MinBaS Område 2 Rapport nr 2:16 Mineral Ballast Sten

Transkript

1 MinBaS projekt nr 2,2 Framtida betong Delprojekt 2,23 Utnyttjande av alternativa typer av ballast i betong Krossad ballast i betong Kompletterande laboratorieförsök och fullskaleförsök Delrapport 4 i pågående arbete Recept Slite Byggcement Fixt Variabelt Vatten Makadam 8-16 Kross 2-8 mm Kross -2 mm Från 1 olika täkter Från 1 olika täkter Utnyttjande av alternativa typer av ballast i betong Krossat berg som ballast till betong Kompletterande laboratorieförsök och fullskaleförsök Hans-Erik Gram

2 Sammanfattning Inom MinBaS-projektet Framtida betong Utnyttjande av alternativa ballastmaterial - Krossad ballast i betong, har betong med helkross tillverkats i tre omgångar; en gång på laboratoriet på Liljeholmen, en gång på ett laboratorium i Motala och slutligen vid två betongfabriker i Tranås och Motala. Resultat erhållna från den första laboratoriestudien bekräftades under den andra laboratoriestudien och fullskaleförsöken visade att det går bra att tillverka, leverera och gjuta en betong med helkross under förutsättning att krossmaterialet har bra ballastegenskaper. När ballastmaterialet ger betongegenskaper som avviker mycket från motsvarande betong med naturmaterial, så krävs högre vattenhalt, flytmedelsdos och/eller högre cementpastavolym för att uppnå en jämförbar arbetbarhet. Även om arbetbarheten hos betong mätt med sättmåttet uppnår jämförbara värden kan betong tillverkad med mindre bra krossballast ge mer svårgjutna betonger. Ytterligare åtgärder vad gäller receptoptimering och tillsatsmedelsval kan då behöva tas till. Abstract Concrete made of 9 different crushed granitic sands have been studied in the laboratory and in order to verify these studies, two of the sands were chosen for further studies in another laboratory situated in Motala. The Motala tests confirmed earlier achieved results and then full scale production of concrete took place at Betongindustri AB:s factories at Tranås and Motala. The concrete produced in Tranås with crushed granitic aggregates - 16 mm was of superior quality and could be used in the production of a slab. The concrete produced in Motala with crushed granitic aggregates containing mica flakes did not meet the quality requirements and had to be rejected. The results did confirm earlier made observations. Nyckelord: Betong med krossballast i alla kornstorleksfraktioner, arbetbarhet, laboratorieförsök och fullskaleförsök. 2

3 INNEHÅLL 1 Inledning sid 4 2 Försöksresultat sid Första försöksomgången Liljeholmen sid Andra försöksomgången Motalaförsöken sid Fullskaleförsök på betongfabriker i Tranås och Motala sid Ballastmaterial K3 sid Ballastmaterial K4 sid 9 Bilaga 1 Sammanställning över försöksresultat från laboratorie- och fullskaleförsök sid 1 3

4 1 Inledning Betongförsök har genomförts i tre omgångar. I den första försöksomgången studerades 9 olika krossgrus och ett naturgrus (fraktionen -2 mm) på laboratoriet på Liljeholmen under april/maj 24. Betongerna tillverkades genomgående med makadam och 2-8 mm kross från en och samma bergtäkt. En detaljerad beskrivning av försöksresultaten återfinns i en tidigare utarbetad arbetshandling med titeln Framtida Betong, Krossad ballast i betong, Betongprovningar av Mikael Westerholm och Hans-Erik Gram. En andra försöksomgång genomfördes sedan under december månad vid ett laboratorium i Motala. Här återupprepades försöken från våren med den skillnaden att man använde ballast i alla storleksfraktioner från två utvalda bergtäkter. Därefter genomfördes under januari månad 25 fullskaleförsök med de två utvalda bergkrossmaterialen på två av Betongindustris betongfabriker. 2 Försöksresultat 2.1 Första försöksomgången Liljeholmsförsöken Till Cementa Researchs laboratorium på Liljeholmen vid Cementas depå hade skickats natur och krossgrus från 1 olika täkter. Samtliga grus torkades och siktades på 2-mmsikten. Använt recept framgår av figur 1. Fixt Recept Slite Byggcement Vatten Makadam kg 2 l 8 kg Vct=,57 Flytmedel F92M,67 % Variabelt Kross 2-8 mm Kross -2 mm Från 1 olika täkter Från 1 olika täkter 34 kg 63 kg Figur 1. Huvudreceptet använt vid Liljeholmsförsöken. För att även studera inverkan av ökad respektive minskad cementpastavolym tillverkades också ett antal betonger med 5 kg högre respektive 5 kg lägre cementhalt. Vattencementtalet behölls på samma nivå, vct=,57, se figur 2. 4

5 Fixt 3 Slite Byggcement Vatten 3 kg 169,5 l 4 Slite Byggcement Vatten 4 kg 226 l Makadam ,5 kg Makadam ,7 kg Variabelt Kross 2-8 mm Kross -2 mm Från 1 olika täkter Från 6 olika täkter 363 kg 674,1 kg Kross 2-8 mm Kross -2 mm Från 6 olika täkter 317,3 kg 589,3 kg Figur 2. Recept med magrare respektive fetare betonger. Resultaten av försöken på Liljeholmen framgår av figurerna Natur, bäst!! N1 K6 K5 K3 K9 K2 K7 K8 K4 K1-2 mm från olika täkter Mycket Glimmer, Sämst! Figur 3. Sättmått taget 5 minuter efter vattentillsatsen. Recept enligt figur 1. I figur 4 visas effekten av att öka cementpastafasen med 45 liter. Högre cementpastavolym N1 K6 K5 K3 K4 K1-2 mm från olika täkter Figur 4. Effekten av en ökad cementpastavolym (+45 liter) 5

6 Lägre cementpastavolym N1 K6 K5 K3 K4 K1-2 mm från olika täkter Figur 5. Effekten av minskad cementpastavolym (-45 liter). Som framgår av figur 4 förbättras arbetbarheten hos betongerna genom en höjning av cementpastavolymen. Till och med grus från täkten K1 får ett högt sättmått. När cementpastavolymen istället minskas med 45 liter, tappar betongerna i arbetbarhet. 2.2 Andra försöksomgången Motalaförsöken Försöken i Motala genomfördes under december månad. Vid dessa valdes ballast från täkterna K3 och K4 ut. K3 valdes ut som representant för ett av de bättre krossmaterialen och K4 som ett av de sämre krossmaterialen. Det som skiljer laboratorieförsöken i Motala från dem på Liljeholmen är blandartypen (tombola istället för tvångsblandare), att ballastens absorptionsvatten denna gång tagits med, vilket innebär att recepten genomgående har en högre vattenhalt (cirka 12 l) och att jämförbart vct är högre. Recepten har anpassats utifrån andra fraktioner, nämligen -4 mm, 4-8 mm och 8-16 mm. Och slutligen har betongerna tillverkats med ballast i de grövre fraktionerna från de utvalda täkterna(k3 och K4), och inte som tidigare med ballast från endast en utvald täkt (K6). Använda betongrecept framgår av Tabell 1. Tabell 1. Recept använda i laboratorieförsöken i Motala. Receptbenämning 3 kg 35 kg 4 kg Slite Byggcement Vatten 17(+13,2) 198(+12,4) 226(+11,5) Makadam 8-16 mm, K3 eller K Kross 4-8 mm, K3 eller K Kross -4 mm, K3 eller K Flyttillsats, F92M, K3 2,31 2,7 3,8 Flyttillsats, F92 M, K4 2,4 4,2(3,5) 3,1 Som framgår av tabell 1 är använd flytdos högre för ballast från täkten K4. Orsaken var att flytdosen höjdes för att erhålla en rimligt arbetbar betong. Den högre dosen behövdes eftersom även de grövre fraktionerna från täkten K4 verkade vara mindre lämpliga ballast. Resultaten från betongförsöken visas i fig 6. 6

7 Sättmått vid 3, 35 och 4 kg cement K3 3 K4 3 K3 35 K4 35 K3 4 K4 4 Täkt/cementhalt Figur 6. Sättmått hos betonger tillverkade med ballast från täkterna K3 och K4 med låg, medel och hög cementpastavolym. Av figur 6 framgår att betong tillverkad med ballast från täkterna K3 och K4 gav bättre arbetbarhet än motsvarande betonger i Liljeholmsförsöken, se figurerna 3-5. Den största orsaken till att betong tillverkad av ballast från täkten K3 har en bättre arbetbarhet än motsvarande betong tillverkad på Liljeholmen kan kopplas till den högre vattentillsatsen (11-13 l extra vatten) och till att kornformen hos de grövre ballastfraktionerna troligen är gynnsammare än ballastmaterialet från täkten K6, som användes i Liljeholmsförsken. Ett syfte med Motalaförsöken var att förbereda fullskaleförsöken och att ta fram recept som resulterade i betong som skulle gå att använda vid betonggjutning. Recepten för betonger med ballastmaterial från täkten K4 justerades därför något med hjälp av ökad flytmedelsdos, och då visade det sig att sättmåttet nådde en acceptabel nivå för 35 betongen. Vid laboratorieförsöken bestämdes även omforningstalet och resultaten framgår av bilaga 1. 7

8 2.3 Fullskaleförsök på betongfabriker i Tranås och Motala Ballastmaterial K3 De recept som användes vid fullskaleförsöken redovisas i Tabell 2. Tabell 2. Recept använda vid fullskaleförsöken, ballast från täkt K3. Receptbenämning 3 kg 35 kg 4 kg Slite Byggcement Vatten 17(+13,2) 188(+12,4) 215(+11,5) Makadam 8-16 mm Kross 4-8 mm Kross -4 mm Flyttillsats, F92M, K3 2,31 2,7 3,8 Vattencementtal,57,54,54 Betong tillverkad med 3 kg cement fick samma sättmått, 18 mm, som erhållits vid labbförsöken i Motala, se figur 7. För att inte få för lös betong sänktes därför vattenhalten i de två andra recepten och vct ändrades då från,57 till,54. Sättmått vid 3, 35 och 4 kg cement för material från täkten K K3 3 K3 35 K3 4 Cementhalt Figur 7. Sättmått hos betonger tillverkade i fullskala. Vattenhalten är 1 liter lägre i betongerna med 35 och 4 kg cement. Betongerna lastades i en roterbil och kördes ut till en arbetsplats. Betongen göts i en platta på mark och bearbetades med stav och vibrobrygga. Betonggjutaren hade inga negativa kommentarer, utan menade att betongen fungerade mycket bra. Betongfabriken har efter genomförandet av dessa fullskaleförsök fortsatt med att leverera betong med helkross till utvalda objekt och i samtliga fall rapporteras om goda erfarenheter av krossballastbetongen, både i färskt och hårdnat tillstånd. 8

9 2.3.2 Ballastmaterial K4 De recept som användes vid fullskaleförsöken redovisas i Tabell 3. Tabell 3. Recept använda vid fullskaleförsöken, ballast från täkt K4. Receptbenämning 35 kg 4 kg Slite Byggcement 35 4 Vatten 198(+12,4) 226(+11,5) Makadam 8-16 mm Kross 4-8 mm Kross -4 mm Flyttillsats, F92 M 3,5 3,1 Jämfört med labbförsöken i Motala har flytmedelsdosen sänkts från 1,2% av cementvikten till 1% av cementvikten. Motsvarande flytmedelsdos i betong med ballast från K3 är,8%. Resultat från bestämningen av sättmått framgår av figur 8. Sättmått vid 35 och 4 kg cement för betong med ballast från täkten K K4 35 K4 4 Cementhalt Betongen tillverkad med ballastmaterial från täkten K4 bedömdes inte vara lika lätt gjutbar som motsvarande betong från täkt K3. Betongen från fullskaleförsöket fick köras på tipp. Inga nya betongförsök med helkross har genomförts med material från täkten K4. 9

10 Bilaga 1 Sammanställning över försöksresultat från laboratorie- och fullskaleförsök. I Tabell 3 redovisas försöksresultaten från laboratorieförsöken och fullskaleförsöken. Sättmått Omformn. Utbredning Liljeholmen, N1, 3 kg Liljeholmen, K3, 3 kg Liljeholmen, K4, 3 kg Labb i Motala, K3, 3 kg Labb i Motala, K4, 3 kg Tranås med K3, 3 kg Motala med K4, 35 kg ökad flytdos Liljeholmen, N1, 35 kg Liljeholmen, K3, 35 kg Liljeholmen, K4, 35 kg Labb i Motala, K3, 35 kg Labb i Motala, K4, 35 kg Tranås, K3, 35 kg Liljeholmen, N1, 4 kg Liljeholmen, K3, 4 kg Liljeholmen, K4, 4 kg Labb i Motala, K3, 4 kg 25 - Labb i Motala, K4, 4 kg Tranås, K3, 4 kg Motala, K4, 4 kg Hans-Erik Gram, Cementa AB Stockholm juni 25 1