Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÉpítőmérnöki Kar - építőmérnök képzés 1782 óta

A kutatás célja a beton korai zsugorodási repedéseinek tanulmányozása. A fiatal beton tulajdonságai gyorsan változnak a cement hidratációjával párhuzamosan. Mivel a hidratáció exoterm kémiai reakció, az anyag belső hőmérséklete és a környezeti paraméterek együttesen befolyásolják az anyagjellemzők időbeli alakulását. Ez a folyamat alakváltozásokat, ezen belül pedig zsugorodást okoz a betonban, aminek az eredményeképpen repedések keletkezhetnek az anyagban. A cementkő térfogata a hidratáció mértékének függvényében változik. Eleinte víz és cement van jelen a pépben, majd a hidratáció előrehaladtával a víz és a cement, többek között, kalcium-szilikát-hidrátot (C-S-H), egyéb klinkerásványokat és kalcium-hidroxidot (portlanditot) Ca(OH)2-t képeznek. A gél kialakulásakor még víz van jelen a gélben, de a gélben lévő vízmolekulák fizikailag kötöttek, így nem tudnak hozzájárulni a hidratációs folyamathoz. Ebben a szakaszban pórusok képződnek, amelyek kémiai (u.n. autogén) zsugorodást okoznak. Ezen kívül az a vízmennyiség, ami nem vesz részt a hidratációs folyamatban elpárolog a betonból kapilláris pórusokat hagyva hátra maga után, továbbá növelve a beton zsugorodásának mértékét. Nyilvánvaló, hogy a szabad térfogati összehúzódás vagy tágulás nem vezet repedésekhez. A feszültségek felépüléséhez külső vagy belső gátolt alakváltozások szükségesek, ami mindig jelen van tartószerkezetek esetén, így a szerkezet geometriája is befolyásolja a repedések kialakulását.
A korai zsugorodási repedések jelentős mértékben csökkenthetik az épületek élettartamát. A párolgás, a kapilláris hatás, a kivérzés, a szilárd részecskék ülepedése (szétosztályozódás jelensége) és az utókezelés néhány olyan fő tényező, amely a beton korai repedésérzékenységét befolyásolja. A repedéseken keresztül a vasalást elérheti a víz és egyéb korrozív ágensek, ami a szerkezet élettartamát rövidíti. A beton tartósságának növelésével az épületszerkezeti elemek élettartama is meghosszabbodik. Ezáltal a természeti erőforrások és a környezet kímélhető. A korai életkorban bekövetkező repedés olyan tényező, amely a beton idő előtti károsodásához vezet. A kutatás fő célja a beton korai zsugorodási repedéseinek tanulmányozása, a befolyásoló paraméterek skálázása.

***
The aim of the research is to study early shrinkage cracking in concrete. The properties of young concrete change rapidly in parallel with the hydration of cement. Since hydration is an exothermic chemical reaction, the internal temperature of the material and the environmental parameters together influence the development of material properties over time. This process causes deformations, including shrinkage, in the concrete, which can result in cracks in the material. The volume of cement stone varies depending on the degree of hydration. Initially, water and cement are present in the paste, and as hydration progresses, water and cement form, among other things, calcium silicate hydrate (C-S-H), other clinker minerals and calcium hydroxide (portlandite) Ca(OH)2. When the gel is formed, water is still present in the gel, but the water molecules in the gel are physically bound, so they cannot contribute to the hydration process. At this stage, pores are formed, which cause chemical (so-called autogenous) shrinkage. In addition, the amount of water that does not participate in the hydration process evaporates from the concrete, leaving behind capillary pores, and also increasing the degree of shrinkage of the concrete. It is obvious that free volumetric contraction or expansion does not lead to cracks. External or internal restrained deformations are necessary for the build-up of stresses, which is always present in load-bearing structures, so the geometry of the structure also affects the formation of cracks.
Early shrinkage cracks can significantly reduce the service life of buildings. Evaporation, capillary action, bleeding, sedimentation of solid particles (segregation phenomenon) and post-treatment are some of the main factors that affect the susceptibility of concrete to early cracking. Water and other corrosive agents can reach the reinforcement through the cracks, which shortens the service life of the structure. By increasing the durability of concrete, the service life of building structural elements is also extended. This saves natural resources and the environment. Early age cracking is a factor that leads to premature damage to concrete. The main goal of the research is to study early shrinkage cracking of concrete and to scale the influencing parameters.