ábra mutatja. A állap a istályosodás során a szén vasö ab e3C) fo nböztetne s rendszernek is nevezünk. és karbidrendszert (Fe-Fe lévő ötvözetnek nevezünk, mivel az elemi szén bizonyo nyek között leválasztható. A kis zéntartalmú ötvözetek ,az acélfajták, a szokványos üzemi körülmények között metastabil

rends

z ABCD vonal fölött a fém olvadt tvözetekben kétféle alakban fordul elő: sz

otb n van. A krad állapotba, elemi Szén és vas-karbid (F

k grafitrendszert (Fe-C), amelyet stabilirmájában. Ennek megfelelően megkülö3C), amelyet metastabilis állapotban

s körülmés

zerben, a nagy széntartalmú ötvözetek lassú lehűtés esetén grafitrendszerben, míg gyors lehűtés esetén karbidrendszerben kristályosodnak.

A vas-karbidba 6,67 m% szén épülhet be. Ha a széntartalom ennél kisebb, akkor színvas és vas-karbid, ha a széntartalom ennél nagyobb, akkor vas-karbid és szén keletkezik. A vaskarbid szövetelemeit cementitnek nevezzük.

5.3. ábra: Vas- szén ötvözetek állapotábrája


5. hét: Vas- és acélgyártás. Vas-szén ötvözetek állapotábrája. Acél hőkezelés Az 5.3. ábrán feltüntetett szövetelemek fő jellemzői:

entit: vaskarbid (Fe3C), legkeményebb szövetelem, nehezen munkálható,

akkor keletkezik, ha az acélt a GSE vonal fölé melegítik. Más ötvözők (p1. Mn, Ni) jelenlétében szobahőmérsékleten is keletkezhet;

ledeburit: ausztenitből és cementitből álló 4,3 m% széntartalmú eutektikum. vetelem. Az ausztenit ebben is elbomlik 723 °C-nál

kisebb hőmérsékleten.

5.4. ábra: Vas-szén ötvözetek állapotábrája és a széntartalomtól függő acélfajták

Az ipari vas- és acélfajtákat a széntartalom szerint osztályozzunk 5.4. ábra. Az E ponttól balra (C < 2,06 m%) lévő vasfajtákat acéloknak nevezik. Az acél megállapodás szerinti elnevezés, tehát egyértelmű fizikai magyarázata nincs. Az acélok viszonylag szívósak, kellően nagy hőmérsékleten képlékenyek és hengerelhetők. Nyersvasnak általában a C > 2,06 m% széntartalmú ötvözetet nevezik. Ezek nem kovácsolhatók, öntéssel dolgozhatok fel. Lágyacélnak vagy kovácsvasnak nevezik a kb. 0,2 m% széntartalom alatti acélt. Ez jól hegeszthető és nem edzhető. A tulajdonképpeni acél (C > 0,2 m%, amilyen az építőipari acélfajták döntő többsége) általában nem hegeszthető, viszont edzhető. A 0,2 - 0,5 m% széntartalmú acélokat szerkezeti acéloknak, a 0,5 - 2,06 m% széntartalmúakat pedig szerszámacéloknak is nevezik még.

A martenzit, azaz a szén túlhevített szilárd oldata α-vasban akkor keletkezik, ha a hűtés sebessége (C°/s) egy kritikus sebességnél nagyobb. Ilyenkor a szénatomok egy része nem képes kidiffundálni, amikor a h aradó szénatom a szabályos rácsot tetragon

ferrit: majdnem tiszta α-vas, leglágyabb szövetelem;

cemrideg;

perlit: cementitből és ferritből álló egységes lemezes szövet, szívós, jól munkálható;

ausztenit: nagy szénoldó képességű (max. 2,06 m%) γ-vas krisztallit. α-vasból

Kemény, rideg szö

űléskor a γ-vas átmegy α-vasba és a bennmálissá torzítja.



E s le széntartalom (5.5. ábra).

Egy bi én ta sséget előállítani, tehát a 0,2 mgyakorlatilag nem lehet. A martenzites szövetszerkezet rideg, kemény. Az edzés célja a marten

5.5. ábra: Vas-szén ötvözetek kritikus lehűtési sebessége

Ötvözeteken olyan, legalább látszatra egynemű, fém természetű anyagot értünk, amely ét vagy több fém összeolvasztása vagy egymásban való olvadása útján kapható. A mötvözetek tehát fémfényűek, jó vezetők és kristályos szerkezetűek. Ötvözetet elsősorban mek alkothatnak egymással, azonban metalloid elemek (antimon, szilícium, szén),

emfémes elemek (kén, foszfor), gázok (nitrogén. oxigén) is alkothatnak ötvözetet. tvöz i. Az tvöze bével agyarázhatjuk.

z a kritiku hűtési sebesség annál nagyobb, minél kisebb a zonyos sz rtalmon alul már nem lehet ilyen lehűtési sebe%-nál kisebb széntartalmú acélokban martenzites szövetszerkezetet kialakítani

ztes szövetszerkezet kialakítása.

kféfénÖ éssel lényegesen javíthatók a férnek szilárdsági és technológiai tulajdonsága

tek a hő hatására bekövetkező viselkedését legegyszerűbben a lehűlési göröm

Ha egy anyag – nagyon lassú lehűlés esetén – szerkezeti változás nélkül hűl le akkor annak a hőmérséklete a newtoni exponenciális lehűlési törvény szerint változik (5.6. ábra). Ha egy anyag halmazállapotában vagy fázisában hűlés közben változás áll be, akkor a változás hőmérsékletén a lehűlési görbében töréspont jelentkezik. Tiszta fémek esetében ilyen töréspont megfigyelhető és ezt a lehűlési görbében egy vízszintes lépcső jelzi (5.6.b ábra), ami addig tart, amíg átalakulás be nem fejeződik. Az átalakulás befejeződése után a fém lehűlése a szabályos, newtoni görbe szerint folytatódik. Hasonló a helyzet a fázisátalakulásoknál is.

A vasnak három allotrop módosulata van. Először 1536°C-on szabályos, térben középpontos rácsszerkezet szerint kristályosodik (δ-vas), majd 1392°C hőmérsékleten átalakul lapközepessé (γ-vas) és végül 911°C-on újból térben középpontos rácsszerkezetűvé (α-vas) válik. Az átalakulási hőmérsékletek a felfűtés és a lehűtés alkalmával kissé eltérnek egymástól (5.6.b ábra).



Az ötvözetek lehűlési görbéi 5.6.c ábra szerinti lefutásúak. A kristályos dás nem egy eghatározott hőmérsékleten megy végbe, hanem egy hőmérséklettartományon belül.

5.3. A

hozható létre, és ennek megfelelően az anyag tulajdonságai igen külön

m vetemedését, néha törését okozhatják. A belső feszültségek lénye

5.6. ábra: Lehűlési görbék a) szabályos lehűlési görbe b) vas lehűlési és hevítési ábrája c) ötvözetek lehűlési görbéje

om

Z ACÉL HŐKEZELÉSE

A hőkezelés egyike a legelterjedtebb és leglényegesebb technológiai műveleteknek. Alkalmazásának célja az acél és vas tulajdonságainak megváltoztatása a műszaki követelmények jobb kielégítése céljából mind félgyártmányok, mind készgyártmányok esetén. Alapelve, hogy az olvadáspontnál kisebb hőmérsékletre való felfűtés, bizonyos állandó hőmérsékleten tartás, majd megfelelő lehűtés kombinációival a legkülönbözőbb szövetszerkezet

bözőek. A hőkezelési eljárások vas-szén ötvözetek állapotábrája alapján követhetők nyomon.

Ebből a szempontból az állapotábrának azok a vonalai fontosak, amelyek az alsó (GSE) és a felső (PSK) átalakulási hőmérsékletet jelentik. A 5.7. ábrán így tüntettük fel a lágyítás, edzés és normalizálás hőmérsékletét.

Feszültségcsökkentés. Meleg- és hidegalakítás, öntés után az anyagban mindig maradnak vissza be1ső feszültségek, melyek a darab méreteit és alakját megváltoztatni igyekeznek, és az ele

gesen csökkenthetők hőkezeléssel.



A munkadarabot az anyag összetételétől az uralkodó feszültségek nagyságától függően

00-600°C-ra felmelegítik, több órán át ezen a hőmérsékleten tartják, majd onnan kivéve,

5 zés és a lágyítás hőmérséklete

Célja a

lhevítetten öntött, kovácsolt vagy sajtolt acélok egyenletes és finom szövetszerkezetének lérése. Normalizálással tehát az acél szövetszerkezete egyneműsíthető, finomítható és

k. Az acélt 30-50°C-kal a 5.3. ábra szerinti GSE vonal fölé elegítik fel, majd az anyag teljes átmelegedése után huzatmentes helyre kitéve,

n deformálódott, elnyúlt kristályok helyett új kristályok létrehozása és az anyag

sítás nem elégséges a szövetszerkezet rendbehozására, akkor norm

l, majd a kritikus sebességnek megfelelő vagy annál nagyobb sebességgel lehűtik. Az edzés eredményessége jügg a lehűtés sebességétől, a széntartalomról, valamint az elem méreteitől. A lehűtést a megfelelő hűtőközeg megválasztásával lehet befolyásolni. Aszerint, hogy az acél milyen közegben való hűtésnél válik martenzitessé, megkülönböztetnek víz-, olaj- vagy légedzett acélokat.

2kvarchomokba, meleg hamuba, izzított faszénbe vagy kokszdarába helyezve – esetleg nyugvó levegőn – lassan lehűtik. Ha a hűtés nem elég lassú, akkor újabb feszültségek keletkezhetnek.

.7. ábra: A normalizálás, az ed

A normalizálás vagy lágyításos izzítás az egyik leggyakoribb hőkezelési eljárás. túeszilárdsági tulajdonságai javíthatómszobalevegőn lehűtik. Az acélt csak annyi ideig szabad a GSE vonal fölötti hőmérsékleten tartani, amíg az α-vas γ-vassá alakul át, ami kb. 5-10 percet tesz ki. Hosszabb hőhatás szövetdurvulást eredményez. Újrakristályosítás lágyítással. A hidegalakítások (húzás, hideghengerlés stb.) során az acél kristályai nagymérvű maradó alakváltozást szenvednek és oly mértékben megkeményedhetnek, hogy további hidegalakíthatóságuk csak az újrakristályosítás után végezhető. Az újrakristályosítás célját szolgáló lágyítás feladata az alakítás folytá

ban keletkezett saját feszültségek leépítése. Az újrakristályosodási lágyítás hőmérséklete 400-700°C. minél nagyobb volt az alakítási mértéke, annál kisebb az átkristályosítási hőmérséklete. A hőntartás időtartama 2-5 óra, annál rövidebb, minél nagyobb a hőmérséklet. Ha az átkristályo

alizálni kell. Az edzés egyik legfontosabb és leggyakoribb hőkezelési eljárás. Célja nagy

keménységű martenzites szövetszerkezet előállítása. Az edzés során az acélt felmelegítik a 5.3 ábra szerinti GSK vonal fölé 30-50°C-ka



A hideg, nyugodt levegőn is martenzitessé edződő acélt önedző acélnak nevezik.

Eredményesség szempontjából a hűtőközegek sorrendben a következők: nátronlúg, konyhasóoldat, 20°C-os víz, meszes víz, 30-40°C-os víz, olaj, levegő. A gyakorlatban csak a 0,3 m%-nál nagyobb széntartalmú acélokat szokás edzeni, mert rendszerint ezeknél lehet vízhű ssel elérni azt a hűtési sebességet. amelyiket a martenzites szerkezet kialakítása megkíván. Az er

rnek. Szükség esetén az edzés művelete után még más hőkezelési eljárást, p1. megeresztést, ell alkalmazni.

Nemesítésnek nevezik az acél edzését és az utána következő megeresztését együttesen. lsősorban szerkezeti acéloknál alkalmazzák. Célja a rendeltetésnek legmegfelelőbb zilárdsági tulajdonságok elérése. Nemesíteni általában változó igénybevételnek kitett lkatrészeket és a szerszámokat szokás.

A megeresztés célja az edzett acélokban a martenzites állapottal járó keménység és degség csökkentése. A feszültségek a kristályrács átalakításából, az átedzett külső réteg és a evésbé edződött belső részek közötti fajtérfogat különbségből, valamint a lehűtés folytán eletkező zsugorodásból származhatnak. Az elérendő tulajdonságok szerin különböző a egeresztés hőmérséklete. 300 °C-ig való megeresztés a belső feszültségeket megszünteti, a

opásállóság és a keménység megtartása mellett. 300-500 C-on való megeresztés esetén nő a zívósság, ugyanakkor a keménység, a rugalmasság és a szilárdság még viszonylag keveset sökken. A megeresztés 500-600°C-on a legnagyobb szívósság elérését segíti elő, kielégítő

keménység, sz hatékonysága agymértékben függ a hőmérsékleten kívül hőntartás időtartamától is. A nemesíthető acélok zéntartalma általában nagyobb 0.3 m%-nál. A megeresztés 450-650°C hőmérsékleten 1-2

órán á

s edzik. A kéregötvözés másik módszere a cianidálás, amelyhez ciánsókat haszn k

téősen edzett acélok üvegszerűen ridegek, használat közben repedeznek,

tök

Esa

rikkmksc

ilárdság és rugalmasság megtartásával. A megeresztés ns

t tart. Az izotermikus hőkezelési eljárások közül építőipari szempontból a patentozás a

legfontosabb. A patentozás lényegében a 0,45-0,80 m% széntartalmú ötvözetlen acélhuzalok

(feszítőhuzalok) izotermikus hőkezelése, amellyel a hengerhuzalt hideghúzásra alkalmas szövetűvé teszik. A patentozás során a huzalt 900°C-ra felhevítik, majd ólom- vagy sófürdőben gyorsan 400-500°C-ra hűtik és addig tartják Ott, amíg az acél szövetszerkezete finom perlitessé nem alakul át.

Kérgesítő hőkezelések. Eme eljárások lényege az acél felületén 0,4-4 mm vastag kopásálló kemény kéreg létrehozása. Ezek az eljárások a munkadarab belsejének a tulajdonságait nem változtatják meg. A kérgesítés módszerei két csoportba sorolhatók. Az egyik csoport esetében (termokémiai eljárások) az acél felületének kémiai összetételét változtatják meg (kéregötvözés) és közben alapanyagnak nem kell edzhetőnek lennie. A másik csoportba sorolható módszerekkel a felületi réteg kémiai összetétele változatlan marad (felületi edzés). Ez esetben az alapanyagnak edzhetőnek kell lenni. A kéregötvözés másik módszere a cementálás amelynek során a kicsi (0,1-0,25 m%) széntartalmú acél felületét szénben dúsítják é

álna . A ciánsók szén és nitrogén leadása közben bomlanak, tehát szén és nitrogén diffundál az acélba. A kéregötvözés harmadik módszere a nitridálás. Az eljárás során olyan vegyületeket használnak fel, melyek bomlásuk során nitrogént adnak le, a felszabaduló nitrogén a vas felületébe diffundál. Ez adja a felület keménységét.

A felületi edzések egyike a lángedzés. Az edzendő tárgy alakjához igazodó különleges égőkkel (rendszerint acetilén-oxigén keverék) a kérget felhevítik, majd általában vízbemerítéssel gyorsan lehűtik.



A fémekkel való kérgesítéssel a korrózió elleni védelmet, a hőállóság fokozását,

savállóság, ill. keménység növelését célozzák. Az eljárás során a megtisztított acélt fémolvadékba mártják. A két fém érintkezési tartományában kétirányú diffúzió megy végbe. Egyrészt a fémolvadék diffundál a vasba, másrészt a diffundál a bevonó fémbe. Leggyakoribb eljárás a tűzi horganyzás.

Fémes bevonatok a galván bevonatok, amelyeket szintén a korrózió elleni védelem céljaira készítenek.

iron

5.4. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul cast iron öntötvas

vas steel acél 5.5. Felhasznált irodalom Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 420-436.


6. hét: Acélkorrózió. Normálpotenicál. Korrózió elleni védekezés. Felületvédelem 6. AC

z elektronikus korrózió fogalmával, az anódon és a katódon zajló elektr

ezetek acélbetétjei korróziójával kapcsolatos veszélyekre hívjak föl a övetkező példak a figyelmet (6.1.1. ábra). A szegedi kórház mentő fogadó szintje U alakú lőregyártott vasbeton elemekből készült (6.1.2. ábra). A vízszigetelés hiánya (illetve

U alakú testek egymás mellé helyezett ggőleges szintjei mentén. A víz végig folyt a gerincen, és megállt a tartó szintjén, ahol

ltak rá, így oda a víz fog jutni. Az acélbetéteknél a vízszintes lemezszakaszok (6.1.4. ábra) beindult a

Mint ismeretes az acélkorrózió térfogat növekedéssel jár, ugyanis a képződő zsdatermék térfogata nagyobb, mint az eredeti acéltérfogata. A térfogat növekedés az

redeti térfogat többszörösét is kiteszi, ami olyan mértékű feszítőerőt jelent a vasbeton tartó etonfedésére, hogy azt elviselni nem tudja, és hosszirányú repedés keletkezik benne (6.1.5.

etét tengelyével párhuzamos (hosszirányú) repedés jól látható. A 6.1.6. ábra mutatja a feltárt acélbetét környezetét. Látható, hogy a feltárási sávban a

A bemutatott korróziós károsodás olyan mértékű volt, hogy a vasbetonszerkezet teljes felújításra és megerősítésre szorult.

ÉLKORRÓZIÓ. NORMÁLPOTENICÁL. KORRÓZIÓ ELLENI VÉDEKEZÉS. FELÜLETVÉDELEM

Az Építőanyag I. tárgy 12. heti anyagaiban az acél korrózióval kapcsolatosan megismerkedhettünk már a

okémiai rész folyamatok és az acélkorrózió jellegzetes megjelenési formáival. Vasbetonszerk

keelégtelensége) miatt a víz (télen sós víz) átfolyt azfüvízorr nem volt kiképezve, hiszen nem gondomind a gerinceken (6.1.3. ábra), mind korrózió.

roebábra). A fényképen az acélb

feltárt acélbetét hosszméretének jelentős része hiányzik és a kengyelek már elszakadtak.


6. hét: Acélkorrózió. Normálpotenicál. Korrózió elleni védekezés. Felületvédelem

1)

2)

3)

4)

5)

6)

6.1. ábra: Szegedi kórház mentő fogadó szintjének károsodása az acélbetétek korróziója miatt 1. Fölülnézet 2. Alulnézet 3. Kengyelek korróziója 4. Lemez vasalás korróziója 5. Hosszanti repedés 6. Korrózió miatt elszakadt kengyelek

A 6.2 ábrán lévő másik példa a SENTAB cső korróziós károsodását mutatja. A SENDAB cső nagy nyomású ivóvízcsövet jelent, amit speciálisan futó betétekkel feszítettek. A gyártás során nehéz volt biztosítani a feszítőbetét megfelelő betonfedését, ezért a korrózió a vártnál hamarabb beindult. A korrózió folyamán a betonfedés helyenként le is vált és a feszítőbetét el is szakadt. A csöveket ebből kifolyólag jelentős szakaszon cserélni kellett.



a) b)

6.2. ábra: SENTAB cső, nagy nyomású nagy átmérőjű feszített vasbeton ivóvízcső

a) a cső korróziós károsodása b) a levált betonfedés

6.1. A FÉMEK NORMÁLPOTENCIÁLJA Kontaktkorrózió akkor keletkezik, ha különböző fémeket elektródként elektrolitoldatba mártanak. Ebben az esetben elsődleges kérdés az, hogy melyik fém működik a galvanelemen be1ül anodként, tehát melyik megy tönkre. Ez közelítőleg a fémek elektródpotenciáljától függ. A korrózióra kevésbé hajlamos (a hidrogénelektródhoz képest negatív elektródpotenciálú) fémeket nemesebbeknek. az oldódásra hajlamosakat kevésbé nemeseknek nevezik. Két fém érintekezésekor az a fém megy anódként tönkre, amelynek negatívabb az elektronpotenciálja (6.1. táblázat). A táblázat alapján megállapítható, hogy a vas a nálánál okkal kevésbé nemes fémekkel (Mg, Zn, Al) érintkezve katódként viselkedik és

rrózióra a 6.3 a) ábrán utatju be. a s á mirányát. a fekete foltok pedig az anódos oldás

dos ldás l

sgyakorlatilag nem szenved korróziót. Ha két olyan fém érintkezik egymással, amelyek az elektródpotenciál sorozatban távol esnek egymástól, akkor a korrózió igen gyors lefolyású és nagymértékű lesz. Két különböző fém érintkezése során végbemenő kom k melyen a nyilak az anódo rahelyét mutatják be, amelyen a nyilak az anódos áram irányát a fekete foltok pedig az anóo he yét mutatják be. Tehát a korrózió meggátlása céljából az elérhető elektródpotenciálú fémeket egymástól el kell szigetelni.


6. hét: Acélkorrózió. Normálpotenicál. Korrózió elleni védekezés. Felületvédelem 6.1. táblázat: Néhány fém normálpotenciálja (elektródpotenciálja) 25°C-on

Folyamat mV Folyamat mV Li → ← Li+ -3020 Fe → ← Fe++ -440 Ca → ← Ca++ -2870 Cd → ← Cd++ -420 Mg → ← Mg++ -2340 Ni → ← Ni++ -240 Al → ← A1+++ -1670 H2 → ← 2H+ +-0 Mn → ← Mn++ -1050 Cu → ← Cu++ +347 Zn → ← Zn++ -762 Ag → ← Ag+ +800 Cr → ← Cr+++ -710 Au → ← Au+ +1680

ábra) és vas vagy acél átmeneti védelmét eredményezi. A korrózió annál gyorsabb. minél kisebb az anódfém felülete a katódféméhez képest.

6.3. ábra: Eltérő elektródpotenciálú fémek érintkezésénél fellépő korrózió

Gyakori az acél védelme ónbevonattal vagy tűzi horganyzással. A bevonat lyukacsossága esetén, ha a bevonó fém a nemesebb (ónbevonat), akkor a lyukak helyén a vas viselkedik anódként. Kevésbé nemes fémbevonat lyukacsossága esetén (p1. horganybevonat) Viszont a bevonat megy tönkre (6.3.b


6. hét: Acélkorrózió. Normálpotenicál. Korrózió elleni védekezés. Felületvédelem 6.2. A FÉMKORRÓZIÓT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK Az elektrokém orrózió me sához szüks s p cia mbség kialakításához az alábbiak szükségesek: az elektródok különbözősé és le kkal érintk rnyezet különböz

z különböz k leggyako ese különböző férnek é zése. A 6.1 bl b m gadott elekródpotenciálok csak durva tájékozódásra alkalm mivel a m t é rősen vált a felhaszná kt f al és konc iójával. Na bb eten a sorre g is fordulh

ondható, hogy két fém o he – elektrolit ében – a negatívabb potenciálú, kevésbé nemesfém megy re

Azonos fémen vagy ötvözeten is kialakulhat elektrokémiai korrózió. Fémben meglévő zennyezése ben. asonlóan fokozzák az alumínium korrózióját a nála nemesebb ötvözők és szennyezők.

Továbbá korrózió léphet fel p1. különböző hőkezelésű acéltárgyak összekapcsolásakor, orzsolások. karcolások hatására sima és érdes felületek érintkezésekor stb. Az elektrolitoldat ererogenitása következtében kialakult korróziós elemek a gyakorlati esetekben létrejöhetnek edves talaj, folyó, tó, ipari hűtővíz hatására, atmoszferikus behatásra és vegyipari folyamatok övetkeztében.

Levegőn az alumínium és ötvözetei korrózióállók. Ugyanis gyorsan kialakul egy tlátszó, jól tapadó alumínium-oxid-réteg, amely védő hatású.

A réz (Cu) korróziója p1. 10% kén-dioxidot (S02) tartalmazó levegőben változó edvességtartalomtól függően igen különböző lesz. Ha a levegő relatív légnedvességtartalma 63%, akkor gyakorlatilag nincs korrózió, a légnedvesség-tartalom növekedésével azonban hamosan nő.

A fémet körülvevő közeg hőmérséklete általában gyorsítja a korróziót. Pl. a urálötvözet (Al-Cu-Mg ötvözet) 70 °C-os sóoldatban négyszer olyan gyorsan korrodál, mint szobahőmérsékletű oldatban.

A keletkezett korróziós termék a további korróziót lényegesen befolyásolhatja. Pl. a orróziós réteg nyújt az alumíniumnak a további korrózió ellen védelmet.

korrózió okaiként összefoglalóan az alábbiakat ismertük meg: 1. korrózióra hajlamos fém; 2. elektrolit jelenléte és korróziót elősegítő hatása:

- kis pH, - oxigéntartalom az elektrolitban. - korróziót elősegítő anyagok jelenléte (kloridok. nitrátok, szulfidok. cianidok

3. helyi elemképződés különböző fémek érintkezésekor az elektrolitban; 4. a fém katódos polarizálása (hidrogén okozta ridegedés).

A me

)A korrózió megelőzésének egyik aktív módja, p1. a megfelelő szerkezeti anyag helyes egválasztása.

iai k gindulá ége own 1külöge, az e ktródo ező kö

ősége. tródA elek okan e

őségéne ribb te a rintke. tá ázat asak

egado t ért kek e oznak lt ele rolit ajtájáv entrácgyo hőmérsékl nd me at.

Általában mégis kim kapcs tönk

lata lyén jelenlét.

s k (Si, C stb.) is szerepelhetnek katódként, az alapfémmel mint anóddal szemH

hhnk

á

n<ro

da

k A

stb.);

gelőzés célja tehát a korrózió okainak megszüntetése vagy hatásuk gyengítése lehet. 6.3. A KORRÓZIÓVÉDELEM AKTÍV MÓDJAI

am



Hozzá nem férhető és korróziónak kitett helyen indokolt lehet korrózióálló acélok asználata. Az időjárásálló acélok ellenálló képessége a légköri korrózióval szemben azon

S02 felvétele szükséges. ezért nagy S02-tartalmú ipari atmoszférában külön

, mint p1. a hatóanyag eltávolítása:

korró

vagy van der Waals-erők révén jön létre a fémfelület aktív helyein, miközben bizon

k a fémmel vagy a korróziós közeg

tartalmú könnyűbetonban, a beton karbonátosodott területein és kloridok jelenl

d) Azmi az idők során

loldódik és akkor pótolni kell

6.4. A A passzív véd védőbevonatok és burkolatok. a) A fémes bevonatok közé sorolják a kémiai, elektrokémiai és termokémiai eljárásokat. A kémiai akció útján a bevona

rán ülső áramforrással üzemeltetett elektrolitokban katódként kapcsolt tárgyakra egy- vagy több tegű fémbevonatot választanak le. Rendeltetése szerint e bevonat lehet védő-, díszítő-,

zivacsos. Ez a módszer gazdaságosan lkalmazható szerkezeti, szegecs és ötvözetlen acélok esetében. A bevonat lehet horgany,

halapszik. hogy kielégítő mennyiségű ötvözőanyag jelenléte esetén idővel az acél felületén nehezen oldható komplex vegyületekből álló jól tapadó réteg keletkezik. E réteg keletkezéséhez

ösen gyorsan és megfelelő réteg képződik. A réteg képződés tartama max. 2 év. Ez a védőréteg az oxigén, a víz és korrodáló gázok hatásától véd. Meg kell azonban akadályozni, hogy az acél felületén vízzsákok keletkezzenek. Az időjárásálló acél kloridionok ellen nem véd.

b) Másik eljárás a korróziós igénybevétel megváltoztatásaziót okozó szennyvizek kémiai lekötése vagy a korróziógyorsító körülmények és

tényezők kiküszöbölése. c) Lassítható a korrózió inhibitorokkal vagy passzivátorokkal is. Ezek a támadó közeghez olyan kis mennyiségben adagolt anyagok, amelyek a korrózió sebességét csökkentik. Felhasználásukhoz ismerni kell hatásmódjukat. A fizikai inhibitorok, ha a védendő felület adszorbeálja azokat (adszorpciós inhibitorok), akkor elzárják a fém felületét. Ez az adszorpció elektrosztatikus

yos körülmények között nem keletkezik összefüggő védőfilm, hanem csak a felület ún. aktív helyeit fedi be. A kémiai inhibitorok reakcióba lépne

gel. Az építőiparban a legfontosabb inhibitor a beton, amely az acélon korróziógátló

fedőréteg képződését eredményezi és általában teljes védelmet nyújt. Ez a védelem nincs meg a nagy oxigén

étében. De p1. a kalcium-klorid- (CaC12) tartalmú betonhoz adagolt nátrium-nitrit (NaNO2) inhibitor a kalcium-klorid korróziós hatását késlelteti.

aktív védőeljárásokhoz tartozik a katódos védem, amely azon az elven alapszik, hogy a megvédendő fémalkatrészhez egy kevésbé nemes fémet kapcsolnak afe

KORRÓZÓ VÁDELEM PASSZÍV MÓDJAI

ekezési eljárások tulajdonképpen a

eljárások során a bevonó fém megfelelő összetételű oldatából kémiai rendó fém felületére vékony fémbevonatot választanak le.

Az elektrokémiai eljárások közül a legfontosabb a galvanizálás. A galvanizálás sokrékülönleges bevonat, továbbá lehet tömör és lehet sakadmium, ón, réznikkel, réz-nikkel-króm.



b) Ne

i tulajdonképpen a korróziógátló réteget, ez lehet mínium olajfesték vagy más alapozó sték stb.

m fémes bevonatok is felhordhatók kémiai ill. termikus eljárással. A kémiai eljárások közé tartoznak a lúgos oxidálás és a foszfátbevonatok.

Termikus eljárás a zománcozás (tűzizománcozás). A zománc-réteg lényegében egy megfelelő üvegréteg, melyet vörösizzítás hőmérsékletén olvasztanak a védendő tárgyra. Általában alap- és fedőzománc réteget kell felhordani. Hőmérséklet-változásnak 350-400°C-ig áll ellen. A fedőzománcok általában fehérek vagy színesek, átlátszók vagy áttetszők. c) Szerves bevonatok legelterjedtebb fajtája a festék vagy lakkbevonat. Az alsó festékréteg képezfe

A szerves bevonatok közé tartoznak a különböző műgyanta bevonatok, amelyek igen jó korrózióvédelmet nyújtanak. A műgyanták fajtájuktól függően 100°C-ig vehetők igénybe. 6.5. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul 6.6. Felhasznált irodalom Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 483-

484. + 487-494.


7. hét: Műanyagok. Jellemzői. Előállítása

A mű

dságú, olimer betétek alkalmazása a betonban. (Ezt részletesen az Új anyagok és technológiák című

7.1. ábra: Műanyagból készült tetők 7.1. MŰANYAGOK ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI A műanyagok olyan szerves polimerek, amelyek kis móltömegű anyagokból, mesterséges úton készülnek. Az óriásmolekulákban elsősorban C, Si és S atomok vannak.

Hővel szembeni viselkedésük szerint megkülönböztetünk:

− hőre lágyuló (termoplasztikus) műanyagokat, amelyeknél megerseztésés a lehűlés folyamata anélkül megy végbe, hogy az anyagtulajdonságok változnának (pl. PVC, PS, PE)

− hőre keményedő (duroplasztikus) műanyagok, amelyek térhálósodás után csak hidegen alakíthatóak, és tűzben elszenesednek (pl. bakelit, epoxigyanta, PE-gyanta)

7. MŰANYAGOK. JELLEMZŐI. ELŐÁLLÍTÁSA

anyagok egyre inkább átszövik életünket. Már nem csak helyesítő anyagként használjuk, hanem közvetlen megoldásként is. Lehetséges műanyag tetőszerkezeteket mutat a 7.1. ábra. A műanyagok térhódítása a jövőben még jelentősebb lehet. Ma már ott tartunk, hogy az acélbetétek korróziója miatt fölmerült (egyes speciális alkalmazások esetén) nagy szilárptárgyban mutatjuk be részletesen.)


7. hét: Műanyagok. Jellemzői. Előállítása 7.1.1. A műanyagok előnyei

− a műanyagok sűrűsége általában kicsi (1200-1400 kg/m3), ami önsúlycsökkenést jelenthet

− mechanikai tulajdonságaik tág határok között változnak - vannak kemény rideg műanyagok (pl kemény PVC) és

- vannak nagy nyúlóképességűek (pl. lágy PVC) − jó elektromos szigetelők: elektromos vezetékek szigetelésére használták

.1.2. A műanyagok hátrányai

− tűzzel szemben viselkedésük kedvezőtlenebb a fáénál (a hőre lágyuló anyagok csepegése, füst és korom képződése nehezíti a tájékozódást)

− öregedésük viszonylag gyors (időjárásnak, UV sugárzásnak kitett helyen élettartamuk rövid)

− hajlító-merevségük kicsi ezért nagy alakváltozásokat elviselnek (szokványos műanyagok rugalmassági modulusa az acélbetéteknek kb. 70 %-a)

− nyomásérzékenyek (kis felületen való erőátadódást kerülni kell) − környezetvédelmi szempontból hátrányos, hogy a műanyagok lassan bomlanak le.

.1.3. Műanyagok általános tulajdonságai

ineáris fonalmolekulájúak megfelelő oldószerben oldhatóak nagy rugalmassági mnagy szakítószilárdságúak

lágazó fonalmolekulájúak

Térhál s old hőr edők

− vegyszerállóképségük jó − szigetelőképességük szerint

- zárt pórusú műanyagok jó hőszigetelők - nyílt pórusú műanyagok jó hőszigetelők − színezhetőek − könnyen megmunkálhatóak.

7

7 L odulusuak hőre lágyulók

E jobban oldódnak oldószerben, mint a lineárisak kisebb a szakítószilárdságuk

hőre lágyulók

ós zerkezűtek ószerben nem oldhatók e kemény

kis alakváltozó képességűek (ridegek).


7. hét: Műanyagok. Jellemzői. Előállítása 7.1.4. Polimerek előállítása A műa g - m gysága, kémiai szerkezete és tulajdonságai - polimerizáció relatív molek

M ) szerves vegyül onomerek egymással (pl. C-C, C-N, C-O típusú) kémiai t k. A monomerek összekapcsolódása során oligomerek (bimer, d m

A árom féle előállítási módot különb p

p3. poliaddició.

.1.4. P m Polimerizákötés f aPE, PP

K bl.: monomer VC olimer: PVC

kséges, pl.:

,

B is polimerek keletkeznek, melyek hőre lágyulók. A nkötések alakítják térhálós szerkezetté. Ezek kis

a sok kötés kötőereje elérheti a C-C kötések energiatartamát.Ha k ki vagy utólag visznek be újabb bifunkciós monomert, akkor

őre ke kitt.

lyamatok a következők: olyékony monomer zsaluzatban katalizátor hatására 105-106-rel.

alakul. oldószerrel hígítják. Kis molltömegű (103)

mpregnálóanyag. ív emulgátorokkal vízben diszpergálják, majd

vízben oldódó katalizátorokkal vízben melegítve polimerizálják. Rel. moltömeg 103-105. Mülatexek.

nya ok szerkezetüktől függő tulajdonságait meghatározzák: onomer na

- polimermolekula szerkezete foka

- ulatömeg-eloszlás. onomerek legalább két reakcióképes csoportot tartalmazó (bifunkciós

etek, amelyeken keresztül a m kö ések formájában kapcsolódna

i er stb.), végül polimerek keletkeznek. z óriásmolekulák létrehozásának folyamata szerint h

eözt tünk meg: 1. olimerizáció 2. olikondenzáció

7 oli erizáció

ció során telítetlen monomerek (pl. etilén, propilén, sztirol, vinilklorid) a kettős elh sadásával, melléktermék keletkezése nélkül kapcsolódnak makromolekulákká (pl.: , PS, PVC):

nA → (A)n

öz en kémiai összetételük nem változik csak tulajdonságaik. Pp

A láncreakcióhoz aktiválási energia szü - hősugárzás (fizikai), - szerves és szervetlen iniciátorok - ionképzők (kémiai).

ifunkciós monomerekből lineárközel párhuzamos molekulákat hidrogéenergiájú kötések, detrifunkciós csoportból indulnah ményedő polimerek keletkeznek pl.: bakelit, epo Ipari polimerizációs fotömbpolimerizáció: a f

molekulatömegű, szilárd polimerréa monomert oldószeres polimerizáció:

termékek keletkeznek. Ragasztó, lakk, iemulziós polimerizáció: a monomert felületakt


7. hét: Műanyagok. Jellemzői. Előállítása Szuszpenziós polimerizáció: a monomert mechanikai módszerrel, nem ionos (védőklorid)

jelenlétében vízben diszpergálják, majd monomerben oldódó katalizátor lakjában keletkezik.

A mo

nem azonos a monomerével. A térhálósító sav, lúg katalizátor.

monomerek (pl alkoholok, izocianátok) un. hidrogénvándorlás útján kapcsolódnak

amorf

jelenlétében térhálósítják. A polimer vízben lebegő cseppek a

7.1.5. Polikondenzáció

nomerekből (pl. etilén-glikol, adipinsav, ftálsav, karbamid, fenol, formaldehin) kis molekulájú vegyületek (főként víz belépése közben kovalens kötésű makromolekulák keletkeznek (poliészter, poliamidok, aminoplasztok, fenolplasztok):

n(A-a)+N(B-b)→(A-B)n+nab

A polimer összetétele

7.1.6. Poliaddició A

nA+nB→(AB)n

Hasonlít a polimerizációhoz, mert nincs melléktermék. Hasonlít a polikondenzációhoz, mert az óriásmolekulák lépcsős mechanizmus szerint keletkeznek pl.: polieszterek (epoxigyanta), poliuretánok. kemény PVC lágyított PVC amorf klórozott PVC amorf PS amorf PMMA amorf Szulf amorf oklórozott PE polimerizációs

PP amorf PIB amorf PTTE-teflon amorf PK-heoprén amorf PVA amorf

hőre lágyuló hajlítva kritikus nagy mólsúlyú nyújtható szálkristályos vulkanizált-térhálós

PU térhálós amorf epoxigyanta

poliaddiciós térhálós amorf

telítetlen PÉ térhálós amorf Fenol- térhálós formaldehid

amorf

aminoplasztok térhálós amorf szilikonok térhálós,

láncmolekulás amorf

furángyanták térhálós amorf PA

szálkristályos polikondenzációs

láncmolekulás láncmolekulás


7. hét: Műanyagok. Jellemzői. Előállítása Műanyagok felhasználási területei:

padlób

urkolat PVC, ep, PE, PV, üvegszövetes PVC falburkolat PVC, PVC homlokzat burkolat PVC, PVC tetőszigetelés PVC, PIB, bitumenkaucsuk tetőfedés PVC keménylemez, PVC hullámlemez, ÜP tető felülvilágító PMMA, ÜP víz-lefolyó PVC víz-nyomó PVC gázvezeték KPE elektromos vezeték PVC ablak ütésálló PVC ajtó ütésálló PVC redőny PVC idom tapéta papír, PVC saru neoprén hab Polisztirol, PV

7.2. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul plastic, polymer műanyag

VC polivinil klorid po

polistirol poliészter

butilén

iro

s Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegy iadó 1994, J94493, pp. 387-

gédlet

PPE lietilén PS PÉ

poliizo PIB 7.3. Felhasznált dalom Baláz etemi K

406.

rlati seGyako


8. hét: Műanyagok tulajd edés. Üvegszálerősítésű műanyagok

onságai a hőmérséklet függvényében. Öreg

8. MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI A HŐ .

DÉS. ÜVEGSZÁLERŐSÍTÉSŰ M K

GOK TULAJDONSÁGAI A H NYÉBEN

úzószilárdsága, rugalmasság és szilárdsági tulajdonságai – legtöbb építőanyaggal- már 100°C alatti hőmérséklet esetén is lényegesen őmérséklettől (8.1 ábra) és a terhelés tartalmától (8.2. ábra).

8.1. ábra: a) műanyagok húzószilárdsága, b) rugalmassági modulusa a hőmérséklet függvényében

MÉRSÉKLET FÜGGVÉNYÉBENÖREGE ŰANYAGO

8.1. MŰANYA ŐMÉRSÉKLET FÜGGVÉ

A műanyagok h i modulusa szemben a függenek a h


8. hét: Műanyagok tulajdonságai a hőmérséklet függvényében. Öregedés. Üvegszálerősítésű műanyagok

8.2. ábra:A terhelés tartama és a hőmérséklet együttes hatása a PVC hajlítási rugalmassági modulusára

8.2. MŰANYAGOK ÉGHETŐSÉGE A műanyagok közös tulajdonsága, hogy óriásmolekulák alapja a szénlánc. A műanyagok közötti különbséget az adja meg, hogy a szénláncra, illetve a szénláncba milyen más atomok épülnek. Minden műanyag éghető. A szénláncra épülő egyéb elemek és elemcsoportok határozzák meg az éghetőség mértékét. A műanyagokat éghetőség szempontjából a következő három csoportba soroljuk: 1. éghető műanyag 2. önkioltó műanyagok (a hőforrást eltávolítva a láng kialszik) 3. nem éghető műanyagok. A műanyagok éghetőségét a laboratóriumi gyakorlaton bemutatjuk. 8.3. MŰANYAGOK ÖREGEDÉSE Öregedésnek azokat a változásokat nevezik, amelyek különböző, az anyagban adott idő alatt nem teher jellegű hatások eredményeként jönnek létre. Ide sorolják a hőmérséklet, a víz, a fény hatását, valamint a klimatikus hatásokat.


érséklet függv8. hét: Műanyagok tulajdonságai a hőm ényében. Öregedés. Üvegszálerősítésű műanyagok

A műanyagok öregedése során megindul a polimerek bomlása, megváltozik a polimerek kémiai szerkezete, megváltoznak tulajdonságai. A tönkremeneteli folyamat során végbemenő változások szerint megkülönböztetünk:

− depolimerizációt, amikor is a polimer monomerekre bomlik (PMMA, PS, PIB); − degradálódást, amely során csökken a polimerizáció foka, de a polimer nem

bomlik monomerekre (pl. hő hatására a PP és PE polimerláncában bárhol szakadás következhet be);

− eliminációs bomlást, amely során a polimerről kis móltömegű anyag hasad le (pl. PVAc bomlásakor víz, PVC bomlásakor HC1 hasad le).

Hőöregedés során a műanyagok oxidatív lebomlása megy végbe. A hőöregedés leghamarabb az anyagok külső megjelenésén észlelhető. Egyes üvegszálerősítésű gyanták már 60 °C hőmérsékleten sárgulnak. 150°C-on pedig már igen rövid idő alatt sárgulást, majd feketedést tapasztalunk. Ezzel egyidejűleg felületi repedések keletkeznek. Megállapítható, hogy az elszíneződések a szilárdságcsökkenést jóval megelőzik, így a termikus túligénybevételre figyelmeztetnek.

A víz hatására kémiai folyamatok játszódnak le, a tönkremenetel mértéke a vízfelvétel függvénye. Az üvegszállal erősített műgyanták vízfelvétele az alábbi tényezőktől függ: a porozitás, víznyomás, a felület és térfogat aránya, a műgyanta teljes felülete ki van-e téve a víz hatásának, hőmérséklet, hatásidő, vízben található esetleges vegyszerek, valamint a gyanta

jtája. A vízfelv ák szilárdsági

tulajdonságait. A mechan zvetlen összefüggését a ísérletek bizonyítják, ezért a vízfelvétel közvetlenül alkalma a lemezanyagok minősítésére is.

a a víz a lemezeket csak egyoldalról éri, akkor a mérések szerint a szilárdság csökkenése

A gyanták fény hatására fellépő öregedésének külső optikai jele a gyanta

ősorban az UV sugárzás hozza létre. Ez esetben fotooxidációs sárgulási folyamatokban az ultraibolya sugárzáson kívül a

árzást elnyelő anyagok (0,l – 0,25 m%) hozzáadásával k. Előfeltétel, hogy a

nystabilizátorok színtelenek legyenek és gyantában jól oldódjanak. Az időjárásállóság összetett fogalom, amely magában foglalja az ultraibolya

szél, az eső hatását, valamint ezek által közvetített echanikai és kémiai hatásokat.

-oxid, színes pigmentek), az oxidálódást gátló elemeket antioxidánsoknak (p1. szerves nikkel- vegyületek) nevezik. Az öregedés elleni védelem fontos eszköze a felületek bevonása, p1. akrilgyantával.

faétel erőteljesen megváltoztatja az üvegszállal erősített műgyant

ikai tulajdonságok és a vízfelvétel kökHazonos idő alatt jóval kisebb.

elszíneződése. Színtelen gyanták esetében sárgulás, színezett anyagok esetében kifakulás lép fel. Ezt a jelenséget nem teherviselő szerkezetek esetében minősítési jellemzőként szokták használni. Ezzel gyakorlatilag közvetlenül összefügg a fényáteresztés változása. A sárgulási hajlamot befolyásolja a gyanta felépítése, a térhálósítás módja és a polimerizációfok.

A színváltozást elsfolyamatokról van szó. Anedvességnek és hőhatásnak is fontos szerepe van.

A sárgulást ultraibolya sugcsökkentik. Ezek az anyagok a károsító fotonokat felfogjáfé

sugárzást, az infravörös sugárzást, a m

Vannak felépítésüknél fogva időjárásálló műanyagok (p1. akril-gyanták). Többségük azonban nem időjárásálló. A polimerláncban bekövetkező szakadás ellen felhasznált anyagokat ultraibolyafény-elnyelőnek (p1. cink



8.4. ÜVEGSZÁLERŐSÍTÉSŰ MŰANYAGOK

(2000-4000 MPa), tartószerkezetnek ezért alig haszná tó g hajlítva répítőanyagt

Műan ony üvegszálakat szabad felhasználni. Az üvegszálak szakító lá8.3. ábrán átmérője 13, 9, 7, 5 vala

Az üvegszálerősítésű műanyag műgyantába ágyazott üvegszálakat jelent. A gyanta rugalmassági modulusa nagyon kicsi

lha . Az üvegszál teherbírása, rugalmassági modulusa (70 000 MPa) nagy, de az üve tö ékeny. A két anyagból előállított üvegszállal erősített műanyag minden eddigi

ól eltérő lehetőségeket biztosító formákat igénylő tartószerkezeti anyag. yagok erősítésére csak vék

szi rdsága- mint minden anyagé- döntően függ a szálátmérőjétől. Az összefüggést a mutatjuk be, két határértéket adva meg. Az üvegszálak szokásos

mint kb. 3 µm. A műanyagok erősítésére 9 µm- nél vastagabb szál nem alkalmas. Az üvegszál termékeket a üveg fejezetben ismertetjük.

tják rendkívül kedvező szilárds t

A

iészter gyanta, fenolgyanta, rángyanta, melamingyanta, szilikongyanta.

8.3. ábra: Az üvegszál

A teljesen rugalmas üvegszál, mint alkotókomponens, elsősorban arra hivatott, hogy az üvegszállal erősített műanyag szilárdságát biztosítsa. Erre feljogosí

ági ulajdonságai, valamint az előállítás gazdaságossága. Ezen kívül módosítja az üveg az erősítetlen gyantaanyag viselkedését a hőmérséklet hatására, hat a szilárdság-terhelés összefüggésre stb.

z üvegszál rugalmassági modulusát a szálátmérőtől függetlennek tekintik, a szakadó nyúlás csökken a szálátmérő növekedésével (8.3. ábra).

Az üvegszálakat körülvevő műgyantának több szerepe van: a szálak védelme vegyi anyagokkal szemben és teherhordó szerep a szálak között. Üvegszálakkal kombinálva a következő műgyanták használhatók: epoxi gyanta, telítetlen polfu



yag szerepét betöltő gyanta nem tud kellő édelmet biztoítani a beton alkalikus hatásával szemben. A szokásos üvegszálak betonnal

e nő az üvegt

A tapasztalat azt mutatja, hogy az ágyazóanvérintkezve részben vagy teljesen roncsolódhatnak és szilárdságuk nullára csökken. Az üveggyártók ezért erőfeszítéseket tesznek alkáli álló üvegszálak kifejlesztésére.

Az üvegszálerősítésű műanyag szilárdsági tulajdonságai az alkotók tulajdonságaitól az üveg tömegarányától, az erősítés módjától, valamint a szálátmérőtől függenek.

Rovingerősítés esetén a σ-ε diagram a szakadásig lineáris és meredekségartalommal. Akkor választjuk meg helyesen az összetételt, ha a gyanta szakadó nyúlása

egyenlő az üvegével vagy annál nagyobb. Tehát a 8.4. ábra szerinti esetekből a b) ábra a helyes megoldás. Az üvegszálerősítésű műanyag húzó- nyomó- (8.4. ábra) és hajlító-húzószilárdsága, valamint rugalmassági modulusa 60 m% üvegszál tartalomig az üveg mennyiségével közel lineárisan nő.

8.4. ábra: Az üvegszál kihasználható szilárdsága az üvegszál-erősítésű poliészterben

a) εgy < εü esetén σü; b) εgy > εü esetén Rt, ü

ra: Üvegszövettel erősített PÉ és

epoxigyanta nyomószilárdsága az üveg- tartalom függvényében

üvegszál

8.5. áb

8.5. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul aging öregedés glass fibre glass fibre reinforced polimer üvegszál erősítésű polimer 8.6. Felhasznált irodalom Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 506-

533.


9. hét: Üveg. Alkotóanyagai. Gyártása. Tulajdonságai

9. ÜVEG. ALKOTÓANYAGAI. GYÁRTÁSA. TULAJDONSÁGAI

eni védelem céljáb

esetén a teljes homlo

tunk üvegszerkezetű gerendát is.

Ki ne ismerné a velencei üveg, pontosabban a muránói üveg fogalmát? Vagy ki ne gyönyörködött volna még templomok festett üvegablakaiban.

Az üveg nagyon fontos térelhatároló funkciót töltött be az időjárás ellól, miközben fényáteresztő képességet és díszítést is biztosított. Az üveg közkedvelt homlokzati burkoló anyag. Függőleges alkalmazás kzat burkolható üveggel. Ezzel egyszerű, de elegáns homlokzati megjelenést

biztosíthatunk. A nagy üvegfelületeken esetenként visszatükröződnek a szomszédos épületek (9.1. ábra).

Ma már ezen a felhasználáson túlléptünk és keressük az üveg tartószerkezeti alkalmazási lehetőségeit. Kitaláltunk már szépen kialakított lépcsőkorlátokat sétálhatunk üveg födémeken a múzeumokban, és látha

9.1. ábra: Magas ház üveg homlokzattal és a benne tükröződő szomszédos templom, Toronto, Kanada

zek mellett új és új speciális vegtermékek jelentek meg (mint pl. tűzálló üveg). Jelen fejezet az üveggel kapcsolatos

a lehetséges alkalmazásokra.

Az üveg alkalmazási köre tehát fokozatosan bővül. Mindeüalapeseteket taglalja kitérve


9. hét: Üveg. Alkotóanyagai. Gyártása. Tulajdonságai 9.1. AZ ÜVEG ALKOTÓANYAGAI ÉS GYÁRTÁSA

Az üveget üvegolvasztó kemencékben olvasztják, melyek működésüket tekintve lehetnek szakaszosak és folyamatosak. Az üvegolvasztó kemencék feladata, hogy a megfelelő minőségű keverékből hőkezeléssel formázásra alkalmas, képlékeny üvegolvadékot állítsanak lő. A nyersanyagkeverékből a feldolgozásra kész üvegolvadék kémiai és fizikai folyamatok

ered tók külön. Szilikát képződés a következő egyenletek szerint:

Na CO + SiO → Na SiO + CO

2Na2SO4 + C + 2SiO2 → 2Na2SiO3 + 2SO2 + CO2

Az üveg alapanyagait (oxidos alkotóit), azok szerepét és az üveg gyártása során felhasznált természetes anyagokat a 9. 1 táblázat mutatja.

9.1. táblázat: Az üveg alkotói és azok szerepe

eményeként alakul ki. E folyamatok nem egyidejűleg mennek végbe és nem választha

2 3 2 2 3 2

CaO + SiO2 → CaSiO3



A szilikátképződés hőmérséklettartománya kb. 600-800°C. z üvegesedés folyamata 800-1400°C hőmérsékleten megy végbe, és akkor tekinthető

Célja a légzárványok eltávolítása az üvegolvadékból. Homogenizálás az a folyamat, mely során a diffúziós és áramlási folyamatok eredményeként az üvegolvadék kémiailag

egyneművé vá s beállítása.

.2. ábra: Fourcault-eljárás 1-samottcsónak, 2-húzóberenedzés és hűtőkamra

Üveghúzás: Húzási eljárással készítik a síküveget, az üvegcsövet és az üvegszálat. Húzott síküveg előállításának legrégibb iparosított módszere a Fourcault-eljárás. A gyártási eljárás legfontosabb eleme az üveg felszínén nyugvó, hosszirányú nyílással ellátott samottcsónak (9.2. ábra), amit az egész húzási eljárás alatt a folyékony üvegbe benyomva tartanak. A nyíláson át az anyag hidrosztatikai nyomásnak megfelelően felfelé türemkedik. Ezután vasfésű segítségével a nyílás teljes hosszában elkezdik emelni az üveget, amelyben hűtőtáskák, valamint szélfogók segítségével megakadályozzák a felületi feszültség összehúzó hatását.

Hengerléssel állítják elő a nyers hengerelt, a mintás és a huzalbetétes üvegeket. Az lőállítás folyamán a folyékony üveg a hengerek közti préselés hatására veszi fel a síküveg lakot. Hátrány a húzott üveggel szemben, hogy nem átlátszó, mivel oldalapjai nem síkok.

Sajtolás: a lapos üreges testeket sajtolással állítják elő. Lényegében az előállításra zolgáló berendezés minden estben formából vagy matricából és bélyegből áll. Az egymásra elyezett forma és bélyeg között üreget hagynak, amelyben a képlékeny üveg megdermed és egadja a gyártandó üveg alakját.

Az ed llítási módja. Ebben az esetben a méretre vágott üveget kem őmérsékleten tartják úgy, hogy az üveg felüle l vagy olajmártással lehűtik. A őkezelt üveg szélén n ó-, belül húzófes 9.3. ábra).

Abefejezetnek, mikor az oldatban kvarcszemcse nincs. A tisztulási folyamat 1400-1500°C-on megy végbe.

alik. Az utolsó folyamat a kidolgozási viszkozitá

9

ea

shm

A habüveget habosítási eljárással készítik. Ennek kétféle módja ismertes: 1. az üvegolvadékba levegőt vezetnek be és az buborék formájában megmarad. Az

üveget irányított hűtéssel szilárdítják. 2. Az üveget porrá őrlik é gázfejlesztő anyaggal (szén, mészkő) keverik és úgy

olvasztják. A gyakorlatban az utóbbi eljárás terjedt el. 9.2. EDZETT ÜVEG

zés vagy hőkezelés biztonsági üvegek előáencében néhány percig nagyobb h

ti rétege kissé meg is lágyul. Majd hirtelen levegőveagy nyom zültségek lépnek fel (h



Ennek eredményeként elsősorban a hajlító-húzószilárdsága nő meg jelentékenyen. Ha az edz

gi üvegben 9.3. AZ ÜVEG TULAJDONSÁGAI

izikai tulajdonságok: Ablaküveg (A-üveg) sűnyából kiszámítha

á színétől, vastagság 4. ábra). A helyiségek megvilágítását ezenkívül az blaknyílá eretek elosztása is befolyásolja.

id alkotói a

ősen javul az üvegezések közti légrésekkel, különösen, ha a táblák vastagsága különböző. Az üveg szobahőmérsékleten gyakorlatilag

ett üveg eltörik, akkor apró darabokra esik szét nem szilánkosodik.

9.3. ábra: Az edzett biztonsá kialakuló húzó- és nyomófeszültségek

rűsége 2,5 g/cmF 3. Az üveg lineáris hőtágulási tó, átlagosan 6-9 10együtthatója az alkotók ará

képesség az üvegeknek igen fontos tulajdons-6 /K. A fényátbocsátó

ga, amely függ az üveg anyagától, ától és a fény beesési szögétől (9.s nagysága, helyzete és az ablakka

Merőleges fénybeesés esetén a szokásos vastagságú üvegtábla fényátbocsátó képessége kb. 90%-os, színtelen ornament üvegeké 70-80%-os, huzalbetétes üvegeké 55-65%-os, homok fúvott síküvegeké 75%-os. Színezett üvegek nehézfémoxlátható fény meghatározott tartományában csökkentik az üveg fényátbocsátó képességét.

Az üvegeknek nincs lényeges hangszigetelése, de jelent

nem vezeti az elektromosságot, inkább szigetelőanyagnak tekinthető.



Mechanikai tulajdonságok: az üveg rideg, törésig lineárisan rugalmas. Hajlító-húzószilárdsága a nyomószilárdságnak mintegy 1/10-e.

2üveg nyomószilárdsága: 600-1300 N/mmveg hajlító-húzószilárdsága: 50-190 N/mm2

üvegszál húzószilárdsága: 2000-3000 N/mm2

üveg rugalmassági modulusa: 70000-80000 N/mm2

üveg Poisson tényezője: 0,25. Az üvegek kémiai tulajdonságai: Az üvegek tájékozató kémiai összetétele ablaküveg

(A-üveg) esetében: 71,2 m% SiO2, 0,7 m% Al2O3, 9,7 m% CaO, 4,3 m% MgO, és 13 m% Na2O. Az E-üveg 54 m% SiO2, 14,5m% (Al2O3 + Fe2O3), 17,5 m% CaO, 5 M% MgO, és 8 m% B2O3.

Az üvegek kémiai ellenálló képessége: Az építészeti üvegnek nedvesség, víz és légkör hatásaival szemben ellenállónak kell lenni.

A bebetonozott üvegszálak roncsolódhatnak a beton erős alkalikus hatása miatt. Ennek érdekében szálerősítésű betonhoz, vagy bebetonozott betéthez lehetőleg alkáli álló üvegszálat kell fe tkezés lkerülé rkezeti nyagok σ-ε diagramjával.

ü

lhasználni vagy védelemmel kell ellátni a betonnal való közvetlen érinsére. Az üvegszál σ-ε diagramját mutatja a 9.4. ábra, összehasonlítva más szee

a

9.4. ábra: Szálas any

agok σ-ε diagramja


9. hét: Üveg. Alkotóanyagai. Gyártása. Tulajdonságai 9.4. Ü

k: tött vagy hengerelt síküveg, színes

émtest, üveg tetőcserép kú üvegprofil, hőszigetelő

hőszigetelő üveg, habüveg, burkolóüveg,

9.5. ábra

9.6. ábra: Hőszigetelő födémtest

9.6. ábra: Hőszigetelő födémtest

VEGTERMÉKEK Síküveg termékek lehetne húzott síküveg, ön síküveg préselt síküvegek lehetnek: üvegtábla, üveg födegyéb üvegtermékek lehetnek: biztonsági üveg, U-ala ablaküveg,

hullámüveg, zománcozott üveg, üvegszáltermékek. Néhány üvegterméket mutatnak a 9.5- 9.7. ábrák.

: Hőszigetelő ablaküveg: b) hegesztett termopanüveg, c) Cudo-üveg, d) egertherm-üveg 1-üvegtáblák, 2-aluminiumtávolságtartó,

3,4-páraelnyelő, 5-ragasztó-tömítő anyag, 6-élvédő szalag



) és a kibocsátott fény színe is láth

9.7. ábra: Üvegszövet

Üveg szál felhasználásával már fényáteresztő betont is tudunk készíteni. Az üvegszál segítségével a betonfal másik oldalán kirajzolódik az alak (9.8. ábra

ató (9.9. ábra).

9.8. ábra: Fényáteresztő (áttetsző) beton fal 9.9. ábra: Áttetsző beton fal átengedi a

osonczi Áron szabadalma) piros színű fényt

.5. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul

lass üveg

.6. Felhasznált irodalom

alázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 387-406.

(L

9 g 9 B


10. hét: Bitumen és aszfalt. Előállítása. Tulajdonságai 10. BITUME

bitumen az ásványolaj lepárlása után visszamaradó fekete, termoplasztikus zénhidrogénelegy, ill. a természetes aszfaltok szénkénegben, benzolban, kloroformban stb. ldható része, mely melegítés hatására meglágyul, majd lehűtve megszilárdul és a ozzákevert egyéb anyagokat összeragasztja. A kőolaj lepárlásából származó bitument sványolaj-bitumennek nevezzük. Hazánkban a bitument kizárólag az ásványolaj lepárlása tján állítják elő.

A bitumenek tulajdonságait az előállításukra felhasznált ásványolajok összetétele agymértékben meghatározza. Elsősorban a kőolajban lévő paraffinok, aszfaltgyanták, olajok s aszfaltének mennyisége és minősége játszik szerepet. Ezenkívül a bitumen tulajdonságait z előállítás technológiája befolyásolja.

A kátrány a szén és a fa lepárlásakor keletkező ragadós, fekete, erősszagú folyadék.

tépítés és szigetelés területén általában csak a feketekőszén feldolgozásakor keletkező, ún.

ban több telítetlen gyűrűs szénhidrogén-vegyületet tartalmaznak, int a bitumenek, ezért tapadó-, ragasztó-, ill. nedvesítőképességük jobb, viszont levegővel

rintkezve könnyebben oxidálódnak, öregednek, ridegednek. A bitument és a kátrányt fekete kötőanyagoknak is szokás nevezni. Az aszfalt ásványi adalékanyagból és fekete kötőanyagból készített pályaszerkezeti

réteg. A meleg aszfaltot útépítő bitumennel, a hideg aszfaltot higított bitumennel, bitumenemulzióval vagy úti kátránnyal készítik. Az aszfalt összetételét tekintve a betonhoz hasonlít, csak a kötőanyaga nem cement, hanem fekete kötőanyag. 10.2. A BITUMEN ELŐÁLLÍTÁSA

azánkban a bitument, az alapanyagoknak megfelelően, kétféle eljárással állítják elő. A ió

a almazzák.

a) A vákuumdesztillációs eljárás (10.1. ábra) első szakaszában az ásványolajból ráruk (könnyűbenzin, benzin, petróleum,

ás néven pakura. Az eljárás t 300-400°C hőmérsékletűre felmelegítik és az un. 000-5000 Pa nagyságú vákuumban elpárologtatják és

lajféleségeket (gázolaj, motorolaj, nehezebb olajok) és visszamarad a bitumen. A bitumen tékig befolyásolni lehet a vákuum nagyságával és a belépő olaj

módon az elpárologtatható olajmennyiséget fokozzák. A

N ÉS ASZFALT. ELŐÁLLÍTÁSA. TULAJDONSÁGAI Asoháú

néa

Úkőszénkátránynak van jelentősége, míg a fa-, tőzeg- és barnaszénkátrányok használata nem terjedt el. A kátrány az útépítésben és vízszigetelő iparban ugyanazt a szerepet tölti be, mint a bitumen. A kátrányok általámé

Hnagylengyeli ásványolajat vákuumdesztillációs eljárással dolgozták fel, a volt Szovjetunutódköztársaságaiból származó ásványolaj feldolgozás során a vákuumdesztilláció ésúvatás együttes módszerét alkf

atmoszferikus lepárlással elpárologtatják az un. fehéázolaj) legnagyobb részét és visszamarad a fűtőolaj vagy mg

második szakaszában a pakuráákuumdesztillációs toronyban, 4v

okeménységét bizonyos mérőmérsékletével. Mindkét h

hőmérsékletet azonban csak bizonyos határig szabad növelni, mert a bitumenben káros vegyületek keletkeznek.


10. hét: Bitumen és aszfalt. Előállítása. Tulajdonságai

gy a desztillációval előállított bitum men lágyuláspontját és keménységét, javítja fizikai tulajdonságait, elvégzi a bitumen részleges oxidációját, ezáltal megv

enminőséget. c) Végül megemlítjük az extrakciós bitument. Az előállítás során az első desztilláció

tán visszamaradt pakurából propánnal, butánnal, etánnal vonatják ki a bitument. Az e n a propán mellett szelektív oldószert (fenol-kresol

legy) is használnak, amely a bitumenen kívül az olaj, kenéstechnikai szempontból nem

10.2. ábra: A fúvatott bitumen készítési eljárás folyamatábrája

10.1. ábra: A vákuumdesztillációs bitumenkészítési eljárás folyamatábrája

b) A fúvatott bitument úgy nyerik (10.2. ábra), hoenen 220-260°C hőmérsékleten levegőt fúvatnak át, ez növeli a bitu

áltoztatja összetételét. A túlzott fúvatás rontja a bitumen kötőképességét és fáradási tulajdonságait. Ezért a

bitumengyártás során rendszerint keverik a gyengén fúvatott bitument olyan más módon gyártott bitumenekkel, amelyekkel együtt el lehet érni a kívánt bitum

ucsoportba tartozó Duo-Sol eljárás soráekívánatos gyantás részeit is eltávolítja.


10. hét: Bitumen és aszfalt 10.3. A BITUM

bitumen vegyi összetétele: C = 80-85 m%, H = 9-10 m%, O = 2-8 m%, S = 0,1-7,0 m%, N m%-nál kisebb.

A bitument alkotó vegyületek, a nagy molekulatömegű szénhidrogének jellemzője a ázokkal és folyadékokkal szemben tanúsított kis reakcióképesség, kémiai közömbösség, a ízáteresztő képesség, vízben, híg savakban és lúgokban való oldhatatlanság. Ezek a lajdonságok teszik a bitument alkalmassá arra, hogy építményeinket vele szigetelve egvédjék a levegő és víz okozta hatások ellen. A gázokkal és folyadékokkal szemben núsított vegyi közömbösség a bitumen kémiai szempontból legértékesebb tulajdonsága. Ha

tulajdonságok kisebb vagy nagyobb mértékben hiányoznak, akkor a bitumen öregedéséről eszélünk.

Fizikai szempontból a bitumen kisebb molekulatömegű szénhidrogénekből álló kolloid iszperz rendszer, nagy viszkozitású folyadék. A bitumen folyékony részből, a malténből és enne finom szecséjű aszfalténből áll. Az aszfalténszemcséket a rendszer állandóságát trehozó gyantaréteg veszi körül. Az aszfaltén a gyantaréteggel együtt micellát alkot. A

kolloid a ltozik a őmérséklettel. A bitumen kis hőmérsékleten a micellák közötti kohézió hatására kvázi zilárd, a hőmérséklet növelésével folyamatosan képlékeny, majd nehezen folyós, végül

hígfo

10.3. ábra: A bitumen penetrációjának mérése

EN TULAJDONSÁGAI A1

gvtumtaeb

dblé

nyagok általános jellegzetessége, hogy viszkozitásuk folyamatosan váhs

lyós lesz, ugyanis minél nagyobb a hőmérséklet, a micellák annál könnyebben elmozdulnak egymáshoz képest.

A bitumen fő fizikai tulajdonságai: penetráció, a lágyuláspont, a Fraass-féle töréspont és a duktilitás.

A penetráció a bitumen konzisztenciájának a jellemzésére szolgáló tulajdonság, amelynek a mértéke 100 g összterhelésű tű 25°C hőmérsékletű bitumenbe hatolása 5 s alatt, 0,1 mm-ben kifejezve (10.3. ábra).


10. hét: Bitum ulajdonságai en és aszfalt. Előállítása. T

A lágyuláspont a bitumennek a meleggel szembeni viselkedésére jellemző nyagtulajdonság. Gyűrűs-golyós módszerrel vizsgálják. A vizsgálat során adott tömegű és

értékben növelik. A lágyuláspont az a hőmérséklet, amelynél a bitumen annyi

méretű acéllemezre olvasztott, egyenletes vastagságú itumen réteg megadott mértékben, egyirányban hajtogatva rideggé válik és megreped (10.5. bra).

améretű fémgolyót helyeznek gyűrűbe öntött bitumenre. Ezt vízfürdőbe teszik és a víz hőmérsékletét előírt m

ra meglágyul, hogy az alatta meghatározott távolságban elhelyezett lemezt eléri (10.4. ábra).

10.4. ábra: A bitumen lágyuláspontjának mérése

A töréspont arról tájékoztat, hogy hogyan viselkedik a bitumen a hideggel szemben. A töréspontot Fraass-készülékkel határozzák meg. A bitumen Fraass szerinti töréspontja az a hőmérséklet, amelyen szabványos bá

10.5. ábra: A bitumen Fraas-féle töréspontjának mérése



A uktilitás (nyújthatóság) az a megnyúlás (cm), amelynél a 25°C-os vízfürdőbe helyezett, adott sebességgel húzott piskóta alakú bitumen próbatest elszakad.

A konzisztenciajellemzők, nevezetesen a penetráció, lágyuláspont, duktilitás, töréspont azonos nyersolajból, azonos technológiával előállított bitumenek esetében jól definiálható függvényviszonyban állnak egymással. Így ha egyetlen konzisztencia-mérőszámot meghatá

d

rozunk, akkor abból a többi konzisztencia-mérőszámra a gyakorlat igényeit kielégítő ontossággal következtetni lehet.

A lágyuláspont (ℓ) és a penetráció (p), ill. a penetráció és a duktilitás (d) közötti pasztalati összefüggés

log ℓ = −a · log p + b, log p = c · log d + e. A képletben a, b, c, d, e, kísérleti állandók. Az első összefüggést a 10.6. ábra

zemlélteti.

10.6. ábra

Különböző módon előállított bitumen tulajdonságait a 10.1. táblázatban mutatjuk be az sszehasonlíthatóság érdekében.

p

ta

s

: Összefüggés a bitumen lágyuláspontja és penetrációja között

10.1. táblázat: Különböző módon előállított romaskinói bitumenek tulajdonságai

ö


10. hét: Bitumen és aszfalt. Előállítása. Tulajdonságai 10.4.

Hígít

megkönnyítését szolgálja, a hígítószer a beépítés után elpáro

k 60-80°C hőmérsékletűre kell felmelegíteni. Használata energiatakarékossági okokból háttérbe szorul. A hígított bitumeneket nagy penetrációjú bitum , hogy azt könnyű gázolajjal (petróleummal) keverik és a tapadás elérésére megfelelő mennyiségű adalékszert (kb. 0,3 m% Evazin) kevernek hozzá. Bitumenemulzió

ulzió olyan diszperz rendszer, amelyben általában 60-65 m% bitumen a 40-35 % vízben finomeloszlású cseppek alakjában lebeg. Mivel a víz még a folyékony bitumennel

em elegyedi rendszer stabilitását stabilizátorokkal lehet elérni. Tartalmaz védőkolloidot is. A itumenemulzió előnye a bitumennel szemben, hogy melegítés nélkül használják fel. A itumen a felhasználás után akkor kezd kötni, amikor a bevonandó anyaghoz érve megtörik, mi azt jelenti, hogy az emulzióból a bitumen kivált. A bitumenemulzió megtörése és a víz lpárolgása után összefüggő, víztaszító, többé-kevésbé olaj- és saválló a védőbevonat.

itumenmáz

itumenmáz ásványolajbitumen és benzol vagy lakkbenzin elegyítése útján előállított, lapmázolás és ideiglenes védőbevonatot kialakító készítmény. Megkülönböztetünk benzolos s lakkbenzines bitumenmázt aszerint, hogy milyen oldószert használtak fel. Elsősorban ízépítési műtárgyak víztaszító bevonataként használják fel.

Bitumentapasz

bitumentapasz (kitt, ragacs, masztix) bitument vagy kátrányt, oldószert (pl. lakkbenzint, benzo

yagként 2-3 mm-nél kisebb szemnagyságú kőlisztet, zbesztszálakat

umibitumen

gumibitumen 8-10 m% gumiőrleményt tartalmaz, oldott, felduzzadt állapotban. A umiőrlemény csökkenti a bitumen folyósságát, növeli tapadóképességét és rugalmasságát. zívósabb mint a bitumen és jól ellenáll ütőhatásoknak. Az előállítás során a bitumenhez kb. m% gumilisztet adagolnak. Ennek jelentős része több órai 170-180°C hőmérsékleten való zés által beépül a bitumen szerkezetébe és javítja nyúlóképességét. A bitumen gyuláspontja kb. 10°C-kal nő, viszont penetrációja nem csökken ezzel arányosan.

BITUMENFAJTÁK

ott bitumen A hígított bitumen ásványolaj-bitumen és megfelelő ásványolaj-párlat (gázolaj vagy petróleum keveréke) optimális mennyiségű tapadásjavító szer adagolásával készül. A hígítás a szállítás, a keverés és a beépítés

log és az anyag hígítatlan bitumenként fejti ki ragasztó hatását. Előnye, hogy a bedolgozás során csa

enekből úgy állítják elő

A bitumenemms k, ezért emulgeátort kevernek a rendszerhez, olaj- és zsírsavakat vagy azok sóit. Abbae B Baév

Alt), esetleg oldószerben oldott bitumen helyett bitumenemulziót és ásványi anyagot

tartalmazó anyag. Ásványi ana szokás felhasználni. G AgS8főlá



A gumibeton jól használható betonburkolatok, kőburkolatok hézagainak kiöntésére és urkolatoknak villamosvasúti sínekhez való csatlakoztatására. Legfeljebb ±5-7%

s.

bitumen sphalt aszfalt

balakváltozásra képe

10.5. A BITUMEN FELHASZNÁLÁSA

Útépítési felhasználás – aszfalthoz Magasépítési felhasználás – padló- és falszigetelésekhez, burkolatokhoz

10.6. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul bitumen a 10.7. Felhasznált irodalom Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 575-

593.


11. hét: Zárthelyi A vizs

további segítségül a gyakorlatokhoz elektronikusan is rendelkezésre álló segédletek szolgálnak. A vizsgán segédeszköz nem használható. Számológépre szükség van.

OK II. (BSc, Kód: BMEEOEMAS04)

Vizsgára és zárthelyire való felkészülést segítő kérdések

ga zárthelyi az utolsó előadási órán kerül megírásra. Felkészüléshez az alábbi kérdések használhatók. A témakörök mellett meg vannak adva a Tankönyv vonatkozó fejezetei pontos oldalszámmal, amihez

ÉPÍTŐANYAG

ia”, Műegyetemi Kiadó 1994.

és kiegészítések Ajánlott irodalom: Dr. Balázs György, „Építőanyagok és kém

J 94493 + gyakorlati anyagok SZILÁRD ANYAGOK FŐ TÍPUSAI (Tankönyv 17-52. + 58-66. o. + gyakorlati anyagok)

zők, Gibbs-féle zistörvény. Egy- és kétkomponensű rendszerek fázisdiagramjai. Likviduszgörbe,

nsű, egymással vegyületet alkotó rendszerek fázisdiagramjai. k fázisdiagramjai.

Heterogén rendszerek, fázisok, komponensek, szabadsági fokok, állapotjellemfászoliduszgörbe. KétkomponeHáromkomponensű rendszere REOLÓGIAI MODELLEK (Tankönyv 127-131.o.)

függőIdaőtől viselkedés alapmodelljei: Hooke, Newton, St. Venant. Viszkózus anyag,

lakváltozási sebesség. Reológiai modellek: Maxwell-, Kelvin-Voigt- és Burgers-modellek.

BETON

(Tankönyv 300-329. o. gyakorlati anyagok) A beton tulajdonságait befolyásoló tényezők. A nyomószilárdság és a cementtartalom összefüggése. Minimális cementtartalom. A nyomószilárdság a cementtartalom függvényében. A nyomószilárdság és a víz-cement tényező összefüggése. A nyomószilárdság növekedése a beton korának függvényében. A gőzölés hatása. A gőzölés folyamata. Autoklávolás. A fagy hatása. A beton kopásállóságát, vízzáróságát, fagyállóságát és sugárvédelmét befolyásoló tényezők. Esztétikus betonfelületek kialakításának módjai. Könnyűbetonok. Típusai. Könnyű adalékanyagok típusai. Összefüggés a könnyűbeton hővezetési tényezője és a könnyűbeton testsűrűsége között. Hő és tűzálló betonok. Könnyűbetonok alkalmazási lehetőségei. Szálerősítésű betonok. Típusai. Szálak anyaga, jellemzői. Szálak hatása a beton tulajdonságaira. Energia elnyelő képesség, törési összenyomódás, repedés áthidaló képesség, frissbeton képlékeny zsugorodása. Szálerősítésű betonok keverése. Betonkorrózió. Fogalma és típusai (A,B,C, D). A védekezés aktív és passzív módjai. FÉMEK (Tankönyv 420-436.o. + 487-494. o. + gyakorlati anyagok) Vas és acélgyártás. A nyersvasgyártás folyamata (redukciók, hőmérsékletek, koksz szerepe stb.).A fehér nyersvas és a szürke nyersvas jellemzői. Acélgyártási eljárások (Bessemer-, Thomas-, Siemens-Martin-, LD- és elektro-eljárás). A vas-szén ötvözetek állapotábrája. A széntartalomtól függő acélfajták. GSE-vonal. Grafitrendszer, karbid rendszer. Acél szövetelemek: ferrit, cementit, perlit, ausztenit, ledeburit. Kritikus lehűtési sebesség. Martenzit. Az acél alakítási módjai. Az acél hőkezelése: feszültségcsökkentés, normalizálás, újrakristályosítás lágyítással, edzés, nemesítés, megeresztés, izotermikus hőkezelési eljárások, kérgesítő hőkezelések, felületi edzések.


11. hét: Zárthelyi Alumínium. Alumínium ötvözetek. Az alumínium fő mechanikai jellemzői. Réz. Ólom. Ón. Horgany. Acélkorrózió elleni védekezés. Az acél korrózióját befolyásoló tényezők. A Pourbaix-diagram. A fémek normálpotenciálja, eltérő normálpotenciálú fémek összekapcsolása, katódos védelem. A korrózió megelőzési módjai: aktív módok, passzív módok.

arbonátosodási mélység, és klorid-ion meghatározásának módjai.

MŰANYAGOK

K

(Tankönyv 495-533.o. + gyakorlati anyagok) ma, előnyei, hátrányai. Az építőiparban használt műanyagok fA műanyag fogal ő típusai.

Polimerizác lipropilén, pPzilikonok, furángyantá re keményedő és hőre

,

őség. Vegyszerállóság. etek, épületszerkezeti elemek, neoprén

iós műanyagok: polivinil-klorid, polisztirol, polietilén, pooliizobutilén, neoprén, polivinil-acetát. Poliaddíciós műanyagok: poliuretán, epoxigyanta. olikondenzációs műanyagok: telítetlen poliésztergyanta, fenoplasztok, aminoplasztok,

k, poliamid. Természetes alapú műanyagok. Hőslágyuló műanyagok formázása. Különleges műanyag feldolgozási technológiák: szinterezésbevonatok, habosítás, vákumformázás, stb. Üvegszál-erősítésű műanyagok. Az üvegszálak mechanikai jellemzői, húzószilárdság a szálátmérő függvényében, σ-ε diagram. Ágyazógyanták. Hatékony üveghányad. Műanyagok fő mechanikai és hőtechnikai jellemzői. Műanyagok húzószilárdsága és rugalmassági modulusa a hőmérséklet függvényében.

iselkedés tartós terhelés alatt. Lépésállóság. Öregedés. ÉghetVÉpítőipari felhasználás: lemezek, csövek, tartószerkezsaruk, dilatációk, munkahézagok. Festékek tapadása és fedőképessége.

VEGÜ (Tankönyv 387-406.o. + gyakorlati anyagok) Üveg fogalma. Az üveg anyagai és az általuk befolyásolt tulajdonságok. Üvegfajták: alkálikus üveg, boroszilikát üveg, kvarcüveg, zirkonüveg. Üveg olvasztása,formázása, utólagos megmunkálása. Üveg fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságai. Üvegtermékek: síküveg, préselt üveg, biztonsági üveg, huzalbetétes üveg, profilüveg, hőszigetelő üveg, habüveg, burkolóüveg, hullámüveg, üvegszál. BITUMEN, ASZFALT (Tankönyv 575-593.o. + gyakorlati anyagok) Bitumen, kátrány és aszfalt fogalma. A bitumen előállítása, vákumdesztillációs, fúvatott és extrakciós bitumen. A bitumen tulajdonságai és vizsgálatuk: összetétel, kémiai ellenálló képessége, penetráció, lágyuláspont, töréspont, duktilitás, sűrűség, lobbanáspont. Bitumenfajták: útépítési és építőipari bitumenek, hígított bitumen, bitumenemulzió, bitumenmáz, bitumentapasz, gumibitumen. A bitumen felhasználása az útépítésben és a magasépítésben.

ZIGETELŐ ANYAGOKS (Tankönyv 595-624.o. + gyakorlati anyagok) Hőszigetelő anyagok. Fogalma, követelmények, terheléses vizsgálat. A hővezetési tényező és a testsűrűség összefüggése. Csoportosítás felhasználási módjuk. Felosztás összetételük alapján. Csoportosítás a felhasználhatósági hőmérséklettartomány szerint. Szervetlen hőszigetelő anyagok: szervetlen szálas hőszigetelő anyagok és fő jellemzői (salakgyapot, ásványi gyapot, kőzetgyapot, üveggyapot), habüveg, perlit, kovaföld, kőszivacs, alumíniumfóliás szigetelés. Szerves hőszigetelő anyagok és fő jellemzői: parafa gyártmányok (parafa, expanzit, szupremit), műanyag habok (zárt és nyitott cellás habok, polisztirol, poliuretán).


11. hét: Zárthelyi Hangszigetelő anyagok. Akusztikai anyagjellemzők: sűrűség, akusztikai porozitás, fajlagos áramlási ellenállás, szerkezeti tényező, dinamikai rugalmassági modulus. A hangszabályozás

ÉRÉSTECHNIKA

fogalmai: léghang, testhang, hangelnyelési fok, léghanggátlás, testhanggátlás, rezgésgátlás. A hangszabályozás anyagai. Vízszigetelő anyagok. Bitumenes vízszigetelő lemezek, műanyag fóliák, szórt szigetelések. M (Tankönyv 133-168. o. + gyakorlati anyagok)

hiba. Hőmérés: mechanikus, Mértékegységek, SI alapegységek. Mérési pontosság, mérési elektromos (nyúlás mérők, indikáció és kapacitív műszerek, rezgőhúros. Erőmérés: rugós, gyűrűs, folyadéknyomásos. Roncsolásmentes anyagvizsgáló berendezések.


12. hét: Szigetelőa - és vízszigetelés nyagok. Hő-, hang 12. SZIGETELŐANYAGOK. HŐ-, HANG- ÉS VÍZSZIGETELÉS

A tartószerkezeti tervezés mellett fontos szerepe van egy épület hő- és hangtechnikai tevézésének is. A hőtechnikai tervezés az energiahordozókkal való ésszerű gondolkodást

rtozik a koncerttermek akusztikai tervezési is, ami kimondottan speciális feladat. Had

Színház mellett van a

szolgálja, a hangtechnikai tervezés pedig a nyugalmunkat igyekszik elősegíteni. Utóbbihoztaemlítsek ehhez napjainkból egy érdekes példát. Az új Nemzeti Művészetek Palotájában lévő koncertterem (12.1 ábra).

12.1. ábra: Művészetek Palotája koncertterem (az új Nemzeti Színház mellett), Budapest

Ennek akusztikai tervezése során nem csak azt kellett elérniük a tervezőknek, hogy minimumra csökkentsék a visszaverődő hangokat, hanem még azt is, hogy a koncertterem közvetlen közelében haladó vasúti és közúti híd forgalma se hallatszódjon egyáltalán. Egy másik jó példa az akusztikai szempontok érvényesítésére (ráadásul gyakorlatilag ügyesen), hogy ha a lépcsőfokok nem érintkeznek közvetlenül a lépcsőfallal- vagyis a lépcsőfok légréssel van elválasztva a faltól-akkor a lépés zaja nem jut közvetlenül testhangként a szomszédos lakóhelyiségbe.

A szigetelőanyagok három csoportját különböztetjük meg: hő- hang- és vízszigetelőanyagok. 12.1. HŐSZIGETELÉS A hőtechnikai tervezés valójában optimum keresési feladatot jelent (12.2. ábra). A hőszigetelő réteg vastagságának növelésével a beruházási költség nő, de a fűtési költség


12. hét: Szigetelőanyagok. Hő-, hang- és vízszigetelés csökken. A hőtechnikai előírások szigorú követelményeket szab az épületekre. A teherbíró fal őszigetelő értékén túl sok esetben szükség van méretezett hőszigetelő rétegre is, amit a

legészs

12.2. ábra: A hőszigetelés optimum keresési feladata 12.1.1. Hőszigetelő anyagokkal szembeni követelmények A zt meste

pített szemcsés szerkezetet (pl. perlit), amelynek a porozitását a szemc

beton). A pórusok lehetnek zártak és nyitottak. A hőszigetelés zempontjából a pórusok közül a zárt pórusok a kedvezőbbek.

A hőszigetelőanyagok legfontosabb tulajdonsága hővezetési tényezője, melyet a őmérséklet függvényében adnak meg. Minél kisebb az

nyag testsűrűsége, annál kisebb a hővezetési tényezője. A kettő között közel lineáris

hzerűbb a külső falakon kívül elhelyezni.

hőszigetelő anyagok kisebb részben a természetben előforduló túlnyomórésrségesen előállított kevert szerkezetű, kis testsűrűségű, illetve halmazsűrűségű

építőanyagipari termékek. A hőszigetelő anyagok szilárd vázból és statisztikusan egyenletes eloszlású pórusokból, kapillárisokból épülnek fel, amelyeket levegő tölt ki.

A hőszigetelő anyagok tulajdonságait elsősorban szerkezei felépítésük határozza meg. A pórusszerkezet szerint megkülönböztetünk üreges szerkezetet, amelyet egyenletes elhelyezkedésű, közel gömb alakú pórusok jellemeznek (habüveg, műanyag hab, parafa stb.), az ömlesztett anyagokból felé

seméret és a szemcsék porozitása nagymértékben befolyásolja, szálas szerkezet (pl. szálerősítésű perlit s

kiszárított anyag testsűrűsége és a haösszefüggés áll fenn (12.3. ábra).


12. hét: Szigetelőanyagok. Hő-, hang- és vízszigetelés

12.3. ábra: A Hővezetési tényező a testsűrűség függvényében 1 - égetett agyag, 2 - riolit, 3 - termalit, 4 - égetett kovaföld termék, 5 - nyers kovaföld, 6-azbeszt,

, 8 - fagyapottlemez, 9 - farostlemez,

, hanem e terhelés alatti

a) sze

kőszivacs vagy

7 - mész-és cementkötésű szervetlen anyagok

10 – parafa.

Mivel a testsűrűséget könnyebb mérni, mint hővezetési tényezőt, üzemi körülmények között az anyagok hőszigetelő képessége a kiszárított anyag testsűrűségével jellemezhető.

Terhelés hatására a hatásos hőszigetelő anyagok nagy része összenyomódhat, ezért ezeknél az erőhatással szembeni viselkedés szempontjából nem a szilárdság

10%-os összenyomódáshoz tartozó feszültség illetve a rugalmas alakváltozás a mértékadó követelmény. 12.1.2 A hőszigetelő anyagok csoportosítása A hőszigetelő anyagok anyagi összetételük szerint lehetnek:

rvetlen eredetűek szilikátszálas (salakgyapot, ásványgyapot, kőzet vagy bazaltgyapot, üveggyapot) habüveg

duzzasztott perlit



) szerves eredetűek:

expandált parafa (termműanyag hab (mesterséges szerves).

A hőszigetelő anyagok a következőképpen csoportosíthatóak felhasználási őmérsékletük szerint:

Hőmérséklettartomány Hőszigetelő anyag

b észetes szerves)

h

-20-+70°C (építészeti hőmérséklet

rtomány)

Finom üveggyapottermékek, ásvány-és

kőzetgyapot termékek, műanyaghabok,

duzzasztott perlit és perlittermékek, jó

hőszigetelő egyéb építőanyagok:

gázszilikátok, üreges és porózus kerámiák

ta

Melegipari hőmérsékleti tartomány

ax. 900°C-ig

Finom üveggyapot termékek 450°C-ig,

ásványi és kőzetgyapot termékek 700°C-ig,

riolit idomok 900°C-ig, azbeszt 800°C-ig

m

Félig tűzálló hőszi

1100°C-ig idomok, könnyű samott, könnyű szillimanit,

zálak (pl. kaolingyapot)

getelések-t űzálló riopiorit idomok, tűzálló kovaföld artománya t

féltűzálló s

Tűzálló hőszigetelések

hőmérséklettartománya max

át- és kerámiaszálak, könnyű tűzálló szilik

1400°C samottok, könnyű szillimanitok stb.

Hűtőházak -30°C-ig zárt pórusú műanyag hab, expandált parafa,

zárt pórusú habüveg

-30°C-nál kisebb hőmérséklettartomány zárt pórusú műanyaghab, zárt pórusú

habüveg, hermetikusan zárt szilikátszálas

anyagok

12.1.3. Szervetlen kötőanyagok

következőkben néhány szerves hőszigetelő anyagot mutatunk be.

igetelő anyagok A . A

bazalt, diabáz, gabbró, homokkő, márga, agyag stb. A szálak átlagos átmérő k hossza 0,5-1,0 mm. A kőzetgyapot nemez hővezetési tényezője 0,040 W

A a) szervetlen szálas hősz

kőzetgyapotok rendszerint tisztán kőzetekből gyártott szilikátszálas anyagfelhasznált kőzet lehet

je 4-7 µm, a szála/(mK).



t rendszerint E-üvegből készítik. Az 1400-1500°C-ra megolvasztott

9. hét anyaga) és azt szálhalmazzá alakítják. ot terméket.

b) A

keveriki, majd hőálló acélsablonokban kb. 900°C-ra hevítik. A hevítés atására keletkezett gáz (pl. CO2) hatására az üveg 12-18-szorosára megduzzad, miközben az

üvegben keletkeznek. A habüv -135 kg/m3, ós sz fel,

l valamenn ssága,

A szálas hőszigetelő anyagok össze szerinti készülékkel kell meghatározni. Az összenyomó szálas hőszigetelő anyagok vastagság mérését segíti ábra szerint egyszerű vastagságmérő eszköz.

12.4. ábra: Szálas szigetelő anyag termékek vizsgálata a) vastagságmérő tű 1-tárcsa, 2-csövecske, 3-csavar, 4-rúd, 5-tű

az összenyomhatatlanság meghatározásához 1 - alaplap az állvánnyal,

3 - mérőlemez szorítócsavarja, mozgó része,

Az üveggyapotoalapanyagból 5-6 µm-es szálakat húznak (lásdHazánkban jelenleg nem gyártanak üveggyap

habüveg előállítása során a speciális összetételű üveget finom porrá őrlik, pórusképző anyaggal (pl. szémpor) h

0,01-0,1 mm-es pórusok eg testsűrűsége 1252hővezetési tényezője 0,0047 W/(mK), nyom

teljesen párazáró, a HF kivételéveéghetetlen.

zilárdsága 0,5-0,7 N/mm , vizet nem veyi savnak ellenáll, nagy a méretponto

nyomhatatlanságát a 12.4.b ábra dás mértéke 5 perc alatt 10% lehet. A

(beépített állapotban is) 12.4.a

b) készülék

2 - 100cm2 felületű mérőlemez,

4 - készülék5 - mozgórész szorítócsavarja, 6 - 0,5 mm beosztású skála, 7-változtatható terhelés



2.5. ábra: A duzzasztott perlit hővezetési

tényezője

gazdag. A perlit kis halmazsűrűsége és éghetetlensége

függvényében a 12.5. ábra

gipszperlit, perlithabarcs, Rioporit.

) Kovaföldgyártmányok: A kovaföld üledékes kőzet, mely egysejtű moszatoknak, a iatomáknak 10-200 µ nagyságú kovapáncéljaiból van felépítve. A kovapáncél 1µm-nél kisebb éretű méhvisz lépsejthez hasonló elrendezésű pórusokkal van átszőve. A könnyű

pítőanyagok gyártása szempontjából azok a kovaföldféleségek érdekesek, amelyeknek a ovasavtartalma 70-95 m%, tehát a szennyeződés 30 m%-nál kisebb. A 0,5 mm szemnagyságú rlemény halmazsűrűsége lazán 250-350 kg/m3, a sűrűsége 2,1-2,35 kg/l. A 70-85 m% ovasavtartalmú kovaföld olvadáspontja 1300-1500°C, a 85 m%-nál több kovasavat tartalmazó ovaföldé pedig 1580°C felett van, tehát tűzálló. Hazánkban a Mátrában és a Tokaj-Hegyalján annak nagyobb kiterjedésű kovaföld települések. Ezek jó minőségű kovaföldet adnak.

) Kőszivacs: A bekevert fűrészporral és szénporral porózussá tett kerámiákat kőszivacsnak evezik. A kőszivacsból kétféle terméket állítanak elő: hőszigetelő kőszivacs lapot és őszivacs pallót. A hőszigetelő kőszivacs lapot 10 m% fűrészporral és 15 m% szénporral 40, 0, 80 és 100 mm vastagságban max.20 V% üregtérfogattal készítik. A jól illeszthetőség miatt osszoldala árkos vagy eresztékes. Pórustérfogata max. 75%, testsűrűsége 750 kg/m3, a 40 mm astag lapoké 1100 kg/m3, hővezetési tényezője 0,21 W/(mK). Válaszfalnak használják. A herbí és 10 m% szénport kevernek.

Testsűr lább 20 V%. Műanyag habok: A műan rekből polimerizációval vagy polikondenzációval állítják el űanyaghabot a cellákba zárt, áramlást nem teszi hőszigetelővé. A műanyag habok cellaszerkezete lehet z zetű habok igen jó hőszigetelők, számottevő a szilárdságuk, tó. A nyitott cellaszerkezetű habok kev hőszigetelő képességüket rontja nagy vízfelvevő képességük. Kisebb a szilárdságuk is zárt cellaszerkezetűeknél. Ezzel szemben jó hangelnyelők.

c) perlit és perlit termékek Hazánk perlit kőzetben

miatt mid építőipari, mind ipari hőszigetelésre szívesen használják.

A duzzasztott perlit hővezetési tényezőjét a hőmérséklet és a halmazsűrűség

mutatja. Perlittermékek a következők: perlitpaplan, bitumen-perlit, vulkánhab,

1

ddmékőkkv enk6hvte ró kőszivacs pallólap nyersanyagában5 m% fűrészport

űsége 1100 kg 3/m , hővezetési tényezője kb. 0,27 w(mK). Üregtérfogata lega

yag habokat szerves monome segítségével. A mő pórusképző gázok vagy gőzök

orékvégző levegő- vagy gázbubárt és nyitott. A zárt cellaszerkede rossz hangelnyelők. Vízfelvételük elhanyagolhaésbé jó hőszigetelők a kapillárisok irányában,



ő. panyag tartalmazhat hajtóanyagokat (pl petrolétert, pentánt, hexán tulajdonságait (pl. éghetőség) módosító anyagokat.

Szemcsés anyagként felhasználható hőszigetelésre isután a második lépésben zárt sablonban tovább habosítják amely testsűrűsége alapján hat csoportba sorolható. TestsűrHővezetési tényezője 0,03-0,04 W/(mK). Tartósan 80°C-i usrendszere majdnem teljesen zárt. Nem áll ellen tömény savnak, szerves oldókőszénkátránynak. A gyártóvállalat tömb, lemez, gyöngy és

A kemény poliuretán habot hazánkban monofluor-t elő. Pórusszerkezete kb. 95 V%-ban zárt. Kis hővezetési t pórusokba zárt gőzök (pl. fenon) segítik elő.

Kemény poliuretán habból hőszigetelő lemezeket és a helyszíni habosítás módszerét is, aminek segítségével hutólag. Jól tapad minden építőanyaghoz, ezért ragasztóanszendvicsszerkezetek gyártására. Kemény poliuretán hab i tényezője 30-40 kg/m

, könnyen éghető, 100°C-laj szerves oldószerek nem károsítják.

. A hangszigetelés fogalmai

zárt pórusú műanyag habokat és gázbetonokat ki kell zárni a hangelnyelő anyagok közül.

A polisztirolt sztirolból tömbpolimerizációval állítják el A lencseméretű sztirol alat) és a késztermék egyes

. A polisztirol gyöngy pihentetése és kapják a polisztirol hab tömböt, űsége 12-40 kg/m3 között változik. g hőálló. Pór

szereknek, ásványolajoknak, csőhéj formában szállítja. riklór-mentánnal habosítva állítjákényezőt és kis testsűrűség mellett a

csőhéjakat állítanak elő. Használják ézagokat, üregeket stb. tömnek ki yag felhasználása nélkül alkalmas hővezetés 3

2testsűrűség esetén 0,03 W/(mK), nyomószilárdsága 0,14-0,25 N/mmig tartósan hőálló, híg savak, lúgok, ásványo 12.10.4. Szerves hőszigetelő anyagok Parafa gyártmányok: a parafa a paratölgy parafasejtekből álló kérge, melyet a fáról 8-10 évenként fejthetnek le 10-15 cm vastagságban. 200 kg/m3 vagy ennél kisebb testsűrűségű anyag. Előnyős tulajdonsága kicsi hővezetési tényezője, melyet a parafaszövet vékony sejtfala által határolt pórusokba zárt levegő idéz elő. A parafának jó a hőszigetelő képessége szívós, rugalmas, nagy diffúziós ellenállása vízgőzzel és folyadékokkal szemben, vízzel telítve is fagyálló és a fagy hatására sem veszti el anyagi tulajdonságait, penészedésre, rothadásra, korhadásra nem hajlamos. Hő hatására lángolás nélkül elszenesedik. 12.2. HANGSZIGETELÉS Mindennapi életünkben legnehezebb védekezni a hanghatás ellen. Zajkeltő forrás számtalan van, míg a hangszigetelés fontosságának felismerése és a hanggátlással kapcsolatos intézkedések megtétele csak napjainkban kezd valóban kialakulni. 12.2.1 Akusztikai (látszólagos porozitásnak nevezzük a nyitott és összefüggő pórusok térfogatnak és a teljes térfogatnak a hányadosát. Mint hangtechnikai anyagjellemző azoknak a pórusoknak, lyukaknak, hajszálcsöveknek össztérfogatát adja meg, amelyekbe a léghang behatolhat. Hangtechnikai szempontból a zárt üregek számítások kívül hagyhatók, elegendő a nyitott üregek, nyílások lyukak térfogatának ismerete, mert csak azt az anyagot tekintik korszerű hangelnyelő anyagnak, amelynek az akusztikai porozitása 0,8-nál nagyobb. Ennek alapján a



Fajlagos áramlási ellenállás: A léghangok elnyelése szempontjából döntő anyagjellemző. emcsak az anyag nyitott pórusainak átlagos térfogatáról és méretéről, hanem azok belső N

szerkezetéről is tájékoztat. A fajlagos áramlási ellenállás

4mvd

képletből számítható, ahol p a mintadarab két párhuzamos felülete között mért nyomáskülönbség N/m

Nspr =

2

v a levegő áramlási sebessége, m/s d a mintadarab vastagsága, m

Tájékoztatásul laza salakgyapoté mintegy 20-szor, a mészhabarcs vakolaté 100-szer, a cementes vakolaté 40000-szer akkora, minta az akusztikai vakolaté, amely 8000 Nsm4. Néhány anyag fajlagos áramlási ellenállása:

anyag testsűrűség kg/m3 fajlagos áramlási ellenállás 103 Ns/m4

Üveggyapot paplan műgyantávalkötött rövid szálakból

25-50 5-25

Kemény ásványgyapot lemez 450-500 500-700 Fagyapot lemez 360-450 0,5-1 Nyitott pórusú lágy poliuretánhab

25-35 0,5-35

Az optimális rétegvastagság fordítva arányos a fajlagos áramlási ellenállással.

Mészhabarcs vakolatnak csak néhány mm vastag része dolgozik, ugyanakkor laza salakgyapotnak teljes vastagsága. Szerkezeti tényező: A szerkezeti tényező

2

1

VVk =

hol aV1 a nyitott pórusok térfogata vagyis az összenyomódásban résztvevő levegő térfogata

melyben a levegő a hullámmozgásban is részt vesz.

yitottak, vagy részben ártak. Az első modell csatornáiban lévő összes levegő részt vesz a hullámmozgásban

modell alsó üregeiben lévő levegő azonban legfeljebb m mozdul (szerkezeti tényezője nagyobb 1-nél). Annál

V2 a V1-nek az a része, a

Ennek szemléltetésére hasonlítsuk össze a 12.6. ábra szerinti két modellt. Mindkettőnek azonos az akusztikai porozitása, de az egyiken csak átmenő pórusok vannak a), addig a másikon az átmenő csatornákhoz oldalról üregek csatlakoznak b). Ezek az üregek az átmenő satornákhoz csatlakozó kapillárisoknak felelnek meg, melyek lehetnek nc

zszerkezeti tényezője 1, a második

sszenyomódik, de az üregből neökedvezőbb az anyag hangelnyelése, minél kisebb a szerkezeti tényezője.



eti tényező vázlatos szemléltetése

a egy teremben beszélnek vagy a zene szól, akkor léghang keletkezik (12.7. ábra). A léghang a levegőben longitudinális hullámok fo a a lé n visszaverődik, részben átvezetődik, végül részben hővé alakul. Utób együttesen

ghang elny agokkal léghangok v dését lehet gelnyelési f α) szokás jellemezni, am elt

12.6. ábra: A szerkez

12.2.4. Léghang, testhang H

rmájában terjed. H ghang falat ér, akkor részbebi kettőt is őléghang elnyelésnek nevezik. Lé

csökkenteni. A hangelnyelést hanelő anyokkal (

szaverelyben az elny

(Ie) és a belső (Ib) hanghullám intenzitásának hányadosát értik, tehát:

be I=α eI

12.7. ábra: A hang terjedésének vázlata



Léghangátláson azt értik, hogy az egyik helyiségben keletkező léghang átjutását a másik elyiségbe milyen mértékben gátolja a két helyiség közötti fal. Értéke jellemezhető a angáteresztési fokokkal:

hh

b

dd I

I=α

Illetve hanggátlási számmal:

2

1101PPgR = (decibel)

az átvezetett hanghullám a hanggátlási szám

, illetve e falból távozó hangteljesítmény, W.

ásik módszer a tartószerkezetre került testhangok továbbterjedésének a megakadályozása. Ezt testhangátlásnak nevezzük.

12.2.3. A hangsz Léghangelnyelő (ipari csarnokok) zajcsökkentése céljá

ékeket használják. Ezeket az építőanya nnyezetre helyezik, vagy légrés közbeiktatásá

A porózus anyag hangelnyel kívül az anyag akusztikai porozitásától, a szerkezeti tényez állástól függ. A nagy

hab, habüveg) nem alkalmasak hangelnyelésre. Hangelnyelésre alkalma űanyag habok, amel pontjából kedvező a kicsi szerk ől a szempontból is kedvező elyek jó hangelnyelők annak ellenére, hogy bonyolult szerkezetük őjük is nagy. A hangelnyelésben az anyagjellem lási ellenállásnak

an, mivel főként ezt fejezi ki a hangenerg át hővé. Az áramlási ellenállás, a frekvencia és a vastagság f

A képletben Iá intenzitása RP1 illetve P2 a falnak ütköző

Ha az épület vázával mereven összekötik a rezgéskeltő gépeket, akkor abban szintén rezgések keletkeznek. Ugyancsak rezgések keletkeznek, ha a falra kalapáccsal ráütnek. Ezek a rezgések szilárd anyagban transzverzális hullámok formájában terjednek. Ezeket testhangnak nevezik. A testhangokat a vázszerkezet elvezeti, majd léghangként az épület testébe sugározza, és ezáltal zaj keletkezik. Ily módon a zaj a zajforrástól távoli helyiségekbe is eljuthat (12.7. ábra). A védekezés egyik módja annak megakadályozása, hogy a gép rezgései közvetlenül továbbjussanak az épület tartószerkezetére. Ezt rezgésgátlásnak nevezik. A m

abályozás alapjai

anyagok: A teremakusztikában és a zajos helyiségekból a hangelnyelő burkolatok sok változatát dolgozták ki.

A közepes és a nagy frekvenciák elnyelésére a porózus anyagú termgokat vagy közvetlenül a falra, me

val eléje szerelik. ő képessége a frekvencián

őjétől és a fajlagos áramlási ellenpórustartalmú, de zárt anyagok (polisztirol

sak az üveg- és az ásványgyapot termékek, a nyitott pórusú myeknek akusztikai porozitása 0,8-1,7 közötti. Hangelnyelés szem

ezeti tényező. Így üveg- és ásványgyapotok ebbek. Kivételt képeznek a nyílt pórusú műanyag habok, am

következtében a szerkezeti tényezzők közül a legnagyobb szerepe az áram

v ia átalakulásüggvénye (12.10. ábra).



erev falra helyezett porózus anyag

lési tényezőjére

hanggátlása megfelelő volt. Rezgésgátlása azok az anyagok, amelyeknek nagy a veszteségi tényezője. Általánosan

yapot lemezek továbbá a sajtolt parafadara, ek fémrugók is, de ezeknél a rezonancia csillapításáról

12.10. ábra: A rétegvastagság hatása a mhangelnye

A már említett anyagokon kívül a következők vehetők számításba: acélgyapotból, alumínium forgácsból készített paplanok, egyszemcsés adalékanyagból vagy rostból, kevés kötőanyaggal készített hangelnyelő vakolatok, egyszemcsés adalékanyaggal készített betonból öntött fal, fagyapot lemez, puha farost lemez, különböző textíliák. Ide sorolhatók a különböző szőnyeg padlók, falak textilbevonata, kárpitozások, függönyök, drapériák stb. ezek a textíliák elsősorban a magas hangokat nyelik el.

Léghanggátlás: Egyrétegű szerkezet léghanggátlása elsősorban a falnak a felületegységre eső tömegétől függ. A hanggátlás nő a frekvenciával és a nagyobb tömegnek nagyobb a hanggátlása. Részben az utóbbival magyarázható, hogy hagyományos építési móddal készített épületek lég

használt anyagok: gumi- ásványgyapot- üveggpuhafarostlemez. Számításba jöhetnrendszerint külön gondoskodnak.

A testhangok továbbterjedése meggátlására hangszigetelő anyagokat használnak. Ilyenek: az üveg-, ásvány-, fa-, azbeszt gyapotlemezek, parafa, rostlemez, gumi, műanyag hab. A testhanggátlásnak egyéb eszközei is vannak.

A lépéshanggátlás: A lépéshang továbbterjedése hasonló a gépek által keltett rezgésekhez. A lépéshanggátlás egyik eszköze az úszópadló. A födémszerkezetre lágy rugózású „úsztató” rétegeket helyeznek (ez rugóként működik) és erre betonból vagy aszfaltból teherelosztó lemezt készítenek (ez rezgéstani szempontból tömeget képez). Úsztató rétegként leggyakrabban ásvány- és üveggyapot paplanokat, lemezeket használnak. A lépéshangátlás megoldásának legegyszerűbb eszközei a gumi- a habalátétes műanyaglemez és szőnyeg felhasználásával készített lágy padlók. Ezek nagy választékban állnak az építőipar rendelkezésére.


12. hét: Szigetelőanyagok. Hő-, hang- és vízszigetelés 12.3. VÍZSZIGETE

Az épületszerkezetet érő

ialakuló forrásait és tatja 12.8. ábra.

A vízszigetelés ényes anyaga a

nnel átitatott papírlemez illetve üveg vagy műanyag

Napjainkban már általánosan használt a műanyag

Viszonylag új megoldás a szórt műanyag szigetelés, ami képes követni a szerkezet

LÉS

nedvesség khelyeit mu

egyezmbitume

szövet.

fólia…

alakját.

12.8. ábra: az épületet érő nedvesség 12.4. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul heat isolation (or isolation) hőszigetelés sound (or acustic) isolation hangszigetelés 12.5. Felhasznált irodalom Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 595-

624.


13. hét: Építőipari minőség 13. ÉPÍTŐIPARI M

3.1. AZ ÉPÍTŐIPARI MINŐSÉG ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI

z építőipari minőség általános jellemzői:

t

− az építmények méretei messze meghaladják a közn

− az építmények bonyolult alkotások, összefoglaló aa minőség nem határozható meg egyszerűen, közve

− a szerkezetek, építési munkák minősége sokszerszerkezetgyártó, kivitelező, közreműködő hatóságjelentős a minőség létrehozásában

A minősítés célja a minőség ellenőrzése. A minőség a

valamely termék képes megfelelni használati céljának. A minőség (ISO) szerint: „A termék vagy szolgáltatás azon

amelyek befolyásolják azok meghatározott és elvárt igképességét.”

A használatra való alkalmasság nem más, mint a célnak őség. A CPD (Európai Közösségek Tanácsa – Construction Products Direktive) irányelve -

86/106/EEC hat ponban fogalmazta meg az építményekre vonatkozó követelményeket:

− mechanikai ellenállás, szilárdság, tűzbiztonság

− higénia, egészség- és környezetvédelem

− üzembiztonság

− zajvédelem

− energiatakarékosság és hőszigetelés 13.2. NEMZETKÖZI ÉS EURÓPAI SZABVÁNYOSÍTÁS A műszaki szabványok a 1921-től elejétől meg Magyarországon. A kereskedelem fejlődésével

trejönnek a nemzetközi szabványügyi szervezetek: ISO (Nemzetközi Szabványügyi zervezet). ek az európai szabványok, különösen az gynevezet ek szükségessége. Magyarország az Európai nió tagja (2005. március 1. óta) ezért jogszabályainkat, szabványainkat közelítjük az

ében európai szabványok készülnek, egközelítés”

v k cs i követelményekkel foglalkoznak, egyéb t armo ok intézkednek. A termék felügyelőségi

felek. Magyarországon is tezik ezzel azonos tartalmú törvény.

INŐSÉG 1 A

− közvetlen vagy közvetlen kapcsolatban van az éle - és vagyonbiztonsággal

api tárgyakért

datokkal nem jellemezhetőek → tlenül mérhető módon

eplős: tervező, építtető, anya-és ok: mind érdekeltek és szerepük

z alkalmasság mértéke, mellyel

jellemzőinek összessége, ények kielégítésére vonatkozó

való megfelel

léS Magyarországon is előtérbe került

t harmonizált szabványok bevezetésénúUeurópaiakhoz. A szabványok egységesítése érdekmelyeket szó szerint kell bevezetni a nemzetközi szabványokban. Az „új ma

szerint 1895-től a direktí á ak biztonságkérdésekben az úgynevezet h nizált szabvány

irektíva szerint a termék által okozott esetleges károkért a gyártó dlé


13. hét: Építőipari minőség A minőség értelmezésének szintjei

− megfelelés a szabványoknak − használatra való alkalmasság − megfelelés a vevő igényeinek, a költségeknek − megfelelés a látens (rejtett) igényeknek- versenyelőny − további megfelelés a vállalati kultúrának, társadalmi és környezeti elvárásnak

13.2. MINŐSÉGELLENŐRZÉS CÉLJA A minőség ellenőrzés célja: a termék megfelelőségének vizsgálata, idegenárú- ellenőrzés, gyártásközi ellenőrzés illetve a végellenőrzés. Az új megközelítés szerint a hangsúly a hiba megelőzésén van. A minőséget ellenőrzéssel nem lehet megvalósítani, be kell építeni a termelésbe és a termékben. A minőség szabályozása és minőség biztosítása a minőségügyi rendszeren keresztül valósul meg. A minőségügyi rendszer célja, hogy a minőségre vonatkozó célkitűzéseket biztosítsa. A minőségirányítás során folyamatokat tervezünk, működtetünk illetve biztosítjuk az ehhez szükséges erőforrásokat. 13.2.1. Próbavétel A minősítés során ritkán vizsgálnak meg minden terméket. A tétel azonos helyen, azonos eljárással készített, azonos rendeltetésű termékek halmaza. Amely szemrevételezéssel egynemű. A tétel nagyságát (pl. 200 000 db tégla, 60 t acél stb.) szabványok írják elő. Ezek szerint a szállítmány azonos lehet a tétellel, de lehet hogy több tételre kell bontani. A próba a folyamatosan gyártott vagy tételekben minősítésre bocsátott termékek vizsgálat céljára elkülönített része. A tételt a próba vizsgálata alapján minősítik. A tételből próbát véletlenszerűen kell venni. A próbának elegendően nagynak és megbízhatónak kell lennie. A próba egyes elemeit próbatestnek nevezik.

A vizsgálat az a műszeres eljárás, amellyel a termék tulajdonságait megállapítják. A jellemző érték az eredmények értékleléséből kapott mérőszám vagy jelenség, amely a

minősítés alapjául szolgál. A minősítés során a jellemző értéket hasonlítjuk össze a minősítési értékkel.

A jellemző érték meghatározásának módjai

− egyetlen megállapítás alapján pl. korábbi cementszabványban (térfogat állandóság vizsgálata: lepények repedésképe)

− számtani középérték, pl. bitumenes csupaszlemez szakítóerő vizsgálata (10 db szakítási eredmény átlaga)

− legnagyobb illetve legkisebb egyedi érték pl. tégla vízfelvevő képessége 4 db tégla eredményéből a legnagyobb egyedi a mértékadó

− átlag és legkisebb egyedi érték együtt pl. tégla nyomószilárdság vizsgálata

− átlag és szórás pl. mozaiklap hajlítószilárdsága

− küszöbérték, pl. beton nyomószilárdsága.


13. hét: Építőipari minőség 13.3. AKKREDITÁLÁS Az akkreditálás a laboratóriumok kompetenciájának igazolására jött létre Magyarországon:

emzeti Akkreditáló Testület (NAT). Fontos kritérium a mérőeszközök időszakos te, a személyzet igazolt hozzáértése.

A h nosság megáll t

A a rték összevetése történik 13.4. A m quality con ellenőrzés

Gyak

Nellenőrzése, a mérési bizonytalanság ismere

itelesítés során a mérőeszközök engedélyezett típusával való azoapí ása történik. k librálás során egy mérőeszköz kijelzése és az etalonnal mért é.

té akörhöz tartozó fő kifejezések angolul

trol minőség-

13.5. Felhasznált irodalom

Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 179-182.

orlati segédletek


14. hét: Reológia . Feladatbeadás és anyagmodellek. Ismétlés 14. REOLÓGIA ÉS ANYAGMODELLEK. ISMÉTLÉS. FELADATBEADÁS 14.1. A BAN A mod ai értelemben. Lássunk egy képes d rada

amilia tem

1 a Familia kupolájának építéséhez

MODELLEZÉSRŐL ÁLTALÁ

ellezés a valóság leképezését jeleni fizikai vagy matematikpél át a templomépítésből. Amikor Gaudí elkezdte építeni a (14.1. ábra) Sag

plomot Barcelonában, akkor elkészítette súlyos kötélből a kupola modelljét. F

GAUDÍ

14. . ábra: Gaudí modellje a barcelonai Sagrad


14. hét: Reológia . Feladatbeadás és anyagmodellek. Ismétlés

14.2. ábra: Gaudí modellje. Melyik a valóság és melyik a fordított?

Amint a matematikából tudjuk, az önsúllyal rendelkező (vagyis nem súlytalan) kötél alapját cosinus hiperbalicus függvény írja le. Gaudí kötélből megépítette az általa elképzelt templom kupoláját. A kötélre kis ólom súlyokat akasztott. Mindezzel az volt a célja, hogy ennek tükörképét fogja megépíteni, ahol most már a kötelek a nyomott ívek vonalát fogják kijelölni (14.2. ábra).

Gaudí által alkalmazott modellezés tehát a tükörkép szerinti beépítés volt. Az idealizált σ-ε diagramokat az Építőanyagok I. tárgy 3. heti anyagában ismertettük. Az ott bemutatott esetek rövid idejű teherre vonatkoztak. A jelen fejezetben ismertetésre kerülő reológiai anyagmodellen már az idő is, mint paraméter figyelembe van véve.


14. hét: Reológia és anyagmodellek. Ismétlés. Feladatbeadás 14.2. REOLÓGIAI ANYAGMODELLEK A különböző alakváltozások a három alapmodell és ezek kombinációja által írhatóak le.

lőször az idealizált σ-ε diagramok modelljeit szemléltetjük ismétlésként. A lineárisan

erő a úrlódást le nem győzi. Ha a húzóerő az elmozdításhoz szükséges erőnél kisebb, a test megáll. z elmozdítás után megtett út a képlékeny alakváltozással (εp) egyezik meg.

sszerakható a lineárisan-rugalmas-tökéletesen képlékeny anyag ltségértékéig, a folyáshatárig mind húzásra, mind nyomásra

akkor

Erugalmas anyag a Hooke-törvényt követi, a Hooke-rugóval (14.3. ábra), a merev tökéletes képlékeny anyag érdes lapra helyezett súrlódó testtel (de Saint-Venant-féle súrlódóelem) modellezhető (14.3.b ábra). Ez a test addig mozdulatlan marad (ε=0), amíg a húzósA

Ebből a két modellből ömodellje. Ez az anyag adott feszürugalmas. Ezt teljesen képlékeny szakasz követi.

Ha |σ| <Ry Eelσε = és εp=0

tehát εp=εel

ha |σ| >Ry akkor py

pel ER

εεεε +=+= .

A képletben szereplő εp tetszőleges lehet. A lineárisa-rugalmas-képlékeny anyagot a súrlódó elem és a rugó elem sorba

kapcsolásával lehet modellezni. Ezzel a modellel megmagyarázható a tehermentesítés is. Hasonlóan a lineárisan rugalmas-lineárisan-felkeményedő anyagot a 14.3.d ábra szerint

orba kapcsolt elemekkel lehet modellezni. s


14. hét: Reológia és anyagmodellek. Ismétlés. Feladatbeadás

14.3. ábra: Az idealizált σ-ε diagramok modelljei



14.3. ábra: A három alapmodell σ-t diagramja

14.4. ábra: A három alapmodell σ-t diagramja

A kúszás legegyszerűbb modellje a Maxwell-modell, amely a rugós elem és egy csillapítóedény sorba kapcsolását jelenti. Hasonló állandó σ0 terhelőfeszültség 0-t1 idő között. Az alakváltozás t1 időpontban:

14.2.1. A Maxwell modell Ha a kúszást akarjuk modellezni, akkor az időt (t) is számításba kell venni. A három alapmodellt σ-t függvény formájában a 14.4. ábrán foglaltuk össze.

ησσ

ε 1001

tEt += mivel ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

ησ

εε 1011

telt .


14. hét: Reológia és anyagmodellek. Ismétlés. Feladatbeadás Ha t1 időpontban tehermentesítés következik be, akkor a tehermentesítés pillanatában

Eel0σ

ε = , továbbiakban ησ

ε 101

ttt =⟩ .

A 14.5.a ábrán látható, hogy ez a modell nem fejezi ki a valóságnak megfelelően a kúszást sem az első szakaszon, sem a tehermentesítés után.

14.2.2. A Kelvin-Voight modell A Kelvin-Voight féle rugalmas –viszkózus anyagmodellben (14.5.b ábra) a rúgót és a csillapító edényt párhuzamosan kapcsolják, tehát a két elem megnyúlása azonos. A feszültség pedig az elemek fezültségének összegeként számolható:

dtdE εηεσ += mivel σ=σ0 konstans, az egyenlet

ησ

εη

ε 0=+E

dtd alakban irható fel, amelyből az integrálás után

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛−=

tE

elt e ηεε_

1 .

A képletben Eel

0σε = és a képletből látható, hogy t=∞ időpontban a maximum ekkora

het εt értéke. Tehermentesítés után a rugó csillapító hatása addig érvényesül, amíg a szültség és az alakváltozás zérus nem lesz.

4.2.3. A Burgers modell

modellek megfelelő kombinálásával bármely anyag kúszása jól jellemezhető. Példaként a urgers modellt a 14.5.c ábra mutatjuk be, amely a Maxwell-és a Kelvin-Voigt modell sorba apcsolása által jött létre. Ez a kúszási alakváltozásokat mind a terhelés tartama alatt, mind a hermentesítés után az előzőeknél jobban modellezni.

lefe

1 ABkte



4.3. A témakörhöz tartozó fő kifejezések angolul

mode

14.4. Felhasznált irodalom

Balázs Gy.: „Építőanyagok és kémia”, Tankönyv, Műegyetemi Kiadó 1994, J94493, pp. 127-

131.

14.5. ábra: Reológiai modellek

1

lling modellezés rheological model reológiai modell


eurÓpai uniÓ strukturÁlis alapok É p Í t Ő a n y a g o k · anyagok (beton és acél)...

Documents