Uppdragsgivare: Vägverket, Stiftelsen Svensk Betongforskning. Distribution: fri / beåränsad / Statens väg- och trafikinstitut.

Transkript

1 VTfnotat Nummer: V 46 Datum: Tite: Frostprovning på CG (cementbundet grus) Författare: Örjan Petersson och Bo Karsson Avdening: Vägavdeningen (Vägkonstruktionssektionen) Projektnummer: _ Projektnamn: Cementstabiisering: Labundersökning Uppdragsgivare: Vägverket, Stiftesen Svensk Betongforskning Distribution: fri / beåränsad / Statens väg- och trafikinstitut Väg:00/1 a /(- Pa: Linköping. Te Teex VTSGS ä[ $tttet Besök: OausMagnus väg37 Linköping

2 NNEHÅLLSFÖRTECKNNG Sid FÖRSÖKSBESKRVNNG PROPORTONERNG AV BALLASTKURVAN NVBRERNG PROVTRYCKNNG FROSTPROVNNG RESULTAT Varierande vattenkvot Variation av cementkvoten Frostprov med fygaskeinbandning 10 SAMMANFATTNNG 11

3 1 FÖRSÖKSBESKRVNNG Under vintern-våren 1987 har en försöksserie med frostprovning av CG utförts. Ett anta oika bandningar har tiverkats med varierande vattenkvot och cementkvot. Även tisatsmede (uftporbidare, fytmede) och tisatsmateria (fygaska) har provats. För varje bandning tiverkades 4 st provcyindrar enigt den så kaade Kango-metoden. Häften av proven användes för bestämning av tryckhåfastheten och de två andra ti frostprovning. Frostprovningen utfördes enigt Statens provningsanstats metod A1898. Försöksserien är redovisad i tabe 1. Tabe 1 Försöksparametrar vid frostprovningen. Band- Prov Materia Cement- Vattenning försöksvariaber kvot kvot nr nr % Cement Std.P Cement Std.P Cement Std.P Vattenkvot Vattenkvot Fygaska, Std.M Fytmede Luftporb Luftporb Luftporb Fygaska, Std.M Luftporb. 2 PROPORTONERNG AV BALLASTKURVAN Vid invibreringarna användes 4st defraktioner. Materiaen benämns "sand 1", 0-8, 8-16 och För att få en jämn Överyta vades att som ideakurva använda en kornkurva med en "sandpucke", jmf figur 2.

4 Passerdnde mongd. vukprocen T H T77 F 'Pri WW* (T._.ALUU [nt H_ Y.im in. L_ - - _0._._-_- t.,-. ' 1 L ** H "A" '.'r'r""""'11s1. U,, H!" v' ""TH"" _.L. 0«\ Ö..1:. x. Å 1 ' *i* i "V '1411] W :Tu TT ' ' M 1 Med hjäp av ett dataprogram proportionerades kornkurvan med aktuea demateria. figur nedan finns samtiga demateria uppritade och i figurz resutatet av proportioneringen Grovmo Meow-:nd Grovsond Fmgrus Grovgrus 0, v -7 u;. 0 W-5%;- 'Wu- '_T 7 'w YYVHB T[ 1..; ' ;.. 2.V :Vu 'r''ehlf nu A : hc.. "V.Am f to." * A' " 'P '1 *' r?" 'A i" 1' T! ' V 4'.Vi r.,. \_v...,.._r,;_ 0.-,77.,_.,,i._7.. mr',h H ' _ N O \ 55% rv n-rry _ ' 1 ; E; i' / * " _'; äng-u» 4_ /i- 7 i? " 31 i: _: i > / 3 /' -'* * 4 s-i ""T" **" 'var " YT ' i ' i _ 4 i 1 ' ' *. ' 0 i 0, ,25 0,5 1, ,6 8 11, Figur 1 Samtiga demateria vid undersökningen 100 Grovmo Meonsond Grovsond Fngrus Grovgrus 0,06 0, L; ro : ' _ : : i. 2..: 5_ ; : ' i E i. 90 i i ff > -. z. i,2 5 '_" * r ' _ : _' : 4 t ;i i ä ä - -: i ;. g_ J 7 c' E-, u >» % -V 1-- _, 7- n- i" ; :- 2_ r V_ * ; T _' -e_ v :g- F ' ' r _35.V g. _: ;*.i ; f i' i t r- " Z _ 7" -o 60?4 F*? - o E : A. - / 7/,:.r- E7 * w * 5' V i i ' 0 r 'z ' - 1 U i..v 2: :7 :_, E ;4)..,._,,2 -". _ - _ M -.. \ C 0-30 n / ' i -.. må-22 _ i- _. -_» -. P ;_ / Ä '--u- Fvvv 20:,, -' watt; :acw: år 7 i J : 1= 10 : ;v 1 7 ' : i J. _* 0 1. * [ v'.. ;,. L 5.- _ 0, ,25 0,5 1, , Figur 2 Kontrosiktning och resutat av proportioneringen

5 3 NVBRERNG Med hjäp av kangoutrustning invibrerades 4 st deprov av varje bandning. nvibrerngen gjordes i Zst ager med 30 sekunders vibrering. Därefter avformades och vägdes provkropparna. Diametern på cyindrarna var 152 mm. biaga 1 finns samtiga recept ti bandningarna och i tabe 2 finns samtiga uppmätta densiteter. Efter Vägning sattes provcyndrarna in i 28 dygn. fuktrum (+200C) för agring Tabe 2 Band- Materia Cement- Vatten- Densitet Medening Försöksvariabe kvot kvot värde nr» /o % kg/dm3 kg/dm3 Cement, Std.P Cement, Std.P Cement, Std.P Vattenkvot Vattenkvot Fygaska Fytmede Luftporb Luftpcrb Luftporb Fygaska Luftporbdare

6 Foto 1 nvibrering med kangoutrustning Foto 2 Avformning innan 1agrng

7 4 PROVTRYCKNNG Efter 28 dygn togs 2 st deprov från varje bandning fram för provtryckning. Resutaten :framgår av tabe 3. Tryckhåfasthetsvärdena är korrigerade ti samma sankhetsta som för modifierad proctor. Tabe 3 Tryckhåfasthet efter 28 dygn FL = Fytmede L = Luftporbidare Band- Prøv Cement-Vatten- Ti- Tryckh. Korr. Tryckh. ning kvot kvot sats tryckh. nr nr C1/0 % 28 d Medev. MPa ; (Std M) (Std M) FL FL ' L L L L L L (Std M) L (Std M) L FROSTPROVNNG Efter 28 dygn i fuktrum togs proverna ut och preparerades för frostbeständighetsprovning enigt SP A1 898.

8 \' -i 1 Provningen utfördes des med satösning (SP A 898) och des med vatten.,\ figur 3 finns temperaturkurvan i satösningen under provningen och gränskurvorna enigt SP A * Som framgår av figur 3 faer _temperaturkurvan i satösningen utanför gränskurvorna. Däremot stämmer ufttemperaturen i kimatskâpet. tabe 4 redovisas resutatet av frostprovningen. Temp C *25 E 2 2 : i 4? _ : T=»O C=7 9tim i - å? _ q ê ; : 0 :ñ\\, a 3 '\<\ñ..- i\\i? 1 \ 3 1 a.nawø d.. 5,._Å '-' x 5 : i i i : T ( T 1 T O ZL Tid ( tummar) Figur 3 Temperaturområde enigt norm samt uppmätt temperatur.

9 _ a_ 8 a (.mm Tabe 4 Bn nr 11.m.1.1 amo Ck mm. ev 0/ n e um. V am u ṅe % 4.2 'i t a 5 1 nu T Std M Std. uftp. A...15,mm *g g vkbm n m n.tl e t m.is 0?m K 8 M V 8 ü 2 a m Foto 3 Bortsponing av avfagat materia efter 56 dygn.

10 RESULTAT 6.1 Varierande vattenkvot Vid försök med varierande vattenkvot 3.5%, 42% och 5.5% och konstant cementkvot (cementkvot = 5.0%) framgick att totaa avfagningen efter 56 dygn i kimatskåp var bäst för w = 5.5. Även densiteten var högst för vattenkvoten 5.5%. figur 4 framgår avfagningen efter 56 dygn. Av tabe 5 framgår totaa avfagningen efter 56 dygn i kimatskåp. FROSTPROUNHG 56D. SLTE CEM.KUOT H:3.5'/: -E za_ "-H- 15- : M % 7 56 Figur 4 Avfiagning under 56 dygn.

11 Tabe 5 Resutat av frostprovningen vid varierande vattenkvot. CEMENTKVOT = 5% Vatten- Tota Dens. Tryckh. + Luftporb. kvot avf. \ Tota Dens. Tryckavf. håf. % kg/m2 kg/dm3 MPa kg/m2 kg/dm3 MPa L! Vid inbandning av uftporbidare erhös en viss sänkning av densiteten vid vattenkvoten 3.5% och.t.2%, även tryckhåfastheten var ägre med uftinbandning. Dock ej för vattenkvoten 5.5% där tryckhâfasthet och densitet är jämförbara. Även tota avfagning efter frostprovning visar på något bättre värde med uftporbidare vid vattenkvot 3.5% och +.2%. Vid w = 5.5% visar uftporbidaren ingen effekt, dock är värdena från frostprovningen kart bättre, troigen beroende på bättre packningsgrad och därmed tätare yta och mindre specifik yta som exponeras mot satösningen. princip har inte uftporbidaren haft någon effekt. Att banda uftporbidare vid betongfabrik kan vara svårt på grund av att naturfuktigt materia används och vattenkvoten är åg på CG. 6.2 Variation av cementkvoten Vid försök med konstant vattenkvot w = 42% och varierande cementkvot visade resutaten från frostprovningen att cementkvoterna 5% och 7% var jämförbara medan 4% var sämre. Resutaten från frostprovningen och tryckhåfastheten finns redovisade i tabe 6.

12 O Tabe 6 VATTENKVOT Cement- Tota Densitet Tryckkvot avf. håfast. % kg/m2 kg/dm3 MPa Samtiga prover i tabe 6 har dåig frostbeständighet och det har troigtvis att göra med den åga densiteten. Att anmärka på är att prov med cementkvot 5% och vattenkvot 55% har bättre frostbeständighet än prov med cementkvot 7% och vattenkvoten 4.2%. Den troiga anedningen är åg packningsgrad. 6.3 Frostprov med fygaskeinbandning Vid provning med fygaska användes std M cement som innehåer cirka 22% fygaska. Vattenkvoten var 4.2% och cementkvoten 75%. Även provning med uftporbidare och fygaska har utförts. tabe 7 redovisas värden från frostprovningen, densitet och tryckhåfasthet.

13 Tabe 7 CEMENTKVOT 7.596, VATTENKVOT Tota Densitet Tryckavfagning häfasthet 56 d kg/m2 kg/dm3 MPa Utan uftporb Med uftporb Försök med fygaskeinbandning visar på dåiga resutat viket kan bero på dåig packning. Densiteten visar att uftporbidaren kan ha haft en viss effekt. Tryckhåfastheten är hög för bandningar med fygaska. Något ägre vid inbandning av uftporbidare viket beror på den ägre densiteten. Tabe 4 visar att vid frostprovning i närvaro av vatten är bandningarna med fygaska jämförbara med optimaa bandningar med bara cement som bindemede. När frostprovning utförts i närvaro av sat erhös en kraftig skinad. Här visar bandningar med fygaska en kart sämre frostsäkerhet. 7 SAM MANFATTNN G Försök med fygaska har gett en bra densitet, utan uftinbandning, men en dåig frostbeständighet. Tryckhåfastheterna skijer ite mean deproverna medan frostbeständigheten (avfagning 56 dygn *kg/m2) uppvisar stora skinader mean 2 deprov. Förmodigen beror det på att stenar ossnat under frostprovningen. Större frysyta vore bättre med tanke på att den maximaa stenstoreken i bandningarna är stor i förhåande ti frysytan.

14 12 En sten som ossnar vid frysprovningen med en storek av cirka 16 mm motsvarar cirka 1 kg/m2 och det är troigtvis därför som stora differenser har uppstått. Densiteterna har varit amänt åga i undersökningen, troigtvis beroende på för mycket materia i första agretvid invibreringen. För att göra en riktig bedömning av en uftporbidares effekt borde en pansipsundersökning göras för att bäst påvisa skinader för frostbeständighet. nget prov (ej heer deprov) i undersökningen karar kraven enigt SP A 898, viket ej heer var att förvänta. Kraven på en CG borde ej heer vara ika hårda som för övriga betongkonstruktioner då ytan täcks av ett sitager och ej exponeras i samma omfattning av ensathatig mijö. Undersökningen påvisar kart att om en optima bandning bestäms och fugod packning (högst densitet vid optima vattenkvot) kan en CG kara ett krav av ca 3 kg/m2 efter 56 dygn. Avvikese från optima packningsgrad kan ge stora skinader för frostsäkerheten. Fygaskeinbandning kan ej rekommenderas ur frostsäkerhetsaspekt. En vidare utredning för bandningar med fygaska kan vara nödvändigt att utföras för att ge ett mera bestämt svar.

15 u Biaga 1 Sid 1 (3) ' F' F5 :5%. cawn.i\muu» 4) w== 4 "' far _ Rhin-;42 i i: 1,'...11 x 0 7 ^ H i ". -"" "i :.5. ;in N31 J?QOÖ i.l Mr] "' ' i,.21 m H.' U "nu, 1 ",:.. ' H :: s... -<'.=.L :! tå.:.l..,, 1' ;r i : 1 fu..., _... _7._ Lär.Jm, r-, i ;LUX-_31 ['_J. E: '" _un-ou.. n»4: ' 3..1'. i; u n- -w = '-,,. in :nu.-"v'm'" "4 ;.2. 3 :a,.,.. 2.:. 4:.. '...Q '-': ;i i...g.... 3=; :amewt *.J.3- L.... = :7. Kåzifiii "1 "", r",..., _. :.13 1 f 5.."- \ gmu.x "rr-vn'- J ':.="% 'anar' 22.." :...1»11'4 3...: man EEE-:vuiä....4 ""r i ut '5 2" *"«r. 1. 'F :....rar._. L. i: 3361"! 1 '_.o 1 L A 1:..... : # i _.4... to' 1 i ? 4 äguw 'u H_ 1...,,... H 1! 2....ha \, ) mmenc u....i 1 '- ;354m r 'i q 8, 1-3.L "(3" ' i.-_o' - :3' 1 r 10 "..7.31?WU *i Lt L.. ' åfi'ni' JL"- 1 \ g -- r 11:7"-..' 1: gu i_

16 av' i." in.: -'çru...-. ä J Biaga 1 Sid 2 (3) E.. CQmuivmt; :T 5..)?Rs-51:!. vu-m C" [3' s... i S_- (n. b.. { r413 i.. av* '»37'.- -r r", 1.:'. - JJ.. ' _)! i...vi /JUU gwewm if' 7.: 'Z x.. 3: X...J :x -J \ Vi :._H ',..... : r :i 1. WW'*.L...'1.. u :1.' :E 1 ' x' " 1.. i. *i PH i -'..' V". "1) i'%. 'i' 41.: i tj.. _',?'L' - C* '- * är " i r.. x i x ' 'i u -q r ; nx...,..._ 'f 1 n n w =...7 -:... 0-,.g 31 x :EJMa 'g' Jg -.._.zu.. 1'.35.1 U _ n-*ugu g' tur: ;2 LR,.-- L' _-.:?L-8... CEM.Std M (22% f1ygaska) i... *1:92?fri i..... J..... vmñuwh "ummaä s...7 r.. ' :1 L...'. 1 M, "T : P -_...V...1,15.:.. ;_42....),. r'- "; "".x._.: 1--\. HLHMLMJHG... '1.:'.3..x _,..., 2:" *.-..-!'=r 'r :-.. L r :x...' 1;;- P:.- -J 5 - u-y a -V.. a- 11'., n r- s t. 57':.g "" *m* : "51-".!,......;...{ a: i.' PT.-. :i L.. ü*..., -! mä.. C23 "' w...- äuwmáz JmEh* 3,. 3-! 'Liam F: ,.,... -' v.. '!.. '1.'.'"5 x.. 'TN 5. 3" "'" i...? nr: '7' =.* _ c.. "::.*H1u V ' [_33.72: L L....J :x...- ' P -._ i". ' i.-1 R...,! _ T. '?7 ;Dr- wj L.) u M r-,e _.1

17 ... m 1 _. - Biaga 1 Sid 3 (3) BLPHDHNB W cem.ivmtm 5. ] W L M' 'hf' H.5... i' 5:1 m SüND 11 3:00 una a iszqo. i '.r ". F]- _5151 o cyk'ni. _. q...,,..n.wa.... m ;h *J :UU 'E2 i.: U njn'u.7,... _Jtu _11 E ".. L.. E.. int-:f.7... K?...J -' 3. K." " ' tf! t.4-.. ' 1" ""' *_ x \ ; i 3" 'fr-n -1 i?"....'! "'i'... :a nu 5. *.. "'.H't' >-*."h'-u..-'i={ L!'"' MW! '1 s r.- (231:, g 1...z.. vu L-w [2."...i 1 1 _x'_)t. F L_ ' ;tå-.i _'r :..i t:... v : n z: -. Li" u.. n! *JUN rv..-- a tt".. *1 :1; 2._ui _ "". 'to' - * s.-.-< *r- -'_ '(3 * ' i '- : :u: v.: \ :H 1 : --r :- -. _ '-7 1:: " 15.:' '...J U.4 U / çx.. ',i:i7*-: u art), H-) :' i E.: ' " 4....JisiE'f'i i.-»j 1 ut '. 3.* :' E." 4 """"'"'r En... C2 E '...i...J x r: :a '1"' 'rr-'z. 5:. :ni 51'". Aan: : ".. '-.. :.u:..... ;i.1.-'...".. :ut m.. i.*.--.j i» ' O -.. L... n z... a ain: 'L u -. "1 x ' - y k,..,.... "n 5...: i" q.a 4:15!! i "4. x.4 - -r L.i.J JU*....3 ',..._., r' år: 5..:.1. Å. U'J w_,ggn-j] '-1 _, r". :1 H..1.?ummáä JÖMOH _ m, : L..._ fata-qui:. 1. "; '_.. r.._ ' 2...' 4... L.: -.. :x 4...._..> _.'i *m* -g "'...*_ J" \ 1 -..*._r::.!.uá.".l "u..'.,r i i' i' ('11.' C; x J: N 0

18 Biaga 2 Sid 1 (3) PROV EFTER 56 CYKLER p. [1' o'/ 52 Såñzzhoa' 3,1'

19 Biaga 2 Sid 2 (3) PROV EFTER 56 CYKLER up. 'Z *3. Å' /ho ( måen kan! Q2/