• No results found

Undersökning av tid-hållfasthetsamband för cementbundet grus vid olika temperaturer

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Undersökning av tid-hållfasthetsamband för cementbundet grus vid olika temperaturer"

Copied!
36
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

ISSN 0347-6049

i VPf/meddelande l

522

)

'

1987

Undersökning av tid-hållfasthetsamband för

cementbundet grus vid olika temperaturer

Örjan Petersson och Bo Karlsson

Vag- och Trafik- Statens väg- och trafikinstitut (VT!) * 581 01 Linköping

(2)

V77Ineqçielanâe i

522

.

19.97

Undersökning av tid-hållfasthetsamband för

oementbundet grus vid olika temperaturer

Örjan Petersson och Bo Karlsson

VTI, Linköping 198 7

T Väg-00h af/lf-

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - 581 01 Linköping

(3)
(4)

FÖRORD

Föreliggande VTI Meddelande utgör resultatet av ett delprojekt inom huvudprojektet "Cement i Vägöverbyggnad". Projektet "Cement i Väg-överbyggnad" är ett samfinansierat projekt av Stiftelsen Svensk

Betong-forskning, Vägverket och VTI. I projektets styrgrupp för "Cement i

Vägöverbyggnad" ingår följande personer: Håkan Wilhelmsson Vägverket Sten Pettersson "

Bo-Göran Hellers Cement- och betonginstitutet Jan Byfors AB Betongindustri

Lars Holmgren Cementa AB

Ulf Gejhammar "

Ingemar Bronge Väg- och trafikinstitutet

Örjan Petersson

"

Örjan Petersson

(5)
(6)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

' SAMMANFATTNING SUMMARY

1

.

BESTÄMNING AV TIDPUNKT FÖR BELASTNING AV CG FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR BERÄKNINGSMODELLEN RESULTAT AV LABORATORIEPROVNING LABORATORIEPROVNINGENS UTFÖRANDE BAKGRUND REFERENSER

FÖRTECKNING ÖVER BILAGOR

VTI MEDDELANDE 522 Sid II 12 18

ml

22

(7)
(8)

Undersökning av tid-hållfasthetsambänd för cementbundet grus vid olika temperaturer

av Örjan Petersson och Bo Karlsson

Statens väg- och trafikinstitut (VTI)

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Föreliggande undersökning har haft som målsättning att få fram sam-band mellan hållfasthetstillväxt, tid och temperatur, samt att applicera dessa samband på ett sådant sätt att följande frågeställningkan på ett relativt enkelt sätt besvaras: När kan ett CG-lager med viss tjocklek belastas för visst axeltryck vid rådande temperaturförutsättningar? I undersökningen har ett antal provkroppar tillverkats,- för att få härda under olika tidsperioder och temperaturer. Efter härdning har

prov-kropparnas tryckhållfasthet bestämts, från känd tryckhållfasthet har

elasticitetsmodulen bestämts, Med kända hållfasthetsegenskaper har samband framtagits för tillåtet axeltryck vid en viss CG-tjocklek och

vid en viss tidpunkt.

För att ta hänsyn till olika temperaturers inverkan har en från

betongindustrin använd metod applicerats. Metoden bygger på Arrhenius

ekvation för termisk aktivering. Ett tidsekvivalent tal (tekv) beräknas,

talet motsvarar mognadsgraden för betong som lagrats vid +200C. " Med det här beskrivna synsättet kan hänsyn tas till följande variabler för att bestämma när det nylagda skiktet kan belastas: tjocklek, tid,

last och temperatur.

(9)
(10)

II

Investigations of time-strength relations in cement-bound gravel at various temperatures

By Örjan Petersson and Bo Karlsson

Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI) 5-581 01 LINKÖPING

Sweden

SUMMARY

This investigation was designed to obtain the relations between strength development, time and temperature and to apply these relations in finding a relatively simple answer to the question "When can a CG layer

(Cement-bound Gravel) with a certain thickness be subjected to a

certain axle load assuming a given temperature"?

A number of test specimens were manufactured for the investigation

and were allowed to cure for different times and in different tempera-tures. After curing, the compressive strenght of thetest specimens was determined and used to calculate the modulus of elasticity. Known

strength! properties were used to determine relations for permitted axle

load at a certain CG thickness and at a certain time.

In order to take into account the influence of various temperatures, a method used in the concrete industry has been applied. The method is based on Arrhenius', equation for thermal activation. A time equivalent

coefficient (tekv) which correspond to the level of maturity of concrete

stored at +20°C is calculated.

The approach described here allows attention to be paid to the variables ' of thickness, time, load and temperature in determining when the newly laid layer ca be loaded.

(11)
(12)

l BE'STÄMNING AV TIDPUNKT FÖR BELASTNING AV CG Målsättningen för den här undersökningen har varit att få fram ett enkelt sätt för att kunna bestämma när ett nylagt CG-lager kan belastas med tanke på rådande temperatur. För detta ändamål har figur 1.1 framtagits, där' samband mellan tillåtet axeltryck för olika CG-tjocklekar och tid efter läggning är uppgjorda. Sambandet gäller för

en normal CG med tryckhållfasthet av 10 MPa efter 7 dygn vid

tempe-raturen +200C. För att ta hänsyn till de temperaturer som varit under perioden kan ett för betongändamål Vanligt synsätt användas, nämligen den s k kA-metoden. Max hjultryck axcltryck ton ton H 200 H:160 H: 120 H:100 0.5 03 1 1.'5 å ä L å 6 i á

Figur 1.1. Samband mellan max axeltryck, CG-lagrets tjocklek och den ålder vid vilket ett visst axeltryck kan tillåtas vid +200C.

I bilaga 1 finns tabeller där de 5 kkA-koefficienterna för olika

tempe-raturer kan bestämmas. Med dessa koefficienter och aktuell tidsperiod

kan tekv bestämmas. Värdet av tekv kan sedan användas i figur 1.1 för

att bestämma aktuellt tillåtet hjultryck/axeltryck. Några exempel

illustrerar förfarandet:

(13)

Beräkningsgângen sker i tre olika steg.

1. Avläs temperaturfaktorn = kA ur bilaga 1. För varje tidsintervall t mellan två temperaturobservationer avläses i bilaga 1 storleken på temperaturfaktorn kA.

M

2. Beräkna ekvivalent CG-âlder tekv = summa (kA ° At)..

3. Ur figur 1.1 bestäms tillåtet hjultryck för 'aktuell CCS-tjocklek.

Exempel 1:

Observation l) 2)

Tid

CG-temp

t

kA

At - kA

tekv

-.-efter

Z(At°kA)

läggning CO tim 0 15 - - - -6 12 6 0.67 4.02 4.0 18 8 12 0.50 6.00 '10.0

24

13

0.52

3.12 '

13.1

30 14 0.67 4.02 17.1 42 10 12 0.59 7.08/ 24.2

Avläsning i figur 1.1 visar att för ett CG-lager av 160 mm kan efter 24 timmar ett maximalt hjultryck av ungefär 3 ton tillåtas.

(14)

Exempel 2:

Observation

l)

2)

Tid CG-temp t kA A t ° kA tekv =

efter

läggning

C0

tim

2(At' k A.)

0 25 0 - - -6 22 6 1.18 7.08 7.1 18 15 . 12 0.92* 11.04 18.1 24 24 6 0.96* 5.76 23.9 30 27 6 1.29 7.74 31.6 42 16 12 1.07* 12.84 44.4

*) Baserat på medeltemp.

Avläsning i' figur 1.1 ger för ett CG-lager med tjocklek av 160 mm att ett maximalt hjultryck av 5ton kan tillåtas. Av de två exemplen framgår hur man på ett enkelt sätt med ett fåtal observationer kan få en god bild av hur bärigheten ökar och därmed också kunna bestämma

trafikpåsläpp för lätta respektive tunga fordon.

Med flygaskainblandning fås en långsammare tillväxt än med enbart cement som bindemedel. Under förutsättning att andelen flygaska inte

överskrider 30 % och att den totala bindemedelshalten ökas med 50 %,

fås en tillväxt snarlik den som erhålls för en CG med enbart cement. I detta fall kan figur 1.1 tillämpas direkt. Om flygaskainblandningen överskrider 30 % (fortfarande med 50 % ökning av den totala

bindeme-delshalten) får en reduktion av faktorn tekv göras.

För en CG med 50 % flygaska multipliceras tekv med 1.8, mellan 30' och 50 0/o flygaskaandel varierar faktorn linjärtfrånl till 1.8. Detta

för-hållande gäller speciellt vid kortare tidsperioder än 6-7 dygn, efter

detta tillväxer en CG med hög flygaskaandel t o m snabbare än med

enbart cement (jämför figur 3.4).

(15)

För låga temperaturer +7 (jämför figur 3.5) visar att bägge CG-recep-ten med flygaska tillväxer något långsammare än CG med enbart cement. För de här beskrivna beräkningarna har denna skillnad vid låga temperaturer inte bedömts vara allvarlig utan att beräkningsmodellen ändå är på den säkra sidan.

(16)

2 FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR BERÄKNINGSMODELLEN

Förutsättningarna för den här beskrivna metoden att bestämma tid-punkten när ett CG-lager kan belastas bygger påett antal förutsätt-ningar enligt nedan:

- Hållfastheten för en normal CG med tryckhållfasthet av 10 MPa efter 7 dygn vid +200C, förutsätts variera enligt de i kapite13

beskrivna sambanden. Jämför figur 3.3, kurva för +200C, justerad till 10 MPa efter 7 dygn. Tillhörande E-modul vid olika

tryckhâll-fasthet enligt tabell 2.1.

Tabell 2.1.

:id

ygn

0.5

0.7

1

2

4

7

28

Tryckhåm thet 1.4 2.2 3.4

MPa

6.4

8.9 10

11

E-modul, GPa 5.9 7.5 9.3 _12.8 15.1 16 16.8

- Beräkning av aktuella spänningar/töjningar i underkant av CG-lagret har gjorts enligt beräkningsmodell figur 2.1.

(17)

p:

- a 2 ,H

2 a

4

e

o

b/ p

u=0.25

E=5.916.8 GPa h=100

200 mm

ALF-'0.35 E=100 MPa h=315 mm

:FO-35

2:40 MPa

h: 00

F igur 2.1. Beräkningsförutsättningar.

- Tillåtna töjningar i underkant av CG-lager baserade på de i referens (8) framtagna utmattningsformlerna, jämför ekv 2.1.

_ »

k2

'

N_k1 '(1/8) 2.1 N = antal hjulpassager e: = töjning i Ustr

kl = 1.83 - 10-8

k2 = 2.93

'Vid tiden 7 dygn förutsätts att tillåtet värde på 6 är 180 Ustr, vilket motsvarar ungefär l7001astväxlingar. Tillåten töjning vid andra tidi-gare tidpunkter, förutsätts samvariera med elasticitetsmodulen.

(18)

3 RESULTAT AV LABORATORIEPROVNINGEN

Tryckhållfastheterna från provning av cylindrar vid temperaturerna +7,

+20 och +30°C vid olika tidpunkter med bara cement som bindemedel

visas i figur 3.1. M P a \ 15< ,I / M:;///' //l /' U! u/l 10' V/' // /' ,/ ' /

./

z

./ ü / / / lf //

_/

,

/ / X' m ;V/ // FI(C+F)=0 c=5% ' / / '--0 *7°C . // _EJ +20°C / ---V +30°c 1 --"*' 05 0.7 1 2 10 7 28 91 DYGN

Figur 3.1. Cylinderhållfasthet vid varierande tidpunkter och

tempera-turer för CG med bara cement som bindemedel.

Som framgår av figuren tillväxer hållfastheten förhållandevis snabbt för

temperaturer över +20°C för cementbundet grus. För låga temperaturer

är tillväxten långsammare, men efter 28 dygn är hållfastheten i samma nivå som för högre temperaturer.

I figur 3.2 har trendkurvor (jämför ref l, 3, 7) för betong med ungefärlig samma tryckhållfasthet som CG vid 28 dygn inlagts. Kurvørna har för olika temperaturer justerats enligt den beskrivna (kapitel 5)

kA-meto-den.

(19)

Trendkurvor har beräknats enligt ekvation 3:1 (jämför ref l, 3).

bl

a1 x t e

f 0

haHf

=

(b1 - bg)

1 + a1/a2 x te 3:1 .F

28

Koefficienterna a 1, b 1, az och b2 har bestämts genom att med hjälp av tabell från ref l, 3 rita upp kurvorna för hållfasthet och respektive

koefficient och interpolerat fram värdena för 28 dygns-tryckhållfast-heten 13.5 MPa.

al = 0.0022, bål : 1.43 az = 1.0, b2 = 0.01

te : tid i timmar vid 20°C lagring

fzg = tryckhâllfasthet vid 28 dygn

m m

/FI(F+C)=0 c=5% f - G1'fgb1 .f ' hdllf ' 1* QY/GZijbi-Ezj 2. A 4 1

. ...-. ,7oc _ ./' _I +20°c /// * --v .30% __A ' 0,5 0,7 1 2 1. 7 * V z'a DYGN

Figur 3.2. Jämförelse med trendkurvor för ordinär betong.

Av figuren framgår att hållfastheten för betong är lägre än den

uppmätta under de första dygnen och speciellt också för låga

tempera-turer.

(20)

I figur 3.3 har därför en justering av koefficienterna gjorts i syfte att få en bättre överensstämmelse vid tidig ålder. Av ekvation 3:1 framgår att det är främst koefficienten bl som ändrar kurvans utseende medan al framför allt höjer/sänker kurvan över hela tidsperioden.

MP O 10'

FI(F*C)=O C=5°/o .n b, fhdllf = :1 3 _b ) 'fu 1+ 1/02' *. 1 2

Å'

l

/ 5 ' '/ / i; ./ ---o .7% 4 _-I +ZO°C ---V +30°C a,=o.oozz b,=1.68 . A .la / (12:0.90 b,=o.017 0,5 0,7 1 2 I. i 28 DYGN

Figur 3.3. Anpassning av ekvation 3:1 till försöksdata för CG med bara :

cement som bindemedel.

Som framgår av figuren är fortfarande överensstämmelsen inte så god i tidig ålder och låg temperatur, men å andra sidan är den på den säkra

sidan.

I undersökningen har också provats inverkan av att använda flygaska

och cement som bindemedel, De proportioner som använts har varit en flygaskaandel av 30 respektive 50 % av den totala bindemedelshalten.

Den totala mängden bindemedel har också ökats med 50 °/o för att uppnå

tillräcklig hållfasthet vid tidig ålder(7 dygn).

(21)

10

I figur 3.4 visas hur hållfastheten tillväxer med tiden vid +20°C för de olika blandningarna med respektive utan flygaskainblandning.

M P O \ TEMPERATUR +20°C D 7, ' /,// --o FHC+F)=0 c=sas , / ---- F/(C+F)=0,3 04,38% ---v FI(C+F)=0,S c=3,75% l \ \

LA

05 0,7 1 2 I. "/ is 91 DYGN

Figur 3.4. Hållfasthetsutveckling vid +20°C för olika blandningar med

respektive utanflygaska (F).

Av figuren framgår att hållfastheten för bindemedel med 30 % flygaska och förhöjd bindemedelshalt har en likartad hållfasthetsutveckling som

blandningen med bara cement som bindemedel. Tillväxten för

bland-ningen fortsätter även efter 28 dygn till skillnad från blandbland-ningen med bara cement som planar ut efter 28 dygn.

Med 50 % flygaska i blandningen fås en långsammare tillväxt, men redan efter 28 dygn är hållfastheten högre än för blandningen med bara cement respektive med 30 % flygaskainblandning.

Vid provning av samma blandningar men vid lägre temperatur (+7OC) visar att de båda blandningarna med flygaska har en lägre hållfasthets-tillväxt än för blandningen med bara cement, se figur 3.5.

(22)

ll

l O % // / 1s< / I_ / cp / 0/ '//./ v / /w ' /.// 4 /o/ 10 /r /i/ 4 0 _// // i TEMPERATUR*7°C

5

J

/'/

//

i

i

-o F/(C+F)=0 c=5°/ l l,// ---- FI(C+F)=0,3 54,38% .1, -o-v F/(C+Fl=0,5 c=3,75%

_//

g

4/ i" _

-- 4

l

l

1

05 07 1' 2 I. 7' is 91 DYGN

Figur 3.5. Hållfasthetsutveckling vid +7°C för olika blandningar med

respektive utan flygaska (F).

Även här visar de recept med flygaska en kraftig ökning av tillväxten efter 28 dygn, gäller framför allt blandningen med 50% flygaska. Blandningen med bara cement som bindemedel visar också på en fortsatt stor tillväxt efter 28 dygn, till skillnad från vid 20 respektive 30°C.

En mätning av temperaturen i provkropparna och i rumstemperatur för +7°C har gjorts för att se om eventuell värmeutveckling i provkroppen förhöjer provkropparnas temperatur. Resultatet visar att redan efter

3-4 timmar har provkropparna antagit den omgivande

rumstemperatu-ren och bibehåller densamma under provningen. Med tanke på provkrop-parnas utseende samt den ringa cementmängden är detta fullt rimligt och har också förutsatts i undersökningen.

(23)

12

4 LABORATORIEPROVNINGENS UTFÖRANDE

För att bestämma erforderlig cementhalt samt optimal vattenkvot gjordes ett antal instampningar enligt tung Proctor/TlSO AASHO. Kra-vet som ställdes var att tryckhållfastheten efter 7dygn i ZOOC, RH>9O °/o, skall uppgå till 10 MPa.

Först bestämdes optimal vattenkvot vid en cementhalt av 5 %. Detta har gjorts för två ballastmaterial, 0-20 och 0-32 material. Kornkurvor-na för det sammansatta materialet och för dess delmaterial framgår av bilaga 2. I tabell 4.1 redovisas resultaten från instampningarna med

olika vattenkvot.

Tabell 4.1. Bestämning av optimal vattenkvot.

Vattenkvot %/ballast

0-20

0-32

Anmärkning

4, 2 . Zl; 2 . 25

4.5 2.25 2.23, 2.29

5 2 . 26 2 . 27 vattenseparation

5 . 5 2 . 30 - - vattenseparation

Såsom optimal vattenkvot valdes 4.5 %. Den erforderliga cementhalten

för att uppnå lO MPa bestämdes efter instampning av prov med 3.5 och 7 % cement, och med 0-32 material. I tabell 4.2 redovisas resultaten av dessa prov.

(24)

13

Tabell 4.2. Bestämning av erforderlig cementhalt.

Cement- Vatten- Skrym- Tryckhäll- Medelvärde

halt kvot densitet fasthet

0/0

%

t/m3

MPa

MPa

3 4.5 2.25 4.9 - 3 4.5 2.24 5.2 5.2 3 4.5 2.26 5.6 5 4.5 2.26 9.6 5 4.5 2.27 10.9 10.3 5 4.5 2.25 10.3 7 #.5 2.28 15.6 7 4.5 2.27 12.8 13.3 7 4.5 2.25 11.5

Av ovanstående tabell framgår att 5 % cement är lämpligt för att uppnå BYA:s krav på 10 MPa.

Vid tillverkning av provkropparna för hällfasthetsbestämning vid olika temperaturer och tidsperioder har en s k fransk vibrometod använts. Metoden bygger på att provkroppen vibreras och komprimeras ihop till

en bestämd volym, jämför figur 4.1.

Fransk vi bro Truck

T

200

EEE???§25:.§353E§5:§§53?§t§§533

<:::::

..-*_ Wo

\/\./\/ Vibrationer i/d = 2.22

Figur 4.1. Fransk vibrometod.

VTI MEDDELANDE 522

Mod Proctor

127

(25)

14

Materialets skrymdensitet måste vara känd innan provkropparna

tillver-kas. Som synes så är slankhetstalen för "fransk vibrometod" och "Mod.

Proctor" olika och en justering mellan erhållna resultat från de två olika metoderna kan göras enligt ekvation 4:1 (55 137207).

Mod. P = 1.12 Fransk V. l4:1 För att få en jämförelse mellan de två metoderna har provkroppar tillverkats för 3, 5 och 7 % cementhalt vid den funna optimala

vatten-kvoten 4.5 %, jämför tabell 4.3.

Tabell 4.3. Bestämning av cementhalt med fransk vibrometod.

Cement- Vatten- Tryckhåll- Medelvärde Justerad

halt kvot fasthet Mod. P.

% % MPa MPa 3 4.5 3.7 3 4.5 2.9 3.0 3.4 3 4.5 3.5 5 7 4.5 7.6 5 4.5 8.6 8.3 9.3 5 4.5 8.7 7 4.5 16.0 7 4.5 11.3 12.5 14.0 7 4.5 10.1

Den uppnådda tryckhållfastheten stämmer relativt väl med Mod.

Proc-tor efter justering av olika slankhetstal. Någon hänsyn till att prov-kropparna har olika diameter för de två tillverkningsmetoderna har inte

gjorts, då dess betydelse är ringa (jämför SS 7207).

Vid den första tillverkningen av provkroppar med fransk vibrometod enligt ovan, fann vi att det var svårt att arbeta med en maximal stenstorlek av 32 mm. När den egentliga provserien har tillverkats har

därför en maximal stenstorlek av 20 mm valts att användas. En kontroll

(26)

15

av den optimala vattenkvoten gjordes enligt Mod. Proctor för att se om någon skillnad skulle erhållas om ett material 0-16 mm användes, jämför tabell 4.1. Någon egentlig skillnad från instampning med 0-32 materialet kunde inte upptäckas utan vattenkvoten 4.5 % användes för tillverkning av provserien.

Provserien består av 138 provkroppar som tillverkats enligt fransk vibrometod. Cylindertryckhållfastheten har bestämts vid olika tidpunk-ter för provkropparna som varit lagrade vid olika temperaturer.

Följande temperaturer har provats: +7, +20 och +30°C. För prov-kropparna som varit lagrade i dessa temperaturer och vid en fuktighet >9O % relativ fuktighet har sedan tryckhållfastheten bestämts vid olika

tidpunkter enligt följande: Efter 6, 12 timmar, 1, 2, 4, 7, 28 och

91 dygn.

Eftersom olika bindemedel utvecklas olika med tiden har tre olika blandningar provats. En med bara cement samt två med olika kombina-tioner av cement och flygaska. För att samma korttidshållfasthet skall uppnås med blandningar med flygaska så har den totala bindemedelshal-ten ökats med 50 % och där cementhalbindemedelshal-ten uppgår till minst 50 % av den

totala bindemedelshalten (jämför ref 2, 6).

Att flygaska medtagits som bindemedel beror på att en blandning av cement och flygaska är trolig att användas, framför allt i närheten av koleldade kraftverk. Flygaskan har också den fördelen att en viss

"självläkning" av mikrosprickor kan förväntas då puzzolanen flygaska

reagerar med kalciumhydroxiden.

För att få en jämförelse med tung instampning (Mod. Proctor) och den franska vibrometoden har en mindre serie enligt Mod. Proctor gjorts för en jämförelse. Tabell 4.4 utgör en sammanställning av de provade

variablerna.

(27)

16

Tabell 'LI-;4. Sammanställning av provserie.

Temp. Tid

6 tim 12 tim 1 dygn 2 dygn 4 dygn 7 dygn 28 dygn 91 dygn

+7 _ x x xoo xoo xoo xoo xoo xoo

+20 xoo xoo xoo xooü xoocl xoo

+30 x x x x x x

x 3' prov 100 % cement

o 3 prov 70 % cement + 30 % flygaska 0 3 prov 50 % cement + 50 % flygaska D 3 prov 100 % cement (mod. Proctor)

De olika recepten framgår av tabell 4.5, där finns både en beskrivning enligt normal betongterminologi, dvs kg material per kubikmeter samt även enligt vägbyggnadsterminologin med viktprocent i stället.

(28)

17 Tabell-4.5. CG-recept C/(C-l-F) = 1

Cement

5 %

118 kg/m3

Flygaska -

-. Vatten

4.5 %

106 kg/m3

0-8

41.8 %

980 kg/m3

8-16

53.2 %

1250 kg/m3

"vct"

106/ 118 = 0.90

C/(C+F) = 0.70

Cement

4.4 °/o

103 kg/m3

Flygaska

1.9 %

45 kg/m3

Vatten

4.5 9/6

106 kg/m3

0-8

41.2 0/6

968 kg/m3

8-16

52.5 %

1234 kg/m3

"vct"

106/(103+0.3x45) = 0.91

C/(C+F) = 0.50

Cement

3.8 %

88 kg/m3

Flygaska

3.8 %

88 kg/m3

Vatten 4.5 % 106 kg/m3

0-8

40.7 %

956 kg/m3

8-16

51.7 %

1215 kg/m3

"vct"

106/(88+0.3x88) = 0.93

VTI MEDDELANDE 522

(29)

18

5 BAKGRUND

Syftet med undersökningen har varit att försöka få fram bättre svar på följande frågeställningar:

' - Vilken hållfasthet hållet ett CG-lager vid en viss given temperatur och vid en viss given tidpunkt?

- Samma frågeställning fast för olika bindemedel såsom cement och cement plus flygaska?

- Hur kan entreprenören bestämma när han kan belasta ett CG-lager? Frågeställningarna är viktiga för att bättre kunna konkurrera med asfaltbundna bärlager vad det gäller att snabbt kunna använda bärlag-ret. Produktionstekniskt är det naturligt nog viktigt att inte få någon "flaskhals" i produktionen p ga för lång väntetid. En alltför tidig belastning kan ge bestående skador i ett CG-lager, en rätt vald tidpunkt med hänsyn till temperaturen kan då förebygga att ett sådant misstag begås.

Inom betongindustrin finns metoder att mäta och uppskatta en betong-konstruktions hållfasthet på grundval av temperatur och tidsperioden

efter gjutningen. Dessa metoder är tänkta att kunna tillämpas, med

vissa justeringar, på CG.

En "äldre" metod som tillämpas är den sk mognadsfunktionen M. Metoden byger på att mognadsgraden bestäms enligt formel 6:1.

M = Z(T+10) - t

6:1 *

M = mognadsgrad t = tid 1 dagar

T = betongtemperatur 1 0C

(30)

19

Med hjälp av figur 5.1 (ref 9) kan den relativa hållfastheten bestämmas.

770 700 90

Pyc

iáå/

/f

aá/

be

f,

%

03 8 8' g' #0 30 20 70 0 . 700 200 300 4400 500 600 700 800 700 7000 007/ /2 0 7]0 00 741007500 60/ 0 'Waçnadsgmd 0(f#0)

Figur 5.1. Samband mellan betongens hållfasthet och dess mognads-grad.

På marknaden finns också utrustning i form av mindre rör som kan placeras i betongen för direkt avläsning av mognadsgraden

(Coma-me-ter).

En andra metod, framtagen vid Cement- och betonginstitutet, är den s k kA-metoden, som bygger på Arrhenius ekvation för termisk aktive-ring (ref l, 3, 7). Här beräknas tekv som är antal dygn som motsvarar mognadsgraden då betong lagrats vid +20°C (ekvivalent tid), se ekv 5:2. tekv = kA ° tidsintervallet 5:2 kA = värde som erhålls ur tabell bilaga 1.

När tekv är känd fås hållfastheten ur figur 5.2.

(31)

20

?dönfdsthet

Std - cement vid 28 dygn

60 50 .1 o 55 o. 2 .: '50 50 0 .C

75

1.5

.9

g 40

.I

1.0

U ?3 35 ,-30 30 25 20 20 10 Frys-krdv BBK 79

0.5 0,7 1 1,5 2

4 5 67 10 15 20 28 tekv

i. Provningsölder, dygn (log-skald)

Figur 5.2. Tendenskurvor för tryckhållfasthet hos 15 cm betongkuber.

(32)

21

6 REFERENSER

1. Jan Byfors, Plain concrete at early ages. CBI 3:80, 1980.

2. Göran Fagerlund, Cementstabiliserade bärlager med flygaska.

In-ternrapport Cementa T83015, 1983.

3. Jan-Erik Jonasson, Slipform construction-calculations for assessing protection against early freezing. CBI 4:84, 1984.

4. S Kolias och R I T Williams, Cement bound materials: Strength and elastic properties measured in the laboratoriy. TRRL 3%.

5. 3 B Metcalf, Principles and Application of Cement and lime Stabilisation. Australian Road Research Board Research Report

(ARR No. 49), 1977.

6. P T Sherwood, R E Franklin m fl, The use of pulverised fuel in lean concrete roadbases. Del 1, 2 och 3, 1982.

7. Kyösti Tuutti, Betongteknik. CBI, 1985.

8. M CC Wang och W P Kilaresky, Behavior and Performance of Aggregate-Cement Pavements.

9. Wolfgang Czernin, Cementkemi för byggare. Svenska Cementföre-ningen, 1969.

(33)

22

7 FÖRTECKNING'ÖVER BILAGOR Bilaga 1 k A-koefficienter

Bilaga 2 Kornkurvor för ballast

(34)

Bilaga 1

Vården på faktorn kA inom temperaturområdet O-ZOOC för svenskt

Std portlandcement, samt värden på tekv för några olika betonger då de uppnår en tryckhållfasthet av 5MPa. Tamm °C 67891011121314151617181920 41 5

tekvltimmarlför

Håll- I

fasthets. trYCkfasth sten 5MPa

klass cementStd- cementSH_

'(20 31.0 25,-, Ten

K30 17,7 15,5 Tu_

Vården på faktorn kA inom temperaturområdet 20-4Q°C för svenskt Std portlandcement. OBS! om betongen har en temperatur på max 25°C och min 15°C,

måste man först uppskatta tiden då temperaturen är 20°C. Därefter används först den

ena av dessa tabeller och senare den andra.

Tunn °C

20 2122 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373839 40 11111011151111111111111

(35)

Bilaga 2

Kornkurva

Grocvmo Menagsand Groysand Fingrus Grovxgrus

A 1 00 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0074012250255 0.5 1.0 2 45.6 8 1620 32 64 Kornkurva

Grovmo Mellansand Grovsand Fingrus

" .. ... . .. . . ...H ... .. . . . ..A... ...45... Grovgrus

T 00 90 80 70 60 50 40 30 20 10

45.68

16° 32

§4

A-00740125 0.25 0.5 1.0 2 VTI MEDDELANDE 522

(36)

Figure

Figur 1.1. Samband mellan max axeltryck, CG-lagrets tjocklek och den ålder vid vilket ett visst axeltryck kan tillåtas vid +200C.
Figur 3.1. Cylinderhållfasthet vid varierande tidpunkter och tempera- tempera-turer för CG med bara cement som bindemedel.
Figur 3.2. Jämförelse med trendkurvor för ordinär betong.
Figur 3.3. Anpassning av ekvation 3:1 till försöksdata för CG med bara :
+7

References

Related documents

HÄLSORISKER: Inandning av höga halter kan ge huvudvärk, illamående, trötthet, yrsel, kräkningar och försämrad reaktionsförmåga.. Verkar uttorkande

Produkten är dock, enligt den konventionella metoden enligt direktiv 99/45/EC, inte klassificerad som skadlig för vattenlevande organismer och inte klassificerad som

Såvitt leverantören vet finns det inga ytterligare beståndsdelar i produkten som i tillämpliga koncentrationer klassificeras som farliga för hälsa eller miljö och för vilka

Kriterierna för klassificering kan på grundval av tillgängliga data inte anses vara uppfyllda. Toxikologiska uppgifter

Examensarbetets syfte är att undersöka och visa på möjligheter att stabilisera sulfidjord för bland annat väg- och järnvägsapplikationer, med inriktning på hur det

– Vi har ökat både omsättning och resultatet med 3 mkr, konstaterar Katarina Wiklund, vd Hushållningssällskapet Östergötland, och en del av detta är en extraordinär intäkt under

boendeavgift vid externa placeringar eller avgift för boende där hyreslagen inte är tillämplig.*** Socialtjänstförordning (2001:937),

• Tydligt för personalen hur de kan bidra till företagets tillväxt?. •