Industrigolv av betong Svenska Betongföreningens betongrapport nr 13 Johan Silfwerbrand Sv. Betongföreningen, Väst, Gbg 11 sept. 2013
Industrigolv rekommendationer för projektering, materialval, produktion, drift och underhåll Svenska Betongföreningens betongrapport nr 13 Kommittéarbete 2004-2009
Fraktarna, Stockholm, 2001. Foto J Hedebratt.
Innehållsförteckning 1. Kravidentifiering & kravformulering, upphandling 2. Skador 3. Materialval & materialegenskaper 4. Utförande av industrigolv
Innehållsförteckning (forts) 5. Drifttagande, drift & underhåll 6. Platta på mark 7. Pålunderstödd platta 8. Pågjutningar 9. FoU-behov
Innehållsförteckning (forts) bilagor A. Protokollbilaga B. Diagram för dimensionering C. Beräkning av momentkapacitet D. Analys av sprickbildning & beräkning av sprickbredd vid inverkan av tvång E. Förslag till översättning av fiberbetongs böjegenskaper bestämda enligt olika metoder F. Kontroll av fiberbetong
Rapportens struktur Del 1 kapitel 0 omfattande sammanfattning (viktigaste rekommendationerna, 32 sidor) Del 2 kapitel 1-9 (rekommendationer med bakgrundstext, förklaringar & figurer, 211 sidor) Bilagor A-F (olika hjälpmedel, 52 sidor)
Läsanvisning Avsikten med de båda delarna är att alla läser den omfattande sammanfattningen (kap 0). Beställaren kan sedan koncentrera sig på kap 1, Materialtillverkaren på 3, Entreprenören på 4, Brukaren på kap 5 och Projektören på kap 1, 3, 6, 7 & 8. (Alla bör läsa kap 2 för att undvika skador).
Arbetsgrupp Jonas Carlswärd, Betongindustri & LTU (kap 3) Jerry Hedebratt, utredningsman, Tyréns & KTH (kap 2 & 6) Bo Malmberg, WSP (kap 1) Johan Silfwerbrand, ordf., CBI Betonginst & KTH (kap 0, 7, 8 & 9) Bengt Ström, NCC (kap 4) Göran Hällerstål, Färdig Betong & Anjobygg (kap 5)
1 Kravidentifiering, kravformulering & upphandling
Funktionskrav Lastkapacitet Beständighet Slitstyrka Slagstryrka Jämnhet, buktighet & lutning Sprickbegränsning & fogar Fuktsäkerhet Installationer & ingjutningsgods Utseende, kulör Dammfrihet Täthet för vätska & gas Halksäkerhet Rengörbarhet & hygien Gångbehaglighet Brandmotstånd & rökutveckling
Huvudsakliga laster Punktlaster från fordon och lagerpallar Tvångslaster av förhindrad krympning
Laster Punktlaster från lagerhanteringssystem Hjullaster från truckar & andra fordon Linjelaster från väggar Fördelade laster (t.ex. vid lagring av bulkvaror som grus & sand) Laster av tvång (förhindrad krympning, förhindrad temperaturrörelse) Fem praktiska tabeller ifall beställaren inte kan ange dem. Dynamiskt tillskott > 25 %
Beständighet Innemiljö är det normala karbonatisering. Finns fukt & om den varierar risk för armeringskorrosion. Hantering av kemikalier kan förekomma. Beror de på olycka eller är de frekventa? Upprepad frostpåverkan sällsynt.
Förslag på exponeringsklasser Golvets användning Obelagt lagergolv med trucktrafik inne- & utomhus. Omväxlande fuktighet. Inga tösalter. Obelagt lagergolv med lastbilar. Tösalter. Industrigolv. Varierande fukt. Hantering av ämnen med ph 5. Exp.klass XC3 XC3 + XD3 XA2
Täckande betongskikt Krav anges i SS 13 70 10. Skyddsbehandling kan utnyttjas för att reducera krav på TB (upp till 10 mm). Omslutning av armering vid d max = 32 mm TB 30 mm. Golv på mark: TB 50 mm. Golv på isolering eller folie: TB 35 mm. Fiberbetong: Offerskikt = 5 à 10 mm för korrosionsrisk. Stor risk: osprucken fiberbetong.
SBF:s golvkommitté föreslår sprickbreddsklasser I. Mycket höga krav på säkerhet mot uppsprickning. Säkrast med spännarmering. II. Sprickbredder som normalt erhålls vid minimiarmering enligt BBK 04. III. Krav på begränsning ej nödvändigt annat än för viss tvärkraftsöverföring. IV. Konsekvensen av sprickor är försumbar.
Vad krävs för att nå en viss spricksäkerhetsklass? Klass I II III IV Fri krympning 0,5 0,6 0,8 Inga krav Armering enl Skärpt BBK BBK ½ BBK Inga krav Utförandeklass I II II III Härdningsklass (% f cck (28 d)) 4 (70) 3 (50) 3 (50) 2 (35)
Armering för högsta klasserna Klass I: Armering för hela betongtvärsnittet. Max utnyttjad dragspänning 160 280 MPa beroende på armeringens diameter (enligt EK 2). Klass II: Armering för hela betongtvärsnittet. Max utnyttjad dragspänning följer BBK 04 (420 MPa).
Effektiv betongarea BBK 04 Hela tvärsnittet 2c + Φ h
2 Skador
Skador innehåll Vanliga problem Orsaker till skador Statistiskt material om skadors förekomst Kostnader för skador Reparation av skador
3 Materialval & egenskaper
Markuppbyggnad, schematiskt Betonggolv Ev ångspärr/glidskikt Ev kapillärbrytande skikt Förstärkningslager Underbyggnad Undergrund Schaktbotten/ sprängbotten
Allmänt Fokus bör förskjutas från hållfasthet mot funktion. Begränsad krympning & god arbetbarhet normalt viktigare. Viktigt att veta hur förändringar i receptet påverkar egenskaperna. Ökad cementhalt högre hållfasthet & vintergjutbarhet, men större risk för plastiska krympsprickor & ökat armeringsbehov.
Proportionering Lägre vct ger högre hållfasthet, större slitstyrka & större täthet. Om í första hand vattnet reduceras, minskar även krympningen. Men krympningen sker snabbare. Betongen blir sprödare. Sprickrisken kan öka. Risken för plastiska krympsprickor ökar pga snabbar uttorkning av ytan. vct = 0,55 med c = 325 kg/m 3 bra kompromiss.
Begränsa fria krympningen! Viktigast: hålla nere vattenhalten. Samtidigt: tillräcklig arbetbarhet mht aktuell produktionsmetod. Reducera cement- & sandinnehållet, använd vattenreducerare eller superplasticerare & största d max.
Cement Byggcement dominerar kraftigt. SH-cement används ibland vid vintergjutning. Anläggningscement för kemiska angrepp, t.ex. sulfathaltigt processvatten. Även gynnsamt för lägre krympning, vakuumbehandling & massiva golv.
Tillsatsmedel Flyttillsats mkt vanlig i modern betong. Används för reducerat vattenbehov. Försiktig användning vintertid, särskilt vid glättning, då de är retarderande. Krympningskompenserande tillsatsmedel för expansion under härdningsfasen. Syfte: tryckeller mkt små dragspänningar i (det armerade) golvet. Krympreducerande tillsatsmedel kan minska krympningen med 40 %.
Fyra tekniska skäl för låg krympning 1. Mindre sprickrisk 2. Mindre sprickvidd 3. Mindre fogöppning 4. Mindre kantresning
Mindre krympning lägre spänning mindre sprickrisk σ t εcs = ψ 1+ ϕ E c < f ct spänning = tvång dragspänni ng < krympning styvhet 1+ kryptal draghållfasthet
Mindre sprickvidd w s ε cs s = sprickavstånd Foto: A Thorsén.
Mindre fogöppning w L ε cs L = fogavstånd Astra Z, Södertälje, 2002. Foto: J Hedebratt.
Mindre kantresning ε cs a δ δ a 2 ε cs /2h a = upphöjd plattdel h = plattjocklek
Armering 1. Nätarmering, stångarmering 2. Armeringsstöd 3. Speciella armeringslösningar 4. Fibrer 5. Spännarmering
Konventionell armering Nätarmering & lösa armeringsstänger vanligast. Armering i underkant ger störst momentkapacitet i fältmitt. Armering i överkant ger dito över pålar & är mest effektiv som sprickfördelare. Dubbelarmering bäst vid stora punktlaster. Armeringens läge skall kontrolleras före gjutning.
Fiberbetong
Ställ krav på fiberbetongen! Låga fiberinnehåll ger ingen effekt. Man karakteriserar fiberbetong som sprickhämmande, sprickfördelande & töjningshårdnade. Normalt efterstävas sprickhämmande eller bättre. Residualhållfasthetsfaktorn bör då vara minst R 10,20 = 60 %. Fibertyp, fiberlängd & betongrecept påverkar provning normalt säkrast för materialbestämning.
Plastfibrer = något för framtiden? Olika material förekommer men polypropylen dominerar. Skilj mellan mikro- (6-12 mm långa) & makrofibrer (c:a 50 mm). Mikrofibrer ger motstånd mot plastiska krympsprickor & explosiv spjälkning vid brand. Makrofibrer kan även ge sprickfördelning. Dagens makrofibrer bara hälften så effektiva som stålfibrer. (> 1 % fibrer kan vara svårt att blanda.) Långtidseffekterna måste beaktas.
Spännarmering Kan ses som den mest exklusiva lösningen & säkraste metoden att förhindra uppsprickning. Tryckspänningar byggs upp i golvet. De sjunker då betongen krymper & kryper men kvarstår på trycksidan. Dimensioneringen måste beakta förlusterna. Relativt vanligt i USA. Globengolvet svenskt exempel.
Atlanta Bonded Warehouses A = 10 125 m 2 Strimlor: 98 8,5 m h = 150 mm σ L = 1,7 MPa σ T = 1,4 MPa (Vejvoda, 1993)
Fogar 1. Isolationsfogar 2. Kontraktionsfogar 3. Arbetsfogar
Golv med eller utan fogar? Fogar med små avstånd & lämplig fogindelning kan förhindra okontrollerade sprickor. Fogen utgör dock en svaghetszon i betonggolvet & kostar pengar. Fogindelning i 4 4 m 2 stora fält ger 4800 m fog per 10 000 m 2.
Krav på hållfasthetsklass Krav på (hög) hållfasthet behövs för Bärförmåga Slitstyrka (normalt högre) Tidig hållfasthet (vintergjutning) Krav på (lågt) vattencementtal (vct) ställs samtidigt för Beständighet Uttorkning
Men Lågt vct ger hög hållfasthet och Hög hållfasthet kräver mer armering Komplext samband
Ju högre hållfasthet desto mer armering (efter BBK 04) 1 0.9 Armeringsinnehåll (%) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 friktion glidning C16/20 C20/25 C25/30 C28/35 C30/37 C32/40 C35/45 C40/50 C45/55 Hållfasthetsklass
Högre hållfasthet mer fibrer w max = 0,2 mm JC temp Fiberinnehåll (kg/m3) 120 100 80 60 40 20 0 K30 K40 K45 K50 JC krymp 60 mm JC krymp 120 mm W&P&N Linjär (W&P&N) Linjär (JC temp) Hållfasthetsklass JC = Carlswärd (2002), W&P&N = Westin m.fl. (1994)
Praktiska råd Sätt gränser för vct (max & min)! Dimensionera minimiarmeringen från minvärdet. (Gäller principiellt även fiberbetong.) Eftersträva vct = 0,55. Komplettera med vakuumbehandling, ytskyddande behandling eller beläggning vid skärpta krav på RF, slitstyrka eller täthet.
Hårdbetong Hårdbetong = Cement blandat med utvalt hårt ballastmaterial (och vatten). Utläggning som torrströat skikt eller med vatten som våt hårdbetong. Normalt t = 2-3 mm för torrströ och t = 10 mm för hårdbetong. Största fördelar: Slit- & slagstyrka, men även motstånd mot sulfat & klorid. Infärgning en estetisk möjlighet.
Att undvika okontrollerad sprickbildning Problem: Lösningar: Krympsprickor Eliminera orsakerna Begränsa konsekvenserna Minska krympningen Minska tvånget Armera Lägg in fogar
4 Utförande av industrigolv
Utförande Innehåll 1. Arbetsberedning & startmöte 2. Utförande vid gjutning inomhus & utomhus 3. Betonggjutning 4. Hårdbetong 5. Ytbehandling 6. Efterbehandling 7. Utförande av fogar
Startmöte Ordna möte med beställare, projektör, konstruktör, materialtillverkare, entreprenör & underentreprenör i förväg. Kom överens om krav, tidsplan, bemanning, kompetens, kompletterande utbildning, klimatrisker, utläggningsmetod, fogar, maskiner, vakuumbehandling, härdning, provning & kontroll.
Gjutmetod 1: Avvjämning med manuell laseravvägning
Gjutmetod 2: Avvjämning med laserscreeder
Gjutmetod 3: Avvjämning med banor & brygga
5 Drifttagande, drift & underhåll
Drift & underhåll Innehåll Drifttagande Drift & underhåll Planerad drift & underhåll Skötselinstruktioner Ytbehandling av golvytor Ytbeständighet Avnötning, urslag & repor Städning Fogar Sprickor Återvinning
6 Platta på mark projektering & dimensionering
Platta på mark Innehåll 1. Vanliga problemområden & åtgärder 2. Förutsättningar för projektering & dimensionering 3. Val av materialegenskaper 4. Dimensionering 5. Konstruktionslösningar för vanliga detaljer
Dimensionering Innehåll 1. Dimensioneringsteorier 2. Dimensioneringskriterier 3. Tvångsspänningar 4. Temperaturspänningar 5. Krympning & -rörelser 6. Lastfördelning 7. Lastöverföring 8. Dynamiska laster 9. Undergrundens styvhet 10. Böjande moment 11. Tvärkrafter 12. Stansning 13. Prägling 14. Utdrags- & genomtryckningsbrott 15. Fuktdimensionering 16. Sprickbreddsbegränsning
Residualhållfasthetsfaktor R (%) för sprickbegränsning Sprickbreddsklass Fiberbetong I II III IV Rek. ej 70 40 30 Komb. (arm. + fiberbtg) A s σ s 1 R10,20 /100) ( A f ef cth Noggrannare beräkning i bilaga D.
Konstruktionsdetaljer (24 illustrativa ritningsdetaljer) Pelarfundament Försänkta installationer (styrslingor) Golvvärme Fuktsäkra lösningar Radonskydd Fogar Kantförstärkningar Stomkompletteringar
Exempel 1: Räls för kranar eller vagnar a3 Exempel 2: Styrslingor för datastyrda truckar Risk för brott Exempel 3: Brunnar, rännor & spygater a3
7 Pålunderstödd platta
Pålunderstödd platta Innehåll 1. Allmänt 2. Användningsområde 3. Internationella erfarenheter 4. Funktion 5. Undergrunden & pålarna 6. Dimensionering 7. Redovisning
Allmänt Stora laster på plattor på dålig mark (allt vanligare!) kräver pålning. Är den pålunderstödda plattan bärande? I verkligheten: samverkan mellan mark & pålare. Hur ser lastfördelningen ut? Sannolikt ökar pålarnas andel över tid pga markens sättning. Lastbärande funktion normer för bärande konstruktioner (BBK & EK 2) ger enbart slakarmerade alternativ.
Dilemma Fiberbetong lämpligt för platta på mark, men BBK & EK 2 kräver slakarmering. Traditionell svensk lösning: Kombination. Utländska helfiberlösningar tränger in. Goda erfarenheter nödvändigt men ej tillräckligt villkor för dessa lösningar. Säkerhetsmarginalen kan ha reducerats. Rapporten innehåller förslag till fiberbetonglösning ifall våra myndigheter kan acceptera dem.
Dimensionering Dimensionering mot böjbrott Dimensionering mot genomstansning Dimensionering i bruksstadiet Fogar
Residualhållfasthetsfaktor R (%) för sprickbegränsning Sprickbreddsklass Över pålar I II III IV Rek. ej 85 50 30 I fält 85 70 40 30
8 Pågjutningar
Pågjutningar Innehåll 1. Materialval 2. Dimensionering 3. Vidhäftning 4. Provning 5. Vertikala fogar
Dimensionering 1. Fall med olika grad av vidhäftning 2. Behandling av motgjutningsytan 3. Laster & påkänningar 4. Beräkningar av påkänningar av differenskrympning 5. Tillåten skjuvspänning i fogen 6. Dimensionering av tjocklek, armering & fiberbetong
9 FoU-behov
FoU-behov Sammanlagt ett 40-tal förslag inom Krav & upphandling (5 st) Material (11) Utförande (2) Platta på mark (5) Pålunderstödd platta (4) Pågjutningar (12)
Fortsättning Exempelsamling om industrigolv
Exempelsamling Syfte: Att utarbeta en exempelsamling som ansluter till Betongföreningens nya rapport om industrigolv. Finansiering: SBUF, Bekaert Svenska, Betongindustri, CBI Betonginstitutet, Färdig Betong, Linotolgolv, NCC, Skanska och Tyréns Utredare: Jerry Hedebratt, fd Tyréns, nu Byggnadstekniska byrån, & Johan Silfwerbrand, CBI Betonginstitutet Preliminärt slutdatum: Vintern 2013/14.
Metodik Val av lämpliga praktiska exempel Utarbetande och utformning av exemplen Granskning av exemplen och deras lösningar Sammanställning av rapport Tryckning av rapport
Ingående exempel 1. Platta på mark tillhörande en lagerlokal med lättare laster. 2. Platta på mark tillhörande en lagerlokal med tunga laster och stora krav. 3. Pålunderstödd platta tillhörande en lagerlokal med lättare laster. 4. Pålunderstödd platta tillhörande en lagerlokal med tunga laster och stora krav. 5. Pågjutning till en industrilokal. 6. Pågjutning på TT-kassetter. 7. Stormarknad.