Selvitys P-lukubetonien korkeista ilmamääristä silloissa Siltatekniikan päivät

Transkriptio

1 Selvitys P-lukubetonien korkeista ilmamääristä silloissa Siltatekniikan päivät Jouni Punkki, Betoniviidakko Oy

2 Esityksen sisältöä Esitellään kaksi Liikenneviraston Betoniviidakko Oy:llä teettämää tutkimusta: 1. Selvitys P-lukubetonien korkeista ilmamääristä silloissa 2. Selvitys betonin ilmamäärän ja puristuslujuuden välisestä riippuvuudesta Selvitykset ovat teoreettisia & kokeellisia Ei ole analysoitu siltakohteita, joissa lujuusalituksia Aloitettu 02/2016

3 Sisältö: Selvitys P- lukubetonien korkeista ilmamääristä silloissa 1. Selvitys korkeaan ilmamäärään vaikuttavista tekijöistä (haastattelut) 2. Kokeellinen testisarja valmisbetoniasemilla (3 VB-toimittajaa) 3. Lähiaikoina toteutettujen siltakohteiden ilmamäärämittausten analysointi 4. Ehdotus toimenpiteiksi korkeiden ilmamäärän välttämiseksi Siltatekniikan päivät 2017

4 Haastattelut Korkeaan ilmamäärään vaikuttavat tekijät Todennäköiset syyt korkeisiin ilmamääriin siltapaikalla: 1. Betonin sekoitusaika on liian lyhyt kunnolliseen suojahuokostuksen muodostumiseen 2. Betonia kuljetetaan pidempään tai valua joudutaan odottamaan normaalia pidempään. Tällöin betonia sekoitetaan normaalia enemmän. 3. Betoniin lisätään mahdollisesti työmaalla notkistinta ja sekoitetaan betonia.

5 Kokeet valmisbetoniasemilla Tulokset lyhyesti Stabiilin huokostuksen syntyminen hidasta, ilmamäärä nousi aina 5 min sekoitusaikaan saakka Tuoreen betoni ilmamäärä noin 60 min aikana: Nousi 6% -> 10% (Betoni A) Pysyi vakiona; n. 8% (Betoni B) Pumppauksella ei merkittävää vaikutusta ilmamäärään Pintahie antoi hieman pienemmän ilmamäärän verrattuna tuoreen betonin ilmamäärää, ero ei kuitenkaan suuri Tiheyden kautta laskettu ilmamäärä selvästi suurempi, lisäksi erikoista vaihtelua -> lisäselvityksiä

6 Sekoitusajan vaikutus betonin ilmamäärään

7 Betonin ilmamäärä muuttuminen ajan funktiona sekä betonin ilmamäärä rakenteesta mitattuna

8 Ilmamäärä kovettuneesta betonista Funktiona etäisyydeltä betonipinnasta (A) Kokonaisilmamäärä: 11,3% Suojahuokosten ilmamäärä: 11,3% Tiivistyshuokosten ilmamäärä: 0,0% Huokosjako: 0,08 mm Ominaispinta-ala: 48 mm 2 /mm 3

9 Betonin ilmamäärä muuttuminen ajan funktiona sekä betonin ilmamäärä rakenteesta mitattuna

10 Ilmamäärä kovettuneesta betonista Funktiona etäisyydeltä betonipinnasta (B) Kokonaisilmamäärä: 11,8% Suojahuokosten ilmamäärä: 11,8% Tiivistyshuokosten ilmamäärä: 0,0% Huokosjako: 0,08 mm Ominaispinta-ala: 52 mm 2 /mm 3

11 Betonin ilmamäärä muuttuminen ajan funktiona sekä betonin ilmamäärä rakenteesta mitattuna

12 Ilmamäärä kovettuneesta betonista Funktiona etäisyydeltä betonipinnasta (C)

13 Toteutettujen siltakohteiden ilmamittausten analysointia Kolmessa kohteessa samoista betoneista mittaustulokset sekä betoniasemalla että siltapaikalla Ilmamäärä betoniasemalla % Keskimääräiset tulokset Ilmamäärä siltapaikalla % Ero ilmamäärissä % Yksittäiset tulokset Min-ero Max-ero % % Silta 1, n = 7 5,4 6,0 0,6 0,0 1,4 Silta 2, n = 10 5,2 4,9-0,3-0,7 0,2 Silta 3, n = 8 5,3 6,1 0,8-0,8 2,0

14 Yhteenveto koetuloksista Stabiilin huokosrakenteen syntyminen vaikuttaa haastavalta; edes 5 min sekoitusaika ei välttämättä riitä Betonin ilmamäärä voi kasvaa sekoituksen jälkeen Testeissä: 6% -> 10% Analysoiduissa, toteutuneissa siltakohteissa ilmiöllä ei merkitystä Uutena ilmiönä ilmamäärän vaihtelut rakenteessa (kerrostuminen) Tutkittava tarkemmin Normaalit laadunvalvontakokeet eivät paljasta ilmiötä Kovettuneen betonin ilmamäärän mittaustekniikat vaativat lisäselvityksiä

15 Selvitys betonin ilmamäärän ja puristuslujuuden välisestä riippuvuudesta Sisältö: Haluttiin selvittää havaittujen tiheysvaihtelujen vaikutuksia puristuslujuuteen 1. Lyhyehkö teoreettinen tarkastelu 2. Kokeellinen osa, jossa tarkasteltiin betonin ilmamäärän / tiheyden ja puristuslujuuden välistä riippuvuussuhdetta. Siltatekniikan päivät 2017

16 Ilmamäärän ja puristuslujuuden riippuvuussuhde - Kirjallisuustiedot 1%-yks ilmanlisäys vähentää puristuslujuutta 5% Perustuu Bolomey korjattuun kaavaan (alkuperäinen 1925) Joskus 5% korvattu arvolla 4% Joskus esitetty vaihteluväliksi 2 6% Nykäsen nomogrammin mukaan 4% kun betonina C35/45 P50 6% kun betonina C30/37 P30 Matalan karbonatisoitumistutkimuksissa 4,3 6,8%

17 Lähtökohtana: C35/45 6% ilmaa 5 MPa lujuusmarginaali

18 Nyrkkisääntö (C35/45): 100 kg/m 3 10 MPa (5 12 MPa)

19 Tiheyden vaihtelun syyt Edellisissä oletettu, että tiheyden muutos johtuu ainoastaan ilmamäärän muutoksesta. Myös kiviaineksen osuuden vaihtelu vaikuttaa tiheyteen Pastan tiheys esimerkkilaskelmassa 1,62 kg/dm 3 (kiviaines: 2,70 kg/dm 3 ) Tiheyden vaihtelu aina merkki ongelmista betonissa / betonirakenteessa

20 Ilmamäärän ja puristuslujuuden riippuvuussuhde Kokeellinen testaus Edellisessä projektissa valmistettiin betonia jossa erilaisia ilmamääriä (tiheyksiä) Porattiin betoneista A ja B poralieriöitä (Ø = 50 mm ja 100 mm) Valmistettiin koekappaleet Määritettiin tiheys ja puristuslujuus

21

22

23 Yhteenveto koetuloksista Perinteinen 5%-sääntö (1% ilmaa 5% puristuslujuus) Vaihteluväli normaalisti 4 7% 100 kg/m 3 tiheydessä vastaa 10 MPa lujuudessa Pätee kun tiheyden muutos johtuu ilmamäärän muutoksesta Käytännössä tiheyteen vaikuttaa: Ilmamäärän muutokset Betonin erottuminen Betoni erottumisen vaikutus lujuuteen vähäisempi Koestuksissa 100 kg/m 3 tiheydessä vastasi 1,5 3,1 MPa lujuudessa

24 Jatkotoimenpiteitä Lisäainekokeita KyAMK:ssa Ins.työ: Huokostuksen epästabiilisuuteen vaikuttavat tekijät Robust Air-projekti Aalto-yliopistossa Liikennevirasto, Betoniteollisuus ry, 7 lisäainetoimittajaa ja 3 VBtoimittajaa Tavoitteena varmistaa betonin suojahuokostuksen stabiilisuus Lisäaineyhdistelmät Betonin koostumus