Klimartsmart Betong - Egenskaper & användning Ingemar Löfgren FoU chef Thomas Concrete Group
Betong som ett material Utvecklas gradvis (kontrollerbart) från flytande/plastisk till fast form däremellan händer det mycket!
Betongens tidslinje Blandning Gjutning Tillstyvnande & glättning Tidig hållfasthet 28-d Rivning & återvinning Service life t 0 3h 8h 1d 2d dagar 1 månad månader 1 år 50-100 år Betong, under dess livslängd, måste uppfylla krav gällande ett antal egenskaper (bindetid, hållfasthet & hållfasthetsutveckling, temperaturutveckling, krympning, etc.) och vara beständig m.h.t. den miljö som den ska placeras i (CO 2, frost, klorider, sulfater, syror, etc.). M.h.t. miljöbelastning & resursanvändning (LCA) kan också innebära krav på delmaterial och betongsammansättning.
Blandning Gjutning Tillstyvnande & glättning Tidig hållfasthet 28-d Rivning & återvinning Betongens tidslinje - möjligheter Service life t 0 3h 8h 1d 2d dagar 1 månad månader 1 år 50-100 år Tidig hydratation: Förändra & styra tidiga egenskaper. Tillväxt: Förändra & styra värmeutveckling, hållfasthet, etc. Materialegenskaper: Förbättra egenskaper. T.ex. självläkning, krympning & krypning. Beständighet: Livslängd & nedbrytningsmekanismer
Mineraliska tillsatsmaterial Metakaolin Silikastoft Flygaska (kiselrik) Slagg Flygaska (kalkrik) Kalcinerad skiffer Flygaska (kalkrik): restprodukt från förbränning av brunkol (lignitiskt kol) Flygaska (kiselrik): restprodukt från förbränning av stenkol (bituminöst kol) Silikastoft: restprodukt från tillverkning av kiselmetall och ferrolegeringar Slagg (mald granulerad masugnsslag): restprodukt från järnframställning Metakaolin: kaolinit (aluminiumsilikat) som upphettats till 650-700 C Kalcinerad skiffer: skiffer som upphettats till 650-700 C
Tillsatsmaterial & Cement Slagg (S) Silikastoft (D) Kalksten (LL) Flygaska (V) Portlandcement (K)
ARGUMENT Hållbarhet! Men definitivt också tekniska & ekonomiska!
Skjuvgräns [Pa] Värmeutveckling, W [kj/kg] 80 60 Utnyttjande av tillsatsmaterialens egenskaper Reologi/Arbetbarhet Material CEM I Metakaolin Miljöbelastning Flygaska Slagg (GGBS) Silikastoft CO 2e /ton 780-880 kg 4 kg 52-67 kg Flygaska (hög SiO2) GGBS 300 250 Kulör/Ljushet Värmeutveckling Betong vct eqv 0,50 16mm S3 CEM II/A-LL 42,5 R + GGBS 0% 11% 20% 33% 40 20 0 ökad mängd FA 0 20 40 60 80 Viskositet [Pa s] Flygaska (hög CaO) Beständighet Klacinerad skiffer 200 150 100 50 0 50% 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 Tid från mix [timmar]
Värmeutveckling, W [kj/kg] Temperatur [ C] Hållfasthet [MPa] Betong med låg värmeutveckling Mognadsgrad & värmeutveckling 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Ökad slagdos (0-100% av C) 0% 12,5% 25% 50% 100% 350 300 250 Applikation: Fundament Södra Cell Värö. 70 60 50 40 Temperaturutveckling i 2,5m tjockt kranfundament (7,0x7,0m) Uppmätt (ConReg) och prognos (Hett) Hett 11 (beräknad): Byggcement CEM II/A-LL Anläggningscement 0 0 7 14 21 28 35 42 49 200 56 Ålder [dygn] 150 100 50 Ökad slagdos (0-100% av C) 0 0 12 24 36 48 60 72 Tid från mix [timmar] 0% 12,5% 25% 50% 100% 30 20 10 0 ConReg (0,85m från botten) C40/50 CEM II/A-LL med 50% slagg Hett (max) - C40/50 Bygg 0,40 100% Slagg FBLC50 Hett (max) - Bygg C40/50 Uppmätt Hett (max) & beräknad - ANL C40/50 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 Tid [timmar]
Ex. Bjørvikaprojektet Oslo Specifikation Statens vegvesen: FA= 30-65 % av CEM I. Effektivitetsfaktor k = 0,7 (k = 0,4 enl. EN 206) Betong T max max [MPa] f ct [MPa] Sprickrisk SV 40 61 ºC 3,9 3,8 1,04 28% FA 47 ºC 2,7 3,2 0,86 60% FA 42 ºC 2,1 2,9 0,74 40% Slagg 45 ºC 3,7 3,7 1,01 60% Slagg 45 ºC 3,6 3,2 1,13
Temperatur [ºC] Ex.: UV-betong låg värmeutveckling NL 12: Spec. UV-betong Mycket låg värmeutveckling. 40 35 30 25 20 15 10 0 12 24 36 48 60 72 Tid [timmar] C20/25 28 dygn & C15/20 efter 5 dygn (i konstr.). Möjliggjordes med användning av flygaska & CEM II/A-LL. Ca 8.000 m 3, en besparing av 1120 ton CO 2 (50%). Marieholm: Spec. UV-betong Låg värmeutveckling, motsv. Anläggningscement. C20/25 vid 28 dygn & C15/20 efter 5 dygn (i konstr.). Möjliggjordes med användning av slagg & CEM II/A-LL. Ca 9.000 m 3, en besparing av 1220 ton CO 2 (50%).
Tryckhållfasthet (kub) [MPa] Ex.: Styrd hållfasthetstillväxt Sekantpålar (NL 12) Specifikation (temporär konstruktion): Max 10 MPa vid 3 dygn & max 15 MPa vid 7 dygn. C16/20 efter 28/56 dygn. Möjliggjordes med användning av flygaska & CEM II/A-LL Tot. ca 10.000 m 3, en besparing av 1600 ton CO 2 (45%). Styrd hållfasthet möjliggjorde snabbare byggnation och kostnadsbesparingar. 40 30 vbt = 0,64 20 10 0 17% FA 33% FA 40% FA 46% FA 53% FA 1 10 100 Ålder [dagar]
Kloridmigrationnskoefficient [10-12 m 2 /s] Kloridhalt [% av bindemedel) 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% vct (vbt) = 0,35 0,0% 0 10 20 30 40 50 60 Djup [mm] 100% Slite 100% Anl 95%Anl+5%SF 85%Anl+10%Fa+5%SF 85%ANL+15%RHA CEM III/B Kloridprofil betong Träslövsläge (20 års exponering). Boubitsas, Luping & Utgenannt, SBUF projekt 12684. Ex. Beständighet klorider/korrosion Bestämning av kloridtäthet (kloridmigration), jämf. med fältexponering för beräkning (modellering) av erforderliga täckskikt och förväntad livslängd 16 14 12 10 0,38 CEM I 42,5N SR3 MH/LA 0,45 30% GGBS 0,40 20% FA 0,30 CEM I 42,5N SR3 MH/LA 0,38 25% GGBS 0,45 60% GGBS 0,39 12% FA + 4% Si 0,38 15% GGBS + 5% Si 0,30 15% GGBS + 5% Si 8 6 4 2 5 10-12 3 10-12 Beräknade erforderliga täckskikt. Luping & Löfgren: Chalmers tekniska högskola, Bygg & miljöteknik, Rapport. no. 2016-4. 0 28 56 180 Ålder [dygn]
Ersättningsmängd Nivåer & effekter Arbetbarhet Reduktion CO 2 Red. värmeutveckling Mognadsgrad (tillväxt) Behov härdning & skydd Mekaniska egenskaper Beständighet
Klimartsmart Betong Sedan 2006 har Thomas Concrete importerat tillsatsmaterial, flygaska och mald granulerad CaO masugnsslagg (GGBS). Drivkrafter: Tekniska, Miljömässiga & Ekonomiska fördelar. Fördelar och möjligheter har hittills främst utnyttjats i industribyggnader & temporära anläggningskonstruktioner (TrV) p.g.a. regelverken. Branschen måste utvecklas, anamma tekniker och inte bli fast i det gamla. Lime CaO GGBS Portland cement Glass SiO2 Silica Natural pozzolans Clay Fly ash high SiO2 Fly ash high CaO Al2O3 Metakaolin Kalcium aluminate SiO2 Al2O3
För mer material och information besök vår monter nr 37 samt vårt kunskapscenter : http://c-lab.se/forskning-och-utveckling2/vart-kunskapscenter http://thomasbetong.se/vart-kunskapscenter