Szeretnél tartós és jó minőségű betont készíteni házilag? A Csináld magad! sorozat újabb fejezetében szó lesz a szálerősítésű betonok elméleti hátteréről, házi praktikákról, és egy kis példán keresztül megmutatjuk, hogy egy kis odafigyeléssel bárki képes lehet jó minőségű szerkezeteket készíteni!
Korábban megnéztük, hogy hogyan érdemes házilag nekifogni a betonozáshoz, miként érdemes a folyósító adalékszerrel bánni, vagy hogy hogyan építhetsz magadnak sportpályát. Ebben a cikkben a szálerősítésű betonokról lesz szó, szándékosan nem tudományos igényességgel, erre azonban nincs is szükség.
A legfontosabb szempont a kis mennyiségű beton keverésekor, hogy az alárendelt, kiegészítő, másodlagos szerkezeteknél is érdemes odafigyelni a beton minőségére! Lehet, hogy csak egy szőlőlugast, egy kerítésoszlopot, térkőszegélyt vagy egy kerti szerszámtároló alapozást készítünk, de fontos, hogy évekig (évtizedekig) úgy funkcionáljon, ahogy azt megterveztük.
A beton és vasbetonszerkezeteknél a tartósság (még alárendelt szerkezeteknél is!) elengedhetetlen. Ha betonozás után összereped, töpped, szétesik a szemszerkezet, kivérzik a felület, akkor az később biztosan tönkremegy.
A nem megfelelő keverési arány és/vagy a folyósító adalékszer nélküli túlvizezés miatt szinte biztosan kisebb-nagyobb zsugorodási-, és egyéb repedések meg fognak jelenni a beton felületén, még a gondos utókezelés ellenére is. A repedések mértéke nagyban befolyásolja a beton tartósságát. Kültéri betonnál, ha a repedések mértéke akkora, hogy a víz könnyedén bejut a szerkezetbe, télen a fagyás-olvadás ciklikusság miatt garantáltan roncsolódni fog.
Ebben a bejegyzésben a repedések megelőzéséről, esetleges elkerüléséről lesz szó. Az elején szeretném kihangsúlyozni, hogy repedésmentes beton házilagos kivitelezésben biztosan nem létezik. A mikro- és makropórusok miatt, még ha repedésmentesnek is tűnik a beton felülete, mikroszkóp alatt megannyi repedést lehetne felfedezni.
Egy kis elmélet
Ahhoz, hogy a szálerősítéseket hatékonyan alkalmazni tudjuk, első lépésként ismerkedjünk meg a betonszerkezetek repedéseivel és azok időbeli lefolyásával. Nem lesz hosszú, de nagyon tanulságos, ígérem!
A bedolgozott és szilárduló beton a hidratáció, a száradás, valamint egyéb belső kémiai reakciók és átalakulások hatására zsugorodni fog. Ez egy természetes folyamat. A gond a zsugorodás mértékével van, ugyanis ha a zsugorodás keltette húzófeszültség eléri a kötés és szilárdulás folyamatában lévő beton húzószilárdságát, a beton meg fog repedni. Hasonló folyamat játszódik le, mint mikor a vizes földút, vagy tómeder kiszárad és megreped.
Sokféle zsugorodás létezik, ebből most csak a legfontosabb és leggyakrabban előforduló hat esetet ismertetem. Ennél persze van több is, amely inkább az alapanyagok minőségére vezethető vissza, de ezt majd egy másik bejegyzésben járjuk körül.
#1 Képlékeny ülepedés (köznapi nevén roskadás, mikor a felület hepehupás) okozta repedés kiváltó oka legtöbbször a túlzott vízadagolás miatti felületi kivérzés. Ilyenkor a simított felületen az látszik, hogy a beton ülepedik a súlyánál fogva, a víz pedig úszik a tetején. Nem nehéz kitalálni, ha a víz már nem szivárog be, hanem elpárolog mi marad a helyén?! „Repedezett tómederre” emlékeztető süppedt felület. A képlékeny ülepedés gyors kiszáradás miatt is előfordulhat, de ez kevésbé gyakori.
Kialakulás időtartama: felület lehúzása után 10 perctől ~ 3 óráig.
Megelőzés: légpórusképző adalékszer alkalmazása, kezdeti újravibrálás, víz helyett folyósító adalékszer használata.
#2 Plasztikus zsugorodás két jellemző esetben fordul elő. Az egyik a gyors, korai kiszáradás, a másik, mikor az acélbetét (leggyakrabban hálós vasalás) betonfedése túl kicsi. 25 mm-nél kisebb betonfedést semmilyen esetre se alkalmazzunk! Kültéri szerkezeteknél minimum 35 mm-t alkalmazzunk! Plasztikus zsugorodásnál általában a kivérzés sebessége lassú.
Kialakulás időtartama: a felület lehúzása után 10 perctől ~ 6 óráig.
Megelőzés: a felületalakítás után azonnali utókezelés takarással (nedvesség benntartás).
#3 Hő okozta korai zsugorodás általában inkább ipari környezetben fordul elő tömegbetonok esetén, amikor a betonvastagság nagyobb, mint 40 cm. A bedolgozás után a hidratáció és kötés alatt hő fejlődik. A vastagabb betonszerkezeteknél (50-60-80 cm, vagy afelett) a cement minőségétől függően 50-60 Celsius fok is lehet a szerkezet belsejében, míg a külső felületen egy őszi-téli betonozáskor csak légköri 5-10, felületi 15-20 Celsius fok. Fontos, hogy a beton belseje és felülete közötti hőmérséklet különbség ne legyen több, mint 20 Celsius fok. Ezért nem célszerű fagypont alatt betonozni házilagos kivitelezésben még kötésgyorsítóval sem!
Kialakulás időtartama: 1 naptól 2-3 hétig.
Megelőzés: hőmérséklet csökkentés (pl. takarással), szigetelés, hőkivezető vasalás (plusz középháló alkalmazása).
#4 Hosszú idejű száradási zsugorodás általában több hét, vagy hónap alatt zajlik le betonminőségtől és szerkezeti kialakítástól függően. Vékony szerkezetek (lemezek, falak) esetén a legjellemzőbb. Túlzott mértékű zsugorodás lép fel, melyet legfőképpen a hiányos, vagy rossz utókezelés vált ki.
Megelőzés: víztartalom csökkentése folyósító adalékszer alkalmazásával és precíz utókezelés.
#5 Hálós repedések kialakulása általában 1-7 napig terjedő időszakban jelentkezhetnek. Előfordul extrém esetben ez után is. Legtöbbször a túlzott simítás következményeként, de vízmegtartó zsaluzat használata is kiválthat hálós repedéseket a kizsaluzott felületen.
Megelőzés: simítási folyamat minimalizálása és precíz utókezelés.
#6 Betonacél korrózió miatt bekövetkező repedések általában 2-3 év után jelentkeznek először. A legfőbb kiváltó ok a betonfedés elégtelensége, esetleg hiánya. A felületi rozsdás betonacél beépítése nem jelent gondot, mivel a friss beton lúgos közege reakcióba lép a betonacél felületén lévő rozsdával és a reakció után továbbra is lúgos környezetet biztosít a betonacélok védelmére. Ha azonban a betontakarás kicsi, vagy hiányos, nem tud kialakulni a lúgos környezet, amely eredményeként az egyre táguló rozsda le fogja nyomni a betonfedést.
Megelőzés: betonfedés növelése és megfelelő betonminőség alkalmazása.
Összefoglalva, bármelyik kiváltó okot is nézzük, minden esetben fontos, hogy a zsugorodások elkerülése érdekében figyelembe vegyük az alábbiakat:
#1 Konzisztencia (folyósság) növelésére a cement mennyiség növelésének arányában alkalmazzunk inkább folyósító adalékszert további vízadagolás helyett!
#2 Ne vibráljuk hosszú ideig a bedolgozott betont!
#3 Kerüljük a túlzott mértékű simítást!
#4 Az esetlegesen kivérzett felületre ne pergessünk cementet, hogy felszívja a vizet!
#5 Alkalmazzunk megfelelő vastagságú betonfedést!#6 Simítás után azonnal védekezzünk takarással!
#7 Évszaknak megfelelően hőszigetelést is alkalmazzunk!
A korai zsugorodási repedések szempontjából az első néhány óra kritikus. Ebben az időszakban a beton húzási teherbírása jóval kisebb, mint a korai zsugorodást előidéző hatások által keltett húzófeszültség. Ezt a jobb érthetőség kedvéért egy grafikonon is bemutatom.
Függőleges tengelyen van a húzófeszültség, a vízszintes tengelyen pedig a bedolgozástól eltelt idő.
Forrás: Dr. Orbán József, Pécs 2014
Szálat, de milyet?
A kereskedelmi forgalomban kapható szálerősítések (elsősorban betonba kevert szálak) anyaga leggyakrabban acél, műanyag, üvegszál. Létezik még szén, aramid, bazaltszál stb., ezek azonban valamilyen gyantamátrixba vannak ágyazva, és szerkezetmegerősítéseknél használjuk elsősorban. Egyszerű (házilagos) betonozásoknál leggyakrabban az acélszál (acélhaj), valamint a műanyag szálak terjedtek el.
Az acélszálaknál lényegesen több kell egy m3 betonba, mint egyéb szálakból. Ez részben a fajsúlyból is ered (a PP szálak fajsúlya ~1/8-a az acél fajsúlyának), részben az acélszálak viselkedéséből, a bekeverés és bedolgozás utáni orientációja miatt, és a repedésáthidaló képessége is teljesen más, mit a többi anyagnak.
A műanyagszálaknál megkülönböztetünk statikus, tehát betonacél kiváltására, valamint zsugorrepedések áthidalására szolgáló polipropilén, vagy egyéb anyagú szálakat.
Elég sok honlapot találni a neten amelyik úgy hirdeti az általa forgalmazott szálakat, hogy: "nem kell betonacél, keverd bele a szálakat 1-2-3 kg/m3-t és megspórolsz vele több tonna betonacélt".
Tartószerkezet tervezőként mindenkit óva intenék attól, hogy otthon házilagosan teherhordó szerkezeteket (különösképp áthidaló, födémszerkezeteket) kezdjen el terv nélkül, tervtől eltérően kivitelezni, pusztán szálerősítésekkel, betonacél alkalmazása nélkül! Minden szerkezetet (igen, a talajon fekvő padlókat is) méretezni kell, hogy mennyi betonacél és mennyi szál kerüljön bele. A kerti járda, autóbeálló padló betonozása előtt is célszerű szakember tanácsát kikérni, mielőtt a netről megrendeljük a 3-5 kg kiszerelésű polipropilén szálakat, és azt sem tudjuk hogyan tegyük bele a keverőbe.
A gyakorlatban
A mostani blogbejegyzést azért írtam, mert régóta használom házilagos betonozásnál nagyon jó eredménnyel, ezért gondoltam, megosztom a tapasztalataimat. Lássuk egy egyszerű, koszorú betonozási példán keresztül, hogyan is kell a szálerősítést helyesen és hatékonyan alkalmazni?
Fontos tudni, hogy száladagolás nélkül is lehet jó minőségű szerkezetet kivitelezni. A száladagolással egy plusz biztonságot vihetünk a szerkezetünkbe és tartósabbá tehetjük, mivel a fent ismertetett repedések kialakulási kockázatát minimalizálhatjuk.
A lenti példában statikus szálakat alkalmaztam, de koszorúgerendáról lévén szó nem hagytam el a betonacélt sem, csak kevesebbet tettem bele. Méreteztem, nyugi! 😊
Nem akarom egyik gyártót sem reklámozni, így csak a paramétereit írom le. A szálak anyaga műanyag, hosszuk ~19mm, és a korábbi tervezéseinknél jó tapasztalatokat szereztünk ezekkel. Legnagyobb előnye, hogy bekeveréskor gyorsan eloszlik, és a megszilárdult betonban jól tapad.
Statikus tervezők azért is szeretik ezeket a szálakat, mert növelik a beton ekvivalens húzó-hajlító szilárdságát, a beton magasabb műszaki paraméterei a statikai számításoknál figyelembe vehetők. Optimális terhelés eloszlást eredményez a háromdimenziós térháló által, ugyanis, ha ezeket a szálakat keresztirányban széthúzzuk hálót kapunk.
A keverés előtt nagyon fontos tudni, hogy a szálaknak általában, anyagtól függetlenül, konzisztenciafékező hatása van. Vagyis szálak alkalmazásával az amúgy képlékeny konzisztenciájú betonunk kissé képlékeny kategóriába esik vissza (F3-->F2), amely lehetetlenné teszi a vibrálást a zsaluban. Olyan ez, mint mikor cérnametéltet, vagy spagettitésztát főzünk, és próbáljuk keverni.
Minden esetben javasolt képlékenyítőszerrel legalább 1 konzisztenciaosztállyal magasabb betont keverni, mert a szálak bekeverésével eljutunk a bedolgozni kívánt betonunk egyel kisebb konzisztenciájához (F4-->F3)! A vízzel való hígítást kerüljük el messziről, alkalmazzunk helyette folyósítószereket!
A legfontosabb hozzávalók:
0-24 homokos kavics, folyósító, megfelelő cement (lásd korábbi posztot), ivóvíz.
Mivel kis keresztmetszetű koszorúgerendáról van szó, és a betonacélokkal is tudtam számolni, így esetemben csak 0,6 kg/m3 száladagolással terveztem meg a betont. A gyártói ajánlás általában 1-3 kg/m3, de természetesen szerkezete és kihasználtsága válogatja. Jelen esetben elegendő volt az ajánlás 60%-a.
A képen látszik, hogy F3 konzisztenciájúra kevertem a betont, melyet bedolgozni sem volt nehéz.
A zsalut előnedvesítettem, ezt minden esetben meg kell tenni!
A tömörítést vibrátor hiányában kőműveskanállal és csömöszölő léccel végeztem, kis keresztmetszetnél és mennyiségnél kifogástalan eredményt érhetünk el így is.
A betonfelületet csak a minimális mértékben simítottam le, nem szabad órákig simogatni, mert csak ártunk vele!
Az elkészült betonfelületen 1-3 órás korában sem jelentkeztek repedések.
A bedolgozás után azonnal fóliaterítést alkalmaztam a víz benntartására.
24 óra elteltével látszik, hogy a beton felülete kifogástalan, néhány szál kikandikál (ez természetes), és a vízcseppek néhol megmaradnak a felületen. Ez a folyósító adalékszer alkalmazásának tudható be.
14 napig zsaluban tartottam a betont, majd kizsaluztam. A felülete mindenhol fészek és repedésmentes volt.
1-7-14-21-28 napos korban végeztem a műszerünkkel Schmidt kalapácsos szilárdságbecslést. Az eredmény hozta a tervezett C20/25-ös szilárdságot. Azóta már rákerült a tetőszerkezet, és köszöni szépen jól van! 😊
Összefoglalásként mindenkinek javaslom, hogy törekedjen az igényes és tartós beton készítésére, és bátran próbáljuk ki a szálak alkalmazását házilagos kivitelezésben is!
Jó munkát!