Johanna Tikkanen, TkT

Transkriptio

1 Johanna Tikkanen, TkT

2 Sementin reaktiot veden kanssa ensin aluminaattiyhdisteet (kipsi) lujuudenkehitys: C 3 S ja C 2 S reaktiotuotteena luja ja kestävä sementtikivi

3 Suomessa käytettävät betonin seosaineet ovat: Lentotuhka Masuunikuona Silika (Kalkkikivifilleri, pigmentit) Seosaineita käytetään paitsi pienentämään sideainekustannuksia myös kun betonille tavoitellaan uusia ominaisuuksia. Tällaisia ominaisuuksia on esimerkiksi: sulfaatinkestävyys alhainen hydrataatiolämpö kemiallinen kestävyys koossapysyvyys vesitiiveys

4 Lentotuhka toimii betonissa sekä kiviaineksena (rakeisuus µm) että sideaineena Lentotuhka on pozzolaaninen aine reagoi sementin hydrataatiossa syntyvän kalsiumhydroksidin kanssa muodostaen kalsiumsilikaattihydraatti -geeliä.

5 KALSIUMSILIKAATTIHYDRAATTIGEELI CSH SEMENTTI VESI KALSIUMHYDROKSIDI KALSIUMHYDROKSIDI VESI KALSIUMSILIKAATTIHYDRAATTIGEELI CSH LENTOTUHKA

6

7 Betonin hydrataatiolämpö pienenee, kun lentotuhkaa käytetään korvaamassa sementtiä Talvibetonoinnissa ja esimerkiksi lattiavaluissa lentotuhkan käyttö ei ole suositeltavaa, koska sitoutuminen ja lujittuminen hidastuvat oleellisesti. Pienentää betonin vedentarvetta LT sisältämä hiili vaikeuttaa betonin huokostamista Sementtimäärää laskettaessa LT lasketaan 0 % % sementiksi lentotuhkan määrästä ja rasitusluokasta riippuen.

8 Lujuudenkehitys +5:ssä, vesimäärä 180 l/m 3 60 Puristuslujuus [MPa] rapid 300 kg rapid 268 kg + tuhka 80 kg rapid 254 kg + tuhka 114 kg Ikä [d] 8 (20)

9 Lujuudenkehitys +20 C:ssa, vesimäärä 180 l/m 3 60 Puristuslujuus [MPa] rapid 300 kg rapid 268 kg + tuhka 80 kg rapid 254 kg + tuhka 114 kg Ikä [d] 9 (20)

10 Lujuudenkehitys +40 C:ssa, vesimäärä 180 l/m 3 Puristuslujuus [MPa] Ikä [d] rapid 300 kg rapid 268 kg + tuhka 80 kg rapid 254 kg + tuhka 114 kg 10 (20)

11 11 (20)

12 Roomalaisen betonin reaktio POLTETTU KALKKI (CaO) VESI H 2 O KALSIUMHYDROKSIDI (Ca(OH) 2 KALSIUMHYDROKSIDI VESI KALSIUMSILIKAATTIHYDRAATTIGEELI VESUVIUKSEN TUHKA

13 Etuja: reaktiivinen filleri parantaa työstettävyyttä alhainen hydrataatiolämpö edullista lujuutta CO 2 -päästöjen vähentäminen Haittoja: väri kovettuminen kylmissä oloissa

14 Silikaa syntyy piin ja ferropiin valmistuksen yhteydessä, kun prosessissa syntyvää SiO 2 -kaasua kiinteytetään. Se on erittäin hienojakoista amorfista piidioksidia ja on kuten lentotuhka pozzolaani. Betonitekniikassa Suomessa silikaa on käytetty perinteisesti korkealujuuksisten betonien valmistamisessa. Parantaa betonin lujuutta, kemiallista kestävyyttä, koossapysyvyyttä, tiiviyttä ja vedenpitävyyttä Silikan käyttö kasvattaa betonin vedentarvetta ja sen kanssa on aina käytettävä notkistavia lisäaineita.

15 0,1 0,3 µm

16 Jos sulfaatinkestävää portlandsementtiä käytetään kloridikorroosio-rasitetuissa rakenneosissa kuten meriveden vaihtelualueen ja roiskeiden alaisissa rakenteissa, reunapalkeissa ja risteys- ja alikulkusiltojen pilareissa, lisätään betonin tiiviyden parantamiseksi betonimassaan silikaa 3 5 % sideaineen määrästä.

17 Mikäli silikaa halutaan käyttää normaalilujuuksisen betonin valmistamisessa, voidaan silikan aktiivisuusindeksinä käyttää arvoa 2,5. Tämä tarkoittaa, että 1 kg silikaa nostaa lujuutta yhtä paljon kuin 2,5 kg sementtiä. Vesi-sementtisuhdetta laskettaessa aktiivisuus on 2,0, kun betonin v/s 0,45 1,0, kun betonin v/s > 0,45 (rasitusluokissa XC ja XF)

18 Masuunikuonaa syntyy raakaraudan valmistuksen sivutuotteena kolmea eri tyyppiä: granuloitua masuunikuonaa pelletoitua masuunikuonaa kappalekuonaa Kuonan sideaineominaisuudet riippuvat paitsi kuonan kemiallisesta koostumuksesta niin varsinkin sulan kuonan jäähdytystavasta. Nopeasti veden avulla jäähdytetyllä, eli granuloidulla, kuonalla on sementtisiä ominaisuuksia

19 Masuunikuonajauheen vedentarve on pieni, eli se notkistaa betonia. Vähentää huomattavasti betonin hydrataatiolämpöä, minkä vuoksi sitä käytetään usein massiivisten rakenteiden valuissa. Masuunikuonan käyttö kasvattaa myöhäisiän lujuuksia, mutta yleensä alentaa varhaislujuuksia.

20 Masuunikuonajauhe parantaa betonin sulfaatinkestävyyttä. Jos kuonajauheen osuus on yli 70 % sideaineesta, sideaineyhdistelmä luokitellaan sulfaatinkestäväksi. Masuunikuonajauheen käyttö lisää jonkin verran betonin virumaa ja karbonatisoitumisnopeutta sekä heikentää betonin pakkas-suolakestävyyttä. Sementtimäärää laskettaessa kuonajauhe lasketaan joko 80 % tai 100 % sementiksi rasitusluokasta riippuen.

21 Betonin lämpötila / ºC Betonin lämpötila 3 m paksussa laatassa Aika valusta / h Rapid 30 % Rapid + 70 % masuunikuona

22 Etuja: alhainen hydrataatiolämpö edullista lujuutta CO 2 -päästöjen vähentäminen hidastaa kloridin tunkeutumista betoniin Haittoja: heikentää betonin pakkas-suolakestävyyttä kovettuminen kylmissä oloissa

23 Sementti m 2 /kg Kuona 400 m 2 /kg Lentotuhka 250 m 2 /kg Kiviaineksen <0,125 mm 100 m 2 /kg Silika m 2 /kg