Szintetikus szálerősítésűbetonok2013 január

Juhász Károly Péter Mészáros AttilaBME Szilárdságtani Labor Fiberguru Kft.

Tartalom

Történelmi bevezetésSzálerősítésű betonok kialakításaVizsgálati módszerekEredmények és kiértékelésükIpari padlók méretezéseAcél- vagy szintetikus szál?Nagy törés 2012 bemutatása

Alkalmazási példák

Összefoglalás

1855 Joseph-Luis LambotFranciaországszabadalom: vas erősítésűbeton csónak

1903 első vasbeton szabályzatSvájc

1909 vasbeton szabályzatMagyarország

49

- bonyolult méretezés- nem ismert anyagtörvény- alkalmazhatóság- gazdaságosság- megbízhatóság- …

138

2013 csak irányelvek

Deák, Gy., Dulácska, E. (1994) "Vasbeton szerkezetek" BMEMaidl, B.R. (1995) "Steel Fibre Reinforced Concrete" Ernst & Sohn

Történelmi bevezetés1874 A. Berard

USA, Kaliforniaszabadalom: "szálerősítésű beton"szabálytalan acél hulladékkal

19

ahol:mátrix: portland cement betonszálak: - véletlen eloszlású

- rövid szálak- különféle anyagú és alakú

Kollár, L.P., Springer G.S. (2003) "Mechanics of composite structures" Cambridge University PressDulácska, E. (1999) "Az acélszálerősítésű beton és vasbeton méretezéselmélete" fib Magyar Tagozata

Szálak csoportosítása (ACI 544)

Szerkezeti anyagok

Kompozitok

Rövid szálas kompozitok

Szálerősítésű betonok kialakítása

Vizsgálati lehetőségek Irányelvek szerintikiértékelés

Jellemző kísérleti erő-lehajlás / erő-CMOD

diagram

Vizsgálati módszerek

erő-CMOD

CMOD [mm]

erő

[N]

σ(ε)

Re3

0 1 2 3

Elmozdulás [mm]

Erő

Eredmények és kiértékelésük

σ(ε)Re3

Fmax

Fátlag

Re3 =Fátlag

FmaxJapan Society of Civil Engineers (1985) „Method of test for flexural strength and flexural toughness of SFRC” Standard JSCE SF-4Concrete Society (2003) „TR34 Concrete industrial ground floors”

ipari padlók méretezése anyagmodell

> 30%

Ipari padló méretezésePontszerű teher

Ipari padló méretezéseFelületen megoszló teher

méretezése rugalmas alapon szálaknak nincs rá hatása!

ipari padló nem födém – felületi teher nehezen értelmezhető

mértékadó terhek a pontszerű terhek

Bernard, E. S. (2009) „Design of fibre reinforced shotcrete linings with macro-synthetic fibres” 2009 ECI Conference on Shotcrete for Underground Support

AcélhajElőállítás – szén-dioxid kibocsátás

100

Szintetikus (PP)

30

Szállítás, keverés, bedolgozhatóság (hazai ipari tapasztalat)

• Nagyobb súly – magasabb szállítási költség• Keverőgép belső felületét rongálja• Acélhaj labdák („sündisznók”) képződése 20 kg/m3

adagolás felett• 30 kg/m3 adagolás felett Magyarországonpumpálást egyik betoncég sem vállalja

• Kisebb súly – alacsonyabb szállítási költség• Lágy anyag, nem rongálja a keverőgépet• Minimális csomósodási hajlam, a keletkező csomóka vibráláskor szétbomlanak

• Pumpálható

Szál mechanikai tulajdonságai (Bekaert alapján)

Kúszási hőmérséklet: +370 °COlvadási pont: +1500 °CYoung modulus: 210 GPaHúzószilárdság: 500-2 000 MPa

-20 °C viszko-elasztikus anyag+165 °C alacsony olvadási pont3 -10 GPa alacsony rug. modulus200-600 MPa

Kompozit mechanikai tulajdonságai (E. S. Bernard alapján)

Korrózióállóság: w<0,2 mm alattTűzállóság: Kúszás: ? Duktilitás: idővel csökken (akár 50%-ra)Zsugorodás:

Korrózióálló ? megmarad

Acél vagy szintetikus?

Acélhaj Szintetikus

Az erő-elmozdulás diagram jellegét tekintve hasonló!További kérdés az időben elhúzódó alakváltozás…

Gerard Attree (2011) „Macro-synthetic fibres, long-term behaviour and the importance of CE marking” Concrete Magazine 2011 September, www.concrete.org.uk

- Strux 90/40 (Grace Concrete Products)

- 60 mm-es kampós végű acélszál

Szintetikus makroszállal és acélhajjal végzett 1000 napos kísérlet eredménye szerint a szintetikus szál kezdeti alakváltozása nagyobb, de az alakváltozás végértéke nagyságrendileg azonos.

A kísérlet az osztrák 2008-as irányelv ajánlásai alapján készült.

Publikáció: 2011 szeptember.

Acél vagy szintetikus?

Bernard, E. S. (2008) „Embrittlement of Fiber-Reinforced Shotcrete” Shotcrete, Vol. 10, No. 3, pp16-21, American Shotcrete Association

Duktilitás változása az öregedésselElemek vizsgálata 28 napos korban…

erősítés:szintetikus (BC) hálós vasalás acélszál (Dramix)beton: 32 MPa 50 MPa 40 MPa

ASTM C1550Centrally Loaded Round Panel

Acél vagy szintetikus?

„Nagy törés 2012” BME laborbemutató

Nagy törés 2012 – RILEM TC162

force-CMOD

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

CMOD [mm]

forc

e [N

]

etalonSTEEL1 20kgSTEEL2 20kgSTEEL1 40kgMAKRO1MAKRO2MAKRO3MAKRO4MAKRO5MAKRO6MIKRO1MIKRO2MIKRO3Fmax átlag0.3 x Fmax

Nagy törés 2012 – RILEM TC162

www.szt.bme.hu/labor BarChip 48

Alkalmazási példáka szegedi villamospálya

Alkalmazási példák - partvédelemelőregyártott szádfal és peremgerenda

alkalmazási előnyök:

- bonyolult nyírási vasalás kiváltása

- teljes korróziómentesség

- nagy betontakarás megerősítése

- repedéstágasság csökkentése

Alkalmazási példákelőregyártott elektromos trafóépület

alkalmazási előnyök:

- közel 200 kg acél kiváltása házanként

- gyártási folyamat felgyorsítása

- felületi rozsdásodás nincs

Alkalmazási példákcsapadékgyűjtő- vagy úszómedence

alkalmazási előnyök:

- teljes vaskiváltás

- egyszerűbb kivitelezés

- felületi rozsdásodás nincs

Alkalmazási példák – tartályokesővíz tartály – Molloy Precast, Írország

víztartály – Molloy Precast, Írország

Alkalmazási példák – utak

Alkalmazási példák – utak

Alkalmazási példák – utak

Alkalmazási példák – utak

Lehetőségek villamospályáknálszegedi villamospálya

Lehetőségek villamospályáknálszegedi villamospálya

Orosz copy2011-11-14 Szentpétervári orosz küldöttség látogatása Szegeden

Orosz copy

Alkalmazási példák – a szegedi villamospálya

Köszönjük a figyelmet!

www.fiberguru.hu