Krympning, frostbeständighet och ASR vid användning av krossat berg som betongballast Hans-Erik Gram Björn Lagerblad Hans-Erik Gram
Krympning Enligt svensk standard 13 72 15 bestäms krympning på prismor som efter avformning vid 1 dygns ålder vattenlagras i 6 dygn därefter följs vikt och dimension (längd) efter 14, 21, 35, 63, 119 och 231dygns ålder. Detta innebär att betongen kan svälla/ta upp vatten under den första veckan. När krympningsmätningen påbörjas har betongen redan uppnått långt över 50% av sin 28-dygnshållfasthet. Helt förseglade provkroppar (efter avformningen) har också studerats.
Krympning, forts Betong är formbart i färskt tillstånd men allteftersom de kemiska processerna kommer igång så minskar formbarheten. De kemiska processerna resulterar också i en kemisk krympning och under det första dygnet, då betongen ligger i sin form sker en så kallad autogen krympning som inte fångas upp i standardprovningen.
Krympning, forts
Anläggningsbetong, vct 0,45, lufttillsats, Sättmått cirka 150 mm Vikt Cirka 800 kg Volym 304 l Stenmjöl 0-4 mm Utbytbart 91 kg 823 kg 180 kg 41 l luft 34 l Makadam 4-8 mm 315 l Makadam 8-16 mm 180 l vatten Konstant 400 kg 125 l Anläggningscement
Krympprovkroppen och dess hantering SS 137215 Mätdubbar i ändytorna a = 100 a = 100 L = 400 Betong i form under 1 dygn, sedan avformning Mätning 1 Vattenlagring i 6 dygn Mätning 2 Sedan i Konditioneringsrum RH + 50% Mätning 3-8 Vanliga provkroppar och helt förseglade provkroppar har studerats
Resultat - krympförsök N5 K 59 K 40-1 K 41-1 K 4 K 57 K 56 Flytdos 0,54 3,33 2,47 1,66 4 4 1,68 Vanlig 0,81 0,79 0,82 0,61 0,72 0,73 0,71 Förhindrad 0,36 0,26 0,37 0,32 0,46 0,64 0,34 SLUTSATS: Ingen skillnad i krympning!!!!!!
Alkalisilikareaktionen (ASR) och kross från granitiska bergarter ASR är en reaktion där de alkaliska (högt ph) porlösningarna löser upp ballasten så att det bildas en alkalisilikagel (vattenglas). Denna gel tar upp vatten vilket ger upphov till en svällning som spräcker betongen. Förutsättningarna är ett högt ph (alkaliskt cement), reaktiv ballast och tillförsel av fukt Löslig silika i ballast + alkalihydroxide i porlösningarna alkalisilika gel [xsio 2 ] [yna(k)oh] [Na(K) y Si x O z vattenhaltig] [Na(K) y Si x O z vattenhaltig] [H 2 O] [Na(K) y Si x O z wh 2 O] När det gäller granitisk sten så är porfyr och mylonit reaktiva. Stenmaterial upp ner till ca 1 mm måste undersökas med avseende på ASR. Detta kan göras i stenbrottet. Det nya problemet är vad som sker med finmaterialet. Det påstås att det sker jonutbyten som påverkar ASR
För att det skall bli en reaktion så måste ballasten lösas upp och reaktionen ger en förändring av porlösningarna sammansättning. Alkalisilikareaktionen förbrukar OH- och alkalijoner. Man skulle även kunna få en reaktion om det sker ett jonutbyte så att mängden alkalijoner ökar. För att testa detta så har det tillverkats finbruk med 1 del filler och en del högalkalist cement (Cementas snabbcement CEM 1). vct är 0,5 och vpt 1,0 Från dessa har det efter lagring gjorts en porpressning och porlösningarna har analyserats.
Porlösningar från porpressning ph Ca mg/l S mg/l K mg/l Na mg/l Si mg/l Al mg/l K2 Granit 13,4 84,0 53,6 7350 1570 K20 Granit 13,4 89,8 64,2 8650 1700 K16 Granit 13,5 79,2 71,9 9030 1890 K23 Granit 13,4 89,2 57,2 8280 1710 K29 Granodiorit 13,4 82,0 64,1 8800 1670 K57 Granit 13,4 80,2 74,4 8550 1880 K-fsp 13,4 85,3 73,3 9470 1620 K27 kalksten 13,4 77,4 119.0 10500 1670 Na-fsp 13,2 79,3 75,0 9010 1730 Wollastonit 13,2 94,3 54,9 9010 1420 Nefelin Syenit 13,5 13,0 445 11500 8410 15,3 21,5 Låg ph bruk 11 172,0 445 563 340 32,2 Porlösningarna har ungefär samma sammansättning förutom för Nefelinsyenit och låg ph bruk där vi vet att det skulle skilja. Detta visar att det inte sker någon upplösning eller något jonutbyte med bergartsmjöl eller enskilda mineral vilket i sin tur visar att det inte föreligger någon risk för finmaterial från granit att ge påverka ASR Likväl måste man tillse att bergarten inte är ASR-reaktiv
Frostbeständighet N5 K 59 K 40-1 K 41-1 K 4 K 57 K 56 Flytdos 0,54 3,33 2,47 1,66 4 4 1,68 Luftdos 0,03 0,07 0,02 0,09 0,11 0,1 0,1 lufthalt 3,9 3,5 3,2 4 2,8 4,4 4,8 Avflagn 0,02 0,02 0,03 0,03 0,14 0,03 0,02 Mycket god frostbeständighet: < 0,1 kg/m 2 God frostbeständighet: < 0,5 kg/m 2 SLUTSATS: Rätt lufthalt ger mycket god frostbeständighet
Sammanfattning Våra undersökningar visar att betong tillverkad med krossat berg har lika god beständighet vad gäller Krympning ASR Frostbeständighet Som betong tillverkad med naturgrus bara gällande regler följs i vanlig ordning.