Üveghab-granulátum mechanikai tulajdonságainak meghatározása (Determination of the mechanical properties of the foamglass aggregate)

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.

Nyilvántartási szám:

20/10

Témavezető neve:

Dr. Szendefy János

Témavezető e-mail címe:

szendefy.janos@emk.bme.hu

A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:

MTMT

A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése:

A táblásított üveghab hőszigetelő anyagot az 1930-as években kezdték használni. Az inert tulajdonságának köszönhetően biológiai és kémiai reakciókkal szemben ellenálló és más hőszigetelő anyagokkal ellentétben hőálló is, ezért előszeretettel használták vegyipari cégek hőszigeteléseinél. A táblásított üveghabnál a gyártás során gyorsabban visszahűtött, így a hősokktól darabokra repedt üveghab-granulátum azonban viszonylag új anyagnak számít. A hazánkban kevéssé ismert üveghab-granulátum anyag gyártását fejlesztette ki 2017-18-ban egy hazai cég.

Granulátum formája miatt a zúzottkőhöz nagyon hasonlító anyag a mélyépítésben több funkciót is be tud tölteni. Elsődleges feladatának a padlók alatti hőszigetelés ellátását gondolták, ahol ágyazati anyagként használva egyben a teherbírásban is részt venne. Azonban a talajoknál lényegesen kisebb fajsúlya miatt előnyös lehet az alkalmazása a kompresszibilis talajokra épülő feltöltéseknél, ahol így a talajjavítás vagy az elhúzódó konszolidáció miatt szükségessé váló műszaki beavatkozások elhagyhatóak lennének. Alacsony fajsúlya miatt a szerkezetek melletti visszatöltések esetében jelentősen csökkenthetővé válna a vízszintes földnyomás értéke, amivel a megtámasztó szerkezetek optimális kialakítása lenne megvalósítható.

A kutatás célja meghatározni az üveghab-granulátum mechanikai tulajdonságait, hogy a mérnöki szerkezetekben való alkalmazás esetén a tervezéshez szükséges paraméterek rendelkezésre állhassanak. A mechanikai tulajdonságok ismeretében megvizsgálható, hogy a különböző mérnöki szerkezetekre (pl.: iparipadló, hídfő, támfal) milyen hatással van az üveghab töltőanyag és használatával a kapcsolódó szerkezetek milyen módon optimalizálhatóak vagy egyéb szükséges műszaki beavatkozások (pl.: konszolidáció gyorsítás, altalaj megerősítés) hogyan hagyhatóak el.

A kutatási munka során elvégzendő feladatrészek:

• A korábbi nemzetközi kutatási eredmények és mérési módszerek áttekintése és feldolgozása.

• Laboratóriumi vizsgálatok elvégzése az üveghab-granulátum nyírószilárdsági paramétereinek meghatározása,

• Laboratóriumi vizsgálatok elvégzése az üveghab-granulátum alakváltozási tulajdonságának meghatározása statikus és dinamikus terhelés esetében,

• Az üveghab helyszíni beépítési módjának meghatározása, a tömörítési arány hatásának vizsgálata,

• Az üveghab-granulátum hővezetési tényezőjének meghatározása és érzékenysége a víztartalomváltozás és beépítés módjától függően.

****

The foamglass board insulation has been used since the 1930s. Due to its inert properties as resistant to biological and chemical reactions and instead of other insulating materials it is thermostable it has been favored in the chemical companies. The foamglass aggregate which is produced by a heat shock caused the faster cooling procedure of the foamglass board, is a relatively new material. This is a very new material in Hungary which developed its own production know-how in 2017-18.

Due to its granular form, the material, which is very similar to crushed stone, can fulfill several functions in civil engineering. Its primary task was to use as underfloor insulation, which can be used as a bedding material increasing the bearing capacity of the soils. However, due to its significantly lower specific gravity as the soils, it may be advantageous to apply as backfill on compressible soils, whereby the technical interventions required for soil improvement or prolonged consolidation could be omitted. Other advantage of the low specific gravity is using as backfill behind the structures would significantly reduce the lateral earthpressure, which would allow for a more optimal retaining structures.

The aim of the research is to determine the mechanical properties of foamglass aggregates to provide the design parameters to the designers. Knowing the mechanical properties, it is possible to analyse the effect of foamglass aggregate on various engineering structures (eg industrial floor, bridge abutment, retaining wall) and how the related structures can be optimized or other required technical interventions (eg consolidation acceleration, subsoil reinforcement) how to leave.

The following steps has to be carried out during the research work:

• Overview of previous international research results and methods

• Laboratory tests to determination of shear strength parameters of glass foam granules,

• Laboratory tests to determination of deformation properties of glass foam granules under static and dynamic loading,

• Analyse of the building method of the foamglass aggregate on site, examination of the effect of compaction ratio,

• Determination and sensitivity of the thermal conductivity of foamglass aggregates depending on the watercontent change and the building method.

A téma meghatározó irodalma:

1. Arulrajah, A. et al. Engineering and Environmental Properties of Foamed Recycled Glass as a Lightweight Engineering Material. Journal of Cleaner Production 94: 369–75. (2015)

2. Chindaprasirt, P., Ubolluk R. Shrinkage Behavior of Structural Foam Lightweight Concrete Containing Glycol Compounds and Fly Ash. Materials and Design 32(2): 723–27., 2011, http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2010.07.036. (2010)

3. Lu, J., Onitsuka, K., Construction Utilization of Foamed Waste Glass. Journal Environmental. Sci. 16(2): 302–7., (2004)

4. Qian, M., Q. Wang, L. Luo, and Ch. Fan. Preparation of High Strength and Low-Cost Glass Ceramic Foams with Extremely High Coal Fly Ash Content IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 397(1).(2018)

5. Sasmal, N., Garai, M., Karmakar, B. Preparation and Characterization of Novel Foamed Porous Glass-Ceramics Materials Characterization 103: 90–100. http://dx.doi.org/10.1016/j.matchar.2015.03.007. (2015)

6. Zhang, L. J., Analysis of the Environmental Impact of Foam Glass, Materials Science Forum, 847, 315-320. (2016)

A téma hazai és nemzetközi folyóiratai:

1. Materials Characterization

2. Materials and Design

3. Environmental Science Journal

4. Periodica Polytechnica Civil Engineering

5. Útügyi Lapok

A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja:

1. Imre E., Lörincz J., Szendefy J., Trang P., Fityus S.: Case Studies and Benchmark Examples for the Use of Grading Entropy in Geotechnics Entropy, 14/6, 1079-1102 https://doi.org/10.3390/e14061079 (2012)

2. Móczár B., Szendefy J.: Síkalapok teherbírásának egyszerűsített számítása az Eurocode7 elveinek figyelembevételével Vasbetonépítés 15/1, 20-26 (2013)

3. Chovanyecz E., Koch E., Szendefy J.: Útmutató talajjavítási módszerek alkalmazásához Magyar Mérnöki Kamara Geotechnikai Tagozat (2015)

4. Szendefy J.: Bearing capacity and durability of stabilized soils with HRB 19th ISSMGE Conference, Seoul 2017. Proceedings, 1415-1418.(2017)

5. Szendefy J., Huszák T.: Geotechnical characterization of foamglass aggregate 17th ECSMGE Conference, Reykjavik (2019)

A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye:

1. Mahler A., Szendefy J.: Estimation of CPT resistance based on DPH results Periodica Polytechnica Civil Engineering. 53/2, 101-106 https://doi.org/10.3311/pp.ci.2009-2.06 (2009)

2. Móczár B., Szendefy J.: Calculation of presumed bearing capacity of shallow foundations according to the principles of Eurocode7 Periodica Polytechnica Civil Engineering Vol 61 No 3, 505-515. https://doi.org/10.3311/PPci.8553 (2017)

3. Szendefy J., Back M.: Reziliens modulus mérése és talajstabilizációknál mért értéke Útügyi Lapok 5/2., 64-72. (2017)

4. Szendefy J., Dankó B., Soós Z.: Kötőanyaggal stabilizált talajok teherbírásának és tartósságának értékelése helyszíni mérések alapján Útügyi Lapok 5/2., 73-79. (2017)

5. Szendefy J., Vámos M.: A mésszel stabilizált talajok teherbírásának tartóssága, fagyállósága Útügyi Lapok 3/1., 1-13. (2014)

Megjegyzés:

Az üveghab gyártását fejlesztette ki hazánkban 2017-18-ban egy cég és egy hazai anyagkutató akadémikus. A kifejlesztett üveghab granulátumnak most kezdőtek el a felhasználását segítő gyakorlati kutatások, amelybe több egyetem, így a BME is bevonásra került. A PhD hallgató munkájához így a szükséges anyag és támogatás rendelkezésre állna. További előnyt jelent, hogy a többi egyetemmel (pl.: biológiai folyamatok vizsgálata a Debreceni Egyetemen) közösen átfogó, többrétű kutatás végezhető és így a kutatási eredmények magas szintű, nemzetközileg is elismert szaklapokban publikálhatóak.

Hallgató:

Alhonati Qusai Mohammad Abdallah