MinBaS Område 2 Rapport nr 2:13 Mineral Ballast Sten

MinBaS Område 2 Rapport nr 2:13 Mineral Ballast Sten MinBaS projekt nr 2,2 Framtida betong Delprojekt 2,23 Utnyttjande av alternativa typer av ballast i betong Krossad ballast i betong Betongprovningar Delrapport 2 i pågående arbete, Hans-Erik Gram, Cementa AB Stockholm maj 25

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 2 (79) Krossad ballast i betong Betongprovningar, Hans- Erik Gram, Cementa AB

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 3 (79) FÖRORD... 4 1 INLEDNING... 5 2 SYFTE... 6 3 FÖRSÖKSPLAN... 7 4 PROVNINGSMETODER... 8 4.1 Betongblandare... 8 4.2 Sättmått... 8 4.3 Utbredningsmått... 8 4.4 Omformningstal... 8 4.5 Betongviskometer... 9 5 MATERIAL... 11 5.1 Cement... 11 5.2 Tillsatsmedel... 11 5.3 Filler... 11 5.4 Ballast... 11 6 RESULTAT BETONGPROVNINGAR... 16 6.1 Steg 1: Inverkan av -2 fraktionen... 16 6.2 Steg 2: Inverkan av flytmedel... 27 6.3 Steg 3: Inverkan av pastavolymen... 3 6.4 Steg 4: Samband mellan betongens och bruksfasens reologiska egenskaper... 34 6.5 Steg 5: Inverkan av fillertillsats... 36 6.6 Steg 6: Mager betong... 47 7 SLUTSATSER... 47 8 FORTSATT ARBETE... 47 9 REFERENSER... 47

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 4 (79) APPENDIX I, TILLSATSMEDEL... 47 APPENDIX II, PETROGRAFISK ANALYS... 47 APPENDIX III, KORNFORMSANALYS (F-ASPECT)... 47 APPENDIX IV, SAMMANLAGDA SIKTKURVOR FÖR K6 2-8 MM OCH -2 BALLAST... 47 APPENDIX IV, SAMMANLAGDA SIKTKURVOR FÖR K6 2-8 MM OCH -2 BALLAST... 47 APPENDIX V, TRYCKHÅLLFASTHET FÖR PROVADE BETONGER I STEG 2... 47 APPENDIX VI, FÄRSKA BETONGENS DENSITET... 47 APPENDIX VII, FÖRSÖKSPLAN... 47 APPENDIX VIII, SIKTKURVOR FÖR K6 OCH K6*... 47

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 4 (79) Förord Detta arbete utfördes under maj månad 24 vid Cementa AB: s laboratorium på Liljeholmen, Stockholm. Vid utförandet av betongprovningarna deltog personal från Betongindustri, Cementa AB,, Cementa Research AB, Nordkalk AB och SMA Karbonater AB.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 5 (79) 1 Inledning I denna rapport redovisas resultat från de inledande betongförsök som utförts inom ramen för delmoment 4 i MinBas projektet 2,2 Framtida betong. Projektet Framtida betongs mål är att kunskapsnivån skall höjas så att alternativa ballastmaterial efter anpassning skall kunna användas på ett effektivt sätt i betong. Mer konkret innebär målen att: 1. Betongtillverkare skall ges hjälpmedel att tillverka en kostnadseffektiv betong med fullgoda egenskaper både i det färska och hårdnade tillståndet. 2. Ballastleverantörer skall få kunskap i hur lämplig sand med alternativa material skall tas fram och ges verktyg för att kunna leverera en kvalitetssäkrad produkt. 3. Kriterier och provningsmetoder för en kvalitetssäkrad produkt baserad på krossat berg skall etableras. Delmoment 4 inom projektet är ett av fem delmoment, vilka beskrivs utförligt i [6]. I delmoment 1-3 har olika ballastmaterials materialkarakteristik analyserats (petrografi, kornform etc) och deras inverkan på de reologiska egenskaperna hos mikrobruk och bruk utvärderats. I delmoment 4 skall olika ballastmaterial härstammande från krossat berg studeras i betong vid fullskaleförsök på betongfabrik. Inför fullskaleförsöken har en inledande serie betongprovningar omfattande totalt 63 betongblandningar utförts i laboratorieskala. Resultaten från dessa provningar presenteras i denna rapport.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 6 (79) 2 Syfte Betongprovningarna i denna rapport syftade till att utröna om de erfarenheter som erhållits inom delmoment 1-3 kan överföras till betong. Detta innebär att försöksupplägget (se försöksplan) till stora delar liknar de provningar som utförts på bruk. Vidare syftade försöken till att ge input inför val av recept och undersökningar i fullskaleförsöken.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 7 (79) 3 Försöksplan Betongförsöken utfördes i flera steg, i vilka olika variabler studerades. I den ursprungliga försöksplanen ingick sex steg, men vid försöken utfördes endast fem att av dessa. Samtidigt som ett av de planerade stegen utgick tillkom ett nytt steg (steg 4 nedan). Den ursprungliga försöksplanen kan ses i Appendix VII. De steg som utfördes och rapporteras i denna rapport beskrivs nedan: Steg 1: De olika ballastmaterialen, -2 mm fraktionen, varierades och provades i en referensbetong för att verifiera deras enskilda inverkan på betongens arbetbarhet. Ballastmaterialet 2-16 mm hölls konstant liksom övriga delmaterial. Steg 2: Betongernas sättmått styrdes mot ett målvärde på 16 mm genom att öka tillsatsen av flytmedel. Bortsett från den större flytmedelstillsatsen hade betongerna identisk sammansättning som betongerna i steg 1. I detta steg togs även kuber för bestämning av betongernas tryckhållfasthet. Steg 3: Betongernas pastavolym förändrades genom att variera cementmängden med ± 5 kg/m 3, vid bibehållet vattencementtal. Vid försöken användes endast sex olika ballastmaterial, -2 mm fraktionen, för att begränsa antalet betongsatser. De olika ballastmaterialen valdes utgående från resultaten i steg 1 och 2. Steg 4: Inverkan av de olika ballastmaterialen, -2 mm fraktionen, på de reologiska egenskaperna hos bruk mättes med bruksviskometer. Detta gjordes i syfte att korrelera brukets reologiska egenskaper mot betongs egenskaper. Steg 5: Partiell ersättning av ballastmaterialet, -2 mm fraktionen, med kalkstensfiller provades som en åtgärd för att förbättra betongernas arbetbarhet. Det betongrecept som användes var identiskt med det i steg 1 bortsett från att ballastmaterialet delvis bestod av kalkstensfiller. Även vid dessa försök begränsades antalet ballastmaterial till sex stycken. Steg 6: Fyra av ballastmaterialen, -2 mm fraktionen, provades i en mager betong med vct,7. Vid dessa försök provades även partiell ersättning av -2 mm fraktionen hos ett av ballastmaterialen med kalkstensfiller. I samtliga steg mättes betongernas sättmått, utbredningsmått, omformningstal, temperatur och densitet i färskt tillstånd. Vidare karakteriserades, i den mån det var möjligt, betongernas reologiska egenskaper med betongviskometer (BML).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 8 (79) 4 Provningsmetoder Betonger provades med vedertagna metoder för karakterisering av betongs färska egenskaper. Provningarna utfördes direkt efter blandning vilket innebär att de utfördes inom cirka tio minuter efter vattentillsatsen. Sättmåttet uppmättes även efter 15 minuter som en kontroll av eventuella konsistensförluster. Utöver karakteriseringen av de färska egenskaperna togs kuber ut för bestämning av tryckhållfastheten vid 28 dygns mognad (se Appendix V). De metoder och den blandare som användes beskrivs nedan. 4.1 Betongblandare Betongerna blandades i en planblandare av typen Eirich med modellbeteckningen SW1 som kan användas för blandning av betongsatser upp till ca 5 liter. Blandningsproceduren var fastslagen på förhand och innebar att alla fasta delmaterial (cement, ballast och ev. filler) först torrblandades under cirka 15 s i syfte att homogenisera materialen. Därefter tillsattes blandningsvattnet och betongen blandades i en (1) minut. Efter första minuten tillsattes flytmedlet och betongen slutblandades i ytterligare två (2) minuter innan första provningen utfördes. 4.2 Sättmått Sättmåttet bestämdes vid två tidpunkter, direkt efter blandning och efter 15 minuter, och utfördes enligt Svenska standard (SS-EN 1235-2). Metodens spridning anges i [3] till: S t = 11 mm vid sättmått ~5 mm S t = 12-23 mm vid sättmått 14-19 mm 4.3 Utbredningsmått Utbredningsmåttet uppmättes direkt efter att sättmåttet tagits och även denna provning utfördes enligt Svensk standard (SS-EN 1235-5) med undantaget att bordet lyftes 2 ggr istället för de föreskrivna 15 ggr. Metoden är i första hand avsedd för flytkonsistenser och dess spridning, s t, i resultat anges i [3] till: S t = 11 mm vid utbredningsmått 34 mm S t = 12 mm vid utbredningsmått 4 mm S t = 14 mm vid utbredningsmått 47 mm 4.4 Omformningstal Omformningstalet anses ge ett bra mått på en betongs arbetbarhet. Metoden ger indirekt energiåtgången för omformning från konisk form till formen av en cylinder. Vid omformningen tvingas betongen genom en passage vilket gör att betonger med dåliga gjutegenskaper kräver flera slag [3]. Mätning utfördes cirka 8 minuter efter vattentillsats och i enlighet med Svensk standard (SS 13 71 3).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 9 (79) 4.5 Betongviskometer Med betongviskometer kan en betongs reologiska egenskaper karakteriseras. I denna undersökning användes en BML viskometer där mätsystem består av två koncentriska cylindrar, en inner- och en yttercylinder, se Figur 1. Cylindrarna bildar ett gap om 5 mm i vilket betongen skjuvas genom att yttercylindern roteras med hastighetsförloppet enligt Figur 2. Samtidigt som yttercylindern roteras registreras det vridmoment som krävs för att förhindra innercylinderns rotation. Genom att bearbeta de registrerade mätvärdena och tillämpa Binghams vätskemodell kan betongens flytgränsspänning (τ ) och den plastiska viskositeten (η) erhållas. Flytgränsspänningen ger ett mått på den spänning i materialet som måste överskridas innan det kan börja flyta medan den plastiska viskositeten beskriver hur trögt betongen flyter när den väl är satt i rörelse. Hydraulisk lyft Lastcell Inre cylinder (mäter vridmoment) Yttre cylinder (roterar) Figur 1 BML viskometern och dess olika delar [1].

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 1 (79),7,6,5,4,3,2,1 1 2 3 4 5 6 Tid [s] Figur 2 Använd konfiguration för styrning av yttercylinderns rotationshastighet.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 11 (79) 5 Material 5.1 Cement Svenskt Byggcement (Standard PK Slite) användes i samtliga betonger. Byggcement är ett portlandkalkstencement som innehåller 12-15 % kalksten. Cementets specifika yta (Blaine) är cirka 45-47 m 2 /kg. Cementen tillhandahölls av Cementa AB. 5.2 Tillsatsmedel Ett flytmedel baserat på sulfonerad melaminpolykondensat (Cementa Flyt 92M) användes i de flesta av betongerna. Enligt produktblad från Cementa AB är torrhalten 35 % och rekommenderad dosering,9-1,5 vikt- % räknat på cementvikten, se Appendix I. I en betong där kraftig dispergering krävdes användes ett polykarboxylateterbaserat flytmedel (CemFlux Prefab). Enligt produktbladet är torrhalten cirka 2 % och rekommenderad dosering,8-2, % på cementvikten. Båda flytmedlena tillhandahölls av Cementa AB. 5.3 Filler Vid provningarna användes fem kalkstensfiller av olika ursprung och kornstorleksfördelning. Fillerna levererades av Nordkalk AB och SMA Karbonater AB. De fillermaterial som användes redovisas i Tabell 1. Tabell 1 Använda fillermaterial. Filler Typ Korngränser [mm] D5 [µm] Specifik yta, BET (Blaine), [m 2 /kg] T2 Sedimentärt,2-1 - - (-) kalkstensmjöl T4 Kristallint -,5 38 12 (57) kalkstensmjöl T1 Kristallint -,25 39 989 (-) kalkstensmjöl T11 Kristallint -,25 55 175 (-) kalkstensmjöl T12 Sedimentärt kalkstensmjöl -,2 1 32 (36) 5.4 Ballast I denna undersökning användes 1 olika ballastmaterial i fraktionen -2 mm samt två i vardera fraktionen 2-8 mm respektive 8-16 mm. Av ballastmaterialen i -2 fraktionen var nio krossprodukter medan en var en naturballast. De krossade ballastmaterialen har valts utifrån ett större basmaterial som tidigare använts inom delmoment 1-3 i projektet (MinBas rapport

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 12 (79) nr 2:7). Urvalet har skett så att en god spridning i materialkarakteristik erhållits. De olika ballastmaterialens siktkurvor, specifika yta samt de bergarter de härstammar ifrån redovisas i kapitlen nedan. 5.4.1 Bergarter De använda ballastmaterialen samt de bergarter de består av redovisas i Tabell 2. Ballastmaterialen har även ingått i andra delprogram inom projektet där bland annat den petrografiska sammansättningen samt kornformen (F-aspect) analyserats. Eftersom resultat från de nämnda delprogrammen är av relevans för de använda ballastmaterialen i denna rapport finns dessa återgivna i Appendix II och Appendix III. Tabell 2 Ballastmaterial som användes vid betongprovningarna. Sand Typ Bergart Övrigt N1 Natur (Ref.) Granitiskt ursprung Biotitfattig K9 Kross Medelkornig granit Biotitrik K6 Kross Medelkornig granodiorit - K2 Kross Medelkornig gnejsgranit Biotitrik K3 Kross Medelkornig granit Biotitfattig K4 Kross Grovkornig granit Biotitrik K7 Kross Medelkornig granodiorit Biotitrik K1 Kross Grovkornig granit Mycket biotitrik K5 Kross Medelkornig granit Biotitfattig K8 Kross Finkornig granit Biotitfattig 5.4.2 Siktkurvor 5.4.2.1-2 Fraktionen De flesta av de levererade materialen i -2 mm fraktionen innehöll en betydande andel korn över 2 mm. Då det var önskvärt att samtliga material hade samma D max siktades samtliga material i en specialtillverkad siktanläggning med trådsikt med kvadratiska maskor på 2 mm. Inför siktningen torkades materialen vid NCC:s anläggning i Upplands Väsby. I Figur 3 redovisas siktkurvorna för den framsiktade -2 mm fraktionen av de använda ballastmaterialen.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 13 (79) 1 9 Gränskurva A N1 Gränskurva B K1 Passerande mängd [%] 8 7 6 5 4 3 2 K2 K4 K6 K8 K3 K5 K7 K9 1.1.1 1 1 Sikt [mm] Figur 3 De olika ballastmaterialens siktkurvor. I diagrammet ingår gränskurvor tagna från [2]. Finmaterialet <,125 mm från de olika ballastmaterialen skickades till Cementa Research för bestämning av kornstorleksfördelningen med hjälp av en lasersikt. Resultaten från analysen redovisas i Figur 4. 1 9 8 N1 K2 K4 K1 K3 K5 7 K6 K7 Passerar [%] 6 5 4 K8 K9 3 2 1 1 1 1 1 Storlek [µm] Figur 4 Partikelstorleksfördelning hos de olika ballastmaterialens finmaterial <,125 mm.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 14 (79) 5.4.2.2 2-8 Fraktionen Två olika ballastmaterial i fraktionen 2-8 mm användes vid provningarna, K6 respektive K4. Ballasten från K6 var den som huvudsakligen användes och den från K4 användes endast i ett mindre antal betonger. Båda ballastmaterialen var krossprodukter och i Figur 5 visas materialens siktkurvor. 1 Passerande mängd [%] 9 8 7 6 5 4 3 2 1 K4 2-8 mm K6 2-8 mm.1.1 1 1 1 Sikt [mm] Figur 5 Siktkurvor för K6 och K4 2-8 mm ballast. Sammanlagda siktkurvor för de olika ballastmaterialen i -2 mm fraktionen och K6 2-8 mm har beräknats och redovisas i Appendix IV. 5.4.2.3 8-16 Fraktionen Två olika ballastmaterial i fraktionen 8-16 mm användes vid provningarna, K6 respektive K4. Även ballastmaterialen i detta fraktion var krossprodukter. I Figur 6 visas ballastmaterialens siktkurvor.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 15 (79) 12 1 K4 8-16 mm K6 8-16 mm Passerande mängd [%] 8 6 4 2.1.1 1 1 1 Sikt [mm] Figur 6 Siktkurvor för K6 och K4 8-16 mm sten. 5.4.3 Specifik yta Den specifika ytan (BET-yta) hos finmaterialen bestämdes på Cementa Research AB. I Tabell 3 visas de olika finmaterialens specifika yta. Intressant att notera är att finmaterialet från naturballasten, N1, uppvisar störst specifik yta. En förklaring till detta skulle kunna vara att ytan är mer porös på grund av att ytan vittrat samt förekomst av extremt finkorniga vittringsleror. I tabellen anges även finmaterialets bidrag till den totala ytan hos de använda ballastmaterialen. Den har beräknats utifrån den specifika ytan samt passerande mängd på,125 mm sikten för varje material, se siktkurvor i Figur 3. Tabell 3 Den specifika ytan hos de olika ballastmaterialens finmaterial <,125 mm samt deras bidrag till ytan hos -2 mm ballasten. Ballastmaterial Finmaterialets <,125 mm specifika yta [m 2 /kg] Finmaterialets bidrag till den specifika ytan hos -2 mm ballasten [m 2 /kg] 1 N1 453 358 K9 143 356 K6 118 196 K2 394 148 K3 139 332 K4 378 767 K7 23 685 K1 141 436 K8 428 663 1 Beräknat genom att multiplicera specifika ytan med passerande mängd på,125 mm sikten för -2 mm fraktionen för respektive ballastmaterial.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 16 (79) 6 Resultat betongprovningar Betongprovningarna utfördes enligt försöksplanen som beskrivs i början av rapporten. Nedan beskrivs stegen på nytt inklusive varför de enskilda stegen utförts. Det övergripande syftet med provningarna är dock det som beskrivs i kapitel 2. Steg 1: I detta steg undersöktes inverkan av olika ballastmaterial, -2 mm fraktionen, på en referensbetongs arbetbarhet. Detta gjordes genom att enbart variera typen av ballast i -2 mm fraktionen, i övrigt var recepten identiska. Avsikten med dessa försök var att undersöka inverkan av de olika ballastmaterialen och deras karakteristik på betongens arbetbarhet. Steg 2: I detta steg ökades flytdosen. Bortsett från flytmedelsmängden var recepten identiska med de i steg 1. Syftet var att undersöka om det är möjligt att nå målvärdet på 16 mm i sättmått samt en god arbetbarhet enbart genom att dispergera fram det vatten som redan finns i betongen, men som immobiliserats mellan flockulerade finpartiklar (cement, ballastens finmaterial). Steg 3: Pastavolymen varierades genom att öka respektive minska cementmängden med 5 kg/m 3 vid bibehållet vct. Syftet var att se hur mycket arbetbarheten kan förbättras genom att förändra pastavolym. En förändring i volymen pasta medför att mängden ballast förändras med motsvarande volym. Steg 4: Reologin för bruk med ballast i -2 mm fraktionen mättes i syfte att korrelera resultaten mot dem som erhållits för betongerna i steg 1. Detta gjordes för att se om mätningar på bruk kan ge en fingervisning om hur olika ballastmaterial kommer att inverka på betongens reologiska egenskaper. Steg 5: I detta steg ersattes en del av hela -2 mm ballasten med kalkstensfiller. Detta gjordes i syfte undersöka om det är möjligt att delvis ersätta ballastmaterial av dålig kvalitet med ett filler och på så sätt förbättra arbetbarheten. Steg 6: Steg 1 respektive steg 4 genomfördes för en mager betong med vct,7. I detta steg användes endast fyra olika ballastmaterial i fraktionen -2 mm. 6.1 Steg 1: Inverkan av -2 fraktionen I detta steg utvärderades och jämfördes samtliga tio ballastmaterial i -2 mm fraktionen genom att provas i betonger med identisk sammansättning, se Tabell 4. Betongernas färska egenskaper uppmättes med provningsmetoderna sättmått, utbredningsmått och omformningstal. Vidare karakteriserades betongernas reologiska egenskaper med en BML viskometer. Tabell 4 Betongernas sammansättning i steg 1. Material Recept Cement (Bygg, Slite) [kg/m 3 ] 35-2 sand (varierande) [kg/m 3 ] 631,7 2-8 grus (K6) [kg/m 3 ] 34,1

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 17 (79) 8-16 sten (K6) [kg/m 3 ] 795,1 Vatten [kg/m 3 ] 197,8 Flytmedel* [kg/m 3 ] 2,7 Vct [-],57 * Cementa Flyt 92M, TH: 35 %. 6.1.1 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal Resultaten från provningarna visar att de olika ballastmaterialen ger betonger med varierande vattenbehov vilket resulterar i signifikanta skillnader i arbetbarhet, se Figur 7. Konsistensmåttet, uttryckt som sättmått, varierade mellan klasserna styv (-2 mm) för betongen med krossballast från K1 till halvflyt (15-2 mm) för betongen med krossballast från K6. Referensbetongen med naturballast (N1) tangerade konsistensklassen fullflyt (2-24 mm). Resultaten från mätningarna av utbredningsmåttet visar att en majoritet av betongerna hamnade under konsistensklassen halvflyt (45-53 mm). Detta trots att bordet lyftes fem gånger mer än vad som föreskrivs i standarden. Då metoden huvudsakligen är avsedd för flytkonsistenser finns det inte några gränsvärden för konsistenser under halvflyt. Enligt resultaten från omformningsmätningarna faller åtta av betongerna i konsistensklassen lättflytande (omformningstal 1-3 slag) jämfört med tre vid mätning med sättmått. Den varierande arbetbarheten mellan de olika betongerna kan huvudsakligen hänföras till skillnader i korngradering och kornform hos de olika ballastmaterialen. Det är känt att krossballast i -2 mm fraktionen normalt har en större andel finmaterial (<,25 mm) än naturballast. Krossballasten i denna undersökning innehöll i medeltal 2 28 % finmaterial vilket kan jämföras med 12 % som är ungefärlig passerande mängd hos naturballast. I Figur 3 (se även Appendix IV) framgår att det bara är krossballasten från K8 och K6 samt naturballasten från N1 som faller mellan gränskurvorna A och B. Övriga krossballastmaterial hamnar ovanför gränskurva A vilket normalt även med naturballast kan ge en betong med stort vattenbehov som lätt blir kletig på grund av ett överskott på finmaterial. Således torde arbetbarheten kunna förbättras för samtliga betonger enbart genom att modifiera krossballastens siktkurva så att de får en bättre fördelning mellan finmaterial och grövre korn. Hur mycket bättre arbetbarheten blir beror dock på ballastens geometriska form. Storleken på förbättringen påverkas även av 8-16 mm ballastens egenskaper. De tre krossballastmaterialen, K6, K5 och K3, som gav störst sättmått visar sig även ha en mer gynnsam kornform i framförallt de finare fraktionerna än de övrig krossballastmaterialen (se appendix III). Arbetbarheten hos betongerna med -2 mm ballasten ovan bör därmed kunna förbättras ytterligare om kornkurvan justeras. Krossballasten från K8 har en ganska väl sammansatt kornkurva vilket gör att den sämre arbetbarheten sannolikt kan tillskrivas kornformen. Hypotesen stöds av F-aspect kurvorna där det framgår att kornformen är relativt bra i fraktioner upp till,5 mm men att i fraktionen däröver sker ett skifte mot relativt dålig kornform. Eftersom K8 innehåller relativt mycket material som är större än,5 mm är det sannolikt att det är kornformen som slår igenom på arbetbarheten. Det kan även noteras att finmaterialet i ballasten från K8 har en relativt stor specifik yta, vilket bidrar till ett ökat vattenbehov. 2 Andelen är räknad på hela -8 mm ballasten. Medianvärde: 26,5 %, Min: 2 %, Max: 36 %.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 18 (79) 25 2 N1 K6 K5 K3 K2 K9 K7 K8 K4 K1 Sättmått [mm] 15 1 5 6 5 Utbredningsmått [mm] 4 3 2 1 4 35 Omformningstal [antal slag] 3 25 2 15 1 5 Figur 7 Sättmått (överst), utbredningsmått (mitten) och omformningstal (längst ner) från provningarna i steg 1.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 19 (79) Krossballasten från K1 innehåller mycket finmaterial (36 % <,25 mm) samtidigt som tidigare undersökningar visat att det innehåller mycket biotit i framförallt de finare fraktionerna (Appendix II). Kornformsanalys på samma material visar även att kornen har en mycket ogynnsam kornform. Detta gör det rimligt att tro att en förändring av kornkurvan förbättrar arbetbarheten men att den ogynnsamma kornformen kommer att begränsa möjligheterna att nå en fullgod arbetbarhet. Även K7 och K4 är rika på biotit i finare fraktioner vilket även indikeras av en sämre kornform i dessa fraktioner. 6.1.2 Reologi steg 1 Reologin mättes på de betonger där konsistensen bedömdes vara sådan att det var möjligt med hänsyn tagen till instrumentets begränsningar. Eftersom betongernas konsistens varierade över flera konsistensklasser kunde reologin endast mätas på sju av betongerna och av dessa hade tre sådan konsistens att det föreligger risk för pluggflöde (markerade med * i Figur 8). Riktigheten i dessa mätvärden är därmed något osäker. Men osäkerheten är huvudsakligen kopplad till viskositeten medan mätvärdena för flytgränsspänning är mer stabila. Vi har därför valt att ta med dessa värden i figuren då de, trots en osäkerhet i absoluta värden, bidrar till bilden av hur -2 mm fraktionen hos krossballast inverkar på en betongs reologiska egenskaper. Resultaten från mätningarna visar att det är stor spridning i flytgränsspänning och plastisk viskositet mellan de olika betongerna. Generellt uppvisar betongerna med krossballast såväl högre flytgränsspänning som viskositet än den med naturballast. Detta överensstämmer väl med erfarenheter från mätningar på cementbruk innehållande -2 mm fraktionen hos krossballast. Den högre viskositeten beror sannolikt både på den större andelen finmaterial (högre koncentration av finpartiklar i vätskefasen ) och på kornformen. Det är det dock svårt att se några tydliga samband mellan de olika krossballastmaterialens egenskaper och deras placering i diagrammet. Den högre flytgränsspänningen kan påverkas genom flytmedelstillsats medan viskositeten hos konventionell betong i regel förblir opåverkad vid ökad dispergering (flytmedelstillsats). Flytgränsspänning [Pa] 12 1 8 6 4 2 N1 K2 * K3 K4 * K5 K6 K7 * * Betonger med små sättmått, risk för pluggflöde. 1 2 3 4 5 Plastisk viskositet [Pa s] Figur 8 Flytgränsspänning avsatt mot den plastiska viskositeten för några av de provade betongerna.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 2 (79) I Figur 9 visas samband mellan resultaten från de olika provningsmetoderna och flytgränsspänningen. Av det översta diagrammet framgår att det råder ett tydligt samband mellan betongens sättmått och dess flytgränsspänning. Det råder även ett visst samband mellan utbredningsmåttet och flytgränsspänningen. Denna typ av samband har observerats tidigare i bland annat [4]. Mellan omformningstalet och flytgränsspänningen kan inte något samband ses. I Figur 1 är resultaten från de olika provningsmetoderna avsatta mot betongernas plastiska viskositet. Resultaten indikerar att det inte finns något linjärt samband mellan dessa parametrar.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 21 (79) 12 Flytgränsspänning [Pa] 1 8 6 4 2 r 2 =,81 N1 K3 K5 K6 K2 K4 K5 K7 12 5 1 15 2 25 Sättmått [mm] Flytgränsspänning [Pa] 1 8 6 4 2 r 2 =,74 3 35 4 45 5 55 6 65 12 Utbredningsmått [mm] Flytgränsspänning [Pa] 1 8 6 4 2 r 2 =,2 5 1 15 2 25 Omformningstal Figur 9 Visar på samband mellan resultaten från de olika provningsmetoderna och betongernas flytgränsspänning uppmätt med BML viskometer.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 22 (79) 5 Plastisk viskositet [Pa s] 4 3 2 1 N1 K3 K5 K6 K2 K4 K5 K7 r 2 =,6 5 1 15 2 25 Sättmått [mm] 5 Plastisk viskositet [Pa s] 4 3 2 1 r 2 =,27 2 25 3 35 4 45 5 55 6 65 Utbredningsmått [mm] 5 Plastisk viskositet [Pa s] 4 3 2 1 r 2 =,11 5 1 15 2 25 Omformningstal Figur 1 Visar på samband mellan resultaten från de olika provningsmetoderna och betongernas plastiska viskositet uppmätt med BML viskometer.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 23 (79) 6.1.3 Samband mellan betongens färska egenskaper och ballastens karakteristik 6.1.3.1 Finmaterialets specifika yta Spridningen i finmaterialets specifika yta per kubikmeter betong var mellan 123 och 665 m 2 /m 3. Om det är möjligt att förutse betongens vattenbehov och arbetbarhet utifrån skillnader i specifik yta skulle mätning av denna kunna vara en bra metod för kvalitetskontroll av krossballast. Betongens vattenbehov och arbetbarhet påverkas dock av flera olika faktorer, t.ex. ballastens kornform varför det sannolikt är svårt att bedöma betongegenskaperna enbart utifrån en fysikalisk egenskap. I Figur 11 är finmaterialens specifika yta per kubikmeter betong avsatt mot betongernas sättmått, utbredningsmått och omformningstal. För att minimera inverkan av kornformen är figuren endast baserad på data för -2 mm ballastmaterial med F- aspect värden mellan,47 och,49. Resultaten indikerar att det är en stark korrelation (r 2 =,99) mellan de undersökta betongernas sättmått och finmaterialets specifika yta. Om den linjära regressionen utförs på samtliga värden utan beaktande av ballastens kornform erhålls r 2 - värdet,25. Mellan utbredningsmåttet och specifika ytan är korrelationen svagare men trenden indikerar att utbredningsmåttet minskar med ökande yta, vilket förefaller logiskt. Resultaten indikerar vidare att det inte råder något samband mellan omformningstalet och finmaterialets specifika yta. I [3] framgår att det råder ett samband mellan omformningstalet och finhetsmodulen vid samma sättmått.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 24 (79) 18 16 Sättmått [mm] 14 12 1 8 6 4 2 R 2 =,99 1 2 3 4 5 6 Finmaterialets specifika yta [m 2 /m 3 ] 7 Utbredningsmått [mm] 6 5 4 3 2 1 R 2 =,62 1 2 3 4 5 6 Finmaterialets specifika yta [m 2 /m 3 ] 25 Omformningstal 2 15 1 5 R 2 =,3 1 2 3 4 5 6 Finm aterialets specifika yta [m 2 /m 3 ] Figur 11 Samband mellan finmaterialets bidrag till den specifika ytan per kubikmeter betong och betongernas sättmått (överst), utbredningsmått (mitten) och omformningstal (längst ner).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 25 (79) 6.1.3.2 Ballastens kornform (F-aspect) I Figur 12 redovisas sambanden mellan kornformen (F-aspect) hos ballastens -2 mm fraktion och betongernas sättmått, utbredningsmått och omformningstal. För att minimera inverkan av ballastens specifika yta har endast resultat för betonger där finmaterialets specifika yta per kubikmeter betong låg i intervallet 156-226 tagits med. Resultaten indikerar att det är en stark korrelation mellan -2 ballastens kornform och betongens sättmått. Vidare framgår en tydlig trend mot större utbredningsmått och lägre omformningstal med ökande F-aspect värden. Korrelationskoefficienten var dock relativt låg.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 26 (79) 25 2 R 2 =,87 Sättmått [mm] 15 1 5,,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1, F-aspect 7 Utbredningsmått [mm] 6 5 4 3 2 1 R 2 =,49,,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1, F-aspect Omformningstal 4 35 3 25 2 15 1 5 R 2 =,6,,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1, F-aspect Figur 12 Samband mellan F-aspect, medelvärde för alla delfraktioner i -2 mm fraktionen, och betongernas sättmått (överst), utbredningsmått (mitten) och omformningstal (längst ner). I diagrammen ingår endast värden för betonger där finmaterialets specifika yta per kubikmeter betong var mellan 156 och 226.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 27 (79) 6.2 Steg 2: Inverkan av flytmedel I detta steg styrdes konsistensen mot en målkonsistens genom att justera mängden flytmedel. Målkonsistensen var 16 mm i sättmått vilket motsvarade värdet för betongen med K6 i steg 1. Recepten som användes var identiska bortsett från att mängden flytmedel varierade beroende på ballastmaterialens olika behov, se Tabell 5. Tabell 5 Visar betongernas sammansättning i steg 2. Material Recept Cement (Bygg, Slite) [kg/m 3 ] 35-2 sand (Varierande) [kg/m 3 ] 631,7 2-8 grus (K6) [kg/m 3 ] 34,1 8-16 sten (K6) [kg/m 3 ] 795,1 Vatten [kg/m 3 ] 194,6-197,8 Flytmedel* [kg/m 3 ] 2,7-7,49 Vct [-],57 Pastavolym [l/m 3 ] 332,4 * Cementa Flyt 92M, TH: 35 %. CemFlux Prefab, TH: 2 %, användes i en betong. 6.2.1 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal Resultaten visar att det går att styra sättmåttet och utbredningsmåttet till önskad konsistensklass genom att reglera flytdosen. Den erforderliga flytdosen varierade dock med cirka 5 liter per kubikmeter betong för de olika ballastmaterialen. I betongen med krossballast från K1 användes ett mer effektivt flytmedel (CemFlux Prefab) då den erforderliga dosen av flytmedlet 92M skulle bli orealistisk stor, vilket i sin tur skulle kunna ha en negativ inverkan på betongens hållfasthetsutveckling. Genom bytet av flytmedel uppnåddes sättmåttet 235 mm med normaldosering. En antydan till vattenseparation kunde dock skönjas. Mätningarna av omformningstalet ger dock en annan bild av förbättringen av betongernas arbetbarhet. Resultaten indikerar att det bara är betongerna med ballast från K1 och K3 som förbättras nämnvärt vid ökad flytmedelsdosering. Omformningstalen för de andra betongerna är nästan oförändrade eller t.o.m. högre än i steg 1. I [3] redovisas samband mellan omformningstal och sättmått för betonger med olika värden på finhetsmodulen. Gemensamt för samtliga finhetsmoduler är att minskningen i omformningstal planar ut vid sättmått större än 1 mm. Mellan sättmåttet 75 mm och 15 mm för en betong med finhetsmodul 4,5 minskar omformningstalet med cirka 5 slag. Utifrån detta är de förväntade effekterna på omformningstalen relativt små för de betonger som studerats. Faktum kvarstår dock att omformningstalet för flera av betongerna ökade. Resultaten bör därför tolkas med försiktighet.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 28 (79) 25 N1 K6 Sättmått [mm] 2 15 1 K3 K3 K7 K7 K4 K4 K5 K5 K1 K1* K8 K8 5 K9 K9 7 6 * CemFlux Prefab K2 K2.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 1.1 1.2 Flytdos [%] Utbredningsmått [mm] 5 4 3 2 1.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 1.1 1.2 Flytdos [%] Omformningstal 4 35 3 25 2 15 1 5.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 1.1 1.2 Flytdos [%] Figur 13 Inverkan av flytmedelsdos på betongernas sättmått (översta bilden), utbredningsmått (nedre till vänster) och omformningstal (nedre till höger).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 29 (79) 6.2.2 Reologi steg 2 I Figur 14 redovisas resultaten från mätningarna med BML: n. Av dessa framgår att det går att sänka betongernas flytgränsspänning till samma nivå som referensbetongen med naturballast genom ökad flytmedelsdosering. Men liksom i steg 1 framgår att betongerna med krossballast generellt har högre viskositet än den med naturballast och att viskositeten inte direkt påverkas av flytmedelstillsatsen. Resultaten i detta steg överensstämmer väl med erfarenheter från försök på betongens bruksfas. Flytgränsspänning [Pa] 25 2 15 1 5 N1 (,27 %) K2 (,75 %) K3 (,27 %) K3 (,36 %) K4 (,75 %) K5 (,27 %) K5 (,48 %) K7 (,67 %) K9 (,67 %) K8 (,67 %) 1 2 3 4 5 Plastisk viskositet [Pa s] Figur 14 Inverkan av flytmedel på betongernas reologiska egenskaper.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 3 (79) 6.3 Steg 3: Inverkan av pastavolymen I detta steg varierades cementmängden med ± 5 kg per kubikmeter betong. Detta gjordes med bibehållet vct vilket innebär att vattenhalten i betongen varierar med 57 liter och volymen pasta med 89,5 liter. Den doserade mängden flytmedel var,77 % för samtliga betonger. De provade betongernas sammansättning redovisas i Tabell 6. För att begränsa antalet blandningar i detta steg valdes sex olika ballastmaterial i -2 mm fraktionen ut för provningarna. Ballastmaterialen valdes utifrån resultaten i steg 1 och utgjordes av fem olika krossballastmaterial (K1, K3, K4, K5, K6) samt naturballasten (N1). Tabell 6 De provade betongernas sammansättning. Material Recept 1 Recept 2 Recept 4 Cement (Bygg, Slite) [kg/m 3 ] 3 35 4-2 grus [kg/m 3 ] 674,1 631,7 589,3 2-8 grus (K6) [kg/m 3 ] 363, 34,1 317,3 8-16 sten (K6) [kg/m 3 ] 848,5 795,1 741,7 Vatten [kg/m 3 ] 169,5 197,8 226, Flytmedel* [kg/m 3 ] 2,31 2,7 3,8 Vct [-],57,57,57 Pastavolym [l/m 3 ] 288,5 332,4 378 * Cementa Flyt 92M, TH: 35 %. 6.3.1 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal Resultaten från samtliga mätningar i detta steg visar att betongens arbetbarhet kan förbättras avsevärt genom att förändra betongens pastavolym, se Figur 15. Detta överensstämmer väl med tidigare erfarenheter och kunskap. Förklaringen till den bättre arbetbarheten ligger i att den totala volymen ballast minskar lika mycket som pastafasen ökar, dvs. 89,5 liter. Detta korresponderar mot en minskning av mängden -2 ballast med cirka 85 kg per kubikmeter betong. När volymen pasta ökar minskar betydelsen av de olika grussorternas partikelegenskaper och det är därför skillnaderna i sättmått, utbredningsmått och omformningstal minskar när vi ökar cementmängden. De största förändringarna ses hos betongerna med krossballast från K1 och K4 där sättmåttet går från 5 mm respektive 65 mm till 19 mm samt 25 mm. Även förändringen i utbredningsmått och omformningstal är störst för dessa ballastmaterial. Betongen med naturgrus svarade minst på förändring. Sättmåttet var dock stort, 23 mm, och betongens sammanhållning bedömdes som låg t.o.m. med risk för stenseparation.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 31 (79) 25 N1 Sättmått [mm] 2 15 1 K1 K3 K4 K5 K6 5 Utbredningsmått [mm] 25 275 3 325 35 375 4 Pastavolym [l/m 3 ] 8 N1 7 K1 6 K3 K4 5 K5 K6 4 3 2 Konens basdiameter 1 25 275 3 325 35 375 4 Pastavolym [l/m 3 ] 8 Omformningstal 7 6 5 4 3 2 N1 K1 K3 K4 K5 K6 1 25 275 3 325 35 375 4 Pastavolym [l/m 3 ] Figur 15 Visar inverkan av ökad pastavolym på betongernas sättmått (överst), utbredningsmått (mitten) och omformningstal (längst ner).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 32 (79) 6.3.2 Reologi steg 3 Reologin mättes endast på betongerna med mer cement, +5 kg/m 3, då det inte var möjligt att mäta på de med mindre pga. att de hade för styv konsistens. Resultaten från försöken visar att både flytgränsspänningen och viskositeten minskar med ökad pastavolym. Alla betonger utom den med krossballast från K1 erhöll en flytgränsspänning och viskositet som var i nivå med eller lägre än referensbetongen (35 kg cement) med naturballast från N1. Betongerna med krossballast uppvisar dock fortfarande en högre viskositet än den med naturballast om jämförelsen görs vid lika förhållanden, dvs. vid samma cementmängd. Men resultaten visar ändå att negativa effekter av krossballastens fysikaliska egenskaper kan reduceras genom att öka pastavolymen.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 33 (79) 12 Flytgränsspänning [Pa] 11 N1 1 K1 K3 9 K4 8 K5 7 K6 6 5 4 3 2 1 3 32 34 36 38 4 Pastavolym [l/m 3 ] 5 Plastisk viskositet [Pa s] 4 3 2 1 N1 K1 K3 K4 K5 K6 3 32 34 36 38 4 Pastavolym [l/m 3 ] Figur 16 Inverkan av en ökad pastavolym på betongernas flytgränsspänning (övre) respektive plastiska viskositet (nedre).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 34 (79) 6.4 Steg 4: Samband mellan betongens och bruksfasens reologiska egenskaper För att verifiera eventuella samband mellan de reologiska egenskaperna hos betongens bruksfas och de hos betong blandades bruk med fem av ballastmaterialen. Bruken karakteriserades sedan med en Contec 4 viskometer. Viskometern fungerar enligt samma princip som BML:n som användes vid betongprovningarna. Bruken som studerades hade motsvarande sammansättning som betongernas bruksfas, dock doserades en mindre mängd flytmedel, Tabell 7. Detta gjordes då den tillgängliga vatten- och flytmedelsmängden är större då inte en del förloras genom vätning och adsorption till grövre ballastkorn. Det är därmed inte möjligt att dosera lika mycket flytmedel utan att riskera att bruket separerar. Tabell 7 Visar de provade brukens sammansättning. Material Recept Cement (Bygg, Slite) [kg/l] 1,9-2 mm ballast [kg/l] 3,44 Vatten [kg/l] 1,8 Flytmedel* [kg/l],48 Vct [-],57 * Cementa Flyt 92M, TH: 35 %. 6.4.1 Flytgränsspänning Resultaten visar att det råder ett bra samband mellan flytgränsspänningen hos betongen och motsvarande bruksfas, korrelationskoefficienten, r 2, var,8. I [5] har en större serie av mätningar utförts på betong och korresponderande bruksfas. Resultaten från den undersökningen visar även på ett bra samband (r 2 =,77) mellan uppmätt flytgränsspänning på betong respektive bruk. Vid höga flytgränsspänningar (~1 Pa) hos bruket föreligger det dock en risk att betongens flytgränsspänning underskattas på grund av ökad risk för pluggflöde och partikelmigration. Resultaten från denna studie visar dock att det går att få en relativt god bild av ett krossgrus funktion (flytgränsspänning) i betong genom att karakterisera det i bruk.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 35 (79) 7 Betongens flytgränsspänning [Pa] 6 5 4 3 2 1 N1 K2 K3 K5 K7 1 2 3 4 5 6 Bruksfasens flytgränsspänning [Pa] Figur 17 Samband mellan betongens flytgränsspänning och den hos betongens bruksfas (r 2 =,8). 6.4.2 Plastisk viskositet Sambandet mellan den plastiska viskositeten hos de olika faserna var sämre (r 2 =,56) än för flytgränsspänningen. I den ovan nämnda undersökningen [5] kunde man inte heller finna en god korrelation för viskositeten (r 2 mellan -.41). 5 Betongens plastiska viskositet [Pa s] 45 4 35 3 25 2 15 1 5 N1 K2 K3 K5 K7 1 2 3 4 5 Bruksfasens plastiska viskositet [Pa s] Figur 18 Samband mellan betongens plastiska viskositet och den hos betongens bruksfas (r 2 =,56).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 36 (79) 6.5 Steg 5: Inverkan av fillertillsats I detta steg ersattes 1 % och i vissa fall 15 % av ballasten i -2 mm fraktionen med kalkfiller. Hypotesen var att fillertillsatsen skulle förbättra de färska egenskaperna i de fall där krossgrusen innehöll finmaterial av dålig kvalitet. De kalkfiller som användes var av olika ursprung och med olika kornstorleksfördelning. Recepten för de provade betongerna framgår av Tabell 8. Tabell 8 Recept för de provade betongerna i steg 4. Material Recept 1 % filler Recept 2 1 % filler Recept 4 15 % filler Cement [kg/m 3 ] 35 35 35 Filler [kg/m 3 ] 63,2 94,2-2 sand [kg/m 3 ] 631,7 568,5 537,5 2-8 grus [kg/m 3 ] 34,1 34,1 34,1 8-16 sten [kg/m 3 ] 795,1 795,1 795,1 Vatten [kg/m 3 ] 197,8 197,8 197,8 Flytmedel* [kg/m 3 ] 2,7 2,7 2,7 Vct [-],57,57,57 Pastavolym [l/m 3 ] 332,4 332,4 332,4 * Cementa Flyt 92M, TH: 35 %. 6.5.1 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal Nedan presenteras resultaten i separata diagram för varje ballastmaterial. Resultaten redovisas på detta sätt då det intressanta är hur det specifika grusmaterialet påverkas av fillertillsatsen och inte hur det påverkas i jämförelse med de andra ballastmaterialen. Resultaten för betongen med naturballast är dock med i varje diagram som en referens. 6.5.1.1 Ballastmaterial N1 Vid provningarna med naturballasten ersattes 1 % av den med dels ett finkornigt filler (Filler T12), dels med ett mer grovkornigt filler (Filler T2). Kornstorleksgränserna var -,2 mm och,2-1 mm för Filler T12 respektive Filler T2. I Figur 19 redovisas resultaten från provningarna. Av dessa framgår att arbetbarheten mätt som sättmått och omformningstal försämras med båda fillermaterialen. Däremot förbättrades arbetbarheten mätt som utbredningsmått med 115 mm för betongen med Filler T12, vilket motsvarar en konsistensklassförändring. En sammantagen bedömning blir att arbetbarheten inte förbättrades hos betongen med naturballast när en del ersattes med filler.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 37 (79) 25 2 N1 N1, Filler T12 N1, Filler T2 Sättmått [mm] 15 1 5 Utbredningsmått [mm] 7 6 5 4 3 2 1 N1 N1, Filler T12 N1, Filler T2 Betonger Omformningstal 3 25 2 15 1 N1 N1, Filler T12 N1, Filler T2 Betonger 5 Betonger Figur 19 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal för en betong där 1 % av -2 mm ballasten ersatts med kalkfiller.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 38 (79) 6.5.1.2 Ballastmaterial K4 På samma sätt som i avsnitt 6.4.1.1 ersattes 1 % av krossballasten K4 med Filler T12 respektive Filler T2. Resultaten visar endast på små förändringar i sättmått, utbredningsmått och omformningstal jämfört med betongen utan fillerersättning, se Figur 2.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 39 (79) 25 2 N1 K4 K4, Filler T12 K4, Filler T2 Sättmått [mm] 15 1 5 Utbredningsmått [mm] 6 5 4 3 2 1 Betonger N1 K4 K4, Filler T12 K4, Filler T2 Betonger Omformningstal 15 1 5 N1 K4 K4, Filler T12 K4, Filler T2 Betonger Figur 2 Sättmått (överst), utbredningsmått (mitten) och omformningstal (längst ner) för betonger där 1 % av -2 mm ballasten ersatts med Filler T12 respektive Filler T2.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 4 (79) 6.5.1.3 Ballastmaterial K5 I betongerna med krossballast från K5 provades samtliga fem fillermaterial som ersättning av 1 % samt 15 % av krossballasten. I en del av betongerna användes 2-8 mm ballast från K4 i stället för den från K6. I Figur 21 visas inverkan av 1 % ersättning med Filler T12 och Filler T2 på betongerna med 2-8 mm ballast från K6. I detta fall förbättrades arbetbarheten mätt som sättmått med båda fillermaterialen. Med Filler T2, det grövsta fillermaterialet, ökade sättmåttet med 4 mm vilket innebär att betongens konsistens hamnade i en högre konsistensklass. Betongernas utbredningsmått förändrades inte nämnvärt av fillerersättningen. Däremot kunde en stor förbättring i omformningstal observeras för betongen innehållande Filler T12. Omformningstalet för betongen med Filler T2, som gav det största sättmåttet, påverkades däremot inte alls. I betongerna där 2-8 mm ballast från K4 användes i stället för 2-8 från K6 provades Filler T4, D och E som partiell ersättning av -2 fraktionen. Bytet av 2-8 mm ballast medförde att arbetbarheten generellt försämrades jämfört med betongerna innehållande 2-8 mm ballast från K6. Resultaten visar att partiell ersättning av -2 mm ballasten ger små effekter på sättmått och utbredningsmått, se Figur 22. Skillnaderna i omformningstal är däremot större, där ersättning med Filler T4 (1 %) gav det lägsta värdet. Ersättning med Filler T11 gav sämst resultat i omformningsmätaren. 15 % ersättning med Filler T4 resulterade inte i någon förbättring av betongens egenskaper. Intressant att notera är att samtliga betonger med krossgrus gav ett lägre omformningstal än betongen med naturgrus.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 41 (79) 25 2 N1 K5 K5, Filler T12 K5, Filler T2 Sättmått [mm] 15 1 5 7 6 Betonger N1 K5 K5, Filler T12 K5, Filler T2 Utbredningsmått [mm] 5 4 3 2 1 Omformningstal 15 1 5 N1 K5 K5, Filler T12 K5, Filler T2 Betonger Betonger Figur 21 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal för betonger där 1 % respektive 15 % av krossballasten från K5 ersatts med Filler T12 respektive Filler T2.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 42 (79) Sättmått [mm] 25 2 15 1 N1 K5 K5, 1 % Filler T4 K5, 15 % Filler T4 K5, 1 % Filler T1 K5, 1 % Filler T11 5 Utbredningsmått [mm] 7 6 5 4 3 2 1 Betonger N1 K5 K5, 1 % Filler T4 K5, 15 % Filler T4 K5, 1 % Filler T1 K5, 1 % Filler T11 Omformningstal 25 2 15 1 Betonger N1 K5 K5, 1 % Filler T4 K5, 15 % Filler T4 K5, 1 % Filler T1 K5, 1 % Filler T11 5 Betonger Figur 22 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal för betonger där en del av ballasten i -2 mm fraktionen ersatts med olika fillermaterial. I de provade betongerna användes 2-8 mm krossballast från K4.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 43 (79) 6.5.1.4 Ballastmaterial K1 Egenskaperna hos betongen med krossballast från K1 förbättrades generellt något när en del ersattes med filler. Filler T4 och D gav störst förbättring vid samtliga mätningar, konsistensen mätt som sättmått övergick från medelstyv till plastisk. Omformningstalet minskade även med cirka 2 slag för de två betongerna. Även om konsistensen förbättrades vid fillertillsatsen så var det inte någon av betongerna som uppvisade god arbetbarhet.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 44 (79) 25 Sättmått [mm] 2 15 1 N1 K1 K1, Filler T4 K1, Filler T12 K1, Filler T2 K1, Filler T1 K1, Filler T11 5 Utbredningsmått [mm] 6 5 4 3 2 1 Betonger N1 K1 K1, Filler T4 K1, Filler T12 K1, Filler T1 K1, Filler T11 Omformningstal 4 35 3 25 2 15 1 N1 K1 K1, Filler T4 K1, Filler T12 K1, Filler T2 K1, Filler T1 K1, Filler T11 Betonger 5 Betonger Figur 23 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal för betonger där 1 % av ballasten från K1 ersatts med olika fillermaterial.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 45 (79) 6.5.1.5 Ballastmaterial K3 1 % ersättning av krossballasten från K3 med ett filler resulterade i en tydlig förbättring av omformningstalet. Den största minskningen observerades med det grövre fillret, Filler T2, där omformningstalet ändrades från 2 till 7 slag. Det är i nivå med betongen innehållande naturgrus. Även sättmåttet förbättrades något medan utbredningsmåttet minskade något.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 46 (79) 25 Sättmått [mm] 2 15 1 N1 K3 K3, Filler T12 K3, Filler T2 5 Utbredningsmått [mm] 7 6 5 4 3 2 1 N1 K3 K3, Filler T12 K3, Filler T2 Betonger 25 Betonger Omformningstal 2 15 1 N1 K3 K3, Filler T12 K3, Filler T2 5 Betonger Figur 24 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal för betonger där 1 % av ballastens -2 mm fraktion ersatts med Filler T12 respektive Filler T2.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 47 (79) 6.5.1.6 Ballastmaterial K6 Filler T12 och Filler T2 provades i betonger med krossballast från K6. Resultaten visar att betongegenskaperna inte förbättras när 1 % av krossballasten ersätts med Filler T2, se Figur 25. Egenskaperna mätt som sättmått och omformningstal försämras snarare medan utbredningsmåttet förblir detsamma. Vid provningarna med Filler T12 användes krossballast från K6 där siktkurvan, oförklarligt, skiljde sig avseende mängden finmaterial jämfört med den som användes i försöken med Filler T2. Siktkurvorna för de båda K6 materialen återges i Appendix VIII, där ballasten som användes med Filler T12 är märkt med en asterisk. På grund av den större finmaterialmängden hos K6 ballasten som användes vid provningarna med Filler T12, har betongen med enbart K6 ballast ett lägre sättmått i utgångsläget än vid tidigare provningar. Detta gör dock inget eftersom vi bara är intresserade av relativa förändringar vid ersättning med filler. I Figur 26 ses att inga större förändringar i sättmått, utbredningsmått och omformningstal erhålls när 1 % av ballasten ersätts med Filler T12. Vid dessa provningar gjordes en extra blandning med samma recept som en kontroll av repeterbarheten (K6 nr 1 resp. K6 nr 2).

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 48 (79) 25 2 N1 K6 K6, Filler T2 Sättmått [mm] 15 1 5 Utbredningsmått [mm] 7 6 5 4 3 2 1 Betonger N1 K6 K6, Filler T2 15 Betonger N1 K6 K6, Filler T2 Omformningstal 1 5 Betonger Figur 25 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal för betonger där 1 % av -2 mm ballasten från K6 ersatts med Filler T2.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 49 (79) 25 Sättmått [mm] 2 15 1 N1 K6 K6 nr 1, Filler T12 K6 nr 2, Filler T12 5 Betonger Utbredningsmått [mm] 6 5 4 3 2 1 N1 K6 K6 nr 1, Filler T12 K6 nr 2, Filler T12 Betonger Omformningstal 15 1 5 N1 K6 K6 nr 1, Filler T12 K6 nr 2, Filler T12 Betonger Figur 26 Sättmått, utbredningsmått och omformningstal för betonger där 1 % av krossballasten från K6* ersatts med Filler T12.

Delmoment 4: Betongproportionering/fullskaleförsök 5 (79) 6.5.2 Kommentarer till fillerförsöken Resultaten från försöken visar att filleråtgärden inte ger någon tydlig förbättring av betongens färska egenskaper. De uteblivna förbättringarna beror förmodligen till stor del på försökets utformning, där ett mer finkornigt material (filler) ersatt ett material med bredare kornstorleksfördelning (-2 fraktionen). Detta medför att även om fillermaterialen har en mer gynnsam kornform kommer det större bidraget till den totala ytan att motarbeta en förbättrad arbetbarhet. För att erhålla en rejäl förbättring bör försöken utformas på ett sådant sätt att vattenbehovet minskar i stället för ökar.