Rovatok 2015-től
Rovatok
- Bemutatkozás »
- Fejlesztés beruházás »
- Informatika »
- Korszerűsítés »
- Környezetvédelem »
- Közlekedésbiztonság »
- Közlekedéstörténet »
- Kutatás »
- Megemlékezés »
- Méréstechnika »
- Mérnöki ismeretek »
- Minőségbiztosítás »
- Szabályzatok »
- Technológia »
- Egyéb »
Szerzői segédlet
A Sínek Világa folyóirat szerzőinek összeállított szempontok és segédlet.
Tovább »Szálerősítésű betonszerkezetek vasúti alkalmazhatósága (2. rész) – Szálerősítésű betonok jellemző tulajdonságai
A húzószilárdság vizsgálatát végezhetjük tiszta húzásként, kiszélesedő végű húzó próbatesten vagy hasító vizsgálatként hengeres próbatesten. Ø = 150 mm és ℓ = 300 mm hosszú hengereken végzett kísérletek alapján a hasító-húzószilárdság jelentős növekedése tapasztalható 0,5 és 1,0 V% acélszál-adagolás esetén (4. ábra) [1].
A 4. ábrán láthatjuk az eredményeket, ahol 1 V% acélszál adagolásánál a hasító-húzószilárdság minimum megkétszereződik a szálerősítés nélküli betonhoz képest.
Szívósság
A szálak alkalmazásának egyik elsődleges célja, hogy javítsuk a beton energiaelnyelő képességét, amely az erő-lehajlás vagy a σ–ε függvény integráljával jellemezhető. A megnövelt szívósság jelenti egyúttal a duktilitás, a fáradási szilárdság és a lökésszerű teher alatti teherbírás növekedését is. A szívósság jellemzésére a szívóssági indexet használjuk. A szívóssági index definíciója az ASTM C–1018 szerint az erő-lehajlás ábra területe az első repedés megjelenésekor a mért lehajlás 3-, illetve 5,5-szereséig (és így tovább) osztva az első repedésig kapott ábra területével (ez utóbbit tekintik a rugalmas energiarésznek). Így kaphatók az I5 és I10 stb. jelű szívóssági indexek (5. ábra).
Ez a definíció természetesen kiterjeszthető húzott és nyomott elemre is. Kutatók használják a szívóssági indexet a szálerősítésű és a szál nélküli betonok teljes erő-elmozdulás ábrája alatti területek hányadosaként is. A szívóssági index jól felhasználható a felkeményedő tulajdonság jellemzésére. Kampós végű vagy hullámos acélszálakkal kedvezőbb szívósság érhető el, mint a sima acélszálakkal. A műanyag szálak rugalmassági modulusa kisebb, mint az acélé és a betoné. A repedések megjelenése után kis száltartalom esetén az ellenállás csökken. Nagyobb száltartalom esetén azonban növekedhet, de jelentős alakváltozások, illetve lehajlások ébrednek a szükséges húzóerő felépítéséhez. Azonos száltartalom esetén az acélszállal készült szerkezetek energiaelnyelő képessége nagyobb, mint a műanyag szálakkal készülteké [1].
A szál nélküli és a szálerősítésű betonok nyomó vizsgálati eredményeiből (6. ábra) az is kiolvasható, hogy a szálmennyiség növelésével nő a törési összenyomódás és a σ–ε ábra alatti terület, ami az anyag – már említett – szívósságának, vagyis az energiaelnyelő képességének növekedésére utal.
A 6. ábrán láthatjuk, hogy szálerősítés esetén a nyomószilárdság emelkedése kimutatható, de csak kis mértékben emelkedik, addig az alakváltozó képesség jelentősen megnő. A szálerősítéssel készült betonok így kevésbé ridegek, megnő az energiaelnyelő képességük. A szívósság pozitív változása mellett a szálerősítésű betonok ellenállóbbak lesznek a sokszor ismételt lökésszerű terhelésnek, és ez a tulajdonság szintén kiemelten fontos a vasút területén.
Sokszor ismételt és lökésszerű terhelés
Mind az acél, mind pedig a műanyag szálak növelik a beton fáradási szilárdságát. Wu, Shivaraj és Kamakrishnan hajlító vizsgálatai során kapott Wöhler-diagramot a 7. ábra mutatja 0; 0,5; 1,0; 1,5 V% acélszáltartalom esetén.
A 7. ábrán látható, hogy már kis (0,5 V%) acélszál-adagolás mellett is megnő a beton fáradási szilárdsága. Azt is láthatjuk, hogy az ismétlésszám emelkedésével ez a pozitív hatás fokozódik. Összehasonlítva az 1 V% acélszál-adagolású betont a szál nélküli betonnal, a következőket látjuk: alapesetben az 1 V% acélszál-adagolású beton max. hajlítási feszültsége kétszeres, a szál nélküli beton max. hajlítási feszültségéhez képest. Addig a 106 ismétlésszám esetén ez pozitívan változik. Ekkor az 1 V% acélszál-adagolású betonnak a max. hajlítási feszültsége már háromszorosa a szál nélküli betonéhoz képest.
Összegezve a szálerősítés hatásának kifejtését, az ismertetett szakirodalmi adatok alapján látható, hogy előnyösen változik a szálerősítésű betonok tulajdonsága. A száltípusok közül az acélszálak hatásait emeltem ki. Elmondható, hogy acélszál alkalmazása esetén a nyomószilárdság kismértékben, de nő, a húzó- és hajlító-húzószilárdság jelentősen nő. Megnő a betonok energiaelnyelő képessége, illetve a sokszor ismételt és lökésszerű teherrel szembeni ellenállás.
E tulajdonságok ismeretében a szálerősítéssel készült betonszerkezetek létjogosultsága a vasút területén nem kérdőjelezhető meg. Több területen alkalmazása egyenesen javasolt. A sorozat harmadik részében egy hazai, illetve több külföldi példán szeretném bemutatni a megvalósult betonszerkezeteket a vasút területéről, valamint javaslatot teszek a szálerősítésű betonszerkezetek magyarországi vasúti alkalmazására.
Irodalomjegyzék
- [1] Balázs L. Gy., Polgár L.: A szálerősítésű betonok múltja, jelene és jövője. Szálerősítésű betonok – a kutatástól az alkalmazásig. Konferenciakiadvány. Szerkesztette: Balázs L. György (1999).
- [2] Balázs Gy. (2002): Beton- és vasbeton szerkezetek védelme, javítása és megerősítése II. Szerkesztette: Balázs György, Műegyetemi Kiadó, ISBN 963 420 721 9, 71–83. o.
- [3] Seidl Á., Józsa Zs. és Fűr Kovács I. (2005): Üveg- és műanyag szálak alkalmazása a normál- és könnyűbeton korai zsugorodásának megakadályozására. Beton 2005/05, XIII. évfolyam 6. szám.
- [4] Száltípusok: Különböző anyagú és típusú szálak. Készítette: Balázs L. György. „Szálerősítésű betonok” konferencia 1999. március 4-5-ei előadások képanyagából.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.