Ældning af synlige betonoverflader Resultater og konklusioner af accelererede og udendørs ældningsforsøg Tommy Bæk Hansen, aalborg portland group, september 2007
Indledning De resultater der vises i det følgende er fra en serie æstetiske ældningsforsøg med forskellige betonoverflader. Der er altså ikke tale om holdbarhedstest i traditionel forstand, men om en vurdering og afprøvning af hvor hurtigt forskellige betonoverflader ændrer udseende. Formålet er at give en smagsprøve på de muligheder og udfordringer valget af betonoverflade giver, for at opnå en ønsket udvikling af en bygnings synlige betonoverflader: Betonoverflader ælder ikke lige hurtigt og er ikke lige lette at rense eller reparere med et resultat der svarer til det oprindelige, og det er vigtigt at være bevidst om disse forskelle, for at opnå en bygning der både på kort og lang sigt samlet lever op til forventningerne. Da det jo normalt tager nogle år før en evt. forskel i ældningen af to overflader bliver synlig, er der både benyttet normal udendørs ældning (som reference) og accelereret (kunstig) ældning. Udviklingen i overfladernes udtryk er fulgt vha. farvemåling af overfladerne med en særlig betonfarvemåler. For information om hvordan den æstetiske ældning og farvemålingerne er foretaget, henvises til aalborg portland group Research and Development Centre (RDC), se under Links på www.synligbeton.dk. Det betyder at det er muligt at sammenligne ændringen af de visuelle udtryk af overfladerne, men det er vigtigt at understrege at de viste ændringer ikke nødvendigvis vil finde sted i samme takt hvis lignende overflader anvendes i praksis, fordi både bygningens formgivning, detaljering og omgivelser (lokaltopografi) vil påvirke hvor hurtigt og hvor ensartet de ælder i hvert enkelt tilfælde. Så fordi en overflade ikke ændrer udtryk i nævneværdig grad i denne undersøgelse betyder det altså ikke at den er vedligeholdelsesfri - det betyder bare at den under lige vilkår ældes langsommere end andre overflader. Hvid betonoverflade med frilagt tilslag klar til farvemåling. Omfang Undersøgelsen omfatter de 12 betonoverflader vist i tabel 1. Ni af de undersøgte overflader er baseret på hvid cement, fordi evt. ændringer ses tydeligere på hvid baggrund, end grå (på samme måde som man lettere får øje på en plet på hvidt tøj end gråt). Til sammenligning er der taget tre grå betonoverflader med. Undersøgelsen omfatter primært forskellige glatstøbte overflader da de erfaringsmæssigt hurtigst ældes synligt. En enkelt frilagt og en enkelt slebet overflade er med til sammenligning. Der er lagt vægt på at vurdere effekten af overfladebehandlinger, da det er et værktøj man kan bruge på alle typer betonoverflader. Der er undersøgt tre typer hydrofoberingsmidler. Der er undersøgt 3 fliser af hver overflade, og resultaterne i folderen viser middelværdierne for de tre fliser med mindre andet er nævnt.
Tabel 1: Oversigt over de undersøgte betonoverflader. overflade beton hærdeforhold tekstur overfladebehandling 1 hvid reference v/c 0,43, 363 kg AALBORG WHITE, søsten og kvartssand 24t i form ved 20ºC, så 28 døgn i luft ved 20±1ºC 55±5% RF glatstøbt Ingen 2 grå reference v/c 0,39, 410 kg BASIS, granitskærver og bakkesand? glatstøbt ingen 3 frilagt?? frilagt (retarderet) ingen 4 slebet som 3 som 3 slebet ingen 5 glasfiller som 1, men fint sand svarende til 20% af pastavolumen erstattet m. glasfiller. som 1 glatstøbt ingen 6 35ºC som 1 17t 35min i form ved 35ºC, herefter som 1 7 65ºC som 1 11t 40min i form ved 65ºC, herefter som 1 glatstøbt glatstøbt ingen ingen 8 Nano coating 9 Dodecyl 10 Antigraffiti som 3 som 3 glatstøbt coatet med nanoprodukt (sol-gel) som 3 Som 3 glatstøbt imprægneret med Tri-Cl-dodecyl-silan som 3 Som 3 glatstøbt imprægneret m. kombin. antigraffiti- / hydrofoberingsmiddel 11 A35 (grå) v/c 0,40, 300 kg LAVALKALI, 45 kg flyveaske, 20 kg silica, granitskærver og bakkesand? glatstøbt ingen 12 grå v/c 0.45 som 2, men v/c 0,45 som 2 glatstøbt ingen
Konklusion Forskellige betonoverflader ældes forskelligt - dette kan næppe være en overraskelse, men det er alligevel en erkendelse der for sjældent tages med i overvejelserne omkring valg af synlig betonoverflade til en bygning. Resultaterne af de gennemførte tests viser følgende: Slebne overflader ændrer sig meget lidt med tiden Overfladebehandling reducerer generelt ældningshastigheden, men hvor meget afhænger af det middel der benyttes Øget hærdetemperatur giver både mørkere og hurtigere ældende overflader Mikrofiller reducerer ældningshastigheden Resultater og diskussion Resultaterne præsenteres i figurer der sammenligner overfladerne i grupper. Der er benyttet samme skalering af akserne på alle figurerne, så det er muligt at sammenligne figurerne direkte. På alle figurer er der samtidig vist data fra accelereret (kunstig) ældning og udendørs ældning (efter ca. 1,25 år). Figur 1 viser forskellen i Hunter L (refleksion ~ lyshed) mellem hvid og grå beton. Der skal en forskel på ca. 1,5 % til før forskellen er tydelig med det blotte øje ved direkte sammenligning, så forskellen mellem grå og hvid beton meget større end forskellen mellem ny og ældet hvid beton. hvid reference grå reference grå 0.45 A35 reference udendørs grå ref. udendørs grå 0.45 udendørs A35 udendørs Figur 1: Ældning af grå betonoverflader sammenlignet med hvid reference. Se tabel 1 for beskrivelse af overfladerne. De grå overflader ændrer generelt også farve i mindre grad end den hvide, og i modsætning til de hvide kan de godt få en lysere farve. Den mindre variation skyldes at der ikke er så stor forskel på tilslaget og pastaens farve for de grå betoner som for hvide. Den lysere farve der udvikles med tiden på de grå betoner skyldes kalkudfældninger, der medfører en markant lysere tone - Kalkudfældninger er kun svært synlige på hvid beton.
Figur 2 viser ældningen af en slebet og en frilagt overflade sammenlignet med en glat referenceoverflade. Begge de teksturerede overflader er fra start af væsentligt mørkere end den glatte overflade, men de ændrer til gengæld ikke farve nær så meget med tiden. Særligt den slebne overflade beholder stort set sit oprindelige udtryk uændret. Forskellen på udviklingen af den accelererede og udendørs ældede frilagte overflade skyldes til dels begroninger på de udendørs ældede fliser - noget som ikke kan forekomme under den accelererede ældning. Alger og bakterier finder lettere fodfæste i det støv og smuds der samles mellem stenene i den frilagte overflade end de gør på en glat eller slebet overflade En betonoverflade der er behandlet med et hydrofoberingsmiddel vædes ikke nær så let som en ubehandlet overflade, og ældes derfor ikke så hurtigt Figur 3 viser resultatet af ældningen af de overfladebehandlede emner. Overfladebehandlingen sænker generelt ældningshastigheden i de accelererede tests, men der er forskel på hvor meget. Der er i dette tilfælde forskel på de accelererede og de udendørs resultater, som ikke umiddelbart kan forklares. I den udendørs tests har hverken nano-coating eller antigraffiti midlet nogen gunstig virkning på ældningsforløbet, tværtimod. I modsætning hertil viser dodecyl behandlingen en positiv virkning i både den accelererede og den udendørs test. Den største forskel mellem accelereret og naturlig ældning ses for nano-coatingen.
hvid reference frilagt slebet reference udendørs frilagt udendørs slebet udendørs Figur 2: Ældning af hvide betonoverflader med forskellig tekstur. Se tabel 1 for beskrivelse af overfladerne. nano coating dodecyl antigraffiti nano udendørs dodecyl udendørs antigraffiti udendørs Figur 3: Ældning af glatstøbte hvide betonoverflader med forskellige overfladebehandlinger. Se tabel 1 for nærmere beskrivelse af overfladerne.
Figur 4 viser betydningen af hærdetemperatur og tilsætning af hård mikrofiller. Højere hærdetemperatur (til samme modenhed) giver i bedste tilfælde et ældningsforløb der efter nogen år svarer til referencen. I både de accelererede og de udendørs tests bliver ældningshastigheden større, jo højere temperatur overfladen er udsat for i de første kritiske timer af hærdeforløbet. Samtidig bliver også udgangsfarven mørkere, når der hærdes ved højere temperatur, se Figur 5. Den hvide mikrofiller (meget små glaskugler) reducerer ældningshastigheden, både i den accelererede og den udendørs tests. hvid reference glasfiller 35ºC 65ºC reference udendørs glasfiller udendørs 35ºC udendørs 65ºC udendørs Figur 4: Ældning af glatstøbte hvide betonoverflader baseret på v/c 0.43 reference. Se tabel 1 for beskrivelse af overfladerne. 15 20 25 30 35 40 45 55 65 Hærdetemperatur (ºC) Figur 5: Sammenhæng mellem hærdetemperatur og betonfarve. Se Tabel 1 for detaljer omkring hærdeforløbet. Punkterne viser værdien for en enkelt flise.