Klinger János, Fejes István (MaHill ITD Ipari Fejlesztő Kft.):

Az öntömörödő betonok keverésoldali követelményei


Mi is az az öntömörödő beton?
Minden betontulajdonság a beton összetevőin és ezek összetételén (a víz, cement, adalékanyag, adalékszerek és kiegészítő anyagok mennyiségén és minőségén) alapul.
Amíg az ipar csak a 3 komponensű (víz, cement és adalékanyag) betont ismerte, a frissbeton konzisztenciáját alapvetően a cementpép tulajdonsága szabta meg, ami a betonba adagolt víz mennyiségének változtatásával volt szabályozható. Mivel ezekben a betonokban a benne lévő v/c (víz/cement) tényező nagymértékben befolyásolta a készbeton szilárdságát, így a szilárdsággal szemben támasztott igény határozta meg a frissbeton konzisztenciáját, és ezzel együtt bedolgozhatóságát. (A betonba adagolt cement mennyiségét gazdaságossági okokból a lehető legkisebbre kellett venni a beton elvárt szilárdságának megtartása mellett. Ennek egyetlen módja a betonba adagolt víz mennyiségének csökkentése volt, mely a cementváz szilárdságának növeléséhez, és egyszersmind a frissbeton szárazabbá válásához, nehezebb bedolgozhatóságához vezetett.)
Mintegy 35 éve a folyósítószerek kifejlesztése tette először lehetővé a v/c tényező és a frissbeton konzisztencia szabályozásának egymástól függetlenné tételét. Az ezirányú kutatások célja a betonba adagolt víz mennyiségének csökkentése volt a készbeton tömörségének és szilárdságának növelése érdekében.
A növekvő betonozási igények és a járulékos költségek növekedése a kivitelező ipar területén a cementpép folyósítása és szilárdságának növelése helyett a beton bedolgozhatóságának javítása felé tolta el a kutatások irányát.
Japánban 15 évvel ezelőtt a folyósítószerek területén végzett fejlesztések és kutatások egy új, a normál szilárdsági kategóriába tartózó betontípus kifejlesztéséhez vezettek, melyet öntömörödő betonnak neveztek el (angolul: Self Compacting Concrete = SCC; németül: Selbstverdichtender Beton = SVB). Ez a betontípus a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

Mézként folyik vibrálás nélkül
A folyás közben teljesen kilevegőzik
Minden teret - még az acélváz között is - teljes mértékben kitölt
Nem osztályozódik szét
A bedolgozási idő alatt megtartja tulajdonságait

Hogyan lehetett ezeket a tulajdonságokat elérni?
A betonban jelentős mértékben megemelték a kőliszt (d<0,125 mm) tartalmat, mely vízzel és folyósítószerrel keverve nagy viszkozitást mutat. Ebben a habarcsban a nagyobb szemcsék (kavicsok) szétosztályozódás nélkül „lebegnek”. Hogy ez a liszttartalom cementből, pernyéből, metakaolinból vagy szilikaporból áll a frissbeton tulajdonsága szempontjából indiferens, a lényeg az anyag apró (d<0,125 mm) szemcsézete.
A vibrált betonoknál lévő szabályt, mely a szemcsésanyag tartalmat 70% körüli értékben állapítja meg, az öntömörödő betonoknál nem lehet betartani. Ezeknél a finomrész tartalmat 40 %, vagy annál nagyobb értéken kell tartani, hogy a szemcsés rész a folyás közben egymást ne akadályozza.

Átmenet a vibrált betonból az öntömörödő betonba:
A kőliszt/víz szuszpenzió mennyiségét a szemcsés anyaghoz képest meg kell emelni, hogy a nagyobb szemcsék közötti teret az teljes mértékben ki tudja tölteni. Ennek érdekében a kezdeti ellenállást a szemcsék és a szuszpenzió között minimális értékre kell beállítani. A tér kitöltése érdekében a kőliszt/víz tartalmat a normál betonokban szokásos 280 kg/m3 értékről fel kell emelni kb. 380 kg/m3 értékűre.
A szuszpenzió nem mutathat semmilyen építési anyaggal szemben kezdeti ellenállást, a folyási határának nulla érték körülinek kell lennie. (mint a newtoni folyadékoknál.) Ez egy speciálisan erre a célra kifejlesztett folyósítószer segítségével válik lehetségessé, mely akár 1-2 órán keresztül megtartja ezt a tulajdonságát a pépnek.
A szuszpenziónak nagyobb viszkozitást kell tanúsítania, hogy a víz ne tudjon a felszínére úszni (a beton ne „vérezzen ki”) és a szemcsés tartalom ne süllyedjen a keverék aljára (ne osztályozódjon szét). Ez a nagy viszkozitási érték a v/k<0,3 (víz/kőliszt érték) értéken tartása mellett válik lehetségessé. Hogy ez az anyag folyós legyen, nagy gondot kell fordítani az adagolt folyósítószer minőségére és mennyiségére.

Ennek eredményeképpen a beton terülési értéke egyetlen ejtés nélkül is meghaladja a 70 cm-t, egy U alakú mérőcső egyik szárán beöntve a két szárban lévő szint gyakorlatilag teljesen kiegyenlítődik, tömörségi értéke vibrálás nélkül is kielégíti a megkívánt értéket.

Az öntömörödő beton keverése és bedolgozhatósága:

A keverőüzemmel szemben támasztott követelmények:

Az 5 komponensű anyagok keverése elengedhetetlenné teszi a betongyár felszerelését a kőliszt származékok tárolására és adagolására szolgáló újabb silóval és mérleggel. Az öntömörödő beton továbbá a keverővel szemben nagyobb teljesítmény igényt támaszt és jobb keverési hatékonyságot követel meg mivel:

A beton fajlagos keverési ellenállása a benne levő magas finomrész tartalom miatt (>40%) nagyobb, mint a normál betonok esetében, így a keveréséhez nagyobb teljesítményű keverőgép szükséges.
A keverékbe adagolt folyósítószer speciális hatásmechanizmusa miatt megköveteli a keverék nagyobb homogenitását, mely a szükséges keverési idő növekedésében jelentkezik.
A beton speciális, öntömörödő mivolta már a keverés közben is jelentkezik. A gépben már a keverés folyamán elkezdődik a beton gélesedése, tömörödése. Ezt a tömör réteget a keverőlapátnak újra és újra fel kell lazítania, amely ugyancsak nagyobb teljesítmény igényt jelent a keverőmotorral szemben.

A fentiekből következően új betongyár vagy keverő beruházásakor célszerű megvizsgálni a kiválasztott keverő alkalmasságát az öntömörödő beton keverésére is. Természetesen minden korszerű kényszerkeverő képes az öntömörödő betonok keverésére, azonban a hagyományos betonokétól eltérő teljesítményigény miatt nem biztos, hogy teljes töltöttségi fokkal járatható a keverő, ami kapacitás csökkenést von magaután. Ugyancsak a betongyár gyakorlati kapacitását csökkenti, ha az öntömörödő beton magasabb homogenitási követelményei miatt meg kell növelni a keverési időt.
Vannak olyan gyártók, akik kimondottan földnedves és öntömörödő beton gyártására azonos geometriai tulajdonságok mellett nagyobb hajtásteljesítménnyel rendelkező keverőgépet kínálnak. (Ilyen például a svéd Fejmert, aki 2m3 hasznos térfogatú keverő esetén transzportbeton gyártásához 70 kW-os motorteljesítménnyel kínál keverőt, míg földnedves és öntömörödő beton gyártására egy teljesen azonos geometriai mérettel rendelkező, de 90 kW motorteljesítményű keverőgépet ajánl.) Más gyártók a keverőgép paraméterei között megadják, hogy öntömörödő beton csak rész töltöttségi fokkal (pl. az ELEMATIC gyártmányú keverővel 70%-os töltöttséggel) keverhető. Vannak természetesen olyan gépek is, melyek robosztus kialakításuk, eleve nagyobb hajtóteljesítményük és speciális keverési módszerük miatt alapkiépítésben alkalmasak öntömörödő beton keverésére teljes töltöttségi fokkal is (ilyenek például az ELBA gyártmányú keverők).
Érdemes odafigyelni a kiválasztott keverőgéppel elérhető homogenitásra, és az ennek eléréséhez szükséges keverési időre is. Hiába alkalmas egy keverő transzportbetonok keverésére, nem biztos, hogy az öntömörödő betonhoz szükséges homogenitási értéket egy transzportbetongyár keverési ciklusidejének megfelelő idő alatt képes produkálni. Amint tudjuk a gyakorlatban transzportbetonok esetén nem is helyeznek akkora hangsúlyt a keverőből kiáramló frissbeton keverék homogenitására, mivel mint ahogy azt mondani szokták: A mixerben majd összekeveredik. Nos ez az út nem járható az öntömörödő betonok esetében, mivel az alkalmazott speciális adalékszer a működéséhez megkövetel bizonyos homogenitást, amit egy mixerkocsi gravitációs keverésű dobja elméletileg sem képes elérni.

Meglévő betonüzemekben, nem megfelelő keverőgép használata esetén a betongyár teljesítménye a szükséges keverési idő növekedése és a töltöttségi fok csökkentése miatt akár a szokásos teljesítmény 20 ... 50 %-ára is lecsökkenhet öntömörödő beton kiadása esetén. Célszerű ezt az üzemeltetőnek eleve számításba vennie ilyen jellegű munkák vállaláskor.

A beton bedolgozhatósága:

Az öntömörödő beton nem igényel bedolgozása közben tömörítést, nem keletkeznek hibahelyek (lyukak, fészkek), teljes mértékben kitölti a vasalat közötti hézagokat, kifogástalan, egyenletes betonfelületet ad. A bedolgozott beton minősége és sűrűsége egyaránt egyenletes. Alkalmazható sűrű vasalású épületelemeknél, filigrán szerkezeteknél mind látszó, mind tehertartó szerkezeti betonok esetén.
Az új kutatásoknak köszönhetően nagyszilárdságú típusaik alkalmazhatók előregyártó üzemekben is. A sablonba beöntve a beton nem igényel az egyéb betonok tömörítéséhez elengedhetetlenül szükséges tömörítőgépeket (zsaluvibrátorokat, rázó vagy sokkolópadokat), amely különösen előnyös nagy övmagasságú tartók, szendvics szerkezetű hőszigetelt falpanelek és sűrű vasalású elemek gyártásakor. Ezáltal az öntömörödő beton alkalmazása a bedolgozási költségek csökkenéséhez vezet, valamint járulékosan csökken az üzemnek a környezetet terhelő vibrációs és zaj hatása is.
Mindezen előnyök akkor is az öntömörödő betonok alkalmazása mellett szólnak ha a gyártásukhoz nagyobb technológiai felkészültség, modernebb gyártástechnológia, pontosabb adagolás és hosszabb keverési idő szükséges, ami miatt a fajlagos előállítási költségük is magasabb mint a hagyományos betonoké.


Irodalomjegyzék:

- Heidelberger Addiment: Selbstverdichtender Beton - Ein neuer Hochleistungsbeton
- Horst Grube und Jörg Rickert: Selbstverdichtender Beton - Technologie und anwendungsbereiche
- Stabiment Hungári Kft.: Öntömörödő beton

vissza>>