Betongkonstruksjoner i herdefasen: - Bruk av slaggsement for å begrense omfanget av opprissing

Abstract

Det er to hovedårsaker til at betongen endrer volum under herding. Den ene er varmeutvikling i betongen som følge av den kjemiske reaksjonen mellom sement og vann. Den andre til volumendringer er svinn i betongen som skyldes uttørking fordi vann forbrukes i den samme reaksjonen. I denne oppgaven er det etablert forsøksdata for tre slaggbetonger til videre ana- lysere i rissberegningsprogrammet CrackTest COIN. De tre slaggbetongene er kalt Cemex Miljøsement, Cemex CEM III/B og HC CEM III. De to første er levert av Ce- mex, mens sistnevnte er levert av Norcem. Forsøksdatene omfatter betongens fast- hetsutvikling; trykk og enaksiell strekk, betongenes emodulsutvikling, varmeutvik- ling, aktiveringsenergi og den frie diletasjonen. Videre er disse resultatene lagt inn i betongdatabasen i CrackTestCOIN. Det er modellert en enkel 2D-modell som illust- rerer en vegg støpt på et fundament. Temperaturer endres mellom forsøkene, mens fastholdningsgrad og randbetingelser (forskaling o.l) holdes konstant. Teorien om at slaggbetonger gir lavere rissindeks, er bekreftet gjennom dette arbei- det. Desto større andel slagg betongen inneholder, desto lavere blir rissindeksen, R. I ligningen for rissindeks er E-modul, varmeutvikling og strekkfasthet hovedpara- metrene. For å oppnå en lav R, ønsker man lav E-modul, lav varmeutvikling og høy trykkfasthet, men størst innflytelse har varmeutviklingen. Betongen laget på Nor- cems slaggsement HC CEM III/B oppnår en høy E-modul på rundt 5 GPa mer enn Cemex sine slaggbetonger. Varmeutviklingen er lav i Cemex CEM III/B med en ak- kumulert varmeutvikling på 220 kJ/kg sement etter 300mh. Cemex Miljøsement ak- kumulerer 310 kJ/kg sement etter 300 mh og kan derfor sammenlignes med Anlegg FA som ligger på rundt 305 kJ/kg sement. HC CEM III har en verdi som ligger midt i mellom Cemex-betongene og akkumulerer 270 kJ/kg sement. Strekkfastheten har høyest verdi i HC CEM II-betongen. Her ligger den nesten 1MPa høyere enn Cemex- betongene. Alle disse resultatene sørger for å bekrefte ryktet om at slaggbetonger har mindre risiko for opprissing i herdefasen. HC CEM III skiller seg ut ved å ha ekstra gode elastistetsmodul- og strekkfasthetsegenskaper. Vinterstøping av slaggbetonger viser seg å være mulig hvis utgangstemperaturen til den ferske betongen ikke er for lav. Det anbefales å gjøre flere simuleringer med lave- re utgangstemperatur i den ferske betongen. Aktiveringsenergien øker lineært med fallende tamperatuerer. Det er derfor større behov for aktiveringsenergi ved lavere temperaturer hos alle betongene. Cemex CEM III trenger helt opptil 80 kJ/mol ved 0 °C. HC CEM III og Cemex Miljøsement trenger en noe lavere aktiveringsenergi på 45 og 50 kJ/mol.