Sammenlignende undersøgelse af hydrauliske bindemidler

Relaterede dokumenter
LÆSKEMØRTEL MURER MIKAEL MARTLEV MURVÆRK

Årsmøde Mørtelstandarder. Præsenteret af Teknologisk Institut v/ Linda Jill Peitersen

Funktionsmørtel. baseret på luftkalk

Definitioner. Aggressivt miljø:

Undersøgelse af puds og mørtel ved tyndslibsanalyse

MUREMØRTLER - RÅMATERIALER, MØRTELTYPER, ANVENDELSE

MØRTEL HISTORIE OG TYPER

TI-B 25 (83) Prøvningsmetode Bestemmelse af kapillær vandmætningsgrad

Afprøvning af betoners styrkeudvikling ved forskellige lagringstemperaturer Test til eftervisning af prøvningsmetode TI-B 103

TI-B 33 (92) Prøvningsmetode Måling af betonforseglingsmidlers virkningsgrad

Tegl og mørtel på DTU-Byg. Prof. E. Suenson,

FIBERARMERING AF BETON

Materialeværdierne i det efterfølgende er baseret på letklinker produceret i Danmark.

Styrkeforholdet for rene kalkmørtler hvad kan tyndslibet sige?

Alkalikiselreaktioner i beton. Erik Pram Nielsen

TI-B 35 (87) Prøvningsmetode Hærdnet betons karbonatiseringsdybde

Beton Materialer Regler for anvendelse af EN i Danmark

10.3 E-modul. Af Jens Ole Frederiksen og Gitte Normann Munch-Petersen. Betonhåndbogen, 10 Hærdnende og hærdnet beton

Betonteknologi. Torben Andersen Center for betonuddannelse. Beton er formbart i frisk tilstand.

Middelalderens mørtler

Absorption i tilslag til beton. Lasse Frølich Betonteknolog, M.Sc.

Af Erik Busch, Dansk Beton - Blokgruppen

Sammenhæng mellem cementegenskaber. Jacob Thrysøe Teknisk Konsulent, M.Sc.

NORDISK FORUM FOR BYGNINGSKALK. Hvad er hydraulisk kalk? En kort introduktion til kemien og de tekniske egenskaber hos hydraulisk kalk

Kalkmælk. Hydrat. Slutpuds

Bestemmelse af statisk trykelasticitetsmodul for autoklaveret porebeton eller letbeton med porøse tilslag og åben struktur

BORNHOLMSK CEMENT NIELS-HOLGER LARSEN

Den nye norm har været under udarbejdelse i flere år. Branchen har haft mulighed for at påvirke indholdet gennem flere høringsrunder.

Projektopgave Observationer af stjerneskælv

Betons elasticitetsmodul. Lasse Frølich Betonteknolog, M.Sc.

Murværksundersøgelser Mårup Kirke

Dæmpet harmonisk oscillator

Ammoniak i flyveaske Vejledning til betonproducenter

Slip for fugtproblemer og skimmelsvamp en gang for alle

Praktisk hærdeteknologi

Ammoniak i flyveaske Ligevægtsbestemmelse

Blandetiden må for anden mørtel end kalkmørtel ikke vare længere end 15 minutter.

ALMINDELIG ARBEJDSBESKRIVELSE JORDSTABILISERING AAB UDBUD MARTS 2018

NHL. Naturlig Hydraulisk Kalk og Mørtel

Pressemeddelelse Funktionsmørtler

BioCrete TASK 7 Sammenfatning

Prærørskontrol Jørn Bech Teknologisk Institut

GRÅ STYRKE GUIDE Vælg den rigtige cement til betonstøbning

TEMPERATUR- OG FUGTBEVÆGELSE R

HYDRAULISK BUNDNE BÆRELAG UKP-P UDBUD

Kapillarsugning INSTITUT FOR BÆRENDE KONSTRUKTIONER OG MATERIALER. Del af Varme- og fugttekniske undersøgelser af alternative isoleringsmaterialer

Ammoniak i flyveaske Bestemmelse af afdampningshastigheden

Fuger i murværk Vejledning.

Mørtel og kvartsmel Anders Nielsen

Indsæt billede. Concrete Structures - Betonkonstruktioner. Author 1 Author 2 (Arial Bold, 16 pkt.) BsC Thesis (Arial Bold, 16pkt.)

Ultratop Stucco. Fugemasse, bestående af specielle, hydrauliske bindemidler til tætning af mikroporer, som opstår efter første slibning på Ultratop

Holdbarhed af CRC. Belastede bjælker i saltvand

Center for Grøn Beton

BEGREBSAFKLARING. Muremørtler. BEGREBSAFKLARING, juni 2018

Prøvningsdokumentation for natursten Monsoon Black til udendørs belægning

Måling af turbulent strømning

A7 5 Måling af densitet, porøsitet og fugtparametre - Gravimetri. Prøvningsmetode 1. Densitet, porøsitet og vandindhold

Bestemmelse af hydraulisk ledningsevne

Svind i betongulve. Jacob Thrysøe Teknisk konsulent, M.Sc. Portland Open 2019

Aalborg Universitet Esbjerg 18. december 2009 Spændings og deformationsanalyse af perforeret RHS stålprofil Appendiks E Trækforsøg BM7 1 E09

Compact Reinforced Composite

Danfast er et brugsklar fugemateriale til faste fuger og anvendes fx til:

Dansk Sportsdykker Forbund

Farvevariationer for nystøbt beton

RAPPORT Karakteristik af tangtag nedbrydelighed og kemisk sammensætning

Hvor mangler vi viden om reparationer og reparationsprodukter? v. Gitte Normann Munch-Petersen

UBUNDNE BÆRELAG AF KNUST BETON OG TEGL

TI-B 101 Prøvningsmetode Beton. Temperaturudvidelseskoefficient

Værd at vide om Leca letklinker

med følgende resultat: Z-værdien (vanddampdiffusionsmodstanden) for 40 mm tykke pudsprøveemner blev i forhold til ovennævnte metode bestemt til:

Styrkeudvikling og kloridindtrængning i moderne betontyper gælder modenhedsfunktionen?

SEIR materialeanalyse A/S LABORATORIUM OG RÅDGIVNING: BETON MØRTEL - PUDS - NATURSTEN - OVERFLADEBEHANDLING

PARADIGME JORDSTABILISERING SAB-P UDBUD MARTS 2018

Temperatur og hærdning

Fugt i bygninger. Steffen Vissing Andersen. VIA University College Campus Horsens

Weber Cempexo Murmaling er en murmaling som anvendes primært til maling mineralske underlag som:

Differentialregning. Et oplæg Karsten Juul L P

1,35 kg/l (komp. A+B blandet) Hærdning. +10 o C 210 min. 3 dage * +20 o C 90 min. 2 dage * +30 o C 45 min. 1 dage *

Vejmaterialer Ubundne blandinger Specifikationer Tilslag til ubundne og hydraulisk bundne materialer til vejbygning og andre anlægsarbejder

Fremtidens flyveaske - fra samfyring af kul og biomasse/affald

Fysikrapport: Rapportøvelse med kalorimetri. Maila Walmod, 1.3 HTX, Rosklide. I gruppe med Ulrik Stig Hansen og Jonas Broager

Hydraulisk kalk og hydrauliske kalkmørtler fra Nordisk NHL

12.5 Rør, brønde og bygværker

Harmonisk oscillator. Thorbjørn Serritslev Nieslen Erik Warren Tindall

Hemmeligheden bag god maling!

Betonsygdomme. København 4. november 2015 v/ Gitte Normann Munch-Petersen

DS-HÅNDBOG :2005. Betonvarer. Belægningssten, fliser og kantsten af beton

Fugt Studieenhedskursus Kursets mål og evaluering. Fugt Studieenhedskursus

... ALMINDELIG ARBEJDSBESKRIVELSE... JORDSTABILISERING UDBUD JANUAR 2013

Transkript:

Sammenlignende undersøgelse af hydrauliske bindemidler Forfatter: Mette Tranberg Werchmeister, studerende Danmarks Tekniske Universitet Medforfatter: Trine Maaholm Kræmer, studerende Danmarks Tekniske Universitet Sammenfatning I denne artikel beskrives en undersøgelse til sammenligning af fire forskellige hydrauliske bindemidler med hensyn til styrke, dynamisk elasticitetsmodul, kapillarsugning, fordampningsegenskaber og saltmodstandsdygtighed. Undersøgelsen er udført i efteråret 27 som afgangsprojekt på diplomingeniøruddannelsen på DTU, Danmarks Tekniske Universitet. Introduktion Hydrauliske restaureringsmørtler anvendes ofte til restaurering af historiske murværkskonstruktioner, der har været udsat for nedbrydning i form af fugt og salte. Ved anvendelse af hydrauliske restaureringsmørtler kan levetiden for puds og mørtelfuger forlænges. Hydrauliske bindemidler har været kendt i og anvendt i historisk tid, enten i form af puzzolan, som blev tilsat kalken, eller som naturligt hydrauliske kalktyper. I forbindelse med en aktuel restaureringsopgave af Magnuskathedralen ved Kirkjubøur på Færøerne, samt udgivelse af normen [7] til standardiseret prøvning af bygningskalk, er der foretaget en nærmere undersøgelse af fire hydrauliske bindemidler. Prøvelegemerne blev støbt i størrelsen 4x4x16mm og testes efter følgende hærdetider, 14, 28 og 153 døgn. I denne artikel er der lagt vægt på de målte resultaterne fra fordampningsegenskaber, kapillarsugning og saltmodstandsdygtighed fra 28 døgn, i og med at resultaterne for de tre hærdetider viste samme resultat. De målte resultater fra porøsitet og densitet, dynamisk E-modul og styrkeudvikling er vist i tabeller eller grafer for alle tre hærdetider. Bindemidler Følgende bindemidler undersøges i mørtel: - St. Astier kalk - Hvid Cement + læsket kalk - Ny Jurakalk - Metastar + læsket kalk Tilsætningsmaterialer: - Sand kornstørrelse indenfor,1-1,4mm - Vand vandværksvand St. Astier kalk er en naturlig hydraulisk kalk, NHL og opfylder den europæiske norm for bygningskalk. St. Asier er klassificeret i styrkeklassen NHL3,5. Hvid Cement er en hurtig hærdende cement. Den er karakteriseret ved den hvide farve og høje styrke. Ny Jurakalk er en naturlig hydraulisk kalk, der ligesom St. Astier opfylder den europæiske norm og er klassificeret i styrkeklassen NHL5. 1

Metastar er et puzzolan og er i modsætning til andre puzzolaner udviklet til anvendelse i mørtler. Læsket kalk er en vådlæsket kalkdej. Læsket kalk blandes i mørtlen med henholdsvis Hvid Cement og Metastar. Forskellen på de naturlig hydrauliske kalke og cement er, at de fremstilles ved brænding ved forskellige temperaturer og derved danner de forskellige mængder klinkerkomponenter, alite C 3 S og belite C 2 S. Klinkekomponenterne har betydning for styrkeudviklingen. Ved fremstillingen af de naturlige hydrauliske kalke dannes der meget C 2 S og lidt C 3 S, hvorimod under fremstilling af cement dannes der meget C 3 S. Dette betyder at cementen i forhold til hydraulisk kalk udvikler styrke hurtigt. Puzzolan er mineralske tilsætningsstoffer, der hovedsagligt består af siliciumdioxid, SiO, og aluminiumoxid, Al O. 2 2 3 Mørtlerne vil i det følgende være omtalt som St. Astier, Hvid Cement, Ny Jurakalk og Metastar. Indledning til laboratorieforsøg Formålet med at udføre forskellige laboratorieforsøg med prøvelegemerne er at sammenligne og give et indtryk af de valgte hydrauliske bindemidlers egenskaber i mørtel. Laboratorieforsøgene omfattede: - Densitet og porøsitet, [13] - Dynamisk E-modul, Pundit [15] - Styrker, [6] - Kapillarsugning, [13] - Fordampningsegenskaber, [11, 27] - Saltmodstandsdygtighed, [26] Dynamisk E-modul Trykstyrke Kapillarsugning Fordampningsegenskaber Saltmodstandsdygtighed 2

Figur 1. Principskitser dynamisk E-modul vha. ultralydsmåling, trykstyrke, kapillarsugning, fordampningsegenskaber og saltmodstandsdygtighed som undersøges vha. NaSO 4, der udvikler sig i prøvelegemet ved optagelse af vand. Recepter Beregning af recepterne var lavet på baggrund af standarden [7-9]. Efter flere kalkulations vanskeligheder nåede vi frem til følgende blandingsforhold efter masse se Tabel 1. Yderligere er det angivet i [7-9] at der skulle anvendes 27± 1g vand til mørtel til en stålform med 3 prøvelegemer af størrelsen 4 x4x16mm. Mørteltype Bindemiddel Sand Blandingsforhold St. Astier 1 2,6 1:2,6 Læsket kalk Hvid Cement Hvid Cement 8 1:1:8 1 1 Ny Jurakalk 1 2,6 1:2,6 Læsket kalk Metastar Metastar 28 6:1:28 6 1 Tabel 1. Blandingsforhold for de fire typer mørtler. Tilslaget var det sammen for samtlige prøvelegemer. Der er anvendt en normsand med kornstørrelse indenfor,1-1,4mm. Støbning Støbningen blev udført efter standarden for prøvning af metoder til cement [1]. Mørtlen blev blandet i en røreskål vha. en røremaskine ved to hastigheder, en langsom og en hurtig. Hastigheden på maskinen var ikke givet. Der blandes i alt i 7-1 min. Prøvelegemerne blev støbt i stålforme af størrelsen 4x4x16mm. Til komprimering af prøvelegemerne anvendtes et faldbord. Komprimeringen skete af to gange 25 fald ved hhv. halvt og helt fyldt. Herefter afrettedes prøvelegemerne med en murerske. Billede 1. Friske prøvelegemer i stålforme. Prøvelegemerne blev opbevaret i et klimarum med konstant temperatur og relativ luftfugtighed, RF=85 %. Efter to døgn i klimarummet blev prøvelegemerne afformet. Efter afformning blev prøvelegemerne igen anbragt i klimarummet, indtil de skulle anvendes til laboratorieforsøg. Der blev støbt i alt ca. 18 prøvelegemer til laboratorieforsøgene. 3

Resultater Densitet og porøsitet Ved anvendelse af veje-dyppe-veje metoden bestemmes densitet og porøsitet for prøvelegemerne. Et materiales porøsitet og densitet er afgørende for mange af dets egenskaber, for eksempel stivhed og styrke af materialet. Densitet og porøsitet er to direkte afhængige faktorer, hvor densiteten aftager med stigende porøsitet. Mørteltype Målt gennemsnitlig porøsitet Målt gennemsnitlig tørdensitet 3 [%] [ kg m ] St. Astier 28 1876 Hvid Cement 26 1837 Ny Jurakalk 27 1871 Metastar 35 1724 Tabel 2. Den målte gennemsnitlige porøsitet og densitet. Resultaterne for densitet og porøsitet viste at Hvid Cement havde den laveste gennemsnitlig porøsitet, hvorimod Metastar havde den højeste gennemsnitlige porøsitet. For resultaterne for densitet viste St. Astier at have den højeste gennemsnitlige tørdensitet, og modsat viste resultaterne for Metastar den laveste gennemsnitlige tørdensitet. Resultaterne for St. Astier og Ny Jurakalk var rimelig ens. Den største forskel indbyrdes, for hærdeperioderne 14, 28 og 153 døgn ses hos Metastar. Se Figur 2. Porøsitet [%] 45 4 35 3 25 2 15 1 5 16 165 17 175 18 185 19 195 2 Tørdensitet [kg/m3] St. Astier 14 døgn St. Astier 28 døgn St. Astier 153 døgn Hvid Cement 14 døgn Hvid Cement 28 døgn Hvid Cement 153 døgn Ny Jurakalk 14 døgn Ny Jurakalk 28 døgn Ny Jurakalk 153 døgn Metastat 14 døgn Metastar 28 døgn Metastar 153 døgn Figur 2. Den målte porøsitet som funktion af den målte tørdensitet for prøvelegemer hærdet i 14, 28 og 153 døgn. Dynamisk E-modul Dynamisk E-modul blev målt ved hjælp af Pundit ultralydsapparat, som frembringer ultralydbølger og måler den tid det tager fra den ene ultralydstranducer (transmitter) via prøvelegemet til det modtages af den anden ultralydstranducer (receiver). Lydhastigheden omregnes til dynamisk E-modul ved hjælp af følgende formel: E dyn = l 2 ρ t d 4

hvor l er længden af prøvelegemet t er lydhastigheden ρ d er tørdensiteten Billede 2. Måling af lydhastighed på et prøvelegeme. Resultaterne fra dynamisk E-modul viste stor forskel på kalkcement-mørtlen og kalkmørtlerne. Hvid Cement opnåede hurtig stivhed og allerede efter 14 døgn lå den langt højere end kalkmørtlerne ved 28 døgn. Den største udvikling gennem hærdetiderne ses hos Ny Jurakalk, der opnåede et dynamisk E-modul på 14 GPa efter 153 døgn. St. Astier følger lige efter med en værdi på 13 GPa. Metastar viste ingen udvikling. Se Tabel 3. Målt dynamisk E-modul 14 døgn 28 døgn 153 døgn [ GPa ] [ GPa ] [ GPa ] St. Astier 7 6 13 Hvid Cement 11 13 11 Ny Jurakalk 5 9 14 Metastar 2 2 2 Tabel 3. Målte middelværdier for dynamisk E-modul for de fire mørteltyper. Styrke Der er målt både bøjetræk- og trykstyrker på mørtelprøvelegemerne ved hjælp af prøvemaskinen Mohr og Federhaff AG. Billede 3. Trykbrud af prøvelegeme. 5

Resultaterne fra bøjetrækprøvning kunne ikke anvendes. Prøvelegemerne var for svage i forhold til den anvendte maskines mindste måleområde. Trykstyrkerne ses i nedenstående Tabel 4 og er afbildet som funktion af hærdetiden, se Figur 3. Målt trykstyrke 14 døgn 28 døgn 153 døgn Tabelværdier [ MPa ] [ MPa ] [ MPa ] [ MPa ] St. Astier 2, 2,4 8,3 1 2 Hvid Cement 5,3 6,8 6,2 2 1 Ny Jurakalk 2, 2,5 8,7 1 2 Metastar,7,7,4 1 2 Tabel 4. Målte trykstyrker for St. Astier, Hvid Cement, Ny Jurakalk og Metastar mørtler for samtlige hærdetider, samt tabelværdier [17]. Trykstyrke [MPa] 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 5 1 15 2 Tid [døgn] St. Astier Hvid Cement Ny Jurakalk Metastar Figur 3. Målt gennemsnitlig trykstyrke som funktion af hærdetid for henholdsvis St. Astier, Hvid Cement, Ny Jurakalk og Metastar mørtler for 14, 28 og 153 døgn. Udviklingen af trykstyrken var for St. Astier og Ny Jurakalk forholdsvis ens. Udviklingen er stigende fra en relativ lav trykstyrke til en højere trykstyrke end for Hvid Cement ved 153 døgn. Hvid Cement udviklede hurtigt en høj trykstyrke allerede efter 14 døgn var den langt højere end for kalkmørtlerne og topper ved 28 døgn. Metastar viste stort set ingen udvikling og lå langt lavere end de andre mørtler. Karbonatisering Efter der var foretaget styrkeforsøg dryppes de nyligt brudte stykker af mørtel med phenopthalin for at se hvor meget mørtlen var kabonatiseret. Phenopthalinen dryppedes på hele brudfladen, så det blev tydeligt hvor langt karbonatiseringen var nået ind. Det var tydeligt at se at prøverne fra 14 og 28 døgn ikke var karbonatiseret mere end 1-5mm. For prøverne fra 153 døgn viste Metastar sig at være mere karbonatiseret end de andre tre mørtelblandinger, men var stadigvæk ikke helt gennemkarbonatiseret. Billede 4 viser karbonatiseringsforløbet. På hvert billede er venstre prøvelegeme fra 153 dages hærdetid, mens højre prøvelegeme er fra 14 dages hærdetid. 6

Billede 4. Karbonatisering af prøvelegemer. Begge billeder viser karbonatisering af Metastar. Kapillarsugning Kapillaritetstallet har betydning for hvor hurtigt vandopsugningen foregår. Højt kapillaritetstal betyder hurtig opsugning, og omvendt et lavt kapillaritetstal betyder at opsugningen sker langsomt. Kapillarsugning udførtes ved at placere et prøvelegeme på afstandsholdere i en fotobakke med destilleret vand. Prøvelegemernes startvægt blev noteret inden forsøget igangsættes. Efter prøvelegemerne var placeret med vandkontakt, blev de efterfølgende vejet ved passende intervaller 1,2,4,8,16 6 min. Prøvelegemerne blev vejet indtil de var helt opfugtet. Billede 5. Kapillarsugning. Figur 4 illustrerer den kapillærer vandopsugning for de anvendte materialer. Når et materiale bringes i kontakt med vandoverfladen vil der opstå kapillarsugning, hvor der transporteres vand op igennem materialet. Vandopsugningen viste med tiden aftagende opsugningshastighed. 7

12 Q kap Q [kg/m^2] 1 8 6 4 St. Astier 28 døgn Hvid Cement 28 døgn Ny Jurakalk 28 døgn Metastar 28 døgn 2 2 4 6 8 1 12 14 Tid [sqrt(s)] Figur 4. Målte gennemsnitlige vandopsugninger fra kapillaritetsforsøget fra 28 døgns hærdetid for St. Astier, Hvid Cement, Ny Jurakalk og Metastar mørtlerne. Kapillaritetstallet, k og modstandstallet, m udregnes ved følgende formler: Qkap k = t t m = kap kap 2 h Hvor Q kap aflæses på y-aksen og t kap aflæses på x-aksen, ved at indlægge to tangenter. Se Figur 4. I Tabel 5 ses de målte resultater fra kapillaritetsforsøget med prøvelegemer hærdet i 28 døgn. Det største kapillaritetstal, k ses hos Metastar, men det største modstandstal, m ses hos Hvid Cement, hvilket stemmer overens med ovenstående figur. Her ses det tydeligt at Metastar var langt hurtigere opfugtet, og Hvid Cement var længst tid om at blive opfugtet. 28 døgn t kap Målt Tabelværdier Kapillaritetstal, k Modstandstal, m Kapillaritetstal, k Modstandstal, m kg 2 m s 1 2 s 1 6 m 2 kg 2 m s 1 2 s 1 6 St. Astier,2 2,3,25,7-1,2 Hvid Cement,1 4,5,5 -,6 2,5 4 Ny Jurakalk,2 1,1,25,7-1,2 Metastar,5,8,25,7-1,2 Tabel 5. Målte kapillaritetstal, K og modstandstal, M for St. Astier, Hvid Cement, Ny Jurakalk og Metastar mørtlerne for 28 døgn. Fordampningsegenskaber Når et materiale udsættes for udtørring transporteres fugten fra det indre ud til overfladen af materialet, hvor fugten vil fordampe. Denne fugttransport drives af forskelle i fugtindholdet mellem det indre og det ydre. Materialets fugtindhold vil dermed forsøge at opnå ligevægt med omgivelsernes fugtindhold. Udtørringstiden for et materiale afhænger af en række betingelser, såsom størrelse, form, vandindhold af det pågældende materiale, overfladeart osv. m 2 8

Forsøget blev udført på de opfugtede prøvelegemer fra kapillarsugningsforsøget. Prøvelegemerne blev placeret på afstandsholdere i et lokale med konstant temperatur og konstant relativ luftfugtighed på henholdsvis 2 C og RF = 6%. Resultaterne fra fordampningsforsøget viste, at der ingen forskel er i fordampningsegenskaber for en kalkmørtel eller en kalkcementmørtel. Se Figur 5. Vandtørstofforholdet, u er beregnet ud fra følgende formel: ( m( t) m) u = 1 m Hvor m(t) er massen af prøvelegemet til tiden t m er den tørre masse af prøvelegemet 16 14 Vandtørstofforhold [%] 12 1 8 6 4 2 St. Astier 28 døgn Hvid Cement 28 døgn Ny Jurakalk 28 døgn Metastar 28 døgn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tid [min] Figur 5. Masseændring som funktion af udtørringstid for St. Astier, Hvid Cement, Ny Jurakalk og Metastar for 28 døgn. Saltmodstandsdygtighed Når et materiale skal anvendes i et område der er stærkt udsat for påvirkning af salt, er det vigtigt at vide, hvordan materialet opfører sig under påvirkningen af salt og hvor bestandigt det er. I dette forsøg anvendtes natriumsulfat, NaSO 4 som ekspanderer i prøvelegemet ved optagelse af vand. Prøvelegemerne blev udsat for en række cykluser indtil de var ødelagte. De anvendte prøver var inden forsøgets igangsættelse skåret ud i størrelsen 4x4x4mm og udtørret til standardiseret tilstand. 1 cyklus indebærer følgende: Prøverne placeres på afstandsholdere i en fotobakke med saltopløsningen et saltbad. Prøverne blev i saltbadet i 2 timer, hvorefter de vejes og udtørres i en ovn ved 15 grader i min. 16 timer. Cyklussen gentages til prøverne var ødelagte. 9

Billede 6. Prøvelegemer i saltbad. Når prøverne står i saltbadet vil opløsningen trænge ind i alle revner og porer. Når de tages op af saltbadet og udtørres vil noget af saltet forblive i porerne og krystallisere. På et tidspunkt vil der være ophobet så mange saltkrystaller i prøven at denne ikke længere kan modstå det tryk der sker inde i porerne når saltet krystalliserer, og derved vil prøven begynde at forvitre. Mørteltype Startmasse Slutmasse Ændring Cykler [g] [g] [%] Antal St. Astier 112,46 113,26 1 9 Hvid Cement 112,25 11,12-2 9 Ny Jurakalk 112,31 112,1 9 Metastar 14,73 11,12-4 9 Tabel 6. Gennemsnitlig målt start- og slutmasse samt procentvis ændring og antal cykler for prøver fra hærdeperioden 28 døgn. Forsøget blev udført på 6 prøvelegemer af hver mørtelblanding. I Tabel 6 ses at den procentvise ændring for Hvid Cement og Metastar er negativ mens St. Astier er positiv og Ny Jurakalk er nul. Den negative ændring viser at prøverne er gået ned i masse under forsøget, hvorimod den positive ændring viser at prøven har taget på i vægt. Forsøget saltmodstandsdygtighed med prøvelegemer hærdet i 28 døgn blev standset efter 9. Cyklus. På dette tidspunkt var resterede kun prøver med Hvid Cement og St. Astier, men disse prøver var ikke længere fuldstændig hele, men var begyndt at gå i stykker i et sådan omfang at en enkelt eller to cykler mere havde gjort, at prøverne ville være gået helt i stykker. 1

14 12 Masse [g] 1 8 6 4 St. Astier Hvid Cement Ny Jurakalk Metastar 2 Diskussion 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Antal cyklus Figur 6. Gennemsnitlig målt masse som funktion af cyklus for prøver hærdet i 28 døgn. Styrker Styrkeudviklingen blev målt op til 153 døgn. For naturlig hydraulisk kalk gælder det, at styrken udvikler sig langsomt i forhold til cement. Dette ses tydeligt af resultaterne i Tabel 4, hvor Hvid Cement udviklede den maksimale styrke efter 28 døgn, hvilket skyldes det store indhold af alite. St. Astier og Ny Jurakalk udviklede styrke under hele hærdeperioden, hvilket skyldes indholdet af belite. Figur 3 peger på at de typer hydrauliske kalke kan endnu højere styrke efter 153 døgns hærdetid. Selvom recepten for Hvid Cement ikke var efter standarden, giver det alligevel et indtryk i hvor hurtigt cementen opnår fuld styrke. Dette stemmer overens med producenten Aalborg Portlands eget udsagn om, at Hvid Cement har opnået den fulde styrke efter 28 døgn. Metastar viste meget lave værdier. Dette kan skyldes at vandindholdet i den læskede kalk indgår i den samlede mængde læsket kalk og derfor bliver den beregnede mængde Metastar for lav. Af samme årsag er styrkeresultatet for Hvid Cement fra 153 døgn for lavt. Målte trykstyrker Producentens oplysninger Trykstyrker 14 døgn 28 døgn 153 døgn 28 døgn [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] St. Astier NHL3,5 2 2,4 8,3 1,3 Ny Jurakalk NHL5 2 2,4 8,7 9,7 Tabel 7. Målte trykstyrker og producentens oplysninger for St. Astier og Ny Jurakalk mørtler. I Tabel 7 sammenlignes de målte styrkeresultaterne for St. Astier og Ny Jurakalk med producentens oplysninger. [19,2]. Det er interessant at styrkeudviklingen for St. Astier og Ny Jurakalk er så ens, når de deklareres til at ligge i to forskellige styrkeklasser, henholdsvis NHL3,5 og NHL5. De hydrauliske kalk indeholder belite, som har en langsommere styrkeudvikling. Derimod indeholder cementen en stor andel af det hurtigt hærdende mineral alite. Porøsiteten påvirker mørtlens styrkeudvikling. Ifølge Ryschkewitch formel kan porøsitetens indflydelse på materialets styrke vurderes ved nedenstående formel. 11

Formlen er empirisk og anvendes her til at optegner sammenhængen mellem porøsitet og trykstyrke, så denne kan bruges til sammenligning med resultaterne. σ ( p) σ = exp ( B p) hvor σ ( p) er den forventede styrke af materialet med porøsiteten p σ er styrken af det kompakte materiale, det vil sige den teoretiske styrke svarende til p = B er en materialeparameter der normalt sættes til 7 p er porøsiteten Ryschkewitch formel kan tilpasses aktuelle forsøg ved at ændre på B og σ. Hvis den tilpasses de aktuelle måleresultater kan det ikke afvises at Ryschkewitch graf kan σ og porøsiteten opgivet, kan σ findes. Derved kan formlen bruges til at udarbejde en mørtelblanding med en ønsket styrke. anvendes. Er ( p) På Figur 7 er den målte trykstyrke afbildet som funktion af porøsiteten sammen med Ryschkewitch formel, hvor σ er sat til 2, 5 og 1MPa. Styrke som funktion af porøsitet og Ryschkewitch' graf 1 95 9 85 8 Styrke [Mpa]] 75 7 65 6 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 St. Astier 14 St. Astier 28 St. Astier 153 Hvid Cement 14 Hvid Cement 28 Hvid Cement 153 Ny Jurakalk 14 Ny Jurakalk 28 Ny Jurakalk 153 Metastar 14 Metastar 28 Metastar 153 Ryschkewitch' graf 1MPa Ryschkewitch' graf 5MPa Ryschkewitch' graf 2MPa,,1,2,3,4 Porøsitet Figur 7. Målepunkterne for porøsitet og trykstyrke sammenlignet med Ryschkewitch formel hvor σ sættes til 2, 5 og 1 MPa. Fordampningsegenskaber Resultaterne fra fordampningsforsøget viste, at der ingen forskel er på fordampningsegenskaberne for de fire materialer. 12

Kapillarsugning Hvid Cement var den blanding der var længst tid om at blive opfugtet. Dette kan hænge sammen med at den har en fin porestruktur, hvilket gør det vanskeligt for vandet at trænge ind i prøven. Modsat var Metastar den blanding der var hurtigst opfugtet, som kan hænge sammen med at den har en mere åben porestruktur. Forskellen mellem en kalkmørtel og en kalkcementmørtel Fordelene ved de naturlige hydrauliske kalke er, at de ikke hærder nær så hurtigt som cement, men samtidig ses det at de udvikler relativ høj trykstyrke. Det er erfaret under støbning at de hydrauliske kalke er mere bearbejdelige end cementen. Ofte siges det at en kalkmørtel er bedre til at fordampe væske, men af resultaterne fra fordampningsforsøget ses det tydeligt, at der ingen forskel er i diffusionsåbenheden om det er en kalk-mørtel eller en kalkcementmørtel. Den bedste bearbejdelighed under støbningen var hos St. Astier og Ny Jurakalk. Konklusion Resultaterne fra de udførte forsøg, dynamisk E-modul, bøjetræk- og trykstyrke, kapillarsugning, fordampningsegenskaber og saltmodstandsdygtighed kan anvendes til at vurdere bindemidlers anvendelighed til restaurering og andre formål. Skal der vælges mellem en kalkmørtel og en kalkcementmørtel, er det vigtigt at tage forbehold for at cementen er meget hård og stærk. Der skal selvfølgelig tages forbehold for at de lave resultater for mørtlen med Metastar skyldes, at vandindholdet i den læskede kalk indgår i den samlede mængde læsket kalk og derfor bliver den beregnede mængde Metastar for lav. Til den mulige restaurering af Magnus Kathedralen anbefales det at bruge en kalkmørtel med Naturlig Hydraulisk kalk fra St. Astier eller en kalkcementmørtel med Hvid Cement fra Aalborg Portland. Dette anbefales på baggrund af, at disse to mørtler samlet set gav de bedste resultater i dette projekt. 13

Litteraturliste [1] DS/EN 196-1 1. Udgave 1995-3-29. Metoder til prøvning af cement Del 1: Styrkebestemmelse. Methods of testing cement Part 1: Determinations of strength. [2] DS/EN 196-1 2. Udgave 25-4-21. Metoder til prøvning af cement Del 1: Styrkebestemmelse. Methods of testing cement Part 1: Determination of strength. [3] DS/EN 196-2 1. Udgave 25-4-21. Metoder til prøvning af cement Del 2: kemisk analyse af cement. Methods of testing cement Part 2: Chemical analysis of cement. [4] DS/EN 196-6 1. Udgave 1994-5-9. Metoder til prøvning af cement Del 6: Bestemmelse af finhed. Methods of testing cement Part 6: Determination of fineness. [5] DS/EN 115-11/A1 1.udgave 27-1-4. Tillæg. Prøvningsmetoder til undersøgelse af mørtel til murværk Del 11: Bestemmelse af hærdnet mørtels bøjnings- og trykstyrke. Methods of test for mortar for masonry Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar. [6] DS/EN 115-11 2. Udgave 21-11-2. Prøvningsmetoder til undersøgelse af mørtel til murværk Del 11: Bestemmelse af hærdet mørtels bøjnings- og trykstyrke. Methods of test for mortar for masonry Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar. [7] DS/EN 459-1 1. Udgave 21-12-17. Bygningskalk Del 1: Definitioner, specifikationer og overensstemmelseskriterier. Building lime Part 1: Definitions, specifications and conformity criteria. [8] DS/EN 459-1/AC 1. Udgave 22-8-23. Rettelsesblad. Bygningskalk Del 1: Definitioner, specifikationer og overensstemmelseskriterier. Building lime Part 1. Definitions, specifications and conformity criteria. [9] DS/EN 459-2 2. Udgave 21-12-17. Bygningskalk Del2: Prøvningsmetoder. Building lime Part 2: Test methods. [1] Bygningsmaterialer: Grundlæggende egenskaber. Redigeret af Finn R. Gottfredsen og Anders Nielsen. 1. udgave, 3 oplæg 23. 1997, Polyteknisk Forlag, Lyngby, Danmark. [11] Laboratoriet for varmeisolering. Danmarks Tekniske Højskole meddelelse nr. 29. Fugtfordelinger i gasbeton under varme- og fugttransport. Moisture distributions in cellular concrete during heat- and moisture transfer. Anker F. Nielsen. Marts 1974. [12] BYG.DTU. TEGLS PORESTRUKTUR. 11561 Forår 25 KKH. [13] Fugtopsugning i bygningsmaterialer. Udleveret øvelsesvejledning af Kurt Kielsgaard Hansen. 14

[14] Beton - Bogen. Redigeret af Aage D. Herholdt, Chr. F. P. Justesen, Palle Nepper- Christensen og Anders Nielsen. Aalborg Portland. Cementfabrikkernes tekniske Oplysningskontor. 2. udgave 1985. [15] Ikke-destruktive undersøgelser af bygningsmaterialer - med speciel fokus på natursten i udendørs miljø. Non-destructive testing of building materials - with a special focus on natural stones in outdoor exposure. BYG.DTU. Polyteknisk eksamensprojekt. Ditte Alm, Susanne Brix og Helle Howe Kjærgaard. [16] Bygningsbevaring. Tredje udgave af: Blad om materialer til vedligeholdelse og renovering af bl.a. fredede og andre bevaringsværdige bygninger 1995. Skandinavisk Jurakalk A/S. [17] Materialebogen 28. Internetsider [18] www.stastier.dk [19] www.aalborg-portland.dk [2] www.jurakalk.dk [21] www.wikipidea.com [21] www.tosti.dk/jurakalk/jurakalkdk.asp?p=&m=test&e=sub&n=287&s=xsl/show [22] www.mikewye.co.uk/mikemetastar.htm [23] www.kalkforum.org [24] www.mur-tag.dk [25] http://www.natmus.dk/cons/lab/bldng/hdrlkalk.htm [26] DS/EN 1237. Prøvninger af natursten. Bestemmelse af modstandsevne overfor saltkrystallisation. Natural stone test methods - Determination of resistance to salt crystallisation [27] Moisture movements in render on brick wall. K.K. Hansen, T.A. Munch, P.S. Thorsen & C. Villumsen. Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark, Kgs. Lyngby, Denmark. L.C. Bentzon. Optiroc A/S, Karlstrup, Denmark. 15