Selvkompakterende Beton (SCC) Eigil V. Sørensen Aalborg Universitet Institut for Byggeri og Anlæg Bygningsmateriallære www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 1
Indhold SCC Definition Karakteristika Fordele og ulemper Teknologi Afgangsprojekter ved IBA/AAU: Anvendelse af kridt-filler Stenmaterialets betydning Ler som reologi-stabilisator www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 2
Selvkompakterende beton (SCC) Selvkompakterende beton (SCC) er defineret som beton, der selv flyder ud i støbeformen og omslutter armeringen UDEN vibrering eller anden mekanisk påvirkning www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 3
Traditionel beton SCC Sætmål Udbredelsesmål (flydemål) www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 4
www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 5
SCC fordele og ulemper Bedre arbejdsmiljø (vibrationer, støj, tunge løft) Bedre kvalitet af vanskelige støbeopgaver Mindre mandskabskrævende/ Øget produktivitet (70 200%) Større betonteknologisk indsigt nødvendig for korrekt sammensætning Følsom over for variationer i delmaterialernes kvalitet Lidt højere materialeomkostning end for traditionel beton SCC anvendes nu i DK som ca. 70 % af al elementbeton ca. 35 % af al fabriksbeton www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 6
SCC - teknologi Passende reologi (flydespænding, viskositet) Reduceret flydespænding vha. ny type superplastificeringsstof Dermed større risiko for separation (afblanding) Lavt vand/cement-forhold (vand/pulver-forhold) Højt pastaindhold (anvendelse af flyveaske, fin-filler mm.) Evt. brug af stabilisator (VMA) www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 7
Afgangsprojekt: SCC med kridtfiller Anvendelse af kridtfiller sammen med cement (i stedet for fx flyveaske) Forøge volumenandelen af pasta Kridtfiller er prismæssigt sammenligneligt med flyveaske indeholder meget få urenheder har en konstant, hvid farve SCC på lavt styrkeniveau (12-16 MPa) i passivt miljø og til passende pris ønskeligt (fx til betonfundamenter) Muligt med kridtfiller? Desuden: Mulighed for fremstilling af hvid SCC i almindelighed Samarbejde med lokale virksomheder: Dankalk A/S, Unicon A/S og Aalborg Portland A/S www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 8
Gennemfald (%) INSTITUT FOR BYGGERI OG ANLÆG Partikelstørrelser 100 80 60 40 Kridt Cement Sand Sten 20 0 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Maskevidde (mm) www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 9
Trykstyrke, 28 d. [MPa] INSTITUT FOR BYGGERI OG ANLÆG Trykstyrker 30 25 20 15 10 5 0 Grå cement (V/B=0,51) Hvid cement (V/B=0,48) 35 40 45 50 55 60 65 Kridtindhold (vol% af kridt+cement) www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 10
Trykstyrke [MPa] INSTITUT FOR BYGGERI OG ANLÆG Styrkeudvikling 30 25 20 15 10 5 0 Kridt (vol% af binder): 40 50 60 10 100 1000 Modenhed [h] www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 11
Aktivitetsfaktor INSTITUT FOR BYGGERI OG ANLÆG Aktivitetsfaktor (mht. 28 d.-trykstyrken) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Hvid cement Grå cement 35 40 45 50 55 60 65 Kridtindhold (vol% af binder) www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 12
Aktivitetsfaktor Kridtfiller består næsten udelukkende af calciumcarbonat (CaCO 3 ) Praktisk talt kemisk inaktivt ifm. betonens hærdeproces Virkningen tilskrives fin-filler-effekt: de små kridtpartikler fremmer kimdannelse og accelererer cementens hydratisering, samt sandsynligvis forfiner porestrukturen i den hærdnende cementpasta www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 13
Konklusion Stabile SCC-blandinger kan fremstilles med betragtelige indhold af kridtfiller: 40-60 vol% af cement+kridt-indholdet, med 28-døgns-styrker ned til ca. 13 MPa, og med aktivitetsfaktorer fra 0,42 til 0,21, formentlig som følge af betydelig fin-filler-virkning Kridtfiller virker omtrent ens sammen med grå og hvid cement Mulighed for fremstilling af hvid SCC www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 14
Afgangsprojekt: Stenmaterialets betydning for SCC Standarderne tillader i dag kun anvendelse af knust granit til beton i ekstra aggressivt miljø. Frygt for holdbarhedsproblemer (frost-tø og AKR) pga. indhold af porøs flint Frygt for ringere mekaniske egenskaber med søsten MEN: Afrundede søsten fordelagtige i SCC: Forbedret reologi Lavere andel af pasta i betonen Lavere svind, varmeudvikling og pris, højere elasticitetsmodul Sten af god kvalitet udvindes fra Jyske Rev i DK Er fordelene større end ulemperne? www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 15
Konklusion Ved samme bearbejdelighed tillader søsten et tilslagsindhold på 67 vol% i betonen, men knust granit kun 64 vol% Dette bevirker en forøgelse af elasticitetsmodulet på 20 30 % Trykstyrke, bøjningstrækstyrke og spaltetrækstyrke er højest med granit ved højt V/B (pasta med lav tæthed) pga. stenenes ru overflade højest med søsten ved lavt V/B (pasta med stor tæthed) pga. den finere pastas bedre vedhæftning og søstenenes højere egenstyrke Porfyr og jernholdige sandstenspartikler giver springere i overfladen og forvitrer under frost-tø-påvirkning Men indholdet af porøs flint var tilsyneladende uproblematisk mht. frostbestandigheden Resultaterne nyttige for miljøklasser lavere end E. www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 16
Afgangsprojekt: Ler som reologi-stabilisator i SCC Udvikling af metode til anvendelse af ler som nyt tilsætningsstof til dansk SCC Karakterisering af ler og lermineralers sammensætning, struktur og egenskaber Eksperimentel undersøgelse af lermineralers indflydelse på SCCs reologi, herunder et potentielt lokalt nyt lerprodukt Samarbejdspartnere: Kroghs A/S Spæncom A/S Unicon A/S Aalborg Portland A/S www.civil.aau.dk Materialedagen, 16. april 2009 17