EXAMENSARBETE INOM SAMHÄLLSBYGGNAD, AVANCERAD NIVÅ, 30 HP STOCKHOLM, SVERIGE 2016 Fiberfördelning i industrigolv av stålfiberbetong fältmätningar ANMAR KHUDHAIR KTH SKOLAN FÖR ARKITEKTUR OCH SAMHÄLLSBYGGNAD
KTH Arkitektur och samhällsbyggnad Fiberfördelning i industrigolv av stålfiberbetong fältmätningar Anmar Khudhair Juni 2016 TRITA-BKN, Examensarbete 479 BETONGBYGGNAD, 2016 ISSN 1103-4297 ISRN KTH/BKN/EX--479 SE Anmar Khudhair Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) Institutionen för byggvetenskap Avdelningen för betongbyggnad
I
Förord Detta examensarbete är utfört på avdelningen för Betongbyggnad, institutionen för Byggvetenskap, KTH, under vårterminen 2016. Jag vill varmt tacka Johan Silfwerbrand för den handledning och vägledning han bidragit med under hela examensarbetet. Utan hans engagemang och kunskap hade arbetet aldrig fortgått. Jag vill även tacka Primekss, Rolands Cepuritis och Jurijs Saboha för bistånd vid fältmätningarna samt CBI Betonginstitutet och Bertil Nyman för tillhandahållande av uppdragsrapporter. Slutligen vill jag tacka mina vänner och min familj som under hela min studietid och framförallt under examensarbete har funnits där och stöttat mig, stor tack! Stockholm, juni 2016 Anmar Khudhair II
III
Innehållsförteckning SAMMANFATTNING... VI SUMMARY... VIII 1. INLEDNING... 2 1.1 BAKGRUND... 2 1.2 SYFTE... 5 1.3 FRÅGESTÄLLNINGEN... 6 1.4 AVGRÄNSNINGAR... 6 2 METOD... 7 2.1 URVASKNINGSPROV ENLIGT STANDARD... 7 2.2 PROVTAGNINGEN I PRAKTIKEN... 7 2.3 OBJEKTET I RIGA... 12 2.3.1 Fakta om byggplatsen... 12 2.3.2 Gjutprocessen... 13 2.4 OBJEKTET I MALMÖ... 16 2.4.1 Fakta om byggplatsen... 16 2.4.2 Gjutprocessen... 16 3 RESULTAT... 17 3.1 ETT ANTAL ANALYSER... 17 3.2 FORMLER FÖR ANALYSER... 17 3.3 DATA FRÅN RIGA... 18 3.4 DATA FRÅN MALMÖ... 19 3.5 PROVER UR RAPPORTER FRÅN CBI... 20 3.6 DATA FRÅN CBI RAPPORT 3... 20 3.7 DATA FRÅN CBI RAPPORT 4... 21 3.8 DATA FRÅN CBI RAPPORT 5... 22 3.9 JÄMFÖRELSE MELLAN MINA DATA OCH DATA UR CBI RAPPORTERNA... 23 4 DISKUSSION... 25 5 SLUTSATSER OCH FORTSATT FORSKNING... 27 5.1 SLUTSATSER... 27 5.2 FORTSATT FORSKNING... 27 REFERENSER... 29 IV
V
SAMMANFATTNING Vid expansion av industri och handel krävs det att många nya industri- och lagerlokaler byggs. Lagerlokalens golv, normalt i form av betongplattor på mark, utsätts ofta för stora laster och krympningsrörelser. Detta kan i sin tur orsaka sprickor som bidrar till omfattande skador på golvet. Att använda fiberbetong för dessa förutsättningar är ett utmärkt val, eftersom fiberbetong är ett segare byggmaterial. Ett segare byggmaterial kan ta hand om de stora punktlasterna samtidigt som det motverkar de sprickor som annars orsakas av krymprörelser. Det är nödvändigt att fiberinnehållet i betongen fördelar sig jämnt över höjden på plattan för att uppnå den högsta nyttan. Det har funnits indikationer på att fiberhalten är högre i plattans underkant än dess överkant. Därför har uppgiften varit att undersöka hur fibrerna fördelar sig i fiberbetongplattan. Utförandet av undersökningen gjordes på färsk fiberbetong för två aktuella projekt. Den ena undersökningen utfördes på en betongplatta för en nybyggd lagerlokal i Riga och den andra undersökningen utfördes för ett liknande projekt i Malmö. Undersökningen gick ut på att man tog prover från den färska fiberbetongen för att sedan urskilja fibrerna från betongen. Detta gjordes med hjälp av ett instrument som är utrustat med en stark magnet. I denna rapport redovisas även undersökningar om fiberfördelning från CBI Betonginstitutet. Utförande av undersökningarna gick ut på att CBI har borrat borrkärnor ur härdad fiberbetong. Resultaten har visat att fibermängden är relativt jämnt fördelad mellan överkant och underkant. VI
VII
SUMMARY When industry and trade are expanding, there is a demand on the construction of many new industrial and storage buildings. The industrial floor of the storage building usually constructed as a slab-on-grade is often subjected to high loads and shrinkage movements. This may in turn cause cracks that constitute extensive damages on the floor. The use of fibre concrete for these circumstances is an excellent selection, since fibre concrete is a more ductile construction material than plain concrete. The more ductile construction material is able to carry the heavy point loads and simultaneously counteracting the cracks that otherwise are caused by the restrained shrinkage movements. It is necessary that the fibre content in the concrete is evenly distributed over the height of the slab in order to obtain the great benefits. There have been observations indicating that the fibre content is higher in the lower edge of the slab than in the upper edge. Therefore, the task of this Master Thesis work has been to investigate how the fibres are distributed in the fibre concrete slab. The investigation was made on fresh fibre concrete in two projects. The first investigation was conducted on a storage building under construction in Riga whereas the second investigation was conducted for a similar project in Malmö. The aim of the investigation was to take samples from the fresh fibre concrete and subsequently discern the fibres from the concrete matrix. This was made by an equipment provided with a magnet. This report also contains three fibre distribution investigations from the Swedish Cement and Concrete Research Institute. In these cases, the investigation was based on concrete cores taken from hardened fibre concrete. The results of the investigations show that the fibre distribution is relatively even between the upper and the lower edge of the industrial concrete floor. VIII
1
1. Inledning 1.1 Bakgrund Stålfiberbetong är ett kompositmaterial som består av en så kallad matris av cementpasta & ballast d.v.s. betong och små stålfibrer. Matrisens uppgift är att sammanhålla cementpastan, ballast och stålfibrer. Samtidigt skyddas fibrerna från korrosionsangrepp men betongen bidrar också till tryckhållfasthet. Stålfibrerna har som uppgift att ta hand om dragspänningar när de första sprickorna uppstår i matrisen. Stålfibrerna bidrar till minskning av sprickutvecklingen och medför sprickfördelning i betongen (Svenska Betongföreningen, 1997) och (Nordström, 2000). Stålfibrerna skapas i normala fall av dragen tråd med sträckgräns 500-1500 MPa. I andra fall tillverkar man stålfibrer av stålband som klipps. Det finns variation av fiberformer vad gäller både tjockleken och tvärsnittsutformningen. Det finns de som är vågformiga, tillverkade med en ändböj eller ändförtjockning som fungerar som förankring. Det vanliga tvärsnittet för fibrerna är mellan 0,4 och 1,0 mm och den vanliga längden brukar vara mellan 15 och 60 mm (Thorsen, 1993). Figur 1. Stålfibrer i olika former (Svenska Betongföreningen, 1997) 2
Stålfiberbetongs egenskaper utmärks av en sammansättning av betongens tryckhållfasthetsegenskaper och fibrernas draghållfasthetsegenskaper, till ett revolutionerande byggmaterial som människan alltid sett framemot. Ett nytt byggmaterial som erbjuder både arkitekten och konstruktören konstruktionselement i alla former som önskas, utan att behöva oroa sig för betongens absoluta svaghet som är dess låga draghållfasthet. Redan 1874 erhöll amerikanen A. Berard patent på fiberarmerad betong och redan under andra världskriget började man utveckla fiberbetong (Svenska Betongföreningen, 1997). Liksom mycket ny teknik som lanseras börjar fiberbetong först i militära syften, fiberbetong användes först till landningsbanor för flygplan men också till att bygga motståndskraftigare skyddsrum tack vare fiberbetongsens betydande seghet (Svenska Betongföreningen, 1997). Det dröjde fram till 1970 innan Sverige började använda fiberbetong för civila ändamål. Det började med sprutbetong med fibrer för bergförstärkning (Holmgren, 1992) och (Svenska Betongföreningen, 1997). Nuförtiden använder man i vanliga fall fiberbetong för industrigolv som en platta på mark eller Pålunderstödda platta. Fördelen med användning av fiberbetong för industrigolv är att fiberbetong är bättre i förhållande till vanlig betong gällande att ta hand om krympningsrörelse. Segheten hos fiberbetong gör att fiberbetong klarar punktlaster bättre än oarmerad betong som också är vanlig i betonggolv. (Svenska Betongföreningen, 1997). Fler nya handelsföretag startar verksamhet i Sverige och många av de bygger nya centrallager vilket har ökat behovet av lagerlokaler. Kommunerna hänvisar i sin tur till platser med sämre markförhållanden, där det förekommer marker av lera, silt och utfyllnadsmassor. Lagerlokalers golv belastas ofta av stora laster. För att beställaren ska kunna bygga sina lagerlokaler krävs ofta pålunderstödda golv (Svenska Betongföreningen, 2008). För pålunderstödda golv användes minmiarmering för överkant av plattan för att motverka spricker som annars orsakas av krymprörelser, medan man antar att full friktion finns för underlaget mellan marken och underkant av plattan. För pålunderstödda golv i början stöds också av marken vid gjutning, men med tiden när marken börjar sätta sig på grund av vattendränering. Det leder till att plattan blir helt fribärande mellan pålarna. Vilket friktionen försvinner mellan marken och underkanten och leder till krymprörelser även i underkant. Riskerna blir större när man sparar på material som armering därför en bra lösning är att använda fiberbetong som motverkar krymprörelser (Hedebratt, 2012). Anledning till att fibrerna är mer beständiga mot korrasion än konventionell armering, fibrerna är mycket mindre än konventionell armering vilket betyder att de skyddas överlägsen i betongens alkaliska miljö. Mindre katodyta i förhållande till anodytan är ett annat argument till varför fibrer uppvisar bättre korrosionsbeständigt (Nordström, 2000). 3
Förutom stål som fibermaterial, har man tidigare också använt glas, kol, sisal och plast som fibermaterial till olika ändamål. Just stålfibrernas fördel är att de bidrar till att betongen blir allt segare vid böjning (Svenska Betongföreningen, 1997) Ytterligare en sak som gör fiberbetong intressant är möjligheten att kunna gjuta i kombination med konventionell armering, en fördel om man gjuter med fiberbetong och konventionell armering är att fiberbetongen bidrar till ökad tvärkrafts- och genomstansningskapacitet till skillnad från endast gjutning med vanlig betong och konventionell armering. En annan fördel är att man kan halvera armeringsmängden för samma bärförmåga, det har även erhålls en bättre prestanda d.v.s. mindre sprickvidd och ökat böjstyvhet detta har visats på genomförda fullskaleförsök på balkar gjutna med självkomakterande fiberarmerad betong, med liten mängd konventionell armering (Löfgren, 2005). Fiberbetong kan ge större foghållfasthet, eftersom fibrerna har mer homogena fördelning vilket innebär bättre lokal armering än vad nät kan erbjuda (Skarendahl Westerberg, 1988). Dock är fiberbetongs seghet inte tillräcklig när man superponerar fiberbetongen och konventionell armering, vid böjmoments- eller dragkraftskapaciteter eftersom arbetskurvorna är förskjutna, se fig. 2 (Svenska Betongföreningen, 1997). Figur 2. Principiella arbetskurvor vid böjning för stålfiberbetong och för konventionellt armerad betong (Svenska Betongföreningen, 1997) Fibrernas hållfasthet, förankring, samt fiberinnehållet och fibrernas orientering i konstruktionen är viktiga för stålfiberbetongens seghet och sprickfördelning. Förankringsförmågan ökar vid ökad fiberslankhet, l f /d f en annan bidragande faktor är fiberändarnas utformning och ytprofilering (Svenska Betongföreningen, 1997). 4
Med ökat fiberinnehåll förbättras de mekaniska egenskaperna hos fiberbetongen, men det är till en viss gräns, man utgår från möjlig arbetbarhet vid ökning av fiberinnehållet. Med arbetbarhet menar man att man uppnår en homogen och komprimerad betongkonstruktion. Vid ökat fiberinnehåll i betongkonstruktioner bör fiberslankheten reduceras, vilket ökar arbetbarheten. Stenstorleken i betongen är också avgörande vid sammanhållning med fibrerna, minskad stenstorlek bidrar också till ökad arbetbarhet. Största fiberinnehåll är i normalt fall mellan 40 och 80 kg/m 3. Under särskilda förhållanden kan fiberinnehållet bli upp till 100 kg/m 3. Vid elementtillverkning med användning av formvibrering kan fiberinnehållet höjas upp till mellan 150 och 200 kg/m 3. När fiberinnehållet överstiger vad arbetbarheten tillåter, blir konsekvensen ett försämrat samspel mellan betongmatrisen och fibrerna (Svenska Betongföreningen, 1997). Elena Vidal Sarmineto har i sin avhandling visat att fibermängden är större där man applicerar fiberbetongen direkt än där fiberbetongen flyter en längre fram sträcka, se figur 3 (Sarmiento, 2015). Figur 3. Fibermängden ändras när fiberbetong flyter fram (Sarmiento, 2015). 1.2 Syfte Gällande industrigolv av fiberbetong är det nödvändigt att fibrerna fördelar sig jämnt i plattan för att uppnå den optimala nyttan. Enligt CBI Betonginstitutet är fiberinnehållet ofta varierande över höjden i ett betonggolv, vilket innebär att fibrerna är mindre i antal i överkant. Men det finns golventreprenörer som hävdar att med rätt fiberbetong och rätt arbetsutförande så kan man erhålla jämn fiberfördelning. Uppgiften är att på fältförsök undersöka hur fiberfördelningen är i betongen. Litteraturstudier kommer att användas som stöd. Min roll i detta projekt kommer att vara opartisk som avgör mysteriet bakom fiberinnehållets fördelning. 5
1.3 Frågeställningen Det är viktigt att fiberinnehållet i betong fördelar sig jämnt, för att uppnå högsta nyttan. Att det är färre fibrer i överkant av golvplattan kan orsaka sprickor och andra skador på golvplattan. Det är från ekonomisk synvinkel också viktigt att fibrerna fördelar sig jämnt över höjden av plattan, så man slipper addera större mängd fibrer. Det finns också en gräns på mängden fibrer för god arbetbarhet. Frågeställningen är hur fibrerna fördelar sig med höjden av golvplattan. Är det så att de varierar med höjden, att större mängden sjunker i botten av plattan på grund av gravitation eller att fibrerna är jämnfördelade över höjden av golvplattan? 1.4 Avgränsningar Det här examensarbetet kommer enbart fokusera på just hur fibrerna fördelar sig över höjden av golvplattan. Urvaskningsprov som studeras är enbart från ett företag, Primekss. I detta examensarbete kommer inte fibrernas orientering att behandlas. 6
2 Metod 2.1 Urvaskningsprov enligt standard Det lämpligaste sättet att kunna bestämma mängden fibrer ur fiberbetong, är att tillämpa det med färsk fiberbetong. Den normala volymen av fiberbetong är minst 10 liter, vilket möjliggör att man kan undvika stora avvikelser i de resultat man erhåller. Fibrerna raffineras ur betongen genom att man sköljer fiberbetong med vatten. Fibrerna ansamlas med hjälp av en magnet för att sedan vägas med en våg. Försöket utfördes i huvudsak enligt standarden SS-EN 14488-7 metod B (Svensk standard, 2006). 2.2 Provtagningen i praktiken Vi använde en spade till provtagningen med sex hinkar av plast och en hink av stål som enligt standard ska vara 10 liter. Figur 3. Hink av stål avsedd för provtagning enligt standard ska vara 10 liter. Som figur 3 visar, fyllde vi hinken av stål till toppen vilket motsvarar 10 liter fiberbetong. Metoden vi utgick ifrån var att ta prover med spade från översta ytan av den applicerade fiberbetongen på marken, och sedan fyllde vi hinken av stål till toppen. Figur 4. Provtagning av fiberbetong där vi använder spade och en hink enlig standard. 7
Figur 5. Vi fyller hinken till toppen vilket motsvarar 10 liter fiberbetong. Figur 6. Överför fiberbetongen från hinken av stål enlig standard till en hink av plast. Från hinken av stål hällde vi fiberbetong i en hink av plast som är avsedd för överkant av fiberbetong. Sedan när vi skulle ta prover för underkant av fiberbetong, avlägsnade vi överkant av en annan yta av fiberbetong. På samma sätt fyllde vi hinken av stål till toppen för att sedan hälla fiberbetong i hinkarna av plast som är avsedda för underkant av fiberbetong. Totalt fyllde vi 20 hinkar av plast, 10 hinkar för överkant och 10 hinkar för underkant. 8
Vi tog varje hink av plast för att hälla i en utrustning som är avsedd för uppsamling av fibrerna. Se figur 7. Metoden gick ut på att en person häller försiktigt fiberbetong samtidigt som den andra personen sköljer fiberbetong med vatten. Fibrerna samlas på väggen av utrustning med hjälp av en väldig stark magnet. Sedan när all cement och ballast har spolats ur placerade vi en duk för att sedan dra handtaget av utrustningen för uppsamling av fibrerna. Figur 7. Här har vi sköljt av fibrerna ur fiberbetong. Fotograf: Jurijs Saboha. Figur 8. Förberedelse för att dra spaken till instrumentet. Fotograf: Jurijs Saboha. 9
Figur 9. Här drar jag spaken på instrumentet för uppsamling av fibrerna. Fotograf: Jurijs Saboha. Figur 10. Här drar jag spaken på instrumentet fullständigt i botten för uppsamling av fibrerna. Fotograf: Jurijs Saboha. 10
Fibrerna samlades och vägdes med en våg för att sedan dokumenteras. Figur 11. Här väger vi de uppsamlade fibrerna för dokumentering. 11
2.3 Objektet i Riga 2.3.1 Fakta om byggplatsen En lagerlokal som består av stomme av fackverk och fasad av tältmaterial, lokalens yta är 3750 m 2. Betongreceptet är utformat utav Primekss Golvkonstruktören är Primekss. Underentreprenör är Primekss. Det är fabriksbetong. Golvets yta är 3500 m 2. Det är platta på mark. Plattans tjocklek är 140 mm. vct är 0,55. Största stenstorlek är 20 mm. Fibertyp är med ändkrokar. Fiberlängd är 50 mm. Fiberdiameter 0,75 mm. Fiberinnehåll är ca 40 kg/m 3. Konsistens är S4. Fibrerna tillsätts i betongbilen. Man började gjuta den 30 mars 2016. De hade gjutit i två etapper när provtagningen genomfördes 30 och 31 mars. Jag har inte observerat något problem i form av att fibrerna klumpar ihop sig, Rolands Cepuritis bekräftar att det inte har uppstått liknade problem. Gjutningen skedde inomhus, tempraturen var 12 C den 30/3 och 12 C den 31/3. 12
2.3.2 Gjutprocessen Man lägger fiberbetong från betongbilen till en dumper som har ett munstycke, dumpern applicerar fiberbetongen direkt på marken. Sedan tar byggarbetarna och fördelar fiberbetongen till jämn yta. Figur 12. Dumpern applicerar fiberbetongen direkt på marken. Figur 13. Dumpern applicerar fiberbetongen direkt på marken. För att uppnå den fina jämna plattan använder entreprenören en maskin med laserutrusning för att uppnå den aktuella tjockleken och slät yta. 13
Figur 14. Maskinen med laserutrusning används för att uppnå den aktuella tjockleken och slät yta. Figur 15. Maskinen med laserutrusning används för att uppnå den aktuella tjockleken och slät yta. Den andra maskinen strör pulvermaterial på den fina, släta ytan av fiberbetong. Figur 16. Den andra maskinen strör pulvermaterial på den släta ytan. 14
Figur 17. Man låter den färdiggjutna fiberbetongen härdas för vidare behandling. Entreprenören avslutar processen med en tredje maskin när fiberbetong härdar, maskinen glättar fiberbetongytan till en slät yta som blir färdigt golv. Figur 18. Entreprenören använder till sist en maskin för att glätta fiberbetongytan till ett färdigt golv. 15
2.4 Objektet i Malmö 2.4.1 Fakta om byggplatsen En lagerlokal som består av stomme av fackverk och fasad av metall inbäddad med isolering, lokalets yta är 2320 m 2. Betongreceptet är utformat utav Primekss Golvkonstruktören är Primekss. Underentreprenör är Primekss. Det är fabriksbetong. Golvets yta är 2320 m 2. Det är platta som består av två delar den ena delen är pålunderstödd platta och den andra delen är platta på marken. Plattan som är pålunderstödd har tjockleken är 330 mm, medans plattan på marken har tjockleken 100 mm. vct är 0,47. Största stenstorlek är 16 mm. Fibertyp är med ändkrokar. Fiberlängd är 60 mm. Fiberdiameter 1 mm. Fiberinnehåll är ca 55 kg/m 3. Konsistens är S4. Fibrerna tillsätts i betongbilen. Man började gjuta den 18 april 2016. De hade gjutit i flera etapper när provtagningen genomfördes 18 och 19 april. Jag har inte observerat något problem i form av att fibrerna klumpar ihop sig, Rolands Cepuritis bekräftar att det inte har uppstått liknade problem. Gjutningen skedde inomhus, tempraturen var 5 den 18/4 och 6 den 19/4. 2.4.2 Gjutprocessen Gjutprocessen är densamma på båda projektet, det som är skillnad i båda projekten är att i Malmö använde Primekss en mobil betongpump istället för en dumper. Däremot har Primekss inte använt den maskin som strör pulvermaterial på den fina, släta ytan av fiberbetong. 16
3 Resultat 3.1 Ett antal analyser Ett antal analyser utfördes för att färdigställa resultatet. Ett medelvärde och standardavvikelse användes för alla värden, dvs. för överkant och underkant, sedan anlyseras med medelvärde och standardavvikelse för enskilda kolumnen för överkant och enskilda kolumnen för underkant. 95% och 5% fraktiler beräknades också för att anlysera dessa värden vidare. 3.2 Formler för analyser Formel för medelvärde: Formel för varians: ( ) ( ) ( ) Formel för standardavvikelse: ( ) Beteckningen för medelvärde kan även skrivas som, för standardavvikelse skrivas som Formel för 5 % fraktiler: Formel för 95 % fraktiler: 17
3.3 Data från Riga Tabell 1 Data från Riga Prov Nr. Överkant Underkant 1 34,0 35,4 2 34,6 39,3 3 36,3 42,4 4 33,6 36,5 5 33,1 39,3 6 37,1 37,7 7 43,2 40,2 8 40,0 41,6 9 37,0 41,8 10 39,4 38,9 Denna analys gäller för alla värden från båda kolumner. Tabell 2 Analys av samtliga data från Riga Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler 38,1 3,02 33,1 43,1 Denna analys gäller för värden från överkant och underkant. Tabell 3 Analys av över-resp underkant från Riga Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Överkant 36,8 2,2 33,1 40,5 Underkant 39,3 1,6 36,7 41,9 Skillnad 2,5 18
3.4 Data från Malmö Tabell 4 Data från Malmö Prov Nr. Överkant Underkant 1 47,8 42,4 2 42,0 48,0 3 45,5 46,0 4 45,2 51,0 5 44,7 43,0 6 42,6 36,6 7 40,0 46,0 8 44,0 58,5 9 38,0 46,0 10 42,0 47,0 Denna analys gäller för alla värden från både kolumner. Tabell 5 Analys av samtliga data från Malmö Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler 44,8 4,7 37,0 52,6 Denna analys gäller för värden från överkant och underkant. Tabell 6 Analys av över resp. underkant från Malmö Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Överkant 43,2 2,0 40,0 46,4 Underkant 46,5 3,9 40,0 53,0 Skillnad 3,3 Dock finns det risk för omkastade värden mellan överkant och underkant. 19
3.5 Prover ur rapporter från CBI Författaren har fått ta del av tre rapporter från Betonginstitutet (CBI) som har dokumenterat fibermängden ur fiberbetong. Rapport 3 handlar om ett fiberbetongplatta men alla uppgifter har anonymiserades efter CBS:s önskemål. Rapport 4 handlar om ett industrigolv och Rapport 5 handlar om en pålunderstödd fiberbetongplatta. Metoden gick ut på att CBI har borrat borrkärnor ur härdad fiberbetong som sedan har delats i tre delar. CBI använde standarden SS-EN 14488-7 metod A i till lämpliga delar (Svensk standard, 2006). De delade borrkärnor krossades för att samla upp fibrerna med hjälp av magnet för visuell kontroll. 3.6 Data från CBI rapport 3 Tabell 7 Data från CBI rapport 3: Prov Nr. Överkant Underkant 1 50 45 2 30 49 3 45 39 4 45 57 5 48 26 6 63 66 Denna analys gäller för alla värden från både kolumner. Tabell 8 Analys av samtliga data från CBI rapport 3 Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler 46,9 11,8 27,4 66,4 Denna analys gäller för värden från överkant och underkant. Tabell 9 Analys av över resp. underkant från CBI rapport 3 Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Överkant 46,8 10,6 29,3 64,3 Underkant 47 14,0 24,0 70,0 Skillnad 0,2 20
3.7 Data från CBI rapport 4 Tabell 10 Data från CBI rapport 4: Prov Nr. Överkant Underkant 1 50 63 2 40 34 3 42 47 4 46 48 5 38 47 6 40 62 7 49 62 8 46 50 Denna analys gäller för alla värden från både kolumner. Tabell 11 Analys av samtliga data från CBI rapport 4 Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler 47,8 8,5 33,7 61,8 Denna analys gäller för värden från överkant och underkant. Tabell 12 Analys av över resp. underkant från CBI rapport 4 Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Överkant 43,9 5,5 36,5 51,3 Underkant 51,6 10,1 35 68,3 Skillnad 7,7 21
3.8 Data från CBI rapport 5 Tabell 13 Data från CBI rapport 5: Prov Nr. Överkant Underkant 1 29,8 44,6 2 42,8 58,8 3 52,6 43,0 4 45,1 41,0 5 62,6 39,1 6 46,1 54,2 7 49,2 52,3 8 69,1 59,2 9 42,1 39,9 Denna analys gäller för alla värden från både kolumner. Tabell 14 Analys av samtliga data från CBI rapport 5 Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler 48,4 9,7 32,3 64,5 Denna analys gäller för värden från överkant och underkant. Tabell 15 Analys av över resp. underkant från CBI rapport 5 Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Överkant 48,8 11,6 29,7 68 Underkant 48 8,1 34,6 61,4 Skillnad 0,8 22
3.9 Jämförelse mellan mina data och data ur CBI rapporterna Denna analys gäller för alla värden från både kolumner dvs. överkant och underkant. Tabell 16 Analys av samtliga data Jämförelse Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Riga 38,1 3,02 33,1 43,1 Malmö 44,8 4,7 37 52,6 Rapport 3 46,9 11,8 27,4 66,4 Rapport 4 47,8 8,5 33,7 61,8 Rapport 5 48,4 9,7 32,2 64,5 Denna analys gäller för värden av överkant. Tabell 17 Analys av överkant Jämförelse Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Riga 36,8 2,4 33,1 40,5 Malmö 43,2 2,0 39,9 46,4 Rapport 3 46,8 10,6 29,3 64,3 Rapport 4 43,9 5,5 36,5 51,3 Rapport 5 48,8 11,6 29,7 68 Denna analys gäller för värden av underkant. Tabell 18 Analys av underkant Jämförelse Medelvärdet Standardavvikelse 5 % fraktiler 95 % fraktiler Riga 39,3 1,6 36,7 41,9 Malmö 46,5 3,9 40,0 53,0 Rapport 3 47 14,0 24,0 70,0 Rapport 4 51,6 10,1 35 68,3 Rapport 5 48 8,1 34,6 61,4 Denna analys visar skillnad mellan överkant och underkant. Tabell 19 Skillnad mellan överkant och underkant Jämförelse Medelvärdet Riga 2,5 Malmö 3,3 Rapport 3 0,2 Rapport 4 7,7 Rapport 5 0,8 23
24
4 Diskussion Under provtagning stötte vi på vissa problem, och det var att vi inte hade tillräckligt med tid för att vänta på att fiberbetongen kunde härdas till mer fast form innan vi kunde genomföra provtagning. Problemet var att när man tog fiberbetongprover ur överkant, började fiberbetongsidorna rinna från och fylla det område vi tagit prover avsedda för överkant. Därför var det svårt att från samma område ta prover avsedda för underkant. Istället var vi tvungna att ta prover från ett annat område genom att snabbt avlägsna överkant för att sedan ta prov avsedda för underkant. En lösning skulle vara att man använder en eller fler platta skivor som man placerar så att man hindrar fiberbetong från att rinna från sidorna, när man sedan ska ta prov för underkant. Med kombination av att vänta till att fiberbetong nått fastare form. Ett annat problem var att när vi använde spaden för att fylla hinken av stål med fiberbetong, föll en del av fiberbetongen på marken, se figur 5. Ett hinder för fler prover, var vattenförsörjning och tid. Det hindrade oss från att ta fler än 10 prover. Ett ytterligare problem var när vi skulle väga fibrerna. Det var omständligt och tog tid att urskilja alla stålfibrer ur små stenar, när vi skilde stålfibrerna ur betongen. Vi lyckades inte heller torka stålfibrerna innan fibrerna vägdes. Hinkarna av plast var likadana, vi hade inte markerat på något sätt vilka som var avsedda för överkant och underkant. Det finns därför risk att enstaka förväxling mellan överkant och underkant skett. Vi ser en tydlig skillnad mellan mina provtagningar och data från de tre rapporterna från CBI, gällande skillnad mellan överkant och underkant, se tabell 18. En av orsakerna till de goda resultaten i Riga och Malmö är sannolikt att företaget Primekss har en strikt kvalitetskontroll över betongkvalitén och fiberintegrationsprocessen. Jag observerade även att yrkesarbetarna ständigt loggade information om integrationsprocessen med elektronisk utrustning. Det är en viktig aspekt att informationen samlas in för att kunna bearbetas och gjutningprocessen vid behov korrigeras i syfte att uppnå optimal fiberfördelning med hänsyn till hela strukturen, inte bara fiberfördelningen i över- och underkant. Rapport 4 avviker märkbart från övriga studier i jämförelsen. Här är fiberfördelningen ojämn, anledningen kan vara att betongen har separerat på grund av överskott med vatten så att fibrerna sjönk, med andra ord kan det vara fel på betongreceptet eller utförandet av fiberbetongplattan. Mina provtagningar i Riga och Malmö visar att det inte finns stor skillnad på fördelning av fibrerna på överkant och underkant. 25
26
5 Slutsatser och fortsatt forskning 5.1 Slutsatser Efter att jag har utfört mina fältförsök i Riga och Malmö och analyserat de data som erhölls visar det sig att fibermängden inte nämnvärt skiljer sig åt mellan överkant och underkant. Det visar även två av tre rapporter från CBI. Med rätt vct och stenstorlek och lämplig utförandemetod kan man lyckas skapa fiberbetong där fibermängden inte skiljer sig i överkant och underkant. 5.2 fortsatt forskning Provningsmetoden behöver vidareutvecklas. Med dagens metod är det svårt att fullt ut skilja översta delen av gjutningen från den understa. Möjligen underskattas också fiberinnehållet med dagens provningsmetod. Ett sätt att säkrare bestämma fibermängden vore att prov tas direkt från betongbilen. Man kan genomföra en undersökning med kända fibermängden. Sedan tar man minst tre prover från betongbilen i början, mitten och slutet. Den första och sista kubikmetern bör kasseras. Fibermängder som skulle kunna användas är 25 kg/m 3, 40 kg/m3, 55 kg/m 3, och 70 kg/m 3. 27
28
Referenser Hedebratt, J., 2012. Industrial Fibre Concrete Floors, Trita-BKN. Bulletin 113, Stockholm: Institutionen för byggvetenskap, Kungliga Tekniska Högskolan. Holmgren, J., 1992. Bergförstärkning med sprutbetong. Järfälla: Vattenfall. Löfgren, I., 2005. Fibre-reinforced concrete for industrial construction, serie nr.2378, Göteborg: Avdelningen för betongbyggnad Chalmers Tekniska Högskola. Nordström, E., 2000. Steel fibre corrosion concrete, licentiate thesis 2000:49, Luleå: Luleå Tkniska Högskola. Sarmiento, E. V., 2015. Flowable fibre-reinforced concrete fo structural applications, Doctoral thesis 2015:335, Trondheim, Norge: Norwegian University of Science and Technology. Skarendahl Westerberg, 1988. Handledning för dimensionering av fiberbetonggolv, CBI rapport 1:89, Stockholm: Cement och Betong Institutet. Svensk standard, 2006. Provning av sprutbetong- Del 7: Fibermängd hos fiberarmerad betong, Stockholm: S/S. Svenska Betongföreningen, 1997. Stålfiberbetong rekommendationer för konstruktion, utförande och provning, Betongrapport nr 4, Stockholm: Svenska Betongföreningen. Svenska Betongföreningen, 2008. Industrigolv Rekommendationer för projektering, material, produktion, drift och underhåll, Betongrapport nr 13, Stockholm: Svenska Betongföreningen. Thorsen, Å., 1993. I fiberbetongens värld. Åkersberga: Cementa AB. 29
TRITA 479 ISSN 1103-4297 ISRN 479