Embed Size (px)
Citation preview
Miskolci Egyetem
Műszaki Anyagtudományi Kar
Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék
SZAKDOLGOZAT
SZŰRŐBETON RECEPT FEJLESZTÉSE
Készítette:
Kollár Bence
Konzulens:
Dr. Kocserha István
egyetemi docens
Miskolc, 2017
MISKOLCI EGYETEM
Műszaki Anyagtudományi Kar
Kerámia- és szilikáttechnológiai szakirány
Szám: KSZMIT-.. /2017.Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék
Miskolc-Egyetemváros
SZAKDOLGOZAT FELADAT
Kollár Benceanyagmérnök jelölt részére
A tervezés tárgyköre: Szilikáttechnológia
A szakdolgozat címe: Szűrőbeton recept fejlesztése
FELADAT RÉSZLETEZÉSE:
1. Szakirodalom alapján mutassa be a cement és betongyártáshoz használt anyagokat,valamint végezzen irodalomkutatást a szűrőbeton témakörében.
2. Készítsen kísérleti tervet a szűrőbeton recept fejlesztése érdekében különös tekintettel anyomószilárdságra.
3. Készítsen próbatesteket a terveknek megfelelően és vizsgálja az egyes termékeket.4. Értékelje a kapott eredményeket, és a mérési adatok felhasználásával foglalja össze az
egyes anyagkeverékek esetén levonható következtetéseket.
ALAPADATOK:
Tervezésvezető: Dr. Kocserha István, egyetemi docens
ME Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék
Zárógyakorlat helye: ME, Kerámia- és Polimermérnöki Intézet
Szakdolgozat kiadásának időpontja: 2017. február 5.
Szakdolgozat beadásának határideje:2017. május 5.
Dr. Kocserha István
int. tanszékvezető
TartalomjegyzékI. Bevezetés ............................................................................................................................................. 1
II. Téma kifejtése .................................................................................................................................... 2
II/1. A beton története ............................................................................................................................. 2
II/2. A betonról általánosan..................................................................................................................... 3
II/3. A beton osztályozása ....................................................................................................................... 4
II/4. A cement története........................................................................................................................... 8
II/5. Általánosan a cementről .................................................................................................................. 9
II/6. Portlandcement .............................................................................................................................. 10
II/7. A cementgyártás folyamata ........................................................................................................... 11
III. A szűrőbeton ................................................................................................................................... 13
III/1. Általánosan a szűrőbetonról ......................................................................................................... 13
III/2. Szűrőbeton hátrányai, eltömődés ................................................................................................. 16
III/3. Szűrőbeton tisztítása..................................................................................................................... 19
IV. Betonrecept fejlesztése.................................................................................................................... 20
IV/1. Próbatestek készítése ................................................................................................................... 23
IV/2. Vizsgálati eredmények – nyomószilárdság.................................................................................. 26
IV/3. Vizsgálati eredmények - vízáteresztés ......................................................................................... 30
IV/4. Vizsgálati eredmények - fagyasztás............................................................................................. 32
IV/5. Vizsgálati eredmények - porozitás............................................................................................... 34
V. Összefoglalás.................................................................................................................................... 35
Köszönetnyilvánítás .............................................................................................................................. 36
Irodalomjegyzék.................................................................................................................................... 37
Mellékletek............................................................................................................................................ 39
1
I. Bevezetés
A magyarországi időjárás szélsőséges, nagy a hőingadozás, emellett nagy mennyiségű
hirtelen lezúduló csapadékkal is számolni kell. Az utakon egybefüggő víztócsák
keletkeznek, melyek komoly baleseti veszélyforrást jelentenek.
Az elmúlt években nagy igény merült fel az építőipar részéről egy olyan betontípus
kifejlesztésére, mely felületén nem marad meg a csapadékvíz, így kifejlesztették a
szűrőbetont.
A szűrőbeton egy olyan különleges betontípus, ami képes átengedni a vizet, mert a 4 mm-
nél kisebb homok frakció teljesen hiányzik vagy csak nagyon kis mértékben van jelen. A
pórusokon keresztül a csapadékvíz el tud folyni, majd közvetlenül vagy közvetetten
szívódik fel a talajba.
Egy ilyen betontípus megalkotásánál fontos egy olyan cement-víz és kavics-homok
arányt kikísérletezni, amely megfelelő nyomószilárdságot, vízáteresztőképességet és
fagyállóságot biztosít az így elkészült betonnak. A technológia ismert, de még kísérleti
fázisban van, nagyon kevés recepthez lehet hozzáférni.
Szakdolgozatom első részében a szakirodalom felhasználásával bemutatom a
cementgyártás alap és adalékanyagait, kiegészítő és segédanyagait.
Második részében a szűrőbeton recept kísérleti tervet állítok össze, majd ezután a
laboratóriumban elkészítem a receptek szerinti próbatesteket, amelynek vizsgálom a 7,
14, 21 és 28 napos szilárdságait, valamint kiválasztott receptekből készített próbatesteken
vízáteresztési és fagyasztási vizsgálatokat végzek.
Az utolsó részében összefoglalom a kísérletek során nyert tapasztalatokat.
2
II. Téma kifejtése
II/1. A beton történeteA betonnak, mint építőanyagnak a története több ezer éves múltra tekint vissza.
Kr. e. 3000. Egyiptomban, a piramishoz szalmával kevert sarat, gipsz-, ill. mészhabarcsot
használtak a téglák összekötéséhez. Ugyanekkor Kínában már a Nagy Fal építésekor
cementszerű anyagot használtak.
Kr. e. 800. A görögöknél, Krétán és Cipruson olyan mészből kevert habarcs volt
elterjedve, ami keményebb volt, mint később a rómaiaké. [1]
Kr. e. 299 .– Kr. u. 476. Római utak (hossza 8500 km) Pozzolanai cement: összetört tégla;
mész; téglapor, vagy vulkáni hamu „rózsaszín homok”. Ezt másként római cementnek is
nevezik, és azért használhatták kötőanyagnak a rómaiak laikusként is, mert a cementpor
egy Vezúv melletti bányából fejtve eredetileg is tartalmazott alumínium, és szilícium
ásványokat, mint a mai mesterségesen előállított cementpor is.
Római cementet használtak még az utak mellett többek között a fürdők, a Bazilika, a
Colosseum, a Pantheon és vízvezetékek építésére is. A Pantheon egy nagyon konstruktív
betonozási technológiával épült, mert a kupola alja/széle vastag normál betonból készült,
és a közepe felé haladva egyre vékonyodik a szerkezet, és egyre kisebb sűrűségű betont
is alkalmaztak, a kedvezőbb terhelés, ellenállás szerint.
Kr. u. 27.-ben Pollio Vitruvius építészeti könyvében a beton tulajdonságait is tárgyalja.
(A könyvet 1414-ben, egy svájci kolostorban találják meg.)
Kr. u. 65.-ben Néró betont használ Róma újjáépítésére.
A középkorban nem folytatódott, ami az ókorban elkezdődött, hanem ahogy az szinte
mindennel történt, a sötétség homályába süllyedt. Az előbb említett könyvvel fedezik fel
ismét a betonban rejlő lehetőségeket.
1499. Párizs, Fra Giocondo Pozzolani habarcsot használ a Notre Dame oszlop
kapcsolatainál.
1678. Josef Moxon írt az égetett mész hidratációja során jelentkező hő fejlődéséről. [1]
1779. Bry Higgins szabadalma: hidratált cement (stukkó) külső vakolat használatára; egy
év múlva publikálta tapasztalatait: “Experiments and Observations Made With the View
3
of Improving the Art of Composing and Applying Calcareous Cements and of Preparing
Quicklime”
1793. John Smeaton megfigyelte, hogy agyagot tartalmazó mészkő égetésekor keletkező
mész, víz alatt szilárdul. Korábban azt is megfigyelte, hogy meszet más anyagokkal
kombinálva, sokkal szilárdabb anyagot kap. Ezen ismereteire hagyatkozva újjáépítette az
1756.-ban épült Cornwall-i világítótornyot, Eddystone-ban.
1800. A West Indian Dokk, egy brit kikötő építésénél használtak először nagy tömegben
betont William Jessop tervei alapján.
1812-1816. között épült Franciaországban a Souillac-i híd. Az első betonhíd. Ennek a
hídnak az építése során semmiféle vasalást nem használtak. Ezek az építmények ma is
állnak.
1822.-ig több próbálkozás, és szabadalom is született elsősorban angolok, franciák,
amerikaiak részéről, többféle cementről, mészről, betonról. Ezek többé-kevésbé
ugyanarról szólnak, felfedezték, hogy agyagot és meszet keverve, azt kiégetve, víz alatt
kötő építőanyagot találtak. Ezt egymástól függetlenül is, vagy egymással párhuzamosan
felfedezték, és sok szabadalom is született ezekből. [1]
II/2. A betonról általánosanA beton egy olyan anyag, mely a betonismeret és a technológia együttes hatása révén
folyamatosan fejlődött.
A beton fő alkotója a cement, különböző adalékanyagok és adalékszerek. Ahhoz, hogy
kész betont kapjunk először meg kell határozni a receptet. A receptben szereplő arányok
attól függenek, hogy milyen elvárásokat támasztunk a kész beton elé. Minél jobb
minőséget akarunk elérni, annál költségesebb lesz a beton előállítása. Legtöbb esetben a
Magyar Szabvány megadja, hogy bizonyos területekre pl. épületek alapzata, utak, milyen
minimális nyomószilárdsági értékeket kell teljesíteni. Ehhez gondosan ki kell választani
a cement típust, víz-cement arányt és az adalékanyagok esetleg adalékszerek
mennyiségét.
4
II/3. A beton osztályozásaA betonok osztályozása és jelölése az alapvető fizikai és mechanikai tulajdonságai
alapján történik. Az alábbi táblázatban látható a testsűrűség szerinti csoportosítás.
1. táblázat. Beton testsűrűség szerinti csoportosítása [2]
Megnevezés Beton jele Sűrűség [kg/m3]
Könnyűbeton LC 800-2000
Normál beton C 2001-2600
Nehéz beton HC >2600
A megszilárdult beton testsűrűségét a tömeg- és térfogatmérési, illetve számítási eljárások
segítségével lehet megállapítani.
Könnyűbetonokat pl. a hőszigetelő szerkezetek beépítésénél alkalmazzák, megfelelő
adalékanyag hozzáadása mellett. A nehézbetonok főként sugárvédelmi feladatokat látnak
el. Napjaink legfontosabb betonja a normálbeton, a szerkezeti beton.
Konzisztencia szerinti csoportosítás:
A beton konzisztenciája elsősorban a frissbeton keverhetőségét, szállíthatóságát,
bedolgozhatóságát, tömöríthetőségét, állékonyságát befolyásolja. Hatással van a beton
cement- és víz igényére kötési-, szilárdulási folyamatára, zsugorodására, a megszilárdult
beton szövetszerkezetére, szilárdságára is. A frissbeton konzisztenciáját a cement
minősége, az adalékanyag minősége és szemcseszerkezete a keverék összetétele
befolyásolja. - Alig földnedves beton: Nagy tömegű vasalatlan, vagy gyengén vasalt
szerkezetek építésére alkalmazzák (támfalak, gátak stb.) - Földnedves beton (jele FN):
vasalatlan, ritkán vasalt szerkezetek készítéséhez alkalmas - Kissé képlékeny beton (jele
KK): minden vasalatlan és vasalt szerkezet elkészítésére alkalmas, ha a vasalás nem sűrű.
- Képlékeny beton (jele K): sűrűn vasalt szerkezetek készítésére alkalmas. - Folyós beton
(jele F): sűrűn vasalt karcsú, nehezen hozzáférhető szerkezetek készítésénél alkalmazzák
(víz alatti betonozás alapanyaga) - Önthető beton: nagykiterjedésű szerkezetek gyors,
könnyű építéséhez alkalmazzák. Az érvényben lévő MSZ EN 206-1:2002 szabvány a
konzisztencia osztályokat betű és szám kombinációval jelöli. [2]
5
A 2. táblázatban a betű a vizsgálati módszer meghatározására, - roskadási mérték (jele:S),
terülési mérték (jele:F), VEBE mérték (V), tömörítési mérték (C) - a szám a konzisztencia
jellegére utal. [2]
2. táblázat. Konzisztencia osztályok [2]
Konzisztencia osztályok
az MSZ 4717-3:1986
szabvány szerint
Roskadási
osztály
Terülési osztály VEBE
osztály
Tömörödési
osztály
Alig földnedves C0
Földnedves (FN) S1 F1 V0, V1 C1
Kissé képlékeny (KK) S1 F2 V2, V3 C1, C2
Képlékeny (K) S2 F3 V3, V4 C2
Folyós (F) S3, S4, S5 F1, F5, F6 C3
(Önthető) C4
A 3. táblázatban látható a nyomószilárdság szerinti csoportosítás: A normál beton
nyomószilárdsági osztályát (C), a könnyűbetonét (LC), a nehézbetonét (HC), betűjelek
utáni szám jelöli. A betonok hengerpróbával minősített szilárdságát 300 mm magas és
150 mm átmérőjű, végig víz alatt tárolt próbahengerrel végzik. Míg az európai szabvány
szerint a betonok szilárdságát kockaszilárdságukkal is meg kell adni. A kockaszilárdságot
150 mm él hosszúságú próbakockán határozzák meg. A szilárdsági osztályt a beton jele
utáni számok (hengerszilárdság/kockaszilárdság) jelölik. Mértékegységük [N/mm2] [2]
6
3. táblázat. Nyomószilárdsági osztályok [2]
Nyomószilárdsági
osztály
A legkisebb jellemző
hengerszilárdság
[N/mm2]
A legkisebb jellemző
kockaszilárdság
[N/mm2]
A kockaszilárdság
előírt jellemző értéke,
ha a próbakockát
vegyesen, azaz 7
napos korig víz alatt,
utána a labor levegőn,
szárazon tárolták
[N/mm2]
C10/8 8 10 11
C12/15 12 15 16
C16/20 16 20 22
C20/25 20 25 27
C25/30 25 30 33
C30/37 30 37 40
C35/45 35 45 49
C40/50 40 50 54
C45/55 45 55 60
C50/60 50 60 65
C55/67 55 67 71
C60/75 60 75 79
C70/85 70 85 89
C80/95 80 95 100
C90/105 90 105 111
C110/115 100 115 121
Környezeti osztályok szerinti csoportosítás: A használati élettartam alatt az üzemszerű
használat mellett a beton akkor lesz tartós, ha környezeti hatásokat jelentős károsodás
nélkül viseli. A különböző környezeti hatások szerinti osztályba sorolás illetve jelölése a
következő:
- Fagyállóság, olvasztó só állóság (jele: XF). Megjelenése, a beton belső szerkezetében
vagy a beton felületi lehámlásában mutatkozik
- Vízzáróság (jele: XV, VZ): gyengén vízzáró (VZ2), (2 bar víznyomást át nem engedő),
mérsékelten vízzáró VZ(4), vízzáró (VZ6), különlegesen vízzáró VZ (8)
- Kopásállóság, (jele: XK)
7
A környezeti osztályok utáni szám, gyakorlatilag ezen hatások mértékét jelzi. Ha a betont
többféle környezeti hatás éri, akkor a környezeti osztályok kombinációját kell alkalmazni.
[2]
Betonféleségek jelölése
Egy általánosan használt beton jelölési módja:
C12-32/FN - C: a megszilárdult beton testsűrűségére utal, 2000- 2600 kg/m³, tömegű
betonnál,
- 12: a 28 napos szilárdság nagyságát jelenti (N/mm²)
- 32: az adalékanyag legnagyobb megengedett szemnagysága ( mm)
- FN: a konzisztenciára (földnedves) utaló betűjel.
A jelölésből leolvasható: testsűrűség, nyomószilárdság, legnagyobb szemnagyság,
konzisztencia
Ugyanezen szabvány szerint, a betonok vízzáróságát, fagyállóságát és kopásállóságát
mutató mérőszám is megjelenhet a konzisztencia osztály jele után: C30-24/KK-k50
Könnyűbetonoknál feltüntetjük a beton sűrűségét is: LC1600-10-16/K
- LC: teherbíró könnyűbeton
- 1600: frissbeton testsűrűsége
- 10: a 28 napos szilárdság nagyságát jelenti (N/mm²)
- 16: az adalékanyag legnagyobb megengedett szemnagysága (mm)
- K: a frissbeton konzisztenciája, képlékeny Az MSZ EN 206-1 (2002) szabvány szerinti
jelölése a betonnak, kisé összetettebb, mint a korábbi jelölés. Fel kell tüntetni mind a
henger, mind a kockaszilárdságot, a legnagyobb szemcsenagyságot, a konzisztenciát a
terülési osztályokkal, valamint megjelenik a beton felhasználási módjától függő
környezeti osztályba sorolás: C20/25-24-F2-XF3 [2]
8
Különleges betonok
A gyakorlatban az építőipari szerkezeteket esetenként különleges hatás éri. E hatások
ellen eltérő minőségű betont készíthetnek, a cement és adalékanyagok megválasztásával.
A keverési arányt tervezéssel határozzák meg. [2]
A tulajdonságot befolyásolni, módosítani lehet adalékszerek hozzáadásával. Különleges
tulajdonsággal rendelkező betonok:
- Gyorsan és lassan szilárduló beton
- Nagyszilárdságú beton
- Könnyűbeton - Sejtbeton
- Kopásálló beton
- Hőálló beton
- Vízzáró beton
- Fagyállóbeton
- Úsztatott beton
- Esztétikus beton
- Saválló beton
- Sugárzásvédő beton
- Víz alatti beton
- Vákuumbeton
- Gőzölt beton [2]
II/4. A cement történeteA cement gyártása a betonéhoz hasonlóan több mint 2 ezer éves múltra tekint vissza, az
alábbiakban szeretném ismertetni röviden a történetét.
„Időszámításunk előtt a III. században a rómaiak már használtak egy „opus
caementitiumnak” nevezett kötőanyagot az építkezéseiken, amelyet különböző
szemnagyságú kőtörmelékből, puzzolán- és téglalisztből, homokból, valamint égetett
mészből állítottak elő. [3]
A cement újrafelfedezése azonban csak a 18. század végén indult meg. 1791-ben John
Smeaton hidraulikus mész előállításával kapcsolatos kutatásaival megalapozza a későbbi
9
cementgyártást, 1796-ban pedig James Parker szabadalmaztatta a hidraulikusan száradó
„románcementet”. Közel harminc évvel később, 1824-ben Joseph Aspdin leeds-i (Anglia)
kőművesmester szabadalmaztatta cementgyártási eljárását, melynek során „égetett és
oltott mészkövet egy bizonyos mennyiségű agyaggal” és vízzel péppé kevert, majd
kiégetett, „amíg az összes szénsav el nem távozott”. Az előállított cementet a Portland-
félsziget szikláihoz hasonló színe miatt „portlandcementnek” nevezte el. Aspdin fia,
William Aspdin tökéletesíti a románcement gyártását, egyes források őt tekintik a
portlandcement feltalálójának. [3]
A mai értelemben vett portlandcementet azonban csak 1844-ben, J.C.Johnson állítja elő,
a mészkő-agyag keveréket zsugorodásig égeti. [3]
Magyarországon 1868-ban, Konkoly Thege Balázs alapította meg az első cementgyárat
Lábatlanban, melyben fatüzelésű 16 kamrás körkemencében lényegében románcementet
égettek.” [3]
II/5. Általánosan a cementrőlA cement az egyik legismertebb kötőanyag, ami egy olyan por alakú termék, amit ha
vízzel összekeverünk, egy pépszerű anyaggá formázódik és egy bizonyos idő után
megszilárdul. Két típust különböztetünk meg, a hidraulikust, ami vízben nem oldódik és
nem hidraulikust, ami vízben oldódik. [4]
A legismertebb nem hidraulikus kötőanyag pl. a gipsz és a mészből készült termékek,
továbbá a kevésbé ismert anhidrit és az ásványi gipsszel együtt keletkező vízmentes
kalcium-szulfát. Esztricht anyagként használják, mert finomra őrölve és vízzel keverve
gipsszé alakul és megszilárdul. Szintén ebbe a típusba tartozik a magnézia kötőanyag is,
mely Sorel cementként vált ismertté.
A hazánkban legismertebb hidraulikus cement az aluminátcement, ami bauxit és mészkő
keveréke, melyet égetéssel és őrléssel állítanak elő. Fontos jellemzője a nagy
kezdőszilárdság, 1 napos korában akár 40-60 MPa-os, 7-28 napos korában 80-120 MPa-
os nyomószilárdság. A ma már kevésbé ismert románcement, amit márga égetésével
állítanak elő és a hidraulikus mész, amit márgás mészkő égetésével állítanak elő. A
továbbiakban mindkét típust őrlik, majd a magas hőmérsékleten keletkező kalcium-
szilikátokból víz hozzáadásával a portlandcementekhez hasonlóan megszilárdul. [4]
10
II/6. PortlandcementA legismertebb kötőanyag a portlandcement, melynek a legfontosabb alkotója a
portlandcementklinker (K), ami egy meghatározott összetételű, finomra őrölt és alaposan
összekevert nyersanyagkeverék, amit 1400 °C-on történő égetésével állítanak elő. A fő
oxidos összetevői: CaO, SiO2, Al2O3 és FeO3, melyekből égetés után klinkerásványok:
C3S, C2S, C3A és C4AF keletkeznek. A portlandcement tömegének nagyobb része
kalcium-szilikátokból állnak (C3S, C2S) az MSZ EN 197-1:2000 szabványelőírás miatt.
A további kisebb rész pedig alumínium és vastartalmú klinkerásványokból és egyéb
vegyületekből állnak. [4]
Különböző kiegészítő anyagokat adagolnak a gyártás során, részben a kilépő CO2
emisszió környezetkárosítása hatása miatt, részben pedig a tulajdonságok javítása miatt.
Az olyan kötőanyagok, melyek döntő többségben csak klinkert és gipszet tartalmaznak
homogén (CEM I) és heterogén (CEM II-V) portlandcementnek nevezzük.
A portlandcementek másik csoportja az összetett portlandcementek, melyek típusai az
alábbiak:
Kohósalakcement:
5-65% klinkert és 36-95% granulált kohósalakot tartalmaz.
Puccoláncement:
45-89% klinkert és 36-55% puccolános tulajdonságú anyago(ka)t tartalmaz
Kompozitcement:
20-64% klinkert, 18-49% kohósalakot és 18-49% puccolános tulajdonságú anyago(ka)t
tartalmaz. [4]
11
II/7. A cementgyártás folyamata„A mai modern cementgyártás során a rendelkezésre álló innovatív technológiákat
használják a mészkő kitermelés, nyersanyagőrlés, klinkerégetés és cementőrlés során. [5]
Kitermelés
A cementgyártás első lépése az alapanyag kitermelése. Az agyagot és mészkövet
robbantással jövesztik, kitermelése homlokrakodókkal, exkavátorokkal történik. [5]
Mészkő és agyag aprítás
A lerobbantott követ, illetve a kitermelt agyagot törik, aprítják, majd homogenizálják és
kialakítják a nyersanyag kémiai összetételét.
Nyersanyagőrlés
Az előkészített nyersanyagkeverék aztán golyós, ill. görgős malomba kerül, ahol
lisztfinomságúra őrlik.
Klinkerégetés
A finomra őrölt nyersanyagkeveréket kiégetik. A forgókemencéből távozó forró
füstgázok már a hőcserélőben fokozatosan felmelegítik az ellenáramban haladó
kemencelisztet és megkezdődnek a kémiai folyamatok: a kemencelisztet olyan
hőmérsékleten (kb. 1450 °C) égetik, melyen az „zsugorodik”, belőle olvadék képződik.
A technológiai folyamat végére lejátszódnak a kémiai reakciók, melyek során kialakulnak
azok a vegyületek (ún. klinkerásványok), amelyek a cement tulajdonságait hordozzák.
Cementőrlés
A kemencében kiégetett félkész termék, a klinker, gyors hűtés után tárolóba/silóba kerül.
A klinkert 4-5% kötésszabályozóval (gipszkő, REA-gipsz), egyéb adalékkal (granulált
kohósalak, pernye, trasz, tiszta mészkő) együtt őrölve készül el a cement. A folyamat
közben fontos a cement minőségének állandó ellenőrzése, amit korszerű labortechnikai
berendezésekkel végeznek.
Tárolás, csomagolás, kiszállítás
A cementsilókban levő, különböző minőségű (szilárdsági osztály szerint 52,5; 42,5; 32,5
MPa) és összetételű cementek igény szerint kiszállításra kerülnek. Ez történhet automata
csomagológépekkel töltött 25 kg-os zsákokban vagy ömlesztett formában is.
12
A cementek – természetüknél fogva – nedvességre érzékenyek. A nedvesség teljes
kizárása gyakorlatilag lehetetlen. Ezért a száraz terekben való tárolás esetén is három
hónap után szilárdsági visszaeséssel lehet számolni. Az 1. ábrán látható a cementgyártás
folyamata. [5]
1. ábra. Cementgyártás folyamata [5]
A cement tulajdonsága, összetétele
A cement a jelenlegi nevezéktan szerint fő- és mellékalkotórészekből áll. A
főalkotórészek a klinker mellett a hidraulitok (kiegészítő anyagok), mellékalkotók a
legfeljebb 5%-ban adagolt főalkotó-hidraulitok, vagy más szervetlen anyagok. A
cementgyártásban használt főbb kiegészítő anyagok:
• granulált kohósalak
• pernye
• puccolánok, traszok
• mészkő” [5]
13
III. A szűrőbeton
III/1. Általánosan a szűrőbetonrólA szűrőbeton más néven Áteresztő beton, Filterbeton vagy Permeable concrete, olyan
keverék, melyből a 4 mm alatti szemcsetartomány részben vagy teljesen hiányzik, így a
nagyobb adalékszemcsék közti hézagokban a talaj- vagy használati víz akadálytalanul el
tud szivárogni.
Készítésekor csekély keverővizet használunk, konzisztenciája földnedves, így szállítása
billenős gépkocsival, bedolgozása döngöléssel történik.
A szűrőbeton megoldást jelenthet az olyan területeken, ahol gondot okoz a hirtelen
lezúduló nagy mennyiségű csapadék vagy az állandó esőzés okozta pocsolyaképződés.
Elsősorban parkolók, kapubejárók, járdák és kerékpárutak burkolására használják.
Magyarországon is megjelent a technológia, a 2. ábrán látható, nemrég felújított Széll
Kálmán tér bizonyos részein is szűrőbeton kockákat építettek be.
2. ábra. Széll Kálmán téri szűrőbeton burkolat [6]
A szűrőbeton lerakása során figyelembe kell venni, hogy az útpálya alatti rész agyagos-e
vagy sem. Ha nem agyagos, akkor elégendő a kavics és föld, ha agyagos talajról van szó,
14
csöveket kell a 3. ábrán látható módon a betonréteg alá építeni, másképp nem lehetséges
az áteresztett víz elvezetése.
3. ábra. Becsövezett szűrőbeton burkolat felépítése [7]
A 4. ábrán látható módon a szűrőbetont térkövek alá is beépítik, ahol egyrészt megnő a
térkővel burkolt felület nyomószilárdsága, másrészt a két térkő elem találkozásában
leáramló vizet elnyeli.
4. ábra. Térkő alá burkolt szűrőbeton felület [8]
15
Az 5. ábrán látható, hogy a szűrőbeton felülete színezhető, ezért az ilyen jellegű igényeket
is kielégíti. Így jól elkülöníthető a kerékpárút és a járda nyomvonala, akár útburkolati
jelek vagy akár parkoló csíkok tartós színezése is kivitelezhető.
5. ábra. Színezett szűrőbeton felület [9]
Többen kísérleteztek a lerakással úgy, hogy az eredeti felület mellé szűrőbeton
burkolatot készítettek. A 6. ábrán jól látható, hogy az eredeti burkolaton megáll a víz, de
a szűrőbeton elnyeli azt teljes mértékben.
6. ábra. Szűrőbeton és hagyományos beton vízáteresztőképesség különbség [10]
16
A szűrőbetonnak általában 6-20 éves élettartamot jósolnak, melyet a kopás mértéke,
fagyás és eltömődés külön - külön vagy együttes hatása szab meg. Komoly előnye hogy
megköti az oldott szilárd anyagokat pl. foszfor, cink, réz és motorolaj, ezzel javítva a
talajvíz minőségét, minimalizálja a síkosságot és a hőszigetek kialakulását.
III/2. Szűrőbeton hátrányai, eltömődésAz eltömődés a szűrőbeton legnagyobb hátránya. Minél magasabb fokú az eltelítődés,
annál érzékenyebb a fagykárokra és annál több ideig tart egy bizonyos mennyiségű vizet
átengedni vagy rosszabb esetben, teljes eltelítődés esetén elveszti ezt a funkcióját. Az
letömődések két dologtól függenek, a szennyeződések jellege és a szemcsetávolság.
Számolni kell a biológiai jellegű eltömődéssel is pl. alga, baktérium és növények gyökere.
A beton egyik legnagyobb ellensége a fagyás. Már a lerakáskor fontos, hogy jól döngöljék
meg, mert a gyengén döngölt beton burkolat hajlamosabb a felfagyásra. A felfagyás
megelőzése céljából különböző technikákat dolgoztak ki pl. a cementbe levegőt
adagolhatnak, finom kötőanyagokat adhatnak hozzá vagy poli-propilén szállal erősítik.
Denver városából kitiltották ezt a technológiát a fagykárok, és a korai tönkrementelek
miatt.
A szűrőbeton idővel eltömődik, a pórusokba kerülő és a bennük felhalmozódó szilárd
részecskék miatt. Az esővizek számos szilárd anyagot mosnak be magukkal és a
közlekedés még finomabbá őrli. Kiszáradáskor a szemcsék kemény törmeléket képeznek,
amelyek végleg lezárják ezeket a belső hézagokat, majd csökken az áteresztőképesség és
tócsák alakulnak ki a felszínen. Amikor olyan lassúra csökken az áteresztőképesség
mértéke, már nem issza be egyből az esővizet.
Az eltömődést elsősorban környezetből származó törmelékek okozzák, pl. homok, agyag
és iszap. Továbbá az út felszínéről pl. saját kopás vagy a forgalom által máshonnan
felhordott szennyeződések is hozzájárulnak az eltömődéshez.
Welker és társai megvizsgáltak egy parkolóból származó mintát és nagyon finom
törmeléket találtak a szűrőbeton pórusai közt, ami döntően a járda kopásából származott,
így a felület nagyobb mértékű sérülékenységet mutatott. [11]
Kayhanian és társai szerint a törmelék nagy része 38 mikronnál nagyobb méretű, ami a
környezet vegetációjából származik. [12]
17
Coughlin és társai labor körülmények közt sok vizsgálatot folytattak ez ügyben, amik
felfedték, hogy a durva homokszemcsék nem rontották lényegesen az áteresztést, mivel
ezek a nagyobb szemcsék nem jutottak át a felszíni pórusokon. Továbbá azt is kimutatták,
hogy az agyag egységnyi tömegre vonatkoztatva tízszer nagyobb mértékű tömörödést
okoz, mint a homok [13]
Schaefer és társai kimutatták, hogy a homok jelentős mértékben csökkentette, míg a
nagyon finom szemcséjű agyag, iszap nem volt hatással az áteresztőképességre. A
legnagyobb károsító hatása a finomszemcséjű iszapos agyag és homok keverékének volt,
ami néhány ciklus után teljes eltömődést okozott. Ez elsősorban a szélesebb
szemcseeloszlásnak illetve annak, hogy az agyag kötőelemként viselkedik, ami
intenzívebb felszíni kölcsönhatást eredményezett. [14]
Ezek a tanulmányok nem mindig vannak összhangban egymással, ami abból adódik, hogy
a tömő anyag, amivel kísérleteznek eltérő, a vizsgált minták pórusszerkezete különböznek
és mások a vizsgálati körülmények és egyéb feltételek a mérés során. Feltehetően az
eltömődésnek akkor a legnagyobb a valószínűsége, ha a szennyezőanyagnak a mérete
közel van a szűrőbeton pórusméretéhez.
Kevern a betonkockák áteresztőképességét mérte, amelyet 74 mikronnál kisebb frakciójú
iszapos talajjal, komposzttal és ezek keverékével tömött el. Annak ellenére, hogy a
keveréket egy személy készítette el, ugyanazzal az eljárással, az eltömődés mentes minták
vízáteresztőképesége széles határok, 140 és 1380 cm/h közt változott. A tesztelést
követően a mintákat megmosták és ipari porszívóval kiszívták, vizsgálva azt, hogy
milyen mértékben képes regenerálódni. A komposzttal szennyezett minták kevésbé
tömődtek el és nagyobb mértékben álltak helyre, mint a talajmintával szennyezettek. A
legnagyobb mértékű eltömődést a talaj-komposzt keverék okozta. A nagy kezdeti
áteresztőképességű minták nagymértékű regenerálódási képességet mutattak be, de ennek
ellenére a kezdeti vízáteresztőképességük mindössze 50%-ra állt vissza. [15]
Néhány tanulmány arra mutatott rá, hogy az eltömődés a felszínen következik be vagy a
járda felső részén, míg más tanulmányok szerint az eltömődés ugyanolyan
valószínűséggel következhet be bárhol. Ezek a különféle eredmények arra mutatnak rá,
hogy nincs olyan jól beazonosítható terület vagy mélység, ahol általában bekövetik az
eltömődés.
18
A 7. ábrán látható, hogy azok a szemcsék a felszínen maradnak, amik nagyobbak mint a
pórusok, mintegy takarószerűen bevonva a szűrőbetont. [16]
7. ábra. Felső réteg eltömődése (képaláírás magyarra fordítva) [17]
A 8. ábrán látható, hogy a finomabb szemcsék a szűrőbeton belsejébe ragadnak, távolabb
a felszíntől. A nagyon finom szemcsék pl. iszap vagy finom szemcséjű agyag áthatolnak
a szűrőbetonon, de még mindig okozhatnak eltömődést, ha fennakadnak vagy
megrekednek a járda alján vagy a szűrőbeton és az alapozás határán. [16]
19
8. ábra. A belső rétegek eltömődése (képaláírás magyarra fordítva) [17]
A rétegek közé geotextíliákat iktatnak be a finom szemcsék kiszűrésére és a vízminőség
javítására. Azonban a felhalmozódó szilárd szemcsék növelik az letömődés veszélyeit és
csökkentik az áteresztőképességet.
III/3. Szűrőbeton tisztításaA tisztítás azért fontos, hogy visszaállítsák a vízáteresztőképességet. A nagynyomású
mosást, vákuumtisztítást és ezek kombinációját alkalmazzák a leggyakrabban. Az ajánlott
karbantartási gyakoriság évi 1 alkalomtól egészen 3-4 alkalomig terjedhet a helyszín és
az éghajlati viszonyoktól függően. Vákuumos technológiával a felszíni szennyeződések,
míg a nagynyomással a belső szennyeződések távolíthatóak el. Leghatásosabb az együttes
alkalmazás, a sikeresség viszont több tényező miatt korlátozott. Nagynyomással
előfordulhat, hogy a felszíni szennyeződések még mélyebbre kerülnek, ezzel nehezítve a
tisztításos folyamatot. Ha a szennyeződés a mélyebb rétegekben telepszik meg, akkor
egyik megoldás se használható. Bármilyen technológiát is alkalmaznak, a regenerálódás
mértéke maximum 10-15%.
20
IV. Betonrecept fejlesztése
Az anyagok, amiket a szűrőbetonhoz használunk ugyan azok, mint a hagyományos
betonnál, de az alapanyagokat keverési aránya más. A cél, hogy a receptfejlesztésben
egyensúlyt teremtsünk a hézag, nyomószilárdság, cement pép és bedolgozhatóság
tekintetében. A 0-1 és 0-4 arány növelésének hatását vizsgáltam, mert nincs kész
tanulmány arról, hogy a növelt homok tartomány milyen hatással van a próbatestek
nyomószilárdságára.
Az alábbi táblázatban az általánosan használt receptarányok láthatóak:
4. táblázat. Általánosan használt receptarányok (magyarra fordítva) [18]
Tartományok
Cement 150-700 [kg/m3]
Kavics frakció 1100-2800 [kg/m3]
Homok frakció 0-100 [kg/m3]
Víz/cement tényező 0,2-0,5
Kavics/cement arány 2-12
Homok/kavics arány 0-0,07
21
Adalékanyagok áthullási görbéi
Mindkét típusú adalékanyagból 500 g-ot mértem be és szitáltam le. Az alábbi
táblázatokban látható az adott szitákon fennmaradó tömeg és annak tömegszázalékos
értéke. A 5. és az 6. táblázatban az adalékanyagok szitasora és a fennmaradt tömegek
láthatóak.
5. táblázat. 0-4 mm-es homok szitasora és a fennmaradt mennyiségek
Szita méret
[mm]
Tömeg
[g]
Tömegszázalék
[m/m%]
3,15 40,1 8,02
2,5 34,1 6,82
2 50 10
1,6 36,3 7,26
1,25 54,8 10,96
1 45,2 9,04
0,5 129,5 25,8
0,25 83,3 16,66
0,1 20,8 4,16
9. ábra. 0-4 mm-es adalékanyag áthullási görbéje
98,7290,7
83,8873,88
66,6255,66
46,62
20,82
4,1600
102030405060708090
100
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Áthu
llott
men
nyisé
g [m
/m%
]
Szita átmérő [mm]
0-4 mm adalékanyag áthullási görbéje
22
Az 5. táblázatban látható, hogy a 0-4 mm-es homok szitálása során a 0,5-0,25 mm-es és
az 1,25-2 mm-es tartományban maradt fent a legtöbb anyag. A 9. ábrán is jól, hogy ennél
a két frakciónál van a legnagyobb emelkedés.
A 6. táblázatban látható, hogy a 0-1 mm-es homok szitálása során a 0,315-0,5 mm-es
tartományban és a 0,8 mm-es szitán maradt fent a legtöbb anyag, a 10. ábra is jól mutatja
e frakcióknál az emelkedést.
6. táblázat. 0-1 mm-es homok szitasora és a fennmaradt mennyiségek
Szita méret
[mm]
Tömeg
[g]
Tömegszázalék
[m/m%]
0,8 89,3 17,86
0,71 27 5,4
0,5 190,5 38,1
0,315 117 23,4
0,25 27 5,4
0,2 8,2 1,64
0,125 28 5,6
0,1 3,3 0,66
10. ábra. 0-1 mm-es adalékanyag áthullási görbéje
98,0680,2
74,8
36,7
13,37,96,26
0,6600
102030405060708090
100
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Áthu
llott
men
nyisé
g [m
/m%
]
Szita átmérő [mm]
0-1 mm adalékanyag áthullási görbéje
23
A felhasznált alapanyagok halomsűrűségei
A 7. táblázatban láthatóak a felhasznált alap és adalékanyagok halomsűrűségei. A
halomsűrűséget azért fontos meghatározni, mert a hagyományos beton annál nagyobb
szilárdsági értékekkel rendelkezik, minél nagyobb az adott anyag halomsűrűsége. A
szűrőbetonnál ennek nincs jelentősége, mert nem törekszünk a tömörségre.
7. táblázat. A betonkockához használt anyagok halomsűrűségei
Frakcióméret [mm] Halomsűrűség [kg/m3]
8-16 1550
4-8 1610
0-4 1810
0-1 1640
IV/1. Próbatestek készítéseA méréseket az általam készített próbatesteken végeztem. A próbakockák méretei:
70×70×70 mm. A próbatestek elkészítésére és a mérés elvégzésre a Kerámia és
Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék Portechnológiai laboratóriumában került sor, ahol
lehetőségem volt nyomószilárdsági, vízáteresztési, fagyasztási és porozitás mérésre is. A
mérési eredmények alapján kiválasztottam azt a receptet, mellyel a legjobb
tulajdonsággal bíró próbatestet sikerült előállítanom. Ajánlatos minél erősebb cementet
használni, ezért én CEM II/A-S 42,5 N típusú cementet használtam. A 8. táblázatban
látható a próbatestek receptjei.
8. táblázat. Próbatestek receptjei
8-16
[kg/m3]
4-8
[kg/m3]
0-1
[kg/m3]
0-4
[kg/m3]
Cement
[kg/m3]
Víz [kg/m3]
8-16 + Cement 1803 - - - 250 100
8-16 + 0/4 1803 - - 95 250 100
8-16 + 2×0/4 1803 - - 190 260 104
8-16 + 4×0/4 1803 - - 380 282 113
8-16 + 6×0/4 1803 - - 570 300 120
4-8 + Cement - 1803 - - 250 100
4-8 + 0-1 - 1803 95 - 250 100
4-8 + 2×0-1 - 1803 190 - 260 104
4-8 + 4×0-1 - 1803 380 - 282 113
4-8 + 6×0-1 - 1803 570 - 300 120
24
Alaprecept
Két alapreceptből indultam ki, ami a 8-16 + 0-4, mely 8-16 mm frakciójú kavicsot és 0-4
mm frakciójú homokot és a 4-8 + 0-1, mely 4-8 mm frakciójú kavicsot és 0-1 mm
frakciójú homokot tartalmazott. A további receptkísérletekben megnöveltem az
adalékanyag mennyiségét és hozzáigazítottam a cement-víz arányt. Kísérleti szempontból
készítettem olyan keveréket is, ahol nincs adalékanyag, ezt 8-16 + cement és 4-8 +
cement-el jelöltem.
A próbatesteket a laboratóriumban található alapanyagokból készítettel el, melyekhez 8-
16, 4-8 frakciójú kavicsot és 0-4 és 0-1 frakciójú adalékanyagot, a kötéshez pedig CEM
II/A-S 42,5 N típusú cementet használtam. Általánosan a kültéri betonoknál használt
víz/cement arány 0,5, ezzel szemben én 0,4-es aránnyal dolgoztam.
A friss betont a 11. és 12. ábrán látható 70×70×70 mm-es sablonba öntöttem, 2 nappal
később a 13. ábrán látható módon – 5 napra - vízbe helyeztem, így a betonkocka
megfelelő szilárdságú lett. A 7 napos kockákat ezután szabad levegőn a 14. ábrán látható
módon tömegállandóságig szárítottam. A készterméken ezután elvégeztem a következő
méréseket.
11. ábra. Frissen kevert betonkockák a sablonban
25
12. ábra. Frissen kevert betonkockák a sablonban
13. ábra. Vízbe helyezett betonkockák
14. ábra. 7 napos betonkockák szárítás után
26
IV/2. Vizsgálati eredmények – nyomószilárdság
A méréshez a 15. ábrán látható 80 kN-os hidraulikus prést használtam. A préselést négy
alkalommal végeztem: a próbatest 7, 14, 21 és 28 napos korában. A Newton-ban
megkapott eredményeket a felületi értékek ismeretében átszámoltam MPa-ba. A mérés
minden alkalommal 3 próbatesten végeztem és annak átlagértékét vettem. A célom, hogy
olyan receptet fejlesszek ki, ami alkalmas járda, bicikliút és parkoló burkolására. Az MSZ
EN 206-1: 2002 és az MSZ 4798-1:2004 szabvány alapján a hagyományos betonból
készült vízszintes felületű, mérsékelten kopásálló fagyálló betonok minimum
nyomószilárdsága 30 MPa. Az ilyen területek burkolására általában C30/37 XK1(H) vagy
C30/37 XF3 típusú betont szoktak használni. Az általam fejlesztett receptből készült
szűrőbeton nyomószilárdsága nem érte el ezt az értéket, de több vagy erősebb cement
használatával és az adalékanyagok arányának változtatásával a nyomószilárdsági értékek
tovább növelhetők.
15. ábra. Nyomószilárdság mérő gép
27
9. táblázat. Nyomószilárdsági értékek
7 napos
nyomószilárdság
[MPa]
14 napos
nyomószilárdság
[MPa]
21 napos
nyomószilárdság
[MPa]
28 napos
nyomószilárdság
[MPa]
8-16 + cement 2,01 2,70 2,89 3,02
8-16 + 0-4 3,03 4,90 5,38 5,97
8-16 + 2×0-4 2,45 3,29 3,63 3,94
8-16 + 4×0-4 2,43 3,31 3,63 3,70
8-16 + 6×0-4 1,60 2,61 2,99 3,33
4-8 + cement 1,92 2,06 2,43 3,73
4-8 + 0-1 2,34 2,91 4,42 4,98
4-8 + 2×0-1 2,26 2,57 2,97 4,03
4-8 + 4×0-1 0,83 1,40 1,77 1,78
4-8 + 6×0-1 1,84 3,18 3,25 3,53
Az 9. táblázatban láthatók a mérési eredmények 7, 14, 21 és 28 napos korban.
A legnagyobb nyomószilárdsága a két alapreceptből készült 8-16 + 0-4 és a 4-8 + 0-1
típusú próbatest volt, amit jól szemléltet a 16. ábrán látható diagram.
16. ábra. A két legnagyobb nyomószilárdságú próbatest
3,03
4,905,38
5,97
2,34
2,91
4,42
4,98
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
A két legnagyobb nyomószilárdságú betontípus
8-16 + 0-4
4-8 + 0-1
28
17. ábra. 8-16-os frakcióból készült próbatestek 28 napos nyomószilárdsága
A 17. ábrán látható diagram szemlélteti a 28 napos nyomószilárdságokat csökkenő
ütemben. A 18. ábrán a 8-16 és csak cementet vagy 0-4 adalékot tartalmazó betontípusok
nyomószilárdsági görbéi láthatók.
18. ábra. 8-16 és csak cementet vagy 0-4 adalékot tartalmazó betontípusok nyomószilárdsága
5,97
3,94 3,70 3,533,02
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
Nyo
mós
zilár
dság
[MPa
]
Beton típusok
8-16-os frakcióból készült próbatestek 28 naposnyomószilárdsága
8-16 + 0-4 8-16 + 2×0-4 8-16 + 4×0-4 8-16 + 6×0-4 8 -16 + cement
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
8-16 és csak cementet vagy 0-4 adalékot tartalmazóbetontípusok nyomószilárdsága
8-16 + cement
8-16 + 0-4
8-16 + 2×0-4
8-16 + 4×0-4
8-16 + 6×0-4
29
19. ábra. 4-8-as frakcióból készült próbatestek nyomószilárdsága
A 19. ábrán látható diagram szemlélteti a 28 napos nyomószilárdságokat csökkenő
ütemben. A 20. ábrán a 4-8 és csak cementet vagy 0-1 adalékot tartalmazó betontípusok
nyomószilárdsági görbéi láthatók.
20. ábra. A 4-8 és csak cement vagy 0-1 adalékot tartalmazó betontípusok nyomószilárdság
Az egyes típusok és a közös nyomószilárdsági diagram a mellékletben látható.
4,98
4,03 3,73 3,53
1,78
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
Nyo
mós
zilár
dság
[MPa
]
Beton típusok
4-8-as frakcióból készült próbatestek 28 naposnyomószilárdsága
4-8 + 0-1 4-8 + 2×0-1 4-8 + cement 4-8 + 6×0-1 4-8 + 4×0-1
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
4-8 és csak cementet vagy 0-1 adalékot tartalmazóbetontípusok nyomószilárdsága
4-8 + cement
4-8 + 0-1
4-8 + 2×0-1
4-8 + 4×0-1
4-8 + 6×0-1
30
IV/3. Vizsgálati eredmények - vízáteresztés
A mérést két módszerrel végeztem el, az elsőhöz egy szabványos 120 mm átmérőjű
henger alakú csőbe 150 mm magasan betont öntöttem és hagytam megszilárdulni. 7 napos
korában, amikor elérte a minimális szilárdságát vizet öntöttem rá és megmértem a
vízáteresztőképességét, mely a 21. és a 22. ábrán látható.
A henger a 8-16 + 0-4 alapreceptből készült, a mért vízáteresztés: 495 liter/m2/perc és
29727 liter/m2/óra
21. ábra. 1. típusú vízáteresztés mérés 22. ábra. szabványos henger
31
A második méréshez szabványos méretű, 60 mm átmérőjű henger térfogatú csövet
használtam. A vizsgálathoz, a két alapreceptből, egy-egy 300×300×40 mm-es téglatest
alakú próbatestet készítettem, mely a 23. ábrán látható.
A téglatest a 4-8 + 0-1 alapreceptből készült, a mért vízáteresztés 457 liter/m2/perc és
27420 liter/m2/óra.
A téglatest a 8-16 + 0-4 alapreceptből készült, a mért vízáteresztés 508 liter/m2/perc és
30480 liter/m2/óra.
23. ábra. 2. típusú vízáteresztés mérés
32
IV/4. Vizsgálati eredmények - fagyasztás
Az áteresztő beton egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy átengedi a vizet, de számolni
kell a téli időszakban sűrűn előforduló fagyási károkkal. A vizsgálat során a próbatestet
a 24. ábrán látható módon vízbe helyeztem, lefagyasztottam, majd szobahőmérsékleten
kiolvasztottam. A reprezentatív eredmény érdekében ezt 15 alkalommal megismételtem.
A vizsgálat célja, hogy megtudjam, a többször megismételt fagyasztás és kiolvasztás után
a próbatest felületén keletkeznek-e repedések. A 15. ciklust követő kiolvasztás után sem
volt látható semmilyen repedés vagy sérülés. A fagyállóság a nagy porozitásnak
tulajdonítható, mivel a szűrőbeton porozitása 40-50%, a víz fagyáskor történő térfogat
növekedése 9%, ezért a víz tud hova tágulni és nem repeszti szét ezzel a betont.
24. ábra. Szűrőbeton fagyasztásos vizsgálata
33
A szűrőbeton mellett a 25. ábrán látható CKT típusú, alacsony cementtartalmú,
földnedves betont is vizsgáltam, mely felülete a vizsgálat végére teljesen szétrepedt.
25. ábra. CKT típusú betonkocka fagyasztásos vizsgálata
A CKT betont az útpályaszerkezet alaprétegében használják, átveszi a forgalom terhelését
és továbbítja a földműre. A CKT a soványbetonok kategóriájába tartozik, alacsony
szilárdsági jellemzői vannak, továbbá nem vonatkoznak rá a beton szabvány előírásai,
mert nem teljesíti a legkisebb C6/8-as osztályt. A soványbetonok minősítési rendszere
megegyezik a normál betonokéval, de a kisebb szilárdsági igény miatt a cement és
péptartalmuk kevesebb. A jó bedolgozhatóság érdekében magas víz/cement tényezővel
készül, továbbá gondoskodni kell a folyamatos nedvesen tartásról és hideg időjárási
viszonyok közt a hővédő takarásról. Az legnagyobb előnye a többi alapréteghez képest a
nagy szilárdság és az egyenletes tehereloszlás. nem hajlamos az utántömörödésre,
készítése jól gépesíthető, ezáltal egyenletes minőség érhető el. [19]
Hátránya, hogy a kötési folyamat során a zsugorodás hatására kialakulhatnak repedések,
ami áttükröződhetnek az aszfaltburkolaton. Az ilyen reflexiós repedések hatása
korlátozható az alapréteg hézagolásával vagy a mikrorepesztéses technológiával. A
mikrorepesztéses eljárás során a már merevvé vált, de még teljesen meg nem szilárdult
alaprétegen nagy tömegű vibrációs hengert járatnak. A statikus terhelés és a vibráció
együttes hatására a betonlemez széttöredezik és ezek a mesterségesen létrehozott
mikroméretű hálórepedések nem nyílnak szét, hanem a betondarabok egymásba
ékelődésével, mozgást nem végző félmerev alapot alkotnak és nem tükröződnek át a
burkolat felületére. [19]
34
IV/5. Vizsgálati eredmények - porozitás
A mérés során a betonkockák valódi térfogatát határozzuk meg.
A vizsgálat kivitelezése:
Egy edénybe adott térfogatú vízbe helyeztem a kockát, ekkor a vízoszlop magassága
megnőtt, a megemelkedett vízszintből levontam a kiindulási vízszintet (valódi térfogat).
10. táblázat. Betonkockák valódi térfogat és porozitás értékei
Betonkocka típusa Valódi térfogat
[cm3]
Porozitás [cm3] Porozitás [%]
8-16 + cement 198 224 53
4-8 + cement 212 210 50
8-16 + 0-4 248 174 41
4-8 + 0-4 266 156 37
8-16 + 2×0-4 270 152 36
4-8 + 2×0-1 299 123 29
8-16 + 4×0-4 318 104 24
4-8 + 4×0-1 339 83 19
8-16 + 6×0-4 351 71 17
4-8 + 6×0-1 374 48 11
A 10. táblázatban látható mérési eredmények alapján látható, hogy minél több
adalékanyagot teszünk a receptbe, a próbatest annál tömörebbé válik, ezáltal megnő a
valódi térfogata és csökken a porozitása.
35
V. Összefoglalás
A különböző receptekkel végzett méréseim célja az volt, hogy kiválasszam azt az ideális
betonösszetételt, amely a legjobb nyomószilárdságú, vízáteresztőképességű és
fagyállósági értékekkel bíró beton előállítását eredményezi.
A beton terhelhetősége szempontjából nagyon fontos a maximális nyomószilárdság, ezért
minden betontípust vizsgálatnak vetettem ki. A két legjobb nyomószilárdsági eredményt
az alapreceptek alapján készített betonkockákkal értem el. A 8-16 + 0-4-es recept 28
napos nyomószilárdsága 5,97 MPa, a 4-8 + 0-1-es pedig 4,98 MPa lett. Ezek az
eredmények alulmaradnak a hagyományos betonból készült fagyálló kültéri betonok
nyomószilárdsági értékeinek, aminek szabvány szerint minimum 30 MPa-nak kell lennie,
ettől függetlenül a CKT betonokhoz hasonlóan alapozó betonnak tökéletesen használható,
pl. térkövek alá. A nyomószilárdsági érték növelhető több vagy erősebb cement
használatával és az adalékanyagok arányának változtatásával.
A nyomószilárdságon túl nagyon fontos a fagyállóság, hiszen kültéri betonról van szó,
ami az időjárás viszontagságainak az év minden napján ki van téve, ezért a 8-16 + 0-4-es
alapreceptből készült próbatestet 15 ciklusú fagyállósági vizsgálatnak is kivetettem,
melyet mechanikai sérülések nélkül kiállta.
A szűrőbeton legfontosabb tulajdonsága a vízáteresztés, ezért megvizsgáltam az 1 m2-re
eső percenkénti vízáteresztését. Ebből a szempontból a vizsgált 8-16 + 0-4-es receptből
készült próbatesten végzett vizsgálat eredménye amellett, hogy teljesen áteresztette a
vizet, 495 liter/m2/perc és 29727 liter/m2/óra, másik eljárással 508 liter/m2/perc és 30480
liter/m2/óra. A 4-8 + 0-1 receptből készült próbatesten végzett mérés eredménye 457
liter/m2/perc és 27420 liter/m2/óra, ami az alacsonyabb porozitása miatt kicsit gyengébb
eredmény, de kiválóan alkalmas.
A szűrőbeton készítése nagyobb odafigyelést igényel, de a befektetett energia a
szűrőbeton előnyös tulajdonságait tekintve megtérül. A mindennapi használatban még
nem terjedt el, de egyre több tanulmány foglalkozik a felhasználhatóságával,
karbantartásával és a jövőben valószínű, hogy egyre több helyen fogunk vele találkozni.
36
Köszönetnyilvánítás
Ezúton szeretnék köszönetet mondani Dr. Kocserha Istvánnak a szakdolgozatom
elkészítése során nyújtott segítségéért.
37
Irodalomjegyzék
[1] http://betontelep.hu/erdekes/a-beton-tortenete-hogyan-is-kezdodott
utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[2]http://www.kepzesevolucioja.hu/dmdocuments/4ap/9_0482_tartalomelem_010_mun
kaanyag_ 100331.pdf utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[3] http://www.cembeton.hu/alapanyagok/cement utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[4] Holcim Cement beton kisokos 2008.
[5] http://www.cembeton.hu/alapanyagok/cement utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[6]http://index.hu/galeria/index/belfold/2015/03/02/vizatereszto_burkolatmintak_a_szell
_kalman_teren/6 utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[7] https://image.slidesharecdn.com/pervious-concrete-160211014502/95/pervious-
concrete-15-638.jpg?cb=1455158374 utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[8] http://www.hardscapemagazine.com/images/contractor_stories_35_5.jpg utolsó
megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[9] https://s-media-cache-
ak0.pinimg.com/236x/aa/c1/1a/aac11ace9ab3b68c6ee0e85f59511176.jpg
utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[10] https://s-media-cache-
ak0.pinimg.com/originals/2b/eb/f8/2bebf840367a99e9117962e0db30c9d9.jpg
utolsó megtekintés: 2017.04.27. 14.45
[11] Welker, A.L., Gilbert Jenkins, J.K., McCarthy, L., Nemirovsky, E., 2013.Examination of the material found in the pore spaces of two permeable pavements. J.Irrig. Drain. Eng. 139, 278e284.
[12] Kayhanian, M., Anderson, D., Harvey, J.T., Jones, D., Muhunthan, B., 2012.Permeability measurement and scan imaging to assess clogging of pervious concretepavements in parking lots. J. Environ. Manage 95 (1), 114e123.
[13] Coughlin, J.P., Campbell, C.D., Mays, D.C., 2012. Infiltration and clogging bysand and clay in a pervious concrete pavement system. J. Hydrol. Eng. 17 (1), 68e73.
38
[14] Schaefer, V.R., Wang, K., Suleiman, M.T., White, D.J., Kevern, J.T., 2006. MixDesignDevelopment for Pervious Concrete in Cold Weather Climates. Center forTransportation Research and Education. Iowa State University.
[15] Kevern, J.T., 2015. Evaluating permeability and infiltration requirements forpervious concrete. J. Test. Eval. 43 (3), 544e553.
[16] Mata, L.A., Leming, M.L., 2012. Vertical distribution of sediments in perviousconcrete pavement systems. ACI Mater. J. 109 (2), 149e155.Mata, L.A., 2008. Sedimentation of Pervious Concrete Pavement System. Ph.D.thesis. University of North Carolina.
[17] A. Kia 228 et al. / Journal of Environmental Management 193 (2017) 221e233
[18] Montes, F., Haselbach, L.M., 2006. Measuring hydraulic conductivity in perviousconcrete. Environ. Eng. Sci. 23 (6), 960e969.
[19] Rácz Kornélia - Betontechnológiai gépek I. (2012) Typotex Kiadó
39
Mellékletek
26. ábra 8-16 + cement típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
27. ábra. 4-8 + cement típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
2,01
2,702,89
3,02
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
8-16 + cement
1,922,06
2,43
3,73
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
4-8 + cement
40
28. ábra. 8-16 + 0-4 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
29. ábra. 4-8 + 0-1 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
3,03
4,905,38
5,97
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
8-16 + 0-4
2,34
2,91
4,42
4,98
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
4-8 + 0-1
41
30. ábra. 8-16 + 2×0-4 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
31. ábra. 4-8 + 2×0-1 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
2,45
3,293,63
3,94
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
8-16 + 2×0-4
2,262,57
2,97
4,03
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
4-8 + 2×0-1
42
32. ábra. 8-16 + 4×0-4 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
33. ábra. 4-8 + 4×0-1 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
2,43
3,313,63 3,70
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
8-16 + 4 × 0-4
0,83
1,40
1,77 1,78
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
4-8 + 4 × 0-1
43
34. ábra. 8-16 + 6×0-4 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
35. ábra. 4-8 + 6×0-1 típusú betonkocka nyomószilárdsági értékei
1,60
2,61
2,99
3,33
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
8-16 + 6×0-4
1,84
3,18 3,253,53
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
4-8 + 6×0-1
44
36. ábra. Közös nyomószilárdsági értékek
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Nyo
mós
zilá
rdsá
g [M
Pa]
Munkadarabok kora [nap]
Közös nyomószilárdsági diagram
8-16 + 6×0-4 8-16 + cement 4-8 + cement 8-16 + 0-4
4-8 + 0-1 8-16 + 2×0-4 4-8 + 2×0-1 8-16 + 4×0-4
4-8 + 4×0-1 8-16 + 6×0-4 4-8 + 6×0-1
