147990. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés optimális szmszerkezetű kavics-adalékanyag előállítására

Megjelent: 1981. február 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.990. SZÁM 80. b. 21. OSZTÁLY— DE-329. ALAPSZÁM Eljárás és berendezés optimális szemszerkezetű kavics-adalékanyag előállítására Demeter László oki. vegyész-fizikus és Járay Jenő oki, mérnök, Budapest A bejelentés napja: 1959. október 21. A beton az egyik legnagyobb jelentőségű korszerű építőanyagunk. Nagy elterjedése és sokféle alkalmazási lehetősége szükségszerűvé teszik, hogy előállításában minél gazdaságosabb eljárással, minél megbízhatóbb állandóságú, minél nagyobb szilárdságra törekedjünk. A gazdaságos előállításnak igen nagy nehézsége az, hogy a megkívánt szemszerkezet megközelítésére költséges szállítást igénylő adalékanyagokat kell keverni. Ezeknek az adalékanyagoknak egyik fő alapanyaga a folyami kavics, Régóta általánosan ismeretes ugyanis, hogy a legfinomabb szemű, 20 /t-nál kisebb szemcséjű iszap és agyag a beton szilárdságára káros, márpedig gyakorlatilag csak a folyami kavics tekinthető iszapmentesnek szemben a legtöbbször csak kis szállítási költséget igénylő, sokfelé helyben is feltárható — egyébként általában ugyancsak folyami származású —• ún. bányakaviccsal, amely csaknem minden esetben tartalmaz iszapot és agyagot. Megoldatlan feladatnak tekinthetjük továbbá a beton megbízható állandóságú szilárdságának biztosítását. A végzett szilárdsági vizsgálatok ugyanis ugyanazzal a cement- és vízadagolással, valamint látszólag ugyanazzal az adalékanyaggal készített betonnál csaknem minden esetben erősen eltérő eredményeket adtak. Ebből az következett, hogy egy bizonyos szükséges szilárdság elérésére a kellő biztonság végett ennél nagyobb szilárdságú betont kellett előírni és elkészíteni, ami általában nagyobb cementfelhasználást is kívánt meg, ami viszont ismét a gazdaságosság rovására ment. Azért, hogy ezeket a hátrányokat ki lehessen küszöbölni, számosan végeztek elméleti és kísérleti kutatásokat. Ezek során legújabban kimutatták, hogy a kb. 5—7 mm szemnagyságnál kisebb szemű habarcsanyag és ezen belül a 0,2 mm-nél kisebb nagyságrendű finomszemcsés anyag aránya és szemszerkezete döntő hatású az egész beton szilárdságára. Kísérletekkel kimutatták, hogy az optimális kötés elérésére a szemek bevonásához csak néhány p vastag cementenyv-bevonat szükséges, aminek egyben a házagokat is ki kell töltenie. Kísérleteinkkel kimutattuk továbbá, hogy a habarcs bármely adott cementtartalmához tartozik egy optimális fajlagos szemcsefelület és egy optimális hézagtérfogat, amelyhez képest, ha a szemcsefelület változik és a hézagtérfogat nagyobb lesz, akkor ezt a cement nem tudja teljesen kitölteni, ha pedig a hézagtérfogat kisebb lesz, akkor a cement nála nagyobb helyet foglal el és ennek következtében a szemeket bevonó cementréteg károsan vastaggá válik; .mindkét esetben kisebb lesz a habarcs szilárdsága az optimális fajlagos szemcsefelülethez és optimális hézagtérfogathoz tartozó szilárdságnál. Kimutattuk azt is, hogy az ilyen szemszerkezetű beton szilárdsági vizsgálatai kis szórású, tehát jó megbízhatóságú eredményeket adnak. Megállapítható az is, hogy ez az optimális fajlagos szemcsefelület és optimális hézagtérfogat — tehát optimális szemszerkezet — akkor áll elő, ha a különböző nagyságú szemcsék a természetesen tömörödött anyag összetételének felelnek meg és ha ebből a cement optimális kötéséhez szükséges említett optimális fajlagos szemcsefelületet, illetőleg optimális hézagtérfogatot a legkisebb szemek eltávolítása útján hozzuk létre. Ilyen természetes tömörödés áll elő különböző szemnagyságú anyagoknak áramlás közben történő ülepedése során; mint a folyók hordaléklerakódásánál, amikor a változó sebességű víz, vagy a szélhordta rétegek esetében, amikor a változó sebességű szél által lerakott rétegek alakulnak ki. A lassuló nagyobb sebességű közegből (vízből, levegőből) a gravitáció hatására először a nagyobb, súlyosabb szemcsék rakódnak le. Ezek hézagaiba kerülnek azután be a kisebb sebességű közegből az oda éppen beleilleszkedő kisebb szemcsék, ezek hézagaiba a még kisebb szemcsék és így tovább, míg az áramló közeg az így tömörödő szerkezetbe bele nem illeszkedő fölös többi szemcsét továbbviszi. Ebből következik, hogy az optimális szemszerkezetet, tehát az optimális fajlagos szemcsefelületű optimális hézagtérfogatú szemszerkezetet akkor tudjuk legjobban összeállítani, ha utánozzuk a természetes tömörödés folyamatát és egyben eltávolítjuk a nem kívánt legfinomabb szemcséjű (agyag és iszap) anyagot és a fölös apró szemcséket. Különösen fontos ez a beton finom szemszerkezetű adalékanyagainál, mivel — mint