RÖGZÍTŐELEMEK VISELKEDÉSE

SZÁLERŐSÍTÉSŰ BETONBAN

Tudományos Diákköri Konferencia

BME Építőmérnöki KarÉpítőanyagok Szekció

Budapest, 2014. november 11.

Készítette: Marosi Bence BSc hallgató

Konzulensek:

Dr. Majorosné Dr. Lublóy Éva, egyetemi adjunktus, BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

Hlavička Viktor, PhD. hallgató, BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

Kovács-Sebestény Szabolcs, műszaki osztályvezető, FISCHER Hungária Bt.

SZÁLERŐSÍTÉS

- egyre inkább terjedő technológia

- szerteágazó alkalmazási terület

- hazai példák: Nagyerdei Stadion (Debrecen)3-as villamos pálya (Szeged)Ülőkavicsok (Budapest, Corvin negyed)

RÖGZÍTÉSTECHNIKA

- változatos fogadóanyagok

- növekvő igény a nagyobb teherbírásra

- beton esetében a teherbírás felső korlátja

sokszor a fogadóanyag tulajdonságaiból adódik

Kérdés: a szálerősítés

alkalmazása

növeli-e a teherbírást?

Cél: a szálerősítés hatásának

igazolása, vagy cáfolása

a rögzítőelemek teherbírására

Eszközök: laboratóriumi

vizsgálatok

2

+=?

Mit vizsgáltunk pontosan?

RÖGZÍTÉSTECHNIKA

3 különféle, utólagosrögzítésű elem viselkedését

és teherbírását

- FischerEM V 390 S epoxi ragasztót

- Fischer FIS V 360 S vinilészter-

hibrid ragasztót

- Fischer FBN nyomatékkontrollált

rögzítőelemet

SZÁLTÍPUSOK

2 eltérő anyagú, geometriájú és

funkciójú szálat

- 18mm hosszú, egyenes polipropilén mikro szál

Adagolás: 1 kg/m3

- 35mm hosszú, hullámos acél makro szál

Adagolás: 78,5 kg/m3

BETON

Egy korábbi diplomamunka keverékét vettük alapul, így az

eredményeket össze tudtuk hasonlítani a szálerősítés

nélküli értékekkel

Anyagminőség: C16/20

3

Vizsgálati módszerek

CSUKLÓ

RÖGZÍTŐELEM

BETON PRÓBATEST

ELMOZDULÁS-MÉRŐ

ERŐMÉRŐ CELLA CSUKLÓ

CSUKLÓ

KIHÚZÓKÍSÉRLET

- terhelőgép: ISTRON 1197

- eredmények rögzítése: Catman szoftverrel

- cél: tiszta húzás modellezése

- a vizsgálat tárgya:

- a tönkremenetelhez tartozó maximális erők

- és a tönkremeneteli módok

TOVÁBBI KÍSÉRLETEK

- nyomószilárdság vizsgálat

- hajlító-húzószilárdság vizsgálat

- látszólagos porozitás vizsgálat

A vizsgálatok célja a szálerősítés hatásának

elemzése a fenti paraméterekre

LESZORÍTÓKERET

4

A lehetséges tönkremeneteli módok

Acél szárszakadás (1)

Kihúzódás- ragasztó elnyíródás- tapadószilárdság kimerülése- részleges elnyíródás (2)

Szakadókúp- részleges szakadókúp (3)- teljes szakadókúp

Próbatest felhasadása (4)

Rid

eg

Dukt

ilis

A kísérletek során mind a négy fő típussal

találkoztunk, a két leginkább jellemző

azonban a kihúzódás és a szakadókúp volt

Általában cél a minél duktilisabb

tönkremenetel, mert lassabb, ezért könnyebben

észrevehető, és így biztonságosabb

5

(1)

(2)

(3)

(4)

Kísérleti eredmények I. – Epoxi ragasztó

Szál nélkül

Műanyag

szálas Acél-szálas

0

5

10

15

20

25

30

35

23.6 24.98 25.7

23.09

27.53 27.5

28.88

32.7

Tön

kre

men

ete

lhez

tart

ozó

erő

[kN

]

Szálerősítés nélkül:

- tönkremeneteli mód: szakadókúp

Műanyag szálerősítés esetén:

- 4%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: próbatest felhasadása - kedvezőtlenebb tönkremenetel

Acél szálerősítés esetén:

- 22%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: szakadókúp

6

Kísérleti eredmények II. – Vinilészter-hibrid

ragasztó

Szálerősítés nélkül:

- tönkremeneteli mód: szakadókúp

Műanyag szálerősítés esetén:

- 16%-os teherbírás csökkenés - tönkremeneteli mód: kombinált (részleges szakadókúp)

Acél szálerősítés esetén:

- 48%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: kombinált

Szá

l nél

küli

Műan

yag s

zála

s

Acélszá

las

0

5

10

15

20

25

30

17.30

18.50

15.3413.8615.79

27.7227.57

24.16

Tön

kre

men

ete

lhez

tart

ozó

erő

[k

N]

7

Kísérleti eredmények III. – nyomatékkontrollált

kapcsolat

Szálerősítés nélkül:

- tönkremeneteli mód: szakadókúp

Műanyag szálerősítés esetén:

- 13%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: szárszakadás - kedvezőbb tönkremeneteli mód

Acél szálerősítés esetén:

- 10%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: szárszakadás - kedvezőbb tönkremeneteli mód

Szá

l nél

kül

Műan

yag s

zála

s

Acélszá

las

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

13.5813.9413.26

16.6516.80

14.58

15.87

Tön

kre

men

ete

lhez

tart

ozó

erő

[kN

]

8

Kísérleti eredmények IV. – Műanyag szálerősítés hatása

EPOXI RAGASZTÁS

4%-os teherbírás növekmény

Eredetileg (szálerősítés nélkül kialakuló) szakadókúpos tönkremenetel helyett a

próbatest szakadt fel

Ridegebb tönkremenetel

Oka: a szálak egybetartották a kialakulni akaró szakadókúpot, de az egész próbatestet már

nem tudták

-

VINILÉSZTER-HIBRID RAGASZTÁS

19%-os teherbírás csökkenés

Oka: a szálak adagolásával növekvő porozitás miatti

lecsökkent betonszilárdság, a ragasztó kis viszkozitása és a

műanyag szálak kis teherbírása

Kombinált tönkremenetel (nem változott)

-

NYOMATÉKKONTROLLÁLT KAPCSOLAT (FBN)

13%-os teherbírás növekmény

Jellemző tönkremenetel: acél szárszakadás

Duktilisabb tönkremenetel

Oka: a szálak egybetartották a kialakulni akaró szakadókúpot annyira, hogy a rögzítőelem

teherbírása váljon mértékadóvá

+9

Kísérleti eredmények V. – Acél szálerősítés hatása

EPOXI RAGASZTÁS

22%-os teherbírás növekmény

Eredetileg is szakadókúpos tönkremenetel és acél szálerősítés esetén is

Oka: a szálak képesek összetartani a felszakadni

akaró próbatestet, és a menetes szár is kellően nagy

szilárdságú

+

VINILÉSZTER-HIBRID RAGASZTÁS

48%-os teherbírás növekmény

Kombinált tönkremenetel

Oka: ez a tönkremenetel jellemző a vinilészter-hibrid

ragasztókra – mivel a tönkremenetel a ragasztóban

indul el, így elértük annak határteherbírását

+

NYOMATÉKKONTROLLÁLT KAPCSOLAT (FBN)

10%-os teherbírás növekmény

Jellemző tönkremenetel: acél szárszakadás

Duktilisabb tönkremenetel

Oka: a szálak egybetartották a kialakulni akaró szakadókúpot annyira, hogy a rögzítőelem

teherbírása váljon mértékadóvá

+ 10

Eredmények összegzése – konklúzió I.

Szálerősítés

TÖNKREMENETELI MÓD

Műanyag szálerősítés: esetenként ridegebb, esetenként

duktilisabb tönkremenetelt okoz

Acél szálerősítés: általában a szálerősítés nélkülivel egyező,

esetenként duktilisabb tönkremenetelt okoz

KAPCSOLATI TEHERBÍRÁS

Műanyag szálerősítés: esetenként növeli, esetenként

csökkenti a teherbírást

Acél szálerősítés: kivétel nélkül minden esetben (legalább 10%, maximum közel 50%-ban) növelte a teherbírást

Hatá

s H

atá

s

11

Eredmények összegzése – konklúzió II.

A műanyag mikro szálak alkalmazásának hatása

van a kapcsolatok teherbírására és

tönkremeneteli módjára egyaránt, azonban ez nem mindig pozitív számunkra

Az acél makro szálak alkalmazásának hatása

mind a teherbírásra mind a tönkremeneteli módra

pozitív. Az előnyök inkább a ragasztott kapcsolatoknál, azon belül is legjobban a

vinilészter-hibrid ragasztásnál jelentkeztek.

„Cél: a szálerősítés hatásának

igazolása, vagy cáfolása

a rögzítőelemek teherbírására”

A hatás egyértelmű igazolásával a TDK munka

elérte a célját.

További kérdések merültek azonban fel, amiket nem

vizsgáltunk:

- a szálerősítés hatása a kialakuló szakadókúpok

méretére és alakjára

- a kísérletek végeselemes modellezése

12

További kutatási lehetőségek

Alapul véve a kapott

eredményeket új kutatási irányok

nyíltak meg, valamint hosszú távon új célokat fogalmaztunk

meg.

Mivel az acél makroszálak tisztán pozitív hatást mutattak, érdemes

megvizsgálni a műanyag makroszálakat is

Különböző típusú és rögzítési mélységű elemek

viselkedésének vizsgálata

A szálerősítésű betonban rögzített elemek viselkedésének vizsgálata különböző terhekre és hatásokra, például tűzhatásra,

vagy dinamikus teherre.

Hosszútávú cél: olyan ipari méretezési eljárás megalkotása, amely képes figyelembe venni a

szálerősítés hatását a rögzítőelemek teherbírására

Statikus vizsgálatok

Statikus vizsgálatok Dinamikus vizsgálatok, tűzhatás

Hosszú távú cél (ipari használat)

13

• Köszönöm Dr. Majorosné Dr. Lublóy Éva adjunktusnak, Hlavička Viktor

PhD. hallgatónak és Kovács-Sebestény Szabolcs mérnök Úrnak a

segítséget és az útmutató szakmai tanácsokat

• Külön köszönöm Dr. Salem George Nehme docens Úrnak a betonreceptúra

összeállítását

• Köszönöm továbbá a FISCHER Hungária Kft.-nek a vizsgálathoz biztosított

termékeket

• Valamint köszönöm a BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék

dolgozóinak segítségét a labormunkákban

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Köszönöm megtisztelő

figyelmüket!