Handledning version 1.0. Datorprogrammet BI Dry Handledning för framtagning av uttorkningsprognoser
INNEHÅLLSFÖRTECKNING Sid Allmänt 3 Generell teknisk bakgrund 3 Öppning av programmet/bakgrundsfönster 3 Beskrivning av beräkningsfall i fem steg 4 Allmänt 4 Steg 1 av 5: Nytt projekt 4 Steg 2 av 5: Förutsättningar 5 Steg 3 av 5: Val av konstruktion 8 Steg 4 av 5: Aktiviteter 9 Steg 5 av 5: Resultat 12 Resultatredovisning 13 Allmänt 13 Fliken Konstruktion 14 Fliken Uttorkningsförlopp 14 Fliken Hållfasthetstillväxt 15 Fliken Fuktprofil 15 Fliken Övrigt 18 Några beräkningsförenklingar 18 Allmänt om modellering 18 Samtidig temperatur- och fuktändring 19 Uttorknings- och uppfuktningsisotermer 19 Inverkan av avjämningsmassa 19 Pågjutning av befintlig betong 19 Inverkan av vatten stående på konstruktionen 20 Referenser 20 2
Allmänt Datorprogrammet Bi Dry är utvecklat av Betongindustri AB. Programmet upplåtes för användning genom tidsbegränsade enanvändarlicenser. Programmet får endast användas av licensierade användare. Gå in på www.bidry.se för att ansöka om en användarlicens. Betongindustri AB svarar inte för direkta eller indirekta skador, utebliven vinst eller annan ekonomisk skada till följd av användning av BI Dry. Generell teknisk bakgrund Programmet BI Dry gör först en beräkning av temperaturförloppet, och baserat på de framräknade temperaturerna görs därefter en fuktberäkning. De bakomliggande modellerna och erforderliga ekvationer redovisas i Jonasson, Carlsson och Mjörnell (2005) och Jonasson, Carlsson och Mjörnell (2006). Programmet BI Dry baseras vad gäller värmeutveckling, mognadsutveckling och hållfasthetstillväxt på resultat redovisade i Hedlund och Jonasson (1999). Ett antal betonger tillverkade hos Betongindustri har undersökts med avseende på uttorkning och självuttorkning. Beräkningar med programmet BI Dry har jämförts med dessa försöksresultat. Följande betonger (vct = vattencementtal) har studerats: Tabell 1. Undersökta betonger Produktnamn vct TorkBI 1 0.34 TorkBI 2 0.38 TorkBI 3 0.43 TorkBI 4 0.47 TorkBI 5 0.53 C25/30 0.66 Öppning av programmet/bakgrundsfönster Genom att dubbelklicka på ikonen, som placeras på skrivbordet vid installationen, öppnas programmet BI Dry. Man får då upp bakgrundsfönstret med programmet BI Dry:s huvudmeny med följande val: - Arkiv - Alternativ - Fönster - Hjälp Menyalternativ Arkiv innebär att man antingen kan skapa ett nytt projekt (=beräkningsfall) eller öppna ett tidigare sparat beräkningsresultat, se figur 1. 3
Figur 1 Bakgrundsfönstret vid start av programmet med alternativet Arkiv öppnat. Genom Arkiv + Öppna kan tidigare projekt öppnas. Beskrivning av beräkningsfall i fem steg Allmänt Ett helt nytt projekt väljs i bakgrundsfönstret (figur 1) genom markeringen Arkiv + Skapa nytt projekt. Användaren måste nu ange alla erforderliga parametrar som definierar aktuellt projekt. Man kan hoppa fram och tillbaks mellan steg 1 och steg 5. Det sker dock en viss kontroll att erforderliga parametrar har fått tillåtna värden på aktuellt steg, och om ett sådant värde är felaktigt eller saknas anges detta i en meddelanderuta, och tillåtet värde måste anges innan man kan gå vidare till nästa steg. Steg 1 av 5: Nytt projekt Här ska man ge uppgifter för identifiering av aktuellt projekt för beräkningen, vilket görs med fri egen text för följande fyra rubriker: Företag: Kontakt: Projekt: Konstruktion: Man kan hoppa mellan dessa fyra rubriker antingen genom att klicka med muspekaren eller använda tangentbordets TAB-funktion. Innehållet under dessa fyra rubriker kommer senare att skrivas ut i programmets rapportdel. Som default-värde för Företag och Kontakt ansätts den person som är registrerad på programlicensen. Slutligen anges på steg 1 under rubriken Filnamn den plats på datorn och det valda namnet på projektfilen, som senare skapas när det aktuella projektet har uppnått sin lösning inom angivna förutsättningar, se figur 2. 4
Figur 2 Exempel på ifyllt protokoll för Steg 1 av 5: Nytt projekt Man hoppar vidare till steg 2 genom att musklicka på pilspetsen längst ned till höger. Övergången till steg 2 kan göras med alla parametrar enligt defaultinställningen, vilket dock inte är att rekommendera. Steg 2 av 5: Förutsättningar Under rubriken Förutsättningar anger man följande värden: - Betongleverantör - Gjutdatum - Datum då ytskikt skall läggas - RFkrav och Ytskikt Kod/Material (HusAMA 98) - Gjuttemperatur Betongleverantör Med hjälp av det hårkors som visas på skärmen när muspekaren flyttas över kartan till vänster inom steg 2, klickar man på den ort/region som är aktuell för leverans av betongen. För Stockholms- och Göteborgsregionen har man en undermeny i form av leverantörer inom regionen. När man valt leverantör har man också valt omgivande miljö (lufttemperatur och luftfuktighet). I beräkningen anges lufttemperatur och luftfuktighet som punktvärden var tredje timme. Miljön är förvald och relaterad till SMHI:s statistik för respektive klimatzon som medelvärdet under perioden 1986 2006. Inverkan av regn baseras på antalet regndagar för respektive månad lika med de dagar som statistiskt (1986 2006) har mer än 1 mm regn. I beräkningen simuleras regn med hjälp av varierad omgivande RF (relativ fuktighet) för respektive regndag enligt figur 3. 5
Figur 3 Simulering av regn för regndag = 12 maj. Den blå kurvan anger luftfuktigheten och den röda kurvan visar lufttemperaturen. Med den 12 maj som regndag, se figur 3, simuleras omgivande fuktighet på följande sätt: 1) Vid dygnets början för regndagen (kl 00:00) används RF-värdet från SMHI:s statistik. 2) Kl 18:00 på regndagen ansätts RF = 100 % med linjär ökning från start av dygnet. RF = 100 % bibehålls därefter i 6 timmar (till kl 24:00 på regndagen). 3) Dygnet efter en regndag startar med RF = 100 % (kl 00:00), som under dygnet sjunker linjärt till det värde som vid dygnets slut är aktuellt enligt SMHI:s statistik. Man kan notera att det ovan beskrivna sättet att beakta regn bara är ett sätt av oändligt många möjligheter. Det som ur uttorkningssynpunkt är mest ogynnsamt är när man har långa perioder (dagar eller veckor) med fritt vatten på en horisontell betongyta. Det kan t ex vara efter ett ihållande regn eller att det skett en vattenskada eller att det finns lågpunkter, där vatten samlas och blir kvar på konstruktionen. Då sker en kapillär insugning, som beroende på betongens vct får olika konsekvenser för konstruktionens uttorkning. Slutresultatet, se Johansson (2005) och Johansson och Nilsson (2006), kan förenklat beskrivas med att låga vct (lägre än vct = ca 0.45) leder till en marginell förlängning av uttorkningstiden, medan höga vct (större än eller lika med vct = ca 0.45) kan ge avsevärd förlängning av uttorkningstiden. I de uttorkningsprognoser, som redovisas utifrån beräkningar i BI Dry för betonger med vct > 0.45, ges en allmän rekommendation enligt figur 4. Om vatten förväntas bli stående på konstruktionen under längre tid, bör TorkBI 3 användas! Figur 4 Allmän rekommendation om vatten förväntas bli stående på konstruktionen under längre tid. Gjutdatum Gjutningen anges i steg 2 genom att använda rullgardinsmenyerna för datum respektive klockslag under rubriken Gjutdatum. Som default-värde anges dagen för utförande av beräkningen för tiden kl 12:00. Klockslaget för gjutningen är vanligen av marginell betydelse, men kan ha inverkan på härdningsförloppet vid stor variation mellan dag- och natt-temperatur. 6
Datum då ytskikt skall läggas Senaste datum för läggning av ytskikt anges i steg 2 genom att använda rullgardinsmenyn under rubriken Datum då ytskikt skall läggas. Som default-värde anges fyra månader efter gjutningen, men man kan enkelt välja godtyckligt datum dock högst ett år efter gjutningen. Det angivna datumet är lika med slutet av beräkningstidpunkten för aktuellt projekt. RFkrav och/eller Ytskikt Kod/Material (HusAMA 98) Kravet på erforderlig uttorkning i s k ekvivalent punkt i konstruktionen styrs i BI Dry genom valet av ytskikt i rullgardinsmenyn under rubriken Ytskikt Kod/Material (HusAMA 98). Detta kan ske på två sätt: eller 1) Val av ytskikt enligt menylistan 2) Ange Välj RFkrav manuellt I första fallet sker valet av RFkrav automatiskt i relation till valt ytskikt, och i andra fallet skall användaren ange ett RFkrav (mellan 65 % och 95 %). Gjuttemperatur Aktuell gjuttemperatur (i formen efter hantering och bearbetning på arbetsplatsen) anges genom musklickning på värdepilarna i anslutning till gjuttemperaturens storlek. Man kan även manuellt skriva in ett värde på gjuttemperaturen (mellan 5 C och 30 C) Ett exempel på ifyllt protokoll för steg 2 visas i figur 5. Figur 5 Exempel på ifyllt protokoll för Steg 2 av 5: Förutsättningar Avslutning av steg 2 Man kan från steg två antingen återgå till steg 1 (genom musklickning på vänster pilspets längst ner till vänster) eller gå vidare till steg 3 (genom musklickning på höger pilspets längst ner till höger). I bägge fallen sker en viss kontroll av angivna parametervärden, och vid upptäckta fel visas en meddelande-ruta, där det i klartext framgår vad som ska ändras/kompletteras. 7
Steg 3 av 5: Val av konstruktion Valet av konstruktion startar med att man, med hjälp av musklickning i cirkeln till vänster om namnet, väljer en av de två konstruktionsgrupper, antingen eller - Platta på mark - Mellanbjälklag Under respektive grupp finns typkonstruktioner, som väljs genom musklickning på respektive illustration, enligt följande alternativ: Platta på mark: Mellanbjälklag Platta direkt på mark Platta på mark med isolering Platta på mark med isolering och plastfolie Platta på befintlig betong Bjälklag med konventionell form Bjälklag med plattbärlag Pågjutning på håldäcksbjälklag Pågjutning på befintligt bjälklag Bjälklag med kvarsittande stålform För samtliga typkonstruktioner kan man, inom vad som bedömts vara rimliga gränser, välja den nygjutna konstruktionens tjocklek (H). För platta på mark med isolering skall även isoleringens tjocklek (h) anges, och för fallet Mellanbjälklag/Pågjutning på befintligt bjälklag ska den befintliga betongens tjocklek anges (h). Erforderliga konstruktionstjocklekar kan ändras genom musklickning på värdepilarna eller genom manuell inskrivning av ett värde i värderutan. Ett exempel på ifyllt protokoll för steg 3 visas i figur 6. Figur 6 Exempel på ifyllt protokoll för Steg 3 av 5: Val av konstruktion 8
Avslutning av steg 3 Man kan från steg tre antingen återgå till steg 2 (genom musklickning på vänster pilspets längst ner till vänster) eller gå vidare till steg 5 (genom musklickning på höger pilspets längst ner till höger). I bägge fallen sker en kontroll av angivna parametervärden inom förvalda gränser, och vid upptäckta fel visas en meddelande-ruta, där det i klartext framgår vad som ska ändras. Steg 4 av 5: Aktiviteter Inom detta steg anges olika arbetsplatsaktiviteter, såsom - Täckning - Golvvärme - Formrivning - Tak på - Inomhusklimat Samtliga tidsangivelser markeras genom att man 1) genomför en musklickning på aktuell aktivitet följt av 2) musklickning i visad kalender för tidpunkten för start av och i förkommande fall avslutning av aktiviteten. Datum, klocktid, lufttemperatur och luftfuktighet visas i en meddelanderuta för det läge som muspekaren befinner sig över, och när man kommit till den tidpunkt man avser görs en musklickning. Det finns fyra zoom-lägen av tidsskalan i kalendern, vilket framgår av symbolen för förstoringsglaset strax ovanför pilspetsen i nedre vänstra delen av aktivitetsfönstret. Val av zoom-läge genomförs med musklickning på någon av de fyra stapelsymbolerna, och förstoringsglaset flyttas till valt läge. Skroll-linjalen under tidskalendern används för att visa olika delar av tidsskalan, och i lägsta tidsupplösningen finns ca fem månader inom den kalender som visas på skärmen. I detta läge är det möjligt att klicka aktiviteterna med rätt val av datum. Vid behov kan klockslagen efterjusteras med 1 timmes upplösning för respektive aktivitet. Den högsta tidsupplösningen innebär att man med hjälp av musklickningar på tidsskalan kan ange aktiviteter på 3 timmar när, samt att man med efterjusteringar även nu kan ange tider med en timmes upplösning. Täckning Vid val av täckning ska man först musklicka på aktiviteten Täckning. Därefter klickar man först på starttiden för täckningen i den tidsupplösning som valts, och därefter på tiden för avtäckning. När både starttid för täckning och tidpunkten för avtäckning angetts framgår den valda tiden av hakparenteser och att aktuellt tidsspann svagt mörkmarkeras. Om man har ett mörkmarkerat tidsspann för aktiviteten Täckning och sätter muspekaren i höjd med aktiviten, visas ett gement i inom en liten ruta. Genom att musklicka på detta i får man upp detaljer om täckningen, där man dels med en timmes upplösning kan välja klockslag för täckning/avtäckning, dels kan välja mellan täckning med Plastfolie eller Högvärdig täckning. Täckning med Högvärdig täckning innebär användningen av 10 mm ethafoam (liggunderlag), vilket är ett effektivt sätt att tillvarata värmen i konstruktionen vid kall väderlek. Kom ihåg att musklicka på knappen markerad OK för att avsluta och bekräfta valda detaljer för täckningen. Golvvärme Vid påskyndande av uttorkningen med golvvärme, ska man först musklicka på aktiviteten Golvvärme. Därefter klickar man först på tiden för påslagning av golvvärmen i den tidsupplösning som valts, och därefter på tiden då golvvärmen slås av. När både tid för påslagning respektive avslagning av golvvärmen angetts framgår den valda tiden av hakparenteser och att aktuellt tidsspann svagt mörkmarkeras. 9
Om man har ett mörkmarkerat tidsspann för aktiviteten Golvvärme och sätter muspekaren i höjd med aktiviten, visas ett gement i inom en liten ruta. Genom att musklicka på detta i får man upp detaljer om golvvärmen, där man dels med en timmes upplösning kan välja klockslag för påslagning/avslagning, dels kan välja mellan användning av Värmekablar eller Varmvattenslingor. För fallet Värmekablar ska man dessutom ange kablarnas effekt samt kablarnas centrumavstånd. För fallet Varmvattenslingor ska man dessutom ange vattentemperatur och centrumavsånd mellan slingorna. Kom ihåg att musklicka på knappen markerad OK för att avsluta och bekräfta valda detaljer för golvvärmen. Användning av golvvärme för en utomhuskonstruktion innebär främst att betongens självuttorkning påskyndas, vilket är mest gynnsamt om man under perioden för golvvärme dels täcker med Högvärdig täckning för att behålla värmen, dels genomför åtgärder så att inte eventuellt regn/snö kan fukta upp betongen. Användning av golvvärme när man har tak över konstruktionen och det finns möjlighet till förhöjd lufttemperatur bör ske utan täckning av ytan. Vid för höga temperaturer i betongen ( 52 C) gäller inte framtagna modeller, varför beräkningen avbryts när detta inträffar, och det visas en meddelanderuta, som ger rådet: Minska på uppvärmningen och försök igen! Formrivning Formrivning är endast aktuellt för typkonstruktionen Mellanbjälklag/Bjälklag med konventionell form. I alla andra fall är inte formrivning aktuell, varför i det senare fallen aktiviteten Formrivning är inaktiverad. Om formen ska rivas, ska man först musklicka på aktiviteten Formrivning. Därefter klickar man på tiden för formrivning i den tidsupplösning som valts. I detta läge bildas endast en vänsterparentes och all tid till höger om denna mörkmarkeras svagt. Om man har ett mörkmarkerat tidsspann från tiden för Formrivning och sätter muspekaren i höjd med aktiviten, visas ett gement i inom en liten ruta. Genom att musklicka på detta i får man upp detaljer angående tidpunkten, där man med en timmes upplösning kan välja klockslag för formrivningen. Kom ihåg att musklicka på knappen markerad OK för att avsluta och bekräfta vald tidpunkt för formrivningen. Tak på Aktiviteten Tak på anger det läge då betongen skyddas från regn utan att det sker någon ändring av lufttemperatur eller luftfuktighet. Det enda som sker är att simuleringen av regndagar upphör. Om situationen med regnskyddad betongyta ska modelleras, ska man först musklicka på aktiviteten Tak på. Därefter klickar man på tiden för regnskyddet i den tidsupplösning som valts. I detta läge bildas endast en vänsterparentes och all tid till höger om denna mörkmarkeras svagt. Om man har ett mörkmarkerat tidsspann från tiden för Tak på och sätter muspekaren i höjd med aktiviten, visas ett gement i inom en liten ruta. Genom att musklicka på detta i får man upp detaljer angående tidpunkten, där man med en timmes upplösning kan välja klockslag för start av regnskyddet. Kom ihåg att musklicka på knappen markerad OK för att avsluta och bekräfta vald tidpunkt för Tak på. 10
Inomhusklimat Aktiviteten Inomhusklimat anger det läge då betongen kan torka ut för en klimatsituation som kan styras till att motsvara ett inomhusklimat, dvs ske för en konstant lufttemperatur och en konstant luftfuktighet. Situationen med inomhusklimat MÅSTE ALLTID finnas med i beräkningen, varför man alltid måste musklicka på aktiviteten Inomhusklimat. Efter att aktiviteten för Inomhusklimat aktiverats klickar man på tiden för start av aktiviteten i den tidsupplösning som valts. I detta läge bildas endast en vänsterparentes och all tid till höger om denna mörkmarkeras svagt. Då man aktiverat Inomhusklimat och sätter muspekaren i höjd med aktiviten, visas ett gement i inom en liten ruta. Genom att musklicka på detta i får man upp detaljer angående starttidpunkten och valet av inomhusklimat Man kan med en timmes upplösning välja klockslag för start av inomhusklimatet och man kan fritt välja temperatur (default-värde 15 C) och luftfuktighet (default värde RF = 60 %). Kom ihåg att musklicka på knappen markerad OK för att avsluta och bekräfta vald tidpunkt och valt inomhusklimat. Aktiviteten Tak på måste alltid ske FÖRE aktiviteten Inomhusklimat, varför en viss automatisk justering sker om angivna tider inte uppfyller detta villkor. Var uppmärksam på detta och kontrollera alltid att tidpunkterna i tidskalendern är de avsedda. Däremot finns det inget krav på att aktiviteten Tak på måste vara aktiverad. Ett exempel på ifyllt protokoll med alla aktiviteter påslagna visas i figur 7. Av figuren framgår även de RF-värden (blå kurva) och lufttemperaturer (röd kurva) som gäller för beräkningen. Notera att regntopparna med RF = 100 % upphör från tiden för start av aktiviteten Tak på. Figur 7 Exempel på ifyllt protokoll för Steg 4 av 5: Aktiviteter, där för en komplett illustration alla aktiviteter markerats. Den röda stapeln till vänster anger lufttemperaturen och den blå stapeln till höger anger lufttemperaturen för vald klimatzonen för den tidpunkt som styrs av muspekarens horisontella läge i tidskalendern. Avslutning av steg 4 Man kan från steg fyra antingen återgå till steg 3 (genom musklickning på vänster pilspets längst ner till vänster) eller gå vidare till steg 5 = beräkning av valt projekt (genom musklickning på rutan Starta beräkning längst ner till höger). I bägge fallen sker en kontroll av 11
att aktiviteten Inomhusklimat har markerats, och om så inte är fallet visas en meddelanderuta med varningstexten: Tid då inomhusklimat råder har ej angivits. Steg 5 av 5: Resultat Direkt man kommer till steg 5 startar beräkningen genom att BI Dry gör en första beräkning med betongen TorkBI 3, och en kurva för RF (%) på ekvivalent konstruktionsdjup ritas ut under tiden som beräkningen pågår. Två olika situationer kan uppstå: 1) Beräkningen med TorkBI 3 uppfyller uttorkningskravet 2) Beräkningen med TorkBI 3 uppfyller inte uttorkningskravet Uttorkningskravet innebär att en beräknad RF OK = RF krav 2 % underskrids under vald beräkningstid. RF OK markeras i diagrammet med heldragen röd linje. Om 1) inträffar sker nästa beräkning automatiskt med betongen TorkBI 4. Skulle användningen av TorkBI 4 uppfylla kravet fortsätter beräkningen automatiskt med TorkBI 5, och om kravet uppfylls även med TorkBI 5 sker en sista beräkning med betongen C25/30. Om någon av beräkningarna i denna kedja för betonger med successivt ökande vct inte uppfyller uttorkningskravet upphör beräkningen. BI Dry anger som lösning den betong som har högst vct och uppfyller uttorkningskravet. Om svaret blir betong TorkBI 4, TorkBI 5 eller C25/30 anges följande text, se vidare kapitlet Steg 2 av 5: Förutsättningar/Betongleverantör: Om vatten förväntas bli stående på konstruktionen under längre tid, bör TorkBI 3 användas! Om 2) inträffar sker nästa beräkning med betongen TorkBI 2. Skulle användningen av TorkBI 2 uppfylla kravet stannar beräkningen och anger TorkBI 2 som lösning till aktuellt projekt. Om inte kravet uppfylls med TorkBI 2 görs en sista beräkning med betong TorkBI 1. Om uttorkningskravet inte uppfylls för TorkBI 1 anger BI Dry följande meddelanderuta: Om någon lösning på projektet inte hittats är enda möjligheten att stega tillbaka i indataguiden och ändra på förutsättningarna. Om en lösning har hittats, t ex för TorkBI 2 eller TorkBI 1, presenteras en meddelanderuta som visar detaljer för aktuell prognos. Ett exempel på meddelande med TorkBI 2 som lösning kan se ut på följande sätt: 12
När en lösning hittats har man två val antingen vill man förändra något och stegar tillbaka till steg 4 genom att musklicka på pilspetsen längst ner till vänster på steg 5 och vidare in i förutsättningarna för att söka en alternativ lösning, eller man accepterar lösningen och går till programmets rapportdel genom att musklicka på rutan markerad Skapa rapport längst ner till höger, se figur 8. Figur 8 Exempel på utseende av steg 5 för ett fall, där TorkBI 2 har hittats som lösning på ett projekt. Notera att när man väl har gått till programmets rapportdel kan man inte stega tillbaka in i guiden med de fem stegen för att justera/ändra förutsättningarna för ett projekt. Man är hänvisad till att börja om från början med ett nytt projekt, vilken från programmets rapportdel kan genomföras genom att i huvudmenyn välja Arkiv + Skapa nytt projekt. Alternativt kan man alltid göra en ny beräkning genom att ånyo starta programmet BI Dry. Resultatredovisning Allmänt När man musklickat på Skapa rapport efter att steg 5 i indataguiden gett en godtagbar prognos, hamnar man i BI Dry:s rapportdel, som består av följande fem flikar: - Konstruktion - Uttorkningsförlopp - Hållfasthetstillväxt - Fuktprofil - Övrigt När man befinner sig i BI Dry:s rapportdel kan man när som helst gå till Huvudmenyn, klicka på Arkiv + Skriv ut, och då produceras en rapportsida för utskrift, vilken innehåller den information som visas under flikarna Konstruktion och Uttorkningsförlopp. Resultaten under övriga tre flikar presenteras i BI Dry genom den information, som visas på bildskärmen. När man kommit till BI Dry:s rapportdel skrivs projektfilen till den plats och med det namn, som angavs under Steg 1 av 5 i indataguiden. Denna projektfil lagrar exakt samma information, som presenteras i resultatredovisningen, och man kan betrakta projektfilen som en digital dokumentering av den genomförda prognosen. 13
Fliken Konstruktion Under fliken Konstruktion redovisas på bildskärmen de uppgifter som angavs under Steg 1 till Steg 4 i indataguiden, dvs här sker en komplett indatabeskrivning för aktuell prognos, se figur 9. Denna information är identisk med första delen av den utskriftsrapport som skapas av BI Dry. Figur 9 Exempel på bildskärmens utseende under fliken Konstruktion. Fliken Uttorkningsförlopp Under fliken Uttorkningsförlopp visas utvecklingen av RF i den s k ekvivalenta punkten i vald konstruktion, se den heldragna svarta kurva i figur 10. Läget i konstruktionen för den ekvivalenta punkten framgår av texten ovanför diagrammet. a) b) c) Figur 10 Exempel på bildskärmens utseende under fliken Uttorkningsförlopp. Markeringarna a c visar tre tidsperioder för olika konstanta T klimat och RF klimat. 14
Exakt diagramutseendet som visas i figur 10 presenteras i utskriftsrapporten. Utseendet på bildskärmen kan påverkas genom att man kan släcka/tända godtycklig kurva genom att med musklickningar bocka av/bocka på i de kvadratiska rutor som visas under diagrammet. Man kan även släcka/tända den etikett som visas till höger om diagrammet. Genom att markera Datum eller Dygn under rubriken Skala längst ner på fönstret, kan man ändra skala för horisontalaxeln. Med begreppet Dygn avses tiden efter gjutning av betongen. Slutligen kan man genom musklickning markera godtycklig punkt på vilken som helst av uppritade kurvor. Värdet i den markerade punkten anges efter texten Markering under rubriken Skala längs ner på fönstret. Man kan ibland behöva upprepa musklickningen för att bara markera en punkt på en vald kurva. Som framgår av figur 10 redovisas RF klimat och T klimat i detta fall för tre perioder (markerade a c i figuren), vilket i aktuellt fall utgörs av: a) tiden från gjutning till start av aktiviteten Tak på b) tiden från start av aktiviteten Tak på till start av aktiviteten Inomhusklimat c) tiden från start av aktiviteten Inomhusklimat till beräkningstidens slut. Dessa tre perioder kan funktionellt benämnas: a) Utomhusklimat utan regnskydd b) Utomhusklimat under regnskydd c) Inomhusklimat Under samtliga dessa tre tidsperioder beräknas och presenteras det exakta medelvärdet på T klimat och RF klimat under aktuell period. Tidsperioderna a och b är inte alltid aktiverade, medan tidsperiod c alltid måste finnas med i beräkningen. Fliken Hållfasthetstillväxt Under fliken Hållfasthetstillväxt visas utvecklingen av medeltryckhållfasthet för konstruktionen. Då skillnaden i mognad inom bjälklaget är mycket litet utgör medelvärdet ett representativt värde för aktuell konstruktion. Den redovisade hållfasthetskurvan presenteras inte i utskriftsrapporten. Utseendet på bildskärmen kan påverkas genom att man kan släcka/tända den etikett som visas till höger om diagrammet. Man kan även ändra skala för horisontalaxeln genom att markera Datum eller Dygn under rubriken. Med begreppet Dygn avses tiden efter gjutning av betongen. Slutligen kan man genom musklickning markera godtycklig punkt på den uppritade kurvan. Hållfasthetsvärdet i den markerade punkten anges efter texten Markering under rubriken Skala längs ner i fönstret. Man kan ibland behöva upprepa musklickningen för att bara markera en punkt på kurvan. Hållfasthetsvärdet kan användas för bedömning av tiden för skydd mot skador vid tidig frysning, vilket anses vara uppfyllt om tryckhållfastheten uppnått värdet 5 MPa. Hållfastheten kan även användas för bedömning av formrivningstiden för fallet Mellanbjälklag/Konventionell form, och enligt rekommendationerna i BBK04 bör tryckhållfastheten vid rivning av bärande form vara minst 70 % av fordrad hållfasthet. Fliken Fuktprofil Under fliken Fuktprofil visas två typer av diagram till vänster information om själva fuktprofilen och till höger redovisas temperaturer, som kan ge viss information om bakgrunden till uppkomna fuktprofiler. Ingen av dessa diagram presenteras i utskriftsrapporten. 15
De visade skalorna kan inte justeras, men diagrammen är åtskilda med en vertikal list, som med hjälp av att musklickning och musrörelser kan förflyttas horisontellt. Härmed kan det ena diagrammet förstoras horisontellt på bekostnad av det andra diagrammet, vilket kan uppfattas som en praktisk justering av den horisontella skalan. De tre temperaturer, som presenteras till höger i fönstret, är: - Betongens medeltemperatur över studerad konstruktion (= Betongtemperatur medel) - Temperaturskillnaden mellan den studerade betongens underkant och omgivningens temperatur, dvs markens temperatur eller lufttemperaturen under bjälklaget beroende på vilket typfall som studeras (= Delta temp under) - Temperaturskillnaden mellan den studerade betongens överkant och lufttemperaturen ovanför studerad konstruktion (= Delta temp över) Man vet att vid högre betongtemperatur sker dels en snabbare självuttorkning, dels en snabbare fuktvandring i betongen. Grundprincipen är att man vill hålla en hög betongtemperatur för att snabbare uppnå ett visst krav på uttorkning. Temperaturskillnaden mellan betongens yta och omgivningen är en indikator på åt vilket håll fuktvandringen vid ytan sker. Om ytan är varmare än omgivningen kan vid några graders temperaturdifferens en uttorkning av betongen fortgå trots att omgivningen har mycket hög fuktighet. Det är detta fenomen som normalt utnyttjas vid platta på mark med värmeisolering under plattan. Under den kalla årstiden första tiden efter gjutning kan man dock få att plattan är kallare än marken under isoleringen, vilket i diagrammet till höger i figur 11 visas med att Delta temp (under) är < 0 C. Om man i det läget har lågt fuktmotstånd, t ex tunn värmeisolering eller avsaknad av plastfolie, kan en uppfuktning ske av betongen underifrån. För fallet visat i figur 11 finns förutom värmeisoleringen en plastfolie, varför fuktmotståndet under plattan är stort och därför hindras uppfuktningen underifrån. Figur 11 Presentation av visade temperaturer under fliken Fuktprofil. Delningslisten är dragen långt till vänster för att visa så stort temperaturdiagram som möjligt. 16
Man kan notera att när man kommer in i perioden med uttorkning inomhus (längst till höger i temperaturdiagrammet) övergår temperaturen i underkant (=grön kurva i figur 11) att bli minst 7 C varmare än marken, och i detta skede skulle en uttorkning neråt gynnats av ett lågt fuktmotstånd ( t ex avsaknad av plastfolie). Hur man bäst löser en viss situation får man ta ställning till i det specifika fallet, bl a med ledning av informationen som visas under fliken Fuktprofil. Fuktprofilen visningsläge när fliken Fuktprofil öppnas första gången är förvald som alternativet Gradient, se figur 12. Om man sätter muspekaren (hårkorset) över en position och markerar med en musklickning, visas position, tid och prognostiserad RF för den markerade punkten i texten strax ovanför fuktprofildiagrammet. Man kan välja mellan fyra visningslägen för fuktprofilen, se rullgardinsmenyn längst ner till vänster i fuktprofil-fönstret: - Gradient (= presentationen i figur 11 och 12) - 3D staplar - 3D block Den numeriska informationen är identisk mellan dessa visningslägen, och det är enbart den personliga upplevelsen/tolkningen som påverkas. De olika 3D-lägena för visning är snarlika, och här visas enbart läget 3D block, se vänstra delen av figur 13. Figur 12 Presentation av uttorkningens fuktprofil under hela beräkningstiden för visningsläget Gradient. Delningslisten är dragen långt till höger för att visa så stort fuktprofildiagram som möjligt. 17
Figur 13 Presentation av uttorkningens fuktprofil under hela beräkningstiden för visningsläget 3D block. I visningslägena 3D staplar, 3D block och 3D yta kan man rotera (håll Ctrl-tangenten nertryckt och rotera med musrörelser) den illustrerade informationen godtyckligt i tre dimensioner tills man erhåller ett perspektiv som man upplever informativt. Med hjälp av presentationen i figur 13 kan man tydligt se att ingen uppfuktning skett underifrån trots att temperaturdiagrammet visar ett temperaturunderskott mellan platta och mark under större delen av perioden fram till aktiviteten Inomhus. I detta fall, som tidigare påpekats, stoppas fuktvandringen av plastfolien, som har relativt högt fuktmotstånd. Fliken Övrigt Under fliken Övrigt visas information om skapandet av programmet BI Dry och om licensinnehavaren och programmets versionsnummer. Några beräkningsförenklingar Allmänt om modellering Alltid när beräkningar ska utföras baseras de på ett antal modeller, som innehåller mer eller mindre förenklingar. Dels beror det på att man inte har full kännedom om alla mekanismer och dels på att en del modeller skulle bli alltför komplicerade och därför ohanterliga för praktiska beräkningar. För de beräkningar som genomförs med programmet BI Dry kommenteras här följande områden vad gäller modellbeskrivningar: - Samtidig temperatur- och fuktändring - Uttorknings- och uppfuktningsisotermer - Inverkan av avjämningsmassa - Gjutning på befintlig betong - Insugning av vatten stående på konstruktionen 18
Samtidig temperatur- och fuktändring Teoretiskt finns en dubbel koppling mellan temperatur- och fuktändring i betong, som kan beskrivas med att temperaturvariationer påverkar fukttillståndet och fuktvariationer påverkar temperaturtillståndet. I praktiken kan man vanligen förenkla detta till en ensidig koppling så att temperaturtillståndet först bestäms oberoende av betongens fuktsituation, men att studien av fukttillståndet alltid baseras på kända temperaturer. Detta kan man göra eftersom temperaturändringar dels inte har ett starkt materialtekniskt beroende till fuktillståndet, dels då temperaturändringar sker mycket snabbare än fuktändringar. Härigenom genomförs två oberoende lösningar av samma typa av transportekvation (tempearturledning respektive fuktvandring). Med partialångtrycket som drivande potential utgående från ett känt temperaturtillstånd, får man ett nöjaktigt sätt att beakta fuktvandring vid varierande temperatur, se vidare Jonasson, Carlsson och Mjörnell (2005 och 2006). Uttorknings- och uppfuktningsisotermer De uttorkningsmätningar som modellerna i BI Dry baseras på gäller antingen uttorkning där fuktändringar utgör kombinerad fuktvandring och själuttorkning eller uttorkning vid förseglad härdning, dvs ren självuttorkning. I bägge fallen sker en monoton sänkning av fukttillståndet i betongen och man behöver endast känna s k uttorkningsisotermer. Om man av något skäl har en uppfuktning, t ex ändrade randvillkor i form av större fuktmotstånd vid ytan eller ökning av omgivande fuktighet, skulle man också behöva känna till s k uppfuktningsisotermer samt övergångskurvor (scanning-kurvor) mellan de två typerna av isotermer, se t ex Jonasson (1994) eller Johansson och Nilsson (2006). Dessutom blir isotermerna beroende av hela fukthistoriken för samtliga punkter i en konstruktion, vilket komplicerar beräkningarna betydligt. I det läge vi befinner oss idag har valts att hela tiden beakta enbart uttorkningsisotermen, vilket leder till att under en uppfuktningsperiod för aktuella positioner kan beräknade fuktigheter vara fel. När sedan fukten återigen övergår till uttorkning, blir användningen av uttorkningsisotermerna återigen en rimlig modell. I många vanligen förekommande situationer blir därför beräknade fuktigheter felaktiga bara under den tid som uppfuktningen pågår för aktuella positioner i konstruktionen. Att införa modeller både för uttorknings- och uppfuktningsisotermer samt övergångskurvor mellan dem för en godtycklig betong bör ske i framtida utvecklingar av fuktvandringsmodeller. Inverkan av avjämningsmassa I programmet BI Dry modelleras inte fuktpåverkan vid påförandet av s k avjämningsmassor. Detta är en rimlig approximation för avjämningsmassor upp till en tjocklek av 10 mm, se Johansson (2005) samt Johansson och Nilsson (2006). Om man avser att modellera påförandet av avjämningsmassor tjockare än 10 mm, bör mer ingående studier genomföras med målsättning att studera effekterna samt hitta beräkningsmodeller för att göra relevanta prognoser. Pågjutning på befintlig betong Vid pågjutning på befintlig betong har i BI Dry valts att behandla den befintliga betongen som ett fuktmotstånd på den nygjutna konstruktionens rand. Fuktmotståndet beräknas utifrån tjocklek och ånggenomsläppligheter enligt Fukthandboken (Nevander och Elmarsson, 1981), vilket är en etablerad teknik att beakta ånggenomgångsmotståndet för olika byggmaterial. Alternativet skulle vara att modellera befintlig betong som mogen ung betong, men detta skulle leda till stora svårigheter för bedömning av samtliga erforderliga materialegenskaper och bedömning av hela fukthistoriken från gjutning av betongen fram till att aktuell pågjutning görs. 19
Insugning av vatten stående på konstruktionen Om vatten blir stående på konstruktionen under längre tid (dagar eller veckor), sker en kapillär insugning av vatten till ett viss djup främst styrt av betongen vct (vattencementtal). Detta modelleras inte i BI Dry, utan normalt regn modelleras på det sätt som tidigare beskrivits i kapitlet Steg 2 av 5: Förutsättningar/Betongleverantör (sid 6). Om inte vatten blir stående på konstruktionen under längre tid, bedöms denna normala regnmodell ge nöjaktiga resultat. Om man bedömer att vatten kommer att bli stående på konstruktionen under längre tid rekommenderas att TorkBI 3 (med vct = 0.43) väljs i de fall beräknade prognoser löser uppgiften för betongerna TorkBI 4, TorkBI 5 eller C25/30, se vidare beskrivningen i kapitlet Steg 2 av 5: Förutsättningar/Betongleverantör (sid 6). Referenser Hedlund H och Jonasson J-E (1999): Värme- och mognadsutveckling för PK-cement. Luleå teknisk universitet, avd f Konstruktionsteknik, Teknisk Rapport 1993:13, Luleå. Johansson N (2005): Uttorkning av betong Inverkan av cementtyp, betongkvalitet och omgivande fuktförhållanden. Lund tekniska högskola, avd f Byggnadsmaterial, Rapport TVBM-3124, Lund 2005. Johansson P och Nilsson L-O (2006): Vattensugning i betong Laboratorieundersöknngar, fältmätningar, beräkningar och modeller. Lunds tekniska högskola, avd f Byggnadsmaterial, Rapport TVBM-3134, Lund 2006. Jonasson J-E (1994): Modelling of Temperature, Moisture and Stresses in Young Concrete. Luleå University of Technology, Doctoral Thesis 1994:153D, Luleå 1994. Jonasson J-E, Carlsson C A och Mjörnell K (2005): Modell för beräkning av fuktighet i moderna betonger vid variabel temperatur. Tidskriften Bygg& Teknik, oktober 2005. Jonasson J-E, Carlsson C A och Mjörnell K (2006): Beräkning av uttorkning för betong med Byggcement. Tidskriften Bygg& Teknik, oktober 2006. Nevander L E och Elmarsson B (1981): Fukthandbok Teori, Dimensionering, Konstruktion. Svensk Byggtjänst, Stockholm, 1981. 20