Högpresterande betong utan formaldehyd

Transkript

1 Högpresterande betng utan frmaldehyd Perssn, Bertil 1994 Link t publicatin Citatin fr published versin (APA): Perssn, B. (1994). Högpresterande betng utan frmaldehyd. (Rapprt TVBM (Intern 7-rapprt); Vl. 783). Avd Byggnadsmaterial, Lunds tekniska högskla. General rights Cpyright and mral rights fr the publicatins made accessible in the public prtal are retained by the authrs and/r ther cpyright wners and it is a cnditin f accessing publicatins that users recgnise and abide by the legal requirements assciated with these rights. Users may dwnlad and print ne cpy f any publicatin frm the public prtal fr the purpse f private study r research. Yu may nt further distribute the material r use it fr any prfit-making activity r cmmercial gain Yu may freely distribute the URL identifying the publicatin in the public prtal Take dwn plicy If yu believe that this dcument breaches cpyright please cntact us prviding details, and we will remve access t the wrk immediately and investigate yur claim. L UNDUNI VRS I TY PO Bx L und

2 LUNDS TKNISKA HÖGSKOLA Byggnadsmaterial UNTVRSITY OF LUND LUND INSTITUT OF TCHNOLOGY Divisin f Building Materials HOGPRSTRAND BTONG UTAN FORMALDI{YD Bertil Perssn Rapprt TVBM-783 Lund, september 1994

3 HÖGPRSTRAND BTNG UTAN FRMALDHYD Främst från arbetsmiljösynpunkt är det önskvärt att begränsa mängden frmaldehyd i flytmedel till högpresúerande (HP) betng speciellt i den fasta industrin, vid tillverkning av grva knstruktiner där giutpersnalen vistas inne i frmen, eúc. Flytmedel ingår sm tillsatsmedel yid all tillverkning av llp-betng. Flytmedlet har en plasticerande effekt på betngen vilket tillsammans med silikastft resulterar i taga vatúencementtal, vcç vid bibehåùlen giutbarhel Dseringen av flytmedel är fta hög. I artikeln ges en sammanfattning av labratrieförsök ch fälfffirsök med FlP-betng utan frmaldehyd vad gäiler giutbarhet ch hållfasthetstillväxt samt hydratatin ch självtrkning. I samband med fåiltrörsöket tillverkades ch prvades betngplattr av HP-betng. Bakgrund ch sytte I huvudsak används fe typer av flytmedel vid tillverkning av HP-betng nãimligen naftalensulfnat (na-ftalen), melaminfrmaldehyd (melamin) samt vinylcplymer. Från betng med frmaldehyd sm flytmedel, avgår frmaldehyd under ett par dagar ftan gjuttillfället r iknat, lil. Betng med naftalen avger elak lukt även lang tid efter gjutning, la. Naftaien används därför veterligt ej sm flytmedel i den svenska betngindusfin. Betng med vinylcplymer sm flyfrnedel, avger en svagt parfymerad dft. Fran härdad betng med vinylcplymer, kan dck ingen sådan parfymerad dft förnimmas. Målet med denna mycket begränsade undersökning var att j imföra gjutbarheten ch hållfasthetsutvecklingen, etc. hs HP-betnger utan frmaldehyd med mtsva ande egenskaper hs flp-betnger med frmaldehyd. Dseringen av flyfnedel var, jåimfört med nrmal betng, mycket hög för bägge typerna av betng. Fältförsöket syftade till att j imföra brttlasten hs traditinellt tillverkade trädgårdsplattr med brttlasten hs plattr tillverkade av lf-betng utan frmaldehyd. Försöket finansierades av AB Svensk Sika. Prvade betnger I tabelt I ges recept, etc, på de betnger sm prvade s, /3/, 14/, (kg/m3 trrvikt, etc) Tabell I Recept, etc, på prvade betnger (kg/m3 trrvikt, etc) Material/Littera S5 S6 TI T2 Kvartsit, Hardeberga, mm tt Grus, Astm,-8 mm Anlåiggningscement, Cementa Degerhann Std ó Silikastft, MicrDz l FlWmedel (vinylcplymer), Sika Sikament (lv) 6.3 (l.3v) Flvtrnedel (melamin). Cementa V (1.6%) 9.4 (l.9v) Luftprbildare, Cementa 88L.6.8 Luf halt (V) Vct All ballast respektive cement tgs ur samma leverans varför eventuella variatiner hs ballasten respektive cementen ej trde ha påverkat egenskaperna hs de prvade betngerna. Först blandades allt material trrt under cavzrninul Därefter tillsattes blandningsvattnet inklusive eventuell luftprbildare. Blandningen frtsatte under cavzminutvarefter flyúnedlet tillsattes. Flytmedlet inblandades under ca 3 minuter. All betng blandades med en Zykls tvångsblandare Giutbarhet Sm relevanta mått på gjutbarheten användes síittrnått samt mfrmningstal. Dessa parametrar på gjutbarheten bestämdes dels direkt efter gjutning, dels vid varierande tidsrymder efter gjutning. Betngen rördes m i blandaren var femte minut fram tills dess gjutbarheten besttimdes. I figur I ges utvecklingen av sätûnåttet sm funklin av tiden efter (första) blandning, /31,14/.

4 ló 14 ^ ts 12 1.Ë 8 c.r-l ó :.n 4 n. r ïl T2.4,5.ó Tid (timmo I Figur I Utveckling av sättmått sm funktin av tiden efter (första) blandning. Beteckningar: S= betng med vinylcplymer; T= betng med melaminfrmaldehyd. Sättmåttsförlusten, dvs minskningen av sättmått med tiden, föreföll att vara någt mindre för betng med melamin än för betng med vinylcplymer. I figur 2 ges uwecklingen av mfrmningstalet sm funktin av tiden efter (ftirsta) blandning, /3/, /41. 2fl ) a2æ a' # ts ) c ' r È ö s 55. r.2.3 TI T2.4.5.ó Iid (timmr) I Figur 2 Utveckling av mfrmningstal sm funktin av tiden efter (flcirsta) blandning. Beteckningar: S= betng med vinylcplymer; T= betng med melamin. Omfrmningstalet ökade (giutbarheten försämrades) någt snabbare för betng med vinylcplymer än för betng med melamin. Såväl undersökningarna beträffande sättnått sm beträffande mfrmningstal tydde således på att melamin hade en bätfe langlidsverkan på gjutbarheten än vinylcplymer. Hållfasthet Av de prvade betngerna tillverkades larber (1 mm). Kuberna membranhädrades. Första dygnet placerades frmarna med kuber i täta plætbehållare. fter avfrmningen inneslöts betngkubernai 2 mm vulkaniserad butylduk. Härdningen skedde vid 2 "C. Prvningen av tryckhållfastheten skedde med en pålastningshastighet av I MPa/s. I Flgur 3 visas tryckhållfastheten sm funktin av betngens ålder. 2

5 12 - an =. Y () 8 ó 4 2 T2 TI Alder (dygn) Figur 3 Tryckhållfasthet sm funktin av betngens å'lder. Beteckningar: S= beúng med vinylcplymer; T= betng med melaminfrmaldehyd. (Avser 2 "C. Vid.7 dygns ålder ch härdning vid 45 'C erhölls 42MPa (betng S) resp 6 MPa (T)) För betng med vinylcplymer erhölls en påtaglig retffdatin av hållfasthetstillväxten vid ung ålder j imfört med betng med melamin Vid.7 dygns ålder erhölls ca 3 MPa högre tryckhåtlfasthet i betng med melamin än i betng med vinylcplymer. Å, anora sidan blev sluthallfastheten ftir betng med vinylcplymer någt högre (ca 15 MPa) åin för betng med melamin. (Vid v?irmehä dning (45 "C) erhölls, efrer.7 dygn,42 Mpa för betng med vinylcplymer sarnt 6 MPa för betng med melamin). Hydratatin Fragment ftan håtlfasthetsbestärnningarna användes för att studera hydratatinen. Två prv m vardera 15 g placerades i ett värmeskap (15 "C) under I vecka. Prven glördgades under 16 timma. Vägning utfördes före ch efter varje uppvärmning. Hydratatinsgraden beräknades med håinsyn tagen till materialens egenförluster, /5/, /6/.I Figur 4 visas hydratatinsgraden sm funktin av betngens ålder Dubiöst vö l lt C 'tc.3s.3.25 TI 55 J-.2.r5..l Alder (dygn) r r Figur 4 Hydratatinsgrad srn funktin av betngens ålder. Beteckningar: S= betng med vinylcplymer; T= betng med melaminfrmaldehyd. Frånsett ett dubiöst värde var hydratatinsutvecklingen likartad för betng med ch utan frmaldehyd. 3

6 Hydratatin ch hållfasthet Det va även intressant att studera håilfastheten sm funtrctin av relativa hydratatinen dvs kvten mellan kemiskt bundet vatten ch blandningsvatten (wlwfl. Högsta värdet för relativa hydratatinen, wn/wg,uppgå till ca.65, /7/. För en högpresterande betng ökar w wg med minskade vattencementtal ch knstant åider (mgnadsgrad). I Figur 5 ges tryckhållfastheten sm funklin av relativa hydratatinen, wr1w. 2 - m añ =..v, à 8 ó 4 2 TI 55 Dubiöst vörde Relqtiv hydrttin.35 4 Figur 5 TryckhåIlfastheten sm funktin av relativa hydratatinen, wrr/wg. Beteckningar: S= betng med vinylcplymer; T= betng med melaminfrmaldehyd. Brtsett från ett dubiöst värde i figur 5 åir sambandet tämligen lilcydigl uwecklingen av hydratatin ch hållfasthet sker berende av typ av flynrredelstyp (vinylcplymer eller melamin). Självtrkning Så kallad snabbtrkande alternativt självtrkande betng har blivit ett strt tilllimpningsmråde för högpresterande betng. Det var dåírför inftessant att studera fl medlets eventuella inverkan på självtrkningen hs betngerna. Fragment ftan håilfasthetsbeståhningarna placerades i rör av glas. I röret stacks det ned en kalibrerad Prtimeter daggpunktgiva e. Tätning skedde runt m mt glaset i röre(. Mätningen utfördes under minst 16 timma. M itnggannheten anges till +/- 2 Vc relativ fuktighet, RF. I Figur 6 ges själr,'trkningen i betngen, relativ fuktighet, RF, sm funktin av tiden. r -Ð95 ).Y YTJ = Otr \j õ d, TI 55 T2 8.1 Alder (dygn) l ì Figur 6 Självtrkning i betng, relativ fuktigheç RF, sm funktin av tiden. Beteckningar: S= betng med vinylcplymer; T= betng med melaminfrmaldehyd. 4

7 Skillnaden i RF-utveckling mellan betng med vinylcplymer ch betng med melamin var liten. Ttalt rörde det sig m ca2 V lägre RF ft)r betng med vinylcplymer sm tillsatsmedel dvs inm mätnggrannheten. Skillnaden i RF mellan betngtyperna kan även ber på att luftprbildare tillsanes betngen med vinylcplymer. Skillnaderna i RF mellan å ena sidan betng med melamin ch å andra sidan betng med vinylcplymer ch lu@rbildare förefaller nämligen attvaía störst vid ung ålder. Fältförsök Av HP-betng (med vinylcplymer sm flyfnedel ch med luflprbildare) tillverkades det ett antal trädgårdsplattr (strlek 35x35 mm). Vid tillverkningen kmprimerades plattrna enbart genm vibrering. fter 28 dygn bestzimdes brttlasten hs plattrna (trepunktsuppläggning). Brttlasten hs plattrna jämfördes med brttlæten hs traditinellt tillverkade plattr av nrmal betng. I figur 7 visas brttlasten hs de prvade plattrna sm funktin av plattjckleken. Beteckningar ges i figuren. ló 14 >.Y U' ó 12 r I 6 4 HP f HP TP 2 VP Plfticklek (mm) 45 5 ÃÃ Figur 7 Brttlast hs trädgårdsplattr (35ûx35 mm) sm funktin av plattjckleken. Beteckningar: HP= högprest rande (betng), TP= trrpressad nrmal (betng), VP= våtpressad nrmal (betng). Ur figur 7 beräknades betngens ffijdraghållfasthet,/.5. Följande medelvärden erhölls för de prvade betngerna: HP-betng: TP-betng: VP-betng: /cb= 9.8 vtpa fcb='l '4lvÍPa 9.8 lytpa "fcu= Användning av FlP-betng till trädgårdsplattr innebar således att plattjckleken kunde minskas med ca 13 V vid knstant brttlæt jämfört med nrmal tnpressad betng. Detta innebar dels en minskad materialm ingd i tillverkningen, dels minskade transprtkstnader ch läggningskstnader. Alternativt kunde brttlasten ökas med 3l V för trädgårdsplattrna vid bibehållen plattjcklek m HP-betng användes i st iilet för nrmal trrpressad betng. J Ímfört med våtpressad betng innebar det dck inga dimensinsmässiga fördela att använda högpresterande betng. Vid våtpressning erhålls en så kraftig minskning av vattencementtalet i betngen an prdukæn i realiteten blir högpresterande 5

8 Sammanfattning Det gick mycket väl att tillverka en högpresterande betng utan frmaldehyd. Sm flytmedel användes i s*üt t en vinylcplymer. För att nå gd gjutbarhet hs betng med detta flytmedel erfrdrades dck samtidi g tillsats av luftprbildare. Tt lt tillverþdes det 4 betnger, 2 st med vinylcplymer sm flytmedel samt 2 st med melaminfrmaldehyd sm fl medel. Prvkrpparna utgirdes av kuber med 1 mm sida, vilka membra härdades vid 2 "C. Studium skedde av giutbarhet (sättmån ch mfrmningstal), hållfasthet, hydratatin samt sj ilvtrkni ng. # Direkt efter blandning var giutbafheten rätt lika för de bägge betngerna. Gjutbarheten försämrades dck snabbare för en betng med vinylcplymer åin fijr en betng med melamin' # Den tidiga hållfasthetsutvecklingen var mycket lika för de bägge betngtyperna. Betng med melamin erhöll ca 3 MPa högre"tryckhållfasthet vid.7 dygn än betng med en vinylcplymer sm rillsatsmedet (retardatin). Ä andra sidan blev sluthållfætheten (28 dygn) ca 15 MPa högre i betngen med vinylcplymer jämftirt med betngen med melamin. # Hydratatin ch sjåilvtrkning skedde t imligen berende av betngtyp. n tendens till lägre relativ fukighet, RF, i betng med vinylcplymer sm flyfnedel j imfört med RF i betng med melamin" trde förklaras av mätnggtarurheten, +/- 2 V. # HP-betng utan frmaldehyd prvades för ett antal ädgårdsplattr. Plattjckleken kunde minskas med ca 13 % vidknstant brttlast jämfört med nrmal trrpressad betng. Referenser /1/ Sven-rik Jhanssn missinsmätningar på betng. Persnlig infrmatin. urc Research / 2l I(nstina Nrli ng-mjörnell Selfdesiccatin in cncrete. Publikatin P 94:2. CTH Byggnadsmaterial. Götebrg. I 994. /3/Berttl Perssn Högpresterande Betng utan frmaldehyd. Rapprt U94.5. LTH Byggnadsmaterial. Lund. I 994. /41 Berttl Perssn Långtidsdefrmatiner. Förstudie bet äffande prprtinering. Knsftiet HÖGPRSTRAND BTONG. Rapprt Mó:2. LTH Byggnadsmaterial. Lwd /5/ Ian Byfrs Plain Cncrete atbafly Ages. FO 3:8. Cement- ch betnginstitutet Stckhlm /6lBerttl Perssn /7/ Berltl Perssn Langtidsdefrmatiner. DATABANK - baserad på försök med grundkrypning. Knsrtiet HÖGPRSTRAN D B TON G. Rapprt M6 :l 4. LTH B yggnads material. Lund. Preli mi när æ. Högpresterande betngs hydratatin, stn ktur ch håilfasthet. Rapprt TVBM- 19. LTH Byggnadsmaterial. Lund September