NEHÉZBETONOK TARTÓSSÁGA Betonok tartóssága konferencia 2008. június 23. Kovács Károly ÉMI Kht.

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, rezgések Nyílt cellás könnyűbeton elnyeli Sejtbeton fékezi Interferencia veszély a beton műtárgyaknál, 5–7 Hz biológiailag veszélyes Mechanikus 0,1–100 m 1–1000 Hz Hullámhossztól függ az interferencia, könnyűbetonok jobban fékezik Elektromágneses (transzverzális) Rádió – hosszú – közép – átmeneti – rövid – ultrarövid – mikro > 10 cm, 1000 – 2000 m 200 – 1000 m 100 – 200 m 10 – 100 m 1 – 10 m <0,1 m 30 – 3000 kHz 300 – 1500 kHz 1,5 – 3 MHz 1,5 – 30 MHz 30 – 100 MHz 3 – 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 300MHz–300GHz Nehézbeton fékezi, 2 GHz felettit a normál beton is elnyeli α sugárzás hélium →2 proton + 2 neutron Ionizál, bármely beton fékezi Levegő 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 → neutron gyors → magreakció lassú → γ sugár H tartalmú anyagok fékezik Szerpentinit betonok

Különféle rézoxidok és meddőanyagok Anyagnév Kémiai képlet Testsűrűség, 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

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

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

Egy a gyakorlatban használt nehézbeton receptúra 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

A kísérleti beton összetétele 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

Az oxigénfejlődést vizsgáló edény

A betonok pH értékének változása Sorszám Anyagféleség Kezelési mód Tapasztalat pH 1. Kavicsbeton etalon 70ºC A szín csökkent, de még színes. 12,5 2. Hematit beton 22–24ºC Erősen csökken szín 12,8 3. Színtelen, a drótháló rozsdás 12,3 4. bórsavval kezelt, 70ºC Színtelen, rozsdás foltok 8,9 A betonok pH értékének változása

A kloridtartalom–pH arány és a passzivitás összefüggése

Az acélbetét korróziós lenyomata 50 mm mélyen

A hematit beton 24 órás átnedvesedése

Az acélbetétről levált és szedimentálódott rozsdaréteg n=10

Az acélsörét kerületén korróziós repedések vannak

Neutronfluencia változások a tényleges üzemidő alatt Expozíciós paraméter Becsült effektív üzemidő Neutronfluencia n/cm2 32 év 48 év 64 év Lassú neutronok E< 1,0 MeV 2,0x1019 3,0x1019 4,0x1019 Gyors neutronok E> 1,0 MeV 1,0x1018 1,5x1018 2,0x1018 Integrált γ dózis Gy 4,7x1017 7,0x1017 9,3x1017 Neutronfluencia változások a tényleges üzemidő alatt

A készítéskor képződött repedések „benőttek” n=10

A szemcsék tapadása sok helyen megszűnt, szétfagyott n=10

A nehézbetonokat többféle célra alkalmazzák 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.