Var står vi när det gäller fuktberäkningar i betong?

(1)

Var står vi när det gäller fuktberäkningar i betong?

Lars-Olof Nilsson Moistenginst AB

Var står vi när det gäller fuktberäkningar i betong?

• Fuktberäkningar i andra material

• Fuktberäkningar i betong – vad är så speciellt/svårt?

• Kemisk fuktbindning

• SjälvuIorkning

• SorpJonskurvor

• FukIransportegenskaper

• UIorkning

• Fuktomfördelning

• Fuktmätning – aI veriﬁera mot

• Fuktberäkningar i framJden

moistenginst AB FCs ERFA-dag Fuktsakkunniga 2020 2

(2)

Fuktberäkningar i andra material

TVÅ, ﬁxa fuktegenskaper:

Bra beräkningsverktyg (Wuﬁ, KFX, ..) Randvillkor

d

[m²/s]

RF [%]

0 ¹⁰⁰

RF1RF2

we [kg/m³]

RF [%]

0 100

fuktkapacitet

Fuktberäkningar i andra material

Bra beräkningsverktyg Randvillkor

TVÅ ﬁxa fuktegenskaper

Här har vi det mesta.

Det är egentligen ”bara”:

• fukIransport under en temperatur- gradient i vissa material,

• kapillärsugning mellan material

• skanning vid fuktvariaJoner

som vi inte klarar.

(3)

Fuktberäkningar i betong – vad är så speciellt/svårt?

Kemisk fuktbindning!

Allt varierar med Hden & djupet!

Var står vi?

Se BHB (2021), kap 17

Fuktegenskaperna:

Fuktberäkningar i betong – vad är så speciellt/svårt?

• Kemisk bindning av vaIen w_n(t) bidrar (ibland mycket) Jll uIorkning av betong; kallas just därför för självuIorkning.

• Betongens ”ekvivalenta ålder” är olika på olika djup och ändras hela Jden.

• Det ﬁnns (därför) ”oändligt” många betonger.

• Fuktegenskaperna är åldersberoende! (”ekvivalent ålder” ¹ Jd!).

(4)

Ekvivalent ålder e;er 6 månader

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2

0 50 100 150 200

Ekvivalent ålder (dygn)

Djup (m)

Fuktberäkningar i betong – vad är så speciellt/svårt?

• Kemisk bindning av vaIen w_n(t) bidrar (ibland mycket) Jll uIorkning av betong; kallas just därför för självuIorkning.

• Betongens ”ekvivalenta ålder” är olika på olika djup och ändras hela Jden.

• Det ﬁnns (därför) ”oändligt” många betonger.

• Fuktegenskaperna är åldersberoende! (”ekvivalent ålder” ¹ Jd!).

• Krävs synnerligen avancerade beräkningsverktyg, som kan allt deIa.

• Kraven på osäkerhet i beräkningarna är stora; ställer stora krav på indata!

(5)

Kemisk bindning av va>en w _n (t), a(t)

• Vi har mätmetoderna; det är snabbt gjort aI kvanJﬁera för eI nyI bindemedel.

• W_n(t) beror på T och RF; svårt aI kvanJﬁera.

Inget gjort sedan KNM (1997)!

Exempel:

(De)sorpDonskurvor W

_e

(RF, T, T(t), t

_ekv

)

• Höga krav: Många studier:

•Ahlgren (1972) (OPC)

•Nilsson (1980) (OPC)

•Xu (1992) (ﬂygaska)

•Atlassi (1993) (silika)

•Baroghel-Bouny (1994) (2007) (OPC

& silika).

•Norling-Mjörnell (1997) (OPC & Si, f(a)

•Sjöberg et al (2002) (f(T))

•Åhs (2011) (skanning)

•Saeidpour (2015) (OPC, SF, slagg, hysteres)

•Olsson (2018) (OPC & Slagg)

•Stelmarczyk et al (2019) (Bas)

•Linderoth (2020) (OPC & ﬂygaska, f(t))

(6)

• PPB har skapat förvirring:

(De)sorpDonskurvor W

_e

(RF, T, T(t), t

_ekv

)

MS(2019)

• NO (2018) ﬁck liknande kurvform över 30 % RF: (vi trodde aI det var pga högre ålder)

(De)sorpDonskurvor W

_e

(RF, T, T(t), t

_ekv

)

MS(2019)

MEN:

Olika metoder:

DVS

Box

Bas vct 0.40PPB

LON (1980) OPC vct 0.40

(7)

(De)sorpDonskurvor W

_e

(RF, T, T(t), t

_ekv

)

• NO (2018) ﬁck liknande

resultat vid två olika ålder: • OL(2020) har förklaringen.

Olika metoder!

MEN:

Olika metoder:

DVS

Box

(De)sorpDonskurvor W

_e

(RF, T, T(t), t

_ekv

)

• LON (1980) stämmer räI hyfsat:

(med NOs box-data)

moistenginst AB FCs ERFA-dag Fuktsakkunniga 2020

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0 20 40 60 80 100

We/C [kg/kg cement]

RH [%]

OP C vct 0.38 Olsson (2018) 0.4

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0 20 40 60 80 100

We/C [kg/kg cement]

RH [%]

OP C vct 0.53 Olsson (2018) 0.5

(8)

(De)sorpDonskurvor W

_e

(RF, T, T(t), t

_ekv

)

Åldersberoendet, KNM(1997), vct 0.40: Åldersberoendet, OL(2020), vct 0.45:

0 0.1 0.2 0.3 0.4

0 20 40 60 80 100

We/C

RH (%)

0.2 0.4 0.6

0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5

0.5-0.6 0.6-0.7

w/B=0.40 OPC

Data from Norling Mjörnell (1997)

RH [%]

0 100

W [kg/m³] W₀

W_n

W_e

RH_self RH [%]

0 100

W [kg/m³] W₀

W_n

W_e RH_self

( ^w ^w ^w ^w )

RH w RH

n e

e self

D + -

=

0

) (

Självu>orkning – gamla modellen håller!

Men helt beroende av Jllförlitligheten hos desorpJonsisotermen!

(9)

Fuk>ransportkoeﬃcienter d(RF, (T), t

_ekv

)

• Vi har länge bara hap GHs

data från 1993 & 1996: • Välhärdad OPC-betong

Några nyare studier:

•Åhs (2011) (OPC)

•Saeidpour & LW(2015) (OPC, SF, slagg, hysteres)

•Olsson et al (2018) (OPC & Slagg)

•Stelmarczyk et al (2019) (Bas)

•Nilsson et al (2019-2020) (Bas, OPC, Bygg, slagg)

•Linderoth & Johansson(2020) (OPC & ﬂygaska)

OPC, 5 år

• NO(2018), 4 år

Fuk>ransportkoeﬃcienter d(RF)

(10)

• OPC • NO(2018) vs. GH(1993)

Fuk>ransportkoeﬃcienter d(RF)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

10 30 50 70 90

d [10-6 m2/s]

RH [%]

0.5 0.6 NO-0.53OPC

GH-betong vs.

NO-bruk

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

30 50 70 90

d [10-6 m2/s]

RH [%]

0.5 0.6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

30 50 70 90

d [10-6 m2/s]

RH [%]

0.5 0.6 NO-0.53OPC

• OL & PJ(2020) FA-bruk, 1 år

Fuk>ransportkoeﬃcienter d(RF)

• LON & KB (2019) Bas, 1 år

0.0 E+00 1.0 E-0 7 2.0 E-0 7 3.0 E-0 7 4.0 E-0 7 5.0 E-0 7

1 2 3 4 5 6

Delta (m2/s)

d(60,85) m²/s ^{vct 0.5}

vct 0.4

d(60,96) m²/s

vct 0.45 vct 0.4 & 0.5

BRK

(11)

Bascementbetong

LON(2019), OL(2020) vs. MS(2019)

Fuk>ransportkoeﬃcienter d(RF)

0.0E+0 0 5.0E-08 1.0E-07 1.5E-07 2.0E-07

0 20 40 60 80 100

RF (%) Dv(m²/s) vct 0.45-0.55, 1 år

PPB vct 0.40 PPB vct 0.55 vct 0.50 LON B as OL FA-bruk vct 0.45 OL FA-bruk vct 0.45

0.E+00 5.E-08 1.E-07 2.E-07 2.E-07

0 20 40 60 80 100

RF (%) Dv (m²/s) vct 0.40, 1 år

PPB vct 0.40 LON Kopp1 LON Kopp2-6

Orimligt! Orimligt!

RF=100%

RFsjälv

”Ekvivalent djup”

själv-- uIorkning

”diﬀusions-- uIorkning”

RBK- mätning

PPBs metod a> utvärdera fuk>ransportdata

22

Skillnaden mellan

• modellerad RFsjälvpga. självuIorkning och

• uppmäI RF eper uIorkning måste förklaras med fukIransport.

(12)

RF=100%

RFsjälv

”Ekvivalent djup”

själv-- uIorkning

”diﬀusions-- uIorkning”

RBK- mätning

PPBs metod a> utvärdera fuk>ransportdata

23

•Modellen överskaIar sannolikt självuIorkningen.

•(RBK-mätningen underskaIar kanske uIorkningen)

•”Utrymmet” för fukIransport däremellan blir för litet.

Skillnaden mellan

• modellerad RFsjälvpga. självuIorkning och

• uppmäI RF eper uIorkning måste förklaras med fukIransport.

Mätning av d(RF) gjordes, men värdena blev ”för höga”!

Självu>orkning – i PPB

•Svårt aI simulera i PPB – ﬁnns ingen tät täckning.

•Den blå kurvan, innan brytpunkten, bör vara

självuIorkning.

•Den ”pekar mot” låg RF << 96 % pga självuIorkning.

vct 0.55 på plåworm, under presenning, 20C

24

(13)

Men vi har ju TorkaS(?)

• Vi vet vad som ingår

• Vi vet hur ”allt” behandlas

• Stor användarvänlighet

• Vi kan t o m få RF-proﬁler

Men

• Påstås ge fel vid låga vct

• Data för Byggcementbetong!

• En del tveksamheter

• Får inte uppdateras!

• Vad ska vi veriﬁera mot?

• Dags aI mäta vid yngre ålder!

• Burkmetoden borde fungera!

• t o m i ung ålder (?)

Fuk>ransportkoeﬃcienter d(RF, (T), t

_ekv

)

Olika ålder vct 0.4

(14)

• ”Öppen” Black-Box

• Vi vet vad som ﬁnns i

• Det går aI uppdatera

• BI-dry utvecklas här

• Magnus har ”koll”!

U>orkningsberäkningar - Comsol

1979(!)

Fuktomfördelningsberäkningar

– har gjorts sedan länge

(15)

Uttorkning

Omfördelning Kvarsittande stålform

Fuktomfördelningsberäkningar

– har handlat mer om 2D-beräkningar

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

Bredd [m]

Djup [m]

Korrugerad plåtform

1 3 5 7 9

S1 S3 S5 S7 S9 S11 S13 S15 S17 S19

40-41 41-42 42-43 43-44 44-45 45-46 46-47 47-48 48-49 49-50 50-51 51-52 52-53 53-54 54-55 55-56 56-57 57-58 58-59 59-60 60-61 61-62 62-63 63-64 64-65 65-66 66-67 67-68 68-69 69-70 70-71 71-72 72-73 73-74 74-75 75-76 76-77 77-78 78-79 79-80 80-81 81-82 82-83 83-84 84-85 85-86 86-87 87-88 88-89 89-90 90-91 91-92 OBS! Djup och bredd

är ej skalenlig!

Fuktomfördelningsberäkningar

– har handlat mer om 2D-beräkningar

(16)

Beräkningar i 2D – fungerar fakJskt i Wuﬁ2D!

2D-beräkning – också med hålrum

• Beräkning gjord av Mathias Lindskog, då AK-konsult

(17)

Fuktomfördelningsberäkningar

• Åhs (2011) lype Jll en annan nivå

• Men helt täI ytskikt

Fuktomfördelningsberäkningar

Z

_btg

vs. Z

_ytskikt

(18)

Mina erfarenheter av

fuktomfördelningsberäkningar

• 75 % av jobbet är aI ta fram materialegenskaper!

• Resultatet är helt beroende av vilka materialegenskaper man använder!

• Man lär sig, med Jden, aI det är svårt!

• Alla nödvändiga data ﬁnns inte Jllgängliga!

• Man måste göra förenklingar/antaganden.

Fuktomfördelningsberäkningar - vi har (en hel del) skanningkurvor

Redan Ahlgren (1972)!

36

Trä Btg vct 0.44

(19)

Fuktomfördelningsberäkningar - vi har (en hel del) skanningkurvor

Saeidpour & Wadsö (2015) slagg, w/b=0.6 Anderberg (2004)

Avjämningar

Åhs (2011)!

Svårare:

• Uppfuktning kräver skanningkurvor, olika för varje djup!

• Ytskiktens Z är Z(RF)

• Ibland 2D

LäIare:

• RelaJvt välhärdad betong

(men betongytan!)

• Mindre eﬀekt av betongens fortsaIa härdning

• Andra beräkningsverktyg

Fuktomfördelningsberäkningar

vs. u>orkningsberäkningar

(20)

MEN: PPB kommer med

fuktomfördelningsberäkningar. Farligt!

SjälvuIorkning Jll 90 % RF + 30 dygn i 60 % RF: > 85 % RF

SjälvuIorkning Jll 95 % RF + 20 dygn i 60 % RF: < 85 % RF

OPC Bas

Från SBUF 13354-slutrapport 2019-05-10

Fuktomfördelnings- beräkningar

- Vägledning på väg!

(21)

Fuktberäkningar i betong – vad jämföra med?

• KriJska fuktnivåer? (RF?, alkalitransport?, ???)

• KriJsk RF ¹ ”85 % RF” = ”Högsta Jllåtna fuk|llstånd”.

Tveksamt

• Tveksam mätmetod för veriﬁering. RBK-% ¹ %RF (?)

Fuktberäkningar i betong – var står vi?

• SoﬁsJkerade beräkningsverktyg!

• Behöver ”öppnas”! Behöver utvecklas!

• Output beror (helt) på input!

• Bra mätningar fordras!

• Tveksam mätmetod för veriﬁering. RBK-% ¹ %RF (?)

• GeI högre och högre RBK-%

• ”RF

_OK

= 85 %” ligger sJll. Tveksamt

• RF_kritbehöver mätas om!

(22)

Var står vi när det gäller fuktberäkningar i betong?