LÄTTBETONGMATERIALET Innehåll Historia 6 Tillverkning 7 Tekniska egenskaper 8

Transkript

1 ALLMÄNT Innehåll Historia 6 Tillverkning 7 Tekniska egenskaper 8 5

2 ALLMÄNT Tekn dr Axel Eriksson uppfinnare av ånghärdad lättbetong HISTORIA Lättbetong är en högtrycksånghärdad porös produkt av finmald sand eller sandsten med cement och kalk som bindemedel. Denna produkt uppfanns i mitten av 1920-talet av tekn dr Axel Eriksson. Hans uppfinning, som då baserades på skifferbränd kalk, började 1929 tillämpas i industriell skala vid en fabrik som uppfördes i Hällabrottet av Yxhults Stenhuggeri AB. Produkten kallades i början ånghärdad gasbetong men fick 1940 namnet Ytong. I början av 1930-talet framställde en forskargrupp inom cementindustrin under ledning av civilingenjör Ivar Eklund och professor Lennart Forsén lättbetong med cement och sand som utgångsmaterial. Produkten kallades Siporex. Ånghärdad lättbetong har rönt stor efterfrågan även i utlandet och tillverkas i såväl egen regi som på licens vid ett 60-tal fabriker över hela världen. Utgångsmaterialen för Siporex och Ytong är något olika, men de färdiga produkterna är dock mycket lika till sina egenskaper som byggmaterial. Detta är bl a en orsak till att Siporex AB och Yxhult AB ger ut en gemensam handbok. 6

3 ALLMÄNT TILLVERKNING Siporex tillverkas med cement och kalk som bindemedel och finmald sand. Utgångsmaterialen för Ytong är bränd kalk, cement och finmalen sandsten. Porositeten erhålls genom tillsats av aluminiumpulver som verkar som jäsmedel. Dessutom tillsätts små mängder kemikalier för de kemiska förloppen. Armeringen i lättbetong utgörs av släta stänger av svetsbar stålkvalitet. Armeringsstängerna svetsas ihop till mattor eller korgar som därefter rostskyddsbehandlas genom doppning i speciellt sammansatta rostskyddsmassor. Råmaterialen blandas med vatten till en massa med vällingliknande konsistens. Den tappas i formar där den jäser upp och styvnar. När massan uppnått lagom styvhet skärs eller sågas den med tunna ståltrådar till önskade dimensioner. Därefter sker härdning i autoklaver med mättad vattenånga under högt tryck, varvid kemiska föreningar bestående av kalciumhydrosilikat byggs upp, som ger den autoklaverade lättbetongen dess höga tryckhållfasthet och volymbeständighet. Då lättbetongen tas ut ur autoklaven är den helt färdighärdad och några väsentliga ändringar av dess egenskaper äger inte rum därefter. Lättbetongen kan tillverkas oarmerad eller armerad. I det senare fallet placeras ameringen i formen före gjutningen eller sänks ned i massan omedelbart efter gjutningen. Vid trådskärning eller trådsågning av lättbetongmassan erhålls parallellepipediska element. Not och fjäder, fogspår och fasning utförs i samband med skärning i den våta massan eller efter autoklavering genom fräsning eller annan mekanisk bearbetning. Lättelement är ett flerskiktselement som tillverkas av två armerade lättbetongskivor limmade mot en mellanliggande skiva av styv polystyrencellplast. Siporex: Cement Sand Svetsning av armering Ytong: Bränd kalk Sandsten Malning i kvarn Vägning Rostskyddsbad Blandning Al-pulver Vatten Oarmerad Jäsning Armerad Gjutform Skärning Ånghärdning i autoklav Leverans Figur 1. Schema över tillverkning av lättbetong 7

4 ALLMÄNT TEKNISKA EGENSKAPER Färg och yta Lättbetongmaterialet är vitt eller gråvitt. Lättbetongens yta är finporig med visst inslag av större porer. Produktytorna är släta. Porstruktur Lättbetong innehåller runda slutna makroporer med diametern 0,5-1,5 mm. I porväggarna mellan makroporerna förekommer dessutom mindre porer, mikroporer, som är öppna och som därigenom ger en viss förbindelse mellan makroporerna. I lättbetong kvalitetsgrupp 500 utgör porvolymen ca 80 % och den fasta substansen ca 20 %. Kvalitetsgrupper Lättbetong tillverkas i de fyra standardiserade kvalitetsgrupperna 400, 450, 500 och 600. Yxhult AB tillverkar även element i kvalitetsgrupp 750, men denna är ej standardiserad och ej underställd kontroll av värmekonduktivitet. Kvalitetsgrupp 400 är den kvalitet som väger minst, har bästa värmeisoleringsförmågan men lägsta hållfastheten. Kvalitetsgrupp 600 väger mest, har sämsta värmeisoleringsförmågan men högsta hållfastheten. Beteckningarna för kvalitetsgrupperna anger respektive materials ungefärliga densitet i kg/m 3 i uttorkat tillstånd. Mått I produktredovisningen anges de mått som gäller vid handbokens utgivning. För kontroll av gällande mått hänvisas till Siporex AB:s och Yxhult AB:s försäljningskontor. Mått angivna i M är modulmått. 1 M=100 mm. Mått angivna i mm är tillverkningsmått. Modulmåttsatta element är avsedda att tillsammans med mellanliggande fogar uppfylla modulmåtten. Så är t ex Takelement med längden 60 M tillverkade med längden 5980 mm. Detta ger då 20 mm breda stötfogar. Toleranser Toleranser för standardiserade produkter följer kraven i svensk standard för lättbetongprodukter. Svensk standard Vid tiden för denna handboks utgivning gäller följande Svensk standard för lättbetongprodukter. SS SS SS SS SS SIS Block för tunnfogning - Mått Liggande väggelement Takelement Bjälklagselement Stående väggelement Måttbestämning av byggvaror - Sten, block, fogplattor m m. Bestämning av mått-,vinkel- och formavvikelser. Vikt Densiteten för oarmerad lättbetong anges i kg/m 3. Den armerade lättbetongens densitet är något högre än den oarmerades, eftersom armeringens vikt tillkommer. I produktredovisningarna anges såväl leveransdensitet som den tyngd hos materialet man bör räkna med vid projektering. Normer och kontroll Lättbetongprodukter från Siporex och Ytong är typgodkända av Boverket vilket innebär att de tillverkas och kontrolleras enligt anvisningar i SBN Godkännanderegler, Lättbetongprodukter, PFS 1980:3. Tillverkningskontrollen är godkänd av Boverket och kontrolleras av officiell provningsanstalt. Produkterna får därför märkas med Boverkets kontrollmärke. Värmeisoleringsförmågan kontrolleras av officiell provningsanstalt enligt reglerna för VIM-kontroll och är därför klassificerad. Hållfasthet Tryckhållfasthet Tryckhållfastheten utvärderas statistiskt från provbelastning av kuber med 150 mm kantlängd och 10 vikt-% fuktkvot. Sambandet mellan fuktkvot och tryckhållfasthet framgår av figur 2. Tryckhållfastheten för resp kvalitetsgrupp anges i tabellen under elasticitetsmodul. BST 104 Översikt SS Översikt SS Provning - Torrdensitet SS Fuktkvot SS Tryckhållfasthet SS Böjdraghållfasthet SS Elasticitetsmodul vid tryck SS Krympning vid uttorkning SS Armerings korrosionsskydd SS Murblock och mursten - Fordringar 8

5 ALLMÄNT Relativ tryckhållfasthet 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0, Fuktkvot i vikt-% Figur 2. Approximativt samband mellan fuktkvot och tryckhållfasthet Elasticitetsmodul Elasticitetsmodulen hos lättbetong uppvisar liksom för andra material vissa variationer och dessutom erhålls olika värden beroende på sättet att prova. I tabellen angivna värden är korttidsvärden. Kvalitetsgrupp Elasticitetsmodul Nominell hållfasthet enligt SS Mpa Mpa Draghållfasthet Draghållfastheten är starkt beroende av provningsförfarandet och extraspänningar på grund av fuktgradienter. Normalt erhålls värden på draghållfastheten som är ca 1/6 av tryckhållfastheten. Böjdraghållfastheten Böjdraghållfastheten är liksom draghållfastheten starkt beroende av eventuella fuktgradienter och provningsförfarandet. Dess storlek ligger normalt vid ca 1/5 av tryckhållfastheten. Skjuvhållfasthet Skjuvhållfastheten för ett material som lättbetong är inte ett entydigt begrepp då ett så kallat skjuvbrott alltid är ett dragbrott och är helt beroende av spänningsfördelningen vid provningen. Vid ren genomstansning med cirkulär stans mot ett mothåll med lika stort cirkulärt hål blir medelskjuvspänningen vid brott % av tryckhållfastheten. Om däremot mothållet har så stort hål att det inte hindrar ursprängningen av en kon, sjunker brottlasten mycket kraftigt. Brotthållfastheten, beräknad med 45 -kon så som brukar ske för betong, motsvarar en skjuvspänning av endast 2-3 % av tryckhållfastheten. I armerade produkter kan högre skjuvhållfasthet erhållas. Genomsläpplighet för vattenånga Ånggenomsläpplighetskoefficienten för lättbetong i kvalitetsgrupp 500 är ca 3 x 10-6 m 2 /s. Detta värde avser vatten huvudsakligen transporterat genom ren diffusion. Vid provningar erhålles alltid en fuktgradient i provkroppen, som resulterar i en viss kapillär fukttransport, varför den skenbara diffusionen beroende på provningsförfarandet kan uppgå till högre värden. Kapillaritet De synliga cellernas kapillära sugförmåga är obetydlig. Kapillärsugning sker nästan uteslutande i de tunna cellväggarna. Kapillärtransporten är låg vid fuktkvoter mindre än vikt-% men stiger vid högre fuktkvoter. Jämviktsfuktkvot Nytillverkad lättbetong innehåller upp till ca 160 kg fukt per m 3. Fuktinnehållet i lättbetong uttrycks som fuktkvot i vikt-% varmed avses fuktmängden i procent av materialets vikt i uttorkat tillstånd. Bestämning av fuktkvot sker genom vägning av provmaterialet före och efter torkning vid 105 C. Lättbetong i jämviktsfuktläge med omgivande luft innehåller normalt 3-6 vikt-% fukt. Jämviktsfuktläget inträder i normalt utförda och uppvärmda byggnader inom något år. Jämviktsfuktkvoten hos lättbetong ligger inom det i figur 3 visade intervallet. Fuktkvot i vikt-% Dimensionerande bärförmåga Dimensionerande bärförmåga för murverk redovisas i avsnittet om blockprodukter i denna handbok. Genomsläpplighet för luft Luftgenomsläppligheten hos en lättbetongvägg bestäms helt av fogarnas utformning. Lättbetongens egenskaper är i detta sammanhang försumbara Relativ ånghalt % Figur 3. Fuktjämviktskurva för lättbetong kvalitetsgrupp 500 och vid 20 C 9

6 ALLMÄNT Löslighet i vatten De hållfasthetsgivande komponenterna i lättbetong är olösliga i vatten. Trots detta kan lättbetong innehålla vattenlösliga salter, som under ogynnsamma uttorkningsbetingelser kan avsättas på ytan. Benägenheten för saltutfällning beror dock inte i första hand på mängden lösliga beståndsdelar utan hänger främst samman med de kapillära egenskaperna, som påverkar hastigheten för fukttransporten och uttorkningsbetingelserna. Vid normal uttorkningshastighet uppstår sällan saltutfällning av praktisk betydelse. Uttorkning, krympning och svällning Uttorkningshastigheten är starkt beroende av temperaturgradienten, konstruktionens dimensioner, framförallt tjockleken och den omgivande luftens temperatur, fuktighet och rörelsehastighet. Det är därför inte möjligt att ange några praktiskt användbara siffror på uttorkningshastigheten. I figur 4 ges en normal kurva över lättbetongs längdändring vid sjunkande fuktkvot, så som den erhålls vid krympningsmätning från vattenmättat tillstånd till jämvikt med luft vid 43% relativ ånghalt. I praktiken är endast den del av kurvan som ligger mellan leveransfuktkvot ca 30 vikt-% och jämviktsfuktkvot (3 á 4 vikt-%) av betydelse. Kurvans form kan givetvis variera något, men de variationer som förekommer är störst över fuktkvoter på 30 vikt-%, medan formen under 30 vikt-% är relativt likartad för olika lättbetongmaterial. Kurvan avser kvalitetsgrupp 500. under ca 2 vikt-% kan därför öka det totala krympvärdet med %. Detta förhållande kan vara av betydelse för tunna konstruktioner inomhus t ex mellanväggar, vilka relativt snabbt anpassar sig till den omgivande luften, särskilt in- nan ytbehandling skett. Man bör alltså undvika sådan alltför hård och snabb uttorkning som kan ske t ex vid användning av byggtorkar. Längdutvidgningskoefficient Längdutvidgningskoefficienten är för lättbetong ca 0,8x10-5 mm/mm K, dvs något lägre än för betong och stål. Motståndsförmåga mot frost Risken för frostskador sammanhänger främst med fuktkvoten. Om lättbetongen innehåller mindre än ca 60 vikt-% fukt behöver frostskador inte befaras, men över detta värde uppstår risk för frostskador, som ökar ju större fuktkvoten blir. Krympning mm/m 0,50 0,40 0,30 0,20 Värmekonduktivitet 0, Fuktkvot i vikt-% Figur 4. Kurva över krympning i luft vid rumstemperatur och 43% relativ ånghalt mätt från vattenmättat tillstånd till fukttillstånd vid jämvikt. Streckad kurvdel antyder krympning, då relativa ånghalten sänks ytterliggare Det visade sambandet är inte helt entydigt eftersom provningstiden har en viss betydelse. Det bör observeras att kurvan stiger brant vid mycket låga fuktkvoter. En extrem uttorkning till fuktkvoter Klassificerad värmekonduktivitet för lättbetong är kl Kvalitetsgrupp W/m K kl Siporex Ytong 400 0,100 0, ,120 0, ,140 0, ,160 0,160 Praktiskt tillämpbar värmekonduktivitet p är något högre på grund av materialets fuktinnehåll. Den redovisas i kapitlet ENERGIHUSHÅLLNING. 10

7 ALLMÄNT Värmekapacitet Den specifika värmekapaciteten C är vid de fuktkvoter som förekommer i praktiken 1,0-1,1 kj/kgk. Smältpunkt Vid en temperatur av ca 1000 C börjar lättbetongen sintra, men mera utpräglad smältning sker först vid C. Verkan av eld och hög temperatur Lättbetong är helt obrännbar och sprider alltså inte eld. Motståndsförmågan mot brand framgår av uppgifter i kapitlet BRAND. Prov har gjorts på kuber av lättbetong som upphettats under 4 timmar till olika temperaturer och sedan fått svalna. Ändringen i vikt, dimensioner och hållfasthet har bestämts. Proven visade, som framgår av figur 5, att tryckhållfastheten stiger med temperaturen upp till 400 C för att sedan falla och passera utgångsvärdet vid 740 C. Vid C börjar materialet sintra. Ändring av hållfastheten % Temperatur C Figur 5. Ändring av hållfastheten efter upphettning av lättbetongkuber till olika temperaturer med påföljande avsvalning Stark och långvarig upphettning åstadkommer sprickbildning, vilken ökar i intensitet med den temperatur till vilken upphettning skett. I praktiken spelar också upphettningstiden roll. Sålunda ökade sprickbildningen vid provning efter upphettning till ca 500 C i 4 timmar och materialet var då känsligt för återfuktning. Erfarenheter från bränder visar emellertid, att lättbetongkonstruktioner klarat betydligt högre temperaturer under kortare tid utan att lida allvarlig skada. Sprickbildningen beror på att kemiskt bundet vatten drivs bort, varvid materialet krymper. Figur 6 visar krympningen efter upphettning under 4 timmar och avsvalning. Man ser att krympningen efter upphettning börjar efter upphettning till 150 C och ligger konstant mellan 300 och 740 C, som är en för lättbetong karakteristisk om- Krympning i % Temperatur C Figur 6. Krympning efter upphettning av lättbetongkuber vandlingspunkt (jfr figur 5). I ett begränsat temperaturintervall kring 740 C sker en markant krympning. Vid högre temperaturer inträffar en märkbar ökning av krympningen först i närheten av sintringstemperaturen. Utdrivning av fysikaliskt och kemiskt bundet vatten medför att lättbetong förlorar vikt under upphettning. Värmeledningsförmågan påverkas av temperaturen. För kvalitetsgrupp 500, som vid rumstemperatur har ett -värde på ca 0,14 W/mK, ökar värdet med högre temperatur och blir vid 500 C ca 0,21 W/mK. Kemisk aggressivitet i förhållande till andra material Lättbetong angriper inte vanliga byggmaterial kemiskt. Å andra sidan ger den inget korrosionsskydd åt stål som t ex betong, eftersom all cement resp kalk reagerar kemiskt under härdningen med kiselsyran i det finmalda sandmaterialet. Risk finns att t ex inslagna järndetaljer kan rosta på grund av den fukt som finns i lättbetongen under byggtiden eller tillförs denna genom regn eller kondens. Inverkan av koldioxid Om lättbetong används i byggnader där luften håller hög halt av koldioxid t ex fruktlager eller bryggerier, bör man beakta att koldioxidhalter över ca 0,2 % kan medverka till en alltför snabb karbonatisering av materialet. Denna kan ge skadlig krympning och uppsprickning. För närmare information kontakta Siporex AB eller Yxhult AB. Fysikaliska och kemiska egenskaper Lättbetong är ett luktlöst mineraliskt material. Materialet är basiskt. ph i koncentrat är 9-10, dvs syraneutraliserande. 11

8 ALLMÄNT Indentifierade ämnen Totalt VOC <10 1) Formaldehyd <10 1) Ammoniak <10 1) Kemiska emissioner Emissionsfaktor µg/m 2 h meringsstål i armerade standardelement för tak och bjälklag och liggande väggelement inte får kapas om ej anvisning om detta finns på ritning. Detta gäller också balkar,källarväggselement samt stående väggelement med bärande funktion. 1) Kvantitativ detektionsgräns är 10 µg/m 2 h Mätutrustning: FLEC= Field and Laboratory Emission Cell Mätningar utförda vid Statens Provningsanstalt Radioaktivitet All lättbetong som tillverkats efter 1975 har mycket låg radioaktivitet. Denna egenskap hos svensk lättbetong har till och med nyttjats för att bygga väggar till röntgenlokaler och arkiv för röntgenfilm där skydd mot radioaktiv strålning eftersträvats. En jämförelse mellan olika byggmaterial framgår av nedanstående tabell. Jämför krav i NR 2. Gammaindex m x Radiumindex m Ra Medelvärde (min/max-värde) Medelvärde (min/max-värde) Tegel 0.35 (0.23/0.53) 0.49 (0.20/0.82) Lerklinkerblock 0.35 ( / ) 0.61 ( / ) Betong 0.22 (0.17/0.33) 0.23 (0.16/0.32) Ballast 0.23 (0.02/0.74) 0.24 (0.04/0.84) Sandbaserad lättbetong *) 0.04 (0.02/0.06) 0.06 (0.02/0.09) *) Siporex, Dalby och Ytong, Kvarntorp Källa:Radioaktiva ämnen i byggnadsmaterial. SSI-rapport Mögel Lättbetong är ett oorganiskt material som i sig inte ger näring åt mögel. Däremot kan på lättbetongmaterialet anbringade produkter såsom organiska färger, tapetklister och tapeter utgöra grogrund för mögel. Bearbetbarhet Lättbetong kan lätt bearbetas med såg, yxa, spårskrapa, borr, slippapper etc. Det går även bra att spika i lättbetong, varvid klippspik ger bäst fäste. Vid de lägre kvalitetsgrupperna blir dock fästkraften förhållandevis låg. Vid sågning av armerade produkter erfordras speciell såg eller bågfil för kapning av armeringsstål. Observera att ar- Hållfasthet vid transport och montage Armerade element är dimensionerade så att de tål normal hantering under transport samt montagelastfall enligt SBN Godkännanderegler PFS 1980:3. Lagringsbeständighet Lagringsbeständigheten är obegränsad.för undvikande av missfärgning och eventuella frostskador skall dock lättbetong lagras skyddad mot regn och snö. 12