Betong för industrigolv: Senaste rön inom materialteknik Ingemar Löfgren, Thomas Concrete Group AB C.lab Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg t0 3h 8h 1d 2d Service life dagar 1 månad månader 1 år Rivning & återvinning 28-d Tidig hållfasthet Tillstyvnande & glättning Gjutning Blandning Betongens tidslinje 50-100 år Betong, under dess livslängd, måste uppfylla krav gällande ett antal egenskaper (t.ex. tillstyvnadstid, hållfasthet, slitstyrka, värmeutveckling, krympning, etc.) och vara beständig m.h.t. den miljö som den ska placeras i (t.ex. frostbeständig, klorider, sulfater, syror, etc.). Krav på “carbon footprint” (LCA) kan också innebära andra delmaterial och ändrad betongsammansättning. Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Betongens tidslinje t0 3h 8h 1d Sättsprickor 2d Service life dagar 1 månad månader Plastiska krympsprickor 1 år Krympsprickor Temperatursprickor Rivning & återvinning 28-d Tidig hållfasthet Tillstyvnande & glättning Gjutning Blandning - Problemområden & Möjligheter 50-100 år Beständighet Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Typ av spricka Efter tillstyvnandet (> 24 tim.) Före och under tillstyvnandet (< 24 tim.) Plastiska krympsprickor Plastiska sättsprickor Rörelsesprickor (sättning i form/grund) Fysikalisk Termisk Kemisk Belastning Krympsprickor: Yttre mothåll Differenskrympning Hydratationsvärme: Avsvalning Temperaturdifferens Temperaturchock Spjälkning p.g.a. armeringskorrosion Drag, böjning, skjuvning, vridning Krackelering Delaminering Temperaturvariationer Alkali-ballastreaktion Krypdeformationer Svällning p.g.a. sulfatangrepp, saltkristallation Överbelastning Frysning & tining Värmehärdningssprickor Brand: Spjälkning, ytsprickor, rörelsesprickor Sättning Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Plastiska krympsprickor Kommer som en överraskning varje vår … Uppträder inom några timmar. Uppmärksammas ofta dagen efter. Ofta breda sprickor (> 1 mm) som kan vara genomgående. Sprickor som skuras igen öppnar sig lätt igen! Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Plastiska krympsprickor Relativ fuktighet, % Orsakas av vattenavgång från den färska ”plastiska” betongen. Detta ger upphov till sammandragande krafter och en volymminskning. Störst risk när avdunstiningshastigheten är hög – främst vid torrt och varmt klimat men även vid kall väderlek om betongen är varm. 100 Betongtemperatur, °C 90 80 35 70 60 50 30 25 40 30 20 10 5 10 15 20 25 30 35 4,0 3. Betongtemperatur 30°C 4. Vindhastighet 5 m/s → Avdunstningshastigheten 1,0 kg/(m2·h) Stor sprickrisk Måttlig sprickrisk Liten sprickrisk Avdunstningshastighet, kg/(m2·h) 2. Luftens RF 50% 15 10 5 10 9 Exempel (se streckad linje) 1. Lufttemperatur 25°C 20 Vindhastighet, m/s Lufttemperatur, °C Avdunstning, qev ≈ 5([Tc+18]2,5–RF[Ta+18]2,5)(Va+4)·10-6 Porundertryck, Pw=2·σ/rm 40 3,5 3,0 2,5 8 7 6 5 2,0 4 1,5 3 1,0 2 0,5 1 Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Åtgärder - arbetsplats Vidtag mycket tidiga arbetsplatsåtgärder för att minimera avdunstningen och avkylning - skydda betongen och härda den! Tillför fukt Minska fuktavgången Förhindra fuktavgång 4 1,2 1,00 Relative crack area [-] Mätningar från Esping och Löfgren (2005): Sprickbildning orsakad av plastisk krympning hos självkompakterande betong. FoU-Väst RAPPORT 0506. Evaporation [kg/m2] w/c 0.67 REF 3 M.kure-111CF 2 SikaTop-71 0,8 0,62 0,53 0,4 1 0,02 0,0 Antisol-E 0 0 6 12 18 Time from mix [hours] 24 Referense M.kure 111CF SIKA Top-71 Antisol-E Membrane type (w/c 0.67) Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Åtgärder – betongsammansättning Välj en betong med trög konsistens (helst S3), hög stenhalt och stort dmax, låg vattenhalt och undvik retardation. Högt och lågt vct är känsligare (hög avdunstning resp. autogen krympning) – vct 0,55 optimalt. 6 12 18 0 vct 0,67 Deformation [10-6 m/m] -200 vct 0,55 -400 24 Fiber (mikro) 80 60 40 4 Vatten 20 vct 0,67 3 0 0,38 0,45 0,55 0,61 0,67 vct -600 vct 0,45 -800 vct 0,38 -1000 vct < 0,55 Autogena krympningen vct > 0,55 Avdunstningen Avdunstning [kg/m2] 0 Sprickarea (medel) [mm2] 100 vct 0,55 2 vct 0,45 vct 0,38 1 1,2 0 Tid [timmar] vct 0,55 optimalt 0 6 12 18 24 Relative crack area [-] -1200 Tid [timmar] Från Esping och Löfgren (2005): Plastiska krympsprickor – material-sammansättning och arbetsplatsåtgärder. Betong 3/2005. Inre vattenmagasin (vct<0,4) (ex. SPA & lättballast) ”Ärtor och lätt är djävulens påfund” (Kjell Wallin, CBI, AD-dagen 2009) 1,0 0,9 0,6 0,4 0,3 0,3 0,3 PP (0.1%) NF (0.1%) 0,0 w/c 0.67 GF REF (0.05%) Type of fiber (dosage by volume) Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Krympning och sprickor Det är ett antal parametrar som påverkar sprickbildningsprocessen och sprickbredden. Den pådrivande mekanismen är betongens krympning medan antalet sprickor och sprickbredden beror på följande parametrar: • Graden av tvång och avstånd mellan rörelsefogar • Armeringsinnehåll, dess placering (täckskikt) och diameter samt typ och mängd fiber • Betongens draghållfasthet, effektiva elasticitetsmodul och krypning/relaxation • Rörelsebehovet orsakat av temperaturändring och/eller krympning (om riktigt låg kan sprickor undvikas). RH Spricka Krympning RH Krympning Spänning Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Krympning och kantresning RH Spricka Krympning Spänning Varning för: Tunna plattor (mer benägen, liten egenvikt) Betong med stor krympning (litet dmax, hög cement- och vattenhalt) Snabb uttorkning Liten armeringsmängd & små fogavstånd Armering placerad i underkant Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Krympning i kombination med belastning RH Krympning Spricka Spänning Krympspänning Q Böjmoment Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Krympning och temperaturrörelse RH Spricka Krympning och temperaturrörelse gjutning i augusti Krympning Spänning Krympning och temperaturrörelse gjutning i februari Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Betongens krympning Sprickbredds-klass Max sprickbredd vid ytan Referens krympning Kräver särskilda åtgärder (bindemedel, SRA) I < 0,3 mm 0,5 ‰ II < 1,0 mm 0,6 ‰ Uppnås normalt (med S3/S4 & dmax 16). III Inga krav 0,8 ‰ IV Inga krav Inga krav Enkelt att uppnå (ev ej med dmax 8) 500-80010-6 500-80010-6 Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Optimering - Möjligheter Optimerad partikelsammansättning (mikro- och nanopartiklar) Optimering av bindemedel Metakaoline Fly ash (high SiO2) Silica GGBS Fly ash (high CaO) Tillsatsmedel Calcined shale Fiber Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Betong med liten krympning + => + Luft rm Pw Partikel Vatten Kacliumoxid (CaO) Krympreducerare Troli R. and Collepardi M. (2011): Shrinkage compensated concrete for special structures Kalciumhydroxid: CaO·2H2O Minskat porundertryck MAXXI (Rom), Nat. Museum of the 21st Cent. arts Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Betong med liten krympning Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Betong med liten krympning C 30/37 S4, dmax=16 mm, vct 0,55 (CEM II/A-LL 42,5 R) C30/37 16 0.55 -efter Mapacrete Start av mätning 12 S4 timmar blandning. Start Klimat: 12 hours20±1,0, from mixing. 20°C & for 7 50% days,RF then 50% RH RF 100% i 7100% dygnRH varefter 0.20 Ref 0.10 1,5% SRA Deformation [‰] 0.00 1,5% SRA + 6% EXP -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 Före 7 dygn 100% RF (20C) Efter 7 dygn 50% RF (20C) -0.50 -0.60 0 14 28 42 56 70 84 Time from mixing [days] 98 112 126 140 Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Sprickbildning (Betong rapport nr 13, Appendix D) Spricka u N N N N Kraft Inverkan av dragen betong mellan sprickor Ncr Stadium II (dragen betong mellan sprickorna försummas) (a) u Tvång Ncr N Tvång Ncr Stor armeringsmängd (b-1) Liten armeringsmängd u (b-2) u Vid sprickbildning orsakad av en yttre pålagd belastning är sprickbredden beroende av lastens storlek (för en given armeringsmängd). Om sprickbildning orsakas av en påtvingad deformation kommer kraften vara beroende på konstruktionens styvhet och sprickbredden kommer att bero på hur många sprickor som bildas. Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Beräkning krympsprickor (Betong rapport nr 13, Appendix D) Sprickbredden en funktion av stålspänningen (vidhäftning-glidning): l Sprickan beskrivas av “icke-linjära” fjädrar 2 s w s 0.42 E A s s 0.22 f cm Es 1 E A c ef 0.826 s Es 4 w(s) N(s) N(s) N(s) N(s) N(fft.res) N(fft.res) N(s) N(s) N(s) N(s) Krafter som verkar på ospruckna delar. Enbart stångarmering. Krafter som verkar på ospruckna delar. Kombinationsarmering, dvs stång- och fiberarmering, Där fft.res är fiberbetongens residualhållfasthet. Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Exempel (Betong rapport nr 13, Appendix D) En dubbelarmerad platta 10 meter lång. Betong C30/37 (vct 0,55) och armering 12 250 1000 c = 25 l = 10 m gf = 0,6 60 kg/m3 1 0,8 0,4% C 30/37 16 Sprickvidd [mm] . Sprickbredd [mm] 0.8 0,5% 0.6 0,6% 0.4 0,8% 1,2% 0.2 r= 0.4 0.6 0.8 Krympning [mm/m] 1.0 gf = 0,6 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,4 0,2 0 0 0.2 gf = 0,4 40 kg/m3 1.2 0,0% 0,2% 0,4% 0,6% 0,8% 1,0% 1,2% Armeringsinnehåll (r = A s / A c ) [%] Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Kan sprickor vara ”Estetiska” ? - Tate Modern (konstverk värt £300,000) Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg Frågor? Betongföreningen, 11 Sept 2013 Göteborg
© Copyright 2024