194137. lajstromszámú szabadalom • Eljárás testek, különösen előregyártott építőelemek előállítására szálerősítésű utószilárduló anyagból
1 194.137 A találmány testek, különösen előregyártott építőelemek, monolit épületszerkezetek, burkolóelemek és hasonlók előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik. A vasbeton világszerte és régóta kiemelkedő jelentőségű, igen széles körben alkalmazott építőanyag, amely a beton és az acél olyan heterogén anyaggá egyesítésével áll elő, amely tartósan alkalmas valamely építési szerkezetet terhelő erők felvételére. A vasbeton tartós ellenállását a terhelő erőkkel, a mozgásokkal, valamint a fizikai-kémiai hatásokkal szemben a két anyag kedvező együttdolgozása biztosítja. Fontos szerepet játszik a betonnak az a kémiai tulajdonsága, hogy megvédi az acélbetéteket korróziós hatásokkal szembe. A kétféle anyag csaknem azonos hőtágulása hőmérsékletváltozás esetén is lehetővé teszi "együttdolgozásukat". A beton és acélbetét közötti felületi kapcsolat kialakulása eredményeként lehetővé válik az együttdolgozás a terhelő erőkkel és mozgásokkal szemben. A vasbeton-szerkezetekben a húzóerők felvételére az ezek irányában húzódó — feszítetlen vagy feszített - acélbetétek szolgálnak. A feszített vasbetonszerkezetek meglehetősen drágák, így alkalmazásuk korlátozott, A hagyományos vasszerelést tartalmazó vasbetonszerkezetek hátránya viszont a nagy önsúly, a magas élőmunka-igény, és az armatúra méretpontatlansága. Repedésmentesség (I. feszültségi állapot) csak az acélbetétek kismértékű kihasználtsága esetén biztosítható. Ismeretes, hogy a repedések kialakulásának korlátozása céljából különféle szálasanyagokat - pl. üvegszálat, műanyagszálat, acélhajat stb. - kevernek a betonba. A szálerősítéses cementkötésű építőelemek pl. burkolólapok teherbírása azonban armatúra nélkül alacsony, így nagyobb teherbírású tartószerkezetek készítésiénél jelentősebb előny a szálak alkalmazásához nem fűződik. Technológiai szempontból jelentős hátrányt jelent a szálerősítéses cementkötésű elemek gyártásánál a bedolgozhatósághoz szükséges fölös vízmennyiség eltávolítása; ezt még vákuumozással sem lehet teljes egészében elérni. A jelenleg alkalmazott szálascement-gyártástechnológiák alapvetően manufakturális jellegűek, az elemeket túlnyomórészt szálszórásos eljárással, vagy kézi formázással készítik. Az élőmunka-igény minden esetben igen magas. A találmány feladata, hogy olyan építőelem-gyártási technológiát szolgáltasson, amely a szálasanyagok sajátos alkalmazásának eredményeként a jelenleg ismerteknél nagyobb szilárdságú, repedésmentes, karcsúbb, illetve vékonyabb szerkezetek racionális, nagyipari módszerekkel történő előállítását teszi lehetővé, ezzel az építmények súlyát csökkenti, tartósságát növeli, és minden tényezők eredményeként energiamegtakarítást tesz lehetővé. A találmány az alábbi felismerésen alapszik: A vékony, lemezszerű szélerősítéses cementkötésű szerkezetekben a makroszálak, pl. üvegszálak, műanyagszálak, fémüvegszálak, acélhaj stb. döntően síkban orientáltak, az üyen szerkezetek anizotrop viselkedést mutatnak, s így a csúsztató feszültségekkel szembeni ellenállóképességük kicsi. A lemezsuc irányában orientált szálak alkotta rétegek között a húzóerőket lényegében a cementkő kénytelen viselni, vagyis a szálak húzószilárdsága nem használható ki kenőképpen. Alapvetően fontos felismerésünk, hogy a lemezre ható igénybevételekből származó csúsztatófeszültségeket a cementkő mellett a lemez síkjára keresztirányban - részben merőlegesen — elhelyezkedő másodlagos mikroszil-halmaz segítségével is fel lehet venni, és így a szerkezet teherbírása jelentősen megnövelhető. Az ilyen makró-szálakat néhány század, illetve néhány tized mm hosszúságú szálak alkotják, így térbeli orientációjuk igen vékony, pl. 1 cm vastagságú cementkötésű lemezben is megvalósítható. A cementkötésű anyagok kötése során a hidratációban elegendő víz jelenlétére van szükség. A szokásos, hagyományos módon előállított betonoknál a bekevert víz minden esetben lényegesen több a hidratációhoz szükséges víz mennyiségénél. Bizonyos technológiáknál ugyan a fölösleges víz egy részét elvonják a friss, még meg nem kötött anyagból (sajtolás, vibrosajtolás, vákuumozás), a teljes vízfölösleg eltávolítására azonban semmilyen módszerrel nincs lehetőség. A kötés előtt el nem távolított fölös víz viszont csökkenti az anyag tömörségét, és végső fokon a végtermég szilárdságát. Ismeretes, hogy száraz, vagy félszáraz anyagkeverékek tömörítése során csak a levegőt kell a pórusokból eltávolítani, ami lényegesen kisebb energiával hajtható végre, mintha a vizet kellene kiszorítani. Szálerősítésű anyagok esetén azonban sem a hagyományos száraz, sem a félszáraz sajtolás nem alkalmazható a szálasanyagok sajtolás utáni alakváltozást szenvednek, és sajtolás után eredeti állapotukba térnek vissza, ezért a struktúra fellazul A találmányunk egyik alapja az a felismerés, hogy a szélerősítéses anyagok száraz, illetve félszáraz sajtolása esetén leküzdhető a makroszálak visszarugózása, a struktúra fellazító hatása, ha belső erőkkel a visszarugózást meggátoljuk. Ezek a belső erők a kohézióból, a belső súrlódásból adódnak, és nagyságuk jelentősen növelhető, ha a szokásosan adagolt szálakénál — a jelen találmányi leírásban ezeket makroszálaknak nevezzük — lényegesen kisebb hosszúságú és átmérőjű, általunk mikroszálaknak nevezett szálakat is adunk a cement-víz-adalékanyag keverékhez. A mikroszálak ugyanis elősegítik a keverék, elsősorban a száraz keverék szétosztályozódásának meggátlását. Tovább növelhetők a belső erők, ha a keveréket félszáraz állapotban sajtoljuk; ekkor ugyanis a látszólagos kohézió, vagyis a kapillárisokban levő víz felületi feszültsége növeli a belső erőket; így ez az intézkedés szálerősítésű betonoknál különösen hatékony lehet. A fenti felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek során szilárd szemcsés adalékanyag, cement, víz és szálasanyag keverékét formázott állapotában megszilárdulni hagyunk, és amely eljárásra az jellemző, hogy a nyers keveréket a formázott test térfogatának 0,5-5,0%-át kitevő mennyiségű, legalább 0,5 cm hosszúságú és 0,2—0,8 mm átmérőjű vagy/és ilyen szélességű, de e szélességi méretnél kisebb vastagságú elemi szálak által alkotott makroszál-anyag, valamint a formázott test térfogatának 0,1—12,0%-át kitevő mennyiségű, 0,02-2,0 mm hoszszúságú és 0,001-0.01 mm átmérőjű elemi szálakból álló mikroszál-anyag hozzáadásával készítjük el. Célszerű, ha makroszálanként alkálirezisztens üvegszálakat, acélhajat, - célszerűen előnyújtott, flbrillált - polipropilén szálakat, kristályos szerkezetű fémszálakat, 0,2-0,8 mm szélességű és 0,025-0,035 mm vastagságú, nem kristályos szerkezetű fémüvegszálakat; vagy a felsorolt szálakból álló keveréket alkalmazunk. Egy előnyös foganatosítási módnak megfelelően mikroszálakként azbesztszálakat, polipropilén szálakat, cellulózszálakat, polieitlén-szálakat, vagy ilyen szálakból álló szálkevereket használunk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
