Uttorkning av komplexa betongkonstruktioner

Transkript

1 Uttorkning av komplexa betongkonstruktioner Uttorkningstider för foggjutning och pågjutning på HD/F Dehydration of complex concrete structures Dehydration time for joint grouting and grouting on HD/F Författare: Uppdragsgivare: Handledare: Filip Yousif och Jamil Makdesi Elias Ramböll Carl Åkerhielm, Ramböll Jenny Andersson, KTH ABE Examinator: Examensarbete: Per Road, KTH ABE 15 högskolepoäng inom Byggteknik och Design Godkännandedatum: Serienr: BD 2014;35

2

3 Sammanfattning Byggandet av dagens sjukhus har blivit allt mer komplext. När det kommer till uppbyggnaden av stomkonstruktionen har kraven för vibrationer ökat. För att säkerställa kraven för stomvibrationer måste pågjutningens tjocklek öka med ca 90 mm från standarden som är ca 40 mm. Att utföra denna extra pågjutning är inte ett problem i sig, utan den extra torktiden som tillkommer. Den extra torktiden är inte det enda problemet. De beräkningsprogram som finns ute på marknaden idag kan inte behandla alla typer av konstruktioner och simuleringar, dock skulle det kunna gå att dela upp simuleringsprocessen för uttorkningen emellan beräkningsprogrammen. I denna studie så kommer två olika simulering/beräknings program att tillämpas. Beräkningsprogrammen som kommer att användas är TORKA S och WUFI. Torktiderna kommer att räknas fram genom att kombinera dessa program samt titta på tidigare studier gällande detta projekt. I denna studie har vi valt att ta en närmare titt på hur foggjutningen mellan håldäcken påverkar torktiden för hela delområdet, dvs. foggjutningen och pågjutningen. Resultaten visar att vct för foggjutningen måste vara betydligt lägre än vct för pågjutningen och att torktiderna varierar beroende på vct. Torktiderna för pågjutningen varierar om mätningar görs över fog eller mitt på håldäcken.

4

5 Abstract Constructions of hospitals today have become more complex than before. As for the construction of the frame structure, the requirements for vibration in the body have increased. To fulfill the requirements for frame vibrations the top coating thickness must be increased with 90 mm from the standard thickness, which is around 40 mm. To perform this extra topping is not the biggest issue. The major problem is the extra drying time that is added in the process. Another large problem is the calculation programs that are available on the market today cannot deal with all types of designs and simulations; however it would be possible to divide the simulation process for the dehydration between different calculation programs. In this study, two different simulation/calculation programs will be used. The programs that will be applied are TorkaS 3.2 and WUFI Pro. Drying times will be generated by combining these programs and look at previous studies similar to this project. In this study we have chosen to take a closer look at how joint cast between the slabs affects the drying time for the entire sub-area, which is the joint cast and topping cast. The results of the w/c-ratio for joint cast must be significantly lower than w/c-ratio for topping and that drying times will vary depending on the w/c-ratio. Drying times for topping will also vary if measurements are made over the joint or middle of the slab.

6

7 Förord Denna rapport är ett examensarbete på 15-högeskolepoäng och som avslutar studierna på högskoleingenjörsprogrammet Byggteknik & Design, med inriktning i husbyggnad, projektering och konstruktion, vid Kungliga Tekniska Högskola i Handen Haninge. Examensarbete är utfört av Filip Yousif och Jamil Makdesi Elias i sammarbete med Ramböll. Handledarna för projektet är Jenny Andersson, lärare på KTH och Carl Åkerhielm, Civilingenjör på Ramböll. Examinator är Per Roald, programansvarig för Byggteknik & Design. Vi vill tacka Carl Åkerhielm på Ramböll som ville samarbeta med oss, och som har varit en fantastik handledare genom hela arbetet. Vidare vill vi tacka Jenny Andersson för stöd och synpunkter gällande arbetet och som varit till stor hjälp med att höja kvalitén på rapporten. Ett särskilt tack till Anders Kumlin som genom sin generositet tagit tiden till att ställa upp på en intervju och möjliggjort beräkningen av uttorkningstiderna.

8

9 Innehållsförteckning 1 Inledning Bakgrund Målformulering Avgränsningar Lösningsmetoder Nulägesbeskrivning... 5 Ramböll Teoretisk referensram Fuktberäkningsprogram... 7 WUFI Pro... 7 TorkaS Mätdjup... 9 Enkelsidig uttorkning... 9 Dubbelsidig uttorkning... 9 Ekvivalent mätdjup... 9 Referens objekt Uttorkningsförlopp Skede Skede Skede HD/F Fogbetong Ovanpåliggande betong Avjämningsmassa Plastmatta Betongens egenskaper Uttorkning vid dynamiskt klimat Faktainsamling Ramböll A-K Konsult Internet Platsbesök Strängbetong... 15

10 Diva Genomförande Förutsättningar Förenklingar och antaganden Mätpunkter Beräkningsmodeller Beräkningsmodell - A (MITT PÅ HD/F) Beräkningsmodell - B (OVANFÖR FOG) Sammanställning av resultat Resultat Beräkningsfall 1A, 2A samt 3A. Kontrollpunkt mitt på HD/F mellan pågjutning och matta Beräkningsfall 1-3A04d. Kontrollpunkt mitt på HD/F i 0.4d av pågjutningen Beräkningsfall 1-3AV. Med extern värmekälla. Kontrollpunkt mitt på HD/F mellan pågjutning och matta Beräkningsfall 1B, 2B samt 3B. Kontrollpunkt ovanför fog mellan pågjutning och matta Analys Beräkningsmodell A Beräkningsmodell B Uttorkningstider för Modell A (MITT PÅ HDF) Mätdjup vct 0.4d i pågjutningen Extern värmekälla Uttorkningstider för Modell B (OVANFÖR FOG) Bilagor... 37

11 Fukttermer och egenskaper Fukt är vatten i gas, vätskefas och fast fas [1, p. 13]. Vattenånga är vatten i gasform [1, p. 13]. Mättnadsånghalt är mängden vattenånga som luften kan hålla innan vattnet kondenserar. Vid högre temperaturer är mättnadsånghalten högre. Relativ fuktighet eller RF som det kommer heta framöver anger andel fukt av mättnadsånghalt i luften. RF beror på temperaturen, vid högre temperatur kan luften hålla mer ånga [1, p. 15] Daggpunkt är den lägsta temperatur som fuktig luft kan ha innan det kondenserar [1, p. 369]. Fuktkvot är förhållandet mellan fuktinnehållet och torrdensitet i materialet. Detta är beteckningen för fuktkvot: u (%-kg/kg) [1, p. 15]. Fukthalt är mängden vatten per volymenhet. Detta är beteckningen för fukthalt: w (kg/m3) [1, p. 15]. Sorptionskurva är en kurva som visar förhållandet mellan fukt och RF i ett material. Sorptionskurvorna skiljer sig åt från olika material [1, p. 249]. Absorption är när materialet uppfuktas av omgivningen. När RF är högre i luften än vad den är i materialet sker en absorption där materialet hamnar i jämnvikt med omgivningen [2, p. 82]. Desorption är när materialet avger fukt till omgivningen när RF är låg i omgivningen så binds endast ett fåtal molekyler i materialet och dess inre [2, p. 82]. VCT är vatten-cement-tal och det ger oss förhållandet mellan vatten och cement. Det brukar oftast stå till grund för kvaliteten av betongen. Byggfukt är mängden vatten som måste torka ut ur materialet för att hamna i jämnvikt med sin omgivning. Byggfukten kan tillföras till materialet under produktion, lagring, transport och vid tillverkning [1, p. 280]. Fukttransport Kapillaritet är när material tar upp fukt från fritt vatten. Diffusion är transport av vattenånga från fuktiga material eller fuktig luft till torrare material eller torr luft. [1, p. 259]. Konvektion uppstår under tryckdifferenser. Vid otäta hål sker en fuktkonvektion. Vid temperaturskillnad där vattenånga trycks ut mot ett kallare område finns det risk för kondens

12

13 1 Inledning Nya karolinska sjukhuset(nks) är ett av världens största sjukhusprojekt som kommer stå klart år Specialiserad sjukvård och forskning i världsklass ställer högre krav för vibrationer i stommen. Tekniska utrustningen kräver robusta lösningar med minimal vibration. Detta har lett till tjockare bjälklag och flexiblare planering av lokaler och därmed längre uttorkningstider för byggnadsstommen [3]. 1.1 Bakgrund Vid årsskiftet började vi fundera på idéer till examensarbetet. Vi var tidigt överens om att hålla oss inom ramarna för husbyggnad och konstruktion med inriktning mot fukt. Varför vi valde att fokusera på just fukt beror på att det är ett väldigt aktuellt ämne inom byggbranschen men där kunskapen tyvärr är begränsad. Intresset för fuktproblem uppstod redan i början av utbildningen och blev ännu större efter att vi läst kursen Skademekanismer av fukt. Under kursens gång insåg vi hur komplext det faktiskt kan vara att projektera fuktsäkert och att det är många delar att ta hänsyn till. Då vi valt att fördjupa oss inom konstruktion och husbyggnad hörde vi av oss med våra idéer till Rambölls husavdelning. Kort därefter blev vi kontaktade av Carl Åkerhielm som är fuktansvarig konstruktör på husavdelningen. Vi beskrev vårt engagemang för fuktproblem och efter att vi bollat våra idéer kom vi fram till ett lämpligt examensarbete. Ramböll har i dagsläget problem med att simulera torktiden för pågjutning på HD/F, framförallt tjockare pågjutningar. Vibrationskraven för sjukhus har lett till tjockare pågjutningar som i sig bidrar till längre uttorkningstider. Det finns stora brister i branschen inom området och en dålig fuktsäkerhetsprojektering kan leda till stora problem. De beräkningsverktyg/program som finns tillgängliga på den svenska marknaden idag kan inte hantera den typen av beräkningar var för sig utan måste kombineras. Liknande beräkningskombination har använts vid fuktdimensionering av stommen på nya Karolinska sjukhuset i Solna. Tanken är att vi ska bygga vidare på beräkningskombinationen och försöka skapa en lösningsmetod som beskriver beräkningen av uttorkningstiden för ovanstående konstruktion. 1

14 1.2 Målformulering Målet med arbetet är att ta fram två beräkningsmodeller för uttorkning av tjocka pågjutningar på hålsdäcksbjälklag. Beräkningsmodellerna kommer att tillämpas och beprövas genom simuleringar med PC-baserade beräkningsverktyg. Det är tänkt att beräkningsmodellerna skall kunna användas vid framtida fuktprojekteringar på liknande betongkonstruktioner. Det ska vara enkelt att följa de steg och de kombinationer av beräkningsverktyg som tas fram i genomförandet. Resultatet av uttorkningstiderna ska fungera som ett stöd för beräkningsmodellerna och som utgångspunkt för vidare utveckling. Förhoppningarna är att rapporten ska ge en klarare bild och ökad kunskap om uttorkningstider för tjocka pågjutningar på håldäcksbjälklag. Dessutom ska en fuktsakkunnig kunna följa beräkningsgången för vald beräkningsmodell och sätta in värden från liknande konstruktioner och utifrån beräkningar få ut resultatet. 2

15 1.3 Avgränsningar Rapporten kommer att utgå ifrån beräkningsprogrammen WUFI Pro och Torka-S. Inga praktiska tester kommer att göras. Extern värmekälla kommer att beaktas i form av ingjutna varmvattenslingor i betongen för att påskynda uttorkningsprocessen. vct 0.6, 0.5, och 0.4 kommer att studeras för pågjutningen och endast 0.4 för foggjutningen. I WUFI finns givna betongkvalitéer som vi valt att utgå från då det är för tidskrävande att ta fram egna. Enligt tidigare studier så rekommenderas vct 0.4 eller lägre i fogen. Då 0.4 är det lägsta vct i WUFI så valdes den betongkvalitéten till fogen. Pågjutningen begränsas till en tjocklek på 130 mm då kraven på stomvibrationer uppfylls. Det är den tjockleken som har använts vid NKS. HD/F 380 från Strängbetong med vct 0,4 och initial fukthalt på 85 % RF. Vatteninnehållet är då 70 kg/m 3. Styrt klimat val till 18 grader och 50 % RF för uttorkningen. Ingen hänsyn har tagits till yttre fuktpåverkan såsom regn och temperaturvariationer. 3

16 1.4 Lösningsmetoder För få större inblick och få utgångsvärdena till detta examensarbete har vi tagit del av studien Fuktberäkningar Olika pågjutningsbetonger och klimat skriven av Lars-Olof Nilsson. Där har författaren använt programmet KFX för att ta fram uttorkningstiderna för pågjutningarna av håldäcken på NKS. Nackdelen med KFX är att programmet endast utför statiska beräkningar tillskillnad från programmet WUFI som även utför dynamiska beräkningar. Utöver denna skillnad har studien Fuktberäkningar Olika pågjutningsbetonger och klimat endast utfört mätningar på det ekvivalenta djupet 0.4d. I denna rapport har vi istället tagit hänsyn till omfördelningen av byggfukten i konstruktionen och satt det ekvivalenta mätdjupet till 1 mm under ytskiktet i pågjutningen. Utöver WUFI har även programmet TorkaS varit en förutsättning för denna rapport. TorkaS tar hänsyn till det vatten som binder sig kemiskt i betongen, resultat från TorkaS används som initialvillkor för fortsatt beräkning i WUFI. Då vi tidigare inte använt oss av WUFI har en introduktionsutbildning i programmet varit en förutsättning för fortsatt arbete. I övrigt har vi tagit del av manualer på internet som förenklat arbetet. Fukthandboken har varit till stor hjälp för det teoretiska bakrunden kring beräkningarna och även fungerat som referens för den kunskap vi fått från kurserna Skademekanismer av fukt och Byggteknik2 på KTH Haninge. Praktisk byggnadsfysik och Byggnadsmaterial boken har också använts som referens till begrepp och text i rapporten. Användarmanualer för WUFI och TorkaS har använts för att kunna utföra simuleringarna/beräkningarna samt få en uppfattning på hur beräkningsverktygen går att använda. Intervjuer med personer från AK-konsult Indoor AB har gjorts, dels med Anders Kumlin men också med Ingrid Johansson. Anders Kumlin har hjälpt till att besvara djupare frågor kring fuktmekanismer och simuleringar i WUFI. Ingrid Johansson har berättat lite kort om mätdjup i betongkonstruktioner. Platsbesök har gjorts där pågjutning på håldäckbjälklag har tillämpats. Detta för att ge en uppfattning över hur konstruktionen ser ut i verkligheten. Bilder har tagits från byggarbetsplatsen för att användas i rapporten. Vi har även under hela arbetets gång haft en dialog med handledaren på företaget. Svagheten med denna beräkningsmetod är att den inte har verifierats mot verkligenheten med hjälp av praktiska försök av uttorkning. Med detta menas att det inte har skett några labbrationstester för denna metod. 4

17 2 Nulägesbeskrivning Ramböll Examensarbetet är utfört på Rambölls Huvudkontor på Södermalm i Stockholm. Där sitter de flesta i kontorslandskap fördelat i olika avdelningar. Vi blev tilldelade en plats på husavdelningen med datorer och de program som var nödvändiga för att utföra examensarbetet. Ramböll AB är ett stort företag med ca 200 kontor i 21 olika länder. I Sverige finns det ca 1500 anställda. Ramböll är ett allsidigt konsultföretag som sysslar med det mesta inom bygg. Vår handledare Carl Åkerhielm är fuktsakkunnig på företaget. 5

18 6

19 3 Teoretisk referensram I detta kapitel kommer termer samt de program som används att förklaras. Vi kommer även gå in på hur konstruktionen är uppbyggd och dess egenskaper. Allt detta för att ge dig som läser en förståelse för de ord och program som kommer att behandlas. Tidigare lästa kursen ligger i grund för denna rapport. Materiallära och skademekanismer av fukt är en stor källa och tyngd för denna rapport. 3.1 Fuktberäkningsprogram WUFI Pro WUFI pro är ett beräkningsprogram som utför simuleringar för att få fram uttorkningstider av värme och fukttransporter i konstruktioner, endast i 1-dimension. Programmet är utvecklat i Tyskland och kommer därifrån. Den svenska versionen är utvecklad i samarbete med FuktCentrum, en avdelning i byggnadsfysik vid Lunds Tekniska Högskola. Ett lätthanterligt program som tar hänsyn till dynamiska väder och fuktförhållanden såsom slagregn. Det går att bygga upp egna konstruktioner med flera olika skikt och material. Programmet klarar även av att hantera lokala värmekällor och fuktkällor. Dessa läggs enkelt in mellan de skikt som ska värmas eller fuktas upp. I programmet finns ett urval av olika materialdatabaser. Utöver Tyska materialdatabasen så finns det även en svensk materialdatabas. De materialen är framtagna i Lund. I figur 3.0 syns en helhets bild över hur det kan se ut i programmet WUFI. Figur 3.0. Helhetsbild av upplägg. WUFI PRO 7

20 TorkaS TorkaS är ett svenskt fuktberäkningsprogram framtagen i Lunds Tekniska Högskola i sammarbete med stora byggaktörer inom byggbranschen. Torka S är framtaget för att bedöma uttorkningstider för nygjutna betongkonstruktioner. Metoderna och teorier bakom beräkningsverktyget bygger på etablerade simuleringar/försök av uttorkning på betong i labbmiljö. Det Torka S gör, som inte WUFI göra är att tar hänsyn till det kemiskt bundna vattnet. Det kemiska bundna vattnet är en grundläggande förutsättning vid beräkning av torktider på betongen. I figur 3.1 syns en helhetsbild över hur det kan se ut i porgrammet TorkaS. Figur 3.1. TorkaS 8

21 3.2 Mätdjup När en mätning av RF för ett betongbjälklag skall göras så skiljer sig mätdjupen åt. Konstruktionen kan ha dubbelsidig eller enkelsidig uttorkning beroende på hur uppbyggnaden ser ut. Det man tittar på vid mätdjupet är den RF (Relativa fuktigheten) som kommer att uppnås efter omfördelning då ett tätt skikt läggs till t.ex. en matta. En förutsättning för att det ska kunna gå att mäta, är att det ska vara samma temperatur genom hela konstruktionen. [4] Enkelsidig uttorkning Vid enkelsidig uttorkning tillämpas mätdjupet 0.4d, vilket motsvarar ett djup på 40 % av konstruktionen mätt från betongens övre yta. Enkelsidig uttorkning skulle kunna vara platta på mark eller betong gjutet på kvarsittande form av plåt där uttorkningen sker åt ett håll. Dubbelsidig uttorkning Vid dubbelsidig uttorkning så är ekvivalenta mätdjupet på 0.2d, där d är plattans tjocklek. En dubbelsidig uttorkning skulle kunna efterlikna ett mellanbjälklag där uttorkningen sker åt två håll. Ekvivalent mätdjup Vad som menas med ekvivalent mätdjup, är ett mätdjup där mätningen av RF vid ett specifikt mättillfälle, ska motsvara samma maximala RF under ett tätt ytskikt som läggs till efter mättillfället. Den maximala RF uppnås efter en viss tid, då en fullständig omfördelning av fukten har inträffat. Tiden för den fullständiga omfördelningen är beroende av betongkonstruktionens uppbyggnad. [4] Det som händer när ett tätt ytskikt läggs till är att fukten i betongkonstruktionen hindras från att torka åt det hållet. Istället kommer en omfördelning av fukten i betongen att inträffa. Figurerna 3.2 och 3.3 visar exempel på hur en omfördelning sker i konstruktion för både enkel och dubbelsidig uttorkning. Omfördelningen av fukten kommer resultera till att kvarvarande byggfukt kommer att samlas under tätskikt vilket i sin tur leder till förhöjd RF. Den slutgiltiga omfördelningen dvs. efter att mattan limmats på, kommer RF efter en lång tid att förbli densamma genom hela tvärsnittet. Referens objekt Referenskonstruktionen för denna rapport är Nya karolinska sjukhusets bjälklag. Bjälkaget är uppbyggt av flera olika skikt med olika egenskaper. Det medför att det inte finns ett specifikt mätdjup för konstruktionen. Varje nytt pålagt skikt medför till en omfördelning av RF, och ju fler nya skikt desto fler omfördelningar av RF genom betongkonstruktionen. 9

22 Figur Enkelsidig uttorkning, RBK a = fuktprofil före uttorkning b = fuktprofil under uttorkning c = fuktprofil efter golvläggning och fullständig omfördelning av fukt under mattan. H = plattans tjocklek. /1/ Figur Dubbelsidig uttorkning, RBK a = fuktprofil före uttorkning b = fuktprofil under uttorkning c = fuktprofil efter golvläggning och fullständig omfördelning av fukt H = plattans tjocklek. /1/ 10

23 3.3 Uttorkningsförlopp Uttorkning innebär att material skall avge fukt till omgivningen för att hamna i jämnvikt. Byggfukt är ett exempel på vatten i material som måste torkas ut för att gå från ett högt fukttillstånd till ett lågt fukttillstånd. Skede 1 Vid första uttorkningsskedet är ytan på materialet blött. Fuktvandringen i materialet förflyttas kapillärt då ytan innehåller fri vätska. Uttorkningen sker med hjälp av avdunstning från ytan. Så länge ytan är blöt och fukttransporten sker kapillärt gäller ekvation [3.1]. En del av vattnet i nygjuten betong binds kemiskt och kallas för hydratisering. Resterande vatten måste torka ut som också kallas för byggfukt. Lättbetong har högre kapillärsugande förmåga och är blöt på ytan en längre tid än betong. Detta beror på att materialet har större och fler porer. Det spelar stor roll om porerna är öppna eller stängda. Vid stora öppna porer har fuktvandringen en kortare väg att gå än vid små och stängda porer. Lägre vct medför att ytan är fuktig en kortare period. [1, p. 425]. Uttorkningshastigheten(g) kg/m 2 s av fukt vid avdunstning på ytan kan skrivas på följande sätt [1, p. 427]: v i s s g v T [3.1] v i = ånghalt i material v s = mättnadsånghalt T s = Temperatur i omgivningen g uttorkningshastighet ångövergångskoefficient Skede 2 Vid det här skedet så har ytan på materialet ställt sig i jämnvikt med omgivningen. Någonstans i materialet är ånghalten högre än mättnadsånghalten. Det kan fortfarande ske transport i vätskefas inne i konstruktionen. Skiktet på ytan som ställt sig i jämnvikt med omgivningen sker fukttransporten med hjälp av diffusion. Det gör att uttorkningshastigheten sjunker drastiskt. Vid det här skedet spelar material, dimension och fukttillståndet en stor roll för uttorkningshastigheten. Fukten som finns inne i materialet drar sig längre in mot mitten och får en längre väg ut från konstruktionen [1, p. 428]. Ekvationen[3.2] är en härledning för uttorkningshastigheten genom diffusion och kan beskrivas på följande sätt [1, p. 262]: dw g [3.2] Dw dx 11

24 Skede 3 I detta skede är ånghalten i hela tvärsnittet lägre än mättnadsånghalten. Sista ytskiktet läggs på i form av en matta eller trägolv. Detta gör att fukten i materialet stängs in och en omfördelning sker. Fukten som finns kvar i betongen kommer att ställa sig i jämnvikt över hela konstruktionen [1, p. 426]. 3.4 Konstruktionens uppbyggnad HD/F HD/F eller håldäckbjälklag som de också kallas för är ett prefabricerat bjälklagselement med förspänd armering ifrån fabrik. De har långa spännvidder som kan vara upp mot nio meter långa och en standardbredd på 1.2 meter. Ursparningar i form av hålkanaler går längsgående med däcket. Dessa kanaler gör att den egna tyngden sjunker. I dessa hål går det även att dra installationer såsom avlopp och vatten. Det viktiga under produktionen är att dräneringshål borras upp så att byggfukt kan torka ut från ursparningarna samt dränera eventuellt regnvattnen som hamnar i ursparningarna. Fogbetong Foggjutnigen görs mellan håldäcken där det uppstår tomrum. Se bild Springorna fylls i med betong och avjämnas i nivå med håldäcksbjälklagets yta. Figur HD/F- Långsida. Jamil Makdesi Elias Ovanpåliggande betong Pågjutning görs ovanpå håldäcksbjälklaget och fog för att få ett stabilt bjälklag och uppfylla vibrationskraven. Avjämningsmassa Avjämningsmassa gjuts ovanför pågjutning för att få en plan yta att limma mattan. Plastmatta Plastmatta är ytskiktet för bjälklaget och har ett mycket högt diffusionsmotstånd. Det är viktigt att underliggande konstruktion är tillräckligt torr vid applicering av matta, då lim klarar oftast högst 85 % RF. Se figur Figur HD/F. Strängbetong 12

25 3.5 Betongens egenskaper Betong har en hög hållfasthet och används till bland annat bärande konstruktioner. Betongens beståndsdelar är cement, vatten och ballast. Ballasten kan vara i form av grus, sten och sand. Egenskapen hos betongen kan även påverkas av tillsatsmedel eller tillsatsmaterial. Cementpasta eller cementlim som det också kan heta är betongens bindemedel. Cementpastan binder ihop ballastkornen och består av cement och vatten[3.3]. Det är balansen mellan cement och vatten som bestämmer egenskaperna för cementpastan och kallas för vattencementtal [5, p. 205]. W vct [3.3] C W är mängden blandningsvatten [kg] eller [kg/m 3 ] C är mängden cement [kg] eller [kg/m 3 ] Ballasten består av krossad natursten och kompaktdensiteten är ca 2650 kg/m 3. Andelen ballast i normal betong varierar från %. Variation av alla beståndsdelar gör att betongen får olika egenskaper. Bergarter som utvinns ur grustag används direkt eller så krossas dem före användning. Det som oftast används är sten och har en storlek på >4 mm och kan bestå av makadam eller singel. Cement består av mald kalksten och lera som bränns i ugnar. Cement är ett hydrauliskt bindemedel då den hårdnar vid kontakt med vatten samtidigt som det blir vattenavvisande. Vatten som blandas med cement binder sig kemiskt. Cement binder ca 0,25 kg vatten per 1 kg cement. Det resterade vattnet som inte binds kemiskt är förångningsbart vatten. Kemiska reaktionen för cement är en exoterm. Värme utvecklas och temperaturer upp mot 50 grader kan uppnås [5, p. 207]. När cement, vatten och ballast blandas sker en kemisk reaktion. I första skedet (färsk betong) sker en härdning men samtidigt kan betongen formas och vibreras. I skede två (ung betong) hårdnar betongen snabbt och här ändras egenskaperna. I detta skede är betongen känslig för uttorkning och temperaturpåverkan. Här är risken stor för sprickbildning. Under skede tre påverkas betongen minimalt av omkringliggande faktorer. Efter ca 28 dagar övergår betongen över till skede fyra då betongen har härdat färdigt (Bilaga 5) [5, p. 224]. Ballast består av olika storlekar av mineral. Hålrummen runt de större kornen ska omges av mindre korn som i sin tur ska omges av cementpasta. Cementpastan binder varje korn i betongen och gör att hela konstruktionen limmas ihop [5, p. 211]. Olika tillsatsmedel används för att modifiera betongens kvalitet. För att få en lättbearbetad betong kan flyttillsatsmedel blandas i betongen. Vattenhalten minskar med %. Betongen får en ökad hållfasthet och minskad krympning. För att uppnå samma lösa konsistens vid flyttillsatsmedel genom att öka vct istället för att ha i flyttillsatsmedel så sjunker hållfastheten och krympningen ökar. Flyttillsatsmedel är en fördel där lågt vct används och ändå få en lättflytande betong (Bilaga 5) [5, p. 213]. 13

26 3.6 Uttorkning vid dynamiskt klimat Vid beräkning med ett dynamiskt klimat finns det flera parametrar som påverkar uttorkningen av byggfukt i betongkonstruktionen. De parametrar som är avgörande och som har stor betydelse är RF, ånghalten och temperaturen i omgivande miljö. Dessa parametrar varierar och är beroende efter årstid och ort [1, p. 274]. Solstrålning, läge/orientering, vindhastighet och regn är andra parametrar som också kan påverka uttorkningen [6]. För att enkelt kunna beskriva uttorkningen vintertid samt sommartid, kommer endast RF, ånghalten och temperaturen att beaktas. Figur visar variationen av RF och ånghalt över året för olika orter. Tabellernas värde baseras på dygnmedelvärden. Figur Ånghalt och RF utomhus för Malmö, Västerås och Malmberget. Källa Fukthandboken Sommartid sker uttorkningen av byggfukt fortare jämför med vintertid, då RF är mycket större vintertid än sommartid. Figur visar skillnaden i RF. Det som händer är att betongkonstruktionen kommer sträva efter att ställa sig i jämvikt med RF för omgivningen, därför kommer betongkonstruktionen att fuktas upp vintertid och torka sommartid. Den högre temperaturen sommartid kommer att öka temperaturen i konstruktionen. Ånghalten i konstruktionen kommer därför att öka med temperaturen, när ånghalten i betongkonstruktionen är högre än omgivande luft påbörjas uttorkning. Skillnaden i ånghalt är drivkraften till fukttransport [1]. 14

27 4 Faktainsamling I detta kapitel kommer det att beskrivas hur väsentlig data har tagits fram. Beskrivning av företag samt de personer vi har varit i kontakt med. Ramböll Handledaren på Ramböll, Carl Åkerhielm har varit till stor hjälp under hela arbetets gång. Han är fuktsakkunnig och är bekant med beräkningsverktyget WUFI. Carl har bidragit med tidigare dokument som behandlar uttorkning av byggfukt samt studier som gjorts om uttorkningstider för pågjutningar på HD/F. Bland annat har vi fått tillgång till NKS tidigare fuktprojektering som tagits fram tillsammans med Lunds Tekniska Högskola samt andra byggaktörer involverade i NKS. Ramböll har också egen samling av böcker, skrifter och manualer som vi har fått använda fritt genom hela arbetet. A-K Konsult Vi intervjuade Anders Kumlin genom att ställa en massa frågor rörande vårt Projekt. Intervjuen gick över till form av en öppen diskussion där vi bollade idéer om hur uträkningen på WUFI kan utföras på enklaste sätt. Han berättade och visade att det inte finns något ekvivalent mätdjup, då konstruktionen består utav flera olika skikt som har olika egenskaper. Vi var även i kontakt med Ingrid Johansson, där hon förklarade om hur provtagningarna går till ute på fält, men också var i betongkonstruktionen mätningar görs dvs. ekvivalenta mätdjup för de olika delarna av konstruktionen. Internet Vi har gjort sökningar i Googles databas och hittat flera dokument som behandlar fukt. Platsbesök Vi har varit på platsbesök i Mal Of Scandinavia där arbetsledare från Strängbetong tog oss på rundvandring. Vi fick se hur foggjutningen gått till, hur det ser ut innan fogning. Vi fick även ta lite bilder på bygget. Strängbetong All information som rör håldäcksbjälklag har hämtats från strängbetongs broschyrer och via deras hemsida. Diva Gamla examensarbeten har sökts upp och granskats. 15

28 16

29 5 Genomförande 5.1 Förutsättningar Genom undersökningar, intervjuer [7] och tidigare beräkningar har två beräkningsmodeller tagits fram, modell A och modell B. Det som bestämmer vilken beräkningsmodell som ska tillämpas styrs av var i konstruktionen beräkningen av uttorkningstiden ska ske. Modell A är framtagen för beräkning av MITT PÅ HD/F och modell B OVANFÖR FOG. Förenklingar och antaganden För att kunna simulera uttorkningstiderna har vissa antaganden och förenklingar gjorts. Följande förenklingar och antagande har gjort för samtliga beräkningsmodeller. Beräkningsmodell - A Ekvivalent tjocklek för HD/F, Se (Bilaga 4) Bortse från hålen i håldäcksbjälklaget. Beräkningsmodell B I verkligheten torkar foggjutningen samtidigt i både höjd- och sidled. Då uttorkningen av pågjutningen simuleras så sker det en uttorkning i höjdled för både pågjutningen och foggjutningen, dock inte sidled för foggjutnigen. För att möjliggöra beräkningen så körs två separata beräkningar i vardera led. Vid beräkningen i sidled antogs klimatet i ursparningar vara densamma som inomhusklimatet. Bortse från samtidig uttorkning och självuttorkning för båda beräkningsmodellerna. Beräkningen av självuttorkningen (den kemiska bindningen av vattnet) körs i TORKA S och resultatet används som initialvillkor för fortsatt fuktberäkning i WUFI. Självuttorkning för samtliga vct se (bilaga 3) vct 0.6 (97 % RF), vct 0.5 (95 % RF) och vct 0.4 (93 % RF) Mätpunkter Nedanstående figurer visar den exakta mätpunkten i konstruktionen för respektive beräkningsmodell. Varje mätpunkt ligger mellan mattan och pågjutningen. MITT PÅ HD/F OVANFÖR FOG Figur Kontrollpunkt för mätning av relativa fuktigheten mitt på HD/F. Källa för HD/F Strängbetong Figur Kontrollpunkt för mätning av relativa fuktigheten ovanför fog. Källa för HD/F Strängbetong 17

30 5.2 Beräkningsmodeller Beräkningsmodell - A (MITT PÅ HD/F) STEG1. HD/F Bygg upp konstruktionen i WUFI, börja med HD/F. Starta simuleringen, kör 1 månad. Exportera utdata för fukthalt för HD/F, ska användas som initialvillkor för steg 3. STEG2. SJÄLVUTTORKNING Simulera självuttorkningen i pågjutningen i Torka S, kolla hur mycket vatten som binder sig kemiskt. Självuttorkning beror på vct. Spara RF för aktuellt vct, kommer att användas i steg 3B. STEG 3A. PÅGJUTNING Kopiera konstruktionen och Importera indata för relativa fuktigheten hämtat från STEG1. Lägg till pågjutningen (WUFI väljer automatisk RF för pågjutningen) och kör simuleringen i en sekund. Exportera utdata och spara på valfri plats. Öppna med anteckningar och ändra på data för fukthalten i pågjutningen till fukthalten hämtat från STEG2. STEG 3B. PÅGJUTNING Gå tillbaka till tidigare steg och ändra på intialvilkoret till den nya versionen. Tiden för körningen varierar. (Den valda tiden kommer att styra slutresultat för RF) Exportera utdata för fukthalt för hela konstruktionen, ska användas som intialvilkor för STEG4. STEG 4. MATTA (OMFÖRDELNING AV RF) Efter simulering av pågjutning, lägg till ett tätt skikt (ska föreställa mattan) och låt simuleringen köras tills att fuktprofilen för RF ställer sig i jämnvikt. Granska RF 1 mm in i pågjutningen. OBS! skulle RF överstiga 83%, återgå till STEG3B och ändra tiden. 18

31 Beräkningsmodell - B (OVANFÖR FOG) STEG 1. FOG I HÖJDLED Bygg upp konstruktionen i WUFI, börja med att bygga upp fogen i höjdled. Starta simuleringen, kör 1 månad. Exportera utdata för fukthalt för HD/F, ska användas som initialvillkor för STEG 4. STEG2. SJÄLVUTTORKNING Simulera självuttorkningen i pågjutningen i Torka S, kolla hur mycket vatten som binder sig kemiskt. Självuttorkning beror på vct. Spara RF för aktuellt vct, kommer att användas i steg 3B. STEG3. SIDLED Bygg upp fogen i sidled. Välj körtid. (Körtiden här kommer att vara bunden till körtiden för pågjutningen i STEG 4B). Den valda tiden kommer att styra slutresultat för RF. Öppna resultatdiagramet, räkna ut medelfukthalten för ENDAST fogskitet. Spara utdata för medelfukthalt för fogen, ska användas som initialvillkor för STEG 4B. STEG 4A. PÅGJUTNING Kopiera konstruktionen från steg 1. Importera intiala relativ fuktighet hämtat steg1. Lägg till pågjutningen (WUFI väljer automatisk RF för pågjutningen) och kör 1 sekund. Exportera utdata och spara på valfri plats. Öppna med anteckningar och ändra på data för fukthalten i pågjutningen till fukthalten hämtat från STEG2. Ändra dessutom data för fog till medelvärdet beräknat i STEG3. STEG 4B. PÅGJUTNING Gå tillbaka till tidigare steg och ändra på intialvilkoret till den nya versionen. Kör tiden är styrd efter vald tid STEG 3 Exportera utdata för fukthalt för hela konstruktionen, ska användas som initialvillkor för STEG4. STEG 4. MATTA (OMFÖRDELNING AV RF) Efter simlering av pågjutning, lägg till tätt skikt (ska föreställa mattan) och låt simuleringen köras tills kurvan för RF ställer sig i jämnvikt. Granska RF 1 mm in i pågjutningen. OBS! skulle RF överstiga 83% RF, återgå till STEG 3. och ändra tiden och upprepa process till önskad RF.. 19

32 5.3 Sammanställning av resultat Efter uträkningen av uttorkningstiderna påbörjades sammanställning av resultaten. I beräkningsverktyget WUFI pro finns möjligheten till att avläsa resultaten i form av diagram och tabeller, dock endast i programmet. Dessutom är i redovisningen av resultaten inte tillräckligt detaljerade. För att kunna sammanställa alla beräkningar på ett väl och strukturerat sätt användes Microsoft Excel. I WUFI finns möjligheten till att exportera utdata i form av numerisk värde dvs. siffror som beskriver värdet för varje axel. Figur Utdata av resultat, WUFI Pro Utdata för varje beräkningsfall exporterades från WUFI pro och importerades in Excel. Beräkningarna sorterades sammanställdes efter beräkningsmodell och beräkningstyp. 20

33 RF [%] Tjocklek [m] 6 Resultat 6.1 Beräkningsfall 1A, 2A samt 3A. Kontrollpunkt mitt på HD/F mellan pågjutning och matta. Indata: Ekvivalent. 180 HD/F med pågjutning 130mm, styrt klimat från start 18 C/50% RF gjuttemperatur 18 C. Beräkningsresultat redovisas i nedstående grafer. Det man kan läsa av i figur är hela uttorkningsprocessen, uppdelet i tre skeden. Varje skede motsvarar en nytt pålagt skikt, och uttorkningen för varje skikt beskrivs genom fuktprofil. Diagrammet visar hur fördelningen av RF ser ut genom ett snitt av konstruktionens olika skikt. Skede 1. HD/F fått torka 1 månad och pågjutningen nylagd, se grön fuktprofil. Skede 2. Uttorkning för hela konstruktionen, se röd fuktprofil. Tiden för uttorkningen varierar efter förutsättningarna. Skede 3. Beskriver omfördelningen av RF då tätt skikt läggs till ovanpå pågjutningen, se blå fuktprofil. Figur visar hur denna omfördelningen av RF varierar med tiden mellan matta och pågjutning. Avläsningen gäller för beräkningsfall 1-3A. 1A - Pågjutning vct 0, Relativfuktighet under matta mitt på HD/F TID [år] Figur Omfördelning av RF, Mitt på HD/ F VCT 0.6 OMFÖRDE LNING 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 Uttorkningsprocess för vct 0.6 mitt på HD/F MATTA PÅGJUTNING HD/F 0, RF [%] Figur Uttorkningsprocess OMFÖRDELNING AV RF UTTORKNING AV PÅGJUTNING VCT 0.6 FÖRE PÅGJUTNING VCT 0.6 Uttorkningen för pågjutning i 28 månader gav en RF av 50 %. Efter mattpåläggning sker en omfördelning av relativa fuktigheten, då den slutligen landar på 83% RF. 21

34 RF [%] Tjocklek [m] Rf [%] Tjocklek [m] 2A - Pågjutning vct 0, Relativfuktighet under matta mitt på HD/F TID [år] Figur Omfördelning av RF, Mitt på HD/F VCT 0.5 OMFÖRDE LNING Uttorkningsprocess för vct 0.5 mitt på HD/F 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, RF [%] Figur Uttorkningsprocess OMFÖRDELNIN G AV RF UTTORKNING AV PÅGJUTNING VCT 0.5 FÖRE PÅGJUTNING VCT 0.5 Uttorkningen för pågjutning i 23 månader gav en RF av 50 %. Efter mattpåläggning sker en omfördelning av relativa fuktigheten, då den slutligen landar på 83% RF. 3A - Pågjutning vct 0, Relativfuktighet under matta mitt på HD/F TID [år] Figur Omfördelning av RF, Mitt på HD/F VCT 0.4 OMFÖRDEL NING Uttorkningsprocess för vct 0.4 mitt på HD/F 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, RF [%] Figur Uttorkningsprocess OMFÖRDELN ING AV RF UTTORKNIN G AV PÅGJUTNING VCT 0.4 FÖRE PÅGJUTNING VCT 0.4 Uttorkningen för pågjutning i 23 månader gav en RF av 50 %. Efter mattpåläggning sker en omfördelning av relativa fuktigheten, då den slutligen landar på 83% RF. Uttorkningstiden för vct 0.4 och vct 0.5 visar sig vara densamma. 22

35 RF [%] 6.2 Beräkningsfall 1-3A04d. Kontrollpunkt mitt på HD/F i 0.4d av pågjutningen. Indata: Ekvivalent.180 HD/F med pågjutning 130mm, Styrt klimat från start 18 C/50% RF gjuttemperatur 18 C Beräkningsresultat redovisas i nedanstående graf, som beskriver uttorkningsförloppet hos pågjutningen för olika vct på ett djup 40% av pågjutningen RF % 0.4d av pågjutningen mitt på HD/F TID [år] VCT 0.6 VCT 0.5 VCT 0.4 Figur Uttorkning av byggfukt för vct 0.4, 0.5 och 0.6 på ett mätdjup 0.4d av pågjutningen. Tittar man på uttorkningen av pågjutningen på ett mättdjup 0.4d för respektive vct, visar resultaten att relativa fuktigheten stämmer relativit bra med beräkningsfall 1A. 2A och 3A för beräkningsmodell A. 23

36 RF [%] 6.3 Beräkningsfall 1-3AV. Med extern värmekälla. Kontrollpunkt mitt på HD/F mellan pågjutning och matta. Indata: Ekvivalent.180 HD/F med pågjutning 130mm, Styrt klimat från start 18 C/50% RF gjuttemperatur 18 C. Extern värmekälla (varmvattenslingor) 40W/m² mitt i pågjutningen. Skillnaden i beräkningsresultaten redovisas i nedstående graf. Skillnad på uttorkningstid, med och utan extern värmekälla ,9 84,1 83, TID [år] 83,5 vct 0.6 vct 0.6 med värme vct 0.5 vct 0.5 med värme vct 0.4 vct 0.4 med värme Figur Uttorkning av byggfukt för vct 0.4, 0.5 och d av pågjutningen, med och utan extern värmekälla. Resultaten visar att det finns en klar skillnad på uttorkningstiden för pågjutningen med hänsyn till extern värmekälla. För vct 0.6 minskar uttorkningstiden med 8 månader och vct 0.4 samt 0.5 med 5 månader. ANMÄRKNING: (vct 0.4 med värme) är 6 procentenheter större än (vct 0.4 utan värme) i RF, före omfördelningen. Efter omfördelningen kommer relativafuktigheten för ovannämda fuktprofilerna att slutligen landa på 83% RF. 24

37 6.4 Beräkningsfall 1B, 2B samt 3B. Kontrollpunkt ovanför fog mellan pågjutning och matta. Indata: HD/F-klack 40mm + foggjutningen 340mm. Pågjutning 130mm, styrt klimat från start 18 C/50% RF Gjuttemperatur 18 C Beräkningsresultat redovisas i nedstående fyra diagram. Beräkningarna delas upp i olika steg för att på enklaste sätt kunna avläsa och följa resultaten då dem bygger på varandra. STEG 1. Figur och beskriver uttorkningen hos fogen i två riktningar, i sidled och i höjdled. Det graferna visar är hur RF fördelar sig över konstruktionens olika skikt. De blå fuktprofilerna visar initiala RF vid start och de röda efter uttorkning. STEG 2. En sammanvägning av de röda fuktprofilerna i Figur representerar grön fuktprofil i fogskitet hos figur STEG 3. Det man kan läsa av i figur är hela uttorkningsprocessen, uppdelet i tre skeden. Varje skede motsvarar en nytt pålagt skikt, och uttorkningen för varje skikt beskrivs genom en fuktprofil. Diagrammet visar hur fördelningen av RF ser ut genom ett snitt av konstruktionens olika skikt. Skede 1. Fogen har fått torka 1 månad i höjdled, och för höjdled samma uttorkningstid som för pågjutningen, se grön fuktprofil Skede 2. Uttorkning för hela konstruktionen, se röd fuktprofil. Tiden för uttorkningen varierar efter förutsättningarna. Skede 3. Beskriver omfördelningen av RF då tätt skikt läggs till ovanpå pågjutningen, se blå fuktprofil. Figur visar hur denna omfördelningen av RF varierar med tiden mellan matta och pågjutning. Avläsningen gäller för beräkningsfall 1-3B. 25

38 RF [%] Djup [m] RF [%] Höjd [m] 1B - Pågjutning vct 0.6 och foggjutning vct Uttorkning av fog 28 månader sidleds vct 0.6 HD/F FOG 50 0,00 0,04 0,08 0,11 0,15 0,19 Tjocklek[m] HD/F Figur Uttorkning av fukt i sidled Uttorkning start Uttorkning stopp 0,38 0,33 0,29 0,24 0,19 0,14 0,10 0,05 Uttorkning av fog 1 månad höjdled vct 0.4 FOG HD/F- Klack 0, RF [%] Figur Uttorkning av byggfukt i höjdled Uttorkning start Uttorkning stopp Den nedstående gröna kurvan fram till djupet 380mm, motsvarar en sammanvägning av ovanstående röda kurvor. Relativfuktighet under matta ovanför fog TID [år] Figur Omfördelning av RF, Ovanför fog VCT 0.6 OMFÖRDE LNING Uttorkningsprocess för vct 0.6 ovanför fog 0,51 0,44 PÅGJUTNING 0,36 0,29 0,22 FOG 0,15 0,07 0, RF [%] Figur Uttorkningsprocess MATTA OMFÖRDELNING AV RF UTTORKNING AV PÅGJUTNING VCT 0.6 FÖRE PÅGJUTNING VCT 0.6 Uttorkningen för pågjutning i 28 månader gav en RF av 50 %. Efter mattpåläggning sker en omfördelning av relativa fuktigheten, då den slutligen landar på 83% RF. ANMÄRKNING: Detta beräkningsfall ger liknande resultat som 1A. 26

39 Rf [%] Djup [m] RF [%] Höjd [m] 2B - Pågjutning vct 0.5 och foggjutning vct 0.4. Uttorkning 25 månader sidleds vct ,00 0,04 0,08 0,11 0,15 0,19 Tjocklek [m Figur Uttorkning av fukt i sidled Uttorkning start Uttorkning stopp 0,38 0,33 0,29 0,24 0,19 0,14 0,10 0,05 Uttorkning av fog 1 månad höjdled vct 0.4 0, RF [%] Figur Uttorkning av byggfukt i höjdled Uttorkning start Uttorkning stopp Den nedstående gröna kurvan fram till djupet 380mm, motsvarar en sammanvägning av ovanstående röda kurvor. Relativfuktighet under matta ovanför fog VCT OMFÖRDELNIN 63 G TID [år] Figur Omfördelning av RF, Ovanför fog Uttorkningsprocess för vct 0.5 ovanför fog 0,51 0,44 0,36 0,29 0,22 0,15 0,07 0, RF [%] Figur Uttorkningsprocess OMFÖRDELNING AV RF UTTORKNING AV PÅGJUTNING VCT 0.5 FÖRE PÅGJUTNING VCT 0.5 Uttorkningen för pågjutning i 25 månader gav en RF av 50 %. Efter mattpåläggning sker en omfördelning av relativa fuktigheten, då den slutligen landar på 83% RF. ANMÄRKNING: Detta beräkningsfall ger annorlunda resultat jämfört med beräkningsfall 2A. Uttorkningstiden för pågjutningen blir 2 månader längre. 27

40 RF [%] Djup [m] RF [%] Höjd [m] 3B - Pågjutning vct 0.4 och foggjutning vct 0.4. Uttorkning 25 månader sidleds vct ,00 0,04 0,08 0,11 0,15 0,19 Tjocklek [m] Figur Uttorkning av fukt i sidled Uttorkning start Uttorkning stopp 0,38 0,33 0,29 0,24 0,19 0,14 0,10 0,05 Uttorkning av fog 1 månad höjdled vct 0.4 0, RF [%] Figur Uttorkning av byggfukt i höjdled Uttorkning start Uttorkning stopp Den nedstående gröna kurvan fram till djupet 380mm, motsvarar en sammanvägning av ovanstående röda kurvor. Relativfuktighet under matta ovanför fog Uttorkningsprocess för vct 0.4 ovanför fog TID [år] VCT 0. 0,51 0,44 0,36 0,29 0,22 0,15 0,07 0, RF [%] OMFÖRDELNIN G AV RF UTTORKNING AV PÅGJUTNING VCT 0.4 FÖRE PÅGJUTNING VCT 0.4 Figur Omfördelning av RF, Ovanför fog Figur Uttorkningsprocess Uttorkningen för pågjutning i 25 månader gav en RF av 50 %. Efter mattpåläggning sker en omfördelning av relativa fuktigheten, då den slutligen landar på 83% RF. ANMÄRKNING: Detta beräkningsfall ger annorlunda resultat jämfört med beräkningsfall 2A. Uttorkningstiden för pågjutningen blir 2 månader längre. 28

41 7 Analys I denna rapport så finns det två olika resultat, de framtagna beräkningsmetoderna och resultat på uttorkningstiderna beräknade utifrån beräkningsmodell A samt B. I analysen kommer beräkningsresultaten att både analyseras utifrån de framtagna beräkningsmodellerna men också efter alla antagande och förenklingar och hur de har påverkat resultaten. Till att börja med, så är beräkningsmodellerna grovt förenklade jämfört med hur den verkliga konstruktionen ser ut. Detta har man varit tvungen att göra för att möjliggöra beräkningarna, annars hade det inte gått att genomföra, då WUFI endast kan hantera simuleringar i en dimension. 7.1 Beräkningsmodell A Förenklingen som gjordes av håldäcksbjälklaget dvs. att ursparningarna antogs var fyllda med betong och att tjockleken för håldäcksbjälklaget minimerats från 380 mm 180 mm, kan ha påverkat resultatet. Resultat för uttorkningen kan ha gett en förlängd torktid, då håldäckbjälklaget antogs vara homogent vilket resulterat till en trögare uttorkning av byggfukt. Tidigare utförda studier på beräkningar av uttorkningstider visar att minimering av tjockleken inte har någon betydelse för slutresultatet [8]. Den förlängda uttorkningstiden kan vara ett missvisande resultat, då uttorkningstiden av pågjutningen har en stor påverkan i produktionen. Trots det missvisande resultat så ger förlängda uttorkningstiden en viss säkerhetsmarginal på att betongen verkligen torkat ner till önskat RF. 7.2 Beräkningsmodell B Uppdelning av uttorkningen av betongen, dvs. att uttorkningen inte sker samtidigt påverkar resultatet av uttorkningstiden för pågjutningen. Resultatet i figur grön kurva, visar att den initiala fukthalten för foggjutningen spelar en stor roll vid uttorknigen av pågjutningen. Följer man uttorkning av den röda fuktprofilen i figur 6.4.9, så ser man tydligt hur den förhållet sig till den gröna fuktprofilen. Det som inträffar när simuleringen av fogjutningen i höjdled sker före simuleringen av pågjutningen är att fogbetongen blir tätare dvs. att hålrummen mellan porerna i betongen minskar. När betongen torkar och RF sjunker blir betongen tätare, vilket resulterar till att uttorkningen via diffusion minskar. (Bilaga 2) visar att diffusionsmotståndet blir högre med minskad RF. Betongens fukttransport är alltså starkt fuktberoende. När uttorkningen av pågjutningen sker vid ett senare skede så har fogbetongen blivit tätare, vilket hindrar fukten från pågjutningen att torka ner i fogbetongen. Dessutom är sammanställningen av fukthalten i fogen för vardera led/riktningen mycket grovt uppskattat. I verkligheten så sker inte uttorkningen på detta vis, men denna förenkling är ett måste för att det ska kunna gå att räkna. Vare sig om det har någon påverkan eller inte på resultatet så går det inte att dra någon slutsats om den saken. 29

42 7.3 Uttorkningstider för Modell A (MITT PÅ HDF) En jämförelse mellan uttorkningstider för varje vct visar att det finns en skillnad i torktiden för pågjutningen. Det förväntade resultat var att uttorkningstiden förkortas med minskad vct, detta var inte fallet. En sänkning från vct 0.6 till 0.5 visade en tydlig förkortning av uttorkningstiden, men dock ingen skillnad mellan vct 0.5 och 0.4 trots att att betongen med vct 0.4 statar initialt med en lägre fukthalt. Detta fenomen beror på att diffusionsmotståndet ser olika ut beroende på vct (Bilaga 1). Fukttransportsprofilen för vct 0.4 tillskillnad mot 0.5 är förskjuten i höjdled vilket initialt ger ett högre diffusionsmotstånd i intervallet % RF. Mätdjup vct 0.4d i pågjutningen I tidigare studie för NKS uttorkningstider [8] har Professor Lars-Olof Nilsson vid beräkningen av torktider för pågjutningen använt 0.4d som kontrollpunkt för mätning av kritiska RF. Detta tillvägagångssätt för att kontrollera den kritiska RF är inte helt korrekt, då HD/F konstruktionen inte efterliknar en vanliga platta med dubbelsidig uttorkning. Som en slags jämförelse/kontroll/validering av resultat valde författarna att utföra en beräkning där man tittar på RF 0.4d av pågjutningen. Resultaten för Beräkningsfall 1-3A04d visar att skillnaden inte alls är så stor som det var förväntat. För vct 0.6 är skillnaden 0.5 procentenheter och för vct 0.5 och procentenheter. Extern värmekälla Resultat från Beräkningsfall 1-3AV visar att uttorkningstiden för pågjutningen minskar med ökad värme i pågjutningen. Värmen i pågjutningen bidrar till uttorkning på sådan sätt att när temperaturen i betongen ökar, ökar ånghalten i betongen i förhållande till ånghalten i omgivande luft. Skillnaden i ånghalt är drivkraften till uttorkingen via diffusion. Se ekvation [3.2] för uttorkningshastighet. [9, p. 8] Resultat visar dessutom att uttorkningstiden inte är linjär mellan de olika vct. För vct 0.6 minskar uttorkningstiden med 8 månader och vct 0.4 samt 0.5 med 5 månader. Vidare visar resultaten att trenden är den samma som tidigare beräkningsfall 2A och 3A. dvs. att förhållandet är densamma för extern värmekälla. 7.4 Uttorkningstider för Modell B (OVANFÖR FOG) Resultaten för beräkningsfall 2B samt 3B visar att det tar längre tid att torka pågjutningen till 83 % RF jämfört med beräkningsfall 2A samt 3A. Detta måste betyda att fogbetongen påverkar övre pågjutningen, dock med hänsyn till alla förenklingar och antagen som gjorts tidigare i beräkningsmodell B. Resultaten visar också att det tar lika lång tid för beräkningsfall 1A. och 1B. att torka ner betongen till 83 % RF. Vad detta beror på? har inte gått att undersöka i denna studie, då tiden har varit knapp för ytligare analyser. Frågan lämnas öppen för vidare undersökningar och analyser. 30

43 Slutsats Utifrån analysen av resultatet kan följande slutsatser dras: Uttorkningstiden förkortas med minskad vct från 0.6 till 0.5, dock igen skillnad mellan vct 0.5 och 0.4. Detta gäller beräkningsmodell A samt B. Fogjutningen påverkar övre pågjutning och därför ökar uttorkningstiden för pågjutningen för beräkningsmodell B jämfört med A. Att titta på ett mätdjup 0.4d av pågjutningen för att kontrollera den kritiska RF går att göra, dock med försiktighet. Extern värmekälla ger kortare uttorkningstider För pågjutning med vct 0.6, blir uttorkningstiden densamma för mätpunkterna MITT PÅ HD/F och OVANFÖR FOG Omgivande klimat har en stor betydelse för uttorkningshastighet 31

44 32

45 10 Rekommendationer Vid pågjutning använd lågt vct tal, ingen skillnad mellan vct 0.5 och 0.4. Använd den betong som är billgast För foggjutning används vct lägre än 0.4. Detta kommer förkorta torktiden för uttorkningen och minimera risken för uppfuktning av pågjutning. För att påskynda uttorkningen gjut in värmekablar i pågjutningen. Var noga med att all indata är korrekt vid beräkning av uttorkningstid I denna rapport användes styrt klimat. Vid beräkning med dynamiskt klimat, var noga med att kolla klimatdata, så att den stämmer överens med referensobjektets förutsättningar. Vid redovisning av resultat exportera utdata från WUFI Pro och använd Microsoft Excel. Detta ger en klarare bild av resultaten och det går dessutom att ändra på upplägget efter önskemål. Använd en kraftfull dator vid simulering av uttorkningen, då det kan ta lång tid att simulera uttorkningen och i värsta fall kan beräkningsverktyget WUFI Pro krascha. 33

46 34

47 11 Referenser [1] L. E. N. o. B. Elmarsson, Fukthandbok. Praktik och teori, Stockholm: Svensk byggtjänst, [2] K. Sandin, Praktisk byggnadsfysik, Lund: Studentlitteratur, [3] N. K. SOLNA, Ramböll, Ramböll, [Online]. Available: [Använd ]. [4] Peter Löfgren, [Online]. Available: [Använd ]. [5] P. G. Burström, Byggnadsmaterial, Lund: Studentlitteratur AB, 2001, [6] E. Haderup, Klimatdata för fuktberäkningar, Stockholm: Byggforskningsrådet, [7] A. K. A.-k. I. AB, Interviewee, Intervju Anders Kumlin. [Intervju] [8] P. L.-O. Nilsson, Fuktberäkningar- Olika pågjutningbetonger och klimat, Lunds Tekniska Högskola, Lund, [9] L.-O. Nilsson, Att räkna med fukt, Moistenginst AB,

48 36

49 Bilagor Bilaga 1. Materialegenskaper. Sorptionskurvor Hedenblad, G., 1996, Materialdata för fukttransportberäkningar, T19:1996, ISBN , Byggforskningsrådet, Stockholm Sorptionskurva för vct 0.5 Sorptionskurva för vct 0.4 Sorptionskurva för vct 0.6

50 Bilaga 2. Materialegenskaper. Fukttransport Hedenblad, G., 1996, Materialdata för fukttransportberäkningar, T19:1996, ISBN , Byggforskningsrådet, Stockholm Fukttransport för vct 0.4 Fukttransport för vct 0.5 Fukttransport för vct 0.4

51 Bilaga 3. Materialegenskaper. Självuttorkning Resultat från Torka S 3.2 för självuttorkningen (kemiskt bundet vatten) av olika vct. vct % RF motsvarar en fukthalt av kg/m³ vct % RF motsvarar en fukthalt av 110 kg/m³ vct % RF motsvarar en fukthalt av 89.5 kg/m³ Resultat för självuttorkning vct 0.6 Resultat för självuttorkning vct 0.5 Resultat för självuttorkning vct 0.4