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

Udtørring af beton i byggefasen

5 Målinger på betonfliser

• 5.1 Forsøgsmetode
• 5.2 Resultater
• 5.3 Sammenfatning

For at kunne rangordne de forskellige betontyper mht. udtørringsforløb er der udført forsøg under kontrollerede klimaforhold. Gulvbetonerne er udsat for ensidig udtørring som simulerer forholdene ved et terrændæk. Letklinkerbetonerne er udsat for dobbeltsidet udtørring. Det skal naturligvis holdes for øje, at gulvbetonerne er produceret og lagret under laboratorieforhold og således ikke kan sammenlignes direkte med terrændæk for så vidt angår de udførelsesmæssige aspekter. For letklinkerbetonerne er produktionsbetingelserne i overensstemmelse med vægelementer produceret til et givet byggeprojekt.

5.1 Forsøgsmetode

Prøveemnerne fremgår af Tabel 2.3C og består af 100 mm tykke fliser som udtørres enten ensidet (gulvbeton) eller dobbeltsidet (letklinkerbeton). Den relative fugtighed er målt kontinuert midt i prøveemnet, mens de er placeret i klimakammeret under 20±2 °C og RF = 50±2 % sammen med skiverne til desorptionsbestemmelse (Afsnit 4.1). Prøveemnerne vejes desuden ved forsøgets start og løbende undervejs.

Fugtfølerne er fra Vaisala (typebetegnelse: Humidity probe HMP50UB UBC1A1X).

Prøveemnernes konditionering efter støbning er som følger:

• Gulvbetonerne er støbt den 23. februar 2005 og plastspandene forsegles med plastlåg. Opbevares i laboratoriet. Den 31. marts fjernes plastlågene og emnerne placeres i klimakammeret. I den efterfølgende uge monteres fugtfølere således at målingerne påbegyndes den 7. april. Umiddelbart inden, at spandene placeres i klimakammeret udstøbes 10 mm Densitop på den ene spand med P20 3-pulver.
• Letklinkerbetonemnerne udsaves hos producenten af helvægselementer og sendes indpakket i plast til Teknologisk Institut. Emnerne modtaget den 16. marts 2005 og opbevares plastindpakket i laboratoriet indtil den 31. marts, hvor de placeres i klimakammeret som nævnt ovenfor.

Figur 5.1 Foto af klimakammer med spande og letklinkerbetonfliser. Ledningerne fører fra fugtfølerne placeret i prøveemnernes midte til datalogger, hvor signalet opsamles kontinuert.

5.2 Resultater

Gulvbetoner

Udtørringen er fortsat over et halvt år. Den største effekt fås imidlertid indenfor de første 3 måneder (Figur 5.2). Hældningen på kurverne siger noget om udtørringshastigheden og siden der er tale om et diffusionsproblem vil udtørringens hastighed følge en eksponentiel funktion styret af diffusionstallet og udtørringsafstanden. Ofte opererer man med en tidsfaktor udtrykt som L²/D, hvor L er en karakteristisk dimension (fx tykkelsen på terrændækket) og D er diffusionstallet (m²/sekund). Denne tidsfaktor skalerer udtørringshastigheden således at en stor værdi medfører langsom udtørring og en lille værdi hurtig udtørring. Prøveemnerne er udsat for et drivende udtørringspotentiale svarende til fugtigheden i emnerne og klimakammerets RF på 50 %. En eksponentiel kurvefitning udført på resultaterne i Figur 5.2 giver tidsfaktorer svarende til værdierne i Tabel 5.1. Disse tidsfaktorer er dernæst omregnet til diffusionstal ud fra tykkelsen L = 100 mm.

Det er ikke overraskende, at P20 med Densitop udviser den største tæthed med et diffusionstal på kun halvdelen af de konventionelle gulvbetoners. Dette skyldes den store tæthed af Densitop materialet. De tre P20 betoner udviser kun marginale forskelle i diffusionstal, mens det er bemærkelsesværdigt at P40 har 20 % højere diffusionstal end P20. Man ville forvente det stik modsatte resultat med et lavere v/c forhold og dermed mere finporøs struktur. Bemærk at tallene er opnået, hvor betonerne er mere end 5 uger gamle så der er kun en marginal selvudtørringseffekt indeholdt i måleresultaterne. Selvudtørringen er derimod årsag til, at kurvernes begyndelsespunkt ved udtørringens start er forskellig for de forskellige betontyper. Dette forhold er illustreret af de stiplede linier i Figur 5.2.

Figur 5.2 Udtørring af gulvbeton. De første ca. 5 uger foregik plastindpakket i laboratoriet. Registrering af RF midt i prøveemnerne starter ca. en uge efter udtørringens opstart.

Tabel 5.1 Rangordning af betonerne efter deres diffusionstal. Rangordnet som i Figur 5.2.

Betonbogen (1985) indeholder en håndberegningsmetode til at estimere udtørringsbehovet for en betonplade (ensidig) baseret på de svenske erfaringer. De variable parametre er betonkvalitet, udtørringsklima, pladetykkelse og det ønskede slutniveau for fugtigheden. Standardtilfældet stemmer ganske godt overens med en P20 beton og udtørringsbetingelserne i Figur 5.2. Håndberegningen resulterer i en udtørringstid på 60 dage (regnet fra tidspunktet for plastafdækningens fjernelse) til at opnå 90 % RF i middel og skal man ned på 80 % RF er øges dette med en faktor 4. Denne regneøvelse viser med stor tydelighed, at der er stor forskel på en grov håndberegning og virkelighedens målinger.

Sammenligning med TorkaS for gulvbetoner

Det mest anvendte program til simulering af betons udtørring er det svenske TorkaS som er frit tilgængeligt fra bl.a. LTH’s hjemmeside. TorkaS (ver. 2.0) er nemt at bruge og kræver ingen dybtgående kendskab til de teoretiske mekanismer bag udtørring og fugttransport. Programmet indeholder en materialdatabase baseret på svensk byggecement og det er skræddersyet til svenske klimaforhold og betontraditioner. Det vil sige uden generel mulighed for at anvende flyveaske og mikrosilika. Mikrosilika anvendes i Sverige udelukkende for at forcere udtørringen, hvilket er medtaget i programmet.

Figur 5.3 viser resultatet af en TorkaS beregning, hvor råhuset lukkes efter 5 uger og styret udtørringsklima opnås. Fugtigheden i 40 % pladetykkelse ses nederst på figuren. Efter 5 ugers vind og vejr fås RF = 96 %, hvilket stemmer ganske godt overens med målingerne i Figur 5.2 for P20 betonerne.

Under de efterfølgende 10 ugers udtørring falder RF til 90 %, dvs. stadig relativt langt over kravet om 85 %. Dette er i nogenlunde overensstemmelse med ovennævnte håndberegning baseret på Betonbogens anvisning. TorkaS resultatet stemmer til gengæld meget dårligt med målingerne for P20 betonerne i Figur 5.2, hvor 10 ugers udtørring ender med et RF niveau på mellem 80 og 85 %, dvs. klart under kravet. Faktisk krydser de 3 P20 betoner 85 % linien efter 4 til 7 ugers udtørring. Dette til trods for at målingerne foregår i halv pladetykkelse, hvor det må formodes at være fugtigere end i 40 % dybde.

Tilsvarende beregninger er foretaget med en ”selvudtørrende beton” med v/c = 0,40 som repræsentant for P40 gulvbeton (Figur 5.4 og Figur 5.5). TorkaS tillader imidlertid ikke et vandindhold lavere end 160 kg/m³, idet dette udgør erfaringsgrundlaget fra Sverige. Af Tabel 2.1 fremgår det at vandindholdet for P40 er 135 kg/m³, hvilket altså ikke kan simuleres i TorkaS. På den anden side regner TorkaS med et rent cementindhold på 400 kg/m³, som er væsentligt højere end i P40 og dermed fås et stort kemisk bundet vandindhold i den svenske model.

En sammenligning af Figur 5.4 og Figur 5.5 viser, at mikrosilikaindholdet på 5 % (af cementindholdet) influerer selvudtørringen væsentligt (i den 5 ugers periode, der går forud for den kontrollerede udtørringsperiode). Uden mikrosilika fås et fugtighedsniveau på RF = 91 % ved udtørringens start og med 5 % mikrosilika fås 86 %. Dette betyder, at 5 % mikrosilika giver et massivt udtørringsforspring set i forhold til en ren cementbaseret betonløsning. En så stor selvudtørringseffekt hidrørende fra mikrosilikaens tilstedeværelse alene synes imidlertid ikke at være tilstrækkeligt dokumenteret (jf. diskussionen i afsnit 3.2).

Udtørringsraten som beregnes af TorkaS i Figur 5.5 er desuden langt mindre end den som er bestemt for P40 ved laboratoriemålinger. Simuleringen forudsiger at fugtigheden falder godt 2 %-point gennem 10 ugers udtørring(Figur 5.5), mens målingerne viser et fald på op imod 15 %-point over den samme periode (Figur 5.2).

Figur 5.3 TorkaS beregning af ensidet udtørring af gulvbeton P20.
Øverst: forudsætninger. Nederst: resultater. De første 5 uger foregår udendørs (Gøteborg klimadata). Derefter styret udtørring ved 20 °C og 50 % RF startende ved den lodrette røde streg. Tidsaksens længde svarer til den på Figur 5.2.

Figur 5.4 TorkaS beregning af ensidet udtørring af gulvbeton P40 uden mikrosilika.
Øverst: forudsætninger. Nederst: resultater. Klimadata som på Figur 5.3.

Figur 5.5 TorkaS beregning af ensidet udtørring af gulvbeton P40 med mikrosilika.
Øverst: forudsætninger. Nederst: resultater. Klimadata som på Figur 5.3.

Letklinkerbetoner

En flise fra hver af de to letbetontyper er udstyret med fugtighedssensor som måler RF midt i emnet. Prøveemnernes dimensioner fremgår af Tabel 2.3. Det skal bemærkes, at RF midt i flisen ikke svarer til middelværdien som det var tilfældet for gulvbetonerne pga. dobbeltsidet udtørring i stedet for ensidet.

Målingerne af RF er illustreret i Figur 5.6, hvor det bemærkes at kun LAC 10/1850 er repræsenteret. Det skyldes at for LAC 10/1550 blev der opnået urealistisk høje målinger, som ikke er i overensstemmelse med de målinger, der er rapporteret i afsnit 4.2. Der er ikke fundet nogen måleteknisk begrundelse for disse urealistiske værdier og derfor er det besluttet at udelade resultaterne heraf.

Vægtmålinger på LAC 10/1850 fliserne sammenholdt med kendskabet til tørdensiteten fra Tabel 4.2 giver mulighed for indirekte at vurdere fugtbrøken:

• Ved udtørringens start registreres der et fugtindhold på u = 4,4 % ved udtørringens afslutning er denne værdi faldet med 2 % svarende til at der er udtørret ca. 40 kg vand pr. m³. Dette svarer til ca. 1,25 kg pr. flise.

Hvis dette fugttab sammenholdes med desorptionskurven i Figur 4.6 fås en overensstemmelse som underbygger resultaternes pålidelighed.

Figur 5.6 Dobbeltsidet udtørring af letklinkerbeton LAC 10/1850. Den første lodrette streg angiver tidspunktet for udsavning af prøveemnerne. Derefter ca. 4 uger plastindpakket i laboratoriet. Registrering af RF midt i prøveemnerne starter ca. en uge efter udtørringens opstart.

5.3 Sammenfatning

Udtørringsforsøg på gulvbetoner under kontrollerede klimaforhold medfører følgende observationer:

• Det er muligt at rangordne forskellige betoners udtørringspotentiale på en simpel måde ved at anvende den foreslåede metode med forsøgsemner udstøbt i plastspande. Under forsøget kan betonernes diffusionstal bestemmes, men det må ikke forveksles med en bestemmelse baseret på kopforsøg eller lignende.
• Det skal bemærkes, at ovennævnte prøvning bør verificeres imod fuldskalaforsøg på terrændæk under realistiske produktions- og lagringsbetingelser. Denne verifikation er ikke udført i nærværende projekt.
• En sammenligning med det svenske simuleringsprogram TorkaS viser generelt en dårlig overensstemmelse med de målte værdier. Tilsyneladende udviser danske betoner markant hurtigere udtørringsegenskaber end de svenske, som danner grundlag for TorkaS. Det samme kan siges om de håndberegningsmetoder som findes i Betonbogen.
• TorkaS er desuden bundet af en række svenske betontraditioner, klima og materialevalg som reducerer dets fleksibilitet i forhold til danske forhold.
• Det er overraskende at udtørringsraten for beton P40 er af samme størrelsesorden og endda højere end for P20. Dette er ikke umiddelbart i overensstemmelse med erfaringsgrundlaget på området og bør verificeres ved fuldskalaforsøg. Konsekvensen heraf er, at P40 er velegnet til at forcere udtørringen pga. dens selvudtørringsevne.

For prøveemnerne af letklinkerbeton er udtørringsresultaterne for LAC 10/1850 fundet at være i overensstemmelse med det forventede, når desorptionskurven tages i regning. Den samme overensstemmelse er ikke opnået med LAC 10/1550, hvilket må tilskrives fejlmålinger.

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

Version 1.0 Oktober 2006, © Miljøstyrelsen.