A cikk szerzője:

Fülöp Zoltán híd- és alépítményi szakértő
MÁV Zrt.

Szálerősítésű betonszerkezetek vasúti alkalmazhatósága (2. rész) – Szálerősítésű betonok jellemző tulajdonságai

A szálerősítésű betonszerkezetek vasúti alkalmazhatósága sorozat első részében a szálerősítésű betonok történeti áttekintésével, a MÁV Zrt.-nél alkalmazott beton- és vasbeton termékek bemutatásával, valamint e szerkezeteket érő hatásokkal és követelményekkel foglalkoztam. Ezúttal a különböző anyagú szálakat mutatom be, valamint a szálerősítésű betonok jellemző, a szokványos betonokhoz képest eltérő tulajdonságait ismertetem.

 

Előnyök

  • Nő a beton szívóssága (energiaelnyelő képessége), egyúttal nő a beton duktilitása és törési összenyomódása, illetve szakadó nyúlása; 
  • hajlító-húzószilárdsága és az ütőszilárdsága nagyobb;
  • berepedés után a beton húzószilárdsága nem esik le zérusra; 
  • nő a beton fáradási szilárdsági és a lökésszerű teherrel szembeni ellenállása;
  • csökken az előfeszített tartók feszítő­betéteinek erőátadódási hossza és tartóvégi behúzódása;
  • zsugorodási repedésérzékenységük kisebb (elsősorban műanyag szálak esetén);
  • csökken a friss beton repedésérzékenysége (elsősorban műanyag szálak alkalmazása esetén); 
  • nő az elem tűzállósága (csak műanyag szálak alkalmazása esetén);
  • javul a kopásállóság;
  • javul a tartáság, nő a teljesítőképesség;
  • felhasználástól függően a hagyományos (nem feszített) vasalás esetenként részlegesen vagy teljesen helyettesíthető szálakkal;
  • az előző pontban vázolt esetben rövidebb az építési idő (vasszerelés helyett csak a szálak bekeverését igényli);
  • vékony falú, előre gyártott elemek is készíthetők.  

Hátrányok 

  • A szálak merevebbé teszik a friss betonkeveréket, emiatt romlik a bedolgozhatóság. Megoldás: folyósító-, esetleg képlékenyítőszerek alkalmazásával ez a hátrány kiküszöbölhető. 
  • a szálak növelik a porozitást, ami magával hozhatja a megszilárdult beton rugalmassági modulusának csökkenését, és így a lehajlások növekedését. Megoldás: az adalékanyag szemszerkezetének megfelelő megválasztása, valamint kellő időtartamú vibrálás alkalmazása [1].
  • nagy száltartalom esetén biztosan hosszabb keverési idő; 
  • száltartalom egyenletes eloszlásának üzemszerű, folyamatos biztosítása;
  • hosszabb idejű bedolgozás a megnövekedett vibrálás szükségessége miatt;
  • magasabb technológiai felkészültségi igény, akár a készítésnél, akár a bedolgozásnál;
  • kizárólag acélszál-adagolásnál az acél korróziója miatt a felülethez közeli acélszálak esetén a korrózió hatására barna elszíneződés mutatkozik, mely esztéti­kailag kétségtelenül kedvezőtlen, azonban a teherviselés szempontjából elhanyagolható.  

Száladagolás hatásainak kifejtése

A száladagolás hatásainak kifejtésében az ismertetett szálak közül főleg a műanyag és az acélszálak hatásait ismertetem szakirodalmi megállapítások, adatok alapján. A vasútnál alkalmazható szálerősítésű betontermékekbe elsősorban az acélszálakat javaslom, a jelenleg használt – lágy, akár feszített – vasalás meghagyása mellett. További tanulmányok, tervezés, méretezés alapján lehetséges, hogy egyes elemekben csökkenteni lehet, illetve el is lehet hagyni a normál vasalást, és csak szálerősítést alkalmazni. Jelen dolgozatban ezt csak javaslat szintjén, a későbbiekben bemutatott gyalogos-felüljárók esetében a lépcsőfokok és a gyalogjárdalemez esetében látom alkalmazhatónak – ebben az esetben nagy teljesítőképességű betonba ágyazva a szálakat.
Szálak esetében vasúti területen alkalmazni lehet a szénszálas termékeket is, ám a szénszálak jelenlegi magas ára miatt ezt nem látom indokoltnak gazdaságilag. Azonban a szénszálak használatának elterjedésével érdemes tovább foglalkozni az alkalmazással. 

Nyomó-, húzó- és hajlító-húzó-szilárdság

A 3. ábrán láthatók a tengelyirányú húzó, a hajlító, a tengelyre merőleges húzó igénybevételek esetén az erőelmozdulás-jelleg diagramok. Látható, hogy a berepedést követően a húzófeszültség nem esik le zérusra, hanem közel konstans értéken állandósul. A szálerősítésű gerenda erőlehajlás vagy nyomatékgörbület ábrája közel rugalmas-képlékeny viselkedésű, esetleg kissé lejjebb vagy följebb fut a szál típusától, de főleg annak mennyiségétől függően. A maradó húzószilárdságnak azért nagy a jelentősége, mert ezzel csökkenthetők a beton viszonylag kis húzószilárdságából adódó nehézségek [1].

3. ábra. Szálerősítésű betonelemek sematikus erőelmozdulás (tengelyirányú húzó, hajlító és tengelyre merőleges húzó vizsgálat) ábrái 40 kg/m³ acél szálerősítés alkalmazása esetén [1]

A 0,1–2,0 V% száltartalom-tartományban sem az acél, sem a műanyag szálak esetén nem várhatunk jelentős nyomószilárdság-növekedést. A nyomószilárdságok az említett tartományban körülbelül 10%-kal nőnek. A beton alaptulajdonságaiban a nyomószilárdság előnyös tulajdonságként jelenik meg. A nyomószilárdsági követelményeknek a legtöbbször a beton kiegészítés nélkül megfelel, ezt számítással kell igazolni.
A betonszerkezeteknél a problémát a csekély húzószilárdság, illetve hajlító-húzószilárdság jelenti. Ezeknél a tulajdonságoknál tudunk jelentősen változtatni száladagolás alkalmazásával.
A 3. ábra mutatja a szálerősítésű betonnak azt az előnyét, hogy az első repedés megjelenésekor a húzószilárdság nem esik le zérusra. A maradó húzószilárdság a szál típusának és a száltartalomnak a függvénye. Ez az a tulajdonság, amely kiemeli a szálerősítés fontosságát, hiszen a betonnak mint építőanyagnak az egyik gyenge, hátrányos tulajdonságán tudunk változtatni.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Balázs L. Gy., Polgár L.: A szálerősítésű betonok múltja, jelene és jövője. Szálerősítésű betonok – a kutatástól az alkalmazásig. Konferenciakiadvány. Szerkesztette: Balázs L. György (1999).
  • [2] Balázs Gy. (2002): Beton- és vasbeton szerkezetek védelme, javítása és megerősítése II. Szerkesztette: Balázs György, Műegyetemi Kiadó, ISBN 963 420 721 9, 71–83. o.
  • [3] Seidl Á., Józsa Zs. és Fűr Kovács I. (2005): Üveg- és műanyag szálak alkalmazása a normál- és könnyűbeton korai zsugorodásának megakadályozására. Beton 2005/05, XIII. évfolyam 6. szám.
  • [4] Száltípusok: Különböző anyagú és típusú szálak. Készítette: Balázs L. György. „Szálerősítésű betonok” konferencia 1999. március 4-5-ei előadások képanyagából.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2015 / 1. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©