Kompozit rudak és háló - kiváltja a betonacélt?

A beton vasalására régi, bevált megoldás a betonvas háló. Viszont számtalan hátránya is van: manapság sokszor van belőle készlethiány, rengeteget drágult az elmúlt pár évben, rozsdásodhat, nehezek a tekercsek, sok a vágási veszteség és energiafaló az előállítása. Megoldás, ha a kompozit rudak felé kacsingatunk. Mitől jobbak vagy rosszabbak a hagyományos betonacél hálónál? Hol és hogyan használhatjuk? A Samvit Trade Kft. és a Fiber Solutions Kft. munkatársai segítettek a kompozit rudak bemutatásában, az összehasonlításukban és a használat aranyszabályainak megismerésében.

A „jó öreg” vasbeton

Tudjuk, hogy a beton húzó- és hajlítószilárdsága magában nem túl jó, ezt kell a hálózással javítani. Erre leggyakrabban betonacélt használunk. Senkinek sem kell különösebben bemutatni: igen régóta, az 1800-as évektől kezdve az életünk része, és ezalatt jó szolgálatot tett a beton megerősítésében. Könnyen hozzáférhető bárki számára, viszont igencsak elszálltak az árai.

Hátránya, hogy ha nem megfelelően építik be a betonba, pl. kilóg, vékony rajta a betonréteg vagy megrepedezik stb., akkor a korrózióval szemben védtelen. A korrózió elleni vegyszeres kezelések pedig nem valami olcsók, de túl egészségesnek vagy környezetbarátnak sem nevezhetjük őket. Ami még nyűg, hogy brutálisan nagy méretű egy háló, és nehéz is: emiatt a kézi mozgatása nem egy könnyű tavaszi kikapcsolódás. Maga a szállítás és az esetleges daruzás pedig szintén nem nagy barátja a pénztárcánknak.

Miből vannak ezek a kompozit rudak?

[caption id="attachment_5982" align="alignright" width="300"] Üvegszálas és bazalt polimer rúd /Forrás: Samvit-Trade Kft./[/caption]

A betonvas helyettesítésére kifejlesztettek különböző kompozit rudakat. Ezeknek az egyik fő “hozzávalójuk” a szálerősített polimerek. Ezek olyan anyagok, amelyeket műanyag és egy ún. szálerősítő anyag “összeházasításával” készítenek (FRP= Fiber Reinforced Polymer, azaz szálerősített polimer). A szálak szerepe a műanyag szilárdítása, merevítése. 

• Ezek egyik fajtája, amikor üvegszállal erősítik meg a rudakat, ezeket szokták GFRP jelöléssel ellátni. 
• Egy másik típus pedig bazalt-polimer, ahol bazalt szálakkal és polimer komponensekkel történik meg az erősítés, az ilyen rudakat nevezik BFRP-nek.

Gyártási folyamatuk hasonló, a különbség tehát a nyersanyag: az egyik bazaltszálból, a másik üvegszálból készül. A műszaki jellemzők szempontjából különbség a hőmérsékleti határ is, amelyben még “működőképes”, ugyanis egy tűz esetén a kompozit szál elolvad, a bazalt magasabb hőmérsékletet bír. Az üvegszál szakítószilárdságban is alul marad, sőt, a bazalt a vegyszereknek való ellenállásban is jobb.

Kompozit vagy betonacél?

[caption id="attachment_5983" align="alignright" width="150"] Üvegszálas tekercs /Forrás: Samvit-Trade Kft./[/caption]

A súlya sokkal jobb ezeknek az anyagoknak, megközelítőleg harmada-negyede a betonacélnak. Könnyebb így dolgozni vele, főleg amiatt is, hogy általában tekercsben árulják. A tekercsek legtöbbször 50 vagy 100 méteresek szoktak lenni, ami a szállítását, mozgatását is nagyban leegyszerűsíti. Azonban egy bizonyos átmérő felett csak rudakban lehet hozzájutni

Az üveg- és bazaltszálas termékek nem lépnek reakcióba a nedvességgel, a kompozit nem rozsdásodik. Gondoljunk bele, hallani olyan üvegdarabokról, amelyek már akár 6 ezer éve is “köszönik szépen, jól vannak”. Maga a beton ki tudja zárni a vizet, de ahhoz, hogy a betonacélt megvédjük a víztől és ne rozsdásodjon, vastag betontakarás kell. 2-3-szor vastagabb, mint a kompozit szálakhoz. Utóbbinál 3-5 mm is elég lehet. Arról nem is beszélve, hogy ha mégis átszivárog a betontakaráson a víz, akkor egy egységnyi acélból 3-5 egységnyi rozsda lesz, ami lerepeszti a még ép betonfedést is. Emellett a vegyszerekkel szembeni ellenállásuk is sokkal jobb. Elég egy kémiai laborra gondolnunk: miből is készülnek a kémcsövek? Üvegből. Ha tehát ilyen körülményekre kell felkészülni, pl. ha egy erősen agresszív talajvízzel kell felvenni a kesztyűt, vagy a híd pillérei folyamatosan vízben állnak, sózzák az utakat stb., akkor nyerők lehetnek a kompozitok.

A kompozit húzószilárdsága is általában jelentősen meghaladja az acélét. Szakítószilárdsága is kétszerese a betonacélnak. Ez pedig azt is jelenti, hogy elég vékonyabb rudakkal dolgozni. Mivel 14 mm-es átmérőig tekercsben szállítják, így nem lesz toldási anyagveszteségünk sem, hiszen egy 100 m x 100 m vagy kisebb betonfelületet toldási, vágási veszteség nélkül meg tudunk erősíteni. Az tekercset sem kell egyengetni, mert magától kiegyenesedik. 

Viszont sokkal nehezebben hajlítható: flexibilitásban a betonacél a nyerő. Bár Kanadában már rendelkezésre áll olyan technológia, amivel tudják hajlítani a kompozitot is, hazánkban ez még gyerekcipőben jár. Ezt a hiányosságot idom betonacélokkal lehet kiküszöbölni. Kis sugarakon, pl. egy koszorú vagy pillér esetén ne próbálkozzunk a hajlítással, ott használjunk acélt!

A szakadási nyúlása szintén jobb az acélnak, hiszen a kompozitnak ún. rideg törése van. Az acél nyúlik, utána szakad, a kompozitot pedig terheljük, majd elpattan.

Vezetőképességek és mágnesezhetőség

A kompozit hőtágulási együtthatója hasonló a betonéhoz, ez megakadályozza a hőmérsékletváltozás által okozott károkat. Nem hővezető, hővezető képessége közel százszor alacsonyabb, mint a betonacélé. Az elektromosságot sem vezeti, és nem mágnesezhető. Ennek kutatóhelyiségeknél, laboroknál lehet jelentősége.

És a tűzzel szemben hogy állunk?

Ebből a szempontból kedvezőtlenebb tulajdonságokkal rendelkezik, ugyanis nem tűzálló. A Fiber Solutions termékeiben pl. 120 Celsius felett kezd kilágyulni a polimer, 200 fok közelében pedig elpárolog. Nem ég, nem okoz betonrobbanást, de eltűnik. Megoldható a gyártás olyan polimer használatával is, amelynek a tűzállósága jóval nagyobb, akár tűzálló is, de az sokkal drágább, így Magyarországon eladhatatlan lenne a termék. 

Sajnos helyi tervezési segédlet nincs: Európában csak említik, de nincs még elő szabvány sem. USA szabvány van, annak a segítségével tudnak tervezni a statikusok. A szerkezetek tűzállósága nem lesz nagy, a REI értékük 15, azaz 15 percnyi kimenekítő időt hagynak. Persze vastagabb betonfedéssel ezen lehet valamicskét javítani, de akkor meg odavész az előnye.

Környezetvédelmi szempontok

A nyersvas gyártásakor sok szén-dioxid keletkezik. Egy tonna nyersvas egyenlő egy tonna szén-dioxiddal. Mire pedig a nyersvasból acél lesz, az újabb löket szén-dioxiddal jár együtt. Arról nem is beszélve, hogy az acélgyártás nagy konténerekben történik: ezeket is elő kell állítani. A gyártás során a kb. 1200 ͒C-os hőmérsékletet viszont a széntartalom hevítéséből nyerik, emiatt ez plusz energiát nem igazán igényel, ez viszont újfent szén-dioxid kibocsátással jár. Mivel az acél tömbökben érkezik a hengerműbe, ahol átalakítják betonacéllá vagy más termékké, ehhez a folyamathoz is újra fel kell hevíteni, ami rengeteg energiát igényel.

A polimer szálaknál legtöbbször gázenergiával történik a bazalt vagy üveg felmelegítése. Ez szintén szén-dioxidot termel, de olyan mértékben nem környezetszennyező a folyamat, mint a vasnál. Emellett a szállítás is sokkal hatékonyabb. 2-4 kamionnyi betonacélnak megfelelő kompozit szál fér fel egyetlen kamionra.

Fontos szempont az is, hogy a felhasználás után melyikkel mi történik. A polimer szálak műanyagok, tehát 300 év a lebomlásuk, és használat után nem igazán lehet már szelektíven gyűjteni. A vas ebből a szempontból környezetkímélőbb. Annyi a gond talán, hogy a rozsda a földben leszivárog, így a talajvíz “vasas” lesz, emiatt pedig az ivóvíz vastalanítása szükséges. Elengedhetetlen lenne tehát az, hogy ha már legyártjuk, akkor a beépítést követően minél tovább működjön, magyarán a lehető leghosszabb élettartamra lenne szükség – vélekedett a szakértő. 

Hogyan tapad rá a beton?

Hasonlóan működik, mint a hagyományos vasbetonnál: ezeknek a rudaknak is rücskössé teszik a felületét. Vagy úgy, hogy egy apró, golyós formán áthúzzák, ez pedig benyomja a felületét, gyakorlatilag kis horpadások keletkeznek rajta. 

A másik megoldás, hogy rátekernek egy vékony szálat, és ettől lesz bordázott a felülete. Emellett bevett gyakorlat, hogy homokszórással segítik a jobb tapadást.

A szerelésben mi a különbség?

[caption id="attachment_5985" align="alignright" width="300"] /Forrás: Samvit-Trade Kft./[/caption]

A szerelése a kisebb súlya miatt lényegesen könnyebb. A vékonyabb keresztmetszet is ebben segít: egy 18-as acél helyett elég egy 14-es vagy 16-os. A kötözése, fektetése stb. ugyanolyan, mint az acélé, a vágásához is elég egy flex vagy csípőfogó. Fontos tudni róla, hogy nem hajlítható és nem hegeszthető.

A bazaltszál erősítésű rudak UV álló polimerrel készülnek, ezért a tárolásuk nem igényel semmilyen figyelmet. Az üvegszál erősítésű anyag viszont nem szeret napozni: tartósan napon tárolva gondoskodjunk az árnyékolásáról! Vásárláskor érdeklődjük meg az UV-állóságot is. Néhány üvegszálas kompozit esetén ha a szabadban tartjuk a felhasználásig, akkor előfordulhat, hogy könnyen töredezik, mert kiszívta a nap. Ezek figyelembevételével mivel feldolgozásra, felhasználásra kész állapotban érkezik, így lerakás után azonnal munkához is lehet kezdeni.

Ahol eddig bizonyított

Az eddigiek ismeretében láthatjuk, hogy rengeteg területen bevethetjük, ott is megállja a helyét, ahol nagy szilárdságú, korrózióálló, tartós, könnyű megerősítésre van szükség, vagy ahol a betonacél használata nem előnyös. Például

• közlekedési és szállítási, valamint városi infrastruktúrális objektumok, 
• agresszív környezetben (pl. mezőgazdasági, vegyipari létesítmények, toxikus anyagtározók, olajtárolók, víz-és szennyvíztisztító berendezések, állattelepek építésénél) 
• nagy erősségű elektromágneses terekben, magasfeszültségű környezetben, 
• tengeri kikötői és hasonló körülményeknek kitett objektumok építésénél,
• épületek és létesítmények szerkezeti megerősítésénél, felújításánál, javításánál,

[caption id="attachment_5986" align="alignnone" width="600"] íves híd betonfelületének helyreállítása /Forrás: Fiber Solutions Kft./[/caption]

• • alapozásoknál,
  • többrétegű épített hőtároló szerkezetekben, csővezetékeknél, 
  • villamos távvezeték tartószerkezeteinek alapozásánál, 
  • agresszív közegekkel érintkező szerkezeteknél, nagy térfogatú műtárgyaknál stb .

Esettanulmány - bazalthálóval egy családi házban

A projekt 150 négyzetméter padlófűtés kiépítése volt.

A tulajdonos számos új tervezési és építési megoldást alkalmazott, például a Fiber Solutions által forgalmazott BFRP hálót. Ezt sokkal könnyebb szállítani és szerelni, mint a betonacél síkhálót, és az alacsony hőtágulás miatt ideális padlófűtéshez.

A bazaltszál erősítésű kompozit hálót költséghatékonyabbnak is ítélték a hagyományos acélhálóval szemben. Csak 5 tekercs BFRP háló elég volt 150 m2 beton aljzat megerősítésére. 2 ember alig néhány óra alatt lefektette a hálót a padlófűtés csöveire. Az építők külön kiemelték, hogy – az acélhálóval összehasonlítva – sokkal gyorsabban tudtak a BFRP hálóval dolgozni, sokkal könnyebbnek találták a használatát, alacsonyabbnak a sérülésveszélyt. Az anyag mozgatása is könnyebb: a 36 m2 tekercs súlya kevesebb, mint 12 kg.

Forrás: Fiber Solutions Kft.

Ami gond lehet: a méretválaszték és a beszerzés

Az acélmerevítés kiválasztásakor talán könnyebb a dolgunk, hiszen elterjedtebb, így egyszerűbb lehet a hozzáférés és nagyobb a méretválaszték.

A kompozit anyagok esetén már ütközhetünk nehézségekbe, hiszen lényegesen kevesebben foglalkoznak az értékesítésükkel. Ez pedig kihat a választékra is: lehet, hogy holnapra nem tudnak 12-est szállítani.

Figyeljünk a hamisítványokra!

Sajnos mint mindent, ezt is sokan hamisítják, így legyünk óvatosak! A csalók ugyanis gyakorlatilag összeragasztják az üvegszálat a polimerrel: ugyanúgy néz ki, mint az eredeti. Csak az a bökkenő, hogy a más gyártási technológia miatt hiába egyeznek meg bizonyos tulajdonságok, a hosszú távú minőség csak hasonló lehet. Szakmailag emiatt mindig járjunk utána, hogy a terméknek van-e minősítése! Kérdezzük meg, hogy hol volt bevizsgálva! Az ÉMI átnézte? Rendben van a forgalomba hozatali engedélye?

Amin spórolhatunk

A számítások szerint a költségek kedvezőbbek. Ennek oka a kevesebb anyag, a csekély vágási hulladék, a kisebb átmérő, gyorsabb építkezési idő és az olcsóbb szállítás.

[caption id="attachment_5989" align="alignnone" width="600"] /Forrás: Samvit-Trade Kft./[/caption]

Kis Zsuzsanna