EXAMENSARBETE Egenskaper för betong i ung ålder Hållfasthets- och värmeutveckling Ali Rasool Husain Ahmed Rasool Husain Civilingenjörsexamen Väg- och vattenbyggnadsteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser
Egenskaper för betong i ung ålder - Hållfasthets- och värmeutveckling Ali Rasool Husain, Ahmed Rasool Husain Luleå tekniska universitet Institution för samhällsbyggn
Innehållsförteckning Förord...3 Sammanfattning...4 Summary...6 Beteckningar...8 Bakgrund...9 Inledning...9 Syfte...10 1 Betongens sammansättning och bearbetning...10 1.1 Allmän beskrivning av betong...10 1.2 Miljöbetong...11 1.3 Betongens beståndsdelar...12 1.3.1 Cement...12 1.3.2 Vatten...14 1.3.3 Ballast...14 1.3.4 Tillsatsmedel...14 1.3.5 Tillsatsmaterial...15 1.4 Blandning och bearbetning...16 1.5 Betongens hårdnande och faser för hållfasthetsutvecklingen...16 2 Bekrivning av hållfasthets- och värmeutveckling...17 2.1 Temperaturkänslighet och hållfasthetsutveckling...17 2.1.1 Tendenskurva vid 20ºC...17 2.1.2 Hållfasthetstapp på grund av förhöjd härdningstemperatur...18 2.2 Hydrationsvärme...19 3 Metodik vid utförande av laboratoriemätningarna...20 3.1 Betongsammansättning...20 3.2 Hållfasthetsutveckling vid varierande temperatur...20 3.2.1 Utförandet av försöken i laboratoriet...20 3.3 Semia-adiabatisk mätning...26 3.3.1 Utförandet av undersökningen i laboratoriet...26 3.3.2 Introduktion av en ny utrustning för semi-adiabatisk provning...31 4 Resultat från laboratorieförsöken...39 4.1.1 Mätning av tryckhållfasthet vid varierande härdningstemperaturer...39 4.1.2 Temperaturmätningar från semi-adiabatförsöken...41 5 Utvärdering och anpassning till empiriska modeller...44 5.1 Hållfasthetstillväxt för varierande härdningstemperaturer...44 5.1.1 Mognadsfunktion och hållfsthetsförlopp...44 5.2 Temperaturmätningar i semi-adiabater...47 5.2.1 Hydratationsvärme...47 5.3 Modellparametrar för alla provade betonger...49 6 Modeller för hållfasthets- och värmeutveckling vid inblandning av tillsatsmaterial... 50 6.1 Behovet av inblandning av tillsatmaterial...50 6.2 Olika typer av modeller...50 6.2.1 Materialtekniska modeller...51 6.2.2 Materialrelaterade modeller för variabla betongsamansättningar...53 6.2.3 Materialrelaterade modeller för specifika recept...54 7 Erfarenheter och slutsatser angående utförandet i laboratoriet...55 Referenser...56 Bilaga 1-3...58
Förord Detta examensarbete är i huvudsak delat i fyra delar. Första delen är en litteraturstudie av materialet betong med inriktning mot den unga betongen, vilket avser tiden från gjutning och upp till ca en månad därefter. Andra delen är beskrivning av laborativa metoder och erfarenheter vid mätning av betongens hållfasthets- och värmeutveckling under betongens härdningsfas. I tredje delen redovisas utvärderade resultat baserat på erhållna mätvärden. Utvärderingen genomförs i enlighet med etablerade modeller vid Luleå tekniska universitet. I sista delen redovisas en kortfattad litteraturgenomgång av modeller att beräkna hållfasthets- och värmeutveckling för betong med inblandning av tillsatsmaterial (flygaska, slagg eller silikastoft). Examensarbetet ingår i civilingenjörsutbildning i Väg och vattenbyggnad vid Luleå tekniska universitet. Arbetet har utförts på uppdrag av Professor Jan-Erik Jonasson vid avdelning Byggkonstruktion och -produktion på Luleå tekniska universitet. Vi vill passa på att tacka Jan-Erik Jonasson för stöd och hjälp under hela arbetets gång. Ett särskilt tack vill vi till doktorand Peter Fjellström för hjälp och kommentarer. Stort tack till forskningsingenjör Hans-Olof Johansson för hjälp vad gäller laborationernas genomförande. Vidare vill vi ge ett tack till Mikael Järleberg, Vema Venturi AB, Betongindustri och övriga vänner. Avslutningsvis vill vi även tacka Alis fru Ilaaf Hamid och våra föräldrar för deras ovärderliga stöd. Luleå, augusti 2011 Ali Rasool Husain och Ahmed Rasool Husain 3
Sammanfattning Betong är ett byggnadsmaterial som används i stor skala i byggbranschen. Över hela världen pågår kontinuerlig forskning för att förbättra betongens egenskaper för olika ändamål. De ingående delmaterialen i betongen har stor inverkan på hållfasthets- och värmeutveckling, vilka är mycket viktiga egenskaper för den härdande betongen. Examensarbetet har utförts genom litteraturstudier, laboratorieförsök, kursundervisning och datainsamling av genomförda mätningar. Utifrån erhållna mätresultat har utvärdering genomförts för beskrivning av hållfasthets- och värmeutveckling för totalt fem betongrecept, som tagits fram av Betongindustri AB i Stockholm. Litteraturstudien utfördes genom att söka både svensk och utländsk litteratur för härdande betong speciellt med inriktning på modeller för betong med både portlandcement och tillsättning av så kallade puzzolaner (flygaska, slagg eller silikastoft). Informationsinsamlingen koncentreras till inblandning av flygaska och görs via internet, universitetets bibliotek och kursundervisning. Information gällande modellering av flygaska är svår att finna i svenskspråkig litteratur, men i den engelskspråkiga litteraturen kunde mer information hittas. Huvudsyftet med den laborativa delen av examensarbetet var att undersöka betong i ung ålder och förstå hur tryckhållfastheten påverkas av varierande härdningstemperatur samt bestämma den värme, som genereras vid betongens härdning. Till viss del redovisas de bakomliggande mekanismerna, men huvudsakligen hänvisas till existerande teorier genom litteraturreferenser. Däremot sker en genomgång av det praktiska utförandet i laboratoriet. Försöken har genomförts i Complab-laboratoriet vid Luleå tekniska universitet. Försöken vid bestämning av tryckhållfasthetsutvecklingen för varierande härdningstemperaturer benämns här mognadsförsök. Den grundläggande parametern är betongens mognadsgrad uttryck i så kallad ekvivalent tid, vilket alternativt kan benämnas betongens mognadsålder. Den ekvivalenta tiden är en funktion av härdningstiden och betongtemperaturen, och inverkan av varierande temperatur bestäms här genom att betongprovkuber lagras i vattenbassänger vid temperaturnivåerna 20, 35 och 50 C. Detta ger underlag för att utvärdera temperaturens inverkan på betongens härdningshastighet, och resultatet anges vanligen som en så kallad mognadsfunktion. Betongkuberna som använts har måtten 100 100 100 mm 3 och kuberna har provats i vått tillstånd samt deras härdningstemperaturer har registrerats kontinuerligt. Tryckhållfasthetsvärden har bestämts vid olika tidpunkter, och vid utvärderingen har varje provkropps ekvivalenta ålder fram till respektive tid för hållfasthetsprovning bestämts med hänsyn till den aktuella kubens temperaturhistoria. Betongens hydratationsvärme fås från semi-adiabatförsök. Semi-adiabatisk provning innebär att en nygjuten betongprovkropp omsluts av värmeisolerande material, vilket leder till att hydratationsvärmen ger en temperaturhöjning i betongen under första delen av härdningsförloppet. Efter viss tid sjunker temperaturen i betongen, vilket sker när värmeförlusten från provkroppen överskrider den i betongen genererade hydratationsvärmen. Ca en vecka efter start av mätningen görs en konstgjord uppvärmning av provkroppen. Den efterföljande naturliga temperatursänkningen ger underlag för beräkning av det så kallade avsvalningstalet, vil- 4
ket är ett mått på storleken av värmeförlusten från betongen till luften. Efter utvärdering redovisas betongens hydratationsvärme som funktion av ekvivalent tid i betongen. Resultatet för både tryckhållfasthets- och värmeutvecklingen för fem utvärderade betongrecept sammanställs och redovisas i rapporten. 5
Summary Concrete is a building material used on a large scale in the construction industry. All over the world research are continuously going on to improve the properties of concrete for different purposes. The constituents of the concrete have a major impact on the strength and heat development, which are very important properties for the hardening concrete. The thesis has been carried out through literature studies, laboratory tests, course instruction, and collection of completed test measurements. Based on the obtained measurement results, strength and heat development for totally five concrete mixes are presented. The recipes are prepared by Betongindustri AB in Stockholm. The literature study was conducted by searching both Swedish and foreign literature for hardening concrete with special focus on models for concrete with both Portland cement and the addition of so-called pozzolans (fly ash, slag or silica fume). The information searching is concentrated on the addition of fly ash and is done via the internet, university library and course literature. Information regarding the modeling of fly ash is difficult to find in Swedish literature, but in the English-language literature more information could be found. The main purpose for the laboratory part of the thesis was to investigate the early age concrete and understand how the compressive strength is influenced by varying curing temperature, and determine the heat generated during concrete hardening. To some extent the underlying mechanisms are mentioned, but more fundamental information on existing theories are given by literature references. However, the practical arrangements in the laboratory are presented in the thesis. The experiments were carried out in Complab Laboratory at Luleå University of Technology. The experiments for determining the compressive strength development for various curing temperatures are referred to as "maturity test". The basic parameter is the concrete maturity expressed by the so-called equivalent time, which alternatively may be denoted the maturity age of the concrete. The equivalent time is a function of curing time and concrete temperature, and the effect of varying temperature is tested using concrete cubes stored in water at temperature levels 20, 35 and 50 C, respectively. This provides the basis to evaluate the effect of temperature on concrete hardening rate, and the result is usually given as the so-called maturity function. The concrete cubes used have the dimensions 100 100 100 mm 3 and the cubes have been tested in wet condition, and their curing temperatures have been recorded continuously. Compressive strength values have been determined at different times, and in the evaluation procedure the equivalent age is calculated to the time for strength tests of each cube. Concrete hydration heat is evaluated from semi-adiabatic tests. Semi-adiabatic test means that a newly cast concrete test specimen is surrounded by heat insulating material, which gives a temperature rise in the concrete during the first part of the hardening process. After some time the temperature decreases in the concrete, which happens when heat loss from the specimen exceeds the heat generated by the hydration in the concrete. Approximately one week after the start of the measurement an artificial heating of the specimen is carried through. The sub- 6
sequent natural temperature reduction provides a basis for calculation of the so-called cooling ratio, which is a measure on the amount of heat loss from the concrete into the air. After evaluation the hydration heat is presented as a function of the equivalent time in the concrete. The results for both compressive strength and heat evolution of the five evaluated concrete recipes are presented in the report 7
Beteckningar vct Vattencementtalet (-) W Mängden blandningsvatten (kg/m 3 ) C Mängden cement (kg/m3) vbt Vattenbindemedeltalet (-) D Mängden tillsatsmaterial (kg/m 3 ) B Effektivitetsfaktor ref f cc Referenshållfasthet (MPa) s Anpassningsparameter för referenshållfastheten (-) t S, t A Anpassningsparametrar för referenshållfastheten (h) n A Anpassningsparameter för referenshållfastheten (-) f cc Den reducerade hållfastheten orsakad av förhöjd temperatur (MPa) f 28d Betongens tryckhållfasthet vid ekvivalent referenstid = 28 dygn (MPa) f A Betongens tryckhållfasthet vid ekvivalent tid t A t e Temperaturrelaterad ekvivalent tid (h) β T Temperaturkänslighet (= mognadsfunktion ) (-) T betongtemperatur ( C) Θ Aktiveringstemperatur (K) Θ ref Aktiveringstemperatur vid 20 ºC (K) κ 3 Parameter från utvärderad temperaturkänslighet (-) max Δ drop, 28d Maximalt hållfasthetstapp vid t e = 28d (-) γ drop Faktor som tar hänsyn till temperaturnivån under härdningen (-) Q Utvecklad värme i betongen (J/m 3 ) Utvecklad värme efter oändlig tid per cementmängd (J/kg) W u C Cementhalt (kg/m 3 ) α Hydratationsgrad (-) 8
Bakgrund Betong är ett av våra viktigaste byggmaterial, och som utnyttjas i många olika näringar. Vid damm- och tunnelbyggen för produktion av både elektricitet och dricksvatten är betong ett dominerande byggnadsmaterial (Almgren m.fl., 2007), och utmärkande drag är god beständighet, formbarhet och hållfasthet. Betong används framför allt i bärande konstruktioner. Exempel på användningsområden är husgrunder, fasader, industrigolv, vägar och broar. Vid gjutning av betong är det viktigt att ha kunskap om betongens egenskaper i ung ålder (från blandningen fram till ca en månad, se t.ex. Ekerfors, 1995). Ett vanligt problem vid betonggjutning är att under härdningsförloppet uppstår sprickor i betongen. Då betong blandas reagerar cement med vatten. Denna kemiska reaktion medför att energi frigörs i form av värme. Värmeutvecklingen i betong ger upphov till deformationer som ger upphov till spänningar. Vid tillräckligt stora spänningar kan sprickor uppstå i betongen, vilket leder till bland annat att betongen förlorar sin goda tryckhållfasthet och styvhet. Betongens beteende i ung ålder är därför avgörande för den mogna betongens egenskaper. Hållfastheten, och då främst tryckhållfastheten, är betongens mest provade egenskap. Detta beror på att tryckhållfastheten ger en god bild av betongens allmänna kvalitet (Burström, 2006). Tryckhållfasthetstillväxt beror på reaktionshastigheten. Temperaturpåverkan i reaktionshastigheten studeras genom mätningar av tryckhållfasthetstillväxten vid olika härdningstemperaturer (Ekerfors, 1995). Erhållna värden på hållfastheten ger direkt hållfasthetsutveckling för respektive temperatur. Således fås kännedom om betongens temperaturkänslighet och hållfasthetsutveckling, vilka är avgörande parametrar för betongen. Däremot är hydrationsvärmet väsentligt vid gjutning av massiva betongkonstruktioner. Dessa typer av konstruktioner har en högre värmeutveckling på grund av större tjocklekar. Betongen fungerar då som isolering till sig själv och kan magasinera värmet under längre tid. Det är därför av stor vikt att finna en betong som har låg värmeutveckling då grövre betongkonstruktioner skall gjutas (Ekerfors, 1995). Inledning I ung betong kan forskningen bedrivas t.ex. kring följande egenskapsområden (Jonasson m fl, 2009): Temperaturkänslighet och hållfasthetsutveckling Hydratationsvärme Frirörelse Krypning Spänning vid fullständigt tvång I vår forskning, som omfattar fem olika betongrecept, sker egenskapsundersökning i två av dessa områden nämnda ovan vilka är Temperaturkänslighet och hållfasthetsutveckling samt Hydratationsvärme. Resultatet från undersökning av den unga betongen för respektive recept 9
används för utvärdering till användbara modeller för olika tillämpningar. Således ger kännedomen av dessa viktiga egenskaper i betong forskarna större möjlighet att förbättra betongen med avseende på vissa ändamål. Till exempel att få betongen att bli ett mer miljövänligt byggmaterial. Detta sker bland annat genom användandet av olika cementtyper, blanda in tillsatsmaterial eller annan ändring av de ingående materialen i betongsammansättningen, bl.a. användandet av modifierat cement eller krossad ballast istället för den naturliga ballasten. Förändringen av egenskaper i betong bör ske så att den erhållna betongen fyller de uppställda kraven såsom de kemiska och fysikaliska villkoren. Undersökningen av den unga betongen och utvärderingen av de erhållna resultaten levererar således viktig kännedom om hur betongen fyller dessa krav samt hur betongen kommer att bete sig i framtiden. Syfte Huvudsyftet med examensarbete är studiet av materialet betong, forskning kring betongens egenskaper i ung ålder, och då främst betongens hållfasthetsutveckling vid varierande temperatur (förenklat kallat mognad ) samt betongens hydratationsvärme (förenklat kallat adiabat eller semi-adiabat ). En annan del av syftet är belysningen av miljöbetong, och då främst kartlägga modeller i ung ålder för områdena mognad och adiabat. 1 Betongens sammansättning och bearbetning 1.1 Allmän beskrivning av betong Ett naturligt val är att använda betong som byggmaterial. Enligt Burström (2006) är betong allmänt känd för: Dess goda hållfasthet (håller form utan förändringar). Formbarhet (kan enkelt formas som man önskar under gjutning). Beständighet (det kan gå många år innan en nedbrytning påbörjas). Betong används i t ex broar, hamnar och bostadshus,och består av grus, sand och stenar i lämplig storlek samt cement och vatten. Kalksten tillsammans med lera utgör huvudråvaran för cementtillverkning. Vatten behövs för att starta härdningsprocessen. Tillsatsmedel och tillsatsmaterial kan användas för att få betong med speciella egenskaper. 10
Fig 1.1 Betongens beståndsdelar. Från Burström (2006). I figur 1.1 visas att cement plus vatten kallas för cementpasta eller ibland cementlim. Cementpastans uppgift är att binda ihop ballastkornen, den är alltså betongens bindemedel. Proportionen mellan mängden vatten och cement avgör egenskaper för cementpastan, denna proportion kallas för vattencementtalet, förkortat med vct (Burström, 2006). W vct = (1-1) C där W= Mängden blandningsvatten, kg/m 3. C = Mängden cement, kg/m 3 1.2 Miljöbetong Betong är det mest producerade materialet i världen, och används i byggbranschen i stor skala. Det är därför viktigt att kunna producera betong med mindre skada för miljön. Produktionen av betong kräver energi. Energin går åt till cement- och betongtillverkningen, till transport och krossning av bergartsmaterial och till transporten av den blandade betongen, se bild 1.1. Den enskilt största miljöbelastningen sker vid produktionen av cement. Tillverkningen av cement eller mer korrekt cementklinker kräver mellan 4000 och 5000 MJ energi, och processen släpper ut 700-800 kg koldioxid per ton cementklinker (CBI Nytt). En stor del av energin kommer från förbränning av fossilt bränsle. Produktionen av cementklinker står för runt 5 % av det globala utsläppet av koldioxid, där hälften kommer från kalksten och hälften från bränslet. För att få betongen att bli ett mer miljövänligt byggmaterial kan användningen av portlandcement minskas. Detta kan göras på olika sätt, t.ex. genom att använda ett modifierat cement, vilket är ett cement som inte består av ren cementklinker utan är blandad med annat material. Ett exempel på detta är Byggcement som är uppblandat med 10-15 procent kalkstenmjöl. Andra tillsatsmaterial som kan tillsättas i fabriken är granulerad masugnsslag. puzzolana materialet flygaska samt silikastoft. Krossad ballast är ett annat sätt att minska miljöskador vid betongproduktionen, då det innebär användning av bergmaterial, om inte naturgrus finns i närheten. Ett problem med att använda krossad ballast är att krossgruset har flisigare och flakigare form, vilket gör att det behövs mer pasta för att få samma arbetbarhet (CBI Nytt). 11
Bild 1.1 Blandning och transport av betong. Foto: Bengt Hedlund. 1.3 Betongens beståndsdelar 1.3.1 Cement Cement är ett bindemedel som utgör en viktig del i betongen. När cementet är i kontakt med vatten hårdnar det genom reaktion med vattnet till en produkt, som är beständig mot vatten. Cement är därmed ett hydrauliskt bindemedel. Kalksten och lera är huvudråvaran för dagens cementtillverkning. Efter att materialet finmalts och bränts mottas den i ugnen i form av ett torrt pulver (torrmetoden) eller som slam (våtmetoden). Idag används torrmetoden för att den är mindre energikrävande jämfört med våtmetoden. Materialet tas sedan ut från ugnen och kyls. Den har nu formen av kulor eller små kullor och kallas cementklinker. Dessa kullor blandas tillsammans med gips (ca 5%) för att reglera cementets bindning, vilken annars blir för snabb (Burström, 2006). Slagg och övriga tillsatsmaterial kan också blandas med den malda klinkern. På detta sätt kan olika cementtyper tillverkas. Då är det proportionen mellan dessa material som är avgörande för vilken cementtyp tillverkaren kan leverera. Det finns tre cementtyper eller cementklasser enligt svenska standarden SS-EN 197-1: Tabell 1.1 Beteckning CEM I CEM II CEM III där Cementets huvudtyper Namn Portlandcement Portland-kompositcement Slaggcement CEM I är rent portlandcement (Portland refererar till det hårdnade cementets färg som påminner om färgen på byggnadsstenen Portland Stone från halvön Portland i England). 12
CEM II CEM III skall innehålla minst 65% portlandklinker och det kan ingå tillsatsmaterial som masugnslagg, silikastoft, flygaska och kalksten eller blandningar av dessa tillsatsmaterial. innehåller minst 20 och högst 65 % portlandcement och resten masugnslagg. Som kan ses ovan anger standarden typer av tillsatsmaterial och i vilka proportioner de skall kombineras för att bilda olika cementsorter. I tidigare cementbestämmelser indelades cement i klasserna standard (Std), snabbt hårdnande (SH) och långsamt hårdnade (LH). Dessa indelningar används delvis fortfarande för att beteckna olika cementsorter. Cementsorten som har sedan länge varit den vanligaste i Sverige är standard portlandcement. Den utgjorde ca 75% av den svenska konsumtionen. På grund av miljöskäl har den cementsorten för några år sedan ersatts av byggcement. Tabell 1.2 visar exempel på svenskt cement relaterad till olika klasser och typer. Tabell 1.2 Exempel på cement och dess olika klasser Byggcement Ett cement av typ CEM II, eftersom den innehåller kalkstensfiller. Anläggningscement Ett portlandcement (CEM I) som har långsam värmeutveckling, och är därför lämplig att använda i grova och medelgrova konstruktioner. Byggcementet har miljömässiga fördelar eftersom koldioxidutsläppen minskas för cementtillverkningen samt att byggcementet inte försämrar betongens uttorkningsegenskaper. Uttorkningsegenskaper har varit viktiga i samband med husproduktion, där korta byggtider behöver en snabb uttorkning av betong (Johansson, 1997). Byggcement används vid vanliga betongarbeten, t.ex. vid husbyggnad. Anläggningscement är utvecklat för utomhuskonstruktioner, till exempelvis broar och dammar. Fördelar med anläggningscement (Almgren m fl, 2007): Långsammare värmeutveckling. Säkrare frostbeständighet. Mindre risk för angrepp av sulfater eller havsvatten. Mindre risk för skadliga ballastreaktioner. Korttidshållfastheten blir lägre för betong med anläggningscement medan 28- dygnshållfastheten är ungefär densamma som för byggcement (Almgren m fl, 2007). Exempel på andra cement som förekommer är Vitcement, Aluminatcement, färgcement. 13
1.3.2 Vatten Dålig vattenkvalitet kan försämra betongens hållfasthet och beständighet. Det vatten som kan användas för betongtillverkning är allt naturligt vatten som är drickbart (Burström, 2006). Det vatten som inte ska användas är salthaltigt vatten, t.ex. havsvatten. 1.3.3 Ballast Ballastmaterial är sand, grus och sten. Beroende på kornstorleken definieras att sand är partiklar 4 mm, fingrus 8 mm och sten > 8 mm (Burström, 2006). Ballast är alltså en gemensam benämning på bergartsmaterial. Dessa kan antigen användas direkt som de utvinns eller krossas före användningen. Sten kan vara makadam eller singel. Makadam betecknar krossat material och är det helt dominerande stenmaterialet. Singel är okrossat bergartsmaterial med rundade korn som t.ex. utvunnits ur rullstensåsar. Ballastkornen ska förekomma i betong med olika storlek och med bestämda proportioner. Detta för att fylla de hålrum som bildas mellan kornen. De hålrum som finns mellan större partiklar ska fyllas av de mindre partiklarna, och de mindre av ännu mindre partiklar, etc. Den återstående hålrumsvolymen ska fyllas av cementpastan som dessutom binder ihop partiklarna så att de blir sammanhållande. Det är viktigt att ballasten inte är väsentligt förorenad med organiskt material (humus). Det fördröjer annars betongens hårdnande och sluthållfastheten blir lägre. 1.3.4 Tillsatsmedel Det finns flera olika typer av tillsatsmedel för olika önskemål. Det som är gemensamt för alla tillsatsmedlen är att de påverkar betongens egenskaper på olika sätt. De brukar klassificeras efter de effekter som de har på betongen. Exempel på viktiga grupper (Burström, 2006) är: Flyttillsatsmedel: Det vanligaste tillsatsmedlet som finns idag, det har stor effekt på betongens konsistens. Med dessa tillsatsmedel kan betong ha lös konsistens. Den lösa konsistens ger inga nackdelar som separation eller hållfasthetsförlust eller ökad krympning som annars skulle ha varit fallet med ökad vattenhalt. Detta innebär att vattenhalten för betong med dessa tillsatsmedel alternativt kan reduceras med 10 30 % för bibehållen konsistens, vilket medför att hållfastheten ökar och krympningen minskar. Vid förbättrad (lösare) konsistens underlättar dessa tillsatsmedel gjutningar i t.ex. tunnväggiga och hårt armerade konstruktioner. Vattenreducerande: Dessa tillsatsmedel minskar friktionen mellan betongens fasta partiklar. De ger minskat vattenbehov, ökad hållfasthet och arbetbarhet vid oförändrad cementhalt. Luftporbildande: Dessa medel används för att göra betongen frostbeständig. Detta sker genom att medlen skapar luftblåsor med storlek 0.05-0.3 mm i betongen. Luftblåsorna ger betongen som utsätts för frysning möjlighet för vattnet i betongen att expandera då det omvandlas till is. När vatten omvandlas till is ökar volymen med ca 9 %. Om inte expansionen är möjlig sprängs därför betongen sönder av isen. Medlen används därför alltid i betong som utsätts för frysning i kombinationen med stark uppfuktning i t.ex. broar och vägbeläggningar. Luftporbildande medel förbättrar också betongens arbetbarhet och risken för vattenseparationer minskar. 14
Accelerarerande: För att påskynda betongens hållfasthetstillväxt eller för att påskynda tillstyvnadsförloppet finns det ett antal acceleratorer. Dessa acceleratorer kan påskynda de kemiska reaktionerna i betongen. Retarderande: Tillsatsmedel som fördröjer betongens tillstyvnande och tidpunkten när hållfasthetsutveckling börjar. Den påverkar dock inte själva hastigheten på hållfasthetstillväxt då den har kommit igång. Detta tillsatsmedel är användbart för att motverka tillstyvnande i samband med långa transporter och vid höga temperaturer. 1.3.5 Tillsatsmaterial Det finns flera olika tillsatsmaterial för betong. Ett antal exempel på de vanliga tillsatsmaterialen är silikastoft, flygaska och mald granulerad masugnsslagg (Burström, 2006). Silikastoft: I Sverige har huvudsakligen silikastoft använts framför de andra tillsatsmaterialen. Betong som innehåller silikastoft får bättre sammanhållning och stabilitet. Silikastoft är mycket finkorniga pulver av amorf (glasig) kiseldioxid. Den erhålls som restprodukt vid tillverkning av legeringsämnen till stål. Kornens storlek är bara ca 1/100 av cementkornens. Mängden silikastoft som tillsätts bör bara vara mellan 4-10 % av cementvikten. En nackdel med användandet av silikastoft är att vattenbehovet ökar i betongen så att vattenreducerade tillsatsmedel eller andra flyttillsatser också måste tillsättas. Flygaska: En restprodukt från kolpulvereldade kraftverk och värmeverk. Flygaskan består huvudsakligen av aluminiumsilikatglas, där glashalten är ett mått på flygaskans reaktivitet. Användning av olika tillsatsmaterial modifierar pastans struktur mer eller mindre. Större inblandningar av tillsatsmaterial medför större påverkan på betongpastans struktur. Det är därför inte lämpligt att använda vattencementtalet utan vattenbindemedeltalet ska användas istället. W vbt = (1-2) ( C + BD) där W = Mängden blandningsvatten (kg/m 3 ) C = Mängden cement (kg/m 3 ) D = Mängden tillsatsmaterial (kg/m 3 ) B = Effektivitetsfaktor(-) Granulerad masugnsslagg: material som kommer från stålindustrin och har sedan lång tid använts i betongsammanhang. Slagg bidrar till att inträngning av klorider går långsammare. Slaggandelen av totala bindemedelsmängden är enligt Almgren m fl (2007) normalt 60-70%. Användningsområdena är vanligtvis grova konstruktioner, där låg värmeutveckling är ett önskemål, samt konstruktioner där god kemisk beständighet önskas. I Sverige är användningen av slagg ytterst liten idag. 15
1.4 Blandning och bearbetning Betongens delmaterial blandas i en betongblandare tills massan är likformig. När cement blandas med vatten bildas cementpasta. Under dryga första timmen sker inget annat än en måttlig förtjockning av pastan. Först efter ett par timmar börjar pastan stelna. Man säger då att bindningen startat (Burström, 2006). Det dröjer således några timmar innan cementets bindning startar och betongen börjar stelna. Inom denna tid ska betongen placeras i formarna och bearbetas så att den fyller ut dessa väl och även omsluter armeringen. Formarna och armeringen ska därför förberedas i förväg och vara klara på byggplatsen i god tid före gjutning. För att få bättre bearbetning av betongen i formarna används vibrering som gör att betongens viskositet tillfälligt minskas och massan blir således mera lättflyttande. Efter bearbetning får inte finnas större luftporer eller håligheter i betongen då de försämrar betongens egenskaper. Hållfastheten sänks med ca 5 % för varje procent luft som blandas in i betongen utöver den naturliga lufthalten på ca 2 % (Burström, 2006). För att få betong med bestämda önskade egenskaper kan tillsatsmedel/tillsatsmaterial tillsättas i betongmassan. Efter att betongen gjuts i formen fortsätter härdningen genom rektionen mellan cement och vatten. Den kemiska reaktionen kan förenklat beskrivas enligt: 2C + + OH (3) 3 S 6H 2O C3S2 *3H 2O 3Ca( ) 2 Det är viktigt att skydda betong mot uttorkning, annars försvåras reaktionen och betongens kvalitet blir lägre. Tillsättning av vatten under betongens härdning är viktigt för att förbättra härdningsreaktionerna och få maximal hållfasthet. Eventuell brist på vatten kan stoppa härdningsreaktionen och därmed hållfasthetsutvecklingen. 1.5 Betongens hårdnande och faser för hållfasthetsutvecklingen När betongens delmaterial blandas börjar kemiska reaktioner mellan cement och vatten, s.k. hydratationen. Dessa reaktioner medför att betongen successivt börjar hårdna. Hållfasthetsutvecklingen kan enligt Burström (2006) indelas i fyra faser enligt: Fas1: Färsk betong, under denna fas sker ett visst tillstyvnande men betongen kan fortfarande lätt formas och vibreras. Fas2: Ung betong, under denna fas börjar det egentliga hårdnandet och förändringarna i egenskaper sker mycket snabbt. Fas3: Hållfasthetstillväxt, under denna fas påverkas betongen i betydligt lägre grad av de yttre betingelserna. Fas4: Hårdnad betong. 16
2 Beskrivning av hållfasthets- och värmeutveckling 2.1 Temperaturkänslighet och hållfasthetsutveckling Hållfasthetsutvecklingen i betongen påverkas av härdningstemperaturen, eftersom graden av kemiska reaktioner ökar med temperaturen (Hedlund, 2000). För att i laboratoriet undersöka hållfasthetstillväxtens beroende av temperaturen lagras betongkuber i tempererade vattenbad. Provning av hållfasthetsutvecklingen sker vid olika temperaturnivåer för betongprovkuber med måttet 100x100x100 mm. Provkropparna lagras i vattentemperaturnivåer som valts till 20, 35 respektive 50ºC. Hållfastheten för betongkuberna bestäms vid olika tidpunkter enligt följande tider: 8h, 16h, 24h, 32h, 52h och 102 h efter blandningen. Provning av hållfastheten utförs genom tryckbelastning tills brott inträffar i betongkuben. Erhållna värden på tryckhållfastheten ger direkt hållfasthetsutvecklingen för respektive temperatur, vilket ger kännedom om betongens temperaturkänslighet. Samtliga provkroppar är tillverkade i samma blandningsomgång för att inte få in onödiga blandningsvariationer i mätresultaten. Temperaturen i betongen registreras, och utvärderingen baseras på de mätta temperaturerna enligt metodiken i Ekerfors (1995). Nedan redovisas kortfattat här använda materialrelaterade empiriska modeller för beskrivning av hållfasthetsutvecklingen, se vidare Jonasson m.fl. (2010). 2.1.1 Tendenskurva vid 20ºC Utan justering med hänsyn till effekterna av förhöjd härdningstemperatur, redovisas hållfasthetsförloppet vid 20ºC, vilket kan benämnas referenshållfasthet beskriven av f ref cc n t A e f A ta = f 28d exp s 1 672 t t t e S S för för 0 t e < t A t e t A (2-1) där f 28d (MPa), s (-), t S (h), t A (h), n A (-) är anpassningsparametrar för referenshållfastheten; f A (MPa) beräknas för t e (h) = t A (h) med hjälp av andra uttrycket i ekv (2-1). Mognadstiden eller ekvivalent tid beräknas enligt t e t = β Δ β dt + Δt (2-2) 0 T 0 e där och 1 1 β T = exp Θ (2-3) 293 T + 273 Θ = Θ 30 3 ref (2-4) T + 10 κ 17
2.1.2 Hållfasthetstapp på grund av förhöjd härdningstemperatur Den reducerade hållfastheten orsakad av förhöjd temperatur beskrivs av ref max fcc fcc drop Δdrop, 28d f28d = γ för alla t e 0 (2-5) där Δ max drop, 28d (-) = maximalt hållfasthetstapp vid t e = 28d, vilket motsvarar mycket höga härdningstemperaturer, i relation till f 28d, en parameter som bestäms vid anpassning mot försök. γ drop {0,1} = faktor som tar hänsyn till temperaturnivån under härdningen. Tekniken att beskriva hållfasthetstappet enligt ekv (2-2) baseras på följande karakteristiska observationer 1) Hållfasthetstappet startar vid någon minsta temperatur, funktionen γ Temp. 2) Höga temperaturer påverkar hållfasthetstappet först efter viss tid, funktionenγ time. Den tredje effekten bygger på antagandet att 3) Hållfasthetstappet beror på hydratationshastigheten (dα/dt e ) vilket motsvara bildad mängd hydratationsprodukter per tidsenhet, vilket är rimligt ur ett materialtekniskt synsätt. Lämpliga funktioner att beakta dessa tre fenomen är med δ drop γ drop = (2-6) δ ref t e dα δ drop = γ Temp γ time dte (2-7) dt 0 e och 672h dα δ ref = γ time dte (2-8) dt 0 e Den första funktionen γ Temp formuleras enligt 18
κ Temp T γ Temp = exp (2-9) TempD och den andra funktionen γ time enligt κ time te γ time = exp (2-10) timed Den beräknade hydratationshastigheten sker genom tidsderivering av hydratationsgraden formulerad enligt κ 1 t α = exp ln(1 + e ) (2-11) t1 Och dess tidsderivara blir dα α = dte t1 + te ( κ1 + 1) te κ1 ln(1 + ) t1 (2-12) 2.2 Hydratationsvärme Värmeutveckling i betongen bestäms med hjälp av en semi-adiabat. En semi-adiabatprovning är en kalorimetrisk metod för att bestämma värmeutveckling (Ekerfors, 1995). Laboratorieprovningen utförs genom att isolera betongprovet med cellplast och registrera temperaturen i betongprovet. Hydrationsvärmet för det undersökta betongprovet beräknas utifrån de insamlade temperaturmätningarna från semi-adiabatprovningen. Metoden bygger på kontinuerlig mätning av temperaturen i den hydratiserande betongen. Värmeförlusten till omgivande luft beskrivs med ett framtestat avkylningstal, och denna förlustvärme adderas till den direkt uppmätta värmen i betongen (Ekerfors och Jonasson, 2000 och Jonasson m.fl, 2009). Betongens under hydratationen utvecklade värme beskrivs av där Q = Wu α C (2-13) Q = utvecklad värme i betongen (J/m 3 ); W u = utvecklad värme efter oändlig tid per cementmängd (J/kg); C = cementhalt (kg/m 3 ); α = hydratationsgrad, se ekv (2-11). 19
3 Metodik vid utförande av laboratoriemätningarna 3.1 Betongsammansättning Laboratorieundersökningana har utförts på fem olika betongrecept. Recepten är framtagna av Betongindustri AB i Stockholm, se tabell 3.1, och redovisade delmaterial anges i kg/m 3. Samtliga recept har maximal stenstorlek, d max, 27 mm och konsistensklass S4 (sättmått = 160-210 mm). Tabell 3.1 Materialsammansättning för fem olika betongrecept. Recept 1 2 3 4 5 Bygg vct 0.70 Bygg vct 0.55 Bygg vct 0.38 Anl vct 0.55 Anl vct 0.38 Delmaterial kg/m 3 kg/m 3 kg/m 3 kg/m 3 kg/m 3 Byggcement 285 360 470 Anläggningscement 340 455 Vatten effektivt 200 198 179 187 173 3.2 Hållfasthetsutveckling vid varierande temperatur 3.2.1 Utförandet av försöken i laboratoriet Nedan redovisas de olika arbetsmomenten i laboratoriet för bestämning av hållfasthetsutvecklingen i sex delmoment (steg 1-6). 1- Väg upp delmaterialen Delmaterialen vägs upp enligt receptet i tabell 3.1, varvid laboratoriegjutningen beräknas för 50 liter betong, dvs. delmaterialmängderna för 1m 3 multipliceras med en faktor = 50/1000 = 0.05. Förutom delmaterialen i tabell3.1 tillkommer uppvägning av tre ballastfraktioner (grus 0/8, sten 8/16 och sten 16/27 mm). 2- Blandning av material Insidan av blandaren sköljs med vatten så att det inte finns några sten- eller restmaterial kvar innan receptmaterialen tillsätts. Allt vägt material läggs i blandaren och maskinen får köra tills massan är likformig. Den blandare som användes visas i bild 3.1. Det är viktigt att titta på klockan och anteckna starttiden då blandaren kör igång. Efter att ungefär 5 minuter har gått ska maskinen stoppas och betongmassan tas ut. När all betongmassa tagits ut från blandaren, sköljs den med vatten igen för att direkt rengöras från rester av betongmassan. Annars får man kvar härdad cementpasta, vilket är mycket svårt att avlägsna. Nu är blandaren färdig inför en ny blandning. 20
Bild 3.1 Blandaren och på vänstra hörnet syns liten del av slangen för dammsugning. 3- Betongmassan Efter att ha transporterat betongmassan från blandaren fyller man små kubformar, se bild 3.2. Dessa behållare rymmer vardera tre stycken betongkuber. Behållaren ska oljas innan betongmassan läggs i och det är viktigt att den är ren och iordningställd i förväg. Sladdar som används för registrering av temperatur i betongprovkuben ska också vara monterade i förväg. Dessa sladdar ska placeras i betongmassan i den mittersta kuben för att mäta temperaturen då betongen härdas. Sladdarna kopplas senare till en dator för datainsamling. Bild 3.2 Bild på oljade behållare med tre formar förbereda inför fyllning med betongmassa. I bilden syns också sladdarna insatta i mittersta formen. 21
4- Vibrering För att betongmassan i formen ska vara homogen placeras kubformen med betongmassan på en vibrator ett tag tills betongpastan fyller hela kubens utrymme. Bild 3.3 Vibreringssutrustningen. Det är viktigt att inte vibrera för mycket då det finns risk för betongens beståndsdelar separerar. Betongmassan ska fylla hela formens utrymme för att få rätt volym på betongkuberna. 5- Vattenbassänger Betongprovkuberna lagras i vattenbassänger med olika vattentemperaturer, som valts till 20, 35 respektive 50ºC. Dessa vattenbassänger förvärms då det tar ett tag tills vatten värms upp till de bestämda temperaturerna. I bild 3.4 syns betongkuberna lagrade i en vattenbassäng. Efter att betongprovkuberna läggs ner i bassängen ska bassängen täckas med ett täcke för att hindra eventuell avkylning på grund av värmeutbytet med luften. Detta för att bättre hålla vattentemperaturerna till de förbestämda temperaturerna. Betongprovkuberna vattenlagras under olika lång tid för att nå olika mognadsgrad innan de tas ut för provning av hållfasthet. 22
Bild 3.4 Fyllda kubformar placerade i en vattenbassäng med sladdar kopplade till datorn. 6- Tryckhållfasthet Vid varje mätning av tryckhållfasthet tas tre kuber från vattenbassängen (ur respektive bassäng med vattentemperaturnivå lika med 20, 35 eller 50ºC). Det är viktigt att markera temperaturnivån för kuberna så att de inte blandas ihop. I bilderna 3.5-3.6 visas betongkuber med olika markeringar. Markeringen på betongkuberna kan göras med en vattenfast färgpenna. Varje kub ska vägas innan den placeras i tryckprovningsmaskinen, och vikten på respektive kub antecknas i ett block. Bild 3.5 Betongkuber inför tryckbelastningen där markeringen visar för mittersta kuben att den är uttagen från vattenbassängen med temperaturnivån 50ºC. 23
Bild 3.6 Betongkuber med olika markeringar lagrade i en vattenbassäng. Anteckningar på betongprovet görs för att markera t.ex. aktuellt recept, temperaturnivå samt gjutdatum. Provtryckutrustningen måste ställas på belastningshastigheten10kn/s för en kub med area 100 100 mm 2, och på 22,5 kn/s för en kub med area 150 150 mm 2 enligt reglerna i gällande normer. Utrustningen för mätning av tryckhållfastheten har ett antal funktioner och inställningar som måste justeras före provning så att de passar betongprovet (kub eller cylinder) samt hastighet för belastningen. I våra fall med betongkuber 100 100 mm 2 ska hastigheten ställas in på 10 kn/s. När inställningarna är klara läggs betongkuben in i tryckprovningsutrustningen, och skärmen visar belastningsvärdet på trycklasten för betongkuben. Utseendet av utrustningsskärmen visas i bild 3.7. Bild 3.7 Skärmen för utrustningen som används till mätning av tryckhållfasthet. 24
När en betongkub ska placeras i provtryckningsmaskinen ska den läggas i mitten av en ritat cirkel. Detta för att tryckbelastningen ska bli centrisk på betongkuben då den belastas, se bild 3.8. När tryckbelastningen är klar ska betongkuben tas ut och en rensning måste göras så att ingen kvarstående krossad betong finns kvar. Nu är maskinen klar, och en ny kub kan läggas i utrustningen. Bild 3.8 En betongkub läggs i provtryckningen. Kuben placeras mitt i cirkeln. Cirkeln syns under kuben. Tryckbelastningen orsaker sprickor i betong, se bild 3.9. Sprickbildning betyder att elasticitetsgränsen har överskridits och att plastisk deformation/sprickbildning har skett i betongen. Bild 3.9 Tryckt betongkub efter uppnådd maximallast, där sprickor och uppkomna tvärdeformationer syns i kuben. 25
3.3 Semi-adiabatisk mätning 3.3.1 Utförandet av försöken i laboratoriet Nedan redovisas de olika arbetsmomenten i laboratoriet för genomförande av semiadiabatmätningarna i fem delmoment (steg 1-5). 1- Höjden på betongmassa Betongen ska gjutas direkt i en hink, och förberedelsen startas med att bestämma höjden för betongmassans nivå i hinken. Detta görs med hjälp av en linjal, höjden på linjalen motsvara avsedd höjd på betongprovet. Gränsen ligger kring 140 mm från hinkens botten. Betongmassan ska fylla hela hinkutrymmet under denna nivå. Markeringen av nivån kan ske med en färgpenna, se bild 3.10. Bild 3.10 Markeringen visar gränsen för hur mycket betongmassa som ska fyllas inuti hinken. 2- Montering av temperaturgivare i betongen Två hålpar ska göras i hinken. Hålens höjd ska dels vara 65 mm från hinkens botten dels 125 mm från botten. Mätningen av avståndet görs med hjälp av linjalen, se bild 3.11. En tråd förs in i hålen och knyts hård så att tråden blir spänd för att temperaturgivarna ska kunna monteras på rätt position i hinken. Hinken försedd med monteringstrådar syns i bild 3.12. 26
Bild 3.11 Bestämning av hålens position i hinken Bild 3.12 Tråden och hinken 3- Temperaturgivare Temperaturgivare fästs mot monteringstrådarna på tre platser i hinken, se bild 3.13. De sätts på bestämda höjder i hinken, Två sätts på höjden 65mm, en i mitten och den andra med 25mm avstånd från kanten. Den tredje placeras på höjden 125mm med avståndet 250mm från kanten. 27
Bild 3.13 Placeringen av temperaturgivare i hinken 4- Värmematta En värmematta, som kan värmas elektriskt, monteras på hinkens utsida, och när detta är klart är hinken färdig för användning till en semi-adiabatisk provning, se bild 3.14. Bild 3.14 Den färdiga hinken med värmekablarna. 5- Semi-adiabatens värmeisolering Efter gjutningen av betong enligt valt recept fylls hinken med betong och därefter fylls det tomma utrymmet ovanför betongens med vatten upp till hinkens överkant. Nu är hinken klar att placeras i semi-adiabaten. Den värmeisolering som omsluter betongen består av cirkulärformad cellplast. Cellpasten är vald för materialets goda värmeisolerande förmåga och låga värmekapacitet. Temperaturförloppet i betongprovet och omgivningsluft registreras kontinuerlig av en samlingsenhet. Provningen har utförts i två parallella försök. Det finns två typer av 28
cirkulärformade semi-adiabater i laboratoriet, och skillnaden består i att två olika cellplasttjocklekar används. I bild 3.15 visas semi-adiabaten med det tjockare cellplastskiktet. Bild 3.15 Semi-adiabat med tjockare cellplastskikt. Semi-adiabaten med mindre cellplasttjocklek visas i bild 3.16, där man också kan se trådarna som förbinder temperaturgivarna med insamlingsenheten, som i sin tur är kopplad till en dator. Det svarta skiktet som visas i figuren är ett högkvalitativt deformerbart tätningsskikt (jämför diskunderlägg ), som vid belastning deformeras något och förhindrar värmeläckage kring trådar och kablar i skarven mellan underdelen och semi-adiabatens lock. Bild 3.16 Semi-adiabaten med den något tunnare cellplastisoleringen. Ett antal äldre betongkuber placeras på semi-adiabatens ovansida för att trycka ihop isoleringsskiktet mellan underdelen och adiabatens lock, se bild 3.17. 29
Bild 3.17 Äldre betongkuber placeras på adiabatens lock. Slutligen visas en bild på insamlingsenheten, se bild 3.18. Kablarna från temperaturgivare i hinkarna kopplas till insamlingsenheten för att registrera temperaturen med hjälp av en dator. Bild 3.18 Insamlingsenheten kopplad till temperaturgivarna i semi-adiabaterna. 30
3.3.2 Introduktion av en ny utrustning för semi-adiabatisk provning Nedan beskrivs den nya semi-adiabaten och tillhörande arbetsmoment i sju delmoment (steg 1-7). 1- Ny utrustning för mätning av hydratationsvärme Den kommersiella programvaran Vema Supervisor är ett modulbaserat system för laboratorieverksamhet. I systemet finns moduler för hantering av resultat från t.ex. övervakning av uppvärmning. Systemet kan anslutas till dataloggern Vema LAB LC-8310, som kan användas dels att logga temperaturer dels till att styra värmeenheter. Vema Lab Black Box Den nya semi-adiabatutrusningen har utvecklat av Vema Venturi AB och kallas för Vema Lab Black Box, se bild 3.19. Utrustningen provas i Luleå tekniska universitet i samband med ett forskningsprojekt. Bild 3.19 En av tre lådor (A, B och C) kallade Vema Lab Black Box I Vema Lab Black Box ingår: Tre isolerade lådor för semi-adiabatisk mätning av den unga betongens hydratationsvärme under härdningsprocessen. Lådorna är stapelbara till tre i höjd, vilket underlättar transport och förvaring. Värmemattor för temperaturstegring och mätning av förluster till omgivningen. Tre behållare (hinkar) för placering av betongen i de isolerade lådorna. Temperaturlogger och styrenhet LC-8310 är en temperaturlogger för övervakning och loggning av mätvärden, se bild 3.20. LC står för Logger Controller. Siffrorna anger antalet ingångar (8), utgångar (3), serieportar (1) samt Internetanslutning eller radio (1- Ja, 0- Nej). Enheten kan logga temperaturförlopp med ett samplingsintervall från 1 sekund upp till 24 timmar. Det inbyggda minnet räcker till 31
över 45000 samplingar vilket motsvarar 24 timmars mätning vid det tätaste intervallet (1 sekund) och upp till 45 dagar vid en timmes intervall. Enheten är både en traditionell logger med åtta ingångar för termoelement (typ T som standard) och en styrenhet med tre utgångar som kan kontrolleras från mjukvaran. De tre reläutgångarna kan användas för att styra värmeslingor, värmemattor eller externa larm. Bild 3.20 Dataloggern LC-8310 I enheten LC-8310 ingår: Åtta universalingångar för termoelement. 2Mb internminne vilket motsvara 45000 mätpunkter i tiden. Seriell kommunikation med PC (Personal Computer) via serieporten (RS-232) Mjukvara Vema Control för körning under Microsoft Windows, seriekabel 2 m samt nätadapter för 220 V AC ingår. Bild 3.21 Serieporten 2- Förberedelser inför en ny mätomgång Installation Vema Supervisor kräver.net framework, som är en del av Windows Vista och Windows 7 samt nyare operationssystem. På äldre operationssytem kan.net framework laddas ner och installeras. 32
Vema Supervisor och installation av serieport Genom att dubbelklicka på Vema Supervisor.exe startas programmet. Innan loggning kan påbörjas första gången måste rätt serieport väljas, vilket görs enligt följande sekvens, se figur 3.1: a. Gå till Options > Settings b. Tillse att en LC-enhet med firmware v1.01 eller högre anslutits med seriekabel till datorn. c. LC-enheten skall vara ansluten till elnätet via DC-omvandlare eller blyackumulator. d. Enhetens nyckelbrytare skall vara vriden medsols (på). e. Välj serieport i listan. f. Klicka på Select port. g. Klicka på OK för att spara inställningarna. Figur 3.1 Installation av serieporten COM 1. Programmet är nu inställt för den valda serieporten. 3- Loggning med Vema Supervisor och en LC-enhet Det finns tre olika sätt att logga data med en LC-enhet-8310 a. Loggning styrd från PC (Personal Computer) Detta är det mest flexibla läget och det enda läge som tillåter styrning av utgångarna på enheten. I detta fall är LC-enheten ansluten till en PC som styr loggningen. Flera sessioner kan vara aktiva samtidigt. b. Loggning styrd från LC-enheten (stand-alone) 33
Loggningen påbörjas från en PC där man anger när loggningen skall startas, avslutas och med vilket intervall mätningar skall göras. Data kan sedan laddas ner till PC för vidare behandling. c. Loggning styrd från LC-enheten med uppladdning av mätvärden i realtid till Internet Detta läge är fortfarande under utveckling. Loggningen initieras antingen från en PC eller från webbgränssnittet. Data laddas löpande upp på Internet för vidare behandling. 4- Start av en ny loggning Start av en ny session för loggning göras enligt följande, se figur 3.2: Välj File > New för att visa fönstret New Session. Figur 3.2 Fönster för start av ny session. Sessionsinställningar I fönstret visat i figur 3.2 kan man välja ett namn för försöket, vilken typ av loggning samt intervall tid för logging. Typ: Välja typ av loggning (Connected to PC, Stand-alone) Titel: Ange en titel som beskriver sessionen samt ge en beskrivning. Intervall: Ange intervall för loggning av temperaturmätningarna. Från och till: Ange start- och sluttid för loggningen. 34