185377. lajstromszámú szabadalom • Betontest
1 185 377 2 A találmány betontestre vonatkozik, amely erősítőbetétet vagy -betéteket tartalmaz. A vasbeton világszerte kiemelkedő jelentőségű építőanyag, amely a beton és acél olyan heterogén anyaggá való egyesítéséből áll elő, amely anyag tartósan alkalmas a valamely szerkezetet terhelő erők és mozgások felvételére. A vasbeton tartós ellenállását a terhelő erőkkel és mozgásokkal, kémiai és fizikai hatásokkal szemben a két -anyag kedvező együttdolgozása biztosítja. Kémiai szempontból fontos a betonnak az a tulajdonsága, hogy megvédi az acélbetéteket a korróziós hatásokkal szemben; a két anyag csaknem azonos hőtágulása lehetővé teszi az „együttmozgást” hőváltozás esetén; a beton és acélbetét között kialakuló felületi kapcsolat eredményeként lehetővé válik az együttdolgozás a terhelő erőkkel, mozgásokkal szemben. A vasbeton-szerkezetekben a húzóerők felvételére az ezek irányában elhelyezett acélbetétek szolgálnak, míg belső feszültségekből (pl. zsugorodásból) eredő mikrorepedések kialakulásának vagy továbbterjedésének meggátlására különféle szálas adalékanyagokat, például acélszálakat („acélhajbeton”), alkálirezisztens üvegszálakat, vagy műanyagszálakat juttatnak — szórással vagy bekeveréssel — a betonba. A hagyományos vasszerelést tartalmazó vasbetonszerkezetek hátránya a nagy önsúly, a nagy élőmunkaigény, valamint az armatúrák hajlítási és elhelyezési méretpontatlansága. Repedésmentesség („1, feszültségi állapot”) csak az armatúrák kismértékű kihasználtsága, vagy’ az említett szálasanyag-adagolás esetén biztosítható. Az „acélhajbeton”-szerkezetek szilárdsága armatúra nélkül alacsony, terjedésének legnagyobb akadálya azonban, hogy gyártásban szálcsomósodások jelentkeznek, ami miatt nem, vagy csak igen körülményesen érhető el az acélszálak egyenletes eloszlása a betonban. Az üvegszálerősítésű beton hátránya, hogy csak különleges — alkálirezisztens - üvegszálak alkalmazhatók, de idővel ezek is korrodálódnak, tehát üvegszálerősítésű betonból nem ajánlatos tartószerkezetet késziteni. A műanyagszálas betonok teherbírása - a szálak nagy fajlagos nyúlása miatt - igen korlátozott. A felsorolt hátrányok miatt jelenleg a szálerősitéses betonokat meglehetősen szűk körben alkalmazzák. A találmány feladata, hogy olyan — erősítőbetéteket tartalmazó — betontestet szolgáltasson, amely a jelenleg ismert vasbetonszerkezetek hátrányait kiküszöböli, vagy legalábbis csökkenti, és a jelenleginél kisebb anyag- és élőmunka-ráfordítással teszi lehetővé a hagyományossal azonos teherbírású, repedésmentes szerkezetek létesítését. A fémüveg megjelenése a legújabb fémfizikai kutatások egyik legmeglepőbb, és legnagyobb jelentőségű eredménye. Kiderült, hogy az a feltételezés, miszerint valamennyi fém és fémötvözet kristályos szerkezetű, azaz az atomok a kristályrácsban meghatározott szabályt követve, rendszer szerint helyezkednek el, nem általános érvényű. Megfelelő körülmények között ugyanis az ötvözetatomok olvadt állapotban meglévő rendezetlen elhelyezkedése szilárd állapotban is rögzíthető, amikoris a szilikátüvegekhez hasonló röntgen (mikroszerkezet)-struktúra alakul ki. Ennek alapján nevezik az amorf, nem kristályos ötvözeteket fémüvegeknek (üvegfémeknek). A fémüvegek - a fentiekben leírt szerkezeti felépítésüknek köszönhetően - eddig a fémeknél nem ismert, illetve nem várt sajátos tulajdonságokkal, illetve tulajdonság-kombinációkkal rendelkeznek. Ilyenek példáid: a nagy mechanikai szilárdság; azonos hossz- és keresztirányú mechanikai tulajdonságok; nagyfokú bemetszéssel és karccal szembeni érzéketlenség; Hv=1000 N keménység mellett egyidejű jó hajlíthatóság (hajlítási száma 100): nagy nyomással, pl. hengerléssel 10-20%-os képlékeny alakváltozás érhető el. A nagy szilárdsággal általában (a fémüveg anyagösszetételétől függően) rendkívüli lágy mágneses tulajdonságok párosulnak. A kezdeti rugalmassági modulus igen magas, kb. 25xlOS, de inkább ezt meghaladó értékű (mintegy hétszerese a normál betonacélénak), a húzósziiárdság és a nyírószilárdság rendkívül nagy. a fajlagos nyúlás kicsi, és ugyancsak nagy a fajlagos felület, amennyiben a fémüveg-eiemeket — közvetlenül felhasználható formában, csekély energia felhasználással, igen termékeny módon előállítható - huzalok vagy szalagok, vagy ilyenekből készült fonatok, sodratok, szövetek, hálók vagy paplanok, továbbá aprított huzal- vagy1 szalagdarabok (pl. 1-7 cm hosszúságú szálak) alkotják. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az amorf fémötvözetből készült fémüveg tulajdonságai kiválóan alkalmasak a cement - és/vagy műanyag (műgyanta) — kötésű betonnal való társításra, és e társítás eredményeként elsősorban a huzal- és/vagy szalag alakú elemek, illetve ezekből készült hálók, szövetek, fonatok stb. alkalmazásával, amelyek - amint már említettük - rendkívül nagy' húzószilárdságúak, fajlagos nyúlásuk kicsi. a betonhoz nagy felületen tapadnak, magas kezdeti rugalmassági modulusuk és nagy' húzószilárdságuk miatt a mikrorepedések kialakulásának meggátlására igen alkalmasak, nagy teherbírású, illetve szilárdságú, a jelenlegieknél jobb fizikai tulajdonságokkal rendelkező repedésmentes épületszerkezetek a hagyományosnál lényegesen racionálisabban létesíthetők. E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan betontesttel oldottuk meg, amely erősítő betétet, vagy -betéteket tartalmaz, és amelynek az a lényege, hogy fémüveg anyagú erősítőbetéte(i) van(nak). Előnyösen a betontestnek (FeM)P-C, Fe-P~C; Fe-Si-B; Fe-Si-B; Fe-Si-P-C típusú, amorf fémötvözetből készült fémüveg-erősítőbetéte(i) van(nak). Egy további találmányi ismérv szerint az erősítőbetétet fémüveg huzalból és/vagy szalagból készült vágott szálak alkotják, amelyek a betontest anyagában — a betontest teljes keresztmetszetében, vagy annak egy részében - rendezetlenül vannak elosztva, más esetekben — a mindenkori alkalmazási feladattól függően — az erősítőbetétet háló és/vagy szövet és/vagy paplan és/vagy fonat és/vagy sodrat alkothatja; ez utóbbiak elő- vagy utófeszítettek is lehetnek. A betontest egy további kiviteli alakjánál a fémüveg huzalból és/vagy szalagból készült vágott szálak — például mechanikus úton, és/vagy mágneses mezővel - orientált módon vannak a betontest keresztmetszetében elhelyezve. Az is elképzelhető, hogy a találmány szerinti erősítő betéteket hagyományosakkal, illetve ismertekkel (üvegszál, acélhaj, műanyagszál, vasszerelés) kombináljuk. Egy további találmányi ismérv szerint a fémüveg-betét(ek) felülete a cement- és/vagy műgyanta kötésű betonanyaghoz tapadást elősegítő kémiai előkezelésnek van alávetve, és/vagy ilyen tulajdonságú réteggel, például Zn, Mg; foszfát réteggel vagy más szerves réteggel van bevonva. Általában a fémüveg-betétek mintegy 20—30 /j vastagságú — előnyösen mintegy^ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
