betonopus cement terfogatsuruseg: részletes történet és felhasználás
Cikksorozatunkban folytatjuk annak az izgalmas építőanyagnak a történetét, amely mára a legfontosabb építőanyaggá, egyben a földön a víz után a legnagyobb mennyiségben használt anyaggá vált. Az első részben láthattuk, hogy milyen távolra mutatók a beton gyökerei, mert már a rómaiak is alkalmazták ezt az építőanyagot. A Nyugat-Római Birodalom 476-ban bekövetkezett bukását követően kezdetét vette a középkor, melynek során a rómaiak által felismert tudás feledésbe merült. Csak a XVIII. század végén és a XIX. század elején kezdtek el foglalkozni a francia és angol kutatók a hidraulikus kötőanyagok behatóbb tanulmányozásával. Ezen az úton John Smeaton angol mérnök tette meg a legfontosabb előkészítő lépéseket, amelyek megvetették a cementgyártás alapjait.
A motivációt az jelentette számára, hogy megbízást kapott az 1756- ban leégett Eddystone-i világítótorony (Plymouth-i öböl) kőből történő újjáépítésére. E munka során számtalan kísérletet végzett el különféle habarcsok vizsgálatával, mert kíváncsi volt rá, hogy a tengervízben melyik habarcs szilárdul legjobban. Korábban, mintegy 2000 éven át az volt az elfogadott nézet, hogy minél keményebb a mészkő, annál erősebb lesz a belőle égetéssel előállított mészből készített habarcs. Smeaton azonban kimutatta, hogy annál jobb a kőzetből égetett mész tulajdonsága, minél több az oltási maradéka.
Az első cementgyárat az angol James Parker építette fel az angliai Northfleetben 1796-ban. Az eljárás alapját az jelentette, hogy az Angliában található márgagumókból, az ún. Sheppey-kőből állított elő egy új kötőanyagot. Itt meg kell jegyeznem, hogy a magyar szakirodalomban ezt az anyagot mindenhol - szerintem tévesen - románcementnek nevezik. A hiba feltehetőleg onnan származik, hogy Magyarországra kezdetben import „roman cement” érkezett, amit a magyar nyelv rögtön „románcementre” magyarított. Tudni kell azonban, hogy ezt a cementet angol nyelvterületen fejlesztették ki és annak semmi köze sincsen a románokhoz.
Ezután rohamos fejlődésnek indultak a kutatások a cementgyártáshoz megfelelő kőzetek megtalálására. A Parker-féle római cementet zsugorítást el nem érő, 1000-1100 °C körüli hőmérsékleten állították elő 20%-nál nagyobb agyagtartalmú márgából. A kapott darabos cementet porrá őrölték. Az a cement, amelyik az 1870-es években külföldről, Ausztriából, Sziléziából és Dalmáciából az országba került, mind Parker-féle római cement volt. Ennek megfelelően Parker-féle római cementet használtak Budapesten a Nagykörúton belüli házsorok kiépítéséhez, a csatornahálózat létesítéséhez, hídalapok készítéséhez. A Parker-féle római cement használata azonban már a XIX. század közepétől elterjedt volt hazánkban.
Így például a Lánchíd alapjaihoz is Parker-féle római cementet használtak. A cementet a budai parton létesített égető- és őrlőüzemben állították elő, a szükséges márgát a bácskai Belcsényből rendelték 1840-től kezdődően. Az akkori Magyarország területén a lábatlani és a beocsini cementgyárat 1869-ben, a nyergesújfalui cementgyárat 1870-ben, míg az Óbuda-újlaki cementgyárat 1880-ban alapították Parker-féle római cement előállítására.
A magyar cementipar kezdetben nehezen találta meg a helyét a külföldi verseny miatt. A fogyasztók eleinte bizalmatlanok voltak a hazai cementekkel szemben és inkább az ismertebb külföldi márkákat vásárolták. A fejlődés azonban folytatódott és a hazai gyárak fokozatosan kivívták az őket megillető helyet.
Közben külföldön tovább folytatódtak a kutatások. Bár az első mesterséges cement kikísérletezését a francia Louis Vicat nevéhez kötik (1820-as évek), mégis az angol kőműves, Joseph Aspdin volt az első, aki a mai értelemben vett portlandcementet előállította. Aspdin, bár eredeti szakmáját tekintve kőműves volt, sokoldalúan képzett és olvasott emberré vált, akinek jelleméhez ráadásul vállalkozó szellem is párosult. 1824-ben Leedsben már nagyban állított elő hidraulikus kötőanyagot, amely az 5022/1824 szám alatt szabadalmaztatott eljárására épült. A kötőanyag szürke színű volt és jelentősen hasonlított az Angliában sokra tartott építőkőhöz, a Portland-stone-hoz, azért Aspdin a kötőanyagot portlandcementnek nevezte el.
A portlandcement gyártása egészen a századfordulóig másképpen történt, mint napjainkban. A mészkövet és az agyagot megőrölték, vízzel összekeverték, majd téglákká sajtolták. A téglákat megszárították és aknás- vagy körkemencében zsugorodásig égették. Ezt követően a kapott anyagot, amit klinkernek hívunk, megőrölték. Ezzel a módszerrel azonban nem tudták biztosítani az egyenletes minőséget. A forradalmi változást a forgókemencék elterjedése jelentette, amelyeket ma is használnak a cementgyárak. Ezzel a technikával már jóval egyenletesebb minőséget tudtak előállítani.
Kezdetben a cement húzószilárdságának nagyobb jelentőséget tulajdonítottak, mint a nyomószilárdságának. Ennek az volt az oka, hogy a cement és az adalékanyag (sóder) keverékéből előállított betont önmagában alkalmazták és a repedések létrejöttében egyedül a húzószilárdságnak volt megelőző szerepe. A szerkezetek építésekor azonban olyan mértékű húzófeszültségek tudnak létrejönni, amelyeket a beton önmagában már nem tudott ellensúlyozni, még akkor sem, ha azt portlandcementtel hozták létre.
A fejlesztések tovább folytatódtak. A kutatók keresték a megoldásokat, hogyan lehetne növelni a beton húzószilárdságát. A francia Joseph Monier kertész volt, aki virágcserepek készítésével is foglalkozott és a betont is felhasználta erre a célra. 1849-ben arra jött rá, hogy ha a betont vashuzalokból készített vázzal megerősíti, akkor a virágcsereép nem lesz olyan törékeny. Arra is rájött, hogy ezzel a vasat meg tudja védeni az oxidációtól és az nem fog rozsdásodni. Ezenkívül nagy húzószilárdságot is biztosított a virágcserepeknek, hiszen a húzófeszültségek felvételében a vas volt a segítségére, amely jóval nagyobb erőket tudott felvenni, mint önmagában a beton.
Ezt az eljárást 77165/1867 számon szabadalmaztatta és kiterjesztette más célokra is. A szabadalom szerint a tárgyak bármilyen nagyságúak és alakúak lehettek, így ennek alapján csövek és tartályok is készíthetők. Később (1873-ban) a leírást kiterjesztette hidakra és boltozatok építésére is.
Szintén Franciaországban született Joseph Louis Lambot, aki szenvedélyes gazda és földbirtokos volt. Jogi diplomát szerzett, de más területeken is sokoldalúan képezte magát. Már az 1840-es években állított elő „ferciment”-nek nevezett anyagból virágcserepeket, víztartókat és egyéb használati tárgyakat. Mivel saját birtokkal rendelkezett, amelyen egy tó is volt, ugyanebből az anyagból 1848-ban megépített egy csónakot, hogy a tavon ezzel közlekedjék.
Szabadalma tárgyát a párizsi 1855. évi világkiállításon mutatta be. Leírásában kiemelte, hogy az ilyen módon készített csónak éghetetlen, előállítási költsége csekély, fenntartási költsége gyakorlatilag nincs, gyorsan elkészíthető, meghibásodás esetén gyorsan javítható, elpusztíthatatlanul tartós és egyben vízzáró.
- Beton és vasbeton története összefonódik a kötőanyagok fejlődésével.
- A foszsírozó és kiegészítő anyagok szerepe meghatározó a végső tulajdonságokra.
- A modern cementipar a forgókemencés technológiával érte el a legkiegyensúlyozottabb minőséget.
Érdekességként megemlítendő, hogy a cement története egészen a római korig visszanyúlik, és a mai napig folyamatos fejlesztések zajlanak a jobb rugalmasság, szilárdság és tartósság érdekében. A cement minden esetben kizárólag zsákos kiszerelésben kapható. A legtöbb termék jelölése a CEM, majd utána a római szám mutatja a cement összetételét. A II. jelzésű, összetett portlandcementek és a kohósalak-cementek különösen fontosak a szerkezeti vázak és korrózióállóság szempontjából.
tags: #betonopus #cement #terfogatsuruseg