| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Udtørring af beton i byggefasen

4 Desorptionsforsøg

• 4.1 Forsøgsmetode
• 4.2 Resultater
• 4.3 Sammenfatning

Bestemmelse af desorptionskurven er foretaget for alle betoner undtaget Densit. Desorpttionskurven er væsentlig at kende, idet den giver omregningen mellem absolut fugtindhold (eller fugtbrøken) og relativ fugtighed i betonens porer. Bestemmelsen er sket ud fra en tillempet metode som det fremgår af afsnit 4.1. Dette er valgt ud fra de ressourcer og den tidsramme som delprojektet var underlagt.

Det principielle udseende af kurven for en given beton ses i

Figur 1.1 og følgende generelle kommentarer skal knyttes hertil:

• Kurven vil typisk flytte sig nedad hvis målingerne foretages ved et højere temperaturniveau. De kurver som findes i litteraturen er oftest bestemt ved en stuetemperatur på 20 °C eller deromkring.
• Kurven flytter sig ligeledes nedad for reduceret v/c forhold, da dette giver en mere finporøs (tæt) beton, hvor et givet fugtindhold giver anledning til øget RF.
• Endeligt afhænger kurven af hydratiseringsgraden, hvilket er specielt udtalt i betonens første levedøgn.

En af de mest fuldstændige samlinger af sorptionskurver findes i Hansen (1986), hvor mange forskellige byggematerialer er samlet, herunder også beton. De betondata som findes heri stammer fra svenske forsøg fra 1970erne.

4.1 Forsøgsmetode

De udsavede betonstykker (ø100x25 mm og 100x100x50 mm) placeres i klimakammer, hvor der konstant holdes 20±2 °C og RF = 50±2 %. Emnerne placeres med luft omkring for at sikre fri luftstrømning omkring dem (Figur 4.1).

Selve prøvningen foregår ved at tage et prøveemne fra klimakammeret og nedknuse det i en kæbeknuser. Det nedknuste materiale deles i to og den ene del puttes i et reagensglas til relativ fugtighedsbestemmelse. Den anden del placeres i en foliebakke og placeres i tørreovnen ved 105±2 °C indtil vægttabet stopper (< 0,1 % over 24 timer).

Bestemmelsen af fugtindholdet u i vægt-% og relativ fugtighed foregår således parallelt på det samme prøveemne. Det forudsættes at samhørende værdier af u og RF kan tolkes som punkter på desorptionskurven og at der således er opnået hygroskopisk ligevægt.

Den korrekte måde at bestemme desorptionskurven på ville være at udsætte hvert prøveemne for en given RF og vente indtil ligevægten indtræder. På dette tidspunkt kan prøveemnet knuses og udtørres ved 105 °C. Dette kræver imidlertid laboratoriefaciliteter og ressourcer som ikke er realistiske i nærværende delprojekt.

Det må forventes at den modificerede prøvningsmetode giver visse uønskede effekter såsom fugtgradienter hen over prøveemnerne, uensartethed som følge af forskelle i pasta- og tilslagsindhold fra emne til emne. Disse effekter kan give anledning til resultater som afviger fra andre prøvningsmetoder.

Figur 4.1 Forsøgsemner til desorptionsbestemmelse. Øverst ses skiver af sætmålsbeton. Nederst ses klodser udsavet af letklinkervægelementer.

4.2 Resultater

Gulvbetoner

Måleresultaterne for de 4 betoner ses i Tabel 4.1 og de er illustreret i Figur 4.2. Prøvecylindre er støbt den 23. februar 2005, afformet og indpakket i plastik dagen efter. Cylindrene er derefter savet i skiver den 10. og 11. marts 2005, vejet og placeret i klimakammeret. Den første måling i Tabel 4.1 er således udgangsfugtindholdet på det tidspunkt, hvor prøveemnerne placeres i klimakammeret og udtørringen begynder. I begyndelsen blev udtørringen fulgt med ugentlige prøvninger. Ved de samme lejligheder blev alle prøveemner vejet. Ved hver prøvning er der brugt et prøveemne, dvs. ingen gentagelser.

Der ses at være overensstemmelse med selvudtørringsforsøgene. For P20 betonen blev der i afsnit 3.2 fundet, at fugtbrøken er omkring 5 %, når hydratiseringen er overstået, hvilket fandtes at svare til en relativ fugtighed på ca. 90 %. For P40 betonen er de tilsvarende værdier en fugtbrøk på ca. 4 % svarende til RF lig 80 %. Dette kan genfindes på Figur 4.2.

Tabel 4.1 Desorptionsresultater. Samhørende værdier af RF og u målt på 4 betoner under udtørring i klimakammer. Betonrecepter ses i Tabel 2.1.

Figur 4.2 Målte desorptionskurver på basis af resultater i Tabel 4.1. Svenske forsøgsresultater taget fra Hansen (1986).

Det er valgt at sammenligne resultaterne med svenske betonforsøg, hvor måledata er taget fra Hansen (1986). De svenske forsøg er alle udført med rene cementbaserede betoner med v/c forhold mellem 0,44 og 0,72 (Figur 4.3).

Figur 4.3 Svenske forsøgsresultater (Hansen, 1986). Øverste diagram viser fugtindhold i forhold til cementindholdet i vægt-%. Nederste diagram viser det absolutte fugtindhold.

For bedre at kunne sammenligne med de svenske forsøg er disse optegnet separat i Figur 4.3. Det øverste diagram viser klart den normale antagelse om at desorptionskurverne flytter sig nedad, når v/c forholdet mindskes. Dette er især udpræget i området over 80 % RF. Det nederste diagram viser absolutte fugtindhold og her ses det at rækkefølgen er omvendt, idet et lavt v/c tal typisk også fordrer et relativt højt cementindhold. Det skal dog tilføjes at forskellene mellem de enkelte betoner er langt mindre i denne afbildning.

Figur 4.4 indeholder tilsvarende afbildninger med de svenske betoner indtegnet sammen med forsøgsresultaterne fra Tabel 4.1. Bemærk at resultaterne er normaliseret mht. det ækvivalente cementindhold.

Det fremgår af Figur 4.4a, at de danske forsøgsresultater generelt ligger højere placeret end de tilsvarende svenske for høje RF værdier, mens dette er omvendt, når RF nærmer sig 50 %. Det skal bemærkes at fugtindholdet i Figur 4.3a er divideret med det ækvivalente cementindhold, dvs. inklusiv k-faktorer på mikrosilika og flyveaske. Det er også forsøgt at afbilde resultaterne baseret på det rene Portland cementindhold, men dette giver ingen mening. Hvis de forsøgsresultaterne sammenlignes med Betonbogen (1985) fås tilsvarende at forsøgsresultaterne ligger for højt i forhold til det forventede for høje RF værdier, mens de er på linie med det forventede omkring 50 % RF. Denne forskel kan skyldes, at prøvningsmetoden er modificeret i forhold til andre forsøgsserier. Dermed vil der forekomme en effekt fra, at prøveemnet ikke er i fuldstændig ligevægt med omgivelserne, når det knuses og tørres. Ydermere kan det konstateres, at Betonbogens kurver er optegnet for 25 °C som referencetemperatur i stedet for de sædvanlige 20 °C.

Når det absolutte fugtindhold betragtes på Figur 4.4b fås et mere ensartet billede, hvor de enkelte betoner ikke stikker ud. Igen er der forskelle mellem de danske betoner og de svenske. Ud over ovennævnte forskel i prøvningsmetode kan dette også skyldes forskelle i cementsammensætningen, hvor det skal erindres, at de svenske forsøg daterer sig 30 år tilbage.

Det ses at for en given værdi af den relative luftfugtighed vil fugtindholdet i betonen ligge indenfor et bånd på ca. 20 kg/m³ uafhængig af v/c forhold.. Dette svarer til et bånd på ca. 1 % i Figur 4.2. Generelt ses SCC betonen at ligge nederst blandt de 4 danske desorptionskurver.

Figur 4.4 Sammenligning mellem Figur 4.2 og Figur 4.3. Øverste diagram viser fugtindhold i forhold til ækvivalent cementindhold i vægt-%. Nederste diagram viser det absolutte fugtindhold svarende til data i det øverste diagram ganget med ækv. cementindhold.

Det er forsøgt at kæde fugtindholdet og vægttabet sammen i Figur 4.5. For hver beton er vægttabet målt løbende på 8 skiver og alle disse registreringer er angivet i diagrammet. Som det fremgår er sammenhængen ikke specielt entydig, især ikke for P20 betonerne, hvor forsøgsspredningen er markant. Dette er uafhængig af hvilken type P20 beton, som betragtes. For P40 er billedet lidt mere konsistent. Der ses en tydelig ændring i opførsel efter de tre første målinger, hvor betonen opnår 28 døgns modenhed. Dette kan skyldes indflydelsen af hydratiseringsprocessen, hvilket betyder, at det registrede vægttab i denne periode både skyldes udtørring og hydratisering i kombination.

Det er muligvis den samme effekt som gør sig gældende i området omkring 70 % RF på Figur 4.4, hvor desorptionskurverne synes at springe lidt.

Figur 4.5 Vægttab (regnet positivt) sammenholdt med fugtbrøken fundet ud fra ovntørringsforsøg. Den første måling svarer til et vægttab på 0, hvilket vil sige at den kronologiske orden af kurverne er fra nederste højre hjørne mod øverste venstre hjørne.

Letklinkerbetoner

Tabel 4.2 opsummerer forsøgsresultaterne på letklinkerbetonerne. Nederst i tabellen er angivet måleresultater bestemt på Expan’s laboratorium i Brørup. De målte egenskaber er registreret 14 dage efter støbning på prøveemner udsavet af vægelement. Egenskaberne er middelværdier af mindst 3 prøveemner. Prøveemnerne blev støbt og udsavet i to omgange (februar og juni) pga. fejlkommunikation hos Teknologisk Institut. Prøveemnerne er imidlertid fremstillet på det samme produktionsanlæg og med samme betonrecept så dette forventes ikke at have nogen betydning for tolkningen af forsøgsresultaterne.

Tabel 4.2 Desorptionsresultater. Samhørende værdier af RF og u målt på 4 betoner under udtørring i klimakammer. Betonrecepter ses i Tabel 2.2.

Det er overraskende at der for LAC 10/1850 måles et dobbelt så højt fugtindhold ved ankomsten til Teknologisk Institut som der er målt hos Expan. Forklaringen kan være, at TI’s måling er foretaget ved en alder på kun 6 døgn, mens Expan måler efter 14 døgn. Prøveemnerne vådskæres og en del af fugten fra denne proces kan meget vel være inkluderet i TI’s bestemmelse, da prøveemnerne har været indpakket i plastik under transporten.

For LAC 10/1550 er der også en vis forskel, men ikke nær så markant og det kan konstateres, at for denne beton er fugtbestemmelsen sket samtidig hos Teknologisk Institut og hos Expan.

Figur 4.6 Målte desorptionskurver på basis af resultater i Tabel 4.2. Kurver med symboler refererer til venstre akse og kurver uden symboler til den højre.

En vurdering af fugtindholdet i letklinkerbeton baseret på betonrecepten i Tabel 2.2 giver følgende resultat:

• LAC 10/1550: Blandevandet udgør 165 kg/m³ og divideret med tørdensiteten giver det u = 10,5 %. Det kemisk bundne vand udgør 0,25*205 kg/m³ = 51 kg/m³, svarende til 3,5 %. Det betyder at fysisk vand udgør ca. 7 %, hvilket er i overensstemmelse med Expans målinger efter 14 dage.

• LAC 10/1850: Blandevandet udgør 118 kg/m³ og divideret med tørdensiteten giver det u = 6 %. Det kemisk bundne vand udgør 0,25*240 kg/m³ = 60 kg/m³, svarende til ca. 3 %. Det betyder at fysisk vand udgør ca. 3 %, hvilket er i nogenlunde overensstemmelse med Expans målinger efter 14 dage.

Disse beregninger underbygger formodningen om, at en ikke ubetydelig del af skærevandet stadig var tilstede i de prøveemner som blev transporteret til Teknologisk Institut fra Expan.

En sammenligning med de målte desorptionskurver normaliseret mht. cementindholdet og Betonbogens kurver fås ligesom for gulvbetonerne at de målte kurver ligger højere end forventet. Dette kan dog skyldes, at Betonbogens angivelser gælder for 25 °C i stedet for 20 °C.

Expan A/S har selv opstillet krav til fugtindholdet af letklinkerbeton for at undgå fugt- og svindproblemer i byggerier med letklinkervægge. Kravet til LAC 10/1550 og LAC 10/1850 er fastsat erfaringsmæssigt til hhv. 5 og 4 vægt-%. Dette svarer til at ca. halvdelen af svindet er overstået efter Expan’s egne erfaringer.

En sammenligning af disse krav med Figur 4.6 viser at for LAC 10/1550 er dette et fornuftigt krav med henblik på at opnå RF < 85 %. For LAC 10/1850 synes kravet ikke at være tilstrækkeligt og det foreslås at det reduceres fra 4 til 3,5 vægt-% for at svare til RF < 85 %. Dette svarer i øvrigt til, at yderligere 10 liter vand skal udtørres pr. m³.

Figur 4.7 Sammenhæng mellem registreret vægttab og fugtbrøk.

4.3 Sammenfatning

Det er konstateret muligt at bestemme fornuftige desorptionskurver for beton såvel som letklinkerbeton vha. den metode, som er foreslået i udtørringsprojektet. Prøvningsmetoden har visse mangler og simplifikationer, som gør at den er velegnet til at dokumentere en trend eller afdække en parameters indflydelse på desorptionskurverne. Det har ikke været muligt at vurdere metodens repetérbarhed, idet projektets ressourcer ikke var tilstrækkelige til at foretage gentagelser af prøvningen. Derfor skal resultaterne anvendes med en vis portion sund fornuft og kritisk omtanke.

Resultaterne er fundet at stemme overens med litteraturens angivelser, når den forventede variation tages i regning. Det har ikke været muligt at skelne mellem de afprøvede gulvbetoner. Dog ligger kurven for SCC generelt lavere end de øvrige.

For letbetonmålingerne er der ligeledes fundet overensstemmelse med tidligere Fibo forsøg, men det er også konstateret vanskeligt at håndtere og fremstille letklinkeremnerne, idet skærevandet får en forholdsvis stor indflydelse på målingerne.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Oktober 2006, © Miljøstyrelsen.