1. No category

Tekna-kurs: Praktisk betongteknologi for rådgivende ingeniører
3. desember 2015, Fredrikstad
Tema: Grunnleggende betongteknologi
Bård Pedersen og Øyvind Bjøntegaard
Statens vegvesen, Vegdirektoratet
Tunnel og betongseksjonen
Bård M. Pedersen
●
●
●
Født i Narvik i 1966, bosatt i Bergen fra 1996
Sivilingeniør «Väg och vattenbyggnad», LuTH, Sverige, 1991
Dr.ing, NTNU, 2004 i betongteknologi (alkalireaksjoner)
●
●
●
●
●
●
●
1991-1993: Mathco, 3D DAK, prosjektledelse
1993-1996: Norut Teknologi, FoU og rådgivning
1996-2000: NorBetong, Betongteknolog i Bergen
2000-2004: Dr.ing student NTNU
2004-2008: NorBetong: Teknologileder
2006-2011: NorStone: Teknologisjef
2011: Statens vegvesen Vegdirektoratet, Tunnel og betong
●
Kjernekompetanse: Fersk betong/reologi, betongproduksjon,
bestandighet av betong, tilslag, sementer og bindemidler
●
Arbeidsområder i SVV: Forskning og utvikling, rådgivning og
prosjektbistand, interne og eksterne kurs internt. Etatsprogrammet
«Varige konstruksjoner»
03.12.2015
2
Betongteknologi for rådgivere
Disposisjon
● Først noen (ganske) tilfeldig valgte eksempler fra «det
virkelige liv»
● Kort om «nye» betongspesifikasjoner i revidert
Prosesskode-2 fra Statens vegvesen
● Så mer over til oppsatt program
03.12.2015
3
Betongteknologi for rådgivere
Eksempel: Stor, synlig vegg (600 mm tykk) hvor estetikk var viktig
Det ble brukt SKB
03.12.2015
4
Betongteknologi for rådgivere
03.12.2015
5
Betongteknologi for rådgivere
03.12.2015
6
Betongteknologi for rådgivere
03.12.2015
7
Betongteknologi for rådgivere
●
●
●
●
Spor/skjolder mellom hvert støpelag (hvert betonglass)
«Stratosbetong» (mange grove porer) i overflaten
Gjennomgående riss pga fastholding fra fundamentet
Meget dårlig helhetsinntrykk
● Betong med veldig mye bindemiddel (her: sement+silikastøv)
– gir høy maks.temperatur i en 600 mm vegg
● «Svært høy» synkutbredelse (>700 mm)
– fare for at betongen slipper lufta og betongen «skummer» på
overflaten
– Dette «skummet» presses ut mot forskalingen når neste støpelag
kommer oppå
03.12.2015
8
Betongteknologi for rådgivere
NB 29 - SKB
● Tilsiktet synkutbredelse 550 mm eller 650
mm brukes en del i Norge, begge med
toleranse ±50 mm (dette tilsvarer
konsistens-klasse K1 og K2 i NB 29).
● NB 29 beskriver bl.a. hvordan
«betongkaka» ved synkutbredelses-måling
kan vurderes for separasjonstendens
● Det anbefales prøvestøp
● Statens vegvesen: Stiller krav om
Viskositetsklasse VS2: T500> 2s
Synkutbredelse opp mot og over 700 mm er risikofylt
(separasjonsfare, ustabil luft for MF-betong og fare for
«stratosbetong»)
Eksempel: Nødvendig trykkfasthet ved oppspenning
Det er dette vi bl.a. vil unngå
..skader ved oppspenning der for lav fasthet kan være en
medvirkende årsak
(og i høysete grad også feil ved spaltestrekkarmering og dårlig utstøping)
Eksempel 1
03.12.2015
Eksempel 2
11
Betongteknologi for rådgivere
Eksempel 3
(alle 3 bilder fra
samme sted)
03.12.2015
12
Betongteknologi for rådgivere
Eksempel 4
..og dette vil vi i alle fall unngå!!
03.12.2015
13
Betongteknologi for rådgivere
Oppfølging av temperatur gjøres som oftest ikke
der det er relevant!!!!!!!
Måling av temperaturer her
Men det er i dette
område man bør
følge opp
temperatur!
03.12.2015
14
Betongteknologi for rådgivere
Alle fasthetene er sylinderfasthet
60
Standardfasthet 20 oC ved 28 d:
Gjennomsnitt
55
50
Standardfasthet 20oC ved 7 d:
Gjennomsnitt
Trykkfasthet (MPa)
45
40
(1)
35
(2)
30
25
20
Sannsynlig intervall for
fasthet (sylinder) ved
akse 4 ved oppspenning
15
10
(1)
Terninger, lagret på ok dekke, 6 døgn (i kontainer første døgnet)
Standard terningfasthet, 7 døgn
Standard terningfasthet, 7 døgn
Standard terningfasthet, 7 døgn
Standard terningfasthet, 28 døgn
Standard terningfasthet, 28 døgn
Standard terningfasthet, snitt PEAB og BH (7 og 28 d)
Målt temperatur i Bruvinge (Kanal 1)
Middeltemperatur luft
Estimert kontinuerlig standardfasthet (20oC)
Estimert terningtrykkfasthet Bruvinge
Estimert terningtrykkfasthet i hht lufttemperatur
Kjerner, Endeskjerm akse 4
Kjerner, Endetverrbærer akse 4
Kjerner, ok Dekke akse 4
Kjerner, ok Dekke akse 1
5
(2)
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
-5
-10
03.12.2015
Tid (dager)
15
Betongteknologi for rådgivere
Eksempel: Bestandighet og levetid betongbruer
Drømmen -og målet vi skal oppnå
Atlanterhavsveien –
århundrets byggverk i 2005
03.12.2015
17
Betongteknologi for rådgivere
Marerittet vi skal unngå….
Ullasund bru 275 m
Bygd 1970
Korrosjon på bøyler og
spennarmering
Rehab i 1987
Fotos: Statens vegvesen
Revet i 1997
03.12.2015
18
Betongteknologi for rådgivere
Årsak til armeringskorrosjon
For liten spesifisert overdekning, enda mindre oppnådd overdekning
03.12.2015
19
Betongteknologi for rådgivere
Innnskjerping av krav
ALARM 1987-90:
Armeringskorrosjon på kystbruer !!!!
”Alle bruer råtner og faller ned, noe MÅ gjøres !”
● Forbedrede betongkvaliteter, lavere masseforhold, krav til silikastøv.
– «Vegvesenbetong» SV-40 kom i 1989
– Fra 2015: SV-Standard
● Armeringsoverdekning: Innskjerping av krav i 1989, ytterligere innskjerping
senere
● Statens vegvesen: 100 mm minimumsoverdekning i de mest kloridutsatte
konstruksjonsdelene
Generelt:
Vi har også skader som følge av frostskader og alkalireaksjoner, men
ARMERINGSKORROSJON er den skademekanismen som virkelig utgjør en
økonomisk og sikkerhetsmessig trussel.
03.12.2015
20
Betongteknologi for rådgivere
Sementer med slagg eller flygeaske
- Det aller meste av nederlandske
marine konstruksjoner siden 1920-årene
er bygd med slaggsement.
- Normale slaggmengder er 65-75 %
- Svært god motstand mot
kloridinntrengning, få eksempler på
korrosjon
- Eliminerer problemer med
alkalireaksjoner
Hvorfor gjør vi ikke det samme i Norge??
03.12.2015
-
Noen uavklarte spørsmål rundt
frostbestandighet – tøffere vintre i Norge.
-
Flygeaske-betonger har mange av de
samme fordelene som slagg. Norcem har
valgt flygeaske som hovedstrategi
21
Betongteknologi for rådgivere
PROSJEKTERING FOR BESTANDIGHET
02.12.2015
Tekna-kurs Tema: Grunnleggende betongteknologi Pedersen og Bjøntegaard
Prosjektering for bestandighet
Hvor eksponeres
denne brua mest?
Hvordan kan det tenkes at hhv.
bygge- og langtidskostnadene
til disse to bruene er?
02.12.2015
Tekna-kurs Tema: Grunnleggende betongteknologi Pedersen og Bjøntegaard
Prosjektering for bestandighet
Aerodynamisk form
og
Begrenset areal på le-side
02.12.2015
Tekna-kurs Tema: Grunnleggende betongteknologi Pedersen og Bjøntegaard
Prosjektering for bestandighet
Dryppneser
Vannavløp
«vis-vann-vekk!
02.12.2015
Tekna-kurs Tema: Grunnleggende betongteknologi Pedersen og Bjøntegaard
Nytt fra Statens vegvesen, betongspesifikasjoner
Revidert Håndbok Prosesskode-2 (R762)
- Utgitt i november 2015
03.12.2015
26
Betongteknologi for rådgivere
SVV Nye betongspesifikasjoner 2015 (snart)
Håndbok R762 Prosesskode-2
SV-30 og SV-40 blir historie, som navn.
Det blir nå tre kategorier:
• SV-Standard
; MF40 («volumbetongen»)
• SV-Lavvarme
; MF45
– FA-innholdet skal være 14-30 % (av total c + s + FA)
– Silikastøv 3-5 % (av total c + s + FA)
– Erstatter både SV-30 og SV-40
–
–
–
–
Spesialbetong (massive konstruksjoner)
Maks. FA 40%, eller Slagg+FA 40%
Silikastøv 3-5 %
Kvalifisering gjennom et herdekasseforsøk
• SV-Kjemisk
–
–
–
–
03.12.2015
Luftinnhold:
4,5 ± 1,5% for fck ≤ B45
(reduseres fra 5%)
3,5 ± 1,5% for fck > B45
; MF40
Spesialbetong (sulfat/syre-angrep)
Erstatter SR (sulfatResistent)
Tilsvarer «SuR2» i NS-EN 206+NA
Silikastøv 8-11 %, Flygeaske 14-25 %
k-faktorer:
1,0 for alle sementer
0,7 for ekstra tilsatt flygeaske
2,0 for silikastøv
27
Betongteknologi for rådgivere
SVV Nye betongspesifikasjoner 2015 (snart)
Håndbok R762 Prosesskode-2
● Aksepterte sementprodukt (ikke sementklasser) vil bli:
• Norcem Anleggsement FA
• Norcem Standardsement FA
16-17 % FA
18 % FA
• Cemex Miljøsement
30 % slag
• Aalborg Rapidsement (CEM I)
(må kombineres med flygeaske
min. 14%)
03.12.2015
28
Betongteknologi for rådgivere
SV-Lavvarme
ER EN SPESIALBETONG!
- bare i prosjekter der opprissing MÅ unngås
- og viktigheten kan forsvare ekstrakostnadene
- og med praktisk mulig logistikk/leveransesikkerhet
• kan være konkurransevridende/vær varsom
– den som spesifiserer - spør f.eks. Norcem el. Unicon om
tilgjengelighet til aktuelt sted
• sårbarhet overfor logistikk
• mulighet for reserveblanderi?
● Hvis lavvarmebetong beskrives – da BLIR det sen fasthetsutvikling
– betydning for framdrift?
– Kontrollalder kan forlenges til maks. 56 døgn
03.12.2015
29
Betongteknologi for rådgivere
Når bør SV-Lavvarme beskrives?
- tatt fra nylig reviderte N400 Bruprosjektering
● «Konstruksjonsdeler hvor risikoen for gjennomgående
fastholdingsriss på grunn av herdevarme og
temperaturforskjeller er betydelig, og hvor slik opprissing er
kritisk for funksjonsevnen.»
● «SV-Lavvarme skal ikke spesifiseres uten at nytteverdien er
klarlagt og at det er bekreftet at betong med krevet
sammensetning, i henhold til Håndbok R762 Prosesskode-2,
kan leveres på det aktuelle anleggsstedet.»
● «Supplerende tiltak, eventuelt som erstatning for SV-Lavvarme,
kan være bruk av kjølerør, varmekabler, kald betong, etc.»
● «Fasthetsklasse skal ikke velges høyere enn B45.
Fortrinnsvis velges fasthetsklasse B35»
03.12.2015
30
Betongteknologi for rådgivere
Krav til SV-Lavvarme
Dokumentasjon med herdekasseforsøk på aktuell betong
●
●
●
●
Herdetemperaturen skal måles i en 1 x 1 x 1 m3 herdekasse
100 mm isolasjon på alle sider
Kryssfiner forskaling min. 15 mm tykk
Hvis måling utendørs trekkes presenning over det hele (ok uten
presenning hvis innendørs)
● Temperatur måles i:
– senter av herdekassa
– lufta omkring
● Krav til temperaturøkning
– Se egen tabell
03.12.2015
31
Betongteknologi for rådgivere
Måleeksempel, 1 m3 herdekasse
Fersk bet.temp
15 oC
Maks.temp 50 oC; ved 65 timer
∆T = 50 – 15 = 35 oC
Tsnitt = 2,5 oC
03.12.2015
32
Betongteknologi for rådgivere
Eksempel 1 m3 herdekasse
Krav til temperaturstigning
Resultat:
∆T = 35 oC
Tsnitt = 2,5 oC
31,5 oC
● Den gitte eksempelbetongen tilfredsstiller dermed ikke kriteriene for SVLavvarme
03.12.2015
33
Betongteknologi for rådgivere
Så over til oppsatt program
03.12.2015
34
Betongteknologi for rådgivere
v/c, v/b og v/b’=masseforhold)
v/c (vann/sement-forhold)
– «c» referer tradisjonelt til antall kg ren Portlandsementklinker
– men i dag må «c» forstås som mengden ferdiglaget sement (fra en
sementleverandør)
v/b (vann/bindemiddel-forhold)
– «b» er antall kg av sement (c) + evt. silikastøv (s) + evt. flygeaske (FA) + evt
slagg
v/b’=masseforhold (vann/effektiv bindemiddelmengde-forh.)
– det er DETTE som er relevant mht. krav til betong
– Innbefatter virkningsfaktor «k» for s, FA, slagg som tilsettes separat i
blandeprosessen
– k er knyttet til effekten på fasthet (samt «angstnivå» vdr kvalitetstabilitet)
– b’ = sement + ks ‧ silikastøv + kFA ‧ flygeaske + kslagg ‧ Slagg
– for masseforhold 0,40 og 0,45 er: ks=2.0, kFA =0.7, kslagg =0.8
– for masseforhold 0,60 og 0,90: se NS-EN 206, Tabell NA.9, NA.10 og NA.11
– k-faktor=1.0 for en ferdigprodusert sement som består av c, s, FA/slagg
03.12.2015
35
Betongteknologi for rådgivere
v/c, v/b og v/b’=masseforhold)
v/c (vann/sement-forhold)
𝑉𝑉
𝑐𝑐
v/b (vann/bindemiddel-forhold)
𝑉𝑉
𝑐𝑐+𝑠𝑠+𝐹𝐹𝐹𝐹+𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
v/b’=masseforhold (vann/effektiv bindemiddelmengde-forh.)
𝑉𝑉
𝑐𝑐 + 𝑘𝑘𝑠𝑠 �𝑠𝑠 + 𝑘𝑘𝐹𝐹𝐹𝐹 �𝐹𝐹𝐹𝐹 + 𝑘𝑘𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 �𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
NB!
- I Norge er i dag slagg ikke tilgjengelig i løs vekt (kun som ferdig sement)
- FA i løs vekt kombineres i dag ikke med slaggsement (men det er lov)
03.12.2015
36
Betongteknologi for rådgivere
SEMENTER OG FASTHET
03.12.2015
37
Betongteknologi for rådgivere
Sementer - innledning
● Det har i mange år pågått en markant dreining bort fra rene
Portlandsementer over mot blandingssementer med slagg, flygeaske etc.
– Drevet av miljø og økonomiske hensyn
– Konsekvenser: hovedsakelig gunstige effekter mhp. bestandighet og øvrige egenskaper
● Flere av de store aktørene har en målsetning om å redusere mengde
portlandklinker til 75 %
● I Norge i dag: Hovedsakelig CEM II
– med 20% FA (CEM II/A-V type sammensetning)
– med 30% Slagg (CEM II/B-S)
---------------
● Totalt sementvolum: ca 2 millioner tonn/per år
● Ca. markedsandeler (ubekreftede tall fra en av aktørene):
–
–
–
–
03.12.2015
Norcem/Heidelberg:
Cemex:
Ålborg/Cementir:
Andre (småsekk):
65 %
20 %
10 %
5%
38
Betongteknologi for rådgivere
Miljøaspekter ved
Portlandsement kontra «nye»
blandingssementer
● CO2-utslipp
– Kalsinering: CaCO3 ⇒ CaO + CO2
– Olje- og kullfyrt sementovn
– Samlet utslipp ca. 1 tonn CO2 per tonn Portlandsement
● Norcems utslipp tilsvarer ca. 7 % av totale norske utslipp av CO2
● Positivt for miljøregnskapet å bruke avfallsprodukter (flygeaske,
slagg, silikastøv etc.) i stedet for sementklinker
● Lavkarbonbetong. Egen NB-publikasjon (nr. 37) som definerer
ulike lavkarbon-klasser.
– Er ikke det samme som lavvarmebetong, selv om virkemidlene
er de samme…..
● At flygeaske, slagg og silikastøv fører til lengre levetid gir et
enda større bidrag til miljøregnskapet
03.12.2015
39
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet
Hva påvirker?
● Betongresepten og delmaterialer
– Masseforholdet
– sementtypen / sementmengde
– tilslagstypen, maks. steinsstørrelse Dmaks
– luftinnholdet
Disse faktorene påvirker i tillegg alle andre egenskapene
hos betongen!
– Støpelighet, varmeutvikling, svinn, mekaniske
egenskaper generelt, bestandighet
● ..og betongens «potensiale» sikres ved god utførelse
– kompaktering
– herdeforhold
03.12.2015
40
Betongteknologi for rådgivere
«v/c-loven»
Fasthet
Praktiske nedre v/cbegrensninger
mht støpbarhet!
Stort variasjonsspekter for ulike
betonger pga. sementenes
fasthetspotensial, og ikke minst
tilslagstypen
03.12.2015
41
Betongteknologi for rådgivere
«v/c-loven»
Gjelder også for de «andre» egenskapene:
F.eks
● E-modul, strekkfasthet
● Permeabilitet
● Karbonatisering
● Kloridmotstand
(diffusjon), se figur
03.12.2015
42
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet – sylinder og terning
Norge er et «100 mm terningland»
150 x 300 mm
Målt kapasitet er avhengig av prøvestykkets
slankhet og friksjonspåvirkning i trykkpressa
100 x 200 mm
150 mm
100 mm
h/D=2
h/D=2
50 mm
>100%
100%
100%
80%
≈
B35
80%
≈
..og vi må måle:
35/0,8 = 45 MPa
03.12.2015
43
Betongteknologi for rådgivere
Sementenes fasthetspotensiale
Hentet fra produsentenes datablad
●
●
Figuren viser fastheter fra produsentenes normerte prøving på standardisert
mørtel med v/c=0,50 (– altså IKKE det vi vil få i et prosjekt på en betong!)
Lenge har vi i Norge hatt «rene» Portlandsementer (CEM I), men nå brukes
stort sett bare blandingssementer (CEM II)
X
20%
9%
7%
63%
Fordeling salg
Norcem 2012
«Standard» utfaset i 2014
03.12.2015
44
Betongteknologi for rådgivere
Norcem
- tilgjengelighet pr 2013
- har stor markedsandel
Alta Std FA
Vadsø
Std FA
TromsøStd FA
TovikStd FA Ind
Sigerfjord AnlFA
BodøStd FA
Mo i Rana Std FA Ind
Kjøpsvik
LevangerStd FA
Trondheim Std FA Ind/AnlFA
MoldeStd FA
Bingsa (Åles)Std FA
Silostasjoner
Fabrikker
Ålesund Ind/Anl FA
Førde
Std FA
Ind
Bergen Std FA Ind/AnlFA
Ølen Std FA Hvit
SjursøyaStd FA
Karmøy Std FA
Std FA
Brevik
Slemmestad Std FA Std/Ind/AnlFA
Stavanger
Ind
Std FA
Vige Std/Ind/AnlFA
SolaStd FA Anl FA Kristiansand
03.12.2015
Std/Ind/AnlFA
45
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet
Norcem-sementer
Målt på betong,
NSBR Årdal-tilslag
Ref: K.Kjellsen, Norcem
03.12.2015
46
Betongteknologi for rådgivere
Ålborg Rapid-sement (CEM I)
● skipes inn fra Danmark pr båt til sementterminal i
Drammen
● benyttes av Unicon; i dag i hovedsak fra Mjøsa til Larvik
med unntak av noen fabrikker
● Aalborg Rapid benyttes i kombinasjon med tilsatt FA
● Aalborg Rapid er ikke rapid (rask) som navnet skulle tilsi
– dvs. den er ikke som Norcem Industri
● Aalborg Rapid er en CEM I 52,5 N – dvs den er i samme
klasse som gamle Norcem Anlegg – men litt mere finmalt.
Finhet på nivå med Std-FA
03.12.2015
47
Betongteknologi for rådgivere
Cemex-sement
Terminaler
● «Tilgjengelig mest langs kysten fra Oslo til Bergen»
● Oslo (Østfold, Akershus, Hedemark, Buskerud)
● Kristiansand (Vest Agder, Aust Agder, Telemark)
● Randaberg (Rogaland, Hordaland, Østagder)
– Sementtyper: Miljøsement (30 % slagg), Rapid sement,
– samt med spesifikk godkjenning på prosjektbasis: CEM III A
(49 % slagg) og CEM III B (75 % slagg)
● Etne (Indre Rogaland og Syd Hordaland)
– Sementtyper: Miljøsement
● Bergen (Hordaland, Sogn & Fjordane, Møre & Romsdal)
– Sementtyper: Miljøsement, Rapid
03.12.2015
48
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet
ANL-FA sementen (vanlig i SVV-konstr.)
● ANL-FA kom i 2008 (og har i dag helt erstattet ANL)
– opprinnelig med nær 20% flygeaske (FA)
● Sammenliknet med sin forgjenger ANL har ANL-FA:
•
•
•
•
•
10-15% redusert varmeutvikling i forhold til Anlegg
redusert opprissingstendens
ca. 15% redusert fasthet ved 28 d
ganske grovmalt – senere varmeutvikling og fasthetsutvikling
gode bestandighetsegenskaper
● Mye problemer med 28d-fastheten for B45 fram mot 2012
● FA-mengden ble så redusert til ca. 16%
• problemer med 28d-fasthet for B45 har avtatt
03.12.2015
49
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet
ANL-FA sementen
- Noen betongprodusenter (men langt fra alle) har
problemer med å oppnå B45 etter 28 døgn med
lokalt tilslag.
- B55 vil være svært vanskelig for mange.
- B65 vil være umulig for de fleste.
Risiko for at høy fasthetsklasse vil være på bekostning
av støpelighet (større risiko for støpefeil og –sår) og
opprissing
03.12.2015
50
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet
Effekt av luftinnhold
Hva hvis dette
var en B45?
For dette tilfelle: I gjennomsnitt ca. 7 %
fasthetsreduksjon for hver % økning i luft
03.12.2015
Dess høyere fasthetsklasse,
dess større «straff» ved
økt luftinnhold
51
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet
Lettbetong – densitetsklasse og fasthetsklasse
Lav densitetsklasse og høy
fasthetsklasse ikke mulig!
D2,0 og LB55 er vanskelig!
03.12.2015
52
Betongteknologi for rådgivere
TILSETNINGSMATERIALER
Nye sementtyper
03.12.2015
53
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsmaterialer
Mikrosilika (silikastøv)
● Restprodukt fra silisium og ferrosilisium metall. Blir filtrert ut fra
røykgassene
● Svært finkornet, ca 1/100 av sement, dvs ca 0,1 µm
– Partikkeldensitet på ca 2200 kg/m3
● Mest vanlig i tørr kompaktert form med romdensitet på ca 500600 kg/m3. (Brukes også som slurry)
– For høy romdensitet kan gi problemer med dispergering
● Består hovedsakelig av amorf silika (SiO2)
Pozzolan reaksjon:
● Motvirker separasjon i fersk betong
● Reagerer med kalsiumhydroksid og vann og gir økt mengde C-S-H
(kalsium-silikat-hydrat)
● Gir økt styrke og økt tetthet
● All silika er normalt reagert etter 2-3 måneder
● Forbedrer bestandigheten
03.12.2015
54
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsmaterialer
Mikrosilika – effekt på fasthet
03.12.2015
55
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsmaterialer
●
●
●
●
Flygeaske (FA)
Restprodukt fra kullfyrte kraftverk
Partikkelstørrelse omtrent som Portlandsement
I stor grad sfæriske partikler, noen av disse kan være hule
Består hovedsakelig av amorf silika, aluminiumoksid samt
kalk.
● Reagerer pozzolant, men kan også ha «hydrauliske»
reaksjoner, avh av typen
● Betydelig langsommere reaksjon enn silikastøv
– redusert varmeutvikling
– langsom fasthetsutvikling
● Gir høy tettet
Flygeaskepartikler ved 2000X forstørrelse. Den
store partikkelen til venstre er en hul partikkel
med åpning, fylt med mindre partikler
03.12.2015
56
Betongteknologi for rådgivere
Effekt av FA på fasthet
- eksempel for en gitt betongsammensetning
Opp til 3 mnd
Betong, v/b=0,40
03.12.2015
Ref: SVV lab.-data
Her: kFA=1,0
Opp til 2 år
(samme data, log-tid)
57
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsmaterialer
Slagg
● Biprodukt fra produksjon av råjern (ca 300 tonn slagg per 1000
tonn råjern)
● Kjemisk: består hovedsakelig av kalk, silika og aluminiumoksid
● Er latent hydraulisk: (dvs ikke pozzolant)
– aktiveres kjemisk ved høy pH, reagerer deretter omtrent som
Portlandsement
● Gir høy tetthet
● Langsommere enn Portlandsement, men raskere enn flygeaske
● Vanlig i slaggsementer med innblandingsgrad ca 30-70 %
03.12.2015
58
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsmaterialer
Flygeaske og slagg: kloridprofiler etter 25 års
felteksponering (Treat Island, Maine, USA)
● PC = Portlandsement
● FA = flygeaske
● SG = slagg
● Alle kloridprofiler målt etter 25 års
eksponering i tidevannsone
● SVÆRT god tetthet og motstand mot
kloridinntrengning for betonger med
flygeaske og slagg
●
03.12.2015
(Ref. Thomas et al 2011)
59
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsmaterialer
Negative eller uavklarte effekter av FA og slagg
● Kan gi redusert frostmostand for høye mengder flygeaske
og slagg
– Uavklart hvor grensene går. Statens vegvesen har startet opp
feltforsøk for å undersøke dette
● Økt karbonatisering – liten relevans for betong med lave
masseforhold, men kan være relevant ved høye
masseforhold (hus-betong)
● Kritisk kloridnivå for å initiere armeringskorrosjon er
uavklart, noen undersøkelser tyder på negativ effekt
– (Men den positive effekten av økt tetthet oppveier flere
ganger for dette…)
03.12.2015
60
Betongteknologi for rådgivere
Flygeaske - tilgjengelighet
● Norcem:
– Silo på Slemmestad, Ølensvåg og Bergen
– har levert til bl.a. Unicon og Norbetong
– mulig tilgjengelighet langs aksen Brevik-Trondheim fordi
kalktransport sørover gir ledig transportkapasitet ved retur
● Unicon:
– importerer også egen flygeaske. Tilgjengelig (minst) i Osloområdet og opp til Mjøsa.
● Flygaske er ikke vanlig handelsvare, vurderes etter
behov/prosjekt
03.12.2015
61
Betongteknologi for rådgivere
TILSLAG
03.12.2015
62
Betongteknologi for rådgivere
Tilslagets hulromsvolum er en sentral “egenskap”
- styres av gradering og kornform
● Matriks (sementpasta +
filler) må fylle opp hulrom
mellom tilslagskorn
● Vi må ha et overskudd av
matriks for å få flyt i
betongen. Størrelsen på
matriksoverskuddet
bestemmer konsistensen
Bestemmes i en beholder med kjent volum
- måling av vekt og bestemmelse av
hulromsvolum i det sammensatte tilslaget
Betongteknologi for rådgivere
Tilslagssammensetning og hulrom
Hulrom i samlet tilslag [%]
45
8/16 mm pukk
8/24 mm pukk
40
8/32 mm pukk
35
høy v/b
lav v/b
30
25
0
20
40
60
Steinandel [%]
03.12.2015
80
100
ref: S.Smeplass 64
Betongteknologi for rådgivere
Nødvendig matriksvolum
ref: S.Smeplass
Betongteknologi for rådgivere
Skjærkapasitet
● For konstruksjonsdeler uten beregningsmessig behov for
skjærarmering: (NS-EN 1992-1-1, NA.6.2.2(1))
● Redusert faktor k2 (fra 0,18 til 0,15) dersom steinstørrelse
mindre enn D16 benyttes, eller mengden grovt tilslag >
4mm er mindre enn 50 %
● Også redusert skjørkapasitet skal forutsettes hvis det
benyttes grovt tilslag med mer enn 15% kalkstein, eller
annet tilslag med tilsvarende lav fasthet
● Tilslag med redusert skjærkapasitet kan bare benyttes der
det er angitt i betongspesifikasjonen
03.12.2015
66
Betongteknologi for rådgivere
Eksempel på betongresept SV-40
Reseptene for 1 m3 kan variere en god del avhengig av
flere stedlige forhold, men kan «typisk» være:
380 kg Anlegg FA sement
15 kg silikastøv
160 kg vann totalt: 160/(380+2x15)=0,39
880 kg sand 0 – 8 mm
350 kg 8 – 16 mm stein (pukk)
550 kg 16 -22 mm stein (pukk)
42 – 48% av samlet
tilslag < 4 mm
2,0 kg P
2,8 kg SP
1,5 kg L-stoff utblandet 1:9
03.12.2015
67
Betongteknologi for rådgivere
Rapport 177, desember 2013:
● I etterkant av innføringen av
Anlegg FA-sement ble det meldt
om økte problemer med
undermålere og oppnådd
karakteristisk fasthet for B45
● Tilgjengelige data tydet ikke på at
sementens fasthet var for lav i
forhold til produksjon av B45
betong
● En studie med et utvalg av vanlige
norske betongtilslag ble dermed
startet for å kartlegg effekt av
tilslag på trykkfasthet og E-modul
for B45-SV40.
03.12.2015
68
Betongteknologi for rådgivere
Effekt av tilslag på fasthet (terning)
●
●
●
●
Identiske resepter
SV-40
m=0,39, 4 % luft
Anlegg FA-sement
● Tilslag fra ulike deler av
landet, hovedsakelig fra
løsmasser
Ref: Lab.data SVV
03.12.2015
69
Betongteknologi for rådgivere
Effekt av tilslag på E-modul
Ref: Lab.data SVV
03.12.2015
70
Betongteknologi for rådgivere
Los Angeles-verdi og mekaniske egenskaper
03.12.2015
71
Betongteknologi for rådgivere
E-modul
● NS-EN 1992-1-1 «Eurokode 2: Prosjektering av
betongkonstruksjoner – Del 1-1: Allmenne regler og regler
for bygninger» viser en tabell (3.1) for Ec for ulike
fasthetsklasser, og angir et beregningsmessig forhold
mellom fasthet og E-modul etter formelen:
● Ecm = 22 (fcm/10)0,3
– Hvor fcm er fck (sylinder) + 8 MPa
● Utgangspunktet er tilslag av kvartsitt.
● For tilslag av kalkstein og sandstein angir standarden at
verdien bør reduseres med henholdsvis 10 og 20 %
● For basalt bør den økes med 20 %
03.12.2015
72
Betongteknologi for rådgivere
Sylinderfasthet og målt E-modul 28 døgn mot
beregnet Ec beregnet ut fra målt fasthet
(målte verdier er for samme betongresept med ulike tilslag)
Ref: Lab.data SVV
03.12.2015
73
Betongteknologi for rådgivere
Tilslag – effekt på bestandighet
● I første må vi ta nødvendige forhåndsregler ved bruk av
alkalireaktive tilslag. Regler gitt av Norsk betongforenings
publikasjon nr. 21
– Bruk av reaktivt tilslag er tillatt i kombinasjon med
lavalkalisementer, flygeaskesementer og slaggsementer
– NB: «Dobbel sikring» ved spesielt fuktig og varme miljø, og ved
konstruksjoner av «monumental» karakter (ref. forelesning M.
Maage)
● Magnetkis: Kan gi skadelige reaksjoner, opprissing og tap
av fasthet
– Ivaretatt i NS-EN 206 og NS-EN 12620 ved begrensninger i
totalt svovelinnhold dersom magnetkis er påvist
03.12.2015
74
Betongteknologi for rådgivere
RASK EGENSKAPSUTVIKLING
SEN EGENSKAPSUTVIKLING
KONTROLL PÅ EGENSKAPSUTVIKLING
03.12.2015
75
Betongteknologi for rådgivere
Fasthet
Oppspenning
● Eksempel: Tverlandsbrua, FF-bru (Bodø)
– B55 SV30 (MF40), dvs. fck=67 MPa for terning
– Krav ved oppspenning: >47 MPa terning (=70% av 67 MPa)
– Entr. sitt ønske: Oppspenning «tidlig» (helst 2-3 døgn)
– Stor utfordring å finne riktig betongresept!
Det ble:
• masseforhold 0,35
• blanding av 80 % Std FA og 20% industrisement
• tilslag fra Mørekysten
03.12.2015
76
Betongteknologi for rådgivere
Fasthetsutvikling
- vinterstøp eller behov for spesifikke MPa tidlig
(Svært få entreprenører behersker herdeteknologi, dvs. at man kan beregne
fasthetsutviklingen på forhånd for ulike klima og herdetiltak)
● Fasthetsutviklingen måles gjerne først i lab. ved 20 oC herding
● Kontroll på fasthet i prosjektet begrenser seg ofte til at man måler
noen temperaturer i konstruksjonen under herding, og anslår
fastheten ved hjelp av fasthetsdata fra 20 oC herding
● ..eller simpelthen fra terninger som ligger oppå konstruksjonen med
tildekking (greit nok – gir antagelig konservative anslag på fasthet)
● Norcem har et enkelt nedlastbart program, HETT97, som regner
temperaturer og fastheter på tidligere prøvde betonger med ulike
(Norcem-)bindemidler og i ulike bestandighetsklasser. Kan være til
hjelp for overslag/planlegging!
(mål temperatur der det er viktigst at riktig fasthet er oppnådd!)
03.12.2015
77
Betongteknologi for rådgivere
Fasthetsutvikling
Herdeteknologi
Med slike data kan man….
03.12.2015
78
Betongteknologi for rådgivere
Fasthetsutvikling
Herdeteknologi
…beregne fasthetsutviklingen for målt eller beregnet
temperaturutvikling for konstruksjonen
Program: Hett97
Ref: Byggforskserien
03.12.2015
79
Betongteknologi for rådgivere
03.12.2015
80
Betongteknologi for rådgivere
Selvkomprimerende betong (SKB)
- Hvorfor bruk SKB?
- Hvilke konsekvenser har det?
- Husk NB-Publ. Nr. 29 Veiledning for
produksjon og bruk av selvkomprimerende
betong
03.12.2015
81
Betongteknologi for rådgivere
Gunstige bruksområder for SKB
● Store og kompliserte
konstruksjoner med mye
vibrering
● Konstruksjoner med store
utsparinger
● Vanskelig tilkomst
– Sjakter, innstøping av farlig
gods, overforskaling
– tunnelportaler
03.12.2015
82
Betongteknologi for rådgivere
Matriksbehov i SKB kontra ordinær betong
Ordinær
kvalitet
Høy
kvalitet
Matriksvolum [l/m3]
360
350
340
330
Økt matriks
SKB
SU 650 mm
Økt matriks
320
310
300
OKB
290
synk 200 mm
280
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
v/c-tall
03.12.2015
83
Betongteknologi for rådgivere
SKB
Andre egenskaper enn ordinær betong?
● SKB kan gi noe høyere risstendens i plastisk fase (pga
høyere finstoffinnhold)
● Risstendens i herdefasen: ikke høyere for SKB, så lenge SKB
ikke innebærer vesentlig økning i mengde sementlim
● Uttørkingssvinn: Økt mengde sementlim vil øke
uttørkingssvinnet. Bruk av filler for å øke matriksvolumet
gir ingen økning i uttørkingssvinn.
– Kalksteinsfiller kan gi redusert uttørkingssvinn
● Mekaniske egenskaper blir i relativt liten grad påvirket,
såfremt masseforholdet ikke endres
● Noen eksempler på forbedrede bestandighetsegenskaper
(spesielt frost/salt motstand), men generelt små forskjeller
såfremt masseforholdet ikke endres
● Obs: redusert skjærkapasitet dersom mengden grovt tilslag
reduseres mye
03.12.2015
84
Betongteknologi for rådgivere
TILSETNINGSSTOFFER
03.12.2015
85
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsstoffer
Vannreduserende/plastiserende (P og SP)
● Plastiserende TSS (P-stoff)
– Reduserer vannets overflatekrefter; partiklene frastøter
hverandre og binder også mindre vann i fersk fase
● Superplastiserende TSS (SP-stoffer/Co-polymer)
– Virker i hovedsak ved såkalt sterisk hindring, hvor
polymerenes sidegrener skyver partiklene fra hverandre
– Co-polymer SP-stoff er effektive, relativt billige, gir liten
retardasjon og redusert separasjonstendens
03.12.2015
86
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsstoffer
L-stoff og R-stoff
Luftinnførende stoff (L-stoff)
● Øker betongens motstand mot frostpåvirkning
● Gir forbedret støpelighet og redusert separasjon
● Gir redusert fasthet
Størkningsretarderende (R-stoff)
● Forsinker kjemisk prosess mellom sement og vann
– Ved lang transport, for å forlenge åpen-tiden etc.
● Gir en viss plastiserende effekt
● Gir raskere herding når betongen først binder av
03.12.2015
87
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsstoffer
Akseleratorer
Størkningsakselerator
● Brukes ved gulvstøp for å kunne glatte tidligere, ved
glidestøp etc.
● Gir ikke raskere fasthetsutvikling
● Raske sementer og varm betong er et godt alternativ
Sprøyteakselerator
● Tilsettes i munnstykket, gir umiddelbar størkning
● Tidligere ble natriumsilikat (vannglass) benyttet, i dag
brukes hovedsakelig «alkalifrie» akseleratorer
Herdeakselerator
● Tidligere: kalsiumklorid, er ikke tillatt i dag (klorider……)
● Kloridfrie stoffer tilgjengelige, er relativt lite effektive
● Alternativer: rask sement, varme….
03.12.2015
88
Betongteknologi for rådgivere
Tilsetningsstoffer
Andre stoffer
Antiutvaskingsstoff (AUV-stoff)
● Brukes ved oppstart av undervannstøp
● Gir svært kohesive og viskøse betonger, men med svært
god utflytningsevne
Stabilisatorer:
● Gir betongen økt stabilitet ved å gi økt viskositet
● Brukes f.eks i SKB
Ekspanderende stoff
● Vanligst i mørtler til innstøping av bolter, ved understøp
etc.
● Kan også blandes inn i betong
● Oftest aluminiumspulver som gir en reaksjon med utvikling
av gassbobler og dermed økt volum
03.12.2015
89
Betongteknologi for rådgivere
Oppdrag utført!
03.12.2015
90
Betongteknologi for rådgivere