Betonilaborantti- ja myllärikurssi, Helsinki 14.3.2018 Risto Mannonen/Kim Johansson Kim Johansson Erityisasiantuntija, DI Suomen Betoniyhdistys ry
0,5 0,8 K Älä päästä kuivumaan
Betoni ei saa jäätyä nuorena (lujuus < 5 MPa) Oheinen tapaus Lahdesta 1963 3 (2 2)
Koko Suomea puhuttanut onnettomuus tapahtui Lahdessa Mustankallionmäellä pääsiäisenä 50 vuotta sitten. Oli pitkänperjantain ilta ja suurin osa asukkaista oli jo vetäytynyt yöpuulle. Yhtäkkiä hiljaisuuden rikkoi ääni, jota on kuvailtu äkilliseksi rysähdykseksi tai kuin sorakuorma kipattaisiin autosta tielle. Pimeyteen tihrustelleen ihmiset kokivat elämänsä järkytyksen kun syy rysäykseen selvisi: Kokonainen, lähes valmiiksi rakennettu 9- kerroksinen kerrostalo oli luhistunut muutaman metrin korkuiseksi kasaksi betonipölyä ja harjalautoja. Kuin ihmeen kaupalla kukaan ei loukkaantunut onnettomuudessa. Pyhäpäivän iltana töissä olivat ainoastaan rakennuksen lämmittäjät, jotka hekin olivat sattumalta viettämässä kahvitaukoaan sortumisen hetkellä.
Myöhemmin onnettomuuden syy selvisi. Rakennusvaiheessa betoni oli päässyt jäätymään. Kun kevät lauhtui ja rakennusta alettiin lämmittää, jäätynyt betoni suli kohtalokkain seurauksin. Talon sortuminen on suuri uutinen koko Suomessa ja ihmiset läheltä ja kaukaa tulivat pällistelemään roskaläjää, joka talosta jäi. Huhuja ja puheita riitti. Syyllisen etsiminen sai surullisen lopun, kun rakennuksesta vastannut urakoitsija päätyi tekemään itsemurhan
Rasitusluokissa X0 ja XC1: 50 % Rasitusluokissa XF2 ja XF4: 80 % Muissa rasitusluokissa: 70 % Betonin lujuus varmistettava ennen jälkihoidon lopettamista
Mittaamalla sementin hydrataatiossa vapautuvan lämpöenergian määrää: Vapautunut enerergia kertoo hydraatioreaktioiden etenemisestä betonissa. Sementin eri klinkkerimineraalit tuottavat eritavalla lämpöä ja lujuutta Mittaamalla betoni sähkönjohtavuutta. Hydrataation edetessä betonin vapaa vesimäärä muuttuu ja sen seurauksena myös sähkönjohtavuus muuttuu Ensimmäinen tapa on yleisempi eikä vaadi erikoismittareita
Lujuuden etenemistä hydrataatiolämmön seuraamisella käytännön olosuhteissa haittaa se, että Sementin klinkkerimineraalikoostumus tulee tietää tarkasti Lämmönsiirtymistä ympäristön kanssa ei saa tapahtua tai se tulee tuntea tarkasti. Ennakkolaskenta BetoPlus-ohjelmalla on mahdollista koska ohjelmaan syötetään sideaineen tiedot sekä rakenteen ja ympäristön tiedot.
Koska hydrataatioreaktioden nopeus on voimakkaasti riippuvainen lämpötilasta, voidaan lujuudenkehitystä arvioida seuraamalla betonin lämpötilaa. Tällöin tulee tietää kyseisen betonin lujuudenkehitys jossain tunnetussa lämpötilassa (yleensä +20 C)
Peruskoulukemiasta on tuttua nyrkkisääntö: Kun lämpötila nousee 10 C, reaktionopeus kaksinkertaistuu. Tarkemmin fysikaalisessa kemiassa reaktionopeuden ja lämpötilan yhteys on esitetty Arrheniuksen yhtälöllä: k=a*exp (-E a /R*T)
Näiden kahden menetelmän välille on kehitetty yksinkertaisia, mutta samalla kyllin tarkkoja laskukaavoja: -Nykäsen malli Eurokoodin laskentamalli Sadgroven menetelmä Betonin- ja sementtiteollisuus on kehittänyt 1980-luvulta lähtien ns. BetoPlus-ohjelmaa. Ohjelma ottaa huomioon myös sementin laadun. Ohjelma on ainoastaan kehittäjiensä käytössä
Klassinen menetelmä ns. Nykäsen kypsyysastelaskelma, jossa lasketaan kovettuvan betonin lämpöastevuorokausisumma kaavasta N = k (T+10 C) t missä T on betonin lämpötila aikana t [ C] t on kovettumisaika [d] k = 1 kun +50 C T 0 C k = 0,4 kun 0 C > T 10 C k = 0 kun T < 10 C. Malli aliarvioi korkeissa lämpötiloissa lujuudenkehitystä
Nykästä tarkempi menetelmä on ns. Sadgroven menetelmä, jossa betonin kypsyysikä t 20 lasketaan kaavalla: t 20 = ( (T+16 C) / 36 C ) 2 t missä T on betonin lämpötila aikana t [ C] t on kovettumisaika [d].
Lujuudenkehitysnopeus 4,5 4 3,5 2,5 3 Sadgrove 2 1,5 1 Nykänen 0,5 0-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 Lämpötila o C 16 (2 2)