Porebeton som primær bygningsdel i et enfamilieshus. Mads Prange Kristiansen

Transkript

1 Porebeton som primær bygningsdel i et enfamilieshus Mads Prange Kristiansen Carsten Lygum s s Eksamensprojekt By- og byg.ing, Architectural Engineering 2006/2007

2 Forord Nærværende projekt er udført som afsluttende eksamensprojekt ved By- og byg.ing studiet ved BYG-DTU. Projektet tager udgangspunkt i produktet Celblokken fra H+H Celcon A/S. Celblokken er lavet af porebeton med en deklareret tørdensitet på 375 kg/m 3 +/- 25 kg/m 3. H+H Celcon A/S, har leveret materialer og teknisk information til projektet. Ved en række forsøg måles og bestemmes porebetonens materialeparametre og -egenskaber for herefter at vurdere, hvilken betydning disse har for et enfamilieshus med porebeton som primær bygningsdel i energimæssig sammenhæng. Projektet indledes med et resumé. Dernæst følger redegørelsen for porebeton og enfamiliehuset, der anvendes som grundlag for vurdering af materialeparametrenes og -egenskabernes betydning i energimæssig sammenhæng for et enfamilieshus med porebeton som primær bygningsdel. Materialeparametrene måles ved en række forsøg, og disse danner baggrund for analyser og vurderinger af Celblokken som byggemateriale og enfamiliehusets energi- og fugtmæssige egenskaber. Vi vil gerne rette en stor tak til hovedvejleder Lektor Kurt Kielsgaard Hansen, der har vejledt inden for projektskrivning og materialelære, samt til Adjunkt Toke Rammer Nielsen (energi), Lektor Björn Johannesson (materialelære), Adjunkt Hans Jannsen (materialelære) og Lektor Carsten Rode for hjælp med MATCH-programmet. Derudover takker vi H+H Celcon A/S ved produktchef Gorm Rasmussen og produktmanager Hans Lohse for levering af materialer og teknisk information, samt rundvisning på H+H Celcon GmbH s fabrik ved Wittenborn. Endeligt takker vi JOTUN A/S ved teknisk rådgiver Henrik Madsen for levering af maling og teknisk information til behandling af Celblokken. Projektet er skrevet i perioden september 2006 til januar Til projektet er der vedlagt en CD-rom med manuskript, bilag og modelfiler. Projektgruppen, januar Dato: Dato: Carsten Lygum Mads Prange Kristiansen Forsidebillede: H+H Celcon GmbH, oplagsplads i Wittenborn. Foto taget af Mads Prange Kristiansen. Side 2 af 110

3 Indholdsfortegnelse Forord...2 Indholdsfortegnelse Resume Baggrund og formål Baggrund Formål Mål for projektet Krav Vilkår Kriterier Afgrænsninger Metodeafsnit Analytisk metode Beregningsprogrammer Beskrivelse af BE Beskrivelse af HEAT Beskrivelse af MATCH Porebeton Generelt Introduktion af H+H Celcon A/S Fremstilling af porebeton Besøg ved Wittenborn I H+H Celcon GmbH s produktionsfaciliteter i Tyskland Råstoffer Fremstillingsmetoden Produktet Enfamilieshus Materialeparametre og -egenskaber Porøsitet og densitet Formål Forsøgsopstilling - porøsitet og densitet Forsøgets gennemførelse porøsitet og densitet Sammenhængen mellem porøsitet og densitet Bestemmelse af porøsitet og densitet Beregning af densitet og porøsitet Diskussion densitet og porøsitet Åbne porøsitet Tørdensitet Faststofdensitet Den vakuummættede overfladetørrede densitet Fejlkilder...28 Side 3 af 110

4 6.1.8.Delkonklusion porøsitet og densitet Kapillarsugeevne Formål Forsøgsopstilling kapillarsugning Forsøgets gennemførelse kapillarsugning Kapillarsugeevne Bestemmelse af kapillaritetstallet Beregning af kapillaritetstallet Delforsøg Diskussion delforsøg Delforsøg Delforsøg 2 resultater Diskussion - delforsøg Fejlkilder Delkonklusion - kapillarsugeevne Ikke-stationær fugttransport gennem porebeton Formål Forsøgsopstilling Forsøgets gennemførelse Delforsøg 1 - bestemmelse af transportkoefficient og tørdensitet Bestemmelse af transportkoefficienten - D w Bestemmelse af tørdensiteten - ρ d Delforsøg 2 - bestemmelse af desorptionskurve og fugtprofil Desorptions-kurve Fugtprofil Diskussion sorptionskurve og fugtprofil Delkonklusion transportkoefficient, sorptionskurve og fugtprofil Diffusionsevne for Celblokken og overfladebehandlinger Formål Forsøgsopstilling Forberedelse af prøvelegemer Overfladebehandlinger Forsøgets gennemførelse Beregninger Vanddamppermabilitetskoefficienten Fugtmodstandstallet Korrektion for stillestående luft Beregning Resultater Diskussion, fugtmodstandstal for overfladebehandlinger Diskussion, flækket prøve Diskussion, overensstemmelse med produktdata Delkonklusion vanddamppermabilitet og modstandstal Celblokkens leveringsfugt Formål Forsøgsopstilling Forsøgets gennemførelse Delforsøg 1 bestemmelse af vandtørstofforholdet ved levering Resultater - delforsøg Delforsøg 2 bestemmelse af Celblokkens relative luftfugtighed ved levering...59 Side 4 af 110

5 6.5.7.Resultater - delforsøg Diskussion vandtørstofforhold og relativ luftfugtighed Delkonklusion leveringsfugt Deformation ved fugtændringer Formål Forsøgsopstilling Forsøgets gennemførelse Klargøring Målinger Bestemmelse af fugtdeformation og påvisning af hystereseeffekt Sorptionsisotermen for forsøget Diskussion - hystereseeffektens betydning for deformationen Diskussion - sammenligning med produktdata Diskussion - vurdering af overfladeprøve Fejlkilder Delkonklusion - fugtdeformationsforsøg Initialudtørring Formål Baggrund Forsøgsopstilling og beregninger Bestemmelse af deformation ved initialudtørring Diskussion Fejlkilder Delkonklusion - initialudtørring Porebetons varmeledningsevne Formål Forsøgsopstilling Forsøgets gennemførelse Bestemmelse af varmeledningsevnen Beregning af varmeledningsevnen Diskussion - varmeledningsevnen Diskussion - Vandtørstofforholdets indflydelse på varmeledningsevnen Generelt Forsøget Diskussion - Prøvelegemets placering i Celblokkens indflydelse på varmeledningsevnen Fejlkilder Delkonklusion Celblokkens varmeledningsevne Celbloklims varmeledningsevne Formål Forsøgsopstilling Forsøgets gennemførelse Beregning af Celbloklimens varmeledningsevne Diskussion Celbloklimens varmeledningsevne Fejlkilder Delkonklusion Celbloklimens varmeledningsevne Fugekontrolforsøg limning af celblokken Formål Forsøgets gennemførelse...81 Side 5 af 110

6 Bestemmelse af limfugens tykkelse og mellemrummet mellem fugerne Diskussion Vandrette fuger Diskussion Lodrette fuger Diskussion Luftmellemrum mellem fugerne Delkonklusion limning af Celblokken Delkonklusion kapitel Materialeparametrenes betydning for energi- og fugtmæssige forhold for enfamilieshuset og en ydervægskonstruktion af Celblokke Linietab for limfuger Formål Bestemmelse af linietab for limfuger Beregning af linietab i HEAT Tredimensionale varmestrømme Delkonklusion linietab for limfuger Beregning af energiforbruget i enfamilieshuset i BE Formål Enfamilieshusets energibehov før ændring Beregning af enfamilieshusets samlede energibehov med ydervæg af Celblokken Enfamilieshusets samlede energibehov med ydervæg af Celblokken Linietabets betydning for det samlede energibehov i enfamilieshuset Fremtiden energikrav Delkonklusion Analyse og vurdering af fugtforhold med Glasers metode Ydervægskonstruktion med diffusionsåben facadebehandling CD Ydervægskonstruktion med diffusionstættere facadebehandling CE Konsekvens af forkert facadebehandling Delkonklusion Glasers metode Analyse og vurdering af fugtforhold med MATCH Definering af konstruktionen i PREMATCH Beregning af temperatur- og fugtfordeling i en ydervægskonstruktion med overfladebehandling CD Den udvendige overfladebehandlings betydning for fugtfordelingen i konstruktionen Dampspærrens betydning for fugtfordelingen i konstruktionen Risiko for kondens i konstruktionen Udtørring af Celblokken forud for indbygning Fugtfordelingens betydning for fugtafhængig spændingsfordeling Fugtfordelingens betydning for varmeledningsevnen i konstruktionen Konklusion Referencer Bilagsoversigt Side 6 af 110

7 1 Resume Nærværende projekt omhandler porebeton som primær bygningsdel i et enfamilieshus. Projektet tager udgangspunkt i produktet Celblokken fra porebetonproducenten H+H Celcon A/S. Projektet indledes med en gennemgang af projektets baggrund, formål, mål og afgrænsninger, herefter følger et metodeafsnit, hvor der redegøres for den analytiske metode og de anvendte beregningsprogrammer, HEAT2, BE06 og MATCH. I kapitel 4 redegøres der for materialet porebeton, samt for firmaet H+H Celcon A/S. Der foretages en deskriptiv analyse af fremstillingsprocessen for produktet Celblokken, der har en deklareret densitet på ρ = 375 kg/m 3 +/- 25 kg/m 3, og dimensionerne bredde, højde og længde på hhv. 365 mm, 200 mm og 500 mm. I kapitel 5 beskrives et enfamilieshus, bygget af Lind og Risør A/S. Enfamilieshuset anvendes som referencehus for at sætte Celblokkens energi- og fugtmæssige egenskaber ind i en kontekst, der kan ligge til grund for en sammenligning, hvis enfamilieshusets ydervægskonstruktion erstattes med Celblokken. Enfamiliehusets energiramme er 86,3 kwh/(m 2 *år), og for lavenergibygning klasse 1 og 2 er energirammen hhv. 43,1 kwh/(m 2 *år) og 61,9 kwh/(m 2 *år). Enfamilieshusets samlede energibehov, før erstatning af ydervægskonstruktionen med Celblokken, er beregnet til 59,4 kwh/(m 2 *år), og overholder således kravet til lavenergibygning klasse 2. Transmissionstabet for klimaskærmen eksklusiv vinduer og døre er 4,2 W/m 2. I kapitel 6 måles udvalgte energi- og fugtrelaterede materialeparametre og -egenskaber for Celblokken. I kapitel 7 anvendes disse i en syntese om energi- og fugtmæssige forhold for enfamilieshuset med en ydervægskonstruktion af Celblokke. I kapitel 6 er følgende målt: o Porøsitet, densitet og kapillarsugeevne for porebetonen. o Ikke-stationær fugttransport mhp. at bestemme fugttransportkoefficienten, fugtprofilet og sorptionskurven. o Fugtdiffusionsevne for ubehandlet, såvel som for overfladebehandlet Celblok. o Celblokkens leveringsfugt. o Fugtbetingede deformationer for Celblokken. o Fugtbetingede deformationer for Celblokken ved initialudtørring. o Varmeledningsevne for Celblokken. o Varmeledningsevne for Celbloklim. o Fugekontrolforsøg limning af Celblokken - for at undersøge om limningerne kan give et forøget varmetab. I kapitel 6 vurderes bla. at de ved forsøg målte materialeparametre- og egenskaber stort set stemmer overens med produktdatabladet for Celblokken. Dog afviger formstabiliteten og varmeledningsevnen. Således er formstabiliteten ved desorption fra 93 % relativ luftfugtighed til 50 % relativ luftfugtighed, målt til > 0,35 mm/m, og er således noget højere end den af produktdatabladet opgivne 0,2 mm/m. Produktdatabladet opgiver varmeledningsevnen til λ=0,098 W/(m*K). Denne er ved forsøg målt til λ=0,107 W/(m*K), der svarer til en U-værdi på 0,28 W/(m 2 *K). Side 7 af 110

8 Forsøget til bestemmelse af porøsiteten viser, at Celblokken er et meget porøst materiale med en åben porøsitet, p å =83 %. Denne porøsitet vurderes at have stor betydning for Celblokkens varmeledningsevne og øvrige materialeegenskaber. Kapillarsugeevneforsøget viser, at overfladen af Celblokken har en anden porestruktur end den øvrige del af Celblokken. Derfor gennemføres øvrige forsøg, således at en eventuel betydning af denne forskel kan vurderes. Kapillaritetstallet, k, er bestemt til 0,061 kg/(m 2 *s ½ ). Vanddamppermailitetskoefficienten for en ydervægskonstruktion af Celblokken er målt til 29,6*10-12 kg/(pa*m*s), der svarer til en Fugtmodstandsfaktor, μ=6,4. Fugtmodstandsfaktoren ligger inden for det af H+H Celcon A/S opgivne interval, 5 μ 10. Celblokkens overflade har en diffusionsevne lidt forskellig fra den øvrige blok. Diffusionsevnen for forskellige indvendige og udvendige overfladebehandlinger er målt, og særligt den udvendige Silikoneemulsionsmaling fra Jotun A/S er interessant, idet den er meget diffusionsåben med et fugtmodstandstal på 0,45*10 9 Pa*m 2 *s/kg, hvilket har stor betydning for Celblokkens evne til at transportere fugt ud af klimaskærmen. Der undersøges tillige en revnet prøve og heraf ses det, at vanddamppermabiliteten stiger ved revnedannelser i Celblokken. Celblokkene bliver straks efter produktion emballeret, således at produktionsfugten er bevaret. Leveringsfugten er målt til vandtørstofforholdet, u=0,37 og RF til 96,6 %. Initialudtørringsforsøget viser, at Celblokken ved udtørring efter indbygning sveller indtil ca. 22 % RF. Herefter svinder den, således at der ved RF < 11,5 % er et samlet svind, og hermed trækspændinger i konstruktioner med Celblokken. Celblokkene limes sammen med Celbloklim. Det har i praksis vist sig at være svært at udføre limfugerne, så de overholder anvisningen fra H+H Celcon A/S. Derudover siger anvisningen, at fugen skal have en højde på 1 mm. Ved sammenpresning sker der en udsivning af limen til Celblokken, hvorfor fugehøjden regningsmæssigt bør fastsættes til 2 mm. Varmeledningsevnen for Celbloklimen er målt til λ=0,458 W/(m*K) og er således næsten fire gange højere end Celblokkens, hvilket giver linietab i limfugerne. Kapitel 6 afsluttes med en delkonklusion, hvor resultater af forsøg og målinger fra kapitel 6 er opstillet skematisk. I kapitel 7 gennemføres syntesen både for energimæssige forhold for enfamilieshuset med en Celblokydervæg og for fugtmæssige forhold i en ydervægskonstruktion af Celblokken. Med HEAT2 bestemmes linietabet for limfugerne med fugehøjde 1 mm til 3 mm til 0,00071 W/(m*K) 0,00254 W/(m*K), afhængig af udførelse. Hvis enfamilieshusets ydervægskonstruktion erstattes med Celblokken beregnes det samlede energibehov til 69,5 kwh/(m 2 *år) med BE06. Transmissionstabet, eksklusiv vinduer og døre er 5,6 W/m 2. Når U-værdien for Celblokvæggen korrigeres for linietabet i limfugerne øges det samlede energibehov for enfamilieshuset til mellem 70,0 kwh/(m 2 *år) og 71,2 kwh/(m 2 *år), afhængig af limfugens højde. Enfamilieshuset overholder den samlede energiramme, men ikke energirammen for lavenergiklasse 2, der vurderes at blive fremtidens krav. Med enkelte ændringer af andre komponenter vil lavenergiklasse 2 dog kunne overholdes. Lavenergiklasse 1 vurderes ikke at kunne opnås. I kapitlet er fugtforholdene i ydervægskonstruktioner med Celblokken og overfladebehandlinger vurderet med Glasers håndberegningsmetode. På baggrund af beregningerne er Jotun Silikoneemulsionsmaling valgt som den bedst egnede udvendige overfladebehandling. Indvendigt viser Glasers beregning, at der er behov for en overfladebehandling eller dampspærre med et fugtmodstandstal på 49*10 9 Pa*m 2 *s/kg. Fugtforholdene vurderes også på et dynamisk grundlag ved anvendelse af programmet MATCH. Heraf vurderes det at en dampspærre, når ydervægskonstruktionen er i ligevægt med omgivelserne, vil reducere fugtindholdet igennem Celblokken, da fugt fra indeklimaet spærres. Imidlertid har dampspærren negativ betydning for udtørringen af leveringsfugten, Side 8 af 110

9 idet udtørringen sker ensidigt. Leveringsfugten vil således uden dampspærre være udtørret efter år. Med en dampspærre forlænges udtørringstiden til år. Fra MATCH-beregninger er det også vurderet, at der midt i Celblokvæggen vil være kondensdannelse de første 1,5 2,5 år efter indbygning pga. leveringsfugten. Dette giver jf. MATCH-beregninger ikke risiko for frostskader, idet der ikke forekommer frost midt i Celblokvæggen. Ved at sammenholde MATCH-beregningerne med varmeledningsevnen i fugtig porebeton, vurderes det, at leveringsfugten har en meget stor indflydelse på det samlede energibehov, idet det høje vandtørstofforhold betyder, at enfamilieshuset ikke kan leve op til den samlede energiramme før efter 4 år. Kravet til transmissionstabet på 6,0 W/m 2 er først overholdt efter 8 år. Fugtfordelingen momentant viser, at de fugtafhængige trykspændinger igennem Celblokvæggen varierer. Dette vurderes i en Celblokvæg eventuelt at kunne medføre revnedannelser omkring vindues- og døråbninger, primært på Celblokkens inderside. Endeligt overvejes det om Celblokken med fordel kan udtørres inden indbygning, hvilket vil kunne reducere leveringsfugtens udtørringstid fra år til 5 6 år, hvis Celblokken udtørres til u m = 0,17 inden indbygning. Projektets hovedkonklusion er, at Celblokken vurderes egnet som primær bygningsdel i et enfamilieshus, såfremt Celblokken tvangsudtørres efter indbygning og inden overfladebehandling, i et omfang så enfamilieshuset efterfølgende overholder den samlede energiramme og fugtskader undgås, samtidigt med at trykspændingerne i konstruktionen bevares. Side 9 af 110

10 2 Baggrund og formål 2.1 Baggrund Porebeton anvendes i meget stor udstrækning til indvendige bærende og ikke bærende vægge. Som ydervægge anvendes porebeton ikke i så stor grad, sandsynligvis på grund af et dårligt ry, opstået af tidligere tiders anvendelse af porebetonblokke. Det dårlige ry, vurderes primært at være opstået pga. forkert overfladebehandling, der kan have resulteret i afskalninger i overfladen, samt en forholdsvis stor svind/svelning, der kan have givet revner i væggene. Med indførelse af nye energikrav i Bygningsreglementet for småhuse, BR-S 98 pr. 1. januar 2006 er kravene til det samlede energibehov og det maksimale luftskifte for boligen skærpet. Dette skærper kravene til bygningsmaterialerne, især indenfor materialernes varmeledningsevne, men også for materialernes indbygningsevne og sårbarhed med henblik på at minimere kuldebroer og utilsigtet lufttransport, med ekstra varmetab til følge. En ydervæg bygget af kun et materiale vil således kunne hindre mange fejl i samlinger og detaljer, der ellers vil kunne medføre fugtskader, kuldebroer og utilsigtet lufttransport. Den største virksomhed blandt porebetonproducenter i Danmark er H+H Celcon A/S. H+H Celcon A/S producerer blandt andet en porebetonblok, kaldet Celblokken. Anvendes denne, kan der laves massive porebetonydervægskonstruktioner på 365 mm tykkelse. Skal denne konstruktion kunne anvendes kræver det, at der kan bygges huse, der som minimum overholder nuværende energikrav og gerne kravene til lavenergibygning klasse 2, der forventes at blive standardkravet fra år Samtidigt bør ydervægskonstruktionen have nogle fugtegenskaber, der gør, at der ikke sker afskalninger eller krakeleringer pga. frost eller svind/svelning. Med baggrund i dette og med et ønske om at måle energi- og fugtmæssige egenskaber for Celblokken, er projektet Porebeton som primær bygningsdel i enfamilieshus valgt som eksamensprojekt. 2.2 Formål Formålet med projektet er at måle udvalgte materialeparametre for Celblokken med henblik på at bestemme, hvilken indflydelse de målte materialeparametre har for fugt- og energimæssige egenskaber i et enfamilieshus bygget med porebeton som primær bygningsdel. Side 10 af 110

11 2.3 Mål for projektet Målet for projektet opdeles i krav, vilkår og kriterier Krav Med udgangspunkt i porebetonens materialeparametre og -egenskaber foretages en analyse af porebetons temperatur- og fugtforhold i en ydervægskonstruktion. Med et udvalgt enfamilieshus som reference skal den energi- og fugtmæssige betydning for enfamilieshuset vurderes, herunder skal energiforbruget beregnes for byggeriets første leveår. Til afdækning af Celblokkens materialeparametre og -egenskaber skal der gennemføres følgende målinger: o Måling af porøsitet, densitet og kapillarsugeevne for porebetonen. o Måling af ikke-stationær fugttransport mhp. at bestemme transportkoefficienten, fugtprofilet og sorptionskurven. o Måling af diffusionsevne for ubehandlet, såvel som overfladebehandlet Celblok. o Bestemmelse af Celblokkens leveringsfugt. o Måling af fugtbetingede deformationer for Celblokken. o Måling af fugtbetingede deformationer for Celblokken ved initialudtørring. o Måling af varmeledningsevne for Celblokken. o Måling af varmeledningsevne for Celbloklim. o Fugekontrolforsøg limning af Celblokken for at undersøge om limningerne kan give et forøget varmetab Vilkår Der anvendes alene porebeton med densiteten 375 kg/m 3 +/- 25 kg/m 3 i form af Celblokken fra H+H Celcon A/S. Der anvendes i videst muligt omfang tilgængelige standarder for gennemførelse af forsøg. I de tilfælde, hvor der enten ikke foreligger tilgængelige standarder eller BYG-DTU ikke har forsøgsopstillinger, der lever op til disse standarder, anvendes øvelsesvejledninger lavet ved BYG-DTU. Forsøgene gennemføres på DTU-tilgængeligt apparatur. Til beregning af energi og fugtforhold i et enfamilieshus anvendes energiberegningsprogrammet Be06, simuleringsprogrammet HEAT2 og fugt- og temperaturberegningsprogrammet MATCH Kriterier Målet med projektet anses for nået, såfremt materialeparametrene og -egenskaberne jf. ovennævnte forsøg er bestemt og disses betydning for fugt- og energimæssige forhold i ydervægskonstruktionerne og for enfamilieshuset er vurderet. Det skal ligeledes vurderes, om enfamilieshuset med homogene porebetonvægge vil kunne overholde kravene til lavenergibygning klasse 2, jf. BR-S Afgrænsninger Der analyseres udelukkende for de af porebetonens materialeparametre og -egenskaber, der kan afdækkes ved gennemførelse af de i afsnit nævnte målinger. Enfamilieshuset anvendes som det foreligger i Be06. Der ændres således ikke på indtastninger eller modeller, såfremt der måtte være fejl og mangler eller at gældende regler ikke måtte være overholdt. Side 11 af 110

12 3 Metodeafsnit I kapitlet redegøres der for den analytiske metode, der er anvendt for projektet, samt for de beregningsprogrammer, der ligger til grund for beregninger af enfamilieshusets energibehov og ydervægskonstruktionens fugtmæssige egenskaber. 3.1 Analytisk metode Den analytiske metode, Bilag 1, der er valgt til eksamensprojektet, indledes med en redegørelse/deskriptiv analyse af porebeton og det anvendte enfamilieshus. Herefter foretages der en bestemmelse af porebetons materialeparametre, gennem en række målinger. Ud fra porebetonens målte materialeparametre og -egenskaber vurderes det, hvilken betydning disse har for enfamilieshuset samlede energibehov, samt betydningen for ydervægskonstruktionens fugtmæssige egenskaber. Herefter samles disse vurderinger i en syntese omhandlende materialeparametrenes og -egenskabernes betydning for et enfamilieshus med porebeton som primær bygningsdel. 3.2 Beregningsprogrammer I projektet anvendes energiberegningsprogrammet, BE06, det todimensionale varmestrømssimuleringsprogram, HEAT2, samt MATCH til beregning af fugt- og temperaturmæssige egenskaber i en ydervægskonstruktion Beskrivelse af BE06 BE06 er et beregningsprogram til beregning af bygningers energibehov. BE06 kan anvendes, når det skal eftervises, om en bygning lever op til kravene jf. BR-S 98. Programmet er udgivet i 2005 af Statens Byggeforskningsinstitut, 2970 Hørsholm, Danmark. Sammen med programmet er der udgivet en beregningsvejledning, der beskriver, hvilke input der skal anvendes i programmet. Til sammen udgør de to dele anvisning 213 [10]. Beregningsprogrammet er opdelt i en beregningsdel og en indtastningsdel. Indtastnings-delen er meget brugervenlig, let at overskue og sammen med beregningsvejledningen og hjælpefunktionen i programmet, nem at gå til. Den beregnede energiramme fortæller ikke noget om det reelle energiforbrug, men giver kun en forholdsmæssig størrelse for forbruget ud fra en række forudsætninger om personers brug og tekniske løsningers parametre. Det faktuelle/reelle forbrug vil derfor normalt kunne svinge kraftigt i forhold til det beregnede Beskrivelse af HEAT2. HEAT2 er et beregningsprogram til beregning af todimensionale varmestrømme. Programmet kan derfor anvendes til at beregne kuldebroen og dermed linietab for konstruktioner. Programmet anvendes i særlig grad til at beregne kuldebroer i samlinger mellem forskellige materialetyper. Programmet er lavet af T. Blomberg, Lund Universitet, Sverige i Versionen der benyttes i projektet er HEAT2 (version 5.0). Programmet er opdelt i en modelleringsdel og i en beregningsdel. I modelleringsdelen modelleres materialeparametrene og konstruktionen. På baggrund af modellen opstilles randbetingelserne for konstruktionen og den todimensionale varmestrøm gennem konstruktionen kan beregnes. Programmet er anvendt ved en række universiteter og er således veldokumenteret. Side 12 af 110

13 HEAT2 danner således grundlag for beregning af linietab jf. DS-418 [4] Beskrivelse af MATCH. MATCH (Moisture and Temperature Calculations for Constructions of Hygroscopic Materials) er et beregningsprogram til beregning af temperatur- og fugtfordeling i en ydervægskonstruktion med hygroskopiske materialer. Programmet anvendes således til at bestemme temperatur, relativ luftfugtighed, vandtørstofforhold, samt vanddampstryk igennem en ydervægskonstruktion. Programmet sælges gennem Bygge- og Miljøteknik A/S og er lavet af Lektor Carsten Rode ved BYG DTU. Versionen, der anvendes, er version 1.6. Versionen kan ikke beregne på fugttransport ved kapillarsugning. Programmet kan regne på forskellige vejrsituationer, bl.a. en stationær vejrsituation, men også på en enstationær vejrsituation ved anvendelse af Danish Reference Year, DRY. Dette giver mulighed for at bestemme konstruktionens temperatur- og fugtfordeling over tid. Ved at opdele ydervægskonstruktionen i lag kan ovenstående forhold bestemmes for de enkelte lag i konstruktionen, og det kan derfor vurderes, hvilken indflydelse ude- og indeklimaet har på den relative luftfugtighed, vandtørstofforholdet, samt vanddampstrykket et hvilket som helst sted i konstruktionen. Programmet anvendes ved BYG DTU, og har i flere versioner været anvendt over en årrække. Side 13 af 110

14 4 Porebeton I kapitlet redegøres der for porebeton, samt for firmaet H+H Celcon A/S, der fremstiller Celblokken, der anvendes i projektets forsøg. Derudover foretages der en deskriptiv analyse af fremstillingsprocessen baseret på et besøg ved H+H Celcon GmbH s produktionsfaciliteter i Wittenborn, Tyskland. 4.1 Generelt Porebeton består af fire materialer, sand, cement, kalk og vand. Porebeton er, som navnet antyder, et porøst materiale, hvor andelen af porer bestemmes af porebetonens densitet. Porebeton kan produceres i forskellige densiteter, som derved giver porebetonen forskellige egenskaber. En tung porebeton (ρ=650 kg/m 3 ) vil bl.a. have en højere trykstyrke, mens isoleringsevnen vil være ringere, end en tilsvarende let porebeton (ρ=400 kg/m 3 ). Porebeton er et uorganisk materiale og kan derfor ikke angribes af råd eller svamp [7], dette på trods af at materialet er hygroskopisk, hvilket vil sige, at porebetonen kan optage fugtighed fra og afgive fugtighed til omgivelserne [1]. Porebeton kan støbes i alle former, og sammenholdt med den lave densitet, er det muligt, at montere med håndkraft og/eller mindre løftemateriel. Porebeton kan anvendes både som inder- og ydervægge, samt som massive porebetonvægge, hvilket gør det til et bredt anvendeligt materiale. Da porebetonen samtidigt er let at bearbejde, er fleksibiliteten for materialet stor. 4.2 Introduktion af H+H Celcon A/S Der findes en række producenter af porebeton, hvoraf H+H Celcon A/S er den største porebetonproducent i Nordeuropa og Storbritanien. H+H Celcon A/S hovedsæde ligger i Højbjerg (8270), Danmark. H+H Celcon A/S er ejet af H+H International A/S [7], der har produktionsfaciliteter i Tyskland, England, Tjekkiet og Polen og herfra producerer en hel række forskellige porebetonprodukter til byggeriet, Figur 1. H+H Celcon A/S blev grundlagt i 1909 af danskerne Henrik Johan Henriksen og Waldemar Kähler under navnet Singelsforretningen Omø [7]. Figur 1, organisationsskema for H+H International A/S [7]. Side 14 af 110

15 4.3 Fremstilling af porebeton Besøg ved Wittenborn I H+H Celcon GmbH s produktionsfaciliteter i Tyskland. Den 11. oktober 2006 fra til blev H+H Celcon GmbH s produktionsfaciliteter i Wittenborn, Tyskland besøgt, Figur 2. Rundvisningen blev foretaget af Produktmanager Hans Lohse, H+H Celcon GmbH. Fabrikken, Wittenborn I, er den ene af to porebetonfabrikker i Wittenborn. Fabrikken blev grundlagt i 1969 og købt af H+H Celcon A/S i På fabrikken bliver der årligt fremstillet ca m 3 porebeton. Porebetonen fra fabrikken er primært beregnet til det tyske, danske og hollandske marked, og der bliver derfor lavet en række forskellige former, styrker og typer, tilpasset de enkelte markeder. Celblokken, der er udgangspunktet for denne eksamensopgave er ligeledes produceret på fabrikken. Figur 2, luftfoto af Wittenborn, [7] Råstoffer Produktionen af porebeton består af kalk, sand, cement, vand og aluminium. Forholdet mellem de enkelte dele afhænger af hvilke egenskaber der ønskes for porebetonen. Ved en type porebeton, anvendes der eksempelvis 290 kg sand, 65 kg cement, 45 kg kalk og ½ kg aluminiumspulver pr. m 3 porebeton. Til produktionen kan der desuden anvendes op til 15 % genanvendte materialer, dog primært fra produktionen, pga. for stor risiko for fremmedlegemer fra byggepladser mm. Råstofferne forefindes i nærområdet. Således er fabrikken netop anlagt i Wittenborn pga. forekomsten af sand af en god kvalitet. Cement og kalk hentes hhv. 50 km og 150 km. fra fabrikken, mens vandet indvindes fra egen jord Fremstillingsmetoden Selve produktionen foregår i fem døgn, hvorefter der gennemføres en rengøring af produktionsapparatet. H+H Celcon A/S har jf. [7], beskrevet fremstillingsprocessen skematisk jf. Bilag 2. Råstofferne hældes i store siloer. Sandet vaskes herefter og knuses fra Ø 3mm til Ø 0,09 mm i en tromle med ca. 40 t stålkugler, Figur 3. I tromlen knuses ligeledes evt. genanvendt porebeton. Side 15 af 110

16 Figur 3, foto af tromle til knusning af sand og evt. genanvendt porebeton. Det knuste sand blandes med cement, kalk og varmt vand, samt evt. restprodukter fra produktionen. Når blandingen er klar, iblandes aluminiumspulveret få sekunder før blandingen lægges i formen, Figur 4. Figur 4, foto af hæveform, bemærk vibratorstænger, der får blandingen til at synke på samme måde som beton. Aluminiummet er behandlet med paraffin, således at det ikke reagerer med luft og vand. Når pulveret blandes i sand-, cement-, kalk- og vand-blandingen smelter paraffinen og aluminiummet går i forbindelse med vandet. Hermed frigøres O 2 samt hydrogen, der stiger op og får blandingen til at hæve. Blandingen hæver så hurtigt, at det næsten kan ses med det blotte øje. I løbet af ca. 10 min. er blandingen således næsten hævet til det dobbelte. Når blandingen er lagt i formene køres formene automatisk rundt i en hal i ca. 6,5 timer, hvorunder den indledningsvise hærdning sker, Figur 5. I hallen er der ca. 55 C og RF 96 %. Der er i alt 86 forme, der hver kan indeholde 6 m 3 porebeton. Side 16 af 110

17 Figur 5, foto af hallen, hvor porebetonen hæver og hærder. Efter den indledningsvise hærdning køres formen til skæremaskinen. Formen tømmes og den stadig varme og forholdsvis bløde porebeton kan skæres i de mål, der skal anvendes. Skæringen foregår automatisk ved hjælp af en maskine, der kører frem og tilbage på skinner langs porebetonen, Figur 6. Porebetonen skæres med en 0,6 mm pianotråd, på samme måde som man skærer ost. Figur 6, tv: foto af skæremaskinen med den grå, varme og forholdsvis bløde porebeton, th: foto af 0,6 mm pianotråd. Efter skæring stilles porebetonblokkene ind i en autoklave, Figur 7. Autoklaven er et langt velisoleret rør på hhv. 35 m eller 58 m. Diameteren på røret er ca. 3,5 m (anslået) og den maksimale kapacitet i højden er 3 blokke af 635 mm. Porebeton stilles i autoklaven i 12 timer under et konstant tryk på 12 bar og en temperatur på 200 C, opvarmet med naturgas. I autoklaven dannes der tobormorit i porebetonen, hvilket giver porebetonen den hvide farve, samtidigt med at porebetonen opnår en høj styrke pga. den høje temperatur og tryk. Figur 7, foto af autoklave[7]. Side 17 af 110

18 Umiddelbart efter autoklaven er vandtørstofforholdet mellem 30 % og 40 %, og da blokkene pakkes ind i folie, Figur 8, så snart blokkene er nedkølede, svarer dette praktisk taget til fugtindholdet ved levering. Figur 8, foto af de færdige porebetonblokke med folie omkring. 4.4 Produktet Produktet, der anvendes til nærværende projekt, kaldes Celblokken, Figur 9. Celblokken er en porebetonblok med en densitet ρ=375 kg/m 3 +/- 25 kg/m 3. Produktbladet for Celblokken fremgår af Bilag 3. Figur 9, foto af Celblokken. Celblokken har dimensionerne 36,5 cm i bredden, 20 cm i højden og 50 cm i længden. Bemærk de udfræsede håndtag, der gør håndteringen på byggepladsen lettere. Celblokken kan anvendes som ydervæg i en massiv porebetonkonstruktion. Celblokken kan lægges på to forskellige måder, så ydervæggen bliver enten 365 mm eller 500 mm tyk. Normalt anvendes 365 mm tykkelse. Side 18 af 110

19 5 Enfamilieshus I projektet anvendes et enfamilieshus, som reference, lavet af Lind og Risør A/S i samarbejde med BYG DTU. Enfamilieshuset anvendes med henblik på at kunne sætte Celblokkens energi- og fugtmæssige egenskaber ind i en kontekst. En kontekst som muliggør en direkte sammenligning mellem et hus med en 420 mm tyk ydervæg bestående af tegl, mineraluld og porebeton med en ydervæg på 365 mm udelukkende bestående af porebeton. Figur 10, enfamilieshuset i Snekkersten. Bygget af Lind og Risør A/S i samarbejde med BYG DTU. Enfamilieshuset er et hus, der er bygget af Lind og Risør A/S i Snekkersten, Danmark, Figur 10. Husets samlede energibehov er både beregnet ved hjælp af BSIM2000 og BE06. Beregningerne af enfamilieshuset er foretaget af Professor Svend Svendsen, forskningsadjunkt Henrik Tommerup og forskningsadjunkt Jørgen Rose, alle ved BYG DTU [11]. Enfamilieshuset er bygget i 2003 og er et parcelhus i et plan. Husets bruttoareal er ca. 135 m 2 og er derfor repræsentativt for almindeligt forekommende typehuse til brug for en familie med to børn. Enfamilieshusets materialer og indretning fremgår af [11]. Enfamilieshuset har jf. BE06 et samlet energibehov på 59,4 kwh/(m 2 *år), Bilag 4. Enfamilieshuset overholder kravet til lavenergibygning klasse 2, da energirammen for denne klasse er 61,9 kwh/(m 2 *år). Side 19 af 110

20 6 Materialeparametre og -egenskaber I kapitlet måles energi- og fugtrelaterede materialeparametre- og egenskaber for Celblokken gennem en række forsøg. 6.1 Porøsitet og densitet Formål Formålet med forsøget er at bestemme Celblokkens porøsitet og densitet Forsøgsopstilling - porøsitet og densitet. Prøvelegemerne udskæres af Celblokken i en passende dimension. I dette forsøg, er det valgt, at lave prøvelegemerne med grundfladen 100 mm x 100 mm og med hhv. 10 mm, 20 mm og 50 mm tykkelse. For at kunne bestemme porøsiteten og densiteten, er det nødvendigt at vakuummætte prøvelegemerne. Metoden, til vakuummætning af porøse materialer, anvendes for at tilsikre en vandfyldning af alle materialet åbne porer, for gennem vejning over og under vand at kunne bestemme den åbne porøsitet og densiteten. Prøvelegemerne lægges i en ekssikkator, Figur 11, der forud for forsøget er smurt med ekssikkatorfedt mellem låg og bund, for at disse kan slutte helt tæt. Til ekssikkatorlågets hane er der, via en slange, tilsluttet en vakuumpumpe, der skaber et vakuum i ekssikkatoren. Mellem vakuumpumpen og ekssikkatoren er der indsat en trykmåler, der viser, hvilket tryk vakuumpumpen yder. Figur 11, foto af forsøgsopstillingen til vacuummætning af porebetonen. Th. ses vakuumpumpen, der pumper luften ud af ekssikkatoren og dermed skaber et vakuum i denne. Midtfor ses trykmåleren, der dels måler, om der er undertryk i ekssikkatoren, dels måler om trykket overstiger vands kogepunkt, når vandet lukkes ind i ekssikkatoren. Tv. ses ekssikkatoren med de tre prøvelegemer Forsøgets gennemførelse porøsitet og densitet Efter skæring af prøvelegemer lægges disse i varmeskab ved 105 C i minimum tre døgn, således at prøvelegemerne er helt udtørrede. Efter tørreskabet lægges legemerne i en ekssikkator med atmosfærisk tryk og silicagel, der tilsikrer, at prøvelegemerne ikke optager fugt, mens de nedkøler. Når legemerne er nedkølede til stuetemperatur vejes disse og tørmassen, m 0, bestemmes. Herefter placeres legemerne i ekssikkatoren, hvor de evakueres i 3 timer, således at det tilsikres, at luften kommer ud af alle åbne porer i prøvelegemerne. Efter Side 20 af 110

21 3 timer lukkes destilleret vand ind i ekssikkatoren, indtil vandet når ca. 5 cm over prøvelegemerne. Temperaturen af det destillerede vand og stuetemperaturen måles. Herefter tilsluttes vakuumpumpen igen og der pumpes ned til vands damptryk ved stuetemperatur, således at der igen er undertryk i ekssikkatoren. Hermed sikres vandoptagelsen i prøvelegemernes åbne porer. Efter 15 min. med undertryk åbnes for ekssikkatorens hane, og prøverne står i yderligere 15 min. og kan optage vand under atmosfærisk tryk. For at kunne bestemme porøsiteten og volumen vejes de vakuummættede prøvelegemer under vand, m u, Figur 12, og efter aftørring med hårdt opvredet klud vejes prøvelegemet over vand, m ov. Figur 12, foto af vægt til vejning under og over vand. Til vejning under vand sættes prøvelegemet på vægten i vandbeholderen. Efter Archimedes lov er opdriften af legemet lig vægten af det fortrængte vand. Forsøget gennemføres med i alt 18 prøvelegemer i fire delforsøg. Delforsøgene benævnes således: Delforsøg 1 - Prøvelegeme 1A 1F, med tykkelse på 10 mm. Delforsøg 2 - Prøvelegeme 2A 2F, med tykkelse på 20 mm. Delforsøg 3 - Prøvelegeme 3A 3C, med tykkelse på 50 mm. Delforsøg 4 - Prøvelegeme 4A 4C, med tykkelse på 50 mm. Årsagen til at der gennemføres to delforsøg med 50 mm. tykke legemer, skyldes at det første delforsøg (3A-3C) ikke blev gennemført korrekt, idet prøvelegemerne pga. den lave densitet flød oven på vandet i ekssikkatoren Sammenhængen mellem porøsitet og densitet Porebeton er, som navnet antyder, et porøst materiale. Det betyder, at materialet indeholder en stor del åbne porer i forhold til materialets faststof. Der er derimod normalt ikke lukkede porer i porøse materialer [1]. Porøsiteten har en stor betydning for porebetonens egenskaber. Således vil materialet kun kunne optage vand i åbne porer, hvilket betyder, at mere porøse materialer i højere grad er udsatte ved vandpåvirkninger end mindre porøse materialer. Betragtes styrken for porebetonen, er sammenhængen således, at jo lavere porøsitet des højere styrke, hvilket skyldes at styrken primært kommer af faststoffet. Analogt med dette er sammenhængen mellem densitet og porøsitet, at jo lavere porøsitet des højere densitet. Således kan det også sluttes at jo højere densitet, des højere styrke. Side 21 af 110

22 6.1.5 Bestemmelse af porøsitet og densitet For at kunne bestemme porebetons densitet skal volumen først bestemmes, med Archimedes princip, efter Ligning 1, m ov m V = u ρ w Ligning 1 hvor m ov og m u er hhv. det aftørrede legemes vægt over vand og vægten af legemet under vand. ρ w er vands densitet. Vands densitet er i forsøget sat til 998,2 kg/m 3, svarende til vands densitet ved 20 C. Tørdensiteten kan herefter bestemmes efter Ligning 2, ρ d m0 = V Ligning 2 hvor m 0 er vægten af det tørre legeme. Porøsiteten kan bestemmes som forholdet mellem volumen af de åbne porer og den samlede volumen. Volumen af de åbne porer findes ved Ligning 3, V å mov m = 0 ρ w således at den åbne porøsitet, p å, kan skrives som Ligning 4, Ligning 3 p V m m å ov å = = 0 V mov mu Ligning 4 Porøsiteten af de åbne porer vil normalt i porøse materialer være det samme som porøsiteten, idet de porøse materialer normalt ikke indeholder lukkede porer [1]. Ud fra dette kan faststofdensiteten findes efter Ligning 5 f d d p = p = ρ ρ ρ å ρ f ρ = 1 p f å Ligning 5, hvor p er porøsiteten, og ρ f og ρ d er hhv. faststofdensiteten, der er densiteten af materialet uden åbne og lukkende porer, og tørdensiteten. Endeligt kan den vakuummættede overfladetørre densitet, ρ ssd, bestemmes ud fra Ligning 6. m ρ ov ssd = V Ligning Beregning af densitet og porøsitet. Resultater og beregning af densitet og porøsitet for de fire delforsøg med i alt 18 prøvelegemer fremgår af Bilag 5. Beregningseksempel for prøvelegeme 1A er vist i Bilag 6. De gennemsnitlige værdier for den åbne porøsitet, tørdensiteten, faststofdensiteten og den vakuummættede overfladetørre densitet fremgår af Tabel 1. Side 22 af 110

23 Gennemsnit p å ρ d [kg/m 3 ] ρ f [kg/m 3 ] ρ ssd [kg/m 3 ] Delforsøg 1-10 mm 83,0% Delforsøg 2-20 mm 83,3% Delforsøg 3-50 mm 75,5% Delforsøg 4-50 mm 78,5% Tabel 1, gennemsnitlige værdier for den åbne porøsitet, tørdensitet, faststofdensitet og den vakuummættede overfladetørre densitet bestemt ved delforsøg 1-4 med porebeton udtaget af Celblokken Diskussion densitet og porøsitet. Af Tabel 1 fremgår det, at de gennemsnitlige værdier for de enkelte delforsøg varierer meget. Derfor vurderes de enkelte værdier hver for sig i det nedenstående Åbne porøsitet. Den gennemsnitlige åbne porøsitet, p å, er jf. Bilag 5, bestemt til mellem 75,5 % og 83,3 %. Betragtes Figur 13 ses det, at der i delforsøg 1 og 2, med hhv. 10 mm og 20 mm tykke prøvelegemer, kun er ganske få udsving for de enkelte prøver. Ved delforsøg 3 og 4, med 50 mm tykke legemer er der derimod en stor variation, og den åbne porøsitet ligger markant lavere end den for delforsøg 1 og 2 bestemte. Åben porøsitet for Celblok Porøsitet 86,0% 84,0% 82,0% 80,0% 78,0% 76,0% 74,0% 72,0% 70,0% 68,0% A B C D E F Prøvenum mer Delforsøg 1 Delforsøg 2 Delforsøg 3 Delforsøg 4 Figur 13, Åben porøsitet for delforsøg 1 4. Prøvelegemerne med tykkelser på hhv. 10 mm, 20 mm og 50 mm er udtaget af Celblokken. Årsagen til afvigelsen kan findes i de fire delforsøg. I delforsøg 3, flød prøvelegemerne ovenpå, da der blev fyldt vand i ekssikkatoren, Figur 14. Efter et stykke tid blev legemerne dog så mættet med vand, at de sank igen. Fordi legemerne flød, blev der fyldt mere vand ind i ekssikkatoren end nødvendigt, hvilket gjorde, at hulrummet mellem ekssikkatorens låg og vandoverfladen var forholdsvis lille, hvilket kan have gjort vakuummet mindre effektivt. Dette kan have haft betydning for, hvor meget vand legemerne har kunnet absorbere, da vakuummet i midten af prøvelegemerne muligvis ikke har været tilstrækkeligt til at suge vandet til sig. Side 23 af 110

24 Figur 14, foto af første delforsøg. Bemærk, at porebetonlegemerne flyder ovenpå. I de tre øvrige delforsøg blev prøvelegemerne holdt nede af lodder, således at de ikke kunne flyde. Årsagen til at den åbne porøsitet er lavere i delforsøg 4, end i delforsøg 1 og 2, skal således ikke findes i prøveopstillingen. Det vurderes, at prøvelegemerne i delforsøg 4 ikke er blevet tilstrækkeligt vandmættet, hvilket kan skyldes, at prøvelegemerne med tykkelsen på 50 mm ikke har haft et tilstrækkeligt vakuum i midten af prøvelegemerne eller at der ikke har været tilstrækkeligt tid for vandet til at blive suget ind til midten af legemet. I delforsøg 1 og 2 ligger værdierne så tæt på hinanden, at det må antages, at legemerne er blevet vakuummættede. Da de gennemsnitlige værdier for den åbne porøsitet i delforsøg 1 og 2 er bestemt til hhv. 83,0 % og 83,3 %, kan den åbne porøsitet for Celblokken sættes til 83 %. Jf. [1] vil en let porebeton med en tørdensitet på 400 kg/m 3 normalt have en porøsitet (åben og lukket porøsitet) på 85 %. Det antages normalt, at den lukkende porøsitet er 0 % eller meget lille, men det vurderes alligevel for muligt, at der i Celblokken er lukkede porer eller porer, der kræver et vakuum i meget lang tid, for at de kan fyldes med vand. En åben porøsitet for Celblokken på 83 % vurderes således at være i overensstemmelse med [1] Tørdensitet. Den gennemsnitlige tørdensitet, ρ d, er jf. Bilag 5, bestemt til mellem 397 kg/m 3 og 426 kg/m 3. Betragtes Figur 15, ses det, at der i delforsøg 1 og 2, med hhv. 10 mm og 20 mm tykke prøvelegemer er få udsving, for de enkelte prøver, og at forskellen mellem de to delforsøg er konstant. Side 24 af 110

25 Tørdensiteten for Celblok Tørdensitet [kg/m3] 430,0 425,0 420,0 415,0 410,0 405,0 400,0 395,0 390,0 385,0 380,0 A B C D E F Delforsøg 1 Delforsøg 2 Delforsøg 3 Delforsøg 4 Prøvenummer Figur 15, Tørdensiteten for delforsøg 1 4. Prøvelegemerne med tykkelser på hhv. 10 mm, 20 mm og 50 mm er udtaget af Celblokken. Tørdensiteten for delforsøg 3 og 4 ligger indenfor det af H+H Celcon A/S opgivne interval jf. produktbladet for Celblokken, Bilag 3, der foreskriver en tørdensitet på 375 kg/m 3 +/- 25 kg/m 3. Som beskrevet i afsnit , vurderes det, at prøvelegemerne i delforsøg 3 og 4 ikke er blevet tilstrækkeligt vakuumvandmættede. Tørdensiteten bestemmes som forholdet mellem den tørre masse, m 0, og volumen af legemet, V. Volumen bestemmes ved vejning over og under vand, og det må derfor antages, at volumen i delforsøg 3 og 4 ikke er bestemt korrekt, da vægten af legemet både over og under vand afhænger af vandmætningen. Tørdensiteten for delforsøg 1 og 2 ligger betydeligt over det af H+H Celcon A/S opgivne interval, 375 kg/m 3 +/- 25 kg/m 3. Tørdensiteten for delforsøg 1 er således 426 kg/m 3 i gennemsnit, mens tørdensiteten er 416 kg/m 3 i gennemsnit for delforsøg 2. Forskellen i tørdensiteten for delforsøg 1 og 2, vurderes at skyldes bestemmelsen af volumen ved vejning over og under vand. I et porøst materiale, hvor porestørrelsen er stor, vil der i overfladen af legemerne være mange overskårne store porer, Figur 16. Figur 16, foto af overskårne porer i porebetonen udtaget fra Celblokken. Disse overskårne porer medregnes ikke i prøvens volumen, fordi vandet i de overskårne porer ikke vejes med ved vejning over og under vand. Omvendt vejes tørstoffet omkring de overskårne porer med ved vejning af det tørrede legeme, m 0. Side 25 af 110

26 Det betyder, at jo større overflade legemet har i forhold til det samlede volumen, des større betydning får de overskårne porer for bestemmelse af volumen ved vejning over og under vand og dermed tørdensiteten, Figur 17. Delforsøg 1: t = 10 mm V = 95 cm 3. ρ d = 426 kg/m 3. Delforsøg 2: t = 20 mm V = 193 cm 3. ρ d = 416 kg/m 3. Figur 17, skitse af prøvelegemer i porebeton på hhv. 10 mm og 20 mm. Andelen af overskårne porer i overfladen er større for legemet på 10 mm end for legemet på 20 mm. På Figur 17 fremgår, at volumen er bestemt til 95 cm 3, for delforsøg 1, mens det er bestemt til 193 cm 3 i delforsøg 2. Da legemerne har grundfladen 100 mm x 100 mm, skulle volumenerne være hhv. 100 cm 3 og 200 cm 3. Der er således en afvigelse på hhv. 5 % og 3,5 %. Det kan derfor konkluderes, at forsøget ikke er egnet til måling af tørdensiteten, da porebetonens store porer i overfladen får for stor indflydelse på bestemmelsen af volumen af prøvelegemerne. Tørdensiteten bestemmes derfor i afsnit ved anvendelse af vejetørre- veje metoden Faststofdensitet. Den gennemsnitlige faststofdensitet for delforsøgene, ρ f, er jf. Bilag 5, bestemt til mellem 1630 kg/m 3 og 2511 kg/m 3. Betragtes Figur 18 ses det, at kurverne for de enkelte delforsøg har næsten samme hældning som kurverne for den åbne porøsitet, og at faststofdensiteten for delforsøg 1 og 2 er stort set sammenfaldende. Side 26 af 110

27 Faststofdensiteten for Celblok 2600,0 Faststofdensitet [kg/m3] 2400,0 2200,0 2000,0 1800,0 1600,0 1400,0 A B C D E F Delforsøg 1 Delforsøg 2 Delforsøg 3 Delforsøg 4 Prøvenumm er Figur 18, Faststofdensiteten for delforsøg 1 4. Prøvelegemerne med tykkelser på hhv. 10 mm, 20 mm og 50 mm er udtaget af Celblokken. Faststofdensiteten bestemmes i forsøgene som ρ f = ρ d /(1-p å ). Det betyder, at når tørdensiteten ikke kunne bestemmes korrekt ved forsøgene, vil faststofdensiteten heller ikke kunne bestemmes korrekt Den vakuummættede overfladetørrede densitet. Den gennemsnitlige vakuummættede overfladetørrede densitet, ρ ssd, er jf. Bilag 5, bestemt til mellem 1152 kg/m 3 og 1255 kg/m 3. Betragtes Figur 19, ses det, at kurverne for delforsøg 1 og 2 er næsten sammenfaldende, mens delforsøg 3 og 4 ligger meget lavt. Den overfladetørrede mættede densitet for Celblok 1300,0 Overfladetørret mættet densitet [kg/m3] 1250,0 1200,0 1150,0 Delforsøg 1 Delforsøg 2 Delforsøg 3 Delforsøg ,0 A B C D E F Prøvenumm er Figur 19, Den overfladetørrede vakuummættede densitet for delforsøg 1 4. Prøvelegemerne med tykkelser på hhv. 10 mm, 20 mm og 50 mm er udtaget af Celblokken. Den vakuummættede overfladetørre densitet bestemmes ud fra Ligning 6, som forholdet mellem vægten af det overfladetørrede prøvelegeme, m ov, og volumen, V. Bestemmelsen af den vakuummættede overfladetørre densitet er derfor heller ikke umiddelbart mulig, idet volumen ikke kan bestemmes ud fra forsøget jf. Figur 17. Det kan dog antages, at både bestemmelsen af V og m ov tilnærmelsesvis er behæftet med samme forholdsmæssige unøjagtigheder, idet en afvigelse på 5 % af volumenet, jf. afsnit , vil svare til at m ov skulle korrigeres med vægten af vandet i de overskårne porer. Side 27 af 110