Temperaturens inverkan på relativ fuktighet i betong - Materialkarakterisering av betong med vulkanisk puzzolan

Sammanfattning

Betong är ett av byggsektorns mest använda material, men cementproduktionen står för stora koldioxidutsläpp. Ett sätt att minska klimatpåverkan är att reducera andelen cementklinker genom att använda alternativa bindemedel. Vulkanisk puzzolan från Island, VPI är ett tillsatsmaterial från Heidelberg Materials Cement Sweden som kan användas tillsammans med cement som bindemedel i betong. Tillsatsmaterialet ingår i produkten Bascement Plus Slite från Heidelberg Materials där cirka 20 % av cementet ersatts med VPI. Då VPI är ett relativt nytt tillsatsmaterial finns det behov av ökad kunskap om hur materialet påverkar betongens fuktegenskaper, hållfasthetsutveckling och hydratationsförlopp. Relativ fuktighet, RF, är särskilt viktig eftersom den används vid bedömning av betongens uttorkning, vilket i sin tur kan påverka planering och utförande av efterföljande byggmoment. Syftet med examensarbetet var att undersöka hur temperaturförändringar påverkar relativ fuktighet i betong med olika andelar VPI samt att jämföra ingjutna RF-prober från Electrotech Kalix AB (ET) med traditionell borrhålsmätning med Vaisala HMP40S (V). Arbetet omfattade även undersökning av självuttorkning, hållfasthetsutveckling och hydratationsförlopp genom kalorimetri. För RF-mätningar och hållfasthetsprovning undersöktes två betongrecept med samma vatten-bindemedeltal, vbt. I det ena receptet bestod bindemedlet av 100 % Bascement Plus Slite, innehållande 20 % VPI, och i det andra receptet ersattes en del av bascementet med ytterligare VPI, vilket gav en total andel VPI på 33,3 %. Efter initial uttorkning utsattes betongprovkropparna för gradvisa temperaturförändringar mellan +20 °C och +10 °C respektive mellan +20 °C och +30 °C . Dessutom genomfördes ett försök med momentan temperaturförändring mellan +20 °C och +10 °C. Självuttorkning och hydratationsförlopp utvärderades separat på cementbruksprover med flera olika VPI-andelar. Resultatet visade att RF i betongen påverkas av temperaturförändring, där RF stiger när temperaturen höjs och vice versa. Både ET- och V-proberna visade samma övergripande respons, men det fanns skillnader mellan mätmetoderna. V-proberna mätte genomgående cirka 4 %-enheter högre RF än ET-proberna genom hela mätperioden. Skillnaden är betydande och kan påverka bedömningen av betongens uttorkningstid. V-probernas omedelbara respons på temperaturförändringar var också motsatt det förväntade, där RF steg tillfälligt när temperaturen sänktes och vice versa. Detta kan sannolikt kopplas till borrhålets luftvolym och snabbare temperaturutjämning i mätsystemet. ET-proben uppvisade inte responsen, utan följde betongens temperaturförändringar. Betongen med högre andel VPI uppvisade generellt högre RF under uttorkningsförloppet, vilket kan tyda på en tätare porstruktur eller långsammare fukttransport. Skillnaderna mellan materialen var dock i vissa fall små och bör därför tolkas med försiktighet i relation till mätosäkerheten. Hållfasthetsprovningen visade att båda recepten uppnådde höga tryckhållfastheter, men att betongen med lägre VPI-andel hade högre hållfasthet vid samtliga provningstillfällen. Kalorimetrimätningarna visade att ökad andel VPI gav lägre maximal värmeeffekt, vilket tyder på att reaktionsförloppet påverkas när andelen bascement minskar och VPI-andelen ökar.