Egy kis történeti anyagtan - habarcsok, vakolatok ~ ArchiFirka

Sokszor zavarba jövök, amikor feltesznek egy szakmai kérdést, például olyasmit, hogy a vakolatnak mitől olyan a színe amilyen, és mi található benne… Ilyenkor az összes eddigi, kemény munkával megszerzett tudás kihullik a fejemből, makogok valami hihetőt, és csak később settenkednek elő agyam rejtett zugaiból a megfelelő válaszok. És azok is keverednek mindenféle egyéb elbizonytalanító információval. Ezt a hiányosságomat pótolandó, újra alaposan utánajártam az egyik mindennapos építőanyagunk, a habarcs titkainak.

Égetett mész

A mész a legalapvetőbb építési anyag, egyidős az emberiséggel. Vitruvius is írt a mészégetésről. Az égetett meszet a középkorban az alkimisták „élő mésznek” (Calx viva) nevezték, és tisztelték. A természetes eredetű, gyengén hidraulikus kötőanyagokat az emberiség a római korból ismeri.

Az antik világban kövér habarcsot használtak, több rétegben vitték fel a vakolatot, és minden vakolati réteg más összetételű volt. A még nedves, réteges vagy vastag alapvakolatra vitték fel a festéket. Hidraulikus pótlékokat is alkalmaztak vakolataikban.

Oltott mész

A hidraulikus pótlék olyan természetes vagy mesterséges anyag, amely magában nem, csak fehérmészhabarcsban kötőképes, de akkor víz alatt is. A ún. látens hidraulikus anyagokat (kerámiaőrlemény, vulkáni tufa) vízhez adagolva olyan hidrát-komponensek keletkeznek, amelyektől a habarcs nemcsak vízálló lesz, hanem a normál habarcsnál nagyobb fizikai és mechanikai igénybevételt is elbír. A görögök és a rómaiak egyaránt magas szintre fejlesztették a technológiát, amellyel vízvezetékek, hidak, fürdők sokaságát tudták megépíteni. A téglapor használata fürdők építésénél az Oszmán Birodalomban is fennmaradt.

Téglapor

A változó éghajlat és az új követelmények miatt, mint: a felületi keménység, rugalmasság fokozása, vízhatlanság fokozása, habarcsadalékokat kezdtek használni. Az adalék lehetett szerves: disznózsír, faggyú (kb. 9-18. sz., 1 %), túró (kb. 12. sz. óta, ma népi építészetben, 2-2,5 %), tojás (középkorban), állati szőr (16-17. sz. óta). Szervetlen adalékok: faszénpor (13-14. sz. óta, 7-10 %), téglazúzalék (római korban, amennyi az oltott mész fölösleges vizét magához vonta), téglapor (12-13. sz. óta, 10-30%), tőzeghamu (18. század elejétől, 50 % fölött). Előfordult még méz, sör, bor vagy tej is az adalékok között. Megjelent pl. a mímium, vaspor-trassz, és az üvegőrlemény is.

A 18. században Antoine-Joseph Loriot (1716–1782) -féle habarcsot használtak: oltott és égetett mész 2:5, vagy 1:3 arányban, + ½ rész téglapor keverékét.

A 19. századi oltott-égetett meszes habarcs égetett mész, oltatlan mész, homok és víz keveréke volt, különböző arányban: 1 rész mész+2,3,4 stb rész homok.

Kovaföld

Hidraulikus pótlékként a következő anyagokat használták a 19. században: agyagföld, kovaföl, timföld. A népszerű puccolán összetétele: kovaföld, agyagföld, vas-oxid, titán-oxid 45, 15, 12-12%. A 18. és a 19. században Magyarországon megkülönböztették a bazalt, láva, és agyagos puccolánokat, de hazánkban általában a vulkáni tufából őrölt változatát használták. A puccolános habarcs járatos összetétele a 18-19. században: 4 rész puccolán, 3 rész mész, 2 rész homok, 2 rész téglatörmelék, illetve arányos változatai. (puccolános habarcs és puccoláncement) Mészpuccolán porrá oltott fehérmész vagy őrölt égetett mész és természetes savanyú hidraulikus kiegészítőanyag (riolittufa, trasz, kovaföld, habkő, stb.) keveréke. Kalciumoxid-tartalma 20 – 40 tömeg%, trasztartalma 30 – 60 tömeg%. Magyarországon az 1950-es években hat éven át gyártották.

Bazalt tufa

A puccolánon kívül a másik fontos adalék a trassz: kovaföld, agyagföld, vas-oxid, titán-oxid 50-52, 15-17, 10-10%. Tipikus 19. sz.-i trasszos habarcs: 2 rész mész, 1 rész trassz és 1 rész téglapor, vagy 2,1/2 rész mész, 1/2 rész trassz és 1 rész homok. (trasszos habarcs és trasszcement)

A 20. század közepére a vasbeton-építési szabályzat megengedte, hogy a vasbeton készítéséhez ajánlott portlandcementet portlandcementtel és trasszal váltsák ki.

Vas-oxid

A szantorin-földet (67,35 % kovaföld, 13,15 % anyag, 4,32 % kálium, 4,02 % nátrium, 3,19 % mész, 4,91 % vas-oxid, 1,53 % mangán-oxid, 1,43 % víz) szigetelő habarcsokban alkalmazták. Az ilyen habarcs összetétele: 11 rész szantorin-föld, 4 rész oltott mész, 1 rész homok.

A cementet Vitruvius „vágott kőnek” nevezte, a caementum pedig a megmunkált építőkő elnevezése volt. Loriot 1744-ben az idősebb Plinius „caemente” szavát „ciment”-ként fordította le, végül Parker nyomán bukkant fel a hidraulikus kötőanyagok összefoglaló neveként.

Márgás mészkő

A hidraulikus mész alacsony (10-25 tömeg%) agyagtartalmú mészkövek vagy márgák égetéséből keletkezett termék, amely vízzel nedvesítve térfogatnövekedés nélkül, kevés hőfejlődéssel, lassan oltódik.

1840-ig a hidraulikus mész volt a hazai építkezések egyik legfontosabb kötőanyaga. Hazai termék volt például a beocsini (egykori Szerém vármegye) természetes hidraulikus mész, import termék volt többek között a kufsteini, sagorei természetes hidraulikus mész, ill. oltott mészpor. Hazánk mai területén tudomásunk szerint hidraulikus mész előállítására alkalmas természetes nyersanyag nincs. A hidraulikus meszek kötési idejének kezdete legalább 1 óra, vége legfeljebb 15 óra. Porráoltott állapotban, vagy oltatlanul porrá őrölve hozzák forgalomba.

A mesterséges hidraulikus mész újkori feltalálása Louis Vicat (1786-1861) nevéhez fűződik, aki azt – az általa újra feltalált összetételű románcementtel együtt – először alkalmazta a Dordogne folyó feletti “Pont Angoulęme” nevű híd felépítése (1812 – 1824) során.

Románcement

Parker eljárása szerinti előállított cement a románcment. Smeaton, J.angol mérnök volt az első, aki 1756-ban tapasztalta, hogy az agyagot és homokot tartalmazó mészkövek égetés után vízben megkeményedő meszet adnak; de csak James Parkernek sikerült 1796-ban ilyen meszet nagyobb mennyiségben gyártani, melyet római cementnek vagy románcementnek nevezett. (Puccolán-utánzat, római (roman) cement). Körülbelül az 1920-as évekig használták. Nyersanyaga magas (30-45 tömeg%) agyagtartalmú márga, amelynek égetése a közönséges mészéhez hasonló, folytonos üzemű aknakemencében vagy körkemencében. Az égetés a zsugorodási hőfokon alul, kb. 1000-1100 C°-on történik. A kiégetett termék vízzel nem oltódik, és nem porlik, mint a közönséges mész, hanem mechanikai úton kell lisztté őrölni. A románcement kötése közben kevés hő szabadul fel, színe többé-kevésbé barnás-sárga, kötése viszonylag gyors, víz alatt is szilárdul. Mai fogalmaink szerint románcement 40-60% CaCO3 tartalmú természetes mészmárgából fritteléssel (az alapanyagokat összeolvasztják, majd megőrlik) előállított kőtőanyag, amely őröletlenül nem, őrölve gyorsan köt.

Hazánk gazdag a románcement gyártására alkalmas mészmárgában (Gerecse-hegységben Bersek, Budán a József-hegy és Újlak, a régi Magyarország területén Beocsin stb.). William

Tierney Clark leírja, hogy az 1840-es években a Lánchíd alapjaihoz beocsini mészkőből periodikus lángtüzelésű aknakemencében égettek és golyósmalomban őröltek románcementet a Magyar Tudományos Akadémia mai épületének telkén, miután kísérletekkel meggyőződtek annak alkalmazhatóságáról.

Portlandcement

A portlandcement lisztté őrölt, 75-78% CaCO3 tartalmú, mész és agyag(tartalmú) anyagok, elsősorban márga keverékének – kb. 1400-1450 C° hőfokon – zsugorodásig való égetésével keletkezik; a kiégetett klinkert finom lisztté őrlik. A mai értelemben vett cement feltalálója J. Aspdin (1778–1855), angol kőművesmester, aki 1824-ben szabadalmaztatta a portlandcementet. Az égetésre eleinte aknakemence, a 19. század közepétől már inkább körkemence szolgált, amelyet az 1890-es évektől szorított ki a hossztengelye körül forgó, ferde körkemence, amit ma is használnak. A portlandcement lassan köt. Kötése közben a fejődő hő nagy részét a vízben való oldás elvonja.

Említésre méltó még a dolomitcement és az aluminát cement. (nem portlancementek) Utóbbinak a bauxitbetonnál volt szerepe, amelyet 1945 után állékonysági problémák miatt betiltottak. Bauxitcementet csak 8%-nál kisebb vízfelvevő-képességű elemeknél lehet falazóhabarcshoz adagolni.

A kőművescement fő összetevője általában a hidraulikus mész és a portlandcement. A kőművescement vízzel és homokkal (adalékszer nélkül) összekeverve falazó- és vakolóhabarcsot ad.

Mészvakolat: mész+töltőanyag.

Hidraulikus mész vakolat: hidraulikus mész+mész+töltőanyag.

Cement-mész vakolat: cement+mész+töltőanyag

Cementvakolat: cement+töltőanyag

Folyamatábrán összefoglalva az egyes típusok előállítása: