A szálkoktélok hatása a beton duktilitására

A szálerősítésű betonok egyre szélesebb körben terjednek el, ma már nem csak az ipari padlóhoz alkalmazzák, mint kezdetben, hanem tartószerkezeti elemekhez is használják. A mikro és makro szálak viselkedését külön-külön már több ízben megvizsgálták, a mi tanulmányunk a két száltípus együttes hatását vizsgálja.

Kísérletünkben összehasonlítottuk a normál beton, a mikro szálas, makro szálas és a mikro-makro szálkoktélos beton duktilitásának változását a száltípus függvényében. A különböző szálerősítésű betonból készült gerendákat három pontos (felezőpontos) hajlítási teszttel vizsgáltuk. Összehasonlítva az eredményül kapott erő – repedésmegnyílás (CMOD) diagramokat látható volt, hogy a csak mikro szállal erősített gerendák majdnem ugyanolyan ridegen törtek, mint a normál beton, míg a makro szálas és szálkoktélos betonok viselkedése duktilissá vált. Ezt a duktilitást az F-CMOD ábra alatti területtel szemléltethetjük legjobban. A kísérletekből sejthető volt, hogy a szálkoktéllal erősített beton duktilitása nagyobb, ám az eredmények nagy szórása miatt ezt tényszerűen nem jelenthettük ki.

A szakirodalomban található két modell nem igazolja a sejtésünket, ezért helyette olyan modellt használtunk a szálerősítésű betonok számítására, ami figyelembe veszi a szálak valós eloszlását. Modellünk a szakirodalomban található elkent (smeared) és diszkrét modellek között [VEM és DEM] félúton van.

A számításunkban az egyes gerendák tényleges száleloszlását figyelembe véve határoztuk meg a nyomaték-görbület ábrát. Ebből az erő-repedésmegnyílás görbéket a Bazant modell alapján számítottuk. A szálak kihúzódásához tartozó erőre nem található pontos adat a szakirodalomban. Jelen modellben konstansnak feltételeztük, és inverz analízissel határoztuk meg a kísérleti és a számolt gerendák szálmunkájának (F-CMOD ábra alatti terület) egyenlőségéből. A vizsgált esetekben, az így számított, fiktív szálerő átlagára 26 %-kal nagyobb értéket kaptunk szálkoktélos gerendáknál, mint a csak makro szállal erősítettnél. Ebből az értékből ki van küszöbölve a száleloszlás okozta jelentős szórás, így jól használható a mikro szálak okozta hatás (növekmény) jellemzésére.

Ezzel kimutattuk, hogy a két szál együttes hatása nem csupán az egyes száltípusok duktilitás-növekményét összegzi, hanem egymást erősítve, jóval nagyobb hatást ér el. Eredményeink alátámasztják a kezdeti feltételezésünket, hogy a mikro szálak hatással vannak a makro szálak és az ágyazóanyag közötti kapcsolatra, növelve az együttdolgozást, illetve a szál kihúzódási ellenállását a mikro repedések összekapcsolásával, ami végső soron a duktilitás növekedését eredményezi.

szerző

• 
  Tóth Mária
  Építészmérnöki mesterképzési szak osztatlan
  egységes, osztatlan képzés

konzulensek

• 
  Dr. Pluzsik Anikó
  adjunktus, Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék
• 
  Juhász Károly Péter
  egyetemi tanársegéd, (külső)