Hogyan készítsünk fagyálló betont?

Egy szerkezet fagyállósága sok mindenen múlik. Nem elegendő, ha a betonösszetétel fagyálló, hanem ezt a fagyállóságot meg kell őrizni a szerkezetbe építés és utókezelés során is. A fagyálló betonok különösen érzékenyek a betonozás és utókezelés közbeni környezeti viszonyokra (hőmérséklet, csapadék, páratartalom, stb.), ezért a téli időszakban különösen nagy hangsúlyt kell fektetni a megfelelő technológia alkalmazására.

Jelen cikkünkben azt ismertetjük, hogy mire figyeljünk ahhoz, hogy a szerkezet valóban fagyálló lehessen. 

Fagyállóság biztosításának kezdete

A szerkezet fagyállóságának biztosítása már a tervezőasztalon kezdődik. Fontos, hogy körültekintően határozzák meg a beton jelét (környezeti osztályát, dmax, konzisztencia osztály, stb.), illetve magát a szerkezet jellemzőit (vízelvezetés, szerkezeti vastagság, stb.). 

Fagyálló betonösszetétel tervezése, gyártása és ellenőrzése

Az MSZ 4798:2016 szabványunk és módosításai egyértelműen definiálják a különféle környezeti osztályoknál alkalmazandó legkisebb cement tartalmat, legnagyobb v/c-t, vagy éppen a legkisebb előírható szilárdsági osztályt, az adalékanyagokra vonatkozó fagyállósági követelményeket. Emellett XF2-XF4 környezeti osztályok esetére a légbuborékképző adalékszer használatát és a légtartalom határértékeit. Ezek teljesítése azonban önmagukban nem eredményez fagyálló betont. Számos egyéb jellemzőt is figyelembe kell venni az összetétel megtervezésekor.

Hazánkban a fagyállóságot (XF1 környezeti osztályon kívül) elsősorban légbuborékképző adalékszerrel biztosítjuk. Az XF2(H)-XF4(H) környezeti osztályok alkalmazása a gyakorlatban lényegesen kevesebb, éppen ezért jelen cikkünkben is elsősorban légbuborékos betonokkal foglalkozunk, viszont az abban foglaltak jelentős része a légbuborékképző adalékszer nélküli fagyálló betonokra épp úgy igazak.

Vitathatatlan, ha a betonban megfelelő mennyiségű és méretű légbuborék képződik, s az a megszilárdulásig megmarad, akkor hatékonyan javítja a beton fagyállóságát. Azonban a képzett légbuborék mennyisége és eloszlása frissbeton állapotban időben változhat, amelynek mértéke számos tényezőtől (szállítási idő, hőmérséklet, vibrálási idő, konzisztencia, stb.) függ.

Éppen ezért – különösen a légbuborékos betonok esetén – érdemes a megrendelőnek a beton jelén túl számos egyéb paramétert közölni a betontechnológussal / betonüzemmel ahhoz, hogy ne csak az alap betonösszetétel, hanem a szerkezeti beton is fagyálló lehessen.

Nagyobb projektek kapcsán erősen ajánlott a frissbeton légtartalmát - a valós bedolgozási körülmények mellett - a helyszínen is ellenőrizni.

Noha hazánkban jelenleg anyagi vonzata miatt nem elterjedt, kiemelten jelentős, nagy értékű szerkezeteknél vagy nehéz, körülményes szállítási, bedolgozási feladatoknál érdemes megfontolni az előregyártott légbuborék (műanyag burkolatú légbuborék) alkalmazását is.

A fagyállóságot jelentősen befolyásolja a kialakuló kapilláris pórusrendszer. Amennyiben nem hideg időben történik a betonozás, akkor érdemes az MSZ 4798:2016 szabványban javasolt cement típusok közül hidraulikus kiegészítő anyag tartalmú cementeket alkalmazni, mert azok alkalmazásával tömörebb betonstruktúrát lehet elérni. (Fontos megjegyezni, hogy „a pernye fő alkotórész el nem égett széntartalma a légbuborékképző adalékszer egy részét adszorbeálhatja, ezért a pernyés cementtel készített fagyálló beton esetén a légbuborékképző adalékszer szükséges adagja az általában ajánlottól fölfelé eltérhet” [MSZ 4798:2016].)

A beton fagyállósága fiatal korban lényegesen kisebb, mint a szilárdulás előrehaladott állapotában. Továbbá a korai fagyhatás jelentősen rontja a szerkezet későbbi fagyállóságát, éppen ezért, amennyiben lehetőség van rá, érdemes a fagyálló betonok készítését (és szilárdulását) fagymentes időszakra ütemezni. Amennyiben erre nincs lehetőség, érdemes szem előtt tartani a következőket: 

• Ajánlott gyorsabban szilárduló / nagyobb hőfejlődésű cementet alkalmazni.
•  Javasolt az adalékanyagot / keverővizet melegíteni.
• A légbuborékképző adalékszer eltérő hatékonysággal működik meleg és hideg időben. A megrendelő által előírt (kötött) betonösszetételeknél érdemes külön odafigyelni, hogy a nyáron próbakevert összetétel téli alkalmazhatóságát külön ellenőrizzék. 

Fagyálló szerkezet kivitelezése

A légbuborékos betonoknál a szokásos kivitelezési dolgokon kívül érdemes külön figyelmet fordítani a következőkre: 

• A pumpálhatóságot rontja a betonba bevitt többlet légtartalom.
• A beton túlvibrálása jelentősen lecsökkentheti a képzett légtartalmat (akár 10-30%-kal), amely a szerkezetbe épített beton fagyállóságát jelentősen rontja. Emellett a felület felhabosodásához vezethet, melynek teherbírása, illetve tartóssága gyakorlatilag megszűnik.
• A Kapilláris pórusrendszer kialakulására jelentős hatása van az utókezelésnek is. (Kapilláris pórusrendszer: beton szilárdulása közben elpárolgó víz hatására kialakuló hajszálcsövek, melyek a betont behálózzák, s a víz későbbi bejutását elősegítik. Ha a betonban levő víz lassabban párolog el, akkor a betonszerkezetben vékonyabb, kevesebb térfogategységnyi kapilláris pórus alakul ki. Így lesz fagyállóbb a szerkezet.) Ezért a megfelelő utókezelés nem csak a beton nyomószilárdsága, hanem fagyállósága szempontjából is különösen fontos. 

Amennyiben a fagyálló betont hideg időben kell készíteni, akkor külön figyeljünk arra, hogy: 

• Fontos tájékozódni a frissbeton megrendelésekor arról, hogy a betongyártó technológiája alkalmas-e a téli hőmérsékleti viszonyoknak megfelelő beton előállítására, keverővíz és/vagy adalékanyag fűtésére. Nagyobb projekteknél érdemes előre tisztázni a betonüzemmel az adott hideg lépcsőknél biztosítható kiszállítási kapacitást (m3/óra), mert a fűtési igény miatt az üzemek gyártási teljesítménye csökkenhet.
• Hideg időben érdemes a frissen betonozott szerkezetet hőszigetelni, vagy akár temperálni. Különösen fontos az olyan szerkezetek hideggel szembeni védelme, amelyek könnyen áthűlnek, nagy felületi modulussal rendelkeznek. („A felületi modulus a beton hideg levegővel érintkező, zsaluzott vagy szabad F (m2) felületének és V (m3) térfogatának a hányadosa.”[MÉASZ ME-04.19:1995])
• A beton fagykárosodása annál jelentősebb, minél nagyobb a beton víztelítettsége. Éppen ezért törekedni kell arra, hogy a vizes utókezelés és az első fagyhatás között a lehető legtöbb idő teljen el. Amennyiben hideg időben készül a fagyálló beton, akkor a vízzel való elárasztás helyett javasolt a szerkezet párazáró fóliázása és annak hőszigetelése. 

Összefoglalás

A fagyálló betonok, s különösképpen a légbuborék képzős betonok érzékenyek a gyártási és kivitelezési körülményekre, így érdemes külön figyelmet fordítani a tervező / betontechnológus / kivitelező közötti folyamatos, hatékony együttműködésre. Amennyiben változik valamely jellemző (bedolgozás, utókezelés módja, kivitelezési időszak, stb.), akkor arról érdemes értesíteni a betontechnológust is, hogy az összetételt a megváltozott körülményekre optimalizálhassa, illetve tanácsot adhasson a beton bedolgozási / utókezelési technológiájáról.