Történelmi áttekintés

A szálerősítésű beton- és vasbeton szerkezetek alkalmazása világszerte terjed. Számos előnyös tulajdonságuk van az ilyen betonokból készült szerkezeteknek. A szálerősítésű beton használatának kezdetét 1874-re teszik, amikor A. Berand fémhulladékot kevert a betonba, és ezt az eljárást szabadalmaztatta Nemegeer és Teutsch [1]. A fejlődés első szakasza 1960-ig tartott. Ekkor viszonylag ritkábban alkalmaztak szálerősítésű betont. Használata az 1960-as évek elején lendült fel, a második szakasz körülbelül az 1980-as évek végéig tartott. Az 1990-es évektől egyre szélesebb körben végeztek kutatásokat, melyek napjainkban is folynak. Így mára a szálerősítésű betonok sokféle alkalmazását dolgozták ki és valósították meg. Joggal állíthatjuk, hogy ezeknek a beton- és vasbeton szerkezeteknek számos területen megvan a maguk helye és alkalmazási lehetősége, szükségessége. A cikksorozatban a szálerősítésű beton- és vasbeton szerkezetek megnevezést, az egyszerűbb megfogalmazás érdekében, szálerősítésű betonként fogom használni.
Az építőiparban, a közlekedésben a szálerősítésű betonok elsősorban a repülőtéri út pályabetonok és térburkolati betonok, valamint az ipari padlók területén jelentek meg. A közútnál vannak alkalmazási engedéllyel rendelkező előre gyártott szálerősítésű betonelemek, mint például folyóka-, illetve burkolóelemek. Kisebb százalékban a különböző lövellt betonok esetében, ipari olajlefogó tálcák, dinamikusan igénybe vett szerkezetek, továbbá előre gyártott betonelemek készítésénél is alkalmazzák ezt a megoldást.
A MÁV Zrt. kapcsán megemlítem, hogy a vasalás nélküli Bodán útátjáró elemek esetében végeztek kísérleteket; acélhaj betonból és szálerősítésű betonból is készült néhány ilyen elem, ám ezek nem terjedtek el.
Városi villamos pályát illetően említésre érdemes, hogy az 1982-ben Budapesten a Hungária körúti Budapest–Vác és Buda­pest–Cegléd vasútvonalszakaszok feletti közúti hídon acélszálakkal erősített vasbeton lemezbe építették be a villamos pálya tömbsínjeit.

Beton- és vasbeton szerkezetek alkalmazásának területei a MÁV Zrt.-nél

A közlekedés területén a vasútépítés nagy lendületet adott az iparosodásnak. Először a vas, majd az acél gyártását, segítette elő. Szinte nincs olyan tudományág, amelynek fejlődését a vasút ne segítette, bizonyos esetekben ne követelte volna meg.
A XX. század elejétől – a vasúthálózat terjeszkedésével – egyre nagyobb szükség volt nagy teherbírású és nagy támaszközű hidakra. Kezdett tért hódítani a beton, így a vasutak építésénél beton- és vas­beton szerkezeteket először a hidaknál alkalmaztak. A hídszerkezetek alapozásánál, a kút és keszon alapoknál, majd a felmenő falaknál, pilléreknél használtak betont. Később cölöpöket, cölöpösszefogó gerendákat, a falazatokon a szerkezeti kövek helyett vasbeton szerkezeti gerendákat alkalmaztak.

Monolit beton alkalmazása a mérnöki szerkezetekben

Alépítmény:

• víz alatti és kitöltő beton,
• alaptestek,
• cölöpök,
• cölöpösszefogó gerendák,
• tám- és bélésfalak.

Felmenő szerkezetek:

• felmenő falak, szárnyfalak,
• pillérek,
• szerkezeti gerendák.

Áthidaló szerkezetek:

• különböző kialakítású lemez-, illetve teknőhidak, sín- és tartóbetétes hidak,
• ívhidak,
• boltozatok.

Kiegészítő szerkezetek:

• lépcsők,
• mederburkolatok,
• lezáró fogak.

A vasúti pályával közvetlenül összefüggő szerkezetek:

• hídmérlegaknák, egyéb közművek aknái, szerelőaknák,
• lefejtő tálcák,
• felsővezeték-tartó, illetve térvilágító oszlopok alapozása,
• vasúti vasbeton magánaljak,
• átereszek,
• közúti beton útátjárók.

Felsővezetéki betonszerkezetek:

• pörgetett betonoszlop,
• feszítő beton súly.

Épületek esetében minden, hagyományosan betonból és vasbetonból megépülő épületszerkezet.
Az árurakodás, illetve -átrakás kiszolgálásánál:

• oldal- és magas rakodók,
• rakterületek burkolatai,
• útpályaszerkezet, útburkolat,
• betoncsúszda,
• betonsilók.

Előre gyártott beton- és vasbeton szerkezetek alkalmazása

Műtárgyak:

• kör szelvényű átereszek (régebben bütüs, újabban tokos kialakításban),
• Rocla csövek,
• kerethidak,
• előre gyártott lemez és gerenda fel­szer­ke­ze­tek kisebb támaszközben,
• feszített vasbeton tartók.

Kiegészítő szerkezetek:

• kiegyenlítő lemez,
• burkolóelemek,
• szelvény- és jelzőkövek,
• kerítések,
• korlátelemek.

A vasúti pályával közvetlenül összefüggő szerkezetek:

• MÁV-kábelek alépítménye, aknái, valamint egyéb közművek aknái, fedlapjai,
• lefejtő tálcák,
• felsővezeték-tartó, illetve térvilágító oszlopok kehely alapjai,
• vasbeton keresztaljak,
• peron szegélyelem,
• útátjáró elemek, ezek alátámasztására szolgáló szegélyek,
• előre gyártott útátjáró lemez, rugalmas ágyazású Edilon rendszerhez,
• zajárnyékoló, zajvédő falak,
• folyóka- és árokburkoló elemek.

Utasforgalmi létesítményeknél:

• térburkolatok,
• gyalogos-felüljáróknál oszlopok, áthidaló szerkezetek, lépcsőfokok.

Hatások és követelmények a vasútnál alkalmazott beton- és vasbeton szerkezeteknél

A beton- és vasbeton szerkezetek bemutatásából kiderül, milyen sok területen alkalmaznak helyszíni, illetve előre gyártott betonszerkezeteket a vasútnál. A sokrétűségből fakadóan többféle hatást kell figyelembe venni, ennek megfelelően más-más követelményt támasztunk a különböző szerkezetekkel szemben. Ezúttal elsősorban az előre gyártott szerkezeteket vizsgálom, azokon belül is a vasúti pályával, valamint a személyforgalommal közvetlenül összefüggő szerkezeteket érő hatásokat, követelményeket.

Környezeti osztályok

Ennek bemutatására a MÁV Zrt.-nél ha­tályos (MÁVSZ 2964 Hatálybalépés idő­pontja: 2007. július 1.) [2] vonatkozó vállalati szabványt vizsgáltam, a vasúti normál és kitérő betonaljakra.
A szabvány szerint a betonalj anyagát illetően a következő környezeti hatással kell számolni:
Karbonátosodás okozta korrózió: XC4
Nem tengervízből származó klo­rid­kor­ró­zió: XD3
Fagyás-olvadás: XF3
A karbonátosodást okozó korrózió XC4, azaz egy váltakozóan nedves, száraz állapotot tükröz.
A nem tengervízből származó klorid okozta korrózió: XD3, mely szintén váltakozva nedves és száraz nedvességviszonyt ír le, kloridtartalmú víz jelenlétében.
Természetesen a vasúti pályákat, vágányokat nem sózással jégmentesítik. Alapvetően a folyópályában lévő sínnek, sínleerősítésnek, illetve a keresztaljaknak és a  zú­zottkő ágyazatnak nem okoz gondot a for­galom lebonyolítása szempontjából a hó, illetve a jég. A vasúti vontatójárművek kerekei, illetve a sínen lévő jég a nagy terhelés és dinamikus hatás miatt egyszerűen kinyomódik az érintkező felületek közül. Nagyon nagy havazáskor is a vontatójárművek előtt feltorlódott hó az, ami megakadályozza a továbbhaladást. A kitérők mozgó részeinél okoz gondot a hó és a jég. Itt használnak jégtelenítést, jellemzően kézi takarítással távolítják el a jeget. Húsz-huszonöt éve működnek a váltó­fűtéssel felszerelt kitérők, itt az elektromos áram vagy a gáz által fejlesztett hőenergia hatására olvad el a hó és a jég. Felmerül a kérdés, hogy miért van XD3 környezeti osztályba sorolva egy vasúti vasbeton keresztalj?
A vasúti keresztaljak folyamatosan biztosítják a sínek megtámasztását és irányban tartását, így az útátjáróknál is le vannak fektetve, természetesen az útátjáró burkolata eltakarja ezeket a szerkezeteket. Itt egyértelmű, hogy az áthaladó gépjárművek gumiabroncsai beviszik a csatlakozó útnál kiszórt jégolvasztó sót. A jelenlegi előírások szerint az útátjáróknál nem szabad sózni, de az előbb leírt indok alapján gyakorlatilag ennek nincs jelentősége.
Meg kell említeni, hogy az áruszállítás során ún. hulló vagy szóródó anyagok is szennyezik a vasúti pályát, ezek között vannak különböző sók (pl.: műtrágya) és egyéb, olykor veszélyes hulladékok is. Így már érthető, hogy miért is van XD3 környezeti osztály követelményként támasztva a vasúti vasbeton aljakkal szemben.
A peronelemeknél a közvetlen sózás veszélye is fennáll, ugyanis vannak olyan állomások, ahol a peronok jégmentesítésére sót használnak.
A gyalogos-felüljárókon is tilos a só szórása, azonban az útátjáróban elhelyezkedő vasbeton aljakhoz hasonlóan a szennyeződés itt is jelen van. A gyalogosok a lábbelijük talpán behordják a jégolvasztó sót, illetve a már megolvadt sót.
A fagyási-olvadási korróziónál a vállalati szabvány szerinti besorolás XF3, mely nagymérvű víztelítettséget jelent jégolvasztó anyag nélkül. Tájékoztató példaként említi a szabvány az esőnek és fagynak kitett vízszintes betonfelület.
A klorid okozta korróziónál a korábban leírtak szerint vasbeton aljak esetében is előfordul, hogy jelen van jégolvasztó anyag. Így a fagyási-olvadási korrózió be­sorolásánál az XF4 környezeti osztályba sorolás felel meg a valós környezeti ha­tásnak. Erre utal a nem tengervízből szár­mazó kloridkorróziónál az XD3 kitéti osztálynál a Nemzeti Alkalmazási Dokumentum (NAD) vonatkozó megjegyzése:
„NAD 4.1. Megjegyzés: Magyarországon a fagyási/olvadási ciklusoknak és jégolvasztó sóknak kitett betonokat az XD3 környezeti osztály helyett az XF4 környezeti osztályba kell sorolni. A betont akkor kell az XD3 környezeti osztályba sorolni, ha fagy nem éri, de a jégolvasztó sók oldata vagy permete (például garázsokba behordott sólé) hatásának mégis ki van téve.” [3]