ACCELERATORERS INVERKAN PÅ BETONG AVSEENDE BEARBETBARHET,

(1)

ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2020/027-SE

Examensarbete 15 hp Juni 2020

Acceleratorers inverkan på betong avseende bearbetbarhet, pumpbarhet och hållfasthetstillväxt

Nehemiah Temesgen

Roger Valden

(2)

(3)

ACCELERATORERS INVERKAN PÅ BETONG AVSEENDE BEARBETBARHET,

PUMPBARHET OCH HÅLLFASTHETSTILLVÄXT

Nehemiah Temesgen och Roger Valden

Institutionen för samhällsbyggnad och industriell teknik, Byggteknik, Uppsala universitet

Examensarbete 2020

(4)

ISRN-nummer: ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2020/027-SE Typsnitt: Computer Modern

Copyright c Nehemiah Temesgen och Roger Valden Institutionen för samhälls- byggnad och industriell teknik, Byggteknik, Uppsala Universitet

(5)

Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten

Besöksadress:

Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0 Postadress:

Box 536 751 21 Uppsala Telefon:

018 – 471 30 03 Telefax:

018 – 471 30 00 Hemsida:

http://www.teknat.uu.se/student

Abstract

Accelerators effect on concrete regarding

processability, pumpability and strength development

Nehemiah Temesgen and Roger Valden

The following thesis is a comparison study which was performed in cooperation with Sika Sverige AB. The project was to examine concrete’s behaviour while being subjected to different accelerators which is used to speed up the hardening process in young concrete. Sika provided the materials and the instructions for the tests that were made. The tests used where almost like the tests being performed at Sika’s laboratories but with some adjustments to the testing equipment.

According to the results of the tests a clear difference between the different accelerators were found. The conclusion that the efficiency of the different accelerators were affected on several variables such as cement type, hardening age and hardening temperature were drawn.

Because of the corona outbreak (2020) the tests could not be performed in Sikas laboratories. The tests were therefore carried out at a temporary laboratory without any direct supervision and some professional equipment could not be obtained which resulted in replacements with creative solutions. These changes affected the

individual test results with high certainty but should not interfere with the conclusions on account that all test samples were subjected to the same circumstances.

Detta examensarbete är sekretessbelagt enligt avtal mellan projektägare, student och Uppsala universitet.

ISRN UTH-INGUTB-EX-B-2020/027-SE Examinator: Petra Pertoft

Ämnesgranskare: Mahmoud Mousavi Handledare: Nelson Silva

(6)

Följande examensarbete är en jämförelsestudie som utfördes i samarbete med Sika Sverige AB. Arbetet gick ut på att undersöka betongs beteende under inverkan av olika acceleratorer avsedda för att påskynda härdningsförloppet i ung betong.

Sika tillhandahöll material samt instruktioner för testerna som utfördes.

Egenskaperna som undersöktes var konsistens- och hållfasthetsutveckling för tre typer av cement.

Konsistensen undersöktes med hjälp av flytsättmått och flödestest som utför- des med cementpasta (inget ballastmaterial) hållfasthetsutvecklingen undersöktes genom tryckhållfasthetstest på gjutna kuber med murbruk (sand som ballastmaterial).

Nyckelord: Konsistens, Hållfasthetsutveckling Accelerator, betong, cement, murbruk, bascement, byggcement, snabbhårdnande cement, flödestid, flytsätt- mått, flödestest, mald granulerad masugnsslagg, superplasticerare, självkompak- terande betong, tryckhållfasthet, kompressionstest.

(7)

FÖRORD

Detta examensarbete är den avslutande delen av högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik vid Uppsala universitet. Examensarbetet omfattar 15 hp och har utförts i samarbete med Sika Sverige AB (hädanefter Sika).

Tack till Sika som gjort denna jämförelsestudie möjlig. Vi vill även tacka vår handledare Nelson Silva för allt engagemang i detta projekt samt för all uppvisad flexibilitet och lösningsorientering under de speciella omständigheter varit rådande under projektets gång. Vår ämnesgranskare Mahmoud Mousavi har varit behjälplig under projektet och vi vill ägna ett tack till honom för ett gott samarbete.

Ett speciellt tack även till professor i materialvetenskap Stefan Johanson samt Ragnar Seton doktorand, båda vid materialvetenskapliga institutionen vid Upp- sala universitet för stor hjälp i detta projekt.

Projektet planerades att hållas i Sikas lokaler i Spånga, men på grund av co- ronautbrottet (2020) och medföljande restriktioner och policys kunde så ej ske.

Projektplanen omarbetades med kort varsel med stor hjälp av Nelson Silva och kunde med ett par veckors försening ändå utföras i andra lokaler. Detta har dock lett till att den handfasta vägledningen och övervakningen av utförda experiment uteblivit. Större delen av utrustningen för experimentet improviserades och eftersom det inte fanns någon budget för detta projekt, så är all inköpt utrustning utvald för att hålla kostnaden nere och ändå bibehålla användbara resultat.

Fördelningen av arbetet har varit lika mellan författarna.

Uppsala i juni 2020

Nehemiah Temesgen och Roger Valdén

(8)

ACC - Accelerator

BAS - Bascement, Portland-flygaskecement, CEM II/A-V 52,5 N BYGG - Byggcement, Portland-kalkstencement, CEM II/A-LL 42,5 R SH - Snabbhårdnande cement, Portlandcement, CEM I 52,5 R

CEM - Cement

FT - Flödestid (eng. Flow time) FS - Flytsättmått (eng. Flow spread)

GGBS - Mald granulerad masugnsslagg (eng. Ground-granulated blast- furnace slag)

REF - Referensprov SP - Superplasticerare

SKB - Självkompakterande betong W - Vatteno

(9)

Innehåll

1 Inledning 1

1.1 Bakgrundsbeskrivning . . . 1

1.2 Företagspresentation . . . 1

1.3 Syfte och mål . . . 1

1.4 Frågeställning . . . 2

1.5 Avgränsning . . . 3

2 Metodik 5 2.1 Arbetbarhet . . . 5

2.1.1 Utrustning . . . 5

2.1.2 Proportionering . . . 6

2.1.3 Blandning . . . 7

2.1.4 Tester . . . 8

2.2 Tryckhållfasthet . . . 9

2.2.1 Utrustning . . . 9

2.2.2 Klimatkammare . . . 10

2.2.3 Gjutform . . . 10

2.2.4 Gjutning . . . 11

2.2.5 Proportionering . . . 11

2.2.6 Blandning . . . 12

2.2.7 Provtryckning . . . 12

3 Teori 14 3.1 Betong . . . 14

3.1.1 Tillsatsmedel . . . 14

3.1.2 Pumpbarhet . . . 14

3.1.3 Gjutning . . . 14

3.2 Arbetbarhet . . . 14

3.2.1 Flytsättmått . . . 15

3.2.2 Flöde . . . 15

3.3.1 Provkropp . . . 16

3.3.2 Fukt . . . 17

3.3.3 Temperatur . . . 18

4 Resultat 19 4.1 Arbetbarhet . . . 19

4.1.2 Flöde . . . 21

4.2.1 Härdning vid 5 ^◦C . . . 22

4.2.2 Härdning vid 20 ^◦C . . . 24

(10)

5 Analys och diskussion 31

5.1 Arbetbarhet . . . 31

5.1.2 Flöde . . . 32

5.1.3 Sammanfattning . . . 33

6 Felkällor och resultatspridning 35 6.1 Arbetbarhet . . . 35

6.1.2 Flödestest . . . 35

7 Slutsatser och rekommendationer 40

8 Förslag på fortsatta undersökningar 41

9 Referenser BILAGOR

Bilaga 1 B1.1

(11)

Kap. 1 Inledning

1 Inledning

1.1 Bakgrundsbeskrivning

Det finns idag ett antal så kallade acceleratorer (hädanefter ACC) för betong på marknaden, det är ännu inte helt klarlagt vilka skillnader som förekommer mellan dessa gällande konsistens-, viskositets- och hållfasthetsutveckling. Alla dessa faktorer kan vara avgörande faktorer vid gjutning och således även för valet av accelerator.

Sika, som detta projekt är ett samarbete med, tar fram och säljer, bland mycket annat, så kallade acceleratorer för betong. För att bättre kunna vägleda sina kunder är det viktigt att känna till vilken ACC som är effektivast under givna förhållanden och förutsättningar, e.g. specifik cementtyp och temperaturförhål- lande.

Det finns även en ökad efterfrågan på acceleratorer som är effektiva för betong med en hög andel GGBS, och det är ännu inte helt klarlagt vilka acceleratorer som har störst effekt under dessa förutsättningar.

Därför undersöks i detta projekt hur ett antal faktorer varierar med tre olika acceleratorer, dessa jämförs sedan mot en referens som ej innehåller någon accelerator.

Företaget Sika Sverige AB är ägare av resultatet i denna jämförelsestudie och bidrar med grundmaterialen för cementpasta och -bruk. De acceleratorer som används har på grund av sekretesspolicy från Sika inte sina produktnamn angivna, utan benämns ACC-1, ACC-2 och ACC-3. Detta bidrar även till att kunna göra en objektiv bedömning av resultaten eftersom det för rapportens författare är okänt vilka resultat som kan förväntas av respektive accelerator.

1.2 Företagspresentation

Sika grundades 1910 i Schweiz. Idag är de en av de ledande distributörerna av kemiska specialprodukter för industriell- och byggtillverkning. Kasper Winkler lade grunden för företaget år 1910 då han uppfann en innovativ lösning för att skapa vattentäta betong- och cementkonstruktioner.

Uppfinningen var ett vattentätande tillsatsmedel vid namn Sika-1. Sika-1 kom tillsammans med Kaspars andra blandningar att revolutionera byggbranschen vilket resulterade i en global expandering. Vid 1935 hade Sika fotfäste i Europa, Asien och Sydamerika. År 1950 etablerades Sika Sverige AB och har i dag cirka 100 anställda. Sika (u.å.)

1.3 Syfte och mål

Syftet med detta projekt är att klarlägga vilka skillnader som föreligger mellan olika acceleratorer på marknaden med avseende på konsistens, med hjälp av flytsättmått samt flöde (viskositet) och tryckhållfasthet med hjälp av kompressionstest.

(12)

Målet är att denna rapport ska kunna ligga som grund för vägledning i fråga om val av accelerator vid olika förutsättningar, såsom olika cementtyper och temperaturer. Detta kan vara vid nytta vid önskemål om tidig fromrivning, vid gjutning utomhus under de kallare årstiderna och vid prefabtillverking inomhus etc.

1.4 Frågeställning

Föreligger det någon skillnad mellan effekten av olika acceleratorer i ung betong avseende betongens konsistens, flöde och tryckhållfasthet Samt vilka skillnaderna är som föreligger jämfört mot ung betong utan tillsats av accelerator (referensprov).

(13)

Kap. 1 Inledning

1.5 Avgränsning

Jämförelsestudien begränsades till:

• Tre olika cementtyper

– BAS - Bascement, Portland-flygaskecement, CEM II/A-V 52,5 N – BYGG - Byggcement, Portland-kalkstencement, CEM II/A-LL 42,5 R – SH - Snabbhårdnande cement, Portlandcement, CEM I 52,5 R

• Tre acceleratorer samt en referens utan accelerator.

– ACC-1 – ACC-2 – ACC-3 – REF

• Tre tester

– FT - Flödestid (eng. Flow time) – FS - Flytsättmått (eng. Flow spread) – Kompressionstest (tryckållfasthet)

• Tre härdningsåldrar för FS och FT – t_0m= 0 minuter

– t30m = 30 minuter – t_60m = 60 minuter

• Tre härdningsåldrar för kompressionstest – t_8h= 8 timmar

– t_30h = 30 timmar – t54h = 54 timmar

• Tre temperaturer för kompressionstest – T5 = 5^◦C

– T₂₀= 20^◦C – T₃₀= 30^◦C

(14)

Det finns fler mätmetoder för att få beskriva betongs konsistens, bland annat sättmått. Detta mått är dock inte användbart under de ovan beskrivna avgräns- ningarna eftersom måttet är i storleksordningen 0-3 mm och skillnaderna för små för att mäta tillförlitligt med den begränsade utrustning som fanns till handa. Flö- det tillsammans med konsistensmått är inte nog för att fullt ut beskriva betongens pumpbarhet. Men med begränsningar i arbetstid och ekonomi så begränsades un- dersökningarna till dessa två faktorer. Tryckhållfasthet är den ensklida faktorn som säger mest om betongens allmänna kvalitet, Ljungkrantz m.fl. (1994). Även andra hållfasthetsmått som exempelvis draghållfasthet ökar med ökad tryckhåll- fasthet, och då tryckhållfasthet är relativt enkel att testa så valdes denna, för att ge en bild av betongens hållfasthet i ung ålder.

(15)

Kap. 2 Metodik

2 Metodik

2.1 Arbetbarhet

Arbetbarhet används ofta synonymt med konsistens och beskriver bland annat färsk betongs förmåga att bearbetas, fylla gjutformar och komprimeras utan att separera etc.

2.1.1 Utrustning

• Våg, Ohaus Valor serie 3000, VX31XH202 med 200 grams kapacitet. Lin- järitet: ±0,01 gram. Precision (repeatability): 0,01 gram.

• Elvisp 300 W med självroterande bunke, bunkens rotationshastighet varierar med valt effektläge på elvisp.

• Kon som fylls med cementpasta för FS

Volym uppmätt med hjälp av våg: 38,5 ml. Höjd: 57,0 mm. Diameter 1:

19,0 mm. Diameter 2: 37,3 mm. Se Figur 2.1.

Figur 2.1: Illustration av kon som användes vid FS

• Tratt som fylls med cementpasta för FT

Volym uppmätt med hjälp av våg: 102,5 ml. Höjd: 73,0 mm. Diameter 1 (hål): 5,0 mm. Diameter 2: 50,0 mm. Inre höjd på cylindriska delen 42,0 mm.

Höjd på cylindriskt utlopp 4,0 mm. Höjd på inre konformad del: 26,0 mm.

Se Figur 2.2.

(16)

Figur 2.2: Illustration av tratt som användes vid FT

2.1.2 Proportionering

Proportionerna av de olika materialen samt dess mängder i cementpastorna har försetts av Sika. Se Tabell 2.1.

(17)

Kap. 2 Metodik

Tabell 2.1: Proportioner för delmaterial till cementpasta i gram för FS- och FT- test.

MIX REF ACC-1 ACC-2 ACC-3

2,0 %

BAS

CEM GGBS

W SP ACC

420,0 80,0 225,0 1,50 0,0

420,0 80,0 220,5 1,50 10,0

420,0 80,0 206,6 1,50 23,9

420,0 80,0 214,3 1,50 16,2

BYGG

CEM GGBS

W SP ACC

420,0 80,0 225,0 1,50 0,0

420,0 80,0 220,5 1,50 10,0

420,0 80,0 206,6 1,50 23,9

420,0 80,0 214,3 1,50 16,2

SH

CEM GGBS

W SP ACC

250,0 250,0 225,0 1,50 0,0

250,0 250,0 220,5 1,50 10,0

250,0 250,0 206,6 1,50 23,9

250,0 250,0 214,3 1,50 16,2

2.1.3 Blandning

Det torra materialet (CEM + GGBS) vägdes upp i en plastbägare. Sedan blandades de torra materialen med elvispen på 20 % effektläge i 20 s.

Vid vikter över 180 gram delades massan upp, på grund av vågens begränsade kapacitet. Vågen tarerades med plastbägare på vågen mellan varje uppvägning.

80 % av det totala vattnets vikt mättes upp i en bägare. Därefter uppmättes 2 gånger 10 viktprocent av vattnet i ytterligare två bägare. Till en av dessa bägare adderades SP och till den andra respektive ACC. Till referensproverna (utan ACC) mättes istället 20 viktprocent av vattnet upp och blandades med SP.

Blandning av SP och ACC skedde med omrörning 6 varv i varje bägare. Det torra materialet fördes över till bunken och sedan adderades de 80 viktprocenten av vattnet med den automatiska rotationen på bunken och 20 % effektläge på elvispen under 5 s, sedan ökades effekten till 100 % under ytterligare 15 s. Därefter blandades satsen 10 s manuellt (utan automatisk rotation på bunken) på 100 % effekt, detta för att få ner torrmaterial från kanterna samt för att komma åt ända ned i botten av bunken.

Därefter adderades vatten + SP med automatiska rotation på bunken och 100 % effektläge i 15 s. Slutligen adderades vatten + ACC (förutom för referensproverna) under samma förutsättningar. Satsen blandades återigen 10 s manuellt för att säkerställa att botten på bunken kunde kommas åt med vispen. Satsen fördes över till en bägare för att undvika att eventuellt oblandat material från botten av bunken skulle blandas in vid de senare omrörningarna som skedde

(18)

innan testerna vid t_30m och t_60m.

2.1.4 Tester

Flytsättmått: Konen placerades med den mindre öppningen uppåt på en glas- skiva och fylldes till övre kant med cementpasta, i de fall pastan hade fått en något trögflytande konsistens stöttes en metallspatel (10 × 1 mm) 10 gånger längs ko- nens insida för att säkerställa att pastan fyllt konen. Omedelbart efter att konen fyllts lyftes den sedan med en bestämd rörelse rakt upp. Den utflutna massan mättes horisontellt 2 gånger med 90 graders förskjutning med hjälp av ett skjut- mått, se Figur 2.3. Testet genomfördes omedelbart efter blandning, samt vid t30m

och t_60m efter blandning. Innan testen vid t_30m och t_60m rördes cementpastan om 3 varv i bägaren med elvispen på 20 % effekt. Materialet från testen kasserades. Mellan testen rengjordes glasskivan och konen. Testet utfördes vid 20 ^◦C lufttemperartur.

Figur 2.3: Illustration av FS-testet

Flöde: Tratten fylldes med cementpasta samtidigt som hålet blockerades med ett finger. Därefter togs fingret bort samtidigt som en manuell startning av tidta- garur skedde, testet illustreras i Figur 2.4. Tidtagaruret stoppades då all cementpasta runnit ur tratten alternativt vid första tecken på droppbildning. Materialet från flödesmätningarna återanvändess mellan försöken. Plastbägaren täcktes med plast mellan försöken för att undvika vätskeförlust genom avdunstning. Testet genomfördes omedelbart efter FS-testet vid alla tre tillfällen; t0m, t30m och t60m. Tratten rengjordes mellan försöken. Testet utfördes vid 20 ^◦C lufttemperartur.

(19)

Kap. 2 Metodik

Figur 2.4: Illustration av FT-testet

2.2 Tryckhållfasthet

Tryckhållfasthet beskriver det maximala enaxliga tryck som betong kan motstå innan brott sker. Trycket bestäms genom att dela brottslast med den tryckta ytans area enligt, P = F/A, där P är tryckhållfasthet, F brottslast och A den tryckta ytans area.

2.2.1 Utrustning

• För att väga upp de torra materialen samt bägaren med 80 % av vattnet (se Blandning) användes en våg av märke Kern DS med maxkapacitet 16 kg och noggrannhet 0,2 g.

• För vägning av resterande vatten samt tillsatsmedel användes tidigare nämn- da Ohaus Valor

• En blandarvisp för bruk driven med 500 W borrmaskin användes vid blandning av bruket.

• Kompressionsmaskin som användes var en ADR Compact 1500 från ELE International.

(20)

2.2.2 Klimatkammare

• Härdning i 5^◦C skedde i ett ordinärt hushållskylskåp, en kylreservoar bestå- ende av en dunk med 20 l vatten (5^◦C) placerades i skåpet. Temperaturen kontrollerades regelbundet med hushållstermometrar, både lufttemperatur och vattenreservoarens temperatur kontrollerades tre gånger per dygn och höll sig inom 1 grads intervall. RH 70±2 %

• Härdning i 20 ^◦C skedde i det tillfälliga laboratoriet i rådande rumstempe- ratur som uppmättes till 21 ^◦C och höll sig inom 2 graders intervall (20-22

◦) under arbetets gång. RH 47±2 %

• Härdning i 30 ^◦C skedde i ordinärt hushållskylskåp (avstängt), en värmere- servoar bestående av en dunk med 20 l (30 ^◦C) vatten placerades i skåpet med en doppvärmare på 300 W för att bibehålla jämn temperatur. Tem- peraturen kontrollerades med jämna mellanrum med tre stycken olika hus- hållstermometrar, både lufttemperatur och vattenreservoarens temperatur kontrollerades. RH 92±2 %

2.2.3 Gjutform

Gjutformen bestod av fyrkantiga aluminiumrör med profilmått 50 × 50 mm och godstjocklek 2 mm som sågades till kuber med mått 50 × 50 × 50 mm. Sedan sågades träreglar till längden 350 mm. Därefter limmades fyra aluminiumkuber på träregeln med 50 mm mellanrum, parallelliteten säkerställdes genom att placerea sju stycken kuber på träregeln och limma fast fyra stycken med de andra tre som mellanlägg. I nästa steg placerades ytterligare en träregel på andra sidan av aluminiumkuberna och hölls tillfälligt på plats av två stycken tvingar (inget lim).

Följande steg var att tejpa undersidan av mellanrummen för aluminiumburkarna med 50 mm bred vävtejp. Det sista steget var att tejpa runt träreglarna varefter tvingarna avlägsnades. Varje sats behövde 9 gjutformar och varje gjutform bestod av tre testkuber, se Figur 2.5. Under gjutning och härdning placerades formarna på glasskivor. Efter ca 22 timmars härdningstid togs gjutformarna isär, rensades och återanvändes enligt samma beskrivning.

Figur 2.5: Illustration av gjutform med gjutna kuber

(21)

Kap. 2 Metodik

2.2.4 Gjutning

Innan gjutning smordes formarna. Sedan användes skedar för att fylla gjutformarna ända upp till kanten av aluminiumkuberna, se Figur 2.6. Bruket kompak- terades genom att gjutformarna knackades fem gånger med en snickarhammare på varje sida. Slutligen placerades tre gjutformar i respektive klimatkammare.

Figur 2.6: Illustration av gjutningen

2.2.5 Proportionering

Proportionerna av de olika materialen i murbruken har försetts av Sika, se Tabell 2.2. Däremot justerades mängderna för att tillfredsställa tillräcklig volym som krävdes för tryckhållfasthetsproven.

(22)

2.2.6 Blandning

Först vägdes CEM och GGBS upp i en bunke och blandades under 30 s. Sedan vägdes 80 % av vattnet upp i en plastbägare. Därefter vägdes 10 % av vattnet + SP i ytterligare en plastbägare som sedan rördes om med en sked 6 varv. Slutligen vägdes 10 % av vattnet + ACC i den sista plastbägaren som sedan rördes om med en sked 6 varv. Varefter bägaren med 80 % av vattnet tillfördes det torra materialet och blandades 1 min på 20 % av elvispens maximala effekt. Därefter tillfördes innehållet från plastbägaren med vatten + SP och blandades på minimal hastighet under 45 s. Sedan fördes innehållet från plastbägare 3 till plastbägare 1 och blandades på minimal hastighet under 30 s. Därefter fördes innehållet från plastbägare 4 till plastbägare 1 och blandades på minimal hastighet under 30 s.

Slutligen blandades allt på maximal hastighet under 30 s.

2.2.7 Provtryckning

Testkubens övre- och undre sidlängder mättes med hjälp av skjutmått. Testku- ben placerades sedan på en metallplatta centrerat i maskinens tryckaxel. Ma- skinens kraftpåföring sköttes manuellt med en spak som fördes fram till sitt ändläge (kraftpåföringshastigheten justerades genom att vrida på spaken och hölls konstant genom alla försök). Maskinen registrerade automatiskt resultatet för brottslast. Provkroppen kasserades och metallplattan rengjordes innan nästa testkub testades.

(23)

Kap. 2 Metodik

Tabell 2.2: Proportioner för delmaterial till murbruk i gram för tryckhålfasthets- test.

MIX REF ACC-1 ACC-2 ACC-3

2,0 %

BAS

CEM GGBS SAND

W SP ACC

1711,5 325,5 6114,5 1018,5 14,28 0,0

1711,5 325,5 6114,5 1001 14,28 40,6

1711,5 325,5 6114,5 945 14,28 97,3

1711,5 325,5 6114,5 976,5 14,28 65,8

BYGG

CEM GGBS SAND

W SP ACC

1711,5 325,5 6114,5 1018,5 14,28 0,0

1711,5 325,5 6114,5 1001 14,28 40,6

1711,5 325,5 6114,5 945 14,28 97,3

1711,5 325,5 6114,5 976,5 14,28 65,8

SH

CEM GGBS SAND

W SP ACC

1018,5 1018,5 6114,5 1018,5 14,28 0,0

1018,5 1018,5 6114,5 1001 14,28 40,6

1018,5 1018,5 6114,5 945 14,28 97,3

1018,5 1018,5 6114,5 976,5 14,28 65,8

(24)

3 Teori

3.1 Betong

3.1.1 Tillsatsmedel

Flyttillsatsmedel, luftporbildare och vattenreducerande tillsatsmedel är exempel på tillsatsmedel som påverkar betongens konsistens. Där flyttillsatsmedlet är den den tillsats som har störst effekt på betongens konsistens. Den ger betongen en lättbearbearbetad konsistens utan att resultera i en oacceptabelt låg stabilitet.

För att uppnå samma konsistens med enbart ökad vattenmängd skulle stabiliteten påverkas kraftigt negativt. Detta innebär att flyttillsatsmedel resulterar i en mer lätbearbetad konsistens utan bekostnad av en högre vattenhalt eller en sämre hållfasthet, Burström (2007).

Enligt Ljungkrantz m.fl. (2017) används accelererande tillsatsmedel för att påskynda cementreaktionen och påverka hydrationen av betong. Acceleratorer påverkar även betongens vätskehalt utan att påverka dess vct -tal. Silva, N. (2020) Eftervätning är en mekanism som sker då ett tillsatsmedel förhindras under en kort period att reagera med betongen som helhet eftersom GGBS binder upp tillsatsmedel så som acceleratorer och tillfälligt fördröjer dess effekt, Silva, N.

(2020)

3.1.2 Pumpbarhet

För att färsk betong skall kunna pumpas måste i princip tre kriterier uppfyl- las, dels måste betongen kunna fylla pumpcylindern vid insugningsmomentet, betongen får ej separera under pumpning, samt att den inre friktionen och friktionen mot röret den pumpas i inte får vara för hög. Det saknas standarder för mätning av pumpbarhet. Men bland annat betongens konsistens är av särskild vikt vid bedömandet av pumpbarhet. Ljungkrantz m.fl. (2017)

3.1.3 Gjutning

Vid gjutning vill man ha betong med så hög homogenitet som möjligt, därför är det viktigt att beakta vibrering (kompression) med tanke på att det kan resultera i stenseparation. Ett annat fenomen som uppstår vid mycket lösa betong- blandningar är brukseparation. Detta sker då stenarna sjunker och ett skikt av cementbruk bildas på ytan, alltså att det bildas två olika material. Ljungkrantz m.fl. (2017)

3.2 Arbetbarhet

Enligt Burström (2007) är begreppet arbetbarhet väsentligt när man talar om betongens kapacitet till att förbli homogen. Eftersom det underlättar blandande och gjutning när betongen är homogen. I vissa fall transporteras betong också långa

(25)

Kap. 3 Teori

sträckor innan gjutning och då är det nödvändigt att den förblir homogen under de förhllanden den då utsätts för. Cementhalten, vattenhalten, ballastgradering- en, ballastens finmaterialhalt och kornform är variabler som påverkar betongens arbetbarhet. I nuläget finns det inte direkta metoder för att mäta arbetbarheten och därför mäter man konsistensen istället med tanke på att begreppen är närbesläktade.

3.2.1 Flytsättmått

Enligt Ljungkrantz m.fl. (2017) är en av de bästa metoderna för att mäta flyt- barheten hos SKB flytsättmåttet. Vid denna metod används en sättkon och ett horisontellt utbredningsbord. Utbredningsbordet bör vara fuktad och utgöras av rostfri- eller förzinkad plåt för att undvika att betongen förlorar vatten. Det är även viktigt för att minimera på friktionen som orsakas av underlaget som kan resultera i att betongens utbredning bromsas upp. Enligt Svensk standard, SS- EN 12350-8:2019, går metoden ut på att först placera sättkonen i mitten av utbredningsbordet och sedan fylla upp den. Därefter lyfts konen vertikalt. När betongen har slutat sprida sig på utbredningsbordet tas två horisontella mått (med 90 graders förskjutning i horisontalplanet) på diametern av den utflutna betonglösningen. Slutligen bestäms flytsättmåttet genom att ta genomsnittsvär- det av dessa två diametrar.

3.2.2 Flöde

En vätskas flöde avgörs av dess viskositet, som är vätskans motstånd mot flödet och beskrivs ofta som vätskans “tjockhet”. Enligt Lagerblad (u.å.) är viskositet en central egenskap för utfyllning av gjutformar. En faktor som påverkar viskosi- teten är ballastens kornform. Om ballasten exempelvis innehåller en stor mängd fri glimmer (mineralgrupp med flakig struktur) kommer detta resultera i en betong med hög viskositet, alltså en svårbearbetad betongblandning. Enligt Svensk standard, SS-EN 12350-9:2010, är en metod att mäta en betongblandningens viskositet samt dess fyllningsförmåga ett så kallat V-tratt test. Denna metod går ut på att fylla upp en V-formad tratt och sedan mäta tiden det tar för betongbland- ningen att flöda ut.

3.3 Tryckhållfasthet

Generellt påverkas tryckhållfastheten av betong bland annat av följande faktorer 1. Struktur och porositet

2. Vattencementtal och vattenluftcementtal 3. Cementets hållfasthetsnivå

4. Tillsatsmaterial

(26)

5. Ingående ballast

6. Betongens sammansättning 7. Mognadsgrad

8. Härdningsförhållanden

Brukets hållfasthet avtar med ökad porositet Mängden kapilärporer påverkar betongens porositet och denna beror starkt av cementpastans vattencementtal, vct. Vattencementtalet defineras som viktandel vatten i jämförelse till viktandel cement enligt följande formel: vct = W/C, där W är vattenhalten i kg/m³ och C är cementhalten i kg/m³. Cementpastans porositet påverkar i sin tur brukets hållfasthet.

Hållfasthetsutvecklingen skiljer sig även mellan olika cementsorter, detta illustreras i Figur 3.1. Vid tillsats av GGBS sker en markant fördröjning av håll- fasthetstillväxt vid låga temperaturer. Vid 5 graders härdningstemperatur kan effekten bli upp till 75 % minskad tryckhållfasthet vid jämförelse mellan betong med 50/50 CEM/GGBS jämfört med betong med enbart portlandcement vid 1 dags härdningstid. Och vid 20 grader upp till 58 %, Pratas (1978) via Lagercrantz m.fl. (1994).

Figur 3.1: Angivngen data för portlandcement tillverkad i Slite, Ljungkrantz m.fl.

(2017).

3.3.1 Provkropp Storlek

Provkroppens volym är av betydelse för uppmätt tryckhållfasthet. För experimentet användes kuber med kantlängd 50 mm. Enligt Svensk standard, SS-EN 196-1:2016, används prismor med dimensionerna 40 mm × 40 mm × 160 mm som sedan halveras. Enligt standarden vid komperssionetestet används därefter tryckplattor med dimensionerna 40 mm × 40 mm. I Figur 3.2 ser vi att testning enligt SS-EN borde generera värden på tryckhållfastheten som ligger omkring 12 % högre än vid användning av kuber med kantlängd 50 mm (vid 20 dagars härdningstid).

(27)

Kap. 3 Teori

Figur 3.2: Relativ tryckhållfasthet vid 20 dagars härdningstid, Weigler och Karl (1989) via Lagercrantz m.fl. (1994).

Tryckytornas planhet och parallellitet

Normalt används inga tryckutjämnande mellanlägg vid provtryckningar, detta skedde inte heller i detta experiment. I tidigare gällande standard (ISO 1920 och SS 13 72 10) anges att avvikelsen från planhet för en yta ej bör överstiga 0,05 mm på 100 mm (ISO) och inte över 0,1 mm på 130 mm (SS) uppmätt längd. Mängel (1968) visar på avvikelser upp mot 60 % vid 0,7 mm avvikelse från planhet vid 21 MPa förväntad tryckhållfasthet se Figur 3.3. Enligt tidigare ISO-standard bör ej ytorna ej heller avvika mer än ±0, 5^◦ från parallellitet, Lagercrantz m.fl. (1994).

Figur 3.3: Hur avvikelse från tryckytans planhet påverkar uppmätt tryckhållfasthet (kuber). Mängel (1968) via Lagercrantz m.fl. (1994).

3.3.2 Fukt

Betongens hållfasthetsutveckling samt hållfasthetsnivå påverkas av dess fukttill- stånd under härdningen, både genom medelfukthalten och fuktgradienten. Om betongen torkas ut efter det att den vattenlagrats så sker en förhöjning av håll- fastheten. Om betongen inte tillåts torka ut så har genomfuktad betong generellt 10-15 % lägre tryckhållfasthet gentemot måttligt uttorkad betong. På grund av denna stora påverkan måste betongens fukttillstånd beaktas vid analys av

(28)

tryckhållfashetsutvecklingen. Fuktmättad betong som torkar avger fukt genom ytskikten, detta leder till att dessa krymper snabbare än de inre delarna. Denna effekt är av intresse främst vid dragprovning, men kan däremot försummas vid provning av tryckhållfasthet, Lagercrantz m.fl. (2017).

3.3.3 Temperatur

Vid en förhöjd temperatur sker en ökning av korttidshållfastheten. Enligt Lea (1970) ligger 24-timmarshållfastheten för standardbetong vid 32 graders härd- ningstemperatur 30 % högre jämfört mot standardbetong vid 23 graders härd- ningstemperatur, se Figur 3.4. och 3.5.

Figur 3.4: Hållfasthetsutveckling för tre temperaturer. Byfors (1980) via La- gercrantz m.fl. (2017)

Figur 3.5: Ökning av hållfasthet vid olika härdningtemperaturer för standard- och snabbhårdnande betong, Lea (1970) via Ljungkrantz m.fl. (1994)

(29)

Kap. 4 Resultat

4 Resultat

4.1 Arbetbarhet

4.1.1 Flytsättmått BAS

Likt REF minskades flytsättmåttet för ACC-1 regelbundet som illustreras i Figur 4.1. Efter 60 min hade flytsättmåttet för ACC-1 totalt minskat med 21 % och REF med 19 %. Flytsättmåttet för ACC-2 hade däremot inte haft en regelbunden minskning utan vid t_30m hade den ökat med 4 % och därefter vid t_60m minskat med 13 %. Flytsättmåttet för ACC-3 hade en minimal minskning vid t_30m men vid t60m hade den fått en total minskning med 7 %.

Figur 4.1: Flytsättmått för BAS

BYGG

Alla blandningar hade en regelbunden minskning av flytsättmåttet under t_60m. Däremot hade flytsättmåttet för REF en drastisk minskning vid t30m som sedan kom att stagnera vid t_60m. Flytsättmåttet för REF minskades med 26 % vid t_30m totalt med 35 % vid t_60m. Flytsättmåttet för ACC-1 minskades mest vid t30m men vid t60m hade flytsättmåttet för ACC-3 minskat mest. Vid t60m hade flytsättmåtten för respektive ACC minskat med 45 %, 51 % och 32 %. Se Figur 4.2.

(30)

Figur 4.2: Flytsättmått för BYGG

SH

Likt REF minskades flytsättmåttet för ACC-1 regelbundet som illustreras i Figur 4.3. Efter 60 min hade flytsättmåttet för ACC-1 totalt minskat med 39 % och REF med 32 %. Flytsättmåttet för ACC-2 hade däremot inte haft en regelbunden minskning utan vid t_30m hade den ökat med 1 % och därefter mellan t_30m och t_60m minskat med 24 %. Flytsättmåttet för ACC-3 hade en minimal minskning med 6 % vid t30m och vid t60m hade den fått en total minskning med 21 %.

Figur 4.3: Flytsättmått för SH

(31)

Kap. 4 Resultat

4.1.2 Flöde BAS

Likt REF minskades flödet för ACC-1 regelbundet vilket illustreras i Figur 4.4.

Efter 60 min hade flödet för ACC-1 totalt minskat med 45 % och REF med 30 %.

Flödet för ACC-2 och ACC-3 hade däremot inte haft en regelbunden minskning utan vid t_30m hade den ökat med 5 % respektive 7 % och därefter mellan t_30m och t_60m minskat med 12 % respektive 8 %.

Figur 4.4: Flöde för BAS

BYGG

Samtliga prover misslyckades vid t_60m vilket illustreras i Figur 4.5. Vid t_0m hade REF lägst flöde och ACC-1 lägst flöde av samtliga acceleratorer. Däremot var ACC-2 den enda som klarade flödestestet vid t_30m. ACC-2 som hade störst flöde vid t_0m fick en 41 % minskning till flödet 4,3 ml/s.

Figur 4.5: Flöde för BYGG

(32)

SH

REF klarade endast flödestestet vid t0mdär den hade lägst flöde vilket illustreras i Figur 4.6. ACC-1 hade signifikant lägre flöde i jämförelse med ACC-2 och ACC- 3 både vid t_0moch t_30m men klarade inte testet vid t_60m. Flödet för ACC-2 hade däremot ingen förändring vid t30m men minskades med 66 % vid t60m. Flödet för ACC-3 hade en regelbunden minskning och minskades totalt med 36 % vid t_60m. ACC-2 hade 51 % mindre flöde än ACC-3 vid t_60m.

Figur 4.6: Flöde för SH

4.2 Tryckhållfasthet

För individuella testresultat se repektive figur i Bilaga 1.

4.2.1 Härdning vid 5 ^◦C

ACC-1 ger för samtliga cementtyper och härdningsåldrar de högsta resultaten för medelvärdet och samtliga ACC presterar högre än referens.

BAS

Som vi ser i Figur 4.7 för BAS 5^◦C generade ACC-1 de högsta medelvärdena för tryckhållfasthet både vid t_30h och t_54h . Proverna vid t_8h var ej mätbara. För t_30h gav ACC-1 77 % högre medelvärde än referens, medan ACC-2 presterade 66 % högre resultat än referensproven och ACC-3 35 %. Vid t54h presterade ACC-1 230 % över referensnivån, ACC-2 120 % över och ACC-3 93 % över referens.

(33)

Kap. 4 Resultat

Figur 4.7: BAS tryckhållfasthet 5 ^◦C

BYGG

För BYGG vid samma temperatur presterar ACC-1 de högsta resultaten för medelvärdet över tidsintervallet, medan ACC-2 och ACC-3 skiftar inom samma intervall, som vi kan se i Figur 4.8. Inga mätvärden för t_8h vid denna temperatur kunde presteras. För t_30h gav ACC-1 medelvärde 153 % över referens, medan ACC-2 gav 112 % och ACC-3 gav 63 % över referens. Vid t54h , 5 ^◦C gav ACC-1 omkring 100 % högre värden än referens och ACC-2 24 % högre än referens och ACC-3 40 %.

Figur 4.8: BYGG tryckhållfasthet 5 ^◦C

(34)

SH

I Figur 4.9 ser vi att ACC-1 återigen ger de högsta resultaten för medelvärdet över hela spannet. Vid t_8h5^◦C kunde endast två provkroppar uppnå ett mätbart resultat, detta var för ACC-1. För t_30h härdningsålder presterar ACC-1 130 % högre än referens. ACC-2 gav medelvärde 70 % över referens och ACC-3 presterar resultat vars medelvärde låg 52 % över referens. Vid t_54h har skillnaderna mot referens nästan helt försvunnit för ACC-1 med 5 % över referens. För ACC-1 hamnade medelvärdet på samma nivå som referens. Och medelvärdet för ACC-3 visade att tryckhållfastheten låg på endast 72 % av referensvärdet vid t_54h .

Figur 4.9: SH tryckhållfasthet 5 ^◦C

4.2.2 Härdning vid 20 ^◦C

Vid t8h presterar ACC-2 de högsta medelvärdena för samtliga cementtyper, men med en lägre skillnad för BYGG.

BAS

Provserien för referens vid t_8hvar inte mätbar. ACC-2 gav medelvärde för testse- rien ungefär 70 % över ACC-1 och ACC-2 vid t_8hsom vi ser i Figur 4.10. Studeras Figur 4.11 ses av vid t_30h har ACC-1 återigen presterat de högsta medelvärdet, 104 % högre än referens, ACC-2 53 % över och ACC-3 12 % över. Resultaten för t_54h gav ännu större skillnader mot referens. ACC-1 ligger på 275 % över referens, ACC-2 230 % över och slutligen ACC-3 123 % över medelvärdet för referens.

(35)

Kap. 4 Resultat

BYGG

Vid t_8h föreligger mindre skillnader mellan de olika ACC, se Figur 4.12., ACC-3 presterade 88 % av ACC-2 som presterade högst resultat och ACC-1 92 % av värdet för ACC-3, referensserien var ej mätbar. Vid t_30h är det återigen mindre skillnader mellan de olika ACC, som kan ses i Figur 4.13. ACC-1 ger det lägsta resultatet av de tre ACC, med medelvärde på 76 % över referens. ACC-2 ger medelvärde på tryckhållfastheten 82 % över referens och ACC-3 presterar högst med 85 % över. För t_54h härdningsålder ger däremot referensserien det högsta me- delvärdet. ACC-1 ger det högsta resultatet av ACC med 91 % av referensvärdet.

ACC-2 och ACC-3 presterar 71- respektive 72 % av referensseriens medelvärde.

(36)

Observera särskilt att medelvärdet för ACC-2 och ACC-3 har sjunkit i intervallet t30h till t54h.

SH

Undersöks Figur 4.14. och Figur 4.15. ses avvikande resultat jämfört mot tidigare i och med att de olika ACC skiftar med att prestera det högsta medelvärdet för de olika tidpunkterna för mätning. För t_8h gäller att ACC-1 ger medelvärde 150 % över referens. ACC-2 ger hela 488 % över referens och ACC-2 158 %.

Vid tidpunkten t_30h ligger ACC-1 högst med 153 % över referens, ACC-2 och ACC-3 i närheten av varandra med 182-, respektive 189 % över medelvärdet för referensserien. Efter 54 h härdningstid är det ACC-3 som ger det högsta resultatet med 44 % över referensnivån och ACC-1 11 % över och ACC-2 9 % över.

(37)

Kap. 4 Resultat

4.2.3 Härdning vid 30 ^◦C BAS

I Figur 4.16 ses att ACC-2 ger de högsta resultaten över hela tidsintervallet med 119 % över referens vid t8h , där ACC-1 och ACC-3 ger medelvärde på 97 % respektive 95 % av referensvärdet. För mätningarna vid t_30h ger ACC-2 ett medelvärde på tryckhållfastheten på 74 % över referensvärdet och ACC-1 inte långt under med 69 % över referens. ACC-3 ligger kvar på ungefär samma nivå som referens med 96 % av värdet för denna. Vid t_54h ligger ACC-2 290 % över referensnivån och ACC-1 268 % över, medan ACC-3 ligger 144 % över nivån för referensen.

(38)

BYGG

För BYGG 30 ^◦C t_8h ser det liknande ut som för BAS under samma förutsätt- ningar, se Figur 4.17 och Figur 4.16. ACC-2 presterar 161 % över referensseriens medelvärde , ACC-3 29 % över. ACC-1 ligger under referens med 87 % uppmätt tryckhållfasthet jämfört med denna. Vid t_30h (Figur 4.18) är skillnaderna mellan ACC och referens mindre, ACC-1 och ACC-2 ligger i närheten av varandra med 19 %, respektive 16 % högre medelvärde än för referensen. ACC-3 ligger under referensen med ett uppmätta värden som motsvara 72 % av referensnivån. Vid t_54h är det referensserien som presterar det högsta medelvärdet. ACC-2 och ACC- 3 ligger nära varandra med uppmätt nivå av referens på 87 % respektive 88 %.

ACC-1 når endast upp till 65 % av referensnivån.

(39)

Kap. 4 Resultat

SH

För t8h ser vi återigen liknande tendenser som för BAS och BYGG (Figur 4.16.

och 4.17.), ACC-2 presterar 194 % över referens, ACC-1 51 % över och ACC-2 67 % över som ses i Figur 4.19. Vid t_30h har ACC-1 det högsta resultatet med 195 % över referens och ACC-2 i närheten av samma resultat med 189 % över och ACC-3 97 % över referensen enligt Figur 4.20. När de resulterande medelvärdena för t_54h studeras ar nivåerna för ACC närmat sig referensnivån, ACC-2 visar till och med resultat under referens med 92 % uppmätt medelvärde av denna. ACC-1 ligger 4 % över och ACC-3 3 % över nivån för referensproverna.

(40)

(41)

Kap. 5 Analys och diskussion

5 Analys och diskussion

Denna jämförelsestudie gick ut på att jämföra prover med olika acceleratorer men i övrigt med samma förutsättningar mot varandra samt mot en referens utan någon accelerator. Eftersom vi inte hade den ideala utrustningen för alla moment vid provtryckning som exempelvis gjutformar enligt SS-EN 196-1:2016 kommer våra data där inte hålla samma kvalitet på exempelvis spridningsmått som annars skulle kunna förväntas. Mer om detta i kap. 6.

5.1 Arbetbarhet

5.1.1 Flytsättmått BAS

Det är inte förvånande att REF har lägst flytsättmått med tanke på att samtliga acceleratorer innehåller mer vätska än REF. Detta resulterade i att samtliga uppsättningar med acceleratorer uppvisade en högre arbetbarhet under den första timmen i jämförelse med REF. Däremot är det värt att notera trots det lyckades ACC-1 uppnå ett likadant flytsättmått som REF vid t_60m. ACC-1 hade en regelbunden minskning under hela intervallet och hade lägst flytsättmått i jämförelse med ACC-2 och ACC-3 vid samtliga härdningsåldrar. Detta innebär att ACC-1 ledde till ett tidigare tillstyvnande av cementpastan i jämförelse med de andra och är därför effektivast för BAS. Flytsättmåttet för ACC-2 ökades vid t_30m med 4% vilket kan vara resultatet av eftervättning. Däremot minskade den med 13%

mellan t_30m och t_60m vilket indikerar på en seg start av ACC-2. Flytsättmåt- tet för ACC-3 var i princip oförändrad vid t_30m men vid t_60m hade den minskat med 7%. Detta beror på att även denna accelerator inte fullt ut aktiverats inom den första timmen. Generellt minskades inte arbetbarheten radikalt för samtliga uppsättningar på grund av flygaskan som finns i BAS. Flygaska har en tendens att öka arbetbarheten tack vare formen på dess partiklar som har ett mindre vattenbehov. Silva, N. (2020)

BYGG

I jämförelse med REF hade proverna med acceleratorer ingen negativ effekt på arbetbarheten med tanke på att flytsättmåttet var högre för de. Samtliga prover visade en regelbunden minskning av flytsättmåttet vilket indikerar på att alla acceleratorer började inverka inom den första timmen på BYGG. BYGG innehåller kalksten istället för slagg som finns i BAS. N, SILVA (2020). Detta är anledning- en till den mer radikala minskningen av flytsättmåttet i BYGG i jämförelse med BAS. Enligt Figur 4.2 kan man se hur minskningen började stagnera för både REF och ACC-1 efter 30 min samtidigt som flytsättmåttet för ACC-2 fortsatte minska radikalt. Vid t_60m hade ACC-2 lägst flytsättmått bland alla prover. Värt att nämna att ACC-1 hade lägre flytsättmått än REF redan vid t30m som indikerar att ACC-1 har snabbast påverkan på cementpastan. ACC-3 hade en jämn

(42)

och regelbunden minskning av flytsättmåttet men hade högst vid t_60m vilket kan bero på att acceleratorn är minst effektiv eller har en långsam verkningsgrad.

Därför kan det vara värt att undersöka ACC-3 beteende för BYGG efter t_60m.

SH

För SH hade acceleratorerna inte heller en negativ effekt på flytsättmått. REF hade minst flytsättmått vid alla härdningsåldrar vilket inte är förvånande men det är värt att notera att vid t_60mhade flytsättmåttet för REF minskat med 32%

till 87,6 och ACC-1 minskat med 39% till 89,2 mm. Detta demonstrerar ACC-1 effektivitet för SH. Alltså uppvisar ACC-1 en hög arbetbarhet vid t_0m men även kapaciteten att tillstyvna vid t_60m vilket är ett idealt beteende. ACC-2 och ACC- 3 hade däremot en långsam tillstyvnad av cementpastan som illustreras i Figur 4.3. Deras flytsättmått började inte minska signifikant förens vid t_60m. Detta är på grund av sammansättningen av SH. SH innehåller betydligt mer GGBS än BAS och BYGG, se Tabell 2.1, vilket påverkar acceleratorernas kemiska reaktion med cementpastan.

5.1.2 Flöde

Som förklarats i avsnittet om metodik flödade blandningen ur tratten och när all blandning runnit ur eller vid första antydan av droppbildning stoppades tidtagaruret. I några fall rann inte hela volymen av blandningarna ut ur tratten innan det började droppa vilket gjorde det omöjligt att värdera dessa resultat.

BAS

En generell minskning i flöde med tiden, det vill säga en ökad viskositet. REF har lägst flöde, högst viskositet, vid alla härdningsåldrar med tanke på att samtliga uppsättningar med acceleratorer innehåller mer vätska. ACC-1 hade den snab- baste minskningen av flödet under intervallet t0mtill t60m vilket indikerar på att acceleratorn aktiverades tidigt. Flödet av ACC-2 och ACC-3 var högre vid t_30m än t_0m vilket kan vara på grund av eftervätning. Mellan t_30m och t_60m hade flödet för ACC-2 och ACC-3 minskat minimalt vilket indikerar på att acceleratorerna inte hunnit aktiverats fullt ut än. FT- och FS resultaten för BAS överensstämmer.

BYGG

Samtliga prover uppvisar en minskning av flödet under t0m till t60m. Under detta intervall sker en tillstyvning av samtliga prover vilket överensstämmer med resultaten från FS för BYGG. ACC-2 hade högst flöde, lägst viskositet, vid t_0m vilket är förmodligen varför den klarade även testet vid t30m. De resterande proverna klarade inte testet vid t_30m och samtliga klarade inte testet vid t_60m. Detta indikerar på att tillstyvnandet sker fort för BYGG i jämförelse med BAS som no- terades vid FS. Vilket är på grund av att BAS innehåller flygaska medan BYGG innehåller kalksten.

(43)

Kap. 5 Analys och diskussion

SH

Flödet för ACC-2 var oförändrad mellan t0moch t30m men minskades kraftigt mellan t_30m och t_60m. Flödet för de resterande proverna minskades regelbundet mellan t_0mtill t_60m. Detta betyder att samtliga provers beteende överensstämmer med FS. ACC-2 och ACC-3 var de enda som var tillräckligt bearbetliga för att klara testerna vid alla härdningsåldrar. Med det sagt skedde tillstyvnandet av ACC-1 snabbast. Däremot betedde sig ACC-2 mest idealt med tanke på att den var extremt bearbetlig under de första t30m men hade även förmågan till att tillstyvas snabbt mellant_60mtill t_60m.

5.1.3 Sammanfattning

En tydlig koppling kunde dras mellan flytsättmåttstesten och flödestesten för både BAS och SH. I båda fallen efterliknade ACC-1 REFs beteende med en regelbunden och kraftig minskning. ACC-2 och ACC-3 hade i båda fallen inte tillstyvnat radikalt inom första timmen. För BYGG var kopplingen svårare att hitta med tanke på brist på resultat vid flödestestet. Man kan dock argumen- tera att utifrån resultaten är ACC-1 effektivast för BAS och SH men ACC-2 är effektivast vid BYGG.

5.2 Tryckhållfasthet

Generellt gäller för alla ACC att de uppvisar önskad effekt, nämligen att påskynda hållfasthetstillväxten i tidig ålder. För ung betong under tidig egenskapstillväxt vid låga temperaturer presterar ACC-1 de högsta medelvärdena för samtliga be- tongtyper. ACC-1 bör därför vara den bästa rekomendationen för förhållanden för gjutning utomhus vid kyliga förhållanden. Vid högre temperaturer, alltså vid 20 ^◦C och 30 ^◦C och t_8h härdningstid så är ACC-2 det bästa valet enligt våra mätningar, detta kan vara av intresse vid prefabtillverkning inomhus. Endast en mindre skillnad mellan ACC-1 och ACC-3 uppvisade och båda ACC ger en en tydlig accelererande effekt oavsett vald cementtyp. Vid 20 ^◦C och 30 ^◦C, t_30h är ACC-1 och ACC-2 jämbördiga i 4 av de 6 fallen, det är vid 20 ^◦C för BAS och SH som ACC-1 har en fördel över ACC-2. Vidare kan utifrån mätresultaten ett antagande om att den kemiska sammansättningen av ACC-2 och ACC-3 är mer temperaturberoende för att kunna reagera göras. För att underlätta vid val av ACC vid användandet av given cementtyp och givna förutsättningar se Tabell 5.1.

(44)

Tabell 5.1: Högst presterande ACC vid specifika förutsättningar

BAS BYGG SH

5 ^◦C

t_8h - ACC-1 t_30h - ACC-1 t_54h - ACC-1

t_8h - ACC-1 t_30h - ACC-1

t_54h - REF ACC-1 ACC-2 20 ^◦C

t_8h - ACC-2 t_30h - ACC-1 t_54h - ACC-1

t_8h - ACC-2

t_30h - ACC-1 ACC-2 ACC-3 t_54h - REF ACC-1

t_8h - ACC-2 t_30h - ACC-1 t_54h - ACC-3 30 ^◦C

t_8h - ACC-2

t_30h - ACC-1 ACC-2 t54h - ACC-2

t_8h - ACC-2

t_30h - ACC-1 ACC-2 t54h - N/A

t_8h - ACC-2

t_30h - ACC-1 ACC-2 t54h - N/A

(45)

Kap. 6 Felkällor och resultatspridning

6 Felkällor och resultatspridning

6.1 Arbetbarhet

Inget upprepande av experimenten utfördes vilket är värt att notera. Enligt Si- kas instruktioner behövde ingen upprepning göras. En möjlig förklaring är att spridningen på dessa mått empiriskt sett är relativt små. För FS kasseras även materialet efter utförd mätning varför det blir fråga om resurstillgång för större mätserie.

6.1.1 Flytsättmått

Spridningen av den utflutna cementpastorna var inte alltid symmetriska vilket kan ha påverkat flytsättmåtten i mindre grad, men eftersom en okulär bedöming gjordes av det utflutna materialet gjordes i varje enskilt fall och måttagningen skedde på det mest representativa stället samt att två mått togs med 90 graders förskjutning så bedömdes denna osäkerhet vara utan inverkan på resultatet.

Hur upplyftandet av konen sker kan ha en viss påverkan av resultatet, men eftersom samma person utförde alla testerna så var bedömningen att detta skedde tillfredställande konsekvent för tillförlitligheten av detta test.

Osäkerheten i mättagninen med skjutmått försummades på grund av att denna endast var av storleksordningen 0,5 mm, det vill säga under 1 %.

6.1.2 Flödestest

Reaktionsförmågan var den faktor som gav upphov till störst osäkerhet. För att minimera osäkerheten var det samma person som skötte både tratten och tidtagaruret. Skillnaden i reaktionsförmåga borde dock ha varit minimal och därför påverkar alla resultat på samma sätt. Den kvarvarande volymen i tratten på grund av adhesion borde också ha varit högst jämförbara för samtliga prover.

6.2 Tryckhållfasthet

Som exempel på orsaker till mätresultatens totala spidning kan nämnas följande som är av intresse för denna rapport, Lagercrantz (1994):

1. Materialets egenspridning.

2. Spridning inom en betongsats.

Materialets egenspridning i detta experiment är normalt den faktor som bidrar minst till den totala spridningen, och torde med god marginal vara så i detta arbete på grund av andra avvikelser som ger betydligt större bidrag. Sprid- ning inom betongsatsen kan ha bidragit i och med blandningens förfarande och fyllningen av gjutformarna.

Andra faktorer som troligtvis påverkat mätresultatens spridning, Lagercrantz (1994):

(46)

1. Delmaterial

(a) Cement - Olika leveranser från samma fabrik (b) Ballast - Gradering

2. Tillverkning av betong (a) Blandning

i. Blandningstid

ii. Blandarens typ och tillstånd 3. Provning

(a) Provkroppar i. Komprimering

ii. Fukttillstånd vid provning iii. Tryckytors planhet

(b) Provningens utförande i. Centrisk belastning

(c) Provningsmaskinens noggrannhet

Under experimentets gång så behövdes mer grundmaterial inhämtas i from av CEM, vilket kan ha gjort att CEM kom från olika leveranser från samma fabrik.

Även ballastmaterialet var tvungen att fyllas på, en provsiktning gjordes mellan de olika leveranserna och en viss skillnad på graderingen kunde fastställas. Vid komprimeringen i formarna så kan ha uppkommit en relativt stor skillnad i utfö- rande eftersom det utfördes av två personer genom att med en snickarhammare slå 5 gånger på gjutformen från varje sida. De tryckta ytornas planhet och parallellitet är troligtvis den faktor som bidragit mest till spridningen av resultaten, då formtillverkningen och formmaterialet ej på något sätt optimalt, enligt standard I den svenska standarden, SS-EN 196-1:2016, skall formarna tillverkas av stål med minst 10 mm tjocklek. De tryckytor som valdes ut vid visuell inspek- tion och mätningar kan ändå ha innehållit avvikelser från antingen planhet eller parallellitet. Detta på grund av för träet att dess yta ibland hade en tydlig trä- struktur och att i värsta fall att även träfibrer lossnat så att en svag upphöjning av betongen skett i det saknade träfibrets hålighet, se Figur 6.1. Träets väl kända fuktegenskaper bidrog även till fenomen som illustreras i Figur 6.2, vilket gjorde att planheten blev lidande. Generellt kan sägas att de ytor som hade anliggning mot träet alltid hade god parallellitet och ibland uppvisade sämre planhet. Och motsvarande för de ytor som hade anliggning mot aluminiumkuberna så hade de alltid god planhet men i vissa fall sämre parallellitet, se Figur 6.3. De flesta kuber höll dock god kvalitet avseende både parallellitet och planhet, se Figur 6.1

(47)

Figur 6.1: Exempel på avvikelse från planhet (kub belastad till brottsgräns)

Figur 6.2: Exempel på geometrisk avvikelse på provform

(48)

Figur 6.3: Exempel på geometrisk avvikelse på grund av lossnad aluminiumkub

Vid provningens utförande så var det svårt att med god noggrannhet placera provkropparna centriskt, vilket också bör ha påverkat spridningen av mätresul- taten. I Svensk standard, SS-EN 196-1:2016 (E) står att läsa: “Where the load increase is regulated by hand, care should be taken when making adjustment for the decrease of the loading rate near the fracture load as this can significantly affect the result.” Och eftersom det var en manuell testmaskin som användes så gäller denna text, desvärre så utfördes inte detta utan hastigheten med vilken lasten påfördes torde ha minskat något nära brottsgränsen. Maskinen hade dock kapacitet för testkuber med upp till 150 mm-sidlängd och borde därför ha en pumpmotor som har en viss överkapacitet för kuber mer 50 mm-sidlängd vilket torde lett till att minskningen i lastpåförandet varit av något mindre betydelse.

Dessutom så borde det inte heller påverka resultatet på grund av att detta är en jämförelsestudie och alla testobjekt provtrycktes på samma sätt.

Spridning av uppmätt hållfasthet för kuber med identiska förutsättningar.

Betongens hållfasthet uppvisar alltid en viss spridning, och vid stickprov beräknas standardavvikelsen för denna genom följande formel,

(I)

v u u t

1 n − 1

n

X

i=1

(¯x − x_i)²

där s är standardavvikelsen för stickprov, ¯x är stickprovets medelvärde, xi är hållfastheten för en specifik mätning och n är antalet mätningar.

Man kan dela upp avvikelserna i två kategorier, slumpmässiga avvikelser och systematiska avvikelser. De slumpmässiga avvikelserna beror bland annat på grund av det spröda materialets brotttsorsak, men också på val av metod, osäker- het i mätningar och utrustning och provtagningsförfarande. Perfekta mätresul- tat existerar inte, och därför kommer alltid viss avvikelse förekomma. Däremot kan man försöka att minska avvikelserna med bättre mätutrustning, noggrannare metoder för blandning, formfyllning och mätförfarande. Standardavvikelsen för

(49)

stickprov är ett sammantaget mått på storleken på dessa slumpmässiga avvikelser. Den kan också sägas vara ett mått på hur god precisionen är för en viss tillverkningsmetod, provtagningsförfarande och mätutrustning.

(50)

7 Slutsatser och rekommendationer

För att återkoppla till frågeställningen så föreligger det en klar skillnad mellan effekten av olika acceleratorer i ung betong avseende betongens konsistens, flöde och hållfasthet. I majoriteten av fallen hade ACC-1 störst effekt på härdnings- förloppet i ung betong och är då att föredra 5.1. ACC-2 är dock att föredra vid användning av BYGG0 i temperaturintervallet 20-30 ^◦C.

Olika acceleratorer påverkar betongens konsistens flöde och tryckhållfasthet olika snabbt men även med olika verkningsgrader. Det fanns i många fall en tydlig koppling mellan acceleratorernas inverkan på betongens konsistens och dess flöde. Däremot kunde ingen tydlig koppling dras mellan arbetbarhetstesten och tryckhållfasthetstesten.

(51)

Kap. 8 Förslag på fortsatta undersökningar

8 Förslag på fortsatta undersökningar

Eftersom effekten av tillsatsmedel är beroende av dess koncentration i betongen så vore ett utökat test med variation av koncentration av intresse, exempelvis 1- och 3 % ACC samt utökning i tid vid undersökning av konsistens och då mäta sättmått vid exempelvis 2 h då pastan borde ha tillräckligt fast konsistens för att kunna vara mätbar. Att undersöka om effekten av ACC fortfarande har samma tendenser vid exempelvis 7 dagar vore också intressant att undersöka.

(52)

9 Referenser

Burström, Per Gunnar. (2008). Byggnadsmaterial Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper. 2. uppl, Lund: Studentlitteratur AB.

Lagerblad, Björn. (u.å.). Framtida betong- kvalitetskrav for anvandandet av fin- material fran kross vid optimal betongtillverning,

https://www.sbuf.se/contentassets/c2372232a62c4225be23d7443fc1080f /bjorn-lagerblad-framtida-betong.pdf

Lea F. M. (1970). The Chemistry of Cement and Concrete, 3rd edition. London Edward Arnold, pr 1983

Ljungkrantz, C., Möller, G., Petersons, N. (1994). Betonghandbok Material, Svensk byggtjänst, Solna (ISBN 978-91-7333-266-8)

Ljungkrantz, C., Möller, G., Petersons, N. (2017). Betonghandbok. Material. Del- material samt färsk och hårdnande betong, Svensk byggtjänst, Solna (ISBN 978- 91-7333-803-5)

Mängel S. (1968). Beitrag fur Prüfun von Betonwüfeln. Beton-zeitung, (34)4, 197- 200

Pratas J. D. (1978). Early age strength development of slag cement concretes.

Leeds, University of Leeds, MSc dissertation.

Sika, (u.å). HISTORIA. https://swe.sika.com/sv/om-sika/Historia.html (Hämtad: 2020-06-13)

Silva, N. (2020). Sika Sverige AB, Spånga (Muntlig information)

Svenska institutet för standarder (2019). Provning av farsk betong – Del 8: Sjalv- kompakterande betong – Flytsattmatt. (SS-EN 12350-8)

Svenska institutet för standarder (2010). Provning av farsk betong – Del 9: Sjalv- kompakterande betong – V-tratt. (SS-EN 12350-9).

Svenska institutet för standarder (2016). Cement – Provning – Del 1: Bestämning av hållfasthet. (SS-EN 196-1).

(53)

Examensarbete: ACCELERATORERS INVERKAN PÅ BETONG AVSEENDE BEARBETBARHET, PUMPBARHET OCH HÅLLFASTHETSTILLVÄXT

(54)

Bilaga 1

(55)

Examensarbete: ACCELERATORERS INVERKAN PÅ BETONG AVSEENDE BEARBETBARHET, PUMPBARHET OCH HÅLLFASTHETSTILLVÄXT