Uttorkning av prefab betongbjälklag

UTTORKNING AV PREFAB BETONGBJÄLKLAG

Rapportnummer: 2019.07.31 Högskoleingenjörsutbildning i Byggnadsteknik

Christopher Spets Emma Hansson

Program: Byggingenjörsprogrammet

Svensk titel: Uttorkning av prefab betongbjälklag Engelsk titel: Drying of prefabricated concrete slabs Utgivningsår: 2019

Författare: Christopher Spets, Emma Hansson Handledare: Agnes Nagy

________________________________________________________________________

Sammanfattning

Stora problem med fukt i byggnader som kan relateras till så kallad byggfukt rapporteras årligen.

Problematiken med tätt ytskikt på betong uppmärksammas i större utsträckning. I skolor och på sjukhus där det ofta finns krav på lättstädade miljöer är problemet som störst, då det i dagsläget enda alternativet verkar vara en tät plastmatta. Att lägga ett tätt ytskikt på betong ställer krav på uttorkning av konstruktionen, betongen ska ha en relativ fuktighet (RF) som är högst 85% innan plastmatta får läggas. Detta för att undvika att fukten i konstruktionen bryter ner limmet, vilket på sikt skulle kunna orsaka skador på byggnader i form av mögel och mikrobiell tillväxt. Personer som vistas i dessa miljöer kan uppleva hälsobesvär. I form av huvudvärk, trötthet, koncentrationsbesvär, irritation och torrhetskänsla i ögon, näsa, hals och hud.

Detta examensarbete är en studie genomförd i samarbete med UBAB, Ulricehamns betong, som syftar till att jämföra inverkan av förhållandet mellan vatten och cement (vct) i betongreceptet samt hur förvaringsmiljön påverkar RF. Tre av UBAB:s recept har jämförts. Varav ett recept med lågt vct som är framtaget specifikt för att förkorta uttorkningstiden. För varje recept gjöts två plattor, där den ena förvarades utomhus och den andra inomhus under perioden slutet av januari till slutet av maj.

Mätningen av RF skedde genom borrhålsmätning enligt RBK:s manual för fuktmätning. En jämförande mätning gjordes också med uttagsprov.

Resultaten visade tydligt att plattorna som förvarades inomhus hade ett lägre RF än de som förvarats utomhus. De recepten med lägre vct hade ett lägre RF än de med högre vct. Av de plattor som förvarades utomhus hade plattan med lägst vct det lägsta RF, vilket var högre än RF hos samtliga plattor som förvarats inomhus. Uttagsproven bekräftade detta, även om dessa resultat kraftigt underskattade RF.

En jämförelse mellan prognosvärden i TorkaS och borrhålsmätningen visade att TorkaS inte överensstämmer med de avlästa värdena. TorkaS prognostiserar högre RF för prov som förvaras inne.

För prover som förvaras ute beräknas ett lägre RF än avläst.

ii

Abstract

Major problems with moisture in buildings that can be related to so-called building moisture are reported annually. The problem with dense surface layer on top of concrete slab becomes more common. In schools and hospitals, the environment requires floors that are easy to clean, and the only solution is to use a plastic mat. A plastic mat on a concrete slab demands that the relative humidity (RH) must be below 85 %. This to prevent moisture from dissolve the glue which could lead to microbial growth and mold. People staying daily in this kind of environment could suffer from health issues. Such as headaches, fatigue, concentration problems, irritation and dryness in eyes, nose, throat and skin.

This report in collaboration with UBAB, Ulricehamns betong, is comparing how the different recipes of concrete and the climate of storage will impact on RH. The recipes used are three of UBAB: s standard recipes. One recipe with low water-cement ratio wich is created to shorten the time for the concrete to dry. Two slabs are made for each recipe, one is stored outdoors and the other one indoors during the period January to May. The method used to measure the RH is by drilling hole in the concrete and make measurements according to RBK standards. A comparing study is made with removed concrete from slab to test tubes. RH is then measured in a climate cabinet.

The results show that slabs stored indoors have a lower RH compared to the slabs that have been stored outdoors. The slab with low water-cement ratio stored outdoors has the lowest RH of the outdoor slabs, but still higher than all slabs that have been stored indoors. Results from test with removed concrete confirmed how the environment of storage has large impact on the speed of drying.

Although the values of RH were too low to be trusted.

Calculations made with TorkaS does not match the results from measurements. TorkaS overestimates RH for slabs stored outdoors. RH for slabs stored indoors are underestimated by TorkaS.

iii INNEHÅLLSFÖRTECKNING

1 INLEDNING ... 1

1.1 Syfte ... 2

2 TEORETISK BAKGRUND ... 3

2.1 Fukt ... 3

2.2 Betong ... 6

2.3 Ballast ... 8

2.4 Cement ... 8

2.4.1 Tillsatsmaterial ... 9

2.4.1.1 Flygaska ... 9

2.4.1.2 Masugnsslagg ... 10

2.4.1.3 Kalkstensfiller ... 10

2.4.1.4 Silikastoft ... 10

2.4.2 Tillsatsmedel ... 10

2.5 Vattencementtal ... 11

2.5.1 Porositet ... 12

2.5.2 Hållfasthet ... 13

2.5.3 Formbarhet ... 14

2.6 Högpresterande betong ... 14

2.7 Prefabricerade betongbjälklag ... 15

3 MÄTNING SAMT BERÄKNING AV RF ...16

3.1 Gjutning ... 16

3.2 Borrhålsmätning ... 17

3.2.1 Kalibrering av mätinstrument ... 18

3.2.2 Montering och avläsning ... 18

3.3 Uttagsprov ... 23

3.4 Indata för beräkning med TorkaS ... 24

iv

4 RESULTAT ...26

4.1 Resultat av borrhålsmätning ... 26

4.2 Resultat av uttagsprov ... 27

4.3 Resultat av beräkning med TorkaS ... 27

5 DISKUSSION ...30

6 SLUTSATS...32

REFERENSER ... - 1 -

Bil.1 Mätprotokoll

Bil.2 Kalibreringsprotokoll

Bil.3 Rapport från TorkaS beräkningar

1

1 Inledning

Detta examensarbete är en studie genomförd i samarbete med UBAB, Ulricehamns betong. UBAB är en av Sveriges ledande leverantörer av prefabricerade betongelement. Företaget har rötter från 1946, men med nuvarande ledning sedan mitten av 90-talet. UBAB tillverkar produkter i betong, främst husstommar, balkonger och trappor som prefabricerade byggelement. Företaget har ca 300 anställda.

Fabriken och tillhörande kontor är beläget i Timmele som ligger strax utanför Ulricehamn (UBAB u.å.).

Stora problem med fukt i byggnader, relaterade till så kallad byggfukt rapporteras årligen. Fukt har alltid funnits i byggmaterial, däremot verkar problemet vid tätt ytskikt på betong uppmärksammas i allt större utsträckning. I skolor och på sjukhus finns det ofta krav på lättstädade miljöer; i dagsläget är det enda alternativet en tät plastmatta. Att lägga ett tätt ytskikt på betong ställer krav på uttorkning av konstruktionen. Enligt AMA (2018) ska betongen ha som högst 85 % relativ fuktighet (RF) innan en plastmatta får läggas. Detta för att undvika att fukten i konstruktionen bryter ner limmet, vilket på sikt kan orsaka skador på byggnader i form av mögel och mikrobiell tillväxt. Personer som vistas i dessa miljöer kan uppleva hälsobesvär. I form av huvudvärk, trötthet, koncentrationsbesvär, irritation och torrhetskänsla i ögon, näsa, hals och hud (RBK u.å.).

Intresseföreningen Byggdoktorerna (Johansson 2018) som specialiserat sig på att utreda fuktskador i byggnader, har under 2017 genomfört en undersökning bland sina medlemmar. Undersökningen visar på en ökande trend av golvskador i nyproducerade hus; skadorna har uppmärksammats inom 36 månader från det att tätt ytskikt är lagt. Skadorna har uppmärksammats främst på grund av att personer som vistas i byggnaderna har upplevt hälsoproblem (Johansson 2018).

Mot bakgrund av den ökande medvetenheten kring skaderisken orsakad av fuktig betong hos både beställare och entreprenörer, har UBAB märkt av en större efterfrågan av att kunna prognostisera betongens uttorkning. Indikationer finns på att entreprenörer i allt större utsträckning ställer krav på uttorkning vid upphandling av framförallt bjälklag. Detta eftersom entreprenören inte vill ansvara för att ett projekt blir försenat på grund av att betongen ej är tillräckligt torr för att beläggas och därmed stå för den kostnaden det kan innebära. Idag används i stor utsträckning beräkningsprogram för att prognostisera betongens uttorkningstid. Ett program som ofta används är TorkaS. Dessa typer av program medför dock stor osäkerhet när inte prognoserna stämmer med verkligheten. UBAB söker en större kunskap om hur deras olika betongrecept och sättet betongelementen förvaras på kommer att påverka uttorkningen av betongen.

2

1.1 Syfte

Examensarbetet syftar till att undersöka hur de betongrecept som UBAB idag använder i produktion samt hur bjälklagens förvaring påverkar uttorkningstiden. Går det att påvisa en tydlig skillnad om bjälklagen förvaras utomhus öppet för väder och vind, eller inomhus i UBAB:s lagerhall?

Följande frågeställningar har utarbetats:

• Hur påverkas uttorkningstiden av betongen utifrån vilken miljö den förvaras i?

• Hur stor påverkan har betongens Vattencementtal (vct) på uttorkningstiden?

• Hur väl stämmer prognoser i TorkaS jämfört med uppmätta värden?

3

2 Teoretisk bakgrund

Betongbjälklag behöver få erforderlig tid till uttorkning innan de beläggs med ett tätt ytskikt.

Byggentreprenörer behöver i ett tidigt skede veta hur lång tid uttorkningen uppskattas ta, då tidsplaneringen görs utifrån detta. I sjukhus och skolmiljöer finns det ofta krav på ytskikt som är lättstädade av hygieniska skäl. Plastmatta verkar idag vara det enda ytskikt som uppfyller dessa krav.

Plastmattan fästs mot underlaget med ett lim, om betongen innehåller en fukthalt som är högre än den kritiska fukthalten kan limmet så småningom brytas ner och mattan släpper. Betong har ett högt PH och detta tillsammans med en för hög fuktnivå orsakar en alkalisk hydrolys. I denna reaktion bildas flyktiga alkoholer. Den kemiska emissionen diffunderar sedan genom mattan. Detta kan skapa en försämrad inomhusmiljö med dålig lukt och hälsoproblem som följd (Nevander & Elmarsson 1994).

För att bestämma om betongen är torr, mäts den relativa fuktigheten (RF) i luften över betongytan. RF är kvoten av den aktuella ånghalten (v) och mättnadsånghalten (vs) enligt ekv 2.0.1.

RF =

𝑣_𝑠

Beroende på luftens temperatur påverkas dess förmåga att ta upp vatten. Ju varmare luften är desto fler vattenmolekyler kan luften bära. Vilket innebär att RF är ett mått på hur stor del av luftens fuktkapacitet som utnyttjas. Det finns flera svårigheter med att mäta RF i betong. Om inte mätningarna utförs rätt är det enkelt att få missvisande värden. Dessa värden är vanligtvis lägre än det faktiska värdet, då fukt riskerar att avdunsta under provtagningen. För att minska risken för en felaktig mätning behövs god förståelse för vad som påverkar betongens uttorkning. Olika material har olika kritiska fukttillstånd. Detta avser den gräns vid vilket fukttillstånd som materialet kan bibehålla sin funktion under den tid som materialet exponeras för fukttillståndet (Nevander & Elmarsson 1994). I AMA (2018) anges olika materials kritiska fukttillstånd. Material som betong har inget kritiskt fukttillstånd, då betongen i sig inte tar skada av fukt eller vatten. Däremot material som används tillsammans med betong, tex trä eller lim för golvlimning, har kritiska fukttillstånd och kan ta skada av den fukt som finns i betongen. Vid golvlimning mot betong gäller i allmänhet 85 % RF som kritiskt fukttillstånd (AMA 2018).

2.1 Fukt

Fukt definieras som vatten i sina olika faser, vanligtvis avses vattenånga, vatten eller is inuti eller på ytan av ett material. Vatten kan vara kemiskt eller fysiskt bundet i material. Kemiskt bundet vatten är fixerat i det torra materialets struktur och definieras inte som fukt. Fysiskt bundet vatten är det vattnet som är förångningsbart. Inom byggbranschen talas det mycket om byggfukt och uttorkning. Byggfukt är det fysiskt bundna vattnet i materialet som tillkommit under tillverkning eller från regn under

4

byggtiden. Byggfukten i materialet behöver avges för att materialet ska kunna komma i fuktjämvikt med omgivningen (Nevander & Elmarsson 1994).

Fukt finns överallt och är i sig ofarligt. Fukt på oönskade ställen eller i för hög halt kan medföra skador i form av minskad beständighet, nedbrytning och försämrad hållfasthet. Höga fukthalter kan även medföra hälsorisker på grund av dålig lukt eller mögel (Nevander & Elmarsson 1994).

Fukt kan transporteras på tre olika sätt, kapillärtransport, konvektion och diffusion. Kapillärtransport sker eftersom det i porösa material finns ett porvattenundertryck, vilket gör att vätska sugs in i porerna. De kapillära porerna har i förhållande till vattnets ytspänning en gynnsam diameter.

Ytspänningen ger vattnet kraft att transportera sig upp i porerna. Konvektion sker då ånga transporteras med hjälp av luftströmmar. Konvektion sker genom en pådrivande kraft, som skillnader i lufttryck eller temperatur. Diffusion sker genom fukttransport i ångfas. Den pådrivande kraften är skillnader i ånghalt. Vattenmolekylerna strävar efter jämvikt med sin omgivning, vilket gör att transport sker från högre ånghalt till lägre.

Uttorkningsförloppet sker genom fukttransport, vilket kan delas in i tre olika faser, se figur 2.1.1. I den första fasen avdunstar fukt från materialets yta. Materialets vattentransportkapacitet är högre eller lika med avdunstningshastigheten. I praktiken hinner inte ytan torka upp innan mer vatten transporterats från materialet till ytan. I första fasen är fukten till största del i form av vatten.

Vätsketransporten kan då bara ske genom materialets kapillärporer. Uttorkningshastigheten (g) i denna fas kan beräknas enligt ekv.2.1.1. Ekvationen tillsammans med figur 2.1.2 visar att uttorkningshastigheten är proportionerlig mot vindhastigheten i omgivningen. Sammantaget gäller för fas ett att hög vindhastighet och låg ånghalt i den omgivande luften ger snabbast uttorkningshastighet, därför är uttorkning med fläktar bra under denna fas.

Figur 2.1.1 Principiell indelning av uttorkningens tre faser (Sandin 1990).

5

g = β·(v

-v

)

β

v

v

Koefficienten β beror i huvudsak på lufthastigheten enligt fig. 2.1.3.

Figur 2.1.2 β som funktion av vindhastigheten (Sandin 1990).

Fas två av uttorkningen startas när transportkapaciteten blir mindre än avdunstningshastigheten. I denna fas är de större porerna i materialet tomma och fukttransporten sker i ångfas genom diffusion.

Vissa små porer kan fortfarande suga vatten fram till ytan. Efter hand som uttorkningen fortgår minskar vätsketransporten vilket minskar uttorkningshastigheten succesivt. När all kapillär vätsketransport upphört och all fukttransport sker i ångfas, då inleds uttorkningsprocessens tredje fas. Figur 2.1.1 visar hur uttorkningshastigheten varierar över de tre faserna. I den första fasen sker fukttransporten till största delen genom kapillär sugning, vilket sker med högre hastighet än diffusion. Detta förklarar varför uttorkningen sker fort initialt för att succesivt avta ju större del av fukten som transporteras genom diffusion. Gränsen för var den andra fasen slutar och övergår i tredje fasen är svår att definiera i praktiken. Hur stor yta som materialet kan torka från har också betydelse. Då fukten från ytan transporteras bort genom konvektion till omgivningen, är uttorkningstiden beroende av hur stor yta som utsätts för konvektionen. Om uttorkning kan ske från två sidor kommer uttorkningstiden förkortas jämfört om endast en sida kan avge fukt. Mellanbjälklag antas kunna torka ut dubbelsidigt (Sandin 1990).

6

Ett materials jämviktsfukthalt är beroende av om materialet är torrt eller fuktigt. Det vill säga att förhållandet mellan materialets RF och fukthalt w [kg/m³] ser olika ut om materialet fuktas upp eller torkar ut. Dessa kurvor kallas absorptionskurva respektive desorptionskurva. Absorptionskurvan ligger alltid under desorptionskurvan, fig 2.1.3. Detta kallas för hystéres. I praktiken innebär detta att RF i betongen kan motsvara två olika RF i luften, beroende på om materialet torkar eller fuktas upp (Burström 2007).

Vid mätning av RF kommer den att variera om materialet har fuktats upp eller inte. Detta bidrar till osäkerhet då betong oftast blir utsatt för uppfuktning under montage enligt Tannfors¹.

Figur 2.1.3 Absorptionskurva och desorptionskurva för betong (RBK Manual 2017).

2.2 Betong

Slitstarkt, formbart, hög tryckhållfasthet, brandtåligt och ljudisolerande är några av fördelarna med betong (Silfwerbrand 2017). Användandet av betong är väldigt vanligt vid byggnationer av bärande konstruktioner som husgrunder, väggar och broar. Betong består av ballast, cement, vatten och eventuella tillsatsmedel, se figur 2.2.1 (Burström 2007).

1 Johan Tannfors, AK-Konsult, Fuktcentrums informationsdag Göteborg, 2019-03-27

7

Figur 2.2.1 Betongens beståndsdelar.

Betong kan beställas till byggarbetsplatsen färdigblandat för att gjutas till önskad form. Numera är det vanligt att endast vissa moment gjuts på byggarbetsplatsen, exempelvis grundkonstruktioner som platta på mark. Att gjuta på byggarbetsplatsen kräver både tid och resurser, när gjutningen är genomförd behöver betongen erhålla tillräckligt hög hållfasthet innan nästa moment kan påbörjas.

Allt vanligare blir det att stora delar av husstommen prefabriceras i fabrik. När en stomme ska prefabriceras delas den in i element, storleken på dessa beror på utformningen av byggnaden.

Fabrikens begränsningar i form av storlek på gjutbord, lyftkapacitet m.m. Även transporten av elementet är en stor faktor. För en effektiv produktion behöver varje element nå en hållfasthet hög nog för att klara att lyftas efter 12 timmar. Att de behöver lyftas och transporteras ställer också högre krav på hållfastheten än vid konventionell platsgjutning. Dessa ökade krav på hållfasthet gör att mer cement och armering krävs. Fördelarna är att produktionen kan hållas effektiv, betongen gjuts inomhus och kan torka inomhus. Detta minskar risken för byggfukt i den framtida byggnaden.

Produktionsskedet kortas ner på byggarbetsplatsen genom att betongen redan har erhållit önskad hållfasthet samt att en del av uttorkningen redan har hunnit ske.

8

2.3 Ballast

Ballast är en blandning av sten, grus och sand som utgör ca 70% av betongens volym. Materialet som används till ballast består av naturgrus eller makadam som är krossat berg (Burström 2007).

Rullstensåsar som bildades i slutet av istiden är den vanligaste källan för naturgrus. Naturgrus har naturligt rundade korn vilket gör betongen lättarbetad, då kornen inte hakar i varandra (Lagerblad &

Gram 2017). Grustäkterna i rullstensåsarna har en viktig roll vid renandet av grundvattnet. Utvinning av naturgrus är därför numera belagt med punktskatt (Skatteverket 2019). Detta har styrt betongbranschen till att ersätta naturgruset med makadam. Makadam framställs genom att utsprängt berg krossas till önskad storlek. Makadamkornen är generellt mera kantiga och har en råare yta vilket resulterar i att de lätt hakar i varandra, vilket påverkar betongens arbetbarhet negativt. Det är viktigt att ballasten har stor variation på kornstorleken, där små korn kan fylla ut utrymmet mellan de stora kornen. Utan en blandad kornstorlek bildas många tydliga hålrum i betongen vilket sänker hållfastheten, då ballasten har högre hållfasthet än cementpastan (Burström 2007).

I denna studie har betongrecept 2 både naturgrus och makadam, detta för att öka arbetbarheten. För recept 1 och 3 används endast makadam.

2.4 Cement

Cement tillverkas genom att kalksten bryts och tillsammans med lera mals till ett fint mjöl. Mjölet matas in i en ugn. Ugnen består av ett långt svagt lutande och långsamt roterande stålrör. I ugnen når mjölet temperaturen 1450 °C och omvandlas då till små runda klinkerskulor. Klinkern kyls innan den tillsammans med gips mals till ett pulver, vilket blir cement. I Sverige tillverkas cement i Slite på Gotland samt i Skövde (Cementa u.å.a).

Cement är ett hydrauliskt bindemedel, vilket innebär att det reagerar med vatten och bildar en hård massa. Denna kemiska reaktion kallas hydratisering. Efter 2 - 4 timmar börjar massan hårdna och under de första dygnen sker reaktionen snabbt och minskar sedan successivt med tiden. Innan betongen nått den önskade hållfastheten har det gått dagar upp till veckor. Fortfarande har inte all cement i konstruktionen hydratiserat, det kan krävas flera år innan det sker. Det innebär att konstruktionen kan få en ökad hållfasthet även efter att byggnationen är klar (Burström 2007).

Cement tillsammans med vatten benämns ofta som cementpasta. Detta går att likna vid ett lim vars uppgift är att omsluta varje ballastkorn, så att betongen kan bilda en homogen massa. Det finns flera olika sorters cement, alla med olika egenskaper. Cementsorter definieras efter sammansättning. För definiering av cement används standarden SS-EN 197 – 1 (Johansson 2017).

9

CEM I Portlandcement, består av minst 95 % Portlandcement.

CEM II Portlandskompositcement, ska innehålla minst 65 % Portlandsklinker, resterande 35

% är tillsatsmaterial ex kalksten, silikastoft, flygaska, masugnsslagg m.fl.

CEM III Slaggcement, innehåller minst 20 % och som mest 65 % portlandcement.

Recept 1 och 2 har en blandning av Portlandcement som tillhör klass CEM I och Byggcement som tillhör klass CEM II använts. För recept 3 har endast Portlandcement, klass CEM I använts.

Namn från tidigare svensk standard lever fortfarande kvar för att beskriva cementets egenskaper. Den tidigare indelningen var: Standard (Std), Snabbt hårdnande (SH) och Långsamt hårdnande (LH) (Burström 2007).

Cement har en hög miljöpåverkan, främst vid tillverkningen som kräver mycket energi. Under den kemiska processen då kalken upphettas frigörs stora mängder koldioxid Dessutom kräver uppvärmningen energi som också genererar utsläpp av bland annat koldioxid. (Cementa u.å.b).

Cementindustrin jobbar aktivt med att minska miljöpåverkan och ett led i att få fram fler miljövänliga alternativ används restprodukter från andra industrier i cement. Dessa restprodukter kallas tillsatsmaterial (Kranehed & Sjöberg 2019).

2.4.1 Tillsatsmaterial

Tillsatsmaterial är ämnen som tillsätts i cementen. Cementindustrin har arbetat fram nya cementsorter som minskar miljöpåverkan, samtidigt som det är viktigt att cementen har samma egenskaper. Ett sätt är då att ersätta en viss mängd cement med andra ämnen som fyller liknande funktion. Dessa material är i stor utsträckning restprodukter från andra industrier (Löfgren 2017). Av de cementsorter som används i denna studie ingår kalkstensfiller i Byggcementen som används i recept 1 och 2.

2.4.1.1 Flygaska

Flygaska är en restprodukt från kolkraftverk. Flygaska bildas under förbränningen av kol som sker vid en temperatur på 1000 – 1600 °C. Kvar efter förbränningen blir mineraliska föroreningar bestående av bland annat lera, fältspat, kvarts, skiffer och kalksten. Dessa material smälter samman under förbränningen och följer med rökgaserna. När de svalnat övergår de till runda glasiga sfärer i fast form och separeras från rökgasen med hjälp av ett elektroniskt filter. Flygaskans egenskaper är beroende av vilken typ av kol, dess sammansättning, förbränningen och kornens storlek. Flygaskans egenskaper kan ha stor variation (Löfgren 2017).

10

Enligt Lindroth² har flygaska låg förmåga att reagera med vatten ensamt, däremot tillsammans med cement fungerar det som bindemedel. Upp till 70 % av flygaskan kan hydratiseras. Användandet av flygaska bidrar generellt till att mängden vatten går att minska med 5 – 15 %. Porsystemet blir finare och den färska betongen får en ökad arbetbarhet. Om flygaskan har en hög restkolhalt och kantiga korn finns risk för motsatt effekt (Löfgren 2017).

2.4.1.2 Masugnsslagg

Masugnsslagg är en restprodukt som uppstår vid järnframställning. Slagget används i flytande form för att ta upp föroreningar vid råjärnsframställning. Vid snabb kylning med vatten får slagg ett grusliknande utseende med kantiga korn. Därefter mals slaggen till en finhet som motsvarar cement, den färdiga produkten kallas mald granulerad masugnsslagg. Slaggens egenskaper är beroende av järnmalmens sammansättning och masungnsprocessen. Slagg bidrar till ökad arbetbarhet men är inte lika effektiv som flygaskan på grund av kornens kantiga form. Slagg bidrar till en lägre värmeutveckling under det första dygnet, betongens tillstyvnande förlängs och hållfasthetsutvecklingen sker långsammare jämfört med betong som endast innehåller rent portlandcement CEM I (Löfgren 2017).

2.4.1.3 Kalkstensfiller

Kalkstensfiller är finmald kalksten som används i framförallt Byggcement. Den används dels som en filler med väldigt fina korn oftast under 0,063 mm. Dessutom ger den finmalda kalkstenen visst bidrag till hydratiseringen (Löfgren 2017).

2.4.1.4 Silikastoft

Silikastoft kommer från framställningen av legeringsämnen till stål. Tillverkningen sker i ljusbågsugnar där kvarts och kol smälter samman, silikastoft filtreras sedan ut från de avsvalnade rökgaserna. Kornen är sfäriska och storleken är endast 1 % av cementkornens storlek. Betongens sammanhållning förbättras av silikastoft och minskar risken för separation. Betongens vattenbehov ökar och flyttillsatsmedel är nödvändigt om silikastoftens positiva egenskaper ska gå att dra nytta av (Löfgren 2017).

2.4.2 Tillsatsmedel

Tillsatsmedel är kemiska produkter som tillsätts i betongen för att förändra och förbättra egenskaperna hos både färsk och hårdnad betong. Tillsatsmedel delas in efter deras inverkan på betongen i följande kategorier: Flyttillsatsmedel och vattenreducerande, luftporbildande,

2 Oskar Lindroth, avd Byggnadsmaterial, LTH, Fuktcentrums informationsdag Göteborg 2019-03-27

11

accelererande, reducerande och sprutbetongtillsatser (Johansson & Löfgren 2017). I denna studie används flyttillsatsmedel i samtliga recept och luftporbildande medel i recept 1 och 2. Dessa beskrivs mer utförligt nedan.

Flyttillsatsmedel är ett vanligt förekommande tillsatsmedel som används främst i betong med lågt vct.

Flyttillsatsmedlet gör konsistensen hos den färska betongen lösare och mer lättarbetad utan de nackdelar, i form av hållfasthetsförlust och risk för separation, som ökad mängd vatten skulle innebära.

Luftporbildande tillsatsmedel används för att öka frostbeständigheten i betong. Medlet bildar små luftporer i vilka vatten kan expandera när det fryser. Utan dessa expansionsporer riskerar betongen att spricka av att vatten fryser och expanderar. Risken med att tillföra luft är att hållfastheten i regel minskar med 5 % för varje procentenhet luft som tillförs betongen, gäller för både högpresterande betong och konventionell betong (Sandberg 2000).

2.5 Vattencementtal

Vattencementtal, (vct) beskriver förhållandet mellan mängden vatten (w) [kg/m³] och cement (c) [kg/m³] i betongen, enligt ekv 2.5.1. Förhållandet mellan vatten och cement är viktigt för betongens egenskaper, som porositet, hållfasthet och formbarhet.

𝑣𝑐𝑡 =^𝑊

𝐶 ekv 2.5.1

Detta samband gäller för betong som endast innehåller portlandcement, CEM I. Då klasserna CEM II och CEM III innehåller tillsatsmaterial som tex kalkstensfiller och flygaska är begreppet vct otillräckligt.

Detta då tillsatser påverkar cementpastans struktur. Istället används uttrycket ekvivalent vattencementtal (vctekv) som beskriver cement- och vattenhalt samt tillsatsmaterial med sina effektivitetsfaktorer, beräknas enligt ekv 2.5.2. Vctekv benämns ibland vattenbindemedelstalet (vbt).

Begreppet vct kommer användas för både vctekv och vbt i denna rapport.

𝑣𝑐𝑡_𝑒𝑘𝑣= ^𝑊

𝐶+𝑘∗𝐷 ekv 2.5.2

W = Vattenhalt [kg/m³]

C = Mängden portlandcement [kg/m³] k = Effektivitetsfaktor 0 ≤ k ≤ 1.

D = Tillsatsmaterialhalt [kg/m3]

12

Effektivitetsfaktorn beskriver hur stor mängd portlandcement som kan ersättas av en viss mängd tillsatsmaterial utan förändrade egenskaper hos cementen. Tillsatsmaterialens effekt på cementpastans struktur är i stor utsträckning beroende av mängden tillsatsmaterial.

Effektivitetsfaktorn väljs utifrån tillsatsmaterialets reaktivitet (Burström 2007).

2.5.1 Porositet

Porer är små håligheter som uppstår under tiden cement och vatten reagerar kemiskt, hydratiseringen.

När cementkornen kommer i kontakt med vatten sker en reaktion på cementkornens yta, vattenmolekyler börjar byggas in i cementkornen. De tidigare kompakta cementkornen börjar förgrena sig för att slutligen bli en finporös sammanhängande massa av väldigt små kristalliserade partiklar (Fagerlund 2017). Håligheterna mellan varje cementkorns förgreningar kallas gelporer, dessa porer är mycket små, i storleken 1 - 7 nm. Håligheterna som uppstår där cementkornen inte växt samman kallas kapillärporer. De är sammanhängande och betydligt större än gelporerna med porstorleken ca 0.1 – 100 µm, se figur 2.5.3 (Burström 2007).

En betong med högt vct innehåller mer vatten i förhållande till cement, vilket bidrar till att avståndet mellan cementkornen ökar, vilket leder till att fler kapillärporer bildas. I genomsnitt binds 0,25 kg vatten när 1 kg cement är fullständigt hydratiserat. Vid vct lägre än 0.39 skapas inga kapillärporer eftersom vattnet då binds i den kemiska reaktionen eller i gelporerna (Fagerlund 2017). Det vatten som inte binds kemiskt är det som kallas byggfukt som behöver torka ut från konstruktionen. Betong med lågt vct har betydligt lägre andel porer, den har också en procentuellt mindre andel vatten som behöver torka ut, se figur 2.5.4. Den täta strukturen i betong med lågt vct bidrar till att fukten endast kan torka ut genom diffusion dvs. när det finns en skillnad i fuktkoncentration förflyttas fukten för att nå fuktjämvikt med sin omgivning. Betongens uttorkningsförmåga är beroende av vilken förmåga betongen har att transportera fukt som avges till omgivningen. I princip kan betong med högt vct avge fukt lättare eftersom fukttransporten sker mest genom kapillär fukttransport. Jämfört med en betong med lågt vct som har en lägre uttorkningshastighet på grund av dess täthet. Betong med lägre täthet

Figur 2.5.3 Vattnets reaktion med cementkornen (Silfwerbrand, J. & Svensk byggtjänst. 2017).

13

och högt vct kan även transportera in fukt i porerna. Det vill säga att i en torr miljö kan betong med lågt vct och liten mängd överskottsvatten ta lika lång eller längre tid att torka, än betong med större mängd överskottsvatten som är fysiskt bundet i kapillärporer (Burström 2007).

Figur 2.5.4 Skillnad i hur blandningsvatten binds beroende av vct/hållfasthetsklass (Manual RBK 2017).

2.5.2 Hållfasthet

Hållfastheten är beroende av vct. Vid tillverkning av betong väljs vct beroende på efterfrågad hållfasthet. Ett kompakt material med liten mängd porer ger högre hållfasthet. Betong med högt vct får fler kapillärporer vilket ger en lägre hållfasthet, se figur 2.5.5 (Burström 2007).

Figur 2.5.5 Förhållande mellan vct, hållfasthet och porositet.

14 2.5.3 Formbarhet

Ett högt vct gör den färska betongen mer lättflytande och lättarbetad. Betong med högt vct fyller ut gjutformen och omsluter armering bättre än betong med lågt vct. Detta på grund av att betongen med lågt vct får en mer trögflytande konsistens som kräver mer bearbetning för att få önskad form. Ett exempel på hur konsistens på betong mäts är sättmått. En stympad kon fylls med betong och därefter placeras mot en platta. Konen lyfts och höjden på den kvarvarande betongen mäts. Denna metod används för betong som är trögflytande. Utbredningsmått används istället för mer lättflytande betongblandningar. Då mäts istället diametern på betongen som runnit ut ur konen (Burström 2007).

2.6 Högpresterande betong

Högpresterande betong har förbättrade egenskaper i ett eller flera avseenden jämfört med betong tillverkad med traditionella metoder. Egenskaper gäller till exempel betongens hållfasthet, beständighet, täthet och uttorkningsegenskaper. Anledningen till att använda högpresterande betong är vanligtvis att byggprojektet ställer krav i form av en snabb hållfasthetstillväxt, hög hållfasthet eller snabb uttorkning. Den typiska högpresterande betongen har ett vct som är lägre än 0.45, vanligtvis betydligt lägre. Innehåller ofta silikastoft, ca 5 – 10 %, ett eller flera tillsatsmedel och har välgraderade ballastmaterial. Vanligtvis uppnås högpresterande betong genom ett lågt vct, vilket ger cementpastan en låg porositet och hög hållfasthet. (Fidjestol 2000). För att nå lågt vct och fortfarande behålla en acceptabel arbetbarhet i den färska betongen är användning av flyttillsatsmedel nödvändigt (Helsing

& Kjellsen 2000).

Recept 1 i denna studie klassas som en högpresterande betong, receptet är framtaget för att minimera uttorkningstiden hos betongen.

Det är vanligt att högpresterande betong kallas för självuttorkande betong och används för dess korta uttorkningstid. Självuttorkande syftar på att stor del av blandningsvattnet binds kemiskt i reaktionen med cement och mycket lite restvatten finns att torka ut. Högpresterande betong har betydligt lägre andel porer än traditionell betong, därav sjunker RF lika mycket på alla djup utan att fukt avgår till omgivningen på grund av den kemiska självuttorkningen. På grund av att en större del av blandningsvattnet binds kemiskt kommer RF att bli lägre än traditionell betong som har en högre andel fysiskt bundet vatten.Uttorkningen är beroende av betongens temperatur vid gjutning och under de första veckorna går uttorkningen fort för att efter ca en månad ske mycket långsamt. För högpresterande betong har torkinsatser låg betydelse då “självuttorkningen” bestämmer hur torr betongen blir (Nilsson & Hedenblad).

15

2.7 Prefabricerade betongbjälklag

Bjälklagsplattorna som studien utgår från är av typen D/F vilket innebär att bjälklagsplattorna är massiva och har förspänd armering. Den förspända armeringen gör att spännvidden på bjälklaget kan ökas jämfört med ett slakarmerat bjälklag. Plattornas storlek anpassas till förutsättningarna som är specifika för varje projekt. Måtten kan vara upp till 3,5 m i bredd och spännvidd upp till 11 m.

Tillverkningen sker i en s.k. spännbädd, se figur 2.7.1. I spännbädden löper linor av stålvajer som spänns genom drag till en viss spänning. Hur många linor som används beror på hur mycket last och vilken spännvidd bjälklaget dimensioneras för. På gjutbordet formas sidorna av bjälklaget upp. Ursparningar görs tex med cellplast som plockas bort efter gjutning. Formen oljas för att avformning ska kunna ske utan att skada det gjutna elementet. Ingjutningsgods monteras i form av avloppsrör, brunnar, rör för el med mera. Kantarmering samt övrig erforderlig armering monteras. Därefter fylls formen med betong och vibreras med stavvibrator för att få betongen att flyta ut kring armering och dylikt samt för att få bort luftbubblor ur betongen. Efter ca 12 timmar lyfts bjälklaget ur formen. Efter inspektion läggs bjälklaget på lager i väntan på transport till byggarbetsplatsen. Bjälklagsplattorna förvaras oftast ute utan skydd för regn/snö om inte särskilda uttorkningskrav ställts, då de istället förvaras inomhus i lagerhall. De färdiga bjälklagsplattorna kan sedan monteras i en stomme, oftast av stål eller betong.

Bjälklagsplattorna gjuts samman genom s.k. fog gjutning. V-formade ursparningar som gjorts vid tillverkningen armeras och gjuts igen med betong. Se figur 2.7.2.

Figur 2.7.2 Fog gjutning mellan bjälklagsplattor.

Figur 2.7.1 Gjutform, Spännbädd.

16

3 Mätning samt beräkning av RF

Denna studie följer Rådet för byggkompetens (RBK) manual för fuktmätning i betong, version 6 (2017). RBK:s manual är framtagen för att öka kunskapen om att mäta fukt samt att skapa en enhetlig mätmetod och kvalitetssäkra mätningen.

3.1 Gjutning

Tre olika betongrecept användes för att ta reda på skillnaderna i uttorkningstid för bjälklagen, se tabell 3.1.1. Dessa recept används idag i UBAB:s produktion. Två kroppar av varje recept gjöts för att jämföra hur torkklimatet påverkar uttorkningstiden. För varje betongrecept placerades en provkropp inomhus och den andra utomhus. Uttorkningen skedde under januari till maj. Gjutningen skedde i UBAB:s fabrik i Timmele. Provkropparna förvarades på UBAB:s inomhus respektive utomhuslager. Under denna period var det i inomhuslagret i snitt 18,3 °C och 47,5 % RF. Snitttemperaturen utomhus var 1,4 °C och RF låg i snitt på 83 % RF.

Tabell 3.1.1 Betongrecept för de ingående proven.

Recept nr 1 2 3

vctekv 0.40 0.46 0.50

Hållfasthetsklass C50/60 C50/60 C32/40

Ballast

Densitet

[kg/m³] kg vol% kg vol% kg vol%

Kross 0-4 2650 966 24,4% 394 9,9% 633 16,0%

Grus 0-8 2650 0,0% 1130 28,5% 0 0,0%

Kross 0-8 2650 612 15,4% 0 0,0% 911 23,0%

Sten 8-16 2640 994 25,2% 1145 29,0% 1132 28,7%

TOT Ballast 2572 65,0% 2669 67,5% 2676 67,6%

Cement

SH cement CEM I 3100 462 10,0% 397 8,6% 570 12,3%

Bygg cement CEM II 3100 198 4,3% 208 4,5% 0 0,0%

TOT Cement 660 14,2% 605 13,1% 570 12,3%

Vatten

Varmvatten 1000 194,4 13,0% 179 12,0% 0 0,0%

Kallvatten 1000 0,0% 24 1,6% 233 15,6%

TOT Vatten 194,4 13,0% 202 13,5% 233 15,6%

Tillsatsmedel

Viscocrete 1030 (flyt) 1060 7,88 0,5% 0 0,0% 5 0,3%

Sika Aer10%

(luftporbildande) 1000 3,96 0,3% 1 0,0% 0 0,0%

Sika 20HE (flyt) 1080 0,0% 9 0,6% 0 0,0%

TOT volym 1,495 m³ 1,495 m³ 1,495 m³

Vattenhalt 130 l/m³ 135 l/m³ 156 l/m³

Cementhalt 441 kg/m³ 405 kg/m³ 381 kg/m³

17

Målsättningen var att proven skulle efterlikna den verkliga tillverkningen så långt det var möjligt. Av praktiska skäl valdes att inte gjuta fullstora bjälklagsplattor. För att enkelt kunna hantera provkropparna gjöts de på EU-pall med måtten 800 x 1200 mm, se figur 3.1.2. Gjutformen bestod av 20 mm formplywood. Betongen vibrerades med stavvibrator. Vajerlyft samt PVC rör för framtida provtagning gjöts in, se figur 3.1.3. Provkropparna fick härda i 24 timmar utan övertäckning, innan avformning. Därefter placerades kropparna på EU-pall med läkt mellan pall och platta för att bilda en luftspalt. Då plattorna ska kunna torka dubbelsidigt. Plattorna placerades inomhus respektive utomhus.

Figur 3.1.2 Form för gjutning av provkropp.

3.2 Borrhålsmätning

Borrhålsmätningen gjordes enligt RBK-metoden och mätinstrumentet som användes i studien var Testo 605-H1, se figur 3.2.1. Givaren bygger på en kapacitiv mätmetod. Givaren är tillverkad i ett hygroskopiskt material vilket ökar sin kapacitans vid ökat fuktinnehåll. Instrumentet är vanligt förekommande vid professionell användning och är godkänt enligt RBK för betongfuktmätning.

Instrumentet kan mäta temperatur, relativ fuktighet samt beräkna daggpunkt för det uppmätta klimatet. Den har ett mätområde från -20 °C till 50 °C samt mellan 5 % RF och 95 % RF. Instrumentet

Figur 3.1.3 Färdiggjuten provkropp.

18

har en mätosäkerhet på ±3 % RF ± 0,5 °C. I studien användes sex stycken mätare, dessa kallas instrument 1 - 6. Med dessa mätare mättes två provkroppar per mättillfälle då varje provkropp har tre mäthål. Mätarna fick sedan flyttas till nästa par. Detta innebar att mätdygnen för de olika provkropparna varierar.

3.2.1 Kalibrering av mätinstrument

Kalibrering av mätinstrumenten är ett måste för att få korrekta mätvärden. Kalibrering gjordes genom att givaren placeras i en s.k. fuktburk, se figur 3.2.1. Fuktburken innehåller en mättad saltlösning som beroende på kemisk förening ger ett specifikt RF vid en specifik temperatur. Kalibreringen ska utföras vid flera RF för att sedan binda ihop dem linjärt och få en kalibreringskurva, se bilaga 2. Då studien måste tidsbegränsas valdes att kalibrera instrumenten mellan 85 % RF (Kaliumklorid Kcl) och 95 % RF (Kaliumnitrat KNO3). Det var i detta intervall uppmätta mätvärden förväntades ligga under studien.

Kalibreringen gjordes i ett klimatskåp för att få ett stabilt omgivande klimat som påverkar kalibreringen minimalt. Klimatet i skåpet sattes till 50 % RF och 20 °C, vilket är den temperatur där fuktburken håller den angivna RF.

Figur 3.2.1 Kalibrering av mätinstrument.

3.2.2 Montering och avläsning

Fuktmätningen i provkropparna gjordes enligt RBK:s riktlinjer och beskrivningen av genomförandet är hämtad ur RBK:s manual – fuktmätning i betong, version 6 (2017). Tre mätpunkter mättes för varje provkropp och mättillfälle. Detta för att få så tillförlitliga resultat som möjligt, och för att upptäcka eventuella fel. Mätpunkter placerades enligt figur 3.2.2

19

Figur 3.2.2 Principskiss över mätpunkter på provkropp. Varje grupp av hål 1-3 motsvarar ett mättillfälle.

Hur djupt ner i betongen RF ska mätas bestäms av det ekvivalenta mätdjupet. Ytan på nygjuten betong ställer in sig efter den relativa fukthalten som omgivande klimat håller. Längre ner i betongen är RF högre. Fördelningen av RF över betongens tvärsnitt brukar redovisas med en fuktprofil, vid dubbelsidig uttorkning ser fuktprofilen ut enligt kurva b i figur 3.2.3. Kurva c motsvarar ensidig uttorkning. På det djup kurva b och c möts kallas ekvivalent mätdjup. Den relativa fuktigheten vid detta djup motsvarar den högsta RF som kommer uppstå vid ytan efter en fullständig fuktomfördelning skett. Kurva a motsvarar jämvikt med omgivningen, dvs efter fullständig fuktomfördelning.

Figur 3.2.3 Fuktprofil med ekvivalent mätdjup för dubbelsidig uttorkning (Manual RBK 2017).

20

Då provkropparna ska verka som mellanbjälklag sker uttorkningen både uppåt och nedåt dvs dubbelsidig uttorkning. Detta ger ett ekvivalent mätdjup på 20 % av bjälklagets tjocklek, vilket ger 0,2·230 = 46 mm. Detta mått avses från ovansidan av bjälklag längs borrhålets mantelyta enligt figur 3.2.4. Toleransen för mätdjupet är +2 mm. Tre ø16 mm hål borras med ett betongborr. Därefter kontrollerades borrdjupet med ett skjutmått.

Figur 3.2.4 Definition av mätdjup (Manual RBK 2017).

Efter borrning gjordes hålet rent med dammsugare och blåspump, då borrkax i hålet kan påverka mätningen. Botten av borrhålet kontrollerades så att det inte fanns synlig ballast som kan hindra fuktavgången från botten av borrhålet. Om ett hål blir för djupt eller inte tillräcklig fuktavgång kan säkerställas måste nytt hål borras och det obrukbara måste pluggas och tätas med tätningsmassa.

Centrumavstånd mellan två hål får ej understiga tre gånger borrhålets djup.

För att säkerställa att fuktavgången sker från botten av borrhålet och inte högre upp från hålets sidor, fodrades hålet med ett plaströr som följer med mätinstrumentet. I rörets nederkant finns tre flänsar som avser att täta mot borrhålets kant. Mellan flänsarna applicerades en tätningsmassa, fig 3.2.5.

Röret knackades längst ner i hålet, tätningsmassa applicerades sedan även mellan betongytan och röret. För att kontrollera att röret slöt helt tätt mot betongen användes en gummiblåsa med pip. Blåsan trycktes ihop och trycktes ner i röret, om blåsan förblev i hoptryckt under minst 15 sekunder var mätröret tätt, figur 3.2.6. Mätröret tätades därefter med en plugg. Givaren monterades tidigast tre dygn, samt senast fem dygn efter borrat mäthål, figur 3.2.7.

21

Figur 3.2.5 Mätrör med tätningsmassa.

Givaren får ej ha en lägre temperatur än betongen vid montage då risken för kondens på givaren finns, vilket kan ge felaktiga mätvärden. Givarens RF kontrollerades också innan montage genom att läsa av värdet på displayen. RF ska vara lägre än betongens, för att ej tillföra fukt i mäthålet. Avläsning gjordes inom tre till fem dygn efter montage. Avläst värde korrigerades sedan mot instrumentets individuella kalibreringskurva. Se bilaga 2.

Figur 3.2.7 Monterade mätinstrument.

Figur 3.2.6 Täthetsprov med gummiblåsa.

22

Korrektionsfaktor beräknades för omräkning från RF till RF vid 20 °C. Detta då fuktjämviktskurvan är olika vid olika temperaturer. De kritiska RF nivåer som anges i AMA gäller RF vid 20 °C. Då temperaturen i betongen vid avläsningen inte var 20 °C måste en korrigering ske. Det avlästa kalibrerade värdet på RF på x-axel i figur 3.2.8 tillsammans med betongens vct ger på y-axel ett värde på ΔRF/ΔT.

Korrektionen K beräknas med ekv. 3.2.7.

K =

ΔT

· (20-T) [% RF]

Där T är den uppmätta temperaturen i betongen vid avläsning.

Figur 3.2.8 Avläsning av ΔRF/ΔT (Manual RBK 2017).

Korrektion för mätarens fuktkapacitet anges i RBK manualen till 0,5 % RF för mätare Testo. Denna korrektion görs för att kompensera för den fukt som avgår från betongen för att fukta upp givaren. Det avlästa värdet justerades med kalibreringskurvan för aktuell mätare. Korrektion för omräkning från RF till RF vid 20 °C, samt korrektion för mätarens fuktkapacitet adderades. Då den angivna mätosäkerheten för instrumentet är ±3 % RF adderades 3 % RF också till resultatet.

23

3.3 Uttagsprov

Som jämförelse till borrhålsmätningen har en serie uttagsprov gjorts. RBK rekommenderar sedan 2016 inte denna metod efter att Johansson (2016) visade i sin rapport på stora avvikelser mellan uppmätt och verkligt RF när uttagsmetoden användes. Trots detta valdes denna metod för att ha något att jämföra borrhålsmätningen med.

Enligt RBK:s manual för fuktmätning ska material ur den gjutna betongen bilas ut på ekvivalent djup.

Därefter placeras omgående i provrör som försluts. Provet får ej kondensera. I denna studie har ingjutna PVC-rör använts för att få ut en kärna ur betongkroppen, detta för att inte behöva tillföra värme och påverka fuktavgången.

Tre PVC-rör per provkropp knackades ur. Diametern på kärnan var 32 mm. Totalt knackades 18 kärnor ut ur de 6 provkropparna. 25 mm av den urknackade kärnan mejslades loss med en kniv och hammare kring ekvivalent djup som i detta fall var 46 mm. Dvs ca 30 mm från ovansidan och ca 170 mm från underkant, se figur 3.3.1. Mängden betong blev ca 20 cm³. Detta material finfördelas med hammare och placerades direkt i provrör av glas och förslöts med gummikork, se figur 3.3.2. I 9 av de 18 korkarna hade en givare monterats av typen Vaisala HMP 44. Proven transporterades till Borås Högskolas bygglabb där proven placerades i ett klimatskåp. Temperaturen i klimatskåpet höll 22 °C och 50 % RF. Efter 3 dygn i klimatskåpet gjordes första avläsningen. Korkarna med givare flyttades till de proven utan givare och vice versa. Efter ytterligare tre dygn läses dessa prov av med instrument Vaisala HMI41, se figur 3.3.3. Avläsningen skedde i klimatskåpet för att förhindra kondensering.

Figur 3.3.1 Principskiss av betongkärna.

Mätosäkerhet på ±3 % RF samt korrektion för givarens fuktkapacitet, som för Vaisala är 0,5 % RF (RBK manual 2017), adderades till resultatet. Korrektionsfaktor för omräkning från RF till RF vid 20°C beräknades med hjälp av ekv 3.2.7 tillsammans med figur 3.2.8, vilket också adderades till resultatet

24

3.4 Indata för beräkning med TorkaS

TorkaS 3.2 är ett prognostiseringsverktyg för att beräkna torktider för betong, det är vanligt att entreprenörer använder sig av TorkaS för att göra en tidsplan. TorkaS ingår i denna studie för att jämföra prognostiserade resultat med de avlästa resultaten. Beräkningarna gjordes genom att ange indata kring hur konstruktionen ser ut samt omgivande faktorer som temperatur och relativ fuktighet.

Geografisk placering och tid på året, se figur 3.4.1. Programmets beräkningar bygger på etablerade teorier samt ett stort antal studier som gjorts av Fuktcentrum och avdelningen för byggnadsmaterial vid LTH. Studierna har gjorts på Byggcement. I tabell 3.4.2. kan indata som har använts för denna studien läsas av. Korrektionsförfarandet för låga vct har följts enligt Fuktcentrums rutin. Rapporter från TorkaS beräkningar skapades för varje recept, se bilaga 3.

Figur 3.3.2 Uttagsprov Figur 3.3.3 Vaisala HMI41

25

Figur 3.4.1 Inställningar i TorkaS.

Tabell 3.4.2 Tabell över valda parametrar i TorkaS.

1 Inne 1 Ute 2 Inne 2 Ute 3 Inne 3 Ute

Gjutning 21-jan 21-jan 29-jan 29-jan 01-feb 01-feb Tätt Hus 21-jan 20-dec 29-jan 20-dec 01-feb 20-dec Styrd torkning 21-jan 20-dec 29-jan 20-dec 01-feb 20-dec Oisolerat

mellanbjälklag MB MB MB MB MB MB

Ort:Göteborg GBG GBG GBG GBG GBG GBG

Torkklimat temp 18 18 18

Torkklimat RF 50 50 50

vct 0.40 0.40 0.46 0.46 0.50 0.50

betongtjocklek [cm] 23 23 23 23 23 23

26

4 Resultat

Här redovisas resultat för borrhålsmätning, uttagsprov och de prognostiserade värden från TorkaS.

Samtliga mätresultat från borrhålsmätning och uttagsprov redovisas i bilaga 1.

4.1 Resultat av borrhålsmätning

Resultatet av borrhålsmätningen visar enligt figur 4.1.1 att samtliga plattor som förvarats utomhus har en högre RF än de som förvarats inomhus oberoende av vilket vct de har. Lika för de två förvaringssätten är att högre vct ger högre RF. Vct 0.40 som har lägst RF av utomhusplattorna har fortfarande ett högre RF än plattan med högst RF som förvarats inomhus. Totalt sett har vct 0.50 som förvarats utomhus högst RF vid samtliga mättillfällen. Vct 0.40 som förvarats inomhus har lägst RF.

Resultatet visar i allmänhet på hög spridning på mätvärden.

Figur 4.1.1 Medelvärden av kalibrerade och korrigerade värden från borrhålsmätning, med minimum och maxvärden av tre mäthål för varje prokropp.

80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

0 20 40 60 80 100 120 140

RF [%]

Antal dygn

0.46 ute 0.50 ute

0.46 inne

0.40 inne 0.50 inne 0.40 ute

27

4.2 Resultat av uttagsprov

Resultatet som presenteras i figur 4.2.1 visar på mycket låga RF-nivåer, för samtliga prov. De visar också i de flesta fall på stor spridning, upp till drygt 10 % RF för vct 0.40 inne. De plattor som förvarats inomhus har generellt lägre RF än de som förvarats utomhus.

Figur 4.2.1 Medelvärden av kalibrerade och korrigerade värden från uttagsprov, med minimum och maxvärden av tre prov från varje provkropp.

4.3 Resultat av beräkning med TorkaS

Det prognostiserade uttorkningsförloppet enligt TorkaS visas i figur 4.3.1, 4.3.2 och 4.3.3. TorkaS uppskattar att för provkropparna med vct 0.40 kommer utomhusprovet vid mättillfället efter ca 80 dygn ha en lägre RF än inomhusplattan. De avlästa värdena från provkropparna visar på det motsatta, inomhusprovet har ett betydligt lägre RF än utomhusprovet. För proven med vct 0.46 och 0.50 visar TorkaS att inomhusprovet kommer ha lägre RF än utomhusprovet. Vilket de avlästa värdena bekräftar.

TorkaS prognoser stämmer inte för något recept med de avlästa resultaten från borrhålsmätningen.

60,0 61,0 62,0 63,0 64,0 65,0 66,0 67,0 68,0 69,0 70,0 71,0 72,0 73,0 74,0 75,0 76,0 77,0 78,0 79,0 80,0 81,0 82,0 83,0 84,0 85,0 86,0

60 70 80 90 100 110 120

RF [%]

Antal dygn

0.40 inne 0.46 ute 0.50 ute

0.50 inne

0.46 inne

0.40 ute

28

Figur 4.3.1 Resultat av beräknad uttorkning för prov med vct 0.40, samt jämförelse med avlästa medelvärden.

Figur 4.3.2 Resultat av beräknad uttorkning för prov med vct 0.46, samt jämförelse med avlästa medelvärden.

80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

0 50 100 150 200 250 300 350

RF [%]

Dygn efter gjutning

Vct 0.40

Avläst inne

Beräknad ute Beräknad inne 0.40 ute avläst

0.40 ute avläst

0.40 ute TorkaS

0.40 inne TorkaS

80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

0 50 100 150 200 250 300

RF

Dygn efter gjutning

Vct 0.46

0.46 ute avläst

0.46 inne avläst

0.40 ute TorkaS 0.40 inne TorkaS

29

Figur 4.3.3 Resultat av beräknad uttorkning för prov med vct 0.50, samt jämförelse med avlästa medelvärden.

80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

0 50 100 150 200 250 300

RF

Dygn efter gjutning

Vct 0.50

0.50 ute avläst

0.50 inne avläst

0.50 ute TorkaS 0.50 inne TorkaS

30

5 Diskussion

Resultatet bekräftar vad som är känt enligt tidigare presenterade teorier. Ett lägre vct ger en snabbare uttorkning. Resultatet visar att provet med ett vct på 0.40 en lägre RF än provet med vct 0.46 och vct 0,50. Med de få mätningar som presenterats skall inte allt för långtgående slutsatser dras, men en trend kan synas, att ett lägre vct ger en lägre RF. Anledningen till de få mätpunkter som presenterats är att vi endast haft tillgång till 6 instrument. För att få ett tillförlitligt resultat krävdes att alla 6 provkroppar mättes på tre mätpunkter för varje mätning. Detta innebar att bara två kroppar kunde mätas åt gången, vilket gjorde att mätarna fick flyttas mellan kropparna. Detta var mycket tidskrävande. För varje flytt måste nytt hål borras och rör monteras, totalt sett tar denna operation minst 6 dygn per mätning. Mer tillförlitligt resultat hade fåtts om en annan mätare används, där bara en mätprob monteras och kan sitta kvar under hela mätperioden. Då hade fler mätningar kunnat presenteras, vilket hade kunnat ge en bättre bild av den verkliga uttorkningen. För vissa provkroppar presenteras en mätning redan mellan 60 och 70 dygn. Att det inte finns för alla plattor beror på att den första mätningen var felaktigt utförd för dessa och fick därför strykas ur resultatet.

Tre mätpunkter per provkropp och mättillfälle gav ett resultat med hög spridning. Proven med vct 0.50 och förvaring utomhus har störst spridning, där skillnaden är nästan 3 % RF mellan högsta och lägsta mätvärdet. Den högre spridningen för de proven som förvarats utomhus skulle kunna delvis bero på att dessa plattor flyttades ut precis innan mätning skulle påbörjas, något som skedde på initiativ av enskild personal. Vilket kan ha påverkat resultaten för dessa plattor. Provkropparna förvarades öppet på UBAB:s lager för att efterlikna standarden för UBAB:s produkter. Detta innebar också en risk, då vi saknade full kontroll över provkropparna under mätningarna. En möjlig förbättring hade varit tydligare kommunikation med personal som rörde sig i lokalen, tex genom skyltning vid provkroppar samt information till berörd personal.

Mätningen som utförts har följt RBK:s riktlinjer i så stor utsträckning som möjligt. Det bör påpekas att vi som utfört mätningarna inte är certifierade av RBK, vilket kan påverka möjligheten att jämföra resultaten med en RBK certifierad mätning. Det finns beskrivet i RBK:s manual ett antal olika felkällor som kan påverka resultatet. Ett exempel är ickelinjäritet vid kalibrering, dvs att det kan finnas avvikelser från den linjära kalibrering som gjorts. Ett annat exempel är för stora temperaturskillnader under mätning. Dock har temperatur och RF loggats för inomhusklimatet, vilket inte visar på för stora variationer endast ca ± 1 °C. Det verkar i allmänhet svårt att få entydiga resultat vid denna metod.

Vilket vi grundar på jämförelser med liknande studier. Vi har även hört kommentarer från entreprenörer som antyder att mätresultat kan skilja beroende på vem som utför mätningen.

Resultatet visar tydligt att förvaringen har betydelse för hur snabbt uttorkningen av betongen sker.

Samtliga plattor som förvarats inomhus har en lägre RF än de som förvarats utomhus, oavsett vct. Ett bjälklag med vct 0.50 som har förvarats inomhus har alltså lägre RF än ett bjälklag med vct 0.40 som förvarats utomhus. Detta är ett intressant resultat som visar att klimatet där uttorkningen sker har större betydelse än vilket vct betongen har. Det är möjligt att förvaringsklimatet spelat mindre roll om

31

skillnaden i vct varit större. Här finns möjlighet till besparing, att kunna använda mindre cement och samtidigt minska miljöpåverkan genom att använda ett högre vct och låta uttorkningen ske inomhus.

Uttagsproven visar för låga värden för att vara trovärdiga, dessutom med stor spridning. Det är sedan tidigare känt att denna metod underskattar värdet på RF i betongen. Johansson (2016) visade i sin rapport att uppmätt RF-nivå var lägre för uttagna prov oavsett betongsamansättning. Detta innebar också i praktiken att metoden var utdömd, som resultat av detta ansåg inte heller RBK att metoden bör användas.

Från genomförandet av uttagsproven kan konstateras att det finns utrymme för flera felkällor. Att få ut en del av betongkärnan som motsvarar ekvivalent djup visade sig svårt, då materialet inte är homogent. Det går därför inte med säkerhet säga att provet motsvarar ekvivalent djup. Enligt RBK:s tidigare krav fick provet inte vara mindre än 15cm³ (RBK manual 2017). Om inte betongen fördelades mycket fint, togs stor del av volymen i provröret upp av luft. Om betongen finfördelas till den grad hade stora mängder fukt kunnat avgå, vilket inte är önskvärt. Detta kan också ha påverkat resultatet.

Det faktum att fuktprofilen över betongtvärsnittet inte är linjär över det ekvivalenta djupet borde betong tagits ut längre ner i kärnan för att motsvara ekvivalent djup.

Jämförelsen mellan värden från TorkaS visar dålig överrensstämmelse med resultaten från borrhålsmätningen. En förklaring kan vara att TorkaS inte är framtagen för den typ av beräkning.

TorkaS kan vara mer anpassad för platsgjuten betong. TorkaS tar inte heller hänsyn till de tillsatsmedel som används i betongen och vilken påverkan de skulle kunna ha på uttorkningen.

32

6 Slutsats

Få mätningar och stor spridning på mätvärden i vissa fall gör att resultaten är för osäkra för att dra allt för långtgående slutsatser som avser faktiska RF nivåer. De slutsatser som kan dras är att torkklimatet har stor påverkan på uttorkningen. Att förvara bjälklagsplattor inomhus istället för utomhus gör skillnad på uttorkningshastigheten. Denna mätning gjordes under vinterhalvåret. Fortsatta mätningar bör göras, dels med fler mätningar samt med hänsyn till olika årstider. Årstiden bör ha stor inverkan på de plattor som förvaras utomhus med avseende på uttorkning.

Dessa mätningar under dessa förhållanden visar att torkklimatet har större påverkan på uttorkningshastigheten än vilket vct betongen har. Att betong med högre vct kan användas om den förvaras inomhus som alternativ till en betong med låg vct som förvaras utomhus. Betongen med högt vct får ändå en snabbare uttorkningshastighet. Detta gör att mindre cement behöver användas, vilket är positivt både ur ett ekonomiskt perspektiv och framförallt ur ett miljöperspektiv.

Resultatet bekräftar att ett lägre vct ger en högre uttorkningshastighet jämfört med en högre vct. Hur stor skillnaden är mellan de olika betongrecepten är för osäkert att säga. Fler mätningar behöver göras för att med större säkerhet fastställa den faktiska uttorkningen.

TorkaS överensstämmer inte med de uppmätta RF-nivåerna för något vct. TorkaS överskattar uttorkningen för proven som förvarats ute. För prov som förvarats inomhus underskattar TorkaS uttorkningstiden.

Det vore intressant att undersöka hur RF förändras efter att bjälklagsplattan lämnat fabriken. Hur påverkar klimatet under montaget uttorkningen? Vad händer med RF vid uppfuktning under montagetiden med avseende på hysterés? För att ta reda på hur problemet med byggfukt kan lösas måste hela kedjan undersökas.

Referenser

Burström, P. (2007). Byggnadsmaterial: Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper. 2. uppl.

Lund: Studentlitteratur.

Cementa (u.å.a) Cementproduktion steg – för - steg

https://www.cementa.se/sv/cementproduktion-steg-f%C3%B6r-steg [2019-04-10]

Cementa (u.å.b) Nollvision för koldioxid www.cementa.se/sv/nollvision2030 [2019-04-26]

Cementa (2017). Om betong och Uttorkning. www.cementa.se/sv/betong-och-uttorkning.

[2019-04-24]

Fagerlund, G. (2017) Struktur och strukturutveckling. I Silfwerbrand, J. & Svensk byggtjänst.

(2017). Betonghandbok. Material. D. 1, Delmaterial samt färsk och hårdnande betong. 3 rev.

Utg. Solna: Svensk byggtjänst, ss. 391 – 446.

Helsing, E. & Kjellsen, K. (2000). Hydratationskinetik och strukturutveckling. I Petersons, N.

Ljungkrantz, C. & Svensk byggtjänst. (2000). Betonghandbok. Högpresterande betong:

Material och utförande. Solna: Svensk byggtjänst. ss. 107 - 138.

Johansson, N. & Löfgren, I. (2017). Tillsatsmedel. I Silfwerbrand, J., & Svensk byggtjänst.

(2017). Betonghandbok. Material. D. 1, Delmaterial samt färsk och hårdnande betong. 3 rev.

Utg. Solna: Svensk byggtjänst, ss. 97 – 138.

Johansson, P. (2016). Fuktmätning i betong med lågt vct, steg 3 (SBUF ID:12941). Lund:

SBUF. https://www.sbuf.se/search/?q=12941&hPP=10&idx=SBUF&p=0&is_v=1

Johansson, S. (2018). Hur ser en fuktskada i ett fuktskadat nytt golv på betong ut? Bygg &

Teknik, (8), ss.42 – 43.

Johansson, S-E. (2017). Cement. I Silfwerbrand, J., & Svensk byggtjänst. (2017).

Betonghandbok. Material. D. 1, Delmaterial samt färsk och hårdnande betong. 3 rev. Utg.

Solna: Svensk byggtjänst, ss. 31 - 68.

Kranehed, P. & Sjöberg, A. (2019). Modern betong torkar inte som förr. Bygg & Teknik, (2), ss. 54 – 58.