Metoder för implementering av helkrossad ballast ibetong

Metoder för implementering av helkrossad ballast i betong

Methods for implementation of stone crushed ballast for use in concrete

Författare: Lovisa Gruvnäs och Dominika Pacut Företag: Skanska Asfalt och Betong AB

Näringslivs handledare: Erik Liljeby, Skanska AB Akademisk handledare: Mikael Eriksson, KTH ABE Examinator: Per-Magnus Roald, KTH ABE

Omfattning: 15 högskolepoäng inom Byggteknik och Design, AF175X Godkännandedatum: 2017-06-26

Serienummer: BD2017;34

SAMMANFATTNING

Examensarbetet undersöker möjligheter med utbytet av naturgrus som är en ändlig resurs mot krossat berg som ballast i betong. Rapporten redovisar resultat av olika provningsmetoder som sker i

laboratorium. Fem kvantitativa parametrar undersöks för att avgöra betongens arbetbarhet. De olika parametrarna ger svar på hur färsk betong beter sig med helkrossad ballast. Genom analyser av redovisat resultat har ett förslag för en lämplig metod med fyra parametrar tagits fram. Parametrarna är kornkurva, flisighetsindex, flowtable samt sättmått. Denna metod kan användas för att undersöka betongens arbetbarhet på ett mer standardiserad och effektivt sätt. Undersökningar ska kunna ge riktvärden på om materialet kan vara lämpligt för användning i betong avseende arbetbarheten samt kunna utnyttja metoden för framtida implementeringar.

ABSTRACT

The thesis examines possibilities for the exchange of natural gravel in comparison to crushed rock as ballast in concrete. The report presents the results of various tests that are executed

in a laboratory. Quantitative parameters are investigated to determine the workability of the concrete.

The different parameters give an answer to how recent blended concrete behaves with full crushed ballast. Through an analysis of the tests’ results a proposal for a suitable method, with four

parameters, has been developed. The parameters are grain curve, tile index, flowtable and

measurements of settlements. This method can be used to investigate the concrete's workability in a more standardized and efficient way. These investigations are meant to provide guideline for possibilities to use the specific crushed material for concrete in terms of workability as well as optimizing the method for future implementations.

FÖRORD

Detta examensarbete skrivs på uppdrag av Skanska Sverige AB, Betong och Asfalt. Arbetet är en del av högskoleprogrammet Byggteknik och Design vid Kungliga tekniska högskolan. Arbetet utfördes under vårtermin 2017 och omfattar 15 hp.

Vi vill rikta ett stort tack till alla som har varit delaktiga för att denna rapport tagits fram. Ett stort tack riktas till Erik Liljeby på Skanska AB för engagemang, diskussioner, korrektioner och handledande genom hela rapporten. Vi vill tacka Mikael Hederby på Skanska AB som har varit ett stort stöd vid storskaliga laborationer samt diskussioner samt även Lars Stenlid på Skanska AB för givande intervjuer och kommentarer samt förklaringar under laborationstillfällena. Även ett tack till Mikael Löfgren på Skanska AB och Niklas Johansson på Cementa AB för intervjuer och diskussioner. Tack till Alexander Busch och Thomaz Andersson, Skanska AB som varit till stöd under

laborationstillfällena. Vi vill också tacka vår akademiska handledare på Kungliga Tekniska Högskolan, Mikael Eriksson, som tagit sin tid och givit kommentarer och handledning för rapportskrivning och ett tack till programansvarig, Per Roald, för utmaningen att skriva detta examensarbete.

Vi är väldigt tacksamma för att ha fått möjligheten att skriva detta examensarbete på Skanska AB, då vi har fått god handledning samt ett bra samarbete med näringslivet.

Innehållsförteckning

ORDFÖRKLARINGAR 1

1. INTRODUKTION 3

1.1 Bakgrund 3

1.2 Syfte 3

1.3 Mål 3

1.4 Avgränsning 4

1.5 Lösningsmetoder 4

1.5.1 Kvantitativa mätningar 4

2. NULÄGESBESKRIVNING 5

3. TEORETISK REFERENSRAM 6

3.1 Betong 6

3.1.1 Cement 6

3.1.2 Ballast 6

3.1.3 Tillsatsmedel 7

3.1.4 Tillsatsmaterial 7

3.1.5 Klassificering av betong 7

3. 2 Bergtäkter 8

3.2.1 Bergtäktsundersökningar 8

3.2.2 Bergtäkt Sälgsjön 8

3.2.3 Bergtäkt Sunderbyn 9

3.3 Krossningsmetoder 9

3.3.1 Problematik 9

3.4 Implementeringsmetod 10

3.4.1 Erfarenheter 10

4. FAKTAINSAMLING 11

4.1 Litteraturstudier 11

4.2 Dialoger 11

5 GENOMFÖRANDE 12

5.1 Flisighetsindex SBUF metoden 12

5.1.1 Utrustning 12

5.1.2 Material 12

5.1.3 Metod 12

5.2 Flowtable Vällsta 1.0 15

5.2.1 Utrustning 15

5.2.2 Material 15

5.2.3 Metod 15

5.3 Kornkurva 18

5.3.1 Utrustning 18

5.3.2 Material 18

5.3.3 Metod 18

5.4 Flödestal 19

5.4.1 Utrustning 19

5.4.2 Material 19

5.4.3 Metod 19

5.5 Sättmått 20

5.5.1 Utrustning 20

5.5.2 Material 20

5.5.3 Metod 20

5.6 Proportionering av betongrecept 22

5.6.1Årsunda 23

5.6.2 Sälgsjön 24

5.6.3 Sunderbyn 26

6. RESULTAT 28

6.1 Flisighetsindex SBUF Metoden 28

6.1.1 Årsunda 0/8 N 28

6.1.2 Sunderbyn 0/4 K 29

6.1.3 Sälgsjön 0/4 K 30

6.2 Flowtable Vällsta 1.0 30

6.3 Kornkurva 31

6.3.1 Årsunda 0/8 N 31

6.3.2 Sunderbyn 0/4 K 32

6.3.3 Sälgsjön 0/4 K 33

6.4 Flödestal 34

6.4.1 Årsunda 0/8 N 34

6.4.2 Sunderbyn 0/4 K 34

6.4.3 Sälgsjön 0/4 K 35

6.5 Sättmått 35

7. DISKUSSIONER OCH SLUTSATSER 36

7.1 Flisighetsindex SBUF Metoden 36

7.2 Flowtable Vällsta 1.0 36

7.3 Kornkurva 37

7.4 Flödestal 37

7.5 Sättmått 37

7. 6 Slutsatser och jämförelser mellan provningarna 38

8 REKOMMENDATIONER 40

8.1 Rekommendationer för Skanska 40

8.2 Rekommendationer för vidare studier 40

9. REFERENSLISTA 41

9.1 Tryckta källor 41

9.2 Elektroniska källor 42

9.3 Övriga källor 42

9.4 Muntliga källor 43

9.5 Bildkällor 43

ORDFÖRKLARINGAR

0/4 K - Ballastsortering krossat material 0–4 mm 0/4 N - Ballastsortering naturgrus material 0–4 mm Arbetsbarhet - Hur materialet är att arbeta med

ASR - Alkalisilika reaktion, egenskap hos vissa mineraler som höjer PH-värdet och kan orsaka sprickor i betongen

Betongrecept - Proportionering av delmaterialen i betongen.

Bruk – Blandning av cementpasta och mindre stensortering 0/4

Flisighetsindex - Visar hur “flisiga” materialet är, dvs förhållandet mellan bredd och tjocklek.

Flowtable - Metod som anger hur mycket betongen flyter ut i diameter med tillsatt energi.

Flödestal - Mått på hur snabbt ett material flödar.

Fraktion - Storlek i mm på materialet. Skall innefatta en undre och en övre gräns 0-8 mm eller till exempel 4-8 mm. En fraktion innefattar den rensiktade mängden inom fraktionsgränsen.

Fillerhalter - Fraktion hos ett ballastprov, vars korn passerat 0,063 mm sikten.

Hkbb - Helkrossad ballast i betong.

Kampanj - Produktion under kortare perioder.

Kornkurva/Siktkurva - Kurva som visar fördelning av kornstorlekar i en sortering

Kubiserat material - Material som genom till exempel VSI krossning blivit rundare i formen.

Petrografi - Detaljerad beskrivning av mineralinnehåll och texturer hos bergarter.

Reologi - Betongens deformation och flytegenskaper.

SBUF metoden - En metod att mäta flisigheten hos kornen upp till en millimeter. Metoden är framtagen av Svenska Byggbranschens utvecklingsfond.

Sortering - Flera fraktioner i olika storlekar, till exempel 0/4 som är en sortering med kornstorlek från 0–4 mm.

Stamp – Det är en konisk formad stav som används för att säkerställa att bruket blir komprimerat lika mellan varje försök, alltså att man förhåller sig till lika många stamp i provningen (lika många stötar) SXA – Flyttillsatsmedel som används vid storskalig laboration.

Sättmått- Är ett mått i millimeter vertikalt från konans topp mot betongens topp.

Vct - Förhållandet mellan vatten och cement i vikt

VSI - Vertical Shaft Impactor, en krossmetod som kubiserar kanterna av materialet genom nötning mot varandra

1. INTRODUKTION

1.1 Bakgrund

Naturgrus har länge varit ett material som används mycket under byggprocessen, bland annat som en produkt i betong. Detta har gjort att mycket av naturgruset utnyttjats, vilket inte är bra, då naturgruset har en naturlig funktion att rena grundvattnet. Regeringen har därför satt ett miljömål att minimera användningen av naturgrus till hälften. En grusskatt har också införts för användning av naturgruset.

Ett av målen i Sverige var att grusanvändningen skulle halveras från år 1999 med 22 miljoner årston till 12 miljoner årston år 2010. Detta mål har uppfyllts. Pågående mål som skall uppfyllas är att uttagen av naturgrus ska minska till 1–3 miljoner årston till år 2020, vilket är dagens stora utmaning som vi får vara del av att lösa (Bergkross i betong, krossat berg ersätter naturgrus 2009).

Naturgrus som används som ballast i betong är en ändlig resurs och kommer därför att ta slut med tiden. Därmed söks lämpliga material för ersättning av naturgrus och ett av dessa är krossat berg.

Problematiken är att Sveriges bergtäkter består till stor del av granitisk berggrund. Granit innehåller mycket glimmer i förhållande till andra bergarter, vilket binder vatten i betongen och gör att betongen blir torrare och svårare att arbeta med. Alla bergtäkter ser också olika ut och har olika egenskaper.

Därför måste varje bergtäkt analyseras var för sig och ett specifikt ”betongrecept” måste tas fram för varje bergart. Material från krossat berg är mer kantiga i formen än vad naturgrus är, vilket också gör materialet trögare att arbeta med samt mer slitage på utrustningen. Att ersätta de större fraktionerna från naturgrus till krossat berg har inte varit något problem. Utmaningen ligger i ersättningen av de små sorteringarna 0–4 mm (Mikael Hederby 2017).

1.2 Syfte

Syftet med denna studie är att undersöka fem kvantitativa parametrar i bergkross. Dessa parametrar skall genom provningar leda till en enkel och för Skanska förhoppningsvis en standardiserad metodik vid implementering av hkbb. Metoderna skall ge riktvärden om materialet är lämpligt eller inte för användning i betong och skall även effektivisera kostnader, tid och utrustning. Metoden ska kunna användas i kampanjer för att kvalitetssäkra betongens arbetbarhet i produktionen. Dessa provningar som utförs på hkbb ska jämföras med naturgrus och tidigare erfarenheter av implementering av hkbb från Skanska. Genom en ”bruksmetod” skall det redan i tidigt skede bedömas om ett visst

bergmaterial kommer att vara mer eller mindre lämpligt för storskalig betongproduktion.

1.3 Mål

Målet är att i tidigt skede kunna avgöra om täktens material är lämpligt som hkbb i betong. De analyser som utförs på valda material skall leda vidare till förståelse för hur det kommer att påverka betongens arbetbarhet samt hur betongen förändras över tid. Dessa analyser skall kunna tillämpas i framtida kampanjer. Täkter som ballasten skall analyseras från är Sälgsjön i Gävle samt Sunderbyn i Luleå (Skanska Asfalt och betong AB). Det naturgrusmaterial som används i undersökningar är Årsunda. Genom denna rapport och undersökningar avgörs det om alla parametrar är väsentliga för målet eller om någon parameter kan uteslutas. Kopplingen mellan parametrarna skall studeras och möjliga samband skall hittas.

1.4 Avgränsning

- Arbetet begränsas till att belysa ballastmaterial från två bergtäkter då tidsbegränsning finns.

- Förändringar av kornkurvan på materialet behandlas inte. Ett direkt svar tas fram om materialet som testas kan användas eller inte som helkrossad ballast i betong. Kornkurvan eller materialet ändras alltså inte.

- Analyser av krossprocesser och hastigheter på VSI görs inte, då en ny krossmetod inte tas fram. En analys av det redan krossade materialet tas fram.

- Ingen detaljerad analys utförs av materialet och dess innehåll (mineralinnehåll och texturer hos bergarter) då detta tidigare är känt.

1.5 Lösningsmetoder

De valda lösningsmetoderna är kvantitativa metoder, då specifika material önskas undersökas och jämföras. Svaret kan inte tas fram från tidigare provningar då en del av dessa inte har undersökts med exakt samma parametrar och analyser som undersöks i denna rapport. Detta innebär att nödvändig information måste tas fram från laborationer då de ger exakta svar för hur ett specifikt material beter sig i betong. Fördelen med kvantitativa metoder är att svaret tas ur forskning och inga egna tankar finns, som exempelvis intervjuer. Undersökningen har en experimentell ansats.

1.5.1 Kvantitativa mätningar

De provningar och analyser som utförs är:

- Prova materialets kornkurva för krossat och VSI kubiserat material från Sälgsjön och Sunderbyn 0/4 K samt naturgrus material från Årsunda 0/8 N.

- Prova materialets flisighetsindex för krossat och VSI kubiserat material från Sälgsjön och Sunderbyn 0/4 K samt naturgrus material från Årsunda 0/4 N.

- Testa bruksblandningens utbredningsförmåga mot känt referensmaterial. Blandning av 50 % naturgrus och 50 % kross samt 100 % kross används. Detta sker i olika tidsspann 2-30-60-90-120 minuter.

- Blanda storskaligt försök med 22 liters blandning och undersök sättmåttet.

Endast färskbetongs egenskaper undersöks gällande arbetbarhet och reologi med helkrossad ballast i betong. Undersökningen kommer göras på sorteringen 0–4 mm då denna innehåller relativt stora mängder av korn <0,25 mm som är intressanta för analysen med flowtable metoden.

Laborationer utförs för att få detaljerad information med de material som används. Metoder som används för att kunna avgöra om materialet är lämpligt är SBUF Metod flis 1–4 mm, kornkurva EN 932–3, flowtable SS-EN 1015–3 bruksprovning Vällsta 1.0 egen metod samt reologiförändringar över tid.

2. NULÄGESBESKRIVNING

Skanska arbetar genom att göra ett antal provningar som kan ge svar på om ett bergmaterial som hkbb är lämpligt för implementering i betong. Det nuvarande arbetssätt är tidskrävande och dyrt samt utrustningen som används är avancerad och opraktisk. Utmaningen ligger i att hitta standardiserade och enkla arbetssätt som kan ge snabba riktvärden på det materialet som prövas. Undersökningen och metodiken kommer att testas på material där implementeringen önskas, dessa är Sunderbyn och Sälgsjön (Erik Liljeby 2017).

Utöver att de arbetssätt som finns idag är tidskrävande och opraktiska så påverkas även miljön i stora drag på grund av de olika åtgärder som måste tas för att betongen skall vara tillräckligt arbetbar. De åtgärder som påverkar miljön är bland annat tillsättning av större mängd cementpasta.

Cementtillverkningen är väldigt energikrävande och släpper ut mycket koldioxid, vilket påverkar miljön negativt. Genom att använda mer cement i betong blir miljöpåverkan därmed större. Därav önskas det att användningen av cementpasta i blandningarna förblir densamma som i nuläget och inte ökas. Ytterligare lösning är att hitta krosstekniker för bergtäkter så att ballasten blir enkel och bra att använda i betong. Att jobba framåt med dessa frågor är viktigt då byggandet med betong hela tiden ökar. Byggandet medför även att användningen av ballast ständigt ökar och därför måste ett hållbart uttagande av ballast existera (Niklas Johansson 2017).

Implementering av hkbb i dagens läge startas med en undersökning av vald bergtäkt där olika prover tas fram. Bland de viktigaste parametrarna som undersöks i bergtäkten är ASR, glimmer och strålning.

Dessa parametrar har en viktig betydelse för möjligheten av användning av bergtäkten till betong eller inte. Om någon av dessa parametrar avviker så kan berget uteslutas. Skanskas tillvägagångssätt när det gäller implementering av hkbb börjar med att ta fram en projektgrupp bestående av människor med kunskaper inom bergkrossning, betongproduktion samt betongteknik. Genom ett samarbete mellan dessa aktörer påbörjas ett arbete med undersökningar av framförallt betongens arbetsbarhet och gjutbarhet. Projektgruppen justerar olika parametrar gällande betongrecept, krosstekniker och tillsatser för att uppnå önskad arbetsbarhet hos betongen. Mindre justeringar kan medföra stora förändringar och kostnader för hela arbetskedjan. Undersökning av betongens arbetbarhet utförs till viss del på känsla, okulärt och tidigare erfarenheter av hur betongen beter sig. Idag finns det inga enkla framtagna metoder eller tillvägagångssätt att jobba med framtagning av lämpligt material för betongen. Olika tester och ändringar är väldigt kostsamma och tidskrävande. Det tar oftast lång tid innan något beslut om provningar på större skala kan utföras och inga garantier finns för att det skall fungera (Mikael Hederby 2017).

När genomförandet av implementeringen anses vara lämpligt i en fabrik, påbörjas ett successivt utbyte av naturgruset till kunderna. Med successiv implementering menas att naturgruset byts ut med en liten procentsats från början, för att sedan öka med tiden tills den önskade procenthalten av hkbb uppnåtts i betongen. Detta görs för att kontrollera att kvalitén inte ändras under utbytet (Mikael Hederby 2017).

3. TEORETISK REFERENSRAM

3.1 Betong

Betong består av cement, vatten, ballast och eventuellt tillsatser. Dessa material kan på olika sätt mängdas för att bilda olika egenskaper för en specifik exponering och hållfasthetsklass (Praktisk byggnadsfysik). Cementet och vattnet bildar cementpasta, vilket håller ihop ballasten. Vattnet i cementpastan styr vattencementtalet, som är förhållandet mellan vatten och cement i vikt.

Vattencementtalet styr de slutliga hållfasthetsklasserna och är därför oerhört viktigt i betongreceptet (Betongutbildning). Betongrecept är recept som tas fram för att uppfylla exponeringsklasser och hållfasthetsklasser genom specifik andel av stensorteringar, cement och vatteninnehåll i diverse blandningar. Betongblandningar skall uppfylla en rad standarder och vara arbetbara för kunden.

Därför finns det ett antal tillsatsmedel för att uppfylla alla krav (Betonghandboken 1994).

3.1.1 Cement

Cement är bruten kalksten som består av rester av urtidsdjur. All cement som används i Sverige produceras i Skövde, Gotland, Öland eller importeras från andra länder i Europa som exempelvis Tyskland. Cementtillverkningen är extremt energikrävande vilket gör att framtagning av cement inte är så miljövänligt. Utöver energiåtgången frigörs koldioxid vid den kemiska processen där kalksten blir cement. Cementet står för 4–5 % av koldioxidutsläppen i världen (Betonghandboken 1994).

Det finns olika cementsorter, var och en med specifika egenskaper. Sverige använder sig mestadels av anläggningscement, bascement och snabbhårdnande cement. Skillnaden mellan cementen är att de har olika hållfasthetsutveckling, vilket bland annat beror på hur finmalt materialet är. Vid cementens blandning med vatten uppstår en reaktion som bildar kalciumhydroxid. Det ger betongen ett högt PH- värde, som i sin tur ger armeringen i betongen ett bra korrosionsskydd (Betonghandboken 1994).

3.1.2 Ballast

Ballast består av korn av naturgrus eller krossat berg. Ballast kan också vara industriellt framställt, till exempel slagg. Ungefär 75–80 % av en kubikmeter betong består av ballast. Ballasten bestämmer därmed många av betongens egenskaper. Ballasten kan delas upp i olika storlekssorteringar. Dessa kan vara allt från 0 mm till 63 mm (SS-EN 12620).

Det som oftast avgör om det används långa sorteringar respektive korta sorteringar handlar generellt om användningsområde. Vid större konstruktioner, till exempel fundament och

anläggningskonstruktioner med stora volymer är det fördel med en betong som har en lång stensortering och innehåller lite finmaterial. Anledningen till att stora stenar efterfrågas för dessa konstruktioner är för att man vill ha så lite krymp som möjligt. Det som avgör hur stora stenarna kan vara är armeringen, då stenarna måste kunna passera armeringen. Generellt är det så att desto mindre finmaterial samt cement som finns i betongen, desto mindre vatten behövs och desto mindre krymper betongen. Exempel på en lång sortering är 16/32, där stenmax är 32 mm. (Erik Liljeby 2017).

De korta sorteringarna används där det ställs stora krav på arbetbarheten. Detta gäller slanka

konstruktioner med mycket armering, bland annat väggar, pelare och pågjutningar av prefab bjälklag.

Stenmax i dessa fall är vanligtvis 8 mm. Den vanligaste sorteringen som används i dagens standard betonger är 8/16 (Erik Liljeby). Viktiga egenskaper som är väsentliga för ballasten i betong är korngradering, fillerhalt, humus, slamhalt och kornform (Betonghandboken 1994).

Korngraderingen görs genom olika siktar (SS EN 933-1). Genom att använda standardsiktar vid siktningen erhålls en slutgiltig kornkurva bestämd på dessa standardsiktar. Denna kurva visar andel material i en viss storlek. Maskvidderna kan dela in materialet i olika fraktioner, till exempel 0–4 mm, 16–22 mm etc. Detta innebär att i exempelvis fraktionen 0–4 mm finns det inte korn som är större än 4 mm (Betonghandboken 1994).

Humus eller slamhalt är organiska ämnen från förmultnade växter, leror etc. (EN 1744-1). De

organiska ämnena gör att betongens härdning saktas ner och beräknade torktider inte stämmer överens med verkligheten. Humus är oftare ett problem i naturgrus än i krossat material (Betonghandboken 1994).

Kornformen på ballasten har en stor betydelse för arbetbarheten av betongen. Om kornen i betongen är för flisiga, för raka, platta m.m. så kan betongen bli trögare att arbeta med. Att kontrollera

kornformen hos de finare sorteringarna är mer problematiskt. Det är svårt att hantera småfraktioner då de oftast är restprodukter i krossningprocesserna. De större sorteringarna, större än 8 mm är inte lika problematiska då de inte tar upp stor specifik yta (Betonghandboken 1994).

Det finns standarder som reglerar tillverkningen av betong, som bestämmer kraven på ballasten och dess användningsområden. Dessa är EN 206 samt SS 137003. Det finns även kortare beskrivningar och krav i AMA koder och BBK som reglerar ballasten i betong. Standarderna är uppdelade i olika storlekssorteringar och användningen av ballasten.

3.1.3 Tillsatsmedel

Dessa tillsatsmedel har olika funktioner beroende på vilken egenskap betongen skall uppnå. Det finns ett antal tillsatser, bland annat flyttillsatsmedel, vattenreducerare, luftbildare, retarder och accelerator.

Tillsatserna kan påverka betongens konsistens och arbetbarhet och även beteende mot yttre faktorer som till exempel frost (Betonghandboken 1994).

3.1.4 Tillsatsmaterial

Tillsatsmaterial tillsätts i cement för att minska cementhalten. Detta görs för att minska

cementanvändningen samt miljöpåverkningar. Tillsatsmaterial delas in i reaktiva material samt ej reaktiva material. De reaktiva materialen är bland annat flygaska, slagg och silika. Dessa material reagerar med cementpastan och medför olika egenskaper. De icke reaktiva materialen är bland annat kalkfiller och fungerar som utfyllnadsmaterial. Detta skapar utflytnad i materialet och medför inga separationer, vilket är positivt. Ett exempel på cement där tillsatsmaterial används är bascement (Betonghandboken 1994).

3.1.5 Klassificering av betong

Klassificering av betong görs genom exponeringsklasser som anger den omgivande miljöns inverkan på betongen. Exempel på användningsområden är bland annat utomhusanvändning, beständighet mot frost eller vatten. De olika exponeringsklasserna regleras genom vattencementtalet, lufthalt och frystester. Dessa betecknas som till exempel XC1 och XS3. Bokstaven i exponeringsklasserna anger den inverkan som betongen utsetts för, till exempel står C för korrosion föranledd av karbonatisering.

En annan klassificering anger konsistensklasser som visar hur lätt betongen flyter ut. Dessa betecknas från S1 till S5, där S1 är det lägsta sättmåttet betongen flyter ut i mm. För att bestämma betongens maximala tryck finns hållfasthetsklasser som betecknas bland annat C8/10 och C30/37. Dessa anges i MPa, där tryckhållfastheten mäts i cylindrar alternativt kuber (SS-EN 206).

3. 2 Bergtäkter

Alla bergtäkter är olika, då det gäller egenskaper, mineralsammansättningar och utseende. Att studera berget är relevant för att hitta ett lämpligt bergmaterial, då vissa mineraler till exempel kan påverka betongens reologi negativt (Vilka krav ställer vi (betongtillverkare) på cement- och

ballastleverantörerna för att tillverka betong med helkrossad ballast? 2015)

Sveriges berggrund är uppdelad i många olika bergarter, men den består av mestadels granit enligt boken berg för byggande (Berg för byggande, 2007).

3.2.1 Bergtäktsundersökningar

Mineralinnehållet i bergarten måste noggrant studeras innan ett avgörande kan tas om bergarten är lämplig för betong. Betongens reologi påverkas av mindre fraktionens utseende, form och innehåll på mineral. För att avgöra berget innehåll och utseende görs två undersökningar. Den petrografiska undersökningen och provningsmetoder. Undersökningarna begränsas av två standarder, en europeisk standard, EN 206 samt en svensk standard, SS 137003. Ytterligare finns en standard, EN 12620, som deklarerar bergmaterialet i olika kategorier av ballastmaterial.

Petrografisk undersökning kan utföras på många olika sätt, bland annat genom tunnslip och

mikroskopering. Sammanfattningsvis är petrografisk undersökning en visuell identifikation av bergets innehåll. Metoderna ger svar på om det finns skadliga inslag för betong, till exempel glimmer och lerskiffer i bergtäkten. Exempel på bergarter som kan vara skadliga och reaktiva är metavulkanit, metagråvackor, omvandlade graniter myloniter samt finkorniga kvartsiter och porfyrer. Exempel på mineral som kan vara skadliga är bland annat kvartsit och finkornig omvandlad kvarts. Dessa

bergarter och mineraler kan vara i större halter ASR och bilda skador i form av sprickor i betong som framträder efter cirka 20–25 år (SGU.se 2015).

Betongen har olika krav på ASR ämnen, dessa betecknas E1, E2 och E3 i standarden SS 137003:2015 och begränsar betongens exponering. Alla betongfabriker önskar oftast en ballastkvalitet E3, vilket är det största kravet. För att uppnå E3 kravet måste mindre än 15 % av långsamt reaktiva ämnen finnas i berget enligt standard SS 137003.

Provningsmetoder används för att säkerhetsställa om kombinationen av mineralsammansättningen i bergarten har egenskaper som kan vara farliga i betong. Därmed utförs provningar som

vattenabsorption, ASR test, frystest med mera. Provningar avgör om betongen exempelvis kan vara svår att arbeta med eller om den tenderar för sprickbildning (Ballast för betong 1995).

3.2.2 Bergtäkt Sälgsjön

Denna bergtäkt är belägen söder om Gävle och tillhör Skanska asfalt och betong AB. Hela anläggningens storlek är 145 000 m² och levererar produkter som asfalt, grus och krossmaterial.

Årligen tas det ut ca 250 000–300 000 ton material ur bergtäkten i olika storlekssorteringar (Skanska.se 2017-05-15). Materialet som används i rapportens laborationer tas ut från denna täkt.

Berget som krossas i Sälgsjön består av granitmetagranit och metasediment. Formen och färgen på berget beskrivs som grå, folierad, medelkornig (ca 0,2 mm) enligt analysrapport. Berget innehåller ingen potentiell ASR. Materialet innehåller fri biotit (svart glimmer), men uppfyller kravet gällande innehåll av glimmer i betong. Undersökningen som gjorts visar endast väldigt små halter av potentiellt ASR beståndsdelar vilket gör att materialet är godtyckligt för krossning och användning i betong

(Envix 2016-07-07).

3.2.3 Bergtäkt Sunderbyn

Bergtäkten Sunderbyn ligger norr om Luleå och tillhör Skanska Asfalt och betong AB. Hela anläggningens storlek är ca 140 000 m² och levererar produkter som asfalt, grus och krossmaterial.

Årligen tas det ut ca 250 000–300 000 ton material ur bergtäkten i olika sorteringar (Håkan Nordvall 2017). Materialet som används i rapportens laborationer tas ut från denna täkt.

Berget som krossas i Sunderbyn består av kvarts, plagioklas, biotit, kalifältspat samt opakmineral.

Formen och färgen på berget beskrivs som grå, medelkornig, glest folierad enligt analysrapporten (MRMK). På grund av att denna bergtäkt innehåller undulös kvarts så rekommenderas ytterligare provning för beständighet mot ASR (MRMK 2013-03-07).

3.3 Krossningsmetoder

Krossning används idag för produktion av fina ballastfraktioner för betong. Det finns ingen kross som omvandlar stora stenblock till mindre finkorniga fraktioner i ett steg, utan krossningen sker i olika steg med olika maskiner. Förkrossning och mellankrossning bearbetar själva råmaterialet så att det enkelt kan transporteras i krossanläggningen. Detta sker med käft-, spindel- eller konkross.

Efterkrossen och finkrossen krossar ner materialet ytterligare till den önskade sorteringen, vilket kan göras med kon-, slag-, VSI eller kubiseringskross. Kubiseringkrossens uppgift är att slå av kanterna till rundare och bättre konform på materialet. I vissa fall, då materialet innehåller oönskade fillerhalter kan processen även avslutas med till exempel vindsiktning eller vattensikting. Detta innebär att man siktar bort överskottsfiller och glimmerkorn (Berg för byggande 2007).

Den krossningsmetod som används på det materialet som används i de laborationer som genomförs på är VSI krossning. Denna krossningsmetod går ut på att kubisera materialet genom nötning av stenar mot varandra (Slutrapport 2010).

Det som också påverkar resultatet av krossningen, förutom bergråvarans mineralogi och struktur, är bland annat krossens utformning. Det kan bero på parametrar som hur höga hastigheter man utsätter materialet för, vilken fraktion krossen matas med och hur mycket energi som tillämpas. Genom att utföra en selektiv brytning samt använda sig av bergtäkter som är lämpliga för ändamålet, det vill säga bergarter med låg glimmerhalt, så förbättras krossgrusets egenskaper (Mikael Löfgren 2017).

3.3.1 Problematik

De största utmaningarna med krossning är fuktkvoten i materialet samt bergarten. Fuktkvoten har en stor inverkan då materialet blir lättare att arbeta med om det är fuktigare. Vädret har en inverkan under produktionen, vid regn underlättas arbetet medan materialet blir mindre arbetbart vid torrt väder. Detta går att åtgärda genom att befukta materialet vid krossning för att uppnå liknande egenskaper som hos naturgruset. Naturgruset har bundit fukt i många år naturligt och är därav ett fuktigt material. När det gäller krossat material finns inte fukten från naturen, då tillsätts fukt för att få ett material som liknar naturgrus så mycket som möjligt. Om fukten inte skulle finnas i krossat material så finns det en risk att materialet i betongen absorberar vatten vid tillverkning, vilket gör att betongen förändras. Då transporten kan vara lång från betongfabrik och arbetsplats så kan

förändringar synas i betongen, till exempel förändringar i arbetsbarheten (Mikael Löfgren 2017).

Bergarten går däremot inte att påverka, då bergtäkterna ser ut som de gör. I detta läge handlar det om att hitta rätt bergart som inte innehåller så mycket fria glimmerpartiklar. Fria glimmerpartiklar binder lätt vatten som gör betongen trögare. Krossningstekniken utvecklas och förbättras hela tiden i Sverige, därför ser inte Mikael Löfgren maskinerna och utrustningarna som någon utmaning.

” Maskiner finns redan och kommer utvecklas och bli bättre. Utmaningen ligger i att hitta bra bergtäkter, bra fuktkvot samt att de kornfördelningskurvor och hållfasthetsklasser på betongen som vi får in från betongfabriken skall stämma överens med krossningen vi gör ute på plats. Det kan vara svårt att pricka det resultatet, det krävs många provningar och justeringar i början. När man gjort detta några gånger så går man mycket på erfarenheter och justeringar på tidigare kornkurvor, vilket sparar tid. När man har hittat rätt resultat så gäller det att alltid göra samma, då betongstationen alltid vill ha samma material utan förändringar. Samarbetet mellan bergtäkt och betongstation är extremt viktigt.” Säger Mikael Löfgren.

3.4 Implementeringsmetod

Det krävs flera provningar på ett material för att veta om det är tillräckligt bra för att använda som ballast i betong eller inte. De metoder som används för att ta fram ett resultat är bland annat

utbredningsmåttet på bruket och kornfördelningen samt kornformen på materialet. Hur detta går till visas i genomförande längre ner i rapporten. Dessa faktorer skall spegla en bra reologi och arbetbarhet för att de ska fungera bra som ballast i betong. Efter att provblandningar har skett i fabriken så görs oftast testgjutningar på plats, innan betongen levereras vidare till kund om det är bra. Denna process för att få fram ett färdigt resultat beror på omständigheter, till exempel bergets

mineralsammansättning och krossningsteknik (Mikael Hederby 2017).

Om ett lämpligt material hittats för användning i betong med rätt kornform, bra kornkurva samt att materialet fungerar i betongblandningar går implementeringen av detta material snabbt i fabrik.

Utbytet av det befintligt använda materialet görs successivt. En stor faktor som påverkar utbytet är kostnader då lönsamheten för krossning måste samspela med behovet av betong på den specifika platsen (Mikael Hederby 2017).

3.4.1 Erfarenheter

Med den ovan nämnda problematiken med att implementera helkrossad ballast i betong så har kontakt med Mikael Hederby tagits. Mikael säger att implementering av hkbb oftast går snabbare i

storstäderna, då det byggs mer och lönsamheten uppnås snabbare. Storstäderna saknar oftast täkter av naturgrus vilket gör att implementeringen blir mer aktuell. Mikael säger att den största utmaningen är att hitta och veta vilka förutsättningar som finns på den lokala platsen, samt de ekonomiska krav som ställs. Det handlar om att kunna använda sig av tidigare erfarenheter och kunskaper om kross inom företaget, men samtidigt hålla en ekonomisk hållbarhet. I småstäder till exempel så är det inte värt att investera i en krossanläggning då användningen av krossat material inte behövs i lika stor mängd som i storstäderna. Detta är en av anledningarna att det fortfarande är mer lönsamt att använda sig av naturgrus i småstäderna.Varför har man inte kommit längre med implementering av krossad ballast i betong då kravet ställts ända sedan en lång tid tillbaka?

”Idag ligger grusskatten på 15 kr per ton. Jag tror att kraven hade kunnat uppnåtts mycket tidigare om man höjt grusskatten, så att det blir dyrare att plocka fram naturgrus. Detta hade gjort att man snabbare hade valt att gå över till kross.” Säger Mikael Hederby.

Idag finns det väldigt få alternativ som kan ersätta naturgrus förutom hkbb. Betongkross kan användas idag i betong på en nivå av 5 % utan att göra extra provningar om det uppfyller kraven i standarden EN-12620. Detta är dock inget som är aktuellt, då det inte ger lika bra betong som när man använder helkross. Jobbet med implementering av hkbb fortsätter alltså och utmaningen att hitta en bättre metod för att få fram det (Mikael Hederby 2017).

4. FAKTAINSAMLING

4.1 Litteraturstudier

Fakta har samlats med hjälp av litteraturförslag i form av böcker och broschyrer samt tidigare kursmaterial från KTH. Referenser har tagits från bland annat olika presentationer, framtagna av experter från Skanska. Den utvalda kurslitteraturen är relevant för undersökningen och behandlar bland annat geologi samt betongfrågor. De kurser som har givit stor inverkan på arbetet är HS1029, Geologi och Geoteknik och AF1711, Byggteknik 2 Byggfysik och Materiallära. Den teoretiska kunskapen tillämpas praktiskt vid laborationstillfällena.

4.2 Dialoger

Samlad kunskap och erfarenhet har tagits från personer med olika arbetsroller på Skanska,

ballastföreningen samt Cementa. Denna information är relevant då den beskriver aktuell problematik ur olika verklighetsbaserade och praktiska erfarenheter. Genom intervjuer förstärkts litteraturstudier och ger en tydligare förståelse av verkligheten.

5 GENOMFÖRANDE

5.1 Flisighetsindex SBUF metoden

Neddelningsapparat, torkskåp, motordriven skakapparat Pascall Incylno, siktserie med kvadratiska maskor med fria nominella maskvidder 1;1.25; 1.6; 2.0; 2.5; 3.15; 4.0 mm, siktserie med stansat fyrkantshål 4 mm, siktserie med spaltbredder 0,63,0.8,1.0,1,25,1.6 och 2.0 mm, bottenplatta och lock till siktserien, våg noggrannhet 0,1 g, våg noggrannhet 0,01 g, rostfria torkplåtar med kanter, tvättsikt med kvadratiska maskor mindre än 0,063 mm, handdusch, kärl 6 st.

5.1.2 Material Ballast, naturgrus 5.1.3 Metod

SBUF metoden visar hur flisiga kornen är. Det första steget är att neddela stenmaterialet om så erfordras. Neddelningen skall göras genom en neddelningsapparat så att minst 200 gram erhålls och används till laborationen.

Bild 1

Bild 1 visar en neddelningsapparat (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

Om materialet innehåller mycket filler (partiklar mindre än 0,063 mm) skall materialet tvättsiktas. När 200 gram stenmaterial tagits fram skall detta torkas i ett torkskåp som håller en temperatur på 105–

150 grader. Torktiden är cirka tio minuter. Materialet skall svalna till en temperatur på 80 grader.

Materialet som har torkats och avvägts skall sorteras genom en siktserie bestående av sex siktintervall.

Siktarna består av runda hål i olika storlekar, beroende på vilket intervall det är. Detta innebär att det finns stenar från 1–4 mm som skall sorteras ner till olika intervall. Detta skall skakas i tio minuter i en motordriven skakapparat (Siktning i överensstämmelse med SS EN 933-1).

Bild 2 Bild 3

Bild 2 visar en siktserie på 0,063–4 mm och bild 3 visar motordriven skakapparat Pascall Incylno (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

Materialet som skakats ger korn som passerat de olika siktintervallen och kornmängden fördelas på de olika siktintervallen i siktserien. Mängden vikt som råder på varje intervall är nu given. Kvarstannat material på varje sikt vägs och förs in på arbetsblanketten.

Bild 4

Bild 4 visar uppvägt naturgrus på en våg (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

Efter att materialet har vägts för varje intervall så skall materialet genom en annan siktning där siktarna består av avlånga spalter, som har en bredd på hälften av siktintervallets kornstorlek. Där siktintervallet är 3.15-4 mm så är spaltbredden alltså 2 mm. Spaltlängden är oändlig, det som är väsentligt är spaltbredden. Materialet som siktas här sker på samma sätt som förra siktningen, skillnaden är att skakningen sker för hand. Skakningen skall göras för varje intervall tills det inte passerar fler korn genom sikten. Vikten på de passerade materialet vägs och förs in i arbetsblanketten (Lars Stenlid 2017).

Bild 5 Bild 6

Bild 5 och 6 visar siktar (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

Då allt praktiskt är gjort skall värdena sammanfattas och ett flisighetsindex tas fram. Summan av vikten passerat material ur varje siktintervall i andra siktserien i förhållande till varje siktintervall ur första siktserien ger ett flisighetsindex (Metodik att mäta kornformen 2011).

5.2 Flowtable Vällsta 1.0

Neddelningsapparat, torkskåp, en krokblandare, en vispblandare, tidur, våg, kona, stamp, utflytnadsskiva, skjutmått, murslev, sikt med kvadratiska maskor 4 mm.

5.2.2 Material

Cement 600 g, vatten 360 g, ballast 2000 g, formolja 5.2.3 Metod

Denna metod visar hur mycket betongen flyter ut, det vill säga hur arbetbar bruket är. Det första steget är att neddela stenmaterialet till den mängd som skall testas. Fördelningen görs genom en

neddelningsapparat så att ca 2000 gram erhålls. Material över 4 mm siktas bort, så att överkorn i 0/4 samt 0/8 sorteringen tas bort och sedan används 1350 gram till laborationen. Anledningen till att dessa överkorn siktas bort är för att hitta en likriktad metodik där de stora kornen inte tas med på grund av dess bidrag till stor vikt. Överkornen bidrar inte till någon större förändring i bruket och därför siktas bort utan att det påverkar nämnvärt provningen.

Materialet torkas sedan i ett torkskåp, vilket tar ca 30 minuter. Medan materialet torkas sker

förberedelser inför laborationerna. Bascementet och vattnet vägs upp. Vattnet skall ha en temperatur på 7–9 grader. Denna blandning ger ett vct tal på 0.6. Viktförhållandet mellan cement och ballast är 1/2,25. Om till exempel vattenmängden ändras så måste ballastmängden och cementmängden ändras också så att förhållandet förblir samma (Erik Liljeby 2017).

Bild 7

Bild 7 visar ett torkskåp (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

Efter att materialet har torkat så skall det svalna, innan materialet testas. Det svalnade materialet siktas för att få bort alla korn över 4 mm. Detta görs genom en sikt på 4 mm i en motordriven skakapparat.

När detta har gjorts blandas ballast med cement i en blandare, sedan tillsätts vatten. Blandningen skall pågå i två minuter och sker med en blandningskrok.

Bild 8

Bild 8 visar blandaren som används vid blandning av bruket (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

Efter två minuter så hälls blandningen över en utflytnadsskiva, som innan har torkats med formolja.

Bruket placeras centralt på skivan i en kona. Konan hålls med ena handen för att den inte skall förflyttas och bruket fylls upp till hälften. Efter att konan fyllts till hälften så sker 10 korta ”stötar”

med en ”stamp”. Därefter fylls konan upp fullt med bruket och ytterligare 10 stötar görs. Därefter tas överflöd av bruk bort med en murslev. Konan dras nu vertikalt uppåt i en jämn rörelse. Efter att konan dragits upp vevas utflytningsskivan för att se hur mycket bruket flyter ut. Vevningen sker 15 gånger med en hastighet av cirka 1 slag per sekund. Efter detta skall utbredningen mätas i två riktningar vertikalt mot varandra och ett medelvärde tas fram.

Bild 9 Bild 10

Bild 11

Bild 9 visar konan på utflytningsskivan Bild 10 visar konan fylld med bruket på utflytningsskivan Bild 11 visar utflytet bruk på utflytningsskivan (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

Bruket tas tillbaka i blandaren och blandningskroken byts ut mot en mer krokliknande blandare för att efterlikna betongbilens blandning. Tiduret sätts nu på 30 minuter och samtidigt så förbereds

utrustning inför nästa försök. Konan och stampen tvättas rent ordentligt med vatten. Diskmedel används inte, då detta fungerar som flyttillsats, och kommer därför att påverka resultatet.

Utflytnadsskivan torkas rent. Efter 30 minuter görs samma procedur som tidigare och ett nytt utbredningsmått tas fram. Bruket tas tillbaka till blandaren och proceduren sker tre gånger till, tills 120 minuter nåtts. Utbredningsmåtten jämförs mellan dessa intervall, 2 min, 30 min, 60 min, 90 min och 120 min (SS-EN10153).

5.3 Kornkurva

Neddelningsapparat, våg, rostfri plåt med kanter, torkskåp, handdusch, tvättsikt, motordriven

skakapparat Pascall Incylno, siktserie med kvadratiska maskor med fria nominella maskvidder 0.063, 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0

5.3.2 Material

Ballast, naturgrus, vatten 5.3.3 Metod

Kornkurva visar fördelning av kornstorlekar. Neddelning görs genom en neddelningsapparat så att minst 200 gram erhålls för undersökning av 0/4K. Om undersökning görs på en större sortering är behovet av material större samt fler siktar. Materialet torkas i torkskåp till det ser torrt ut, ca 15 min.

Materialet som torkats vägs upp och noteras. Vidare tvättas mindre partiklar än 0,063 mm bort.

Materialet torkas nu ytterligare en gång, ca 45 min tills det är torrt och även svalnat.

De tvättade och torkade materialet vägs igen, sedan hälls materialet över till siktningsserien.

Siktserien skakas genom en motordriven skakapparat. Materialet från varje sikt tas ut och vägs upp.

Genom uppvägning av material från varje sikt kan en fördelning av materialet göras (SS-EN 933- 1:2012).

Bild 12

Bild 12 visar siktserie innan siktning av kornkurvan (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

5.4 Flödestal

Tratt, sikt 1 och 0,063 mm, torkskåp, tidur, skål, flödestratt, neddelningsapparat 5.4.2 Material

Ballast, naturgrus 5.4.3 Metod

Flödestal visar hur materialet rinner tidsmässigt genom en standardiserad kona. Neddelning görs genom en neddelningsapparat så att given andel material erhålls, cirka 2000 gram. Materialet torkas först och sedan tvättas. Efter tvättningen skall materialet torkas ytterligare en gång. När materialet har torkat och svalnat måste kornen större än 2 mm och mindre än 0,063 mm siktas bort. Detta görs genom en siktserie. Andelen material som skall testas tas ut genom att densiteten är känd. Formeln lyder för andel material: !"""∗$%&'()(%( +,

-(.&$./$ $%&'()(%( . När andelen material har tagits ut läggs det in i konan, se bild. Änden på konan öppnas och materialet rinner ut. Tid tas för hur lång tid det tar för materialet att rinna igenom maskinen. Testet utförs fem gånger och medelvärdet i sekunder räknas fram av de tre närmsta värdena (EN 933-8:2012).

Bild 13 Bild 14

Bild 13 visar konan som används vid flödestal Bild 14 visar hur materialet flödar ner i en skål (Lovisa Gruvnäs 2017-04-18)

5.5 Sättmått

Våg, sättkona, sättmåttsplatta, stötstång d = 16 mm, hinkar, betongblandare Atika 100 liter compact, princess stekpanna, mätrör 250 ml, tumstock, skopa, murslev

5.5.2 Material

Ballast, cement, vatten, tillsatsmedel 5.5.3 Metod

Sättmåttet visar hur mycket betongen sjunker i mm. Fuktkvot av det materialet som skall användas tas fram genom att väga fram en viss mängd material i fuktigt samt torkat tillstånd. En rekommenderad vikt är 300 gram. Fukthalt tas genom att ta förhållandet mellan det fuktiga och torra materialets vikt och dividera det med det torra materialets vikt.

Bild 15 Bild 16

Bild 15 visar ballastmaterialen Bild 16 visar Princess stekpanna som används för att torka materialet Lovisa Gruvnäs (2017-05-17)

Efter att materialen vägts upp så läggs de torra materialen i betongblandaren, sedan tillsätts cement och vatten. Efter två minuter stannar blandaren och materialet tas ut i en hink.

Bild 17 Bild 18

Bild 17 visar då betongen hälls i betongblandaren Bild 18 visar så betongen tas ut från betongblandaren (Lovisa Gruvnäs 2017-05-17)

De blandade materialet förs in i en sättkona. Insättningen av materialet i konan sker i tre steg. Efter att konan fyllts upp till en tredjedel så sker 25 stötar med en stötstång, när konan fyllts upp till två tredjedelar sker ytterligare 25 stötar och efter att konan fyllts upp helt så sker de sista 25 stötarna.

Därefter dras konan vertikalt uppåt i en jämn rörelse och betongen flyter ut. Sättmåttet tas genom att mäta med en tumstock vertikalt mellan avståndet från konans topp och högsta punkten av betongen.

Skillnaden i denna metod jämfört med flowtable är att ingen energi tillsätts här.

Bild 19 Bild 20

Bild 19 visar betong med krossmaterial som ballast efter sättkonan dragits vertikalt uppåt Bild 20 visar betong med naturgrus som ballast då sättmåttet mäts med tumstock (Lovisa Gruvnäs 2017-05- 17)

Materialet sätts tillbaka i betongblandaren igen och tillsatsmedel tillförs. Blandningen sker i ytterligare två minuter och sedan sker samma process med sättmåttsprovningen igen.

5.6 Proportionering av betongrecept

Betongrecept är en specifik proportionering av cementpasta och ballastsorteringar. Oftast används tidigare fungerande recept som en grund och justeras efter önskat ballastmaterial. Förhållandet mellan cement och vatten styr vct, vilket påverkar hållfastheten och exponeringsklassen. Andel olika tillsatser och cementtyp är givet (Betonghandboken 1994).

Metoden för framställning av proportionen av ett betongrecept är oftast en sammansattkurva av flera ballastmaterial. För att ta fram en sammansatt kurva krävs det tidigare kornkurvor på respektive använda material i receptet. Fördelningen av kornen i kornkurvan förs in i receptet. Den sammansatta kurvan kommer att visa den procentuella fördelningen av fraktionerna. Genom exempelvis tidigare skapad mall i excel kan bland annat vikter av material tas fram och densiteten har en betydelse för vikterna av ballastmaterialen. Genom detta kan receptet finjusteras och ändras från originalreceptet.

Mindre sortering från 0,25 mm önskas vara i mindre halt då de tar upp stor specifik yta och försämrar arbetbarheten. Andelen av finsorteringen önskas ligga mellan 7–11 % av sammansatta kurvan. Genom att öka större sorteringar minskas andelen mindre sorteringar och det omvända. Justering i

procentmängd av ballastsorteringen görs genom en erfarenhet och provning. De vikter som tas fram genom en procentuell fördelning av sorteringar används sedan i önskad blandning (Mikael Hederby 2017).

5.6.1Årsunda Bilaga 1

Bilaga 1 visar framtaget betongrecept för ett storskaligt försök för Årsunda 0/8 N. Den framtagna kurvan ger en bra fördelning, då kurvan består av varierade kornstorlekar.

Bilaga 1 visar ett framtaget betongrecept för materialet Årsunda med en sammansatt kurva under.

5.6.2 Sälgsjön Bilaga 2

Bilaga 2 visar framtaget betongrecept för ett storskaligt försök för Sälgsjön 0/4 K och Årsunda 0/8 N.

Den framtagna kurvan ger stora fillerhalter dock mindre än vad den 100% blandningen gör.

Förhållandet mellan material Årsunda och Sälgsjön är 50/50 i receptet.

Bilaga 2 visar ett framtaget betongrecept för materialet Sälgsjön 50 % hkbb med en sammansatt kurva under.

Bilaga 3

Bilaga 3 visar framtaget betongrecept för ett storskaligt försök för Sälgsjön 0/4 K. Den framtagna kurvan ger en mycket högre fillerhalt, detta gör att vi väljer att andelen från Sälgsjön materialet endast ligger på 45% då större andel skulle medföra enorma fillerhalter.

Bilaga 3 visar ett framtaget betongrecept för materialet Sälgsjön 100 % hkbb med en sammansatt kurva under.

5.6.3 Sunderbyn Bilaga 4

Bilaga 4 visar framtaget betongrecept för ett storskaligt försök för Sunderbyn 0/4 K och Årsunda 0/8 N. Den framtagna kurvan ger stora fillerhalter dock mindre än vad den 100% blandningen gör.

Förhållandet mellan material Årsunda och Sunderbyn är 50/50 i receptet.

Bilaga 4 visar ett framtaget betongrecept för materialet Sunderbyn 50 % hkbb med en sammansatt kurva under.

Bilaga 5

Bilaga 5 visar framtaget betongrecept för ett storskaligt försök för Sunderbyn 0/4 K. Den framtagna kurvan ger en mycket högre fillerhalt, detta gör att vi väljer att andelen från Sunderbyn materialet endast ligger på 43 % då större andel skulle medföra enorma fillerhalter. Skillnaden mellan

betongreceptet för de 100 % blandningar med krossat material är 45 % Sälgsjön och 43 % Sunderbyn då Sunderbyn innehåller mer filler.

Bilaga 5 visar ett framtaget betongrecept för materialet Sunderbyn 100 % hkbb med en sammansatt kurva under.

6. RESULTAT

Förutsättningarna är givna i den omfattningen att parametrar såsom strålning, glimmer och ASR är kända. Fabriker där implementering önskas undersökas är Sälgsjön i Gävle och Sunderbyn i Luleå.

Referensvärdet Årsunda naturmaterial används i provningen (Erik Liljeby).

6.1 Flisighetsindex SBUF Metoden

Bilaga 6

Bilaga 6 visar flisighetsindex för materialet Årsunda. Ett flisighetsindex på 3,7 innebär att materialet är väldigt runt i kornformen, vilket är normalt för naturmaterial och även positivt då runda korn ger mindre slitage på utrusning och är lättare att arbeta med.

Bilaga 6 visar resultat för flisighetsindex för material Årsunda

6.1.2 Sunderbyn 0/4 K Bilaga 7

Bilaga 7 visar flisighetsindex för materialet Sunderbyn. Ett flisighetsindex på 13,2 innebär att materialet är kantigt och avlångt i kornformen, vilket kan göra materialet svårare att arbeta med. Det höga resultatet gör att vi väljer att göra provningen ytterligare en gång för att se om det stämmer. Den andra provningen visar samma resultat, vilket gör att kubiseringen av materialet inte har medfört någon större förändring på kornformen.

Bilaga 7 visar resultat för flisighetsindex för material Sunderbyn

6.1.3 Sälgsjön 0/4 K Bilaga 8

Bilaga 8 visar flisighetsindex för materialet Sälgsjön. Ett flisighetsindex på 4,7 innebär att materialet är väldigt runt i kornformen. Materialet ligger nära naturgrusmaterialet i flisighetsindex vilket innebär att kubiseringen av materialet har haft en stor inverkan på detta material jämfört med materialet från Sunderbyn.

Bilaga 8 visar resultat för flisighetsindex för material Sälgsjön.

6.2 Flowtable Vällsta 1.0

Bilaga 9

Bilaga 9 visar utbredningsförmågan för samtliga material i mm. Materialet visar att utbredningen av betongen minskar över tid, vilket betyder att arbetbarheten minskar över tid. Denna tabell visar att det krossade materialet har en sämre utflytnadsförmåga efter 2 minuter än efter 30 minuter. Detta gör att vi tror att det krossade materialet behöver en längre blandningstid.

Bilaga 9 visar resultat från flowtable för samtliga material.

6.3 Kornkurva

Bilaga 10 visar kornfördelningen för materialet från Årsunda. Kornfördelningen visar låg fillerhalt på 2,4 % vilket är bra då fillerhalter tar stor specifik yta i betongen. Den låga fillerhalten är normal för naturgrus.

Bilaga 10 visar resultat från kornkurva för material Årsunda

6.3.2 Sunderbyn 0/4 K Bilaga 11

Bilaga 11 visar kornfördelningen för materialet från Sunderbyn. Kornfördelningen visar hög fillerhalt på 13,6 % vilket är väldigt högt trots att det är krossat material. Tidigare erfarenheter visar att ett bra krossat material ligger på 10 % i fillerhalt. Detta resultat ifrågasattes och kurvan togs fram ytterligare en gång, men svaret var samma. Då svaret ändå var samma ifrågasattes materialets uttag från täkten och ett nytt uttag från bergtäkten gjordes. Materialet undersöktes en tredje gång med samma resultat.

Sunderbyn är därmed ett material med hög fillerhalt.

Bilaga 11 visar resultat från kornkurva för material Sunderbyn.

6.3.3 Sälgsjön 0/4 K Bilaga 12

Bilaga 12 visar kornfördelningen för materialet från Sälgsjön. Kornfördelningen visar fillerhalt på 10,5 % vilket är ett godtyckligt resultat för ett krossat material.

Bilaga 12 visar resultat från kornkurva för material Sälgsjön.

6.4 Flödestal

Bilaga 13 visar medelvärdet av hur snabbt ballastmaterialet från Årsunda flödar genom en kona.

Resultatet 33 sekunder visar att materialet flödar smidigt och att kornen rullar bra mot varandra.

Bilaga 13 visar resultat från flödestalet för material Årsunda.

6.4.2 Sunderbyn 0/4 K Bilaga 14

Bilaga 14 visar medelvärdet av hur snabbt ballastmaterialet från Sunderbyn flödar genom en kona.

Resultatet 38 sekunder visar att materialet flödar smidigt och inte skiljer sig så mycket från naturgruset.

Bilaga 14 visar resultat från flödestalet för material Sunderbyn.

6.4.3 Sälgsjön 0/4 K Bilaga 15

Bilaga 15 visar medelvärdet av hur snabbt ballastmaterialet från Sälgsjön flödar genom en kona.

Resultatet 38 sekunder visar att materialet flödar smidigt och inte skiljer sig så mycket från naturgruset.

Bilaga 15 visar resultat från flödestalet för material Sälgsjön.

6.5 Sättmått

Bilaga 16

Bilaga 16 visar hur mycket de olika materialen sätter sig mätt vertikalt från konans topp. Utifrån hur många mm betongen sjunker så finns det givet i standarder vilken sättmåttsklass betongen hamnar under. Sättmåttsklasserna sträcker sig från S1 till S5, där S1 är den sämsta sättmåttsklassen och S5 är den bästa sättmåttsklassen.

Bilaga 16 visar resultat för sättmått för samtliga material.

7. DISKUSSIONER OCH SLUTSATSER

Genom att studera naturgrus, som har använts genom många år ger detta en uppfattning om vad som strävas efter då resultaten skall vara liknande som med hkbb. Årsunda, som är ett naturgrus används i detta fall som en referenspunkt till bergkrossmaterialet.

7.1 Flisighetsindex

Resultatet på flisighetsindex för Sälgsjön är 4,7 vilket inte är en stor avvikelse från Årsunda naturgrus.

Det innebär att materialet från Sälgsjön inte är så flisigt, vilket uppskattas för arbetbarheten.

Sunderbyn däremot har en stor avvikelse och ligger på 13,7. Detta innebär att materialet från Sunderbyn är flisigt jämfört med Sälgsjön, vilket kan medföra svårigheter i arbetet. Anledningen till att materialet är så pass flisigt kan bero på att materialet innehåller mineral som inte krossats runt utan kapats ojämnt. Trots att samma steg i krossprocessen använts kan tydliga skillnader synas mellan materialen (Lars Stenlid 2017).

Flisighetsindex ger endast svar på hur avlånga kornen är för sorteringen 1–4 mm. Fraktioner under 1 mm förblir okända, men är dock väsentliga för arbetsbarheten (Erik Liljeby 2017).

7.2 Flowtable Vällsta 1.0

Resultat med material av 100 % hkbb flyter ut mer efter 30 minuter i detta fall. Slutsats kan tas att blandningstiden två minuter inte är tillräckligt för materialet, vilket kan bero på att dessa material innehåller mycket filler. Då referensvärdet Årsunda minskar med tiden bör även Sunderbyn och Sälgsjön göra det. Detta gör att vi väljer att byta utgångspunkt vid jämförelser från 2 minuter till 30 minuter på det material som är krossat. Referenspunkten som används är arean av utflytandet efter två minuter från Årsunda, alltså arean av diametern 239 mm. Denna area jämförs med utflytnadsarean av respektive material. Svaren som tas fram visas tydligt i tabellen nedanför hur mycket sämre utflytnad materialet har procentuellt jämfört med Årsunda.

Bilaga 17

Bilaga 17 visar en jämförelse av utflytnadsarea i flowtable mellan samtliga material.

Betongens reologi förändras över tid. Blandaren som används till experimentet skall efterlikna betongbilens blandare som transporterar betongen till arbetsplatser och de första två minuterna efterliknar blandaren betongfabrikens mixer. Då betongen blandas under en längre period och inte enbart i två minuter, så är det viktigt att ta hänsyn till betongens förändring över tid och dess arbetsbarhet. Därav testas betongen under flera tidsintervall för att se hur den förändras.

Provningen visar att tillsättningen av naturgrus till hkbb påverkar utflytnadsförmågan väsentligt. Efter tillsättning av naturgrus blir skillnaden mellan materialen mycket mindre. Detta kan bero på att den dåliga kornfördelningen i krossat material kompletteras av naturgruset och ger då en förbättrad arbetbarhet.

7.3 Kornkurva

Resultatet för bergtäkten Sunderbyn visar att 13,6 % av partiklarna är under 0,063 mm, vilket är ett högt värde jämfört med tidigare resultat från implementering av hkbb. Tidigare har man sett att fillerhalten i hkbb ligger runt 10 %. När materialet överstiger 10 % så börjar man ifrågasätta materialet. Då resultatet definitivt ligger över 10 % så har beslut tagits att undersöka materialet ytterligare en gång, då misstanke angående att ett ej representativt material har undersökts. Den andra undersökningen visade att materialets kornkurva fortfarande överstiger 10 % och resultatet är därför accepterat trots det höga värdet.

Resultatet från bergtäkten Sälgsjön ligger på 10,5 %, vilket är ett mer förväntat resultat då det ligger närmare 10 %. Det resultat där fokus ligger är de mindre sorteringarna, vilket är från 0.25 mm och nedåt.

7.4 Flödestal

Resultaten från flödestalet mellan Sälgsjön och Sunderbyn skiljer sig inte mycket från varandra. Detta gör att vi ifrågasätter om denna parameter är nödvändig för undersökning av arbetbarheten hos betong, då de tidigare parametrarna visar en stor skillnad i resultat mellan dessa bergtäkter.

7.5 Sättmått

Betongreceptet som används som grund till undersökningen används på fabrik idag för att uppnå sättmåttsklass S4. Sättmått undersöktes under två förhållanden, de ena sättmåttet togs utan SXA och det andra sättmåttet togs med SXA. Dessa provningar utfördes på 50 % och 100 % blandningar.

Sättmåttklasserna som tagits fram i resultatet är tagna från standarden SS-EN 206:2013. Årsunda visade ett sättmått på 55 mm utan SXA, vilket ger sättmåttklass S2. Känslan vid blandning av betongen upplevdes inte trögt att arbeta med. Därför anser vi att detta resultat är förväntat. 50 % blandningarna av Sälgsjön samt Sunderbyn uppnådde också en klass S2. Detta kan bero på att

naturgruset har en stor inverkan i blandningarna. Sälgsjön 100 % uppnådde också en klass S2 trots att sättmåttet är mindre och lite trögare i detta fall att arbeta med. Sunderbyn 100 % uppnår klass S1, vilket även det är ett förväntat resultat då Sunderbyn materialet avvikit i tidigare bruksparametrar också. Vid tillsättning av SXA kunde stora skillnader på materialet synas. Förutom att betongen blev lättare att arbeta med kunde dessutom väldigt små missfärgningar inträffa, vilket kan vara en

indikation på att det används för mycket av SXA.

Bilaga 18

Bilaga 18 visar ett interpolerat resultat på flowtable utbredningsmått efter en timme.

Resultatet över tid ger stora förändringar på betongen, framförallt på blandningarna med 100 %.

Anledningen av detta beror troligtvis på att det krossade materialet inte är vattenmättat och suger åt sig vatten över tid. Detta medför att betongen kommer att bli mycket trögare och därmed får ett lägre sättmått. Det är viktigt att kontrollera betongens beteende över tid då dessa skillnader är väsentliga, då betongen transporteras från fabrik till kund. Under transporteringen kan märkbara skillnader ske och det är viktigt att vara medveten om att olika material beter sig olika. Vi kan även konstatera att

sättmåttet är mindre hos materialet Sunderbyn i förhållande till Sälgsjön, detta beror antagligen på den

7. 6 Slutsatser och jämförelser mellan provningarna

Bilaga 19

Bilaga 19 visar en jämförelse för samtliga resultat av fyra parametra för samtliga material.

Genom att studera respektive materials resultat från varje provning och sätta i perspektiv mot varandra kan vissa slutsatser konstateras. Det som visas tydligt är att låg fillerhalt samt lågt

flisighetsindex ger ett större utbredningsmått. Behöver man då göra prövningar för både fillerhalt och flisighetsindex för att dra slutsats att materialet är arbetbart i betong? Att veta kornfördelningen på materialet är grunden till resterande resultat. Att veta hur materialet är uppdelat i procentmängd mellan olika fraktioner ger en förståelse för hur materialet i stora drag ser ut och underlättar vidare undersökningar. För att ta veta om materialet är arbetbart eller inte räcker det inte med endast kornkurvan, då även formen på kornen är väsentliga.

Vi vet att flisighetsindex visar hur “flisiga” materialen är, dvs förhållandet mellan bredd och tjocklek.

Eftersom att flisighetsindex enbart behandlar korn över 1 mm så tas ingen hänsyn till fillerhalterna, vilket är den sortering som tar upp mest area i betongen och det är denna sortering som är intressant för vidare provning i bruksmetoden (Flowtable). Detta innebär också att desto större procenthalt som är över 1 mm, desto mindre vet vi om flisighetsindex. Flisighetsindex är väsentligt för att veta hur kornformen för de större partiklarna ser ut gällande arbetbarhet, hur lätt betongen går att pumpa samt slitage på utrustning. Ett flisigare material är trögare att arbeta med, så de större fraktionerna är fortfarande viktiga för arbetsbarheten. Denna sortering påverkar dock inte innehållet av cementpastan på samma sätt som de mindre sorteringarna gör. Flowtable tar hänsyn till fillerhalterna, därför anser vi att dessa tre parametrar är viktiga för framtagning av en arbetbar betong.

Trots den väsentliga skillnaden mellan materialet Sälgsjön och Sunderbyn så visar materialen samma resultat på flödestal. Koppling mellan flödestal och de övriga parametrarna kan inte dras då metoden visar flödet på stenmaterialet och inte på betongen. Detta medför att uppfattning om hur materialet flödas visas, men inte hur materialet beter sig i en blandning. Ytterligare frågeställning är om flödestal är nödvändigt för att ta reda på om materialet är arbetbart för betong? Vi tycker att flödestalet kan uteslutas som parameter för att ta reda om betongen är arbetbar eller inte, då detta inte medför någon ny information om hur materialet beter sig i betong. Flödestalet skulle kunna vara mer användbart då man vill veta vilka material man skall ha i fickorna på betongfabriken, då arbetet där skall gå snabbt och smidigt och inte fastna i fickorna då materialet skall ut genom dessa. Genom att utesluta

flödestalet så förkortas arbetstiden vid implementering av hkbb.