Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 Information@kau.se www.kau.se
Fakulteten för teknik- och naturvetenskap
Martin Ström
Väggjutning med självkompakterande
betong
Vad påverkar gjutresultatet?
Wallcasting with Self compacting concrete
What inflicts on the casting result?
Examensarbete 22,5 hp
Byggingenjörsprogrammet
Datum/Termin: 11-06-09/VT-11 Handledare: Malin Olin Examinator: Malin Olin
Sammanfattning
Sundsta badhus byggdes i slutet på 70-talet och har varit i drift utan större åtgärder sedan dess.
Badhuset är nu i behov av renovering. Med anledning av detta har Karlstad kommun beslutat att både renovera och bygga ut anläggningen. I projektet ingår en utbyggnad med ett antal bassänger och anläggningar, såsom vattenrutschbanor och en relaxavdelning. När tillbygget står färdigt skall renovering av den gamla anläggningen påbörjas.
Tillbygget består av ett plan med källare, där betongkonstruktioner under markplan platsgjuts. För det nya utbygget används självkompakterande betong i väggar, pelare och fundament.
Självkompakterande betong har flera fördelar eftersom den inte behöver vibreras.
Självkompakterande betong har funnits på marknaden sedan 90-talet och levereras till Sundsta från en betongfabrik i Karlstad.
Gjutarbeten utförda på Sundsta är dock inte utan problem. Olika ytor gjutna med samma formar och samma betong visar variationer i ytstruktur och formsättningar. Vissa väggytor har ett stort antal ytporer och vissa är väldigt släta. På några ställen har gjutformen satt sig så att språng har bildats.
Enligt AMA finns krav på hur ytan ser ut och hur mycket den får bukta. Om väggarnas kvalitet inte uppfylls enligt AMA kan entreprenören behöva genomföra merarbeten.
I rapporten utvärderas gjutningarna på Sundsta. Målsättningen är att se varför olika ytor ser olika ut.
Den valda metoden går ut på att mäta antalet ytporer och väggarnas buktighet och jämföra dessa med hur gjutningen gått till. För att spåra sambandet mellan gjutresultat och gjutmetod används linjär regression som statistisk modell.
Som mätobjekt har ett väggavsnitt på 118 meter valts. Där har följande parametrar undersökts:
1. Antalet ytporer, enligt mätmetoder i AMA.
2. Buktighet på väggen, enligt mätmetoder i AMA.
3. Utetemperatur vid gjuttillfället.
4. Gjutsegmentens dimensioner i form av längd, tjocklek och gjuthöjd.
5. Stighastigheten i formen.
6. Betongens specifikationer.
Utifrån resultatet av underökningen och studier av betongindustrins erfarenheter kan följande slutsatser dras:
Med ett väggavsnitt på 8 av 118 meter, som helt lever upp till kraven i AMA, riskerar
byggentreprenören merarbeten på huvuddelen av väggen. Källarväggen på Sundsta innehåller däremot väldigt få formsättningar. Det tyder på att gjutmetoden inte genererar formspänningar som formsystemet inte klarar av.
Dom uppmätta gjutavsnittens variationer i porantal och buktighet påvisar att det finns påverkande faktorer som inte har tagits hänsyn till i denna studie. Den använda metoden visar inte några
statistiskt signifikanta resultat. Att varje väggavsnitt uppvisar stor variation i gjutresultat antyder att det finns flera faktorer som uppstår på byggarbetsplatsen och som påverkar resultatet.
I
Abstract
Sundsta badhus was built in the late 70's and has been operating without renovations since its opening. This poolhouse is now in need of major renovations. For this reason, the municipality of Karlstad has decided to both renovate and expand the facility. The project includes an expansion of a number of pools and other facilities, such as water slides and a relaxation area. After the
additions are completed, the renovation of the old facility will commence.
The extension shall consist of one floor and a basement. Here the concrete structures needed below ground level will be cast on site. Self-compacting concrete will be used in the walls, columns and footings. The self-compacting concrete has several advantages because it does not need a vibration effort. This product has been available since the 90's and is delivered to Sundsta from a concrete plant in Karlstad.
At Sundsta, on site castings performed is not without problems. Different surfaces molded with the same shape and same concrete show variations in surface texture and in the curvature of the wall.
Some walls have a large number of blowholes and some are very smooth. In some places, the form has been sliding so that uneven joints have formed. According to the requirements of the AMA there are regulations on how the surface may look like and how much it may bulge. If the wall quality does not meet AMA Standards, the contractor risks having to carry out additional work.
This report will evaluate the castings on Sundsta. The goal is to examine why the wall casts differ.
The chosen method is to measure the number blowholes and convolution, and compare these to how the casting was performed. In order to trace the relationship between cast results and the casting method linear regression, as a statistical model, will be utilized.
A wall section of one hundred and eighteen meters has been chosen as the sample area for this investigation. The following parameters are examined:
1. The number of blowholes, according to AMA standards.
2. The curvature of the wall, according to AMA standards.
3. The external environmental temperatures during the casting process.
4. The dimensions of the cast segments in terms of length, thickness and cast height.
5. The rate of increase in the surface level of the concrete, while in the cast mold.
5. The concrete product specifications.
Based on the results of this study and an examination of the coinciding literature the following can be concluded:
With one cast segment of 8 meters out of 118 meter, meeting the AMA standards, the contractor will risk additional work on the main part of the wall. The basement wall of Sundsta contains very few errors in terms of subsidence. This suggests that the casting method does not generate tensions that the casting system can not handle.
The variation in numbers of blowholes, together with the bulge within the cast segments, shows that in this examination there were extraneous variables, which will require further examination.
Variations in the casting process suggests that there are several factors at the construction site that will affect the end product.
Innehållsförteckning
Sammanfattning...1
Abstract...2
Inledning...1
Teori...4
Betong...4
Cementpasta...4
Ballast...5
Tillsatsmedel...6
SKB...6
Slump flow...7
V-funneltest ...8
Krav på viskositeter och flytsättmått enligt Europeiska riktlinjer...9
Formar...10
Storform...10
Traditionell form...10
Mätbara enheter...11
AMA Lutning/buktighet...11
AMA Ytskikt...12
Ytporer...13
Formtryck...14
Slump flow och viskositet...15
Metod...18
Gjutarbeten på Sundsta...18
Ytporer...18
Buktighet och lutning...19
Betongens specifikationer och flöde...19
Väggarnas dimensioner och stighastighet...20
Utetemperatur...20
Resultadelens upplägg...21
Variabler...21
Grafisk analys ...21
Resultat...22
Gjutschema...22
Buktighet...23
Porantal...23
Diagram...24
Diskussion...25
Standardavvikelse hos mätserien...25
Utelämnade parametrar...25
Vad spelar gjutlaget för roll?...25
Vad låg i betongbilen innan?...26
Hur tillverkas betongen på fabriken?...26
Hur fungerar mätmetoderna enligt AMA?...27
Val av mätobjekt...28
Gjutschemat...28
Hållbar utveckling...29 III
Ekologisk perspektiv...29
Socialt perspektiv...29
Ekonomiskt perspektiv...29
Slutsatser...30
Förslag till ytterligare studier...30
På byggarbetsplatsen...30
På betongfabriken...30
Källförteckning...31 Bilagor:
Bilaga 1 Gjutschema Bilaga 2 Mätserie Bilaga 3 Temperaturdata
Bilaga 4 Scatterdiagram medianvärden Bilaga 5 Scatterdiagram standardavvikelse
Bilaga 6 Scatterdiagram standardavvikelse mot medianvärden
Inledning
Arbetet är utfört på avdelningen för energi och miljöteknik vid Karlstads universitet, där Malin Olin har varit handledare och examinator. Fältstudien är genomförd på Sundsta, där PEAB genomför ombyggnadsarbeten. Platschef för PEAB är Benny Bergman.
Sundsta badhus byggdes i slutet på 70-talet och har en bassänganläggning bestående av en 25 meters bassäng med en djupdel och en barnbassäng. Badhuset har varit i drift utan större åtgärder sedan det byggdes och är nu i behov av olika renoveringsarbeten. Karlstad kommun har beslutat att genomföra både renoverings- och tilläggsarbeten på Sundsta badhus.
Kommunfullmäktige i Karlstad kommun beslutade i december 2009 att bygga en anläggning med följande målsättningar (Westlund 2010) :
• Skapa en anläggning som är attraktiv för alla kommunens invånare och för besökare.
• Skapa en anläggning med högsta tänkbara tillgänglighet för personer med olika funktionsnedsättningar.
• Skapa goda förutsättningar för idrotts- och föreningslivet att utvecklas.
• Minimera störningar mellan olika grupper vid nyttjandet.
• Skapa en anläggning med god totalekonomi.
Skapa en anläggning med så god miljöanpassning som möjligt (hög grad av energiåtervinning mm).
• Skapa en anläggning med teknisk varaktighet på minst 25 år.
Enligt uppdraget från Kommunfullmäktige ska badhuset efter om- och tillbyggnationen innehålla två tjugofemmetersbassänger, en rehabbassäng, en mindre aktivitetsdel med åkattraktioner, en relaxdel och en turkinspirerad del. Avtalad partneringentreprenör för projektet är PEAB.
Figur 1: Arkitektskiss Sundsta badhus (Westlund 2010)
1
Ändringsarbetet utgörs av en tillbyggnad mot Sundstatjärn med källare. Tillbyggnaden kommer innehålla relaxdel, åkattraktioner, aktivitetsdel och rehabbassäng med höj- och sänkbar botten.
Tillbyggnaden kommer att integreras med den befintliga bebyggelsen och ha samma tak och fönster.
Källarens bjälklag, fundament och väggar platsgjuts tillsammans med bassängväggar och bottnar.
Ytor som vätter mot utsidan av klimatskalet eller vattenmassor gjuts i vattentät anläggningsbetong.
Bärverket ovanför bjälklaget är till största del prefabricerat.
För att gjuta väggar, pelare och fundament används självkompakterande betong (SKB). Den stora fördelen med SKB är att man inte behöver vibrera betongen. Detta medför att det behövs färre betongarbetare, då det inte behövs en man till vibrering. Det sparar tid att slippa vibrera, men framförallt är det bra för arbetsmiljön att vibreringsmomentet utgår. Vibrering är bullrigt och kan leda till arbetsskador.
En ytterligare fördel med SKB är att man kan göra mer avancerade gjutningar. Vid gjutning med traditionell betong kan det vara svårt att komma åt att vibrera i trånga utrymmen, tex mellan armering och form i en hög gjutform. SKB fyller ut dessa utrymmen själv. Platsgjutning med SKB har potential att spara pengar, tid och dom anställdas hälsa, i jämförelse med motsvarande gjutning med traditionell betong.
Gjutarbeten utförda på Sundsta är dock inte utan problem. Olika ytor gjutna med samma metod och betong visar variationer i ytstruktur och formsättningar. Vilka faktorer som påverkar resultatet av gjutningarna är oklart.
Figur 2: Ytporer på höger halva av väggen, Sundsta badhus.
Porer bildas vid formens yta på grund av ytspänningar mellan betongen och formytan. Faktorer som kan påverka ytporer är ytformens och formsläppningmedlets egenskaper och betongens
komprimering. Gjutningar med tunna påfyllningsskikt ger mindre ytporer än tjocka (Carlsson &
Tuutti 1996) . En yta med för mycket porer kan medföra åtgärdsarbeten, som tar tid och kostar pengar.
Formsättningar sker när formen inte är tillräckligt tät eller om den inte är dimensionerad för att ta upp det tryck som betongen utövar. Om formen har gett med sig så kan det uppstå språng, grader och ojämnheter i den färdiga konstruktionen. I värsta fall kan det uppstå förskjutningar i formen (figur 3). Formtrycket som uppstår beror på flera faktorer hos den färska betongen, varav stighastigheten är den som kan påverkas mest på byggarbetsplatsen. Om det finns för mycket ojämnheter från formsättningar så kan det också leda till kostsamma merarbeten för
byggentreprenören.
Figur 3: Formsättningar i gjutning av bassängvägg, Sundsta badhus.
Problemet är att det vid gjutning av väggar och pelare med självkompakterande betong uppstår ytporer och formsättningar. Gjutresultatet kan bero på flera faktorer. Hur dom olika faktorerna påverkar väggarna på Sundsta, med dess formkonstruktion och betongprodukt är okänt.
Målet med rapporten är att utvärdera gjutningarna på Sundsta. Detta skall göras genom att mäta formsättningar och porantal och jämföra dessa med dom förutsättningar som dom har gjutits under.
Målsättningen är att se om detta är möjligt genom en statistisk utvärdering.
Syftet är att se vilka parametrar som påverkar gjutresultatet och därigenom komma fram till hur ett bättre gjutresultat skulle kunna uppnås. Ett bättre gjutresultat gagnar entreprenören i dom fall som merarbeten inte behöver utföras.
Mätning av ytporer och formsättningar skall göras enligt AMA, då det är resultaten av dess mätmetoder som kan ge konsekvenser för entreprenören. För utvärdering väljs ett väggavsnitt där gjutavsnitten har så liknande form och förutsättningar som möjligt.
Självkompakterande betong kommer skrivas ut som SKB i denna rapport.
3
Teori
Betong
Betongen består av tre huvudbeståndsdelar:
−Cementpasta, som består av bindemedel och vatten.
−Ballast, som består av grus och sten, i för ändamålet, avvägda storlekar och proportioner.
−Tillsatsmedel av olika slag.
Betongens hållfasthet bestäms av vattencementtalet (vct). Vct är vattnets förhållande till bindemedlet och kan tecknas:
vct= vikt vatten vikt bindemedel
Ju lägre vct-talet är, desto större blir den färdiga betongens hållfasthet. Ett lågt vct ger också en tätare betong, vilket är fördelaktigt om det finns krav på vattentäthet eller klimatklass.
Cementpasta
Portlandcement är det vanligaste bindemedlet för betong i Sverige. Det framställs av kalksten och lera och består framförallt av CaO och SiO2. När portlandcementen kommer i kontakt med vatten bildas en cementpasta som härdar utan tillgång till syre. Portlandcement kallas därför för ett
hydrauliskt bindemedel. När cementen härdar sker en värmeutveckling. Hur stor värmeutvecklingen blir beror på hur stora cementpartiklarna är. Små cementpartiklar ger en stor värmeutveckling och en snabb hållfasthetstillväxt hos betongen. Ett omvänt förhållande gäller för grövre cementpartiklar.
I Sverige finns följande indelning för cementens egenskaper:
−SH, snabbt hårdnande cement.
−Std, standardcement.
−LH, långsamt hårdnande cement.
I anläggningsbetong används normalt en långsamt hårdnande cement för att minska värmeutvecklingen. Detta är viktigt framför allt vid grova konstruktioner.
I cementpastan kan även andra bindemedel tillsättas. Till dessa tillhör flygaska och silikastoft, vilka kallas puzzolaner. Puzzolanerna reagerar inte med vatten av sig själva, utan bildar en gel
tillsammans med cementen när cementpastan börjar härda. I den färska betongen fungerar
puzzolanen som en filler. Dess partiklar är runda och bidrar därför till cementpastans konsistens och stabilitet. Detta ger den härdade betongen en ökad täthet och det bidrar till en långsammare
härdning.
Det vatten som används skall vara fritt från salter och föroreningar. Som tumregel skall drickbart vatten användas vid gjutning av betong.
Flygaska är en restprodukt från förbränning av stenkol. Restprodukten fås till stor del från
kolkraftverk, där materialet samlas in i kraftverkets reningsanläggning. Kornen är små och har en rund form. Flygaskan består framförallt av aluminiumsilikatglas, vilken fungerar som en filler. Den ger en ökad flytförmåga hos betongen. Dessa egenskaper beror på kornens storlek och form.
Flygaskan reagerar inte med vatten av sig självt. När det tillsätts tillsammans med portlandcement kommer den dock att fungera som ett bindemedel tillsammans med cementen, vilket kännetecknar en puzzolan.
Mald kalksten kan användas som filler i cementpastan. Kalk bryts i regel i stenbrott och krossas sedan för att användas i olika syften. Den granulerade kalken är inte en puzzolan, som flygaska, men fungerar fortfarande som en filler. Mald eller krossad kalk har en kornform som är kantigare än flygaskans, vilket leder till att cementpastan gärna flyter mindre med kalkfiller än med flygaska.
Ballast
Ballast består av krossat eller naturligt bergartsmaterial, som blandas in i betongen. Användningen av ballast är nödvändig då ren cementpasta är mycket finporös och känslig för fukt och
temperaturförändringar. Ballasten är dessutom mycket billigare än cement. Därför bör betongen innehålla så stor andel ballast som möjligt. Ballasten delas in i olika storlekar från bråkdelen av en millimeter till flera centimeter. En optimal blandning uppnås när kornstorlekarna är fördelade så att dom mindre kornen fyller hålrummet mellan dom större kornen.
−Kornfraktion mellan 0 till 0,125 mm kallas filler.
−Kornfraktion mellan 0 till 4 mm kallas sand.
−Kornfraktion mellan 0 till 8 mm kallas fingrus.
−Kornfraktioner över 4 mm kallas sten.
För att uppnå en bra blandning av kornfraktioner siktas ballasten och mängden material i varje sikt vägs. Därefter kan materialet blandas till siktningar med bestämda kornfraktioner.
Ballast kan plockas ur grustag för att sedan siktas. Dom olika siktningarna kan sedan blandas för att erhålla rätt siktkurva. Naturstenar har ofta en rund form och kallas singel. Ballasten kan framställas genom krossning. Krossballast har en kantigare form, vilket ger en annan flytförmåga.
Krossballasten kräver dessutom en högre andel cementpasta, eftersom kornens yta är större.
Ballastens siktning och kornform påverkar betongens konsistens och hur stor mängd cementpasta som krävs.
5
Tillsatsmedel
Till betongen kan små mängder av tillsatsmedel användas för att påverka den färska eller den färdiga betongmassan.
Luftporbildande tillsatsmedel används för att åstadkomma en frostbeständig betong. I den härdade betongen gör porerna att vatten kan expandera inne i betongen utan att sprickor bildas. Det
luftporbildande medlet ger porer i den färska betongen som fungerar likt en filler. Fillerverkan bidrar till att risken för ballast och vattenseparation minskar. Användande av luftporbildande medel kan bidra till lägre hållfasthet i den färdiga betongen.
Vattenreducerande medel, eller flyttillsatsmedel, åstadkommer en lägre friktion mellan
cementkornen. Moderna flyttillsatsmedel kallas ibland plasticerade eller superplasticerande medel.
Användandet av flyttillsatsmedel gör att mindre vatten behöver användas. Detta är en fördel då betongen kan få ett högre vct-tal, med bibehållen konsistens. Medlet kan också användas för att ge betongen en lösare konsistens, med bibehållet vct-tal.
Accelererande tillsatsmedel är till för att påskynda reaktionerna i cementen. Detta innebär att hållfasthetstillväxten går snabbare. Det är bra då formrivning kan påbörjas tidigare. En snabb hållfasthetstillväxt innebär också en kraftigare värmeutveckling. Därför kan accelererande tillsatsmedel vara användbara vid gjutningar i kall väderlek.
SKB
Med SKB menas en betongprodukt som inte behöver vibreras. Det som karaktäriserar betongen är dess förmåga att flyta ut själv. Detta kräver att den färska betongen klarar att fylla ut mellan armering och andra hinder i formen utan någon ytterligare arbetsinsats. Samtidigt som SKB skall flyta ut själv så får inte separation ske. Det ställer speciella krav på betongprodukten. Med separation menas att den grövre ballasten sjunker, eller att cementpastan lägger sig ovanför betongen i formen.
Dom egenskaper som krävs uppnås genom att flyttillsatsmedel tillsätts. Det gör att den färska betongen har en lösare konsistens, men med bibehållet vct-tal. För att inte riskera separation behövs filler av olika slag. Denna filler kan utgöras av puzzolaner i cementpastan, som till exempel
flygaska. Ofta tillsätts luftporbildande medel, som också ger en viss fillerverkan.
Detta innebär att SKB inte skiljer sig så mycket från en normalpresterande betong. SKB kan beställas i samma hållfasthetsklasser och med samma egenskaper som normalpresterande betong.
I världen finns förslag på olika mätsystem för att bestämma den självkompakterande betongens egenskaper. Förslag på mätsystem finns i European guidelines for Self Compacting Concrete, som har getts ut av ett samfund av olika aktörer inom betongindustrin. Betonginstitutet (CBI) bedriver forskning och utvecklar metoder för betongindustrin i Sverige, men någon enhetlig standard finns inte idag (Emborg & Simonsson 2010) .
Slump flow
Konsistensen hos normalpresterande betong mäts med en sättkon. Hur mycket betongen sätter sig när konen lyfts mäts och ligger till grund för den konsistens man klassar in betongen i.
Självkompakterande betong är för lös för att kunna mäta med sättkon. Istället mäts betongens flytsättmått, vilket kallas slump flow i engelsk litteratur.
Figur 4: slump flow testplattan (EPG 2005)
Flytsättmåttet mäts genom att konen först fylls med betong och sedan lyft upp. Det avstånd som betongen maximalt flyter ut till är betongens flytsättmått. På testplattan finns en ring med en diameter på femtio centimeter utritat. När konen lyfts upp startas en klocka och tiden tills betongen når ringen mäts. Denna tid kallas T50 och är ett mått på hur trögflytande betongen är. Det är ett mått på betongens viskositet (Emborg & Simonsson 2010) .
7
V-funneltest
En betong med låg viskositet är känslig för separation. Hos normalpresterande betong spelar viskositeten mindre roll, eftersom betongmassan är så plastisk att den inte faller sönder vid till exempel ett sättkonstest. Självkompakterande betong är nära nog flytande och det krävs att massan har en viss viskositet för att inte ballasten skall separera. Samtidigt behöver den en låg flytspänning för att kunna flyta ut av sig själv. Viskositeten hos den självkompakterande betongen är således avgörande för gjutresultatet.
Viskositeten kan mätas på flera sätt. Det ena är T50, som mäts i samband med flytsättmåttet. Det andra är att mäta genom tratt, vilket kallas V-funnel test.
Figur 5: V-funnel testkon (EPG 2005)
Testet går ut på att tratten först fylls med betongmassa. Därefter släpps spärren i trattens botten, varpå betongmassan rinner ut. Luckan skall öppnas tio sekunder efter att tratten fyllts för att betongen i tratten inte skall ha hunnit sätta sig. Tiden börjar mätas vid öppnandet av luckan och klockan stoppas då det går att se rakt igenom tratten (Emborg & Simonsson 2010) .
Krav på viskositeter och flytsättmått enligt Europeiska riktlinjer
Om betongen testas enligt väl definierade metoder kan den klassas in enligt system som kan standardiseras. Viskositet och flytmått är två av dessa. Fler mått kan vara av intresse för
framtagandet av lämpliga betongprodukter för olika ändamål. Ett mått som är utanför detta arbete är betongens förmåga att passera armering. Exempel på hur det kan testas är ett så kallat L-box test (EPG 2005) . Flytsättmåttet kallas här SF och delas in i tre klasser enligt tabellen nedan.
Flytsättmåttet är definierat i millimeter. Viskositeten klassas in i två klasser. VF mäts i sekunder och definieras efter V-funneltestet. Motsvarande viskositet kan också erhållas genom T50-värdet från flytsättsmätning. Måttet kallas då VS, där S står för slump-flow och mäts i sekunder. Svensk betongindustri har inga standardregelverk att följa vid tillverkning av självkompakterande betongprodukter (Emborg & Simonsson 2010) .
Tabell 1: Viskositetsklasser
Klass T50 (sekunder) V-funnel test (sekunder)
VF1/VS1 < 2 < 8
VF2/VS2 > 2 9 - 25
Tabell 2: Flytsättmått
Klass Flytsättmått (millimeter)
SF 1 550 - 650
SF 2 660 - 750
SF 3 760 - 850
9
Formar
Väggformar skall hålla för det horisontella tryck som den färska betongen utövar. Formen behöver vara tät så att inte cementpasta kan tränga ut genom skarvar eller formbotten. Formens innersta skikt kallas ytform (se figur 6). Den stagas upp av reglar och band. För att motstå trycket i formen förankras formen med utsättningsreglar och strävor. Ytformen hålls ihop med stag och stagbrickor.
Avståndet mellan stagen är avgörande för det tryck som formen håller för.
Figur 6: Typskiss för väggform med förklaringar. (Carlsson & Tuutti 1996)
Storform
Ytformen, reglar och band kan återanvändas flera gånger. Återanvändbara formsystem kan hyras och därför kan spillet och materielkostnaden i många fall minskas. Ytformen består ofta av stålklädd plywood och tål därför att belastas många gånger. Formstag kan föras genom förborrade hål i ytformen. Reglar och band är också förberedda med genomförningar för formstagen. Till storformsystemen finns normalt tillbehör för att gjuta till exempel hörn och andra detaljer. När väggjutning sker med storform eftersträvas att formrivning kan ske inom ett dygn efter gjutning.
När formen rivits kan den strax användas för nästa gjutetapp. Detta gjutsätt innebär att längre väggsträckningar gjuts i segment med luckor mellan varandra. Luckorna kan sedan gjutas igen och tidigare segment kan motgjutas för att få ordentligt täta fogar.
Traditionell form
Den traditionella formen liknar storformen, då den har horisontella reglar närmast ytformen och vertikala band, där formstagen fästes. Ytformen kan bestå av klädd plywood eller brädor och kan återanvändas ett par gånger om formmaterialet inte kapats för mycket. Reglarna och banden består av lösvirke och platsbyggs tillsammans med ytformen. När den traditionella formen byggs kan vilket avstånd som helst väljas mellan formstagen. På så sätt kan formen dimensioneras för att passa dom rådande behoven exakt. Eftersom en traditionell form kan specialtillverkas på plats kan krökta former gjutas.
Mätbara enheter
Flera faktorer påverkar gjutresultatet på byggarbetsplatsen och då betongen blandas. För att utvärdera gjutobjekten finns det standarder för väggavsnittets buktighet, lutning och ytskikt.
Ytskiktet mäts i form av ytporer, toppar, språng och grader. Mätregler för samtliga faktorer definieras i AMA. Detta är relevant då AMA är den standard som åberopas då beställaren och entreprenören skriver kontrakt. Således är det också reglerna i AMA som avgör om åtgärdsarbeten behöver genomföras eller ej.
AMA Lutning/buktighet
AMA har regler för hur en platsgjuten konstruktion får luta och hur krokig den får vara. Lutning och buktighet är inte bara avgörande för hur betongstommen kan ta upp de avsedda lasterna utan också till för att säkerställa montering av ytterligare byggelement och möblering. AMA anger två klasser för gjutningar. Klass A är det hårdaste kravet. Det åberopas då väggen skall utgöra det direkta ytskiktet mot boyta eller om den endast skall målas. Klass B gäller vid alla andra fall. Buktighet och lutning mäts enligt AMA med rätskiva försedd med dubbar. Rätskivan kan ha två längder: tjugofem centimeter eller två meter. Båda avstånden avser längden mellan dubbarna, som skall vara tjugo millimeter långa och av tolv millimeter tjock rundstång. Buktigheten mäts sedan under rätskivan där tjugo millimeter är samma sak som ingen buktighet.
Tabell 3: Krav enligt ESE.21, Väggar av platsgjuten betong (Svensk byggtjänst 2008)
11
AMA Ytskikt
AMA ställer krav på hur stora ytojämnheter som får förekomma. Ytojämnheter kan påverka
passformen mellan olika byggelement och hur väl isoleringsskikt tätar mot betongen. Ytojämnheter påverkar även utseendet på väggen om den skall vara rumsbildande element mot boyta. AMA definierar två klasser. Klass A avser ytor som skall tapetseras eller målas efter spackling. Klass B avser obehandlade ytor eller ytor som skall ges enkel målningsbehandling.
Porer och gropar mäts med dorn av rundstav med den tjocklek som föreskrivs i tabell 4. Den yta som uppmärks för ett prov kan väljas helt godtyckligt på den avsedda ytan. Om dornet passar i en grop eller por så anses den ha en minsta diameter av dornets tjocklek. Gropars djup mäts med skjutmått.
Tabell 4: Krav enligt ESE.2, Husstommar av platsgjuten betong (Svensk byggtjänst 2008)
Ytporer
Ytporer uppstår då luft innestängs mellan formen och betongens ytskikt. Då betongen hälls i formen uppstår alltid luftbubblor. Dessa behöver få möjlighet att stiga ur den färska betongen. Att betongen är fri från luftbubblor säkerställs genom kompaktering. Vid normalpresterande betong kompakteras betongen genom vibrering med stav eller vibrering av formen. Vid gjutning med SKB får betongen inte utsättas för vibrering på grund av risken för separation. SKB skall därför komprimera av sig själv. Vid skiktet intill formen uppstår ytspänningar som beror på cementpastans viskositet och formens luftgenomsläpplighet. En form av lösvirke släpper igenom mer luft och ger mindre ytporer än en tät form av till exempel metall. Formsläppningsmedlet spelar också roll för ytporernas storlek och antal. Eftersom luften stiger uppåt i formen så spelar gjuthöjden roll. Vid gjutning med
normalpresterande betong läggs ett skikt som inte är tjockare än att det som kan vibreras med vibratorstav åt gången. Vid gjutning med SKB behöver formen fyllas så långsamt att ytporerna hinner stiga upp ur formen. Eftersom SKB inte vibreras, utan kompakterar sig själv så har
betongens egenskaper betydelse för alla faktorer som vibreringen skulle påverkat vid gjutning med normalpresterande betong.
13
Formtryck
Gjutformen skall stå emot alla belastningar som den kommer att utsättas för tills betongen har uppnått sådan hållfasthet att formen kan rivas. En vägg eller pelarform behöver dimensioneras för att hålla för vind och stötlaster såväl som betongens sidokrafter. Förutom att uppfylla kraven på att ta upp trycket från den färska betongen behöver formen vara tät. Om cementpastan tillåts rinna ut kan ballasten separera.
Formtrycket beror på följande faktorer (Carlsson & Tuutti 1996) :
−betongmassans stighastighet i formen.
−betongmassans temperatur
−betongmassans konsistens
−betongmassans densitet.
Stighastigheten i formen påverkar formtrycket. Om betongmassan hälls i fort så att stighastigheten är hög i formen, så ökar formtrycket. Då betongen hälls i och då den vibreras, råder hydrostatiskt tryck. Om betongen hälls i långsamt hinner betongen längre ner i formen att sätta sig och ger ett konstant horisontellt tryck. Betongens temperatur har också viss inverkan på formtrycket. En kall betong kommer generera ett högre formtryck än en varm betong (Carlsson & Tuutti 1996) .
Vid gjutningar med normalpresterande betong är formtrycket noll vid ytan. Trycket ökar sedan till en viss nivå, där ett maximaltryck erhålls. Trycket nedanför är inte större än maximaltrycket. Detta beror på att betongen sätter sig när den inte vibreras.
Horisontellt formtryck vid gjutning med SKB varierar kraftigt mellan olika försök. I vissa fall uppnås 70% av hydrostatiskt tryck mot formen. Det rekommenderas därför att formen beräknas att hålla för fullt hydrostatiskt tryck vid gjutning med SKB (Billberg 2006) . Förutom betongens flytsätt- eller sättmått spelar dess viskositet roll. En självkompakterande betong med låg viskositet ger ett större formtryck än en betong med hög viskositet (Emborg & Simonsson 2010) .
Figur 7: Formtryck (Carlsson & Tuutti 1996)
Slump flow och viskositet
Den självkompakterande betongens egenskaper påverkar både ytstrukturen och formtrycket.
Formtrycket beror till stor del på betongmassans tixotropi. Tixotrop är en massa som är mer lättflytande när den utsätts för rörelse, men som är trögare när den får ligga still. Den färska betongmassan är tixotrop. Det innebär att den kommer att ge hydrostatiskt tryck då den hälls i formen, men ett avsevärt lägre tryck då den får ligga stilla. Tixotropin tillåter inte bara
betongmassan att gå från att vara en gel till flytande vid påverkan av rörelse och tvärt om, den gör också betongen resistent mot olika former av separation (Billberg 2006) .
Figur 8: Tixotropi (Billberg 2006) Dessa egenskaper kan mätas och indelas i olika egenskaper (EPG 2005) :
−Flytsättmått, mäts med slumpflowtest och anger hur mycket betongen flyter ut. Flytmåttet kan delas in i SF1 till SF3.
−Viskositet, mäts genom V-funneltest eller genom T50 ur slumpflow och anger hur fort betongen flyter ut. En massa med hög viskositet är seg. Viskositeten kan delas in i SF/VS 1 till 2.
15
Egenskaperna för självkompakterande betong behöver anpassas för sitt ändamål. Enligt European Guidelines for SCC och Prof. Mats Emborg kräver olika konstruktioner olika egenskaper. Det framhävs också att diskussion bör föras mellan betongproducent och den som gjuter för att rätt produkt skall kunna levereras (Emborg & Simonsson 2010) (EPG 2005) . I figur 9 kan ses att en platta eller ett bjälklag behöver en betong med låg viskositet för att flyta ut ordentligt. Däremot spelar flytsättmåttet mindre roll. En ramp, med lutande ovansida, behöver däremot både en hög viskositet och ett lågt flytsättmått. Det beror på att betongen behöver stanna fort för att inte betongen skall rinna ur formen. Enligt modellen behöver både väggar och pelare ett högre flytsättmått än ett bjälklag, men lägre viskositet än betongen avsedd för en ramp.
Figur 9: Indelningssystem av flytsättmått och viskositeter (EPG 2005)
I Danmark har självkompakterande betongprodukter större marknadsandel än i resten av Europa.
Den danska betongen tillverkas efter en nationell standard, som garanterar kvaliteten hos den produkt betongproducenten levererar. Den danska standarden bygger på reologitester där tre flytgränser och tre viskositetsklasser har definierats. Dessa ritas in i ett diagram som kan användas för att definiera vilken betongkvalitet som man efterfrågar vid olika gjutningar (Emborg &
Simonsson 2010) . Systemet liknar det som europeiska betongindustrin föreslår i european guidelines for SCC. Enligt Emborg är avsaknaden av ett sådant system i Sverige en avgörande anledning till varför självkompakterande betong säljer bättre i Danmark än i Sverige.
Figur 10: Indelningssystem av flytsättmått och viskositeter i Danmark (Emborg & Simonsson 2010) Om betongen har en högre viskositet kommer det vara svårare för luftfickor att stiga. Den ökade viskositeten kommer också att bidra till ändrade ytspänningar vid formen. Detta leder till att risken för ytporer ökar med viskositeten, särskilt vid gjutningar av höga objekt, som pelare och väggar (Emborg & Simonsson 2010) (EPG 2005) .
17
Metod
För utvärdera gjutavsnitten skall följande parametrar redovisas:
−Ytporer
−Buktighet
−Utetemperatur
−Gjutsegmentens dimensioner: längd, tjocklek och gjuthöjd.
−Stighastighet i formen
−Betongens specifikationer
Som väggavsnitt för mätning väljs källarytterväggen på den nybyggda delen.
Gjutarbeten på Sundsta
Platsgjutningsarbeten genomförs med två olika betongprodukter och två olika formtyper. Samtliga gjutarbeten är utförda i anläggningsbetong med ett vct-tal under 0,40. Betongen är vattentät för att undvika fuktproblem från bassänger och den höga grundvattennivån på platsen.
Plattor och bjälklag gjuts med en traditionell anläggningsbetong som kräver vibrering. Detta beror på att entreprenören har upplevt sättsprickor vid gjutning med SKB vid liknande arbeten och att entreprenören har lång erfarenhet av liknande gjutarbeten. Vid gjutning av vågräta formar är
arbetsbelastningen vid vibrering inte lika stor som vid gjutning av höga och slanka formar, eftersom vibratorstaven inte är lika lång.
Väggar, pelare och fundament gjuts med SKB. Ett stort antal väggar har inte raka former då
bassängkanter på flera ställen följer rundade former och lutande bassängbottnar. Genom att använda en självkompakterande produkt kan svåra gjutningar göras enklare.
Då gjutningarna skall utföras på olika nivåer med olika höjder och krökta former behöver specialtillverkade formar användas. Dom traditionella formarna specialbyggs för varje enskild gjutning och återanvänds endast ett fåtal gånger. Tillbyggnadens källarväggar gjutes i så stor utsträckning som möjligt i storform. Detta gäller även pelare i källaren på Sundsta. Storformen kan demonteras och återanvändas.
Ytporer
För att mäta ytporer i betongväggar används kraven enligt AMA ESE.2, Husstommar av platsgjuten betong. Kraven på väggar under marknivå är av klass B, då de skall ges en enkel
målningsbehandling. Mätningar som utföres är antalet ytporer per kvadratmeter och deras djup.
Enligt kravet får inga ytporer med en diameter över femton millimeter förekomma. ytporer med ett djup över fem millimeter får inte heller förekomma. Mätningarna har gjorts genom användning av två dorn, ett med en diameter på fem och en på femton millimeter och ett skjutmått, för att mäta största djup. En yta av en kvadratmeter har uppmätts och markerats med tape och blyertspenna.
Först kontrolleras och räknas antalet ytporer med en diameter över femton millimeter, därefter räknas antalet ytporer med femmillimetersdornet. Slutligen mäts djupet hos den djupaste ytporer.
Mätresultatet antecknas och bokförs tillsammans med det gjutavsnitt det tillhör. Uppmärkt yta skall väljas med någorlunda jämna mellanrum och i ögonhöjd.
Buktighet och lutning
Buktighet kan härledas till formspänningar som uppstått under gjutningen. Närhet till sekundärlinjer och närbelägna väggar är resultatet av utsättningens noggrannhet och andra orsaker som inte
påverkas av själva gjutningen.
Buktighet mäts med en tvåmeters rätskiva enligt AMA. Under marknivån gäller Klass B, eftersom betongytan inte vätter mot en bostadsyta. Kraven anger att buktigheten inte får vara större än åtta millimeter utåt eller inåt. Rätskivan placeras med dobbarna i ogynnsammaste läge, så att måtten på buktigheten blir så stor som möjligt. Eftersom gjutformen har horisontala spikregler närmast
ytformen uppstår en buktighet som resultat av formtryck i vertikal riktning. Detta motiverar att göra buktighetsmätningar i vertikal riktning. Uppmätta värden antecknas och protokollföres tillsammans med det gjutavsnitt det tillhör.
Då formen är byggd med horisontella spikreglar intill ytformen och den nedersta i formens
underkant, kommer lutningen vara svår att skilja från buktighet. På grund av detta genomförs ingen lutningsmätning.
Betongens specifikationer och flöde
Vid gjutning har färdigblandad betong levererats från Färdig betong med bil. Varje betongbil lämnar en följesedel som deklarerar vad som Färdig betong har levererat. Följesedeln är ett kvitto som sparas på byggplatsen för eventuell uppföljning.
Följesedlarna för de uppmätta gjutningarna ger följande information:
−Datum som betong levererades till byggplatsen.
−När den första betongbilen påbörjade lossning.
−När sista betongbilen avslutade lossning.
−Den totala mängden betong som levererades den dagen.
−Vilken typ av betong som levererats och om den varit uppvärmd.
−En anteckning om var man gjutit med den aktuella betongen.
Information från följesedlarna antecknas och bokförs mot gjutdatumet och vilket gjutavsnitt som anges i den bifogade anteckningen.
För att avgöra hur snabbt väggformen har fyllts noteras när lossning påbörjades och när den avslutades. Lossningstiden jämföres sedan med mängden levererad betong för att få ett flöde i kubikmeter betong per timme. Detta mått är gångbart då gjutningarna har utförts genom att man fyllt en form helt och sedan gjutit nästa.
19
Väggarnas dimensioner och stighastighet
Källarytterväggen på Sundsta är gjuten i gjutavsnitt på upp till femton meter. Väggarnas höjd och tjocklek avläses ur konstruktionsritningar. Väggens tjocklek och höjd protokollföres tillsammans med det gjutavsnitt det tillhör. För att avgöra hur lång ett gjutavsnitt är undersöks gjutfogar på varje sida av det uppmätta gjutavsnittet. Genom att se åt vilket håll gjutfogen flutit ut avgörs huruvida gjutavsnittet är gjutet innan eller efter dom omgivande avsnitten. gjutavsnittets längd mäts med laseravståndsmätare eller måttband. Dessa mätvärden protokollföres med gjutavsnittet.
Gjuthastigheten i kubikmeter per timme från följesedlarna ger tillsammans med gjutavsnittets tjocklek och längd en stigningshastighet i meter per timme.
Utetemperatur
För att få en uppfattning om temperaturens inverkan på gjutningen behöver utetemperaturen antecknas. Utetemperatur är inte konsekvent antecknat i någon dagbok eller följesedel på
byggplatsen. Temperaturdata beställs från SMHI. Dessa är tagna på Karlstads flygplats, som ligger ungefär tretton kilometer från byggplatsen.
Resultadelens upplägg
Målsättningen är att göra en statistisk utvärdering av källarväggen. Linjär regression kommer att användas som statistisk metod. Regressionsanalysen innebär att beroende variabler kommer att ställas mot oberoende variabler. Därefter kommer en kurva att plottas med hjälp av exell för att se om det råder ett samband mellan de båda variablerna.
Mätdata kommer sammanställas så att buktighetsmätningar och porantalsmätningar knyts till det gjutavsnitt dom är tagna på. På så sätt kommer stighastigheter, vägglängder och utetemperaturer att knytas till samma gemensamma nämnare. Då väggavsnittet är det som sammanfattar mätningarna kommer både medelvärden och medianvärden för dom beroende variablerna att beräknas.
Variabler
Dom två beroende variablerna som undersöks är:
–Porantal i antal porer mellan 5 och 15 mm.
–Buktighet i millimeter.
Dom oberoende variabler som undersöks är:
–vägglängd för gjutavsnittet i meter
–stigningshastighet i formen i meter per timme –Utetemperatur i grader Celcius
Utöver dom tre nämnda oberoende variablerna beräknas standardavvikelsen för porantal och buktighet över varje gjutavsnitt. Dom två beroende variablerna porantal och buktighet skall också ställas mot varandra. Detta för att betongens flyttsättmått och viskositet påverkar både formtryck och antalet ytporer.
Standardavvikelsen tecknas s och är ett mått på hur mycket mätvärdena varierar från seriens medelvärde. Enheten för s är samma som variabeln, d.v.s. antal för porantalet och millimeter för buktigheten. Ett lågt värde för s innebär att mätvärdena sprider lite, ett högt värde anger att
spridningen är stor. N är antalet mätningar, x är medelvärdet för hela mätserien och xi är mätvärden.
Då det bara finns ett mätvärde kan inte s beräknas (Dodge et al. 2006).
Grafisk analys
För att plotta ut en trendlinje används diagramverktyget i excell. Trendlinjen plottas så att den visar den sannolikaste formen för sambandet mellan den beroende och oberoende variabeln. Hur väl sambandet stämmer in på grafen definieras av R2.. R2 beräknas utifrån kvadratsumman av mätpunkternas läge från deras medelvärde och kvadratsumman av deras avvikelse från grafen.
Värdet varierar mellan 0 och 1. Där 1 innebär att kurvan stämmer exakt in på mätserien. Ett värde över 0,9 är att föredra (Nagelkerke 1992) .
21
Resultat
Den uppmätta källarväggen på Sundsta består av 13 gjutavsnitt. Dessa är gjutna på 10 olika datum.
Väggen är gjuten i avsnitt där luckor har lämnats, så att ytterkanterna kan motgjutas. Vid de olika gjutningarna har som regel ett gjutavsnitt gjutits samtidigt som pelare eller bassängväggar.
Gjutavsnittens längd varierar från 4 till 18 meter. Deras tjocklek varierar mellan 25 till 30 centimeter.
Av de gjutavsnitt som uppmätts är samtliga godkända enligt buktighetskraven i AMA, där den största buktigheten som uppmätts är på 4 millimeter. Alla uppmätta gjutavsnitt utom en har en yta med fler ytporer än AMA godkänner. Det gjutavsnitt med flest ytporer har 255 ytporer per
kvadratmeter.
Detaljerade tabeller för porantal, buktighet, temperatur och flöden finns i bilaga 2, 3, 4, 5 och 6.
Gjutschema
En och samma betong har använts för hela den uppmätta väggen. I följesedlarna från färdig betong heter den: C35/45 16 SF2 SKB vct 0,40. Det är en anläggningsbetong med flytsättmåttet SF2, vilket är en SKB. SF2 innebär att den skall flyta ut mellan 660 och 750 mm. Största stenstorlek är 16 millimeter och den har ett vct-tal under 0,40. För varje gjutavsnitt gällande temperaturer, stighastigheter och tillsatser enligt tabell 5.
Tabell 5: Gjutschema med temperaturer, stighastigheter och tillsatsmedel.
Till betongen har tre olika tillsatsämnen använts i recepten. Sikament 56 är en superplasticerare.
Superplasticerare är moderna flyttillsatsmedel eller vattenreducerande medel. Detta tillsatsmedel ingår i all betong som levererats till väggen och behövs för att uppnå rätt egenskaper hos den färska betongen. Sika Aer-S är ett luftporbildande medel, som tillsätts för att uppnå frostbeständighet. Den kan bidra med en viss fillerverkan i den färska betongen. Luftporbildande medel är tillsatt till samtlig levererad betong, liksom Sikament 56.
Till två gjutavsnitt har flygaska tillsatts. Övriga gjutavsnitt är istället blandade med granulerad kalk.
Proportionerna av cement till ballast och ballastens gradering är inte redovisad. Det exakta receptet är inte offentligt och kan inte lämnas ut av Färdig betong.
Nr Datum Temp Stighast Tillsatser
°C m/h
1 101014 9,6 3,6 Anlcem + Flygaska 146kg, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
2 101019 6,3 1,8 Anlcem + Flygaska 146kg, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
3 101021 3,7 3,6 Anlcem + Kalk G 200 130kg, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
4 101026 6,1 4,4 Anlcem + Kalk G 200, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
5 101101 9,8 4,4 Anlcem + Kalk G 200, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
6 101104 8,3 7,1 Anlcem + Kalk G 200, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
7 8,3 12,6
8 101109 0,4 4,5 Anlcem + Kalk G 200, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
9 0,4 13,8
10 101111 0,0 7,8 Anlcem + Kalk G 200, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
11 0,0 8,6
12 101117 -3,0 4,1 Anlcem + Kalk G 200, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
13 101122 -1,6 5,4 Anlcem + Kalk G 200, sikament 56, Sika Aer-S 0,010%
Buktighet
Gjutavsnitt i mätserien varierar mellan 0 till 4 millimeter. Samtliga mätvärden ligger inom ramen för kraven i AMA.
Tabell 6: Gjutschema med Buktighet.
Porantal
Gjutavsnitt i mätserien varierar mellan 0 och 255 stycken ytporer. Flertalet gjutavsnitt har ytporer som är både djupare och större än kraven i AMA. Det innebär att alla gjutavsnitt utom avsnitt 6 kräver åtgärdsarbeten av entreprenören.
Tabell 7: Gjutschema med Porantal.
23
Buktighet
Nr Datum Median Medel Std. av. Mätningar
mm mm mm st
1 101014 2,5 2,5 1 2
2 101019 2,0 1,7 1 7
3 101021 3,0 2,8 1 5
4 101026 2,0 2,4 1 5
5 101101 3,0 3,0 1 3
6 101104 3,0 3,0 0 3
7 3,0 3,0 0 2
8 101109 3,0 2,6 1 5
9 3,0 3,0 0 2
10 101111 3,0 3,0 0 2
11 2,0 1,7 2 3
12 101117 1,0 1,0 0 3
13 101122 2,0 2,0 0 3
Porantal
Nr Datum Median medel Std. av. Mätningar antal antal antal st
1 101014 89,0 89,0 28 2
2 101019 30,0 40,0 27 5
3 101021 58,0 78,3 55 3
4 101026 182,0 182,0 14 2
5 101101 58,0 74,7 43 3
6 101104 0,0 0,0 - 1
7 92,0 92,0 - 1
8 101109 43,0 46,0 37 4
9 90,0 90,0 - 1
10 101111 190,0 190,0 - 1
11 95,0 95,0 - 1
12 101117 207,5 207,5 67 2
13 101122 112,5 112,5 50 2
Diagram
Sammanställning av mätserien ger inga tillfredsställande samband i regressionsanalysen. Den trendlinje med högst R2 är jämförelsen mellan Standardavvikelse och utetemperatur, med ett värde av drygt 0,4. Samtliga andra grafer ligger därunder varav huvuddelen ligger på mellan 0,1 och 0,2.
Detta gäller för både medianvärden och stighastighet. I figur 11 och 12 ses exempeldiagram på spridning och medianvärden.
Figur 11: Medianvärden på porantal mot buktighet.
Figur 12: Standardavvikelse hos porantalet mot utetemperatur.
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0
f(x) = -108,7 ln(x) + 191,07 R² = 0,31
Median värde buktighet (mm)
Medianvärde porantal (st)
-4,0 -2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
f(x) = -2,24x + 48,94 R² = 0,41
Utetemperatur (C)
Standaravvikelse (st)
Diskussion
Antalet faktorer som påverkar gjutresultatet är många. Det gör att en statistisk undersökning enligt linjär regression inte verkar vara den lämpligaste. Enligt resultatet finns inte några tydliga samband mellan några parametrar i undersökningen.
Två olika förklaringar kan föreslås:
–Det finns inte några samband mellan dom uppmätta parametrarna eller också är dom verkliga anledningarna inte med i undersökningen.
–Buktighet och ytporer kan uppstå genom ett antal, av varandra oberoende, anledningar. Antalet är så stort att det inte går att uttyda några resultat med den använda metoden.
Standardavvikelse hos mätserien
Standardavvikelsen för buktigheten varierar kraftigt, precis som för porantalet. Det innebär att antalet ytporer och sättningar i formen varierar inom varje gjutavsnitt. Samtliga mätningar är gjorda på ställen där det går att komma åt med dom verktyg som använts för studien. Samtliga
porantalsmätningar har gjorts i ögonhöjd och av samma person. Det samma gäller
buktighetsmätningen. Vid okulär besiktning av den uppmätta mätserien kan konstateras att ytporernas koncentration är spridda ojämnt över väggen, för varje gjutavsnitt. Det kan även konstateras att porernas antal, djup och storlek varierar märkbart från gjutavsnitt till gjutavsnitt.
Utelämnade parametrar
Viss betong har levererats uppvärmd. Att lägga varm betong kan vara att föredra då det är kallt ute.
Ofta räcker det dock inte med att ha betongen uppvärmd. Vid kall väderlek behöver hela formen täckas och värmekällor såsom byggfläktar eller brännare kan behövas. Om gjutningen lämnas helt oskyddad kan frysskador uppstå. Hur eventuella frysskador ser ut och hur de uppstår har inte undersökts. Det kan vara av intresse för en vidare utvärdering att ta reda på hur formen avisas innan betongen hälls i. Om det har blåst ner snö eller om vatten har frusit i formbotten behöver den avisas innan gjutningen kan påbörjas. Hur avisningen har genomförts och vilka metoder som använts har inte undersökts. Det skulle kunna vara så att formsläppningsmedel och den färska betongen påverkas av t.ex. avisning med salt. Det är oklart hur formsläppningsmedlet påverkas av låga temperaturer.
Vad spelar gjutlaget för roll?
Vid Sundsta har två gjutlag arbetat samtidigt. Förutom gjutlaget så deltar även en
pumpbilsmaskinist om gjutningen sker med pump. Då gjutningen sker med bask så är en kranförare inblandad istället. Vilket gjutlag som har armerat vilken form och genomfört själva gjutningen är oklart. Olika betongarbetare gör naturligtvis vissa saker på olika sätt. Detsamma gäller kranförare och maskinister. Det kan t. ex. spela roll hur högt mynningen på pumpmunstycket, eller basken, är då betongen hälls i formen. Många andra faktorer kan påverka gjutresultatet. Har man följt med pumpmunstycket längs hela formen, eller har man hällt länge på ett ställe för att sedan flytta efter.
Hur arbetslaget påverkar gjutresultatet har inte undersökts.
Under hela mätserien har samma formsläppningsmedel använts. Formsläppningsmedel skall appliceras i tunt skikt, annars riskerar man en yta med porer och missfärgningar (Carlsson & Tuutti 1996) . Undersökningen omfattar inte hur medlet påstrykes på byggarbetsplatsen. Det är också oklart om SKB är mer känslig för formsläppningsmedel än den normalpresterande betongen som betongarbetarna kanske är vana att jobba med.
25
Vad låg i betongbilen innan?
Betongen till hela mätserien har levererats till byggarbetsplatsen med roterbil. Färdig betong använder sig av flera bilar, där bilens registreringsnummer redovisas på varje följesedel. Den enskilda bilens egenskaper är troligtvis liknande över hela bilparken. Men det framgår inte vilka åtgärder chauffören vidtar då han lastar en betong av annan kvalitet än den han nyss lossat. Om två bilar tas i anspråk för att leverera betong under en gjutning så ligger betong av samma kvalitet kvar i blandaren. Men vad händer om en bil byts ut under pågående leverans? Spolas bilen ur ordentligt innan ny betong lastas, eller ligger annan betong kvar? Vilka bilar som använts och vad dom har levererat under dagen har inte undersökts, men kan påverka gjutresultatet.
Hur tillverkas betongen på fabriken?
Betongen till byggplatsen på Sundsta blandas hos Färdig betong i Karlstad. Anläggningen ligger i västra delen av staden och kan leverera ett antal olika betongprodukter på beställning. För att kunna tillverka betong med olika egenskaper är fabriken utrustad med en tombola som kan blanda betong för en bil åt gången. Tombolan matas från ett antal fack med fickor för ballast av olika siktningar, fyra fickor för filler och cement och en kombinationsficka för upp till tre olika tillsatsämnen åt gången. Samtliga beståndsdelar och vatten vägs upp genom addering i tombolan, för att sedan blandas. Kvalitén kontrolleras och följs upp vid två laboratorium och ett kontrollrum på anläggningen.
Vid blandningen följs något av dom recept som Färdig betong har tagit fram. Efter invägning kör tombolan igång och från kontrollrummet kan operatören följa belastningen på motorerna. I receptet finns ett värde på den effekt motorerna skall dra då betongen är blandad. Effekten är linjär mot betongens konsistens och kan därför läsas av från kontrollrummet. En lös betong är lättare att blanda, därvid kommer maskinen att dra mindre effekt och vice versa.
Recepten på fabriken är indelad i fyra olika familjer.
–Standardbetong, vilken är indelad i olika hållfasthetsklasser.
–Betong med krav på vct-tal.
–Självkompakterande betong –Lufthaltig betong.
Varje betongfamilj kontrolleras minst två gånger per månad. Det innebär att två kuber behålls per familj och att betongens färska egenskaper testas.
Vid det ena laboratoriet mäts ballastens vatteninnehåll och dess siktkurva. Vattenmängden i ballasten mäts flera gånger om dagen. Det är viktigt för produktionen att vattenmängden är känd.
Om man inte vet hur mycket vatten ett kilo ballast innehåller så kommer vct-talet att bli fel.
Mängden vatten i ballasten kan variera över ett par timmar då den påverkas av vädret. När ny ballast levereras till fabriken så behöver dess siktkurva kontrolleras. Recepten på fabriken är utformade efter olika siktkurvor, som behövs för att blanda ballastfraktionerna på rätt sätt. Över- eller underskott av en viss siktning kommer påverka både konsistens och hållfasthet. I samma laboratorium genomförs även kubhållfasthetstester på betongprover. Prover på cement och filler görs inte. Tillverkare av dessa material står för kontrollen av sina egna produkter.
Vid det andra laboratoriet genomförs tester på betongen vid leverans. Där tas också prover för kubhållfasthetsprover. Flera parametrar kan provas på den färska betongen. Flytmått eller sättmått provas för konsistensen. Det går att kontrollera lufthalten i betong som skall vara frostbeständig.
Om en SKB tillverkas så provas flytsättmått enligt slump-flow. Flytsättmåttet i millimeter antecknas och separation kontrolleras. Däremot mäts inte T50 upp.
Då betongen avviker från dom önskade egenskaperna korrigeras receptet innan tillverkningen av nästa sats. Färdig betong har en utvecklingsavdelning som tar fram recept och gör uppföljning på dom recept som finns i produktion. Däremot får produktionschefen på fabriken göra korrigeringar på egen anläggning.
Huruvida SKB tillverkad i en sådan anläggning håller en konstant viskositet eller flytmått är oklart.
Korrigeringar i receptet sker först när en avvikelse har skett, vilket tyder på att variationer i
betongkvalitén, hos SKB, kan förekomma. Variationer i betongkvalitén är ett redan uppmärksammat bekymmer (Emborg & Simonsson 2010) .
Hur fungerar mätmetoderna enligt AMA?
Mätningar för den här rapporten är gjorda enligt AMA:s bestämmelser. Syftet med AMA är att kunna kvalitetssäkra byggprocessen. Detta åstadkommes genom att standarden tydliggör vad som gäller för alla som är inblandade i byggprocessen. Dom två koder som använts för det här arbetet är AMA ESE.21 och ESE.2. Dessa ställer krav på ytjämnhet och formnoggrannhet på platsgjutna betongstommar. Syftet med koderna är att en platsgjuten konstruktion skall vara så bra att det går lätt att lägga på nya skikt, eller färdigställa andra produktionsresultat runtom den platsgjutna detaljen. I det här arbetet har AMA:s mätmetod använts för att försöka kartlägga varför olika produktionsresultat ser ut som dom gör. Dom mätmetoder som ges i AMA är inte utformade för det syftet. Anledningen till att AMA använts är att det är den standard som styr kontraktet. Det är därför avvikelser från AMA som kan få några konsekvenser för entreprenören.
Går formtrycket att se genom att mäta en tvåmeters rätskiva? Rätskivan i sig har en felmarginal på en millimeter. Väggarna som mätts upp på Sundsta har en buktighet på endast ett fåtal millimeter.
Utöver detta skall buktigheten mätas med ett verktyg som är så långt att det inte får plats på alla väggsegment. Till exempel var alla bassängväggar för låga för att kunna mätas med rätskivan.
Buktighetsmätningen är anpassad för att se om ytan kan beläggas med skivmaterial eller liknande, inte för att kunna se om formtrycket är för högt.
Att räkna ytporer har lägre felmarginal än buktighetsmätning med rätskiva. Syftet enligt AMA är att se om väggen är tillräckligt slät för att kunna målas eller täckas med något annat skikt. Metoden tar hänsyn till om det på något ställe på den gjutna väggen finns någon kvadratmeter med fler porer än tillåtet. Det säger ingenting om vart ytporerna sitter. Det spelar ingen roll om det sitter mycket blåsor på en punkt eller om dom är spridda över hela väggen.
27
Val av mätobjekt
Dom gjutavsnitt som har mätts upp för denna rapport har väldigt liknande form. Dom skiljer lite i tjocklek, men inget i höjd. Alternativet hade varit att mäta upp andra väggar av olika höjd och tjocklek. Bassängväggar och fundament gjutna på Sundsta är gjutna i traditionella formar, där formstagens centrumavstånd kan väljas helt fritt efter förutsättningarna. Flera objekt har dessutom krökta och oregelbundna former. Dom platsbyggda formarna har en annan ytform och andra formsläppningsmedel kan ha använts. Att undersöka dessa hade inneburit ett ökat antal okända parametrar. Mängden ytporer och formsättningar kan mycket väl påverkas av formens mått och formytans struktur. En undersökning omfattande dessa hade behövt se annorlunda ut.
Gjutschemat
Gjutsegmenten på Sundsta är gjorda utan en fastställd etappindelning från konstruktören. Istället har arbetsledaren delat in gjutningarna i lämpliga gjutavsnitt allteftersom arbetet pågått. Hur
gjutavsnitten är uppdelade kan variera beroende på ett antal faktorer och det innebär att olika gjutavsnitt har varierande längd. Det innebär också att möjligheten att spåra när vilka gjutavsnitt är gjutna beror på hur noggrant förda anteckningar och dagböcker är. Vad gäller Sundsta så har uppdelningen av gjutavsnitt varit ett arbete som krävt uteslutning och undersökning av både gjutfogar och dagboksanteckningar. Det kan vara så att det finns gjutavsnitt som är fel bokförda, vilket leder till att fel följesedlar kopplats till fel vägg. Detta påverkar framförallt stighastigheten hos berörda gjutavsnitt. Längden på gjutavsnitten är mätta med laseravståndsmätare och håller därför en högre noggrannhet.
Hållbar utveckling
Ekologisk perspektiv
Självkompakterande betong innehåller i stort sett samma material som vilken annan betong som helst. Byggsektorn står för en ansenlig del av de växthusgaser som släpps ut varje år.
Materialåtgången vid byggnation står för en stor del av dessa utsläpp under byggfasen.
Betongindustrin hävdar att betong är ett material som är ekologiskt hållbart nu och i framtiden.
Tillverkningen av cement är en elintensiv process, där kalksten skall brytas, malas och hettas upp till höga temperaturer. Cementtillverkningen är nödvändig för att producera betong, med nya betongprodukter kan cementåtgången kanske rationaliseras. Fillermaterial kräver en förhöjd mängd cementpasta och därmed mer cement. Vid användandet av puzzolaner, såsom flygaska, kan
cementmängden reduceras i pastan, samtidigt som puzzolanen utgör filler. Andra puzzolaner som kan tänkas användas är masugnsslagg och kiselstoft, även kallat silica fume.
Flygaska innehåller mycket kol som skulle behöva läggas på deponi om den inte används. Betong med till exempel flygaska som puzzolan reducerar inte bara mängden cement, den binder även kolrester från kraftproduktionen. Kan den användas behöver den dessutom inte ligga och ta plats på deponi.
Socialt perspektiv
Att vibrera betong är både bullrigt och tungt. När gjutning sker med vibratorstav behöver en
betongarbetare gå och vibrera ner betongen i alla hörn och kanter i formen och mellan all armering.
Detta arbete innebär belastning på både rygg och armar. På en arbetsplats där gjutningen sker med normalpresterande betong kan det hända att samtliga som deltar i gjutningen behöver använda hörselskydd på grund av bullret. 2004 rapporterades 279 fall av arbetsrelaterade arbetsskador hos Svenska betongarbetare. Detta kostade svenska skattebetalare 1,3 miljoner euro i
sjukförsäkringsomkostnader. Dessutom är betongarbetare en av de yrkesgrupper som är mest utsatta för buller och tunga lyft i Sverige. Med självkompakterande betong kan mängden arbetsmoment med hög risk för belastningsskador minskas till hållbara nivåer (Emborg & Simonsson 2010) .
Ekonomiskt perspektiv
Självkompakterande betong är dyrare per kubikmeter än traditionell betong. Den kan kräva något dyrare formsystem och planeringen kan ta lite längre tid än motsvarande utförande i
normalpresterande betong. Trots det kan utförande i SKB spara både tid och pengar. Det ställer högre krav på både tillverkare och entreprenörer, så att betongen har rätt egenskaper för varje objekt. Den nya betongen kräver ett nytt tänkande.
Självkompakterande betongprodukter kräver mindre personal vid gjutningen än gjutning med normalpresterande betong. Då själva gjutningen tar mindre tid och personal vid korrekt planering kan tidsåtgången för många projekt kortas ner. Studier visar att även kostnaden kan minskas. Detta beror inte bara på att sjukfrånvaron minskar utan också på att enkelheten vid gjutningen kan ökas.
Självkompakterande betong är mycket lämplig vid prefabricering av byggelement (Emborg &
Simonsson 2010) .
29
