NEHÉZBETONOK TARTÓSSÁGA

Betonok tartóssága konferencia2008. június 23.

Kovács KárolyÉMI Kht.

2

Hullámrezgések fajtái és kölcsönhatásaik a betonokkal

Rezgésfajta Hullámhossz tartomány

Frekvencia Keletkezés, hatásai Kölcsönhatása a betonokkal

Anyaghullámok (longitudinális)

Hang – Akusztikus– ultra– infra

0,017 – 21 m> 0,01 m< 20 m

16 – 20000 Hz> 20000 Hz< 20 Hz

Anyagsűrűsödések, rezgésekAnyagsűrűsödések, rezgésekAnyagsűrűsödések, rezgések

Nyílt cellás könnyűbeton elnyeliSejtbeton fékeziInterferencia veszély a beton

műtárgyaknál, 5–7 Hz biológiailag veszélyes

Mechanikus 0,1–100 m 1–1000 Hz Anyagsűrűsödések, rezgések Hullámhossztól függ az interferencia, könnyűbetonok jobban fékezik

Elektromágneses (transzverzális)

Rádió– hosszú– közép– átmeneti– rövid– ultrarövid– mikro

> 10 cm,1000 – 2000 m200 – 1000 m100 – 200 m10 – 100 m1 – 10 m<0,1 m

30 – 3000 kHz300 – 1500 kHz1,5 – 3 MHz1,5 – 30 MHz30 – 100 MHz3 – 30 GHz

Kvantummechanikai szabályok szerint keletkeznek

Nagyobb sűrűségű betonok jobban fékezik

Acélbetét leárnyékolja.

Fény– átható– infravörös– ultraviola

360 – 720 nm>720 nM< 36

atom elektron átmenetek Csak hő transzfer szerepük van a betonokban

Sterilizál

Röntgen 0,0001–100nm 3 PHz – 3 EHz elektron emisszió Nehézbeton fékezi, nagy atomsűrűségű anyagok fékezik

Radar <0,1 m 300MHz–300GHz elektron emisszió Nehézbeton fékezi, 2 GHz felettit a normál beton is elnyeli

α sugárzás hélium →2 proton + 2 neutron Ionizál, bármely beton fékeziLevegő is fékezi

β sugárzás 0,00005 – 0,1nm 1019 Hz foton emisszió, nagy energiájú >10keV

Nehézbeton, nagy atomsűrűségű atomok fékezi

Neutron mint a γ sugárzás

atommag → neutrongyors → magreakciólassú → γ sugár

H tartalmú anyagok fékezikSzerpentinit betonok

3

Anyagnév Kémiai képletTestsűrűség,

g/cm3

Keménység,Mohs skála

Barit/súlypát BaSO4 4,48 2,5-3,5

Hematit (vörös vasérc) Fe2O3 4,9-5,3 6,5

Limonit (barna vasérc) Amorf vashidroxid gél

Fe2O3+nH2O 3,3-4,0 1-5

Ilmenit (titánvasérc) hematit kísérőérce

48%Fe2O3

52%Ti2O3

4,5-5 5

Sziderit vaspát FeCO3 3,7-3,9 3,5-4,5

Kolemanit Ca2B6O11.5H2O 2,42 4,5

Szerpentinit Antigorit (pikkelyes)Krizotil (szálas)

Mg3[Si2O5](OH)4

Mg6[Si4O10](OH)8

Bórkarbid B4C 2,52 14

Rézsalakok Különféle rézoxidok és

meddőanyagok

4-6 3-5

A kereskedelmi minőségű hematitban előforduló ásványok, ill. adalékolások

4Az adalékszemcsék egy része nem hematit. (Pl. kvarcit, gránit stb.)

5Az acélsörét egy része belül üreges. Az adalékanyag között5 gránit is van.

6

Felhasznált anyagok Testsűrűség, kg/m3 Adagolása, kg/m3

Hematit 3800 1650

Acélsörét 7100-7200 1750

Portland cement 450-es 3000 320

Víz 1000 210

Képlékenyítő+kötéslassító 1180 3

Összesen 3933

Egy a gyakorlatban használt nehézbeton receptúra

7

8

Anyagféleség Testsűrűség, kg/m3

Szemcseméret Mennyiség

Hematit 3850 2/8 2800

Kvarchomok 2600 0/1 150

pc 42,5 3000 380

Víz 1000 250

A kísérleti beton összetétele

9Az oxigénfejlődést vizsgáló edény

10

Sorszám Anyagféleség Kezelési mód Tapasztalat pH

1.Kavicsbeton etalon

70ºCA szín csökkent, de még színes.

12,5

2.Hematit beton

22–24ºCErősen csökken szín

12,8

3.Hematit beton

70ºCSzíntelen, a drótháló rozsdás

12,3

4.Hematit beton

bórsavval kezelt, 70ºC

Színtelen, rozsdás foltok

8,9

A betonok pH értékének változása

11

A kloridtartalom–pH arány és a passzivitás összefüggése

12

Az acélbetét korróziós lenyomata 50 mm mélyen

13A hematit beton 24 órás átnedvesedése

14

Az acélbetétről levált és szedimentálódott rozsdaréteg n=10

15Az acélsörét kerületén korróziós repedések vannak

16

Expozíciós paraméter

Becsült effektív üzemidő

Neutronfluencian/cm2 32 év 48 év 64 év

Lassú neutronokE< 1,0

MeV2,0x1019 3,0x1019 4,0x1019

Gyors neutronokE> 1,0

MeV1,0x1018 1,5x1018 2,0x1018

Integrált γ dózisGy 4,7x1017 7,0x1017 9,3x1017

Neutronfluencia változások a tényleges üzemidő alatt

17A készítéskor képződött repedések „benőttek” n=10

18

A szemcsék tapadása sok helyen megszűnt, szétfagyott n=10

19

A nehézbetonokat többféle célra alkalmazzák. Legfontosabb a nukleáris ipari alkalmazási terület.

A nehézbetonok önmagukban anyagtanilag tartósnak mondhatók.Ha az alkalmazási körülményeket is figyelembe vesszük, akkor

viszont több veszélyeztető tényezőt is találunk a következők szerint:

• Általában nagyobb hőmérsékleteken működnek, mint a szokványos szerkezetek, ami a korróziós hatásokat felgyorsítja.

• A barit betonok esetén szulfátálló cement szükséges, mert a barit bárium-szulfát, aminek az oldhatósága ugyan pici, de nem ismert ez kombinált korróziós közegekben (bórsavas közeg).

• A hematit kémiailag normál hőmérsékleten stabil, de az alkalmazott kereskedelmi minőségben vasoxid keverékek találhatók, amelyek stabilitása különböző.

• A hematit és az egyéb oxidok 70ºC körüli hőmérsékleten (ezt jelölik meg megengedett maximális hőmérsékletnek) már kismértékben elbomlanak.

• A bomlást elősegítheti a kis pH-jú bórsavas környezet. • A bomlás szabad oxigént szolgáltat, ami a kis pH érték és a jelenlévő

nedvesség mellett belső oxidációs forrásul szolgál. Így az acélbetét korróziója jól fedett helyeken is létrejöhet.

Egyéb tényezőként megállapítható, hogy a hematitbeton vízfelvétele általában jelentősebb a normál adalékos betonokénál.