Projekt 12903 – Avslutat Härdningstemperaturens effekter på den unga betongens egenskaper.
Fördjupningsmaterial
Slutrapport
Sammanfattning
Forskningsprojektet Härdningsförloppets effekt på betongens egenskaper i ett tidigt skede, har syftat till verifiering och undersökning av härdningstemperaturens effekt på autogen krympning och självuttorkning.
Slutsatser
- Värmehärdning vid variabla temperaturnivåer medför en icke försumbar svällning. Detta kan minska de påfrestningar som härrör från betongkrympning och temperaturrörelse i ett tidigt skede för vissa applikationer.
- Högre härdningstemperaturer och längre värmehärdning leder till mer framträdande svällning särskilt för recept med lågt vct.
- Lägre härdningstemperatur (35°C) leder inte automatiskt till mindre svällning vart gränsen går för obefintlig svällning har inte kunnat utredas i studien. I den begränsade provningen kunde svällningen inte härledas direkt till innehållet av flygaska (FA) i cementen. Betongmixen med totalt 30 % FA uppvisade ingen märkbar svällning.
- Kallhärdning (6oC), som var tänkt att simulera gjutning i kallt klimat visade sig försena, utan att minska svällningen.
- Den observerade expansionen avstannade inte under försökets 2 veckor. Försöksuppställningen och -styrningen utformades ursprungligen för att samla indata för att anpassa befintliga modeller för autogen krympning till varierande härdningstemperaturer. Befintliga beräkningsmodeller för autogen krympning ger en acceptabel förutsägelse för några referensprov men lämpar sig dåligt för alla värmehärdade prov, i synnerhet efter avsvalningsfasen.
- Temperaturutvidgningskoefficienten är svår att bestämma från aktuella försök.
Rekommendationer för produktion, utförande och förbättrad kvalitet
Studien visade att befintlig modell har vissa nackdelar, främst relaterade till en eventuell svällning som inte beaktas. Fenomenet blir allt viktigare för en ny generation av sammansatta portlandcement och i de fall då sekundära cementbaserade bindemedel används.
Resultaten från denna studie klarlägger problemen hos de nuvarande modellerna och utgör en bas för mer ingående forskning i syfte att utveckla nya och mer tillförlitliga modeller.
En ny aspekt som bör studeras mer är möjligheten att utnyttja den observerade svällningen för att minska sprickrisken i den unga betongen. Om denna svällning kan introduceras på ett kontrollerat sätt genom till exempel ett väl anpassat betongrecept eller optimerade härdningsförhållanden kan eventuellt krympningen och därmed sprickrisken minskas för unga betonger med relativt låg draghållfasthet.
Ett framgångsrikt genomförande av en sådan studie skulle kunna leda till utveckling av förbättrade sprickfria betonger. Vidare har den potentialen att förändra tillverkningsprocessen och gjutteknologin, samtidigt som egenskaperna i den hårdnade betongen förbättras. En lägre sprickrisk skulle även öka hållbarheten för materialet och minska kostnaderna för tidiga reparationer.
Slutredovisningen utgörs av rapporten "Härdningstemperaturens effekter på den unga betongens egenskaper", Andrzej Cwirzen och Katalin Orosz, bägge LTU
Slutsatser
- Värmehärdning vid variabla temperaturnivåer medför en icke försumbar svällning. Detta kan minska de påfrestningar som härrör från betongkrympning och temperaturrörelse i ett tidigt skede för vissa applikationer.
- Högre härdningstemperaturer och längre värmehärdning leder till mer framträdande svällning särskilt för recept med lågt vct.
- Lägre härdningstemperatur (35°C) leder inte automatiskt till mindre svällning vart gränsen går för obefintlig svällning har inte kunnat utredas i studien. I den begränsade provningen kunde svällningen inte härledas direkt till innehållet av flygaska (FA) i cementen. Betongmixen med totalt 30 % FA uppvisade ingen märkbar svällning.
- Kallhärdning (6oC), som var tänkt att simulera gjutning i kallt klimat visade sig försena, utan att minska svällningen.
- Den observerade expansionen avstannade inte under försökets 2 veckor. Försöksuppställningen och -styrningen utformades ursprungligen för att samla indata för att anpassa befintliga modeller för autogen krympning till varierande härdningstemperaturer. Befintliga beräkningsmodeller för autogen krympning ger en acceptabel förutsägelse för några referensprov men lämpar sig dåligt för alla värmehärdade prov, i synnerhet efter avsvalningsfasen.
- Temperaturutvidgningskoefficienten är svår att bestämma från aktuella försök.
Rekommendationer för produktion, utförande och förbättrad kvalitet
Studien visade att befintlig modell har vissa nackdelar, främst relaterade till en eventuell svällning som inte beaktas. Fenomenet blir allt viktigare för en ny generation av sammansatta portlandcement och i de fall då sekundära cementbaserade bindemedel används.
Resultaten från denna studie klarlägger problemen hos de nuvarande modellerna och utgör en bas för mer ingående forskning i syfte att utveckla nya och mer tillförlitliga modeller.
En ny aspekt som bör studeras mer är möjligheten att utnyttja den observerade svällningen för att minska sprickrisken i den unga betongen. Om denna svällning kan introduceras på ett kontrollerat sätt genom till exempel ett väl anpassat betongrecept eller optimerade härdningsförhållanden kan eventuellt krympningen och därmed sprickrisken minskas för unga betonger med relativt låg draghållfasthet.
Ett framgångsrikt genomförande av en sådan studie skulle kunna leda till utveckling av förbättrade sprickfria betonger. Vidare har den potentialen att förändra tillverkningsprocessen och gjutteknologin, samtidigt som egenskaperna i den hårdnade betongen förbättras. En lägre sprickrisk skulle även öka hållbarheten för materialet och minska kostnaderna för tidiga reparationer.
Slutredovisningen utgörs av rapporten "Härdningstemperaturens effekter på den unga betongens egenskaper", Andrzej Cwirzen och Katalin Orosz, bägge LTU
Projektansvarig
- Skanska Sverige AB
Projektledare
- Hans Hedlund hans.hedlund@skanska.se