Större delen av delen av detta arbete har bestått av att förbereda och genomföra laboratorieförsöken samt att ställa upp Excelldokument för att genomföra beräkningar med de testade beräkningsmodellerna. Vid framtagandet av de olika betongrecept som skulle användas gjordes mindre satser på 20 liter vilket resulterade i 5 godkända recept på självkompakterande betong. Intentionen var initialt att det vid varje labbförsök skulle blandas betong i en sådan mängd att det skulle räcka för att utföra alla deltesterna samt att fylla formen med betong. Detta innebar att ca. hundra liter betong skulle behövas. Vid det första labbförsöket förbereddes alla deltesterna och en tillräcklig mängd betong enligt recept 1 (se tabell 2) blandades. När betongen var färdigblandade upplevdes den vara mer flytande än vad den var vid framtagandet av receptet. För att kontrollera betongen utfördes ett sättmått som resulterade i ett utflyt på 900mm samt separation i betongen. Slutsatsen av detta var att det inte var en bra metod att blanda en sådan stor mängd betong på en gång. För att även testa försöksuppställningarna genomfördes sedan de fyra deltesterna med den tillblandande betongen.
Att utföra alla deltesterna på samma gång var ingen bra metod då det blev för stressigt för att kunna utföra deltesterna på ett kontrollerat sätt. I kombination med att betongen inte blev bra när volymen som blandades ökade från 20 till 100 liter och bristande kontroll vid utförande av deltesterna så gjordes valet att dela upp deltesterna.
Laborationen delades därmed upp i två olika utföranden, vilka presenteras nedan:
Utförande A: Deltesteterna Sättmått och Form utförs.
Utförande B: Deltesterna Tixometer och Tumtest utförs.
Betongens sammansättning skiljde sig som sagt stort när den tillblandade volymen ökades, jämfört med när mindre volymer blandades. Detta berodde troligtvis på att en annan blandare användes för de större volymerna då den mindre blandaren, som användes vid framtagande av recepten, inte hade en tillräcklig kapacitet för att blanda de volymer som krävdes. Till följd av att den större blandaren inte kunde återskapa en sådan betong som togs fram med den lilla blandaren gjordes valet att inte använda recept 2 och 6. Istället togs recept 8 fram, vilket var en mycket mer trögflytande betong jämfört med de andra. Även om den betong som gavs av recept 8 inte klassificeras som en själkompakterande betong enligt Svensk fabrikskbetongförening (u.å) gav den intressanta resultat vid jämförelse av de formtryck som beräknades med beräkningsmodellerna.
Valet att dela upp de test som skulle utföras vid laborationerna i två delar innebar att de resultat som erhölls var mer exakta jämfört med de resultat som skulle erhållits om alla testen skulle ha utförts samtidigt. Alla tester skulle dock ha kunnat genomförts samtidigt om man hade varit flera personer som hade kunnat hjälpa till, men den möjligheten fanns inte när laborationerna genomfördes.
Idag finns igen accepterad metod för att beräkna formtryck vid användande av självkompakterande betong. Detta har lett till att dimensionering av formar utgår från antagandet att trycket kommer att vara hydrostatiskt. Tidigare studier har enligt Perrot et al.
(2009); Beitzel (2010); Lange & Tejeda-Dominguez (2005); Proske (2007) visat på att så inte är fallet. Vid gjutningar med SKB:er har formtrycket istället blivit lägre än ett hydrostatiskt tryck. De formtryck som uppmättes vid laborationerna stödjer detta då de uppmätta formtrycken låg på nivåer av ca. 92-95% av hydrostatiskt tryck. Trots de stora skillnader i gjuthastighet som
41
användes (ca. 11-29m/h) var alltså de maximala formtryck som uppmättes på liknande nivå jämfört med hydrostatiskt tryck. Att formtrycken låg på ungefärligt samma nivå var ett oväntat resultat med tanke på den stora variationen i gjuthastighet. Dessa resultat leder till funderingar till vilka formtryck som maximalt kan uppnås. Var ligger gränsen för hur höga formtryck som kan fås vid användande av SKB:er gentemot hydrostatiskt tryck, och vilka gjuthastigheter krävs för att i så fall få det trycket.
Resultatet visar på stor likhet för de formtryck som beräknas enligt Ovarlez och Roussels och Betizels beräkningsmodeller. Båda modellerna beräknar formtryck som i princip är identiska med ett hydrostatiskt tryck. Från analysdelen kan man se att parametrarna Athix och Cthix
inverkan på formtrycket är minimal vilket förklarar varför de beräknade formtrycken är så lika med ett hydrostatiskt tryck. I resultatdelen ger även Gardner mfl. beräkningsmodellen formtryck som är snarlika med ett hydrostatiskt tryck. En tendens till att formtrycket sjunker när fyllnadshöjden steg kan dock ses vilket förtydligas i analysdelen. I analysdelen kan man se hur det kriterium som finns uppsatt for modellen påverkar formtrycken genom att utifrån gjuthastighet, formhöjd och betongens tixotropi begränsa vilket maxtryck som kan erhållas.
Garnder mfl. beräkningsmodell tar därmed, jämfört med Ovarlez och Roussels och Betizels beräkningsmodeller, större hänsyn till tixotropins inverkan på formtrycket. Vidare visar analysen av Gardner mfl. modell att när betongen inte bildar en strukturuppbyggnad tillräckligt snabbt jämfört med hur snabbt formen fylls med betong, gör små variationer i gjuthastighet att formtrycket stiger kraftigt. Det var endast med Khayat och Omrans beräkningsmodell som en tydlig skillnad för de beräknade formtrycken jämfört med ett hydrostatiskt tryck kunde ses, där störst skillnad kunde ses för recept 8. Även här kunde en trend ses att formtrycket sjönk ju högre formen blev. Närmare analys av Khayat och Omrans modell visar på att formtrycket faktiskt sjönk gentemot ett hydrostatiskt tryck för att sedan nå ett maximum. Efter att detta maximum nåtts ger modellen sedan formtryck som sjunker mot noll i takt med att formhöjden blir högre.
Ingen av de undersökta modellerna har utifrån de använda betongerna beräknat formtryck som är likvärdiga med de formtryck som uppmättes under laborationerna. De beräknade formtrycken har generellt varit för höga för alla modeller. Den tixotropiska inverkan på formtrycket verkar således ha en för liten effekt i modellerna när formhöjden är så låg som 2m.
Från analysen kan man tydligare se hur tixotropin tas till vara på i modellerna vilket resulterar i formtryck som är betydligt lägre än hydrostatiskt tryck. Av de utvärderade modellerna är intrycket att modellen utvecklad av Gardner mfl. är den modell som på ett mer korrekt sätt tar till vara på tixotropin i betongen för att beräkna formtryck.
Det mätsystem som användes för att mäta formtrycken har tagits fram av Vema Distant och är under utveckling. Att jag fick möjlighet att använda Vema Distant’s mätsystem var en mycket viktig tillgång i projektet för att överhuvudtaget kunna göra mätningar på formtryck. Att använda alternativa mätmetoder som exempelvis att mäta kraften i formstag eller att mäta töjningar i formen kunde inte användas då inget material för att använda dessa mätmetoder fanns tillgängligt. Vissa problem med det använda systemet upptäcktes vid laborationerna, vilket troligtvis beror på att systemet är under utveckling. Först och främst var givarna inte förkalibrerade och det fanns inga värden för hur mycket givarna skulle kalibreras. Istället genomfördes ett vattentest för att ta fram korrektionsfaktorer för respektive givare, se avsnitt 3.2.2.1. Alla mätvärden som insamlades behövde även korrigeras med avseende på att tryck uppmättes även om givarna inte belastades av något.
42
Ett andra problem som upptäcktes var att det tryck som givarna registrerade ökade efter det att formfyllnaden var klar. Vid användande av recept 1 registrerade P1korr. och P2korr. tryck som ökade mot givarens kapacitet (50 kPa), se figur 11. Liknande beteende med att givarna registrerade ökande tryck sågs även för de resterande recepten. För recept 4 och 5 registrerade P3korr. formtryck som efter avslutad formfyllnad nästan fördubblades. Vid användande av recept 8 registrerade P1korr. och P2korr. tryck som direkt efter formfyllnad avtog medans P3korr.
registrerade tryck som ökade. Om man bortser från de tryck som registreras efter att formen fyllts så verkar de registrerade trycken efter korrektion vara rimliga. Då så pass höga gjuthastigheter användes borde formtrycken stiga enligt ett linjärt beteende samt vara tryck som ligger nära ett hydrostatiskt tryck, figurerna 12, 14, 16 och 18 visar på att så också var fallet.
Det är endast de formtryck som registrerats fram till och med att formfyllnaden avslutades (upp till ca. 2m) som används vid jämförelse mot de beräknade formtrycken från modellerna.
Därmed utesluts de värden som inte verkade rimliga efter det att formen fyllts från resultaten.
I denna rapport har två olika metoder för att testa en betongs strukturuppbyggnad används.
Även om utförandet av tumtestet och sättmåtten ser olika ut är principen bakom dessa metoder egentligen densamma, nämligen att vänta och se hur lång tid det tar för en betong att tillstyvna.
Valet att använda sig av en vingborr i deltestet Tixometertest grundar sig i de försök som genomfördes av Khayat och Omran (2011b). De genomförde ett stort antal tester där de kontrollerade metodens utformning och reliabilitet. I rapporten presenterar de även en alternativ metod som de kallar för Incline plane test (IP-test). Med IP-testet beräknas också, likt testet med vingborren, det vridmoment som krävs för att skjuva en betong genom att låta en betong flyta ut på en platta med en given lutning och råhet. IP-testet valdes bort då metoden med vingborren ansågs vara lättare att genomföra med tanke på tillgång till arbetsyta och material.
Vid användandet av beräkningsmodellen i DIN 18218:2010-01 beräknades formtryck som var långt högre än hydrostatiskt tryck. Trots att värdena på faktorn Te var ungefärligt lika med de värden som presenterades i Billberg (2013) blev de beräknade formtrycken mycket högre. I och med dessa resultat verkade något vara fel med hur beräkningsmodellen användes. Då jag hade problem med att få tillgång till själva standarden kunde jag inte kontrollera vad detta fel skulle kunna vara. Jag kan därför inte säga att de formtryck som beräknas i denna rapport är representativa för hur väl modellen beräknar formtryck. De viktigaste resultaten från användandet av modellen är de värden på tillstyvnadstid (Te) som beräknades med tumtesten som jag inte ser att det skulle vara några problem att använda vid senare tillfällen.
6.1 Förslag på fortsatt arbete
Utifrån de resultat som presenterats i arbetet är det ingen av de undersökta modellerna som lyckas beräkna formtryck som liknar de tryck som uppmätts med tryckgivare. De undersökta beräkningsmodellerna måste därför vidareutvecklas för att på ett bättre sätt kunna förutspå vilket formtryck som kan förväntas vid gjutningar.
Ett intressant arbete vore att på riktigt pressa gränserna för vilka formtryck som kan uppnås vid användande av SKB:er. Detta skulle kunna göras genom att fylla höga formar med höga gjuthastigheter för att få en bättre insikt i vilket maximalt formtryck som man kan förvänta sig.
43