Mistä on pienet kuplat tehty? TkT Anna Kronlöf VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka

Mistä on pienet kuplat tehty? TkT Anna Kronlöf VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka 1

Mistä on pienet kuplat tehty? Viime vuosina betonin pakkasenkestävyyteen ja huokostukseen on kiinnitetty enenevää huomiota. Syitä lisääntyneeseen kiinnostuksen ovat olleen tulevat EU-määräykset ja tilaajien vaatimusten lisääntyminen. Vuosina 1999-2001 on pakkasenkestävyydestä ja huokostuksesta tehty tutkimus, Betonin huokostus, jonka johtopäätöksiä koottiin tähän kirjaseen. Sen tarkoitus on välittää betonintekijöille viimeisin tieto huokostuksesta käytännönläheisessä muodossa. Kaikki koetulokset on muutettu vastaamaan kiviaineen maksimikooltaan 16 mm massoja lukemisen helpottamiseksi. Ilmaa 1% Ilmaa 3% Ilmaa 5% Ilmaa 10% 2

Alkusanat Tutkimus Betonin huokostus ja huokostuksen stabiilisuus tehtiin VTT Rakennus - ja yhdyskuntatekniikassa vuosina 2000 2002 Tutkimuksen vastuullisena johtajana toimi Prof. Heikki Kukko ja projektipäällikkönä Tekn.tri Markku Leivo, päätutkijana Tekn. Tri Anna Kronlöf sekä tutkijoina Hannele Kuosa, Hannu Pyy sekä Paula Raivio. Tutkimuksen johtoryhmässä toimivat Heikki Kukko, VTT rakennus- ja yhdyskuntatekniikka Kauko Linna, Lohja Rudus Oy Seppo Petrow, Rakennustuoteteollisuus RTT ry Jouni Punkki, Parma Betonila Oy, pj. Jorma Virtanen Finnsementti Oy Juha Virtanen, Lujabetoni Oy Matti T Virtanen, BLT ry Tutkimukset rahoitti Betonitieto Oy. Tutkimusta edelsi erillinen projekti, Betonin pakkasenkestävyyden varmistaminen (Leivo 2000), jossa asetettiin betonin laatuvaatimukset eri ympäristöluokille sekä 50 että 100 vuoden käyttöikää varten. 3

Viime vuosina on saatu selville paljon uutta betonin huokostuksesta. Kiinnostaako? Huokosten muodostuminen riippuu monesta asiasta. Suoraa ohjetta ei voi antaa. Asiat kiinnostavat, mutta tutkimusten lukeminen on liian hidasta hommaa. Etkö voisi vaan sanoa, miten ne huokoset tehdään? Varmasti riippuu!!!! Sen huomaa joka päivä ilman uusia tutkimuksiakin. Ilma riippuu uusista kiviaineista ja notkistimista, lämpötilasta, sekoitusajasta, notkeudesta. Kaikesta mahdollisesta. Massoja ei voi muutella niin, että ilmaa tulisi helposti. Massan pitää olla kaikissa suhteissa sellaista, jota asiakas haluaa. Ilmaa olisi helppo tehdä, jos ei tarvitsi välittää muista ominaisuuksista. En halua kuulla enää, mistä kaikesta ilma riippuu. Haluan kuulla, miten saadaan oikea määrä oikeanlaista ilmaa erilaisiin massoihin. Siis, kaikkiin massoihin!!! Ja sitten on vielä se hiekoe! 4

Vastustan hiekokeita! Onko niissä oikeasti järkeä? Voiko niin pieni näyte kertoa mitään pakkasenkestävyydestä? Mitä, jos tulee kivi keskelle hiettä? Hiekokeessa mitattu huokosjako kertoo parhaiten onko betoni pakkasenkestävää. Huokosjako kertoo kuinka lähellä toisiaan ilmahuokoset ovat. Mitä lähempänä sen parempi. Mitä märempänä betoni jäätyy sitä pienempi pitää huokosjaon olla. Pystysuorissa rakenteissa alle 0,27 mm ja vaakasuorissa alle 0,23 mm. Suolapakkasrasitetuissa jopa alle 0,20 mm. Vaikea uskoa. Meidän tehtaalla kävi viime vuonna niin, että parin betonin huokosjako oli hiekokeessa 0,30 mm ja silti ne kestivät jäädytyssulatuskokeessa ihan hyvin. Teillä kävi hyvä tuuri. Noin puolet ei selviä kokeesta, jos huokosjako on 0,30 mm. Siksi vaatimus on tiukempi. Huokosjako 0,27 antaa lähes 100 % varmuuden pystysuorille rakenteille. Ostaisitko omaan taloosi seiniä, jotka kestävät pakkasta vain 50 % todennäköisyydellä? Vaatimus taitaa olla liian tiukka? Tuskin ostaisin. 5

Eivät ostaisi muutkaan. Huono pakkasenkestävyys vähentäisi ikävästi kysyntää. Vaatimukset on asetettu tiukoiksi, jottei käytännössä tulisi pahoja yllätyksiä. On mukavampaa noudattaa tiukkoja vaatimuksia, kuin lukea lehdistä rapistuvista betoneista. Tarkoitat siis tätä tapausta: Näytteessä näkyvien huokosten määrä on pieni, koska hieeseen on tullut kivi. Asiasta ei tarvitse huolestua. Ja sitten se kivi keskellä hiettä... Kokeessa mitataan myös pastan tilavuus ja huokosjaon tulokseen vaikuttaa ilman ja pastan tilavuuden suhde. Kivisessä näytteessä on myös vähemmän pastaa, joten kivet eivät muuta tulosta. Jos kiveä on kuitenkin yli tietyn sallitun ylärajan, näytteestä valmistetaan uusi hie. Tästä tulisi sama tulos kuin edellisestä. 6

Voisitko vielä piirtää sen huokosjaon tuonne huokosten sekaan? Miten se liittyy ilmapitoisuuteen Huokosjako eli suojahuokosten keskimääräisen etäisyyden puolikas on tässä suunnilleen noin pitkä. Suojahuokoset ovat halkaisijaltaan 0,02-0,8 mm eli 20-800 µm. Huokosjakomittauksessa ei tehdä silmämääräisiä arvioita. Hieestä määritetään ilman ja pastan eli sementtikiven tilavuusosuus. Lisäksi määritetään ilman ominaispinta-ala, joka kuvaa ilman hienojakoisuutta.huokosjako lasketaan niistä. Hyvä ominaispinta-ala on 30 mm 2 /mm 3, alle 20 mm 2 /mm 3 on huono. Parhaimmillaan ominaispinta-ala voi olla 40 mm 2 /mm 3. Alla olevissa piirroksissa ominaispinta-ala kaksinkertaistuu kuvasta toiseen siirryttäessä Kaikissa kuvissa on sama ilmapitoisuus, mutta huokosjako on pienempi eli tulos paranee, kun huokoset ovat pienempiä Ominaispinta-ala 10 mm 2 /mm 3 Ominaispinta-ala 20 mm 2 /mm 3 Ominaispinta-ala 7 40 mm 2 /mm 3

Näkyypäs näissä todellisissa hiekuvissa selvät erot! Ilma 7,6% Ominaispinta-ala 35 mm2/mm3 Huokosjako 0,14 mm Kiviaine Ilmakupla Ilma 7,2% Ominaispinta-ala 17 mm2/mm3 Huokosjako 0,26 mm Ilma 4,1% Ominaispinta-ala 29 mm2/mm3 Huokosjako 0,23 mm 8

Kokeita, joilla pakkasenkestävyyttä arvioidaan on melko paljon: Ilmamittaus Suojahuokossuhde Huokosjako (hiekoe) Jäädytyssulatus Suola-pakkaskoe Eikö vähempi riittäisi? Rattijuopumuksen arviointi 1. Ajotapa ja -käytös 2. Hengityksen haju 3. Puhalluskoe 4. Verikoe Pakkasenkestävyyden arviointi 1. Ilmamittaus 2. Suojahuokoskoe 3. Huokosjako 4. Jäädytys-sulatustai suola-pakkaskoe Eri menetelmät on tarkoitettu eri tilanteisiin. Asiaa voi verrata rattijuopumuksen arviointiin. Molemmissa tapauksissa menetelmä 1 on nopein ja epämääräisin. Menetelmä 4 on tarkin ja määräävin. Sen tulos kumoaa muiden menetelmien tulokset. Menetelmä 3 on molemmissa tapauksissa mielenkiintoinen. Jos se läpäistään, viimeiseen kokeeseen ei tarvitse mennä. Ilmamittaus kertoo ainoastaan tuoreen massan ilman määrän. Suojahuokossuhde kertoo kuinka paljon kovettuneessa betonissa on suojahuokosia. Huokosjako kertoo, miten hyvin ilma on jakautunut. Jäädytyssulatus- ja suola-pakkaskoe kertovat, miten betoni toimii pakkasrasituksessa. Viimeinen on kallein ja hitain koe. 9

Vai niin. Se kokeista. No. Mennään asiaan. Kerro, miten tähän massaan saadaan oikea määrä hyviä kuplia? Tarkoitan siis niitä suojahuokosia. Mistä tiedän, että kuplat ovat paikallaan? Itse asiassa haluaisin tietää jo reseptin perusteella, miten massa huokostetaan. Miksi yhteen massaan pitää laittaa kymmenkertainen huokostinannostus johonkin toiseen verrattuna? Mistä sen tietää etukäteen? Ja lisäaineet. Minkälaisia kuplista tulee, jos huokostinta käytetään suuria määriä? Miksi joistain massoista ilmaa näyttää karkaavan helpommin kuin muista? Se näyttää riippuvan muustakin kuin notkeudesta. Niitä tulee koko ajan lisää. Tehtaalle tulee esitteitä ja myyntimiehiä.. Yksi aine näyttää olevan hyvä yhdessä massassa ja toinen toisessa. Mistä tietää mitkä sopivat 10 yhteen?

Joskus tuntuu, että minua sumutetaan. Voi! Huokoset ovat tainneet tuottaa päänvaivaa viime vuosina. Tutkijoiden sympatiat ovat betonin tekijöiden puolella. Huokostuksesta on löytynyt yllättäviä asioita, jotka eivät olisi voineetkaan selvitä tehtaalla. Nyt asia ymmärretään paremmin ja tilanne kyllä helpottuu. Kaikki kysymyksesi ovat tärkeitä. Käydään ne läpi. Tämän jutun lopussa on taulukoita. Ne antavat vastauksia kysymyksiisi. Taulukoiden avulla voidaan arvioida erilaisiin massoihin muodostuvan ilman määrä ja huokosjako. Näkis vaan. Taulukoita ei kuitenkaan voi tulkita ennen kuin on perehdytty ilmakuplien muodostumiseen. Sopiiko? ok 11

Huokostin muodostaa kalvon ilman ja massan veden välille. Ilma tulee massaan sekoituksen mukana ympäröivästä ilmasta. Huokostin ei varsinaisesti tee ilmaa, vaan muodostaa rajapintaa Sama määrä huokostinta voi tuottaa eri massoihin eri määriä ilmaa vaikka kalvon määrä on sama. Tärkeä syy on huokosten koko. Jos kuplista tulee pieniä,ilmaa on vähän vaikka kalvoa olisi paljon. Kalvoa kuluu pieniin kupliin enemmän kuin suuriin. Tämä on pääsääntö. Muista syistä, kuten epäpuhtauksien vaikutuksesta kerrotaan myöhemmin. Ja sitten pitää lisätä huokostimen annostusta. Joskus annostus on kymmenkertainen. Tarkoittaako se, että kuplat voiva olla jopa liian pieniä? 12

Kyllä tarkoittaa. Joskus kuplista tulee liian pieniä. Jopa niin pieniä, että ne eivät voi olla olemassa ja katoavat kokonaan. Ilman liukeneminen pienistä huokosista 10 um ( = 0,01 mm) Pienissä kuplissa on aina korkea paine, jolloin ilma liukenee niistä pois ennen kuin massa on kovettunut. Sekoitus 1 tunti 2 tuntia 3 tuntia Kastuminen Jäätyminen Toinen erittäin pienten kuplien huono piirre liittyy pakkasenkestävyyteen. Sopiva huokonen Tarkoitus on, että betonin kastuessa suojahuokoset pysyvät kuivina, vaikka kaikki muut huokoset täyttyvät vedellä. Erittäin pienissä kuplissa niin ei tapahdu. Ne täyttyvät betonin kastuessa vedellä, eivätkä suojaa betonia pakkaselta. Ei täyty. Liian pieni huokonen 10 um Täyttyy. Täyttyy. Suojaa pakkaselta. Täynnä. Ei suojaa pakkaselta. 13

1,4 mm Onko tosiaan niin, että massoissa johon muodostuu niukasti ilmaa on pieniä kuplia? Ilmaa 1% Ilmaa 3% Ilmaa 5% Ilmaa 10% Kiviaine Miltä näyttää? Tässä on hiekuvia koesarjasta. Kaikissa massoissa oli sama kiviaine-sementti-suhde ja sama huokostinannostus. Notkeus oli säädetty vakioksi vedellä. Notkistinta ei käytetty. Notkistin on oma lukunsa jäljempänä. Selvä juttu! Suuret kuplat paljon ilmaa Pienet kuplat vähän ilmaa Mitä enemmän massassa on erittäin hienoa kiviainetta sitä vähemmän ja pienempiä ilmakuplat ovat. Ilmakupla Kiviaine näyttää aika kulmikkaalta. 14 Onko tämä rouhemassa?

1,4 mm Molemman havaintosi ovat oikein. Hienojakoinen särmikäs kiviaine jauhaa ilman hienojakoiseksi. Samalla ilman määrä pienenee. Kuvassa on julkisivurouhetta. Myös erittäin tehokas leikkaava sekoitus, jota käytetään kemianteollisuudessa tekee saman. Betonissa särmikäs hieno kiviaine tehostaa sekoitusta. Mitä tapahtuu, kun käytetään luonnon muokkaamaa kiviainetta? Sehän on muodoltaan pyöreämpää. Tässä on kuva 100% luonnon muokkaamalla kiviaineella tehdystä massasta. Massa sisältää runsaasti hienoa kiviainetta, mutta ilmaa tulee silti melko paljon. Hieno luonnon kiviaine vähentää ilmaa kuten hieno rouhe, mutta hienon luonnon kiviaineen vaikutus ei ole läheskään yhtä voimakas. Ilmaa 6% Nyt selvisi vihdoin miksi joihinkin rouhemassoihin täytyy annostella huokostinta melko paljon. Samanlaisia pulmia ei ole ollut harmaiden massojen kanssa. Joskus olen ajatellut, että valkosementti on syyllinen, mutta ei se niin voi olla koska toisissa massoissa valkosementti toimii erinomaisesti. 15

Ilman ominaispinta-ala eli hienojakoisuus kasvaa Tähän on vielä kuvattu, minkälaista ilmaa muodostuu eri tyyppisiin massoihin. Huokostinannostus on kaikissa sama. Kuviin on piirretty myös suurehkot tiivistyshuokoset, joita massoissa aina on. Ne ovat tavallista ilmaa, jota tulee ilman huokostintakin. Massoissa 2, 3 ja 4 huokosten koko on sitä suurempi mitä enemmän massassa on ilmaa. Tämä näkyy hieanalyysissä ominaispinta-alan pienenemisenä. Massat 2, 3 ja 4 käyttäytyvät kuten tässä on opetettu. Massa 1 on poikkeus. Sen ilmapitoisuus on alle 3%. Silti ominaispinta-ala on pieni. Tämä johtuu tiivistyshuokosista, jotka vaikuttavat tulokseen. Erittäin pieniä alle 20 mm huokosia ei analysoida. Ne eivät vaikuta tulokseen eivätkä suojaa pakkaselta. Kun ilmapitoisuus on erittäin pieni, ominaispinta-ala on myös pieni. Tiivistyshuokosia Massa 2 Alle 20 mm huokosia, joita ei analysoida. Massa 3 Massa 4 0 Massa 1 5 10 Ilmapitoisuus kasvaa 16

Ilma, % 0 5 10 5 15 10 20 25 kivipöly Oletko muuten varma, että hieno rouhe silpuaa ilman pieneksi? Mitä jos hieno rouhe kiinnittää huokostimen pintaansa? Olet sikäli oikeassa, että pölymäinen, sementin hienoinen kiviaine kuluttaa jonkin verran huokostinta, koska pölyssä on runsaasti pinta-alaa. Tämä kuluminen ei kuitenkaan selitä niitä tapauksia, joissa ilmaa tulee vain 1/10 tavallisesta määrästä. Seuraavassa on tutkimustuloksia asiasta. Koesarjassa massoissa sementin määrä ja huokostimen annostelu ovat vakiot. Punaiset pisteet osoittavat, miten ilma vähenee, kun massoihin lisätään eri määriä hienoa kiviainepölyä. Koesarjan pölyisimmissä massoissa oli yhtä paljon pölyä kuin sementtiä Pöly vähentää ilmaa kuluttamalla huokostinta. Massat käyttäytyvät, kuin huokostinannostusta olisi pienennetty. Kuplien koko pysyy lähes vakiona. Siniset pisteet osoittavat miten ilmapitoisuus pienenee, kun kiviaineeseen lisätään niitä fraktioita, jotka jauhavat ilman pienemmiksi kupliksi. Niitä fraktioita lisättäessä samalla kasvaa myös pölyn eli alle 20 µm osuus vähän, mutta ei niin paljoa kuin punaisessa tapauksessa. Sinisessä tapauksessa ilmapitoisuus putoaa kymmenenteen osaan, vaikka huokostinta kuluttavaa pölyä on selvästi vähemmän kuin punaisessa tapauksessa. Sinisessä tapauksessa ilmapitoisuus pienenee, koska kuplakoko pienenee. 5 10 15 17 Alle 20 um hienoaine, joka koostuu sementistä ja kiviainepölystä

Mitä eroa sementillä ja pölyllä on tuoreessa betonissa? kivipöly Sementti Onko niissä mitään eroa? Jos huokostinta tarttuu pölyn pintaan, eikö sitä tartu myös sementin pintaan? Kyllä tartuu! Oikein päätelty! Sekä pöly että sementti kuluttavat huokostinta. Huokostinta on totuttu annostelemaan prosentteina sementistä. Mitä enemmän sementtiä, sitä suurempi määrä massaan aina lisätään huokostinta. Pölyjen kanssa ei ole vielä totuttu toimimaan samoin. Hanna Järvenpään väitöskirjatyössä (2001) havaittiin, että kiviaineen pinnan rapautuneisuus vähentää ilmapitoisuutta. Kysymys on todennäköisesti tästä samasta pölyilmiöstä. Rapautunut pinta kuluttaa huokostinta kuten pöly. Rapautuneisuus on tyypillistä, eräille luonnon kiviaineille. Murskaamalla valmistetun kiviaineen rapautuneisuus on selvästi vähäisempää, yleensä olematonta. Jos huokostin menisi ainoastaan kalvoksi ilman ja veden välille, huokostinta lisättäisiin aina vakio määrä massakuutiota kohden sementin määrästä riippumatta. Jos huokostimen annostelu koko massaa kohden pidetään vakiona, kun sementtiä lisätään, ilmapitoisuus pienenee lähes samalla tavalla kuin edellisessä kuvassa pölyä lisättäessä. 18

Aikaisemmin oli puhetta sementistä ja kivipölystä. Mineraaliset seosaineet kuten masuunikuona ja lentotuhka kuluttavat huokostinta samalla tavalla. Niiden hyvä puoli on, että ne laitetaan massaan tietoisesti ja asiaan voidaan varautua kasvattamalla huokostimen annostusta. Massaan saattaa joutua vahingossa muutakin hienojakoista töhnää: Myös savi, kiille, siltti ja humus kuluttavat huokostinta. Niissä on usein runsaasti pinta-alaa, joten vaikutus on selvä. Öljy on on erityisen vaarallista! Se kuluttaa paljon huokostinta, koska huokostin jakaa öljyn pieniksi pisaroiksi ja sitoutuu pisaroiden pinnoille. Näin muodostuu öljyemulsio, jota ei huomaakaan. Laitehuoltojen yhteydessä on varottava öljyn pääsemistä myllyyn. 19

Erilaisten hienojakoisten seosaineiden käyttö tulee lisääntymään IT-massojen yhteydessä. IT-massat?? Ilmatorjuntamassat! Pitääkö niihinkin saada ilmaa? IT tarkoittaa tässä yhteydessä itsestääntiivistyvää. Tuo lyhenne ei tosiaan ole kovin hyvä. ITB lienee parempi. Vai, onko tämä sitä informaatioteknologiaa? Itsestääntiivistyvissä massoissa käytetään suuria määriä sementtiä tai pölyä, jotta massasta saadaan työstettävää. Palataan niihin myöhemmin. Nyt käsitellään edelleen kiviainetta notkistamattomissa massoissa. Minusta alkaa tuntua, että notkistimiin liittyy todellinen pommi. 20

1 mm Tässä on vielä kaaviokuva, joka selvittää, miten murske- ja rouhemassojen rakeisuus vaikuttaa huokosten kokoon ja ilman määrään: 0,1-1 mm rakeiden välitilat ovat sopivia suurehkoille suojahuokosille. 20-60 µm rakeiden välitilat ovat sopivia pienille suojahuokosille. Alle 20 µ m hiukkaset ovat pienempiä kuin suojahuokoset. Ne kuluttavat huokostinta, mutta eivät vaikuta paljoa huokosten kokoon. 2-16 mm rakeet ovat niin suuria, etteivät ne mahtuisi kuvaan. Ne eivät vaikuta huokosten kokoon. Ne toimivat täytekivinä. Eri kokoisten rouherakeiden vaikutus ilmaan määrään 0,1-1 mm lisää ilmaa 20-60 um vähentää ilmaa voimakkaasti Alle 20 um vähentää vähän 21

No, hyvä on. Murske- ja rouhemassoissa rakeisuus vaikuttaa eniten ilman muodostumiseen. Mistä tiedän minkälainen rouhe tuottaa vähemmän tai enemmän ilmaa? Yli 2-16 mm rakeet eivät vaikuta kuplien muodostumiseen eivätkä ilman määrään muuten kuin täytekivinä. Ne ovat aivan eri kokoluokkaa kuin suojahuokoset. Parhaat suojahuokoset ovat halkaisijaltaan 0,05-0,3 mm eli 50-300 um. Tietysti ilman pitoisuus pienenee, kun täytekiviä lisätään, mutta kysymys ei ole edellä kuvatuista ilmiöistä. 1-2 mm rakeetkin ovat liian suuria vaikuttaakseen ilma rakenteeseen. Ne toimivat samoin kuin suuremmat rakeet. 0,1-1 mm rakeet ovat juuri niitä, jotka lisäävät ilmaa. Mitä enemmän näitä rakeita massassa on, sitä suuremmaksi suojahuokoset muodostuvat ja sitä enemmän massaan muodostuu ilmaa. Ilmeisesti on niin, että näiden rakeiden väleihin jää eniten tiloja suurehkoille suojahuokosille. 0,06-0,1 mm eli 60-100 µm rakeiden välitiloihin muodostuu pienempiä kuplia kuin 0,1-1 mm rakeiden väliin. Samalla ilmaa muodostuu vähemmän. 0,02-0,06 mm eli 20-60 µ m rakeet tekevät ilmasta hienojakoista ja ilmapitoisuus pienenee jyrkästi. Juuri nämä rakeet, jotka saattavat pahimmillaan pudottaa ilmapitoisuuden kymmenenteen osaan johonkin toiseen massaan verrattuna. Alle 0,02 mm eli alle 20 µm rakeet pienentävät ilman määrää kuluttamalla huokostinta. 22

1 mm Tässä on vielä kaaviokuva luonnon muokkaaman pyöreähkön kiviaineen vaikutuksesta ilmaan. Ilmaa tulee enemmän kuin kulmikkaalla rouheella tehtyyn massaan. Raekoolla ei ole yhtä suurta vaikutusta kuin rouhemassoissa. Pienet rakeet pienentävät huokosia ja vähentävät ilmaa, mutta eivät yhtä selvästi kuin rouhemassoissa. Eri kokoisten luonno muokkaamien rakeiden vaikutus ilmaan määrään 0,1-1 mm lisää ilmaa 20-60 um vähentää ilmaa vähän Alle 20 um vähentää vähän 23

Tässä on puhuttu vain 100% murskeista ja rouheista ja 100% luonnon muokkaamasta kiviaineesta. Kiviaineita on muitakin. Harmaissa massoissa käytetään yhä enemmän murskattuja kiviaineita. Eri murskeet saattavat olla muodoltaan aivan erilaisia. Lisäksi käytetään osittain murskattuja kiviaineita. Se on totta. Tässä tutkimuksessa selvitettiin raemuodoltaan täysin erilaisten kiviaineiden vaikutusta ilmahuokosiin. Nimittäin erittäin särmikkään sekä täysin pyöristyneen. Erilaisia välimuotoja on rajattomasti. Välimuotojen käyttäytyminen riippuu siitä kumpaa ääripäätä ne muistuttavat. Murskaustekniikoita kehitetään. Tulevaisuudessa on yhä tärkeämpää tietää minkälaista murske on ja tuntea sen käyttäytyminen. Tämä tutkimus auttaa ymmärtämään äärimuotojen käyttäytymistä. Välimuotoihin joudut tutustumaan itse. Kannatta muistaa, että alle 1 mm rakeilla on vaikutusta ilman muodostumiseen. Suurempien rakeiden vaikutus on erittäin pieni tai olematon. Jos suurten rakeiden mukana tulee pölyä, se tietysti käyttäytyy kuten pöly. 24

% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 63 125 250 500 1000 2000 1 2 3 4 5 6 7 8 Halkaisija, mm (1000 mm = 1 mm) Tässä on kuvattu kahdeksan kiviaineen rakeisuus alle 2 mm osalta. Jos näistä tehdään rouhemassat, joiden maksimikoko on 16 mm, sementtipitoisuus 300 kg/m3 ja huokostinannostus 0,02% sementistä, niin kiviaineella numero 1 saadaan noin 6% ilmaa ja numerolla 8 noin 1%. Muut ovat siitä välistä. Jos rakeet ovat luonnon muokkaamaa kivianetta, vaihtelu on vain noin 6-4%. Lisäksi mahdollinen rapautuneisuus vähentää ilmaa. Sympatiat ovat rouhemassamylläreiden puolella. Itse asiassa kaikki alle 2 mm kokoluokat vaikuttavat lopputulokseen Asian mukava puoli on, että nyt asiat voidaan arvioida laskennallisesti. Tämän jutun lopussa on taulukoita, joissa on laskelmien tulokset erilaisille massoille. Laskelmat eivät korvaa esikokeita, mutta niiden avulla voidaan ennakoida vaikeudet. Kaikki tähän asti kuvattu koskee notkistamattomia massoja. 25 Notkistuksesta tulee juttua tuonnempana.

Voi ei! Ennakoida vaikeudet Minä haluan ratkaista vaikeudet! Tarkoittako tämä sitä, että minun pitäisi ruveta seulomaan kiviaineita joillain millin sadasosien seuloilla, jotta kiviaineesta saisi hyvää? Ei onnistu käytännössä. Mitä tehdään, kun on pakko käyttää jotain huonosti huokostuvaa, suunnitelmiin merkittyä rouhetta? Syy voi olla pöly ja muu huokostinat kuluttava töhnä tai sitten runkoaineen rakeisuus on sellainen, joka silppuaa ilman hienojakoiseksi Ensimmäisessä tapauksessa lisätään huokostinta kunnes on saavutettu vaadittu ilmapitoisuus. Jälkimmäisessäkin tapauksessa lisätään huokostinta. Jälkimmäisten massojen hyvä puoli on, ettei ainakaan tule liian suuria kuplia. Huokosjaosta tulee hyvä, kunhan massaan vaan saadaan vaadittu ilmapitoisuus. Näkyykö tuokin asia niissä taulukoissa? Rakeisuuden vaikutus näkyy. Taulukoissa on esitetty seuraavat huokostinannostelut: 0,01, 0,02, 0,04 ja 0,08%. Tiedän, että joskus joudutaan käyttämään suurempiakin annostuksia. Taulukossa ei ole laskettu erikseen epäpuhtauksien vaikutusta. Niitä voi olla monenlaisia, eikä määristäkään ole aina tietoa. Niitä pitää osata epäillä ja poistaa epämääräiset tekijät tuotannosta. 26

Ilman ominaispinta-ala eli hienojakoisuus kasvaa Huokostin on annosteltu ( 0,01, 0,02, 0,04 ja 0,08%) sellaisena seoksena, jollaisena se tulee kaupalliselta valmistajalta. Mainitsit äsken liian suuret kuplat. Mitä ne ovat? Kaupalliset tuotteet ovat vesiliuoksia. Tässä käytetyssä oli 8% tehoainetta ja 92% muita aineita. Massassa no 4 on suuria huokosia. Massa 2 Suuria huokosia muodostuu sellaisiin massoihin, joihin tulee runsaasti ilmaa, vaikkei huokostinannostus ole korkea. Tästä asiasta oli puhetta jo aikaisemmin. Tämä on sama kuva. Massa 3 Massa 4 0 Massa 1 5 10 Ilmapitoisuus kasvaa 27

Suuriin huokosiin liittyy kaksi ikävää riskiä. 1) Jos suuria huokosia on paljon huokosjako muodostuu liian suureksi, vaikka ilmaa olisikin kohtalaisesti. 2) Suuret huokoset nousevat nopeasti ylöspäin massassa. Ne yhdistyvät ja kerääntyvät suurten kiviainerakeiden alle ja tai saattavat poistua massasta kuljetuksen ja tärytyksen aikana. Silloin ilmapitoisuus pienenee ja huokosjako kasvaa entisestään. 450 mm kokoiseen kuplaan kohdistuu 100 -kertainen noste (ylös nostava voima) 100 mm kuplaan verrattuna. Suuresta nosteesta seuraan kaikenlaisia ilman pysyvyyspulmia. Ilmapitoisuudet tuppaavat vaihtelemaan herkästi. Hiekuvassa ylöspäin liikkuva huokosjono näkyy vihreinä alueina, jotka on merkitty keltaisilla pisteillä. Sekoitus Kuljetus ja tärytys Valmis rakenne 28

Siis. Jos massassa on vähän ilmaa, se voi johtua kolmesta syystä. 1) liian pienistä, 2) liian suurista kuplista tai 3) pölystä ja töhnästä. Mistä tiedän, mistä tapauksesta on kysymys? Pienet kuplat eivät muodosta riittävää määrää ilmaa ja suuret livahtavat jonomuodostelmassa pois massasta. Töhnä kuluttaa huokostinta. Jos kiviaine on suhteellisen hienojakoista ja särmikästä ja huokostinta joudutaan käyttämään runsaasti, kysymys on pienistä kuplista, jolloin ilmaa tulee vähän. Jos kiviaine on muodoltaan pyöreää ja ilma on muodostunut pienellä huokostinannostuksella, saadaan suuria kuplia, jotka saattavat karata Jos kiviaineen mukana tulee töhnää, ongelma johtuu töhnästä. Miten kuplista saisi sopivan kokoisia? Jättäisin liian isot tai pienet mieluiten pois kokonaan. 29

Kuplien kokoa ei ole helppo muuttaa. Kun massan huokostinannostusta lisätään, ilmaa tulee lisää, mutta se on lähes samanlaista ilmaa. Pienellä annostuksella voi tulla vähän karkeampaa ilmaa, mutta pääsääntöisesti annostelu ei vaikuta merkittävästi kuplien kokoon. Jos kuplat ovat suuria pienellä annostuksella, ne ovat suuria suurellakin annostuksella. Niitä on vaan enemmän. Sama koskee massoja, joihin muodostuu pieniä kuplia. 30

Ilma mit, % Tässä on tutkittu huokostinannostuksen vaikutusta huokosten rakenteeseen. Kokeita on tehty erilaisilla kiviaineilla. Sementin määrä oli kaikissa massoissa sama. Käytettiin kolmea huokostinannostusta. Ilmapitoisuus kasvoi, kuten olettaa sopii. 15 30 25 Ann. 0,02% Ann. 0,04% Ann. 0,08% 10 20 15 10 5 5 0 No? Minkälasia tuli kuplista? 31

Ilman yhteenlaskettu pinta-ala betonissa, mm2/mm3 Ominaispinta-ala, mm2/mm3 Kun huokostimen annostusta kasvatettiin, ilman hienojakoisuutta kuvaava ominaispinta-ala kasvoi erittäin vähän tai pysyi joissain massoissa lähes vakiona. Tämä tarkoittaa, että kuplat pysyivät lähes saman kokoisina, kun annostusta lisättiin. Tässähän on sentään nelinkertaistettu huokostimen annostus! 35 30 25 20 15 10 Ann. 0,02% Ann. 0,04% Ann. 0,08% Ominaispinta-alat kasvoivat tosin jonkin verran (ilma tuli hienojakoisemmaksi), kun annostusta kasvatettiin 0,02-0,04%, mutta eivät enää 0,08% annostuksella. 5 0 6 3 5 Huokostimen annostuksen kasvattaminen näkyy selvästi muodostuneen ilman kokonaispinta-alassa. Se lisääntyy selvästi! Huokostinhan muodostaa kalvoa ilman ja veden välille. 42 3 21 1 0 32

Huokosjako, mm Näytä vielä ne hiekuvat. 0,40 0,35 0,30 Ann. 0,02% Ann. 0,04% Ann. 0,08% 0,25 0,20 28 kuvaa ei oikein mahdu tähän. Katsotaan huokosjaot. 0,15 0,10 0,05 0,00 Huokostimen annostuksen kasvattaminen pienentää kaikkien massojen huokosjakoa selvästi. Siinähän ei ole mitään yllättävää. Tämä kolmas massa on se onneton tapaus, johon ei muodostunut ilmaa.. Huokosjaosta tuli niin suuri, ettei se mahdu kuvaan. Todellisuudessa se oli 0,7 mm. Tämän massan kanssa kokeita jatkettiin kasvattamalla annostusta edelleen. 33

Ilma, % Kolmannelle massalla tehtiin niin sanottu väkisinhuokostus. Tehtiin lisää samoja massoja niin, että huokostinannostelu nostettiin jopa 30 kertaiseksi. Ja Ilmapitoisuus nousi! Hienoa! Mikä tuli huokosjaosta? Entä lujuus? Tuliko mikrorakenteeseen mitään kummalllista? Uudet massat on esitetty kuvassa mustilla pylväillä. 25 10 20 15 10 5 Tavallinen huokostinannostus 0,02% Lujuus putosi sen verran kuin kasvaneen ilmapitoisuuden perusteella voidaan olettaakin. Huokoset olivat vielä 0,3% annostuksella pieniä, huokosjako hyvä ja mikrorakenne oli hyvä. Suurimmalla 0,6% annostuksella rakenne oli vaahtomaista. Ilmaa oli liikaa. 5 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Huokostin annostus, % semenetistä Vaikuttaa siltä, että huokostinannostusta voidaan kasvattaa tarpeen mukaan vaaditun ilmapitoisuuden saavuttamiseksi. 34

Jos ilmaa tulee liian vähän, koska huokoset ovat pieniä, lisätään vaan huokostimen annostusta. Samoin toimitaan, jos epäillään epämääräisä pölyjä ja epäpuhtauksia. Tämä tosiaan helpottaa! Mitä tehdään liian suurille huokosille? Ennen luulin, että on hyvä, jos ilmaa saadaan pienellä huokostinannostuksella. Nyt se onkin huono juttu, koska kuplista voi tulla liian suuria. Sementin lisääminen voi auttaa asiaa jonkin verran. Yleensä kaikki reseptin muutokset, jonka seurauksena massaan voidaan laittaa enemmän huokostinta ovat hyviä. Tällä en tietenkään tarkoita epäpuhtauksien lisäämistä. Ne kuluttavat huokostinta, mutta eivät juurikaan pienennä kuplia. Huokostimen kanssa ei ole syytä pihtailla. Sehän ei ole mikään merkittävä kustannuskysymys. Jos huokostinta lisätään muuttamatta reseptiä, ilmaa voi tulla liian paljon. Missään tapauksessa ilmaa ei saa olla yli 9%. Lujuus putoaa, karbonatisoituminen kiintyy ja koko suhteitus täytyy miettiä uudestaan. Ilmapitoisuutta voidaan vähentää muuttamalla hienon kiviaineen suhteitusta. 35 Seuraavassa on esimerkki.

% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 3 8 20 63 125 250 500 1000 2000 Halkaisija, um (1000 um = 1 mm) Nämä ovat luonnon muokkaamaa kiviainetta. Tässä on kolmen kiviaineen hienon osan (alle 2 mm) rakeisuuskäyrä. Sementin määrä oli 350 kg/m3. Massaa oli tarkoitus täryttää voimakkaasti, joten ilman karkaaminen oli riski. Toivottiin, että ilma olisi hienojakoista. Säilyvyyssyistä toivottiin, että huokosjako olisi enintään 0,2 mm. Ensin käytettiin kiviainetta no 1, kuvassa tummansininen. 36

Huokosjako, mm Kuvassa näkyy, miten huokostimen lisääminen vaikutti ilmapitoisuuteen. Havaittiin, että massaan no 1 muodostui melko runsaasti ilmaa, jolloin epäiltiin, että ilma on karkeaa. Hiekokeen mukaan näin olikin, mikä näkyi suhteellisen korkeina huokosjakoina. Ilmaa pitäisi olla lähes 8%, jotta saavutettaisiin haluttu huokosjako 0,2 mm. Huono juttu! Lujuus putoaa ja suhteistus täytyi miettiä uudestaan. Kiviaineen rakeisuutta muutettiin niin, että massaan lisättiin runsaasti hienoainetta, jolloin saatiin jakauma no 8 (edellisessä kuvassa) kuvassa kirkas sininen. Nyt ilmapitoisuudet pienenivät ja huokostinta voitiin käyttää enemmän ilmapitoisuuden kasvamatta liian suureksi. Ilma oli muuttunut hienojakoisemmaksi ja huokosjaot pienenivät, kuten toivottiin. Nyt saavutettiin haluttu huokosjako 0,2 mm, kun ilmapitoisuus oli 5%. Jos lisätty hienoaines olisi ollut teräväsärmäistä mursketta, ilma olisi muuttunut vielä hienojakoisemmaksi. Murskatun hienoaineen vaikutus olisi ollut suurempi. Se kuinka paljon enemmän hieno murske pienentää ilmapitoisuutta ja huokosten kokoa riippuu tietysti murskausasteesta ja muusta vastaavasta. Asia täytyy kokeilla käytännössä. Tulos on hyvä, jos huokostimen annostelu voidaan kaksinkertaistaa ilmapitoisuuden kasvamatta. 0,4 0,01% 0,3 0,01% 0,02% Kunhan muutos on saatu aikaan rakeisuuskäyrää muuttamalla, eikä epäpuhtauksia lisäämällä! 0,2 0,02% 0,04% 0,04% 0,1 2 4 6 37 8 Ilma, %

Huokosjako, mm Teräväsärmäisen murskeen käyttäytymisestä on tässä yksi esimerkki. Tässä tapauksessa kaikki alle 2 mm kiviaine on mursketta. Huokostimen annostusta on jatkettu 0,08% saakka, koska ilmaa muodostuu vähemmän. Kiviaineesta no 8 valmistetun massan ilmapitoisuus jää noin 1-2 %:iin, joten sitä ei tässä esitetä. Kiviaine no 3 käyttäytyy oranssilla värillä kuvatulla tavalla. Huokostinannostuksen tulee olla selvästi suurempi kuin massassa 1, vaikka kiviaineen jakaumissa ei ole kovinkaan suurta eroa. Tämä on tyypillistä murskeille. Aina saa olla säätämässä huokostinta. 0,02% Lisää esimerkkejä on taulukkomuodossa tämän jutun lopussa. 0,4 0,04% 0,3 0,01% 0,02% 0,2 0,08% 0,04% 0,08% 0,1 2 4 6 38 8 Ilma, %

Nyt on sopiva tilaisuus kertoa notkistimista. Aihe sopii yhteen suurten kuplien kanssa. Joillain notkistimilla on nimittäin paha taipumus kasvattaa kuplien kokoa. Jotain tälläistä odotinkin. Mitä siellä oikein tapahtuu?. Tuskin kukaan tietää mekanismia aivan tarkkaan, mutta jotain seuraavan suuntaista sen täytyy olla: Jotkut notkistimet tekevät massan tavallaan liukkaaksi, jolloin huokoset luiskahtavat tärytyksessä herkemmin paikoiltaan. Sitten kuplat liikkuvat ylöspäin ja liikkuessaan yhdistyvät ja nousevat yhä nopeammin. Noste voimistuu kuplakoon kasvaessa. Ilman notkistimia huokoset saattavat kiinnittyä sementin ja kiviaineen pintaan, mutta notkistin heikentää tartuntaa. Se tietysti vaikeuttaa asiaa osaltaan. 0,1 mm 39

Ominaispinta-ala, mm2/mm3 Naftaleenipohjainen notkistin saatta pudottaa ilmapitoisuuden ja ominaispinta-alan puoleen. Siis ilmaa tulee vähemmän ja kuplat ovat huomattavasti isompia. 30 20 Onko muuta? Punaiset nuolet osoittavat tämän kolmen erilaisen massan osalta (sininen, punainen ja vihreä). Massojen työstettävyys oli säädetty vesimäärällä vakioksi. Tällainen muutos on suuri. Sitä on kuvattu alemmissa piirroksissa. 10 0 0 5 10 5 15 20 10 25 Ilma, % Massoille oli tyypillistä, että ilmapitoisuus pieneni merkittävästi tärytyksessä. Ilmeisesti kuplat olivat niin suuria ja noste niin suuri, että kuplat nousivat täryssä voimakkaasti. Notkistamattomissa massoissa ilmapitoisuus ei juurikaan muuttunut samanlaisessa tärytyksessä. Eräs notkistin Melamiinipohjainen notkistin tuntuu toimivan paremmin, mutta vaikutus on silti saman suuntainen. Asia on esitetty vihreillä nuolilla. 40

Huokosjako, mm 0,7 0,6 On helppo arvata, että huokosjako muuttuu? 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 5 10 5 15 10 20 25 Ilma, % Kyllä! Huokosjako kasvaa selvästi, kun käytetään notkistinta Eli, tulos huononee.??? Mutta... 41

Huokosjako, mm Jotkut notkistimet toimivat huokostuksen kannalta erinomaisesti. 0,7 0,6 0,5 No mitkä? 0,4 0,3 0,2 Ne uudet 0,1 karboksylaattipohjaiset. 0,0 0 5 10 5 15 20 10 25 30 15 Ilma, mit % Punaiset pisteet ovat karboksylaattipohjaisella notkistimella saatuja tuloksia. Vihreät pisteet ovat useiden massojen tuloksia ilman notkistinta Mustat pisteet ovat edellä kuvatut melamiinija naftaleenimassat. Ne käyttäytyvät lähes kuin notkistinta ei olisikaan. Eroa notkistamattomiin massoihin ei juurikaan ole. Ne saattavat jopa pienentää huokosjakoa 42

Tarkoittaako tämä, että muita notkistimia pitäisi käyttää vain sisätiloihin tarkoitettuun betoniin. Se vaikuttaa varmimmalta. Tosin näissä kokeissa on käytetty suurta notkistinannostusta, 2%. Kun käytetään pientä annostusta, vaikutus on tietysti vähäisempi ja massat muistuttavat enemmän notkistamattomia massoja. Kuka myy? Mitä maksaa? Minkä nimisiä? Mikä sopii minkäkin kanssa yhteen? Karboksylaatti-pohjaiset notkistimet ovat melko uusia tuotteita. Joskus niiden ongelma on yllättävän runsas ilman muodostuminen erityisesti sekoituksen pitkittyessä. Tämä johtuu tuotteen sisältämän ilmapoistajan toiminnasta. Joten täysin ongelmattomia eivät uudet notkistimetkaan ole. Tuotekehitystä jatketaan ja toivottavasti pulma saadaan korjattua lähitulevaisuudessa. Eri tuotemerkkejä ei lähdetty testaamaan, koska uusia tulee koko ajan markkinoille ja vanhojenkin koostumus saattaa muuttua. Joudut kokeilemaan aineita itse ennen kuin hyväksyt ne tuotantoon. Miten se tapahtuu? Sen olisi parasta olla nopea testi. Tämä on nopea. Se voidaan tehdä tuotannon yhteydessä. 43

Koe huokostimen ja notkistimen yhteensopivuuden testaamiseen Vaihe 1 Tehdään testattavalla huokostimella huokostettu massa, jossa ei ole notkistinta. Otetaan massasta kaksi näytettä, joista toiselle tehdään tavallinen ilmamittaus ja toiselle tehdään voimakas tärytys ennen ilmamittausta. Vaihe 2 Tehdään massa, jossa käytetään testattavaa huokostinta ja testattavaa notkistinta. Notkeus on sama kuin vaiheessa 1. Annostus:Melamiini- ja naftaaleeni-notkistimille 2% ja karboksylaateille 0,5%. Testataan massa kuten vaiheessa 1. Vaihe 3 Vertaillaan tuloksia niin, että saadaan selville, miten notkistin muuttaa ilmapitoisuutta. Vertailu 1 Jos ilma 3 on selvästi pienempi kuin Ilma 1 aineet eivät sovi yhteen. Vertailu 2 Jos ilma 4 on selvästi pienempi kuin ilma 2, aineet eivät sovi yhteen vaativissa valutilanteissa. Tavallinen ilmamittaus Voimakas tärytys ja ilmamittaus Tavallinen ilmamittaus Voimakas tärytys ja ilmamittaus Ilma 1 Ilma 2 Iilma 3 Ilma 4 44

Testi kannattaa tehdä sellaiselle massalle, josta oman kokemuksen mukaan ilma pyrkii karkaamaan. Ja sitten kannattaa testata aineita sellaisessa massassa, jossa aikoo aineita käyttää. Joskus notkistin saattaa lisätä ilmaa erityisesti pitkittyneen sekoituksen yhteydessä. Tämä on tuotekohtainen ominaisuus. Syy on ilmeisesti seuraava: Notkistimeen kuuluvan ilmanpoistajan teho loppuu sekoituksen aikana ja ilmaa alkaa muodostua lisää. Kohta mennään niihin aikaisemmin mainittuihin taulukoihin. Sitä ennen on syytä muistuttaa mieliin, että ne kuvaavat ainoastaan reseptin vaikutusta huokoisuuteen. Tarkemmin sanoen, reseptin vaikutusta sellaisissa massoissa, joissa notkistin ei häiritse huokostimen toimintaa. Myöskään epäpuhtauksien vaikutusta taulukossa ei ole otettu huomioon. Taulukon hienojakoisimmissa runkoaineissa oletetaan olevan pölyä niin paljon kuin rakeisuuskäyrästä ilmenee ja se on otettu laskennassa huomioon. Vaikuttavia tekijoitä on toki muitakin. Niistä kerrotaan seuraavalla sivulla. Taulukon arvot ovat suuntaa antavia. Niistä saa hyvän käsityksen, mihin suuntaan resepti vaikuttaa. Taulukko kertoo, miten huokostinannostus vaikuttaa erilaisissa massoissa, kun käytetään koko ajan samaa huokostinta. Huokostimissa on luonnollisesti eroja. Kun huokostinta vaihdetaan, ilmamäärä saattaa asettua uudelle tasolle. Kaupallisissa tuotteissa on eri pitoisuuksia varsinaista tehoainetta ja tehoaineetkin ovat eri tuotteissa erilaiset. 45

Tässä on lista ilmanpitoisuuteen vaikuttavista tekijöistä, jotka kannattaa pitää mielessä: 1. Yleensä tehokas sekoitus pienentää huokosten kokoa. 2. Kuitenkin massoissa, joissa ilma pyrkii karkaamaan sekoitus saattaa yhdistää kuplia, jolloin ilmapitoisuus pienenee. 3. Alhainen lämpötila lisää ilmaa. Samalla kuplat suurenevat. Tästä syystä huokostimen annostusta ei kannata vähentää, jottei huokosjako tule liian suureksi. 4. Lisäaineiden sekoitusjärjestyksestä on maailmalla tehty useita tutkimuksia. Tulokset ovat vähän sekalaisia. Asia riippunee käytetyistä materiaaleista. Tärkeintä on pitää järjestys omassa tuotannossa vakiona, siis hyväksi havaittuna vakiona. 5. Massa kannattaa kastella ennen huokostimen lisäämistä 6. Hienojakoinen sementti tarvitsee enemmän huokostinta kuin karkea. 7. Notkeaan massaan tulee enemmän ilmaa kuin jäykkään. Koska moni asia vaikuttaa tulokseen, kannattaa massaa suunniteltaessa tähdätä aina pieneen huokosjakoon. Siis...selvästi alhaisempaan, kuin mitä on vaadittu Huokostimien ja notkistimien säilytys, laimennus ja sekoitus kannatta hoitaa ohjeiden mukaan. Lisäaineissa on useita komponentteja, jotka on syytä pitää tasaisesti sekoittuneena. Muuten massaan voi joutua sattumia säilön pohjalta! Ilmaa ei saa käyttää lisäaineiden sekoitukseen!! Se erottaa komponentit toisistaan!!! Lisäainetta Lisäainetta Sekoitus Nyt nämä taulukot? 46

Ilma, % Vielä notkeudesta Ilmapitoisuus kasvaa jonkin verran, kun massasta tehdään työstettävänpää veden avulla.samalla ilmakuplat laajenevat. Jos massa on perusluonteeltaan sellainen, että siihen tulee niukasti ilmaa, ilmapitoisuus nousee selvästi vettä lisättäessä.sen ilmapitoisuutta ei kuitenkaan saa yhtä korkeaksi, kuin helposti huokostuvan massan. Taulukot on tehty keskijäykälle massalle. Niissä massojen väliset erot ovat suurimmat. 10 Massa, johon tulee paljon ilmaa Massa, johon tulee niukasti ilmaa No nyt taulukoita? 5 Suurin ero 0 Jäykkä Työstetävyys Vetelä 47

Taulukoita on 2 kappaletta. Toinen rouhetyyppiselle murskeelle ja toinen luonnon muokkaammalle kiviaineelle. Molemmissa on 2 sivua. Taulukon jokaiselta riviltä löytyvät tässä esitetyt tiedot. Katso myös seuraavan sivun käyttöohjeet. Hienojakoisen kiviaineen numero Hienojakoisen alle 2mm kivianeen osuus koko kiviaineesta Ilmatekijä Sementti kg/m3 Huokostinannostus, % Ilmapitoisuus % L Huokosjako, mm OPA, ominaispinta-ala mm2/mm3 Ilman hienojakoi suus Taulukko on tehty 8:lle erilaiselle hienojakoiselle kiviaineelle. Niiden rakeisuudet on esitetty seuraavalla sivulla ja numeroitu 1 8. Rakeisuudet on esitetty vain alle 2 mm osalta, koska suuremmilla rakeilla ei ole merkitystä huokosrakenteen kannalta. Valitse se rakeisuus, joka muistuttaa eniten omaasi. Ilmatekijää et tarvitse mihinkään, mutta se voi olla kiinnostava. Se kertoo, kuinka tehokkaasti massan hiukkaset silppuavat ilmaa. Vaikutus näkyy OPA:ssa. Suuri ilmatekijä >> pieni ilmapitoisuus >> suuri OPA Kuitenkin niin, että jos ilmaa on alle 3%, OPA on aina pieni. Massassa aina olevat suurehkot tiivistyshuokoset tekevät OPA:n pieneksi, kun huokosia on vähän. Tässä on sementin annostus. Valitse omasi Alle 2 mm osuus koko kiviaineessa vaihtelee tietysti. Taulukkoon on laskettu 2 vaihtoehtoa: Alle 2mm:n osuus on 0,27 ( ensimmäisellä sivulla) tai 0,40 (toisella sivulla). Valitse se, joka muistuttaa eniten omaa kiviainettasi. Huokostinannostuksia taulukossa on 4 kpl: 0,01, 0,02, 0,04 ja 0,08%, Jos ilmatekijä on yli 15, huokostinta tarvitaan varmasti enemmän. Taulukossa tämä näkyy niin, että ilmapitoisuudet ovat liian pienet. Sitten vaan laitetaan lisää huokostinta. Määrä täytyy etsiä esikokein. Tässä on massan ilmapitoisuus Tämä on huokosjako. Viimeisenä on ominaispinta-ala, joka kertoo ovatko kuplat suuria (pieni OPA) vai pieniä (suuri OPA). 48

Sora Murske % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 63 125 250 500 1000 2000 Halkaisija, mm (1000 mm = 1 mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 Esimerkki1: Kiviaineen rakeisuus = no 3 Alle 2 mm osuus 0,27 Sementtiä 350 kg/m 3 Huokostinannostus 0,04% sementistä. Tulos murskeella: Ilma = 3%. Huokosjako = 0,24 mm. Ominaispinta-ala = 30 mm 2 /mm 3 Huokostinta kannattaa lisätä. Tulos luonnon kiviaineella: Ilma = 9%. Huokosjako = 0,19 mm. Ominaispinta-ala = 23 mm 2 /mm 3 Huokostinta voidaan vähentää hiukan. Hienojakoisen kiviaineen numero Hienojakoisen alle 2mm kivia:n osuus, % Ilmatekijä Sementti kg/m3 Huok.- ann., % Ilmap. % L Huok.- jako, mm OPA Huok.- ann., % I. % L, mm OPA Huok.- ann., % I. % L, mm OPA Huok.- ann., % I. % L, mm OPA 1 2 3 4 5 6 7 8 27 27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 250 300 350 400 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 3 0,24 30 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 1 2 3 4 5 6 7 8 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 250 300 350 400 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 9 0,19 23 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 49 Sivu 2 Sivu 1

Kiviaine: Kulmikas murske tai rouhe <0,8mm <0,8mm <0,8mm <0,8mm KA KA% IT Sem Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA alle 2mm kg/m 3 % sem % mm mm2/ mm3 % sem % mm mm2/m m4 % sem % mm mm2/ mm5 % sem % mm mm2/m m6 1 40-26 250 0,01 5 0,36 18 0,02 8 0,26 18 0,04 12 0,16 18 0,08 22 0,09 18 2 40-13 250 0,01 4 0,32 21 0,02 6 0,27 21 0,04 10 0,17 21 0,08 17 0,09 21 3 40 1 250 0,01 3 0,40 21 0,02 4 0,26 25 0,04 6 0,18 28 0,08 11 0,10 28 4 40 4 250 0,01 2 0,58 18 0,02 3 0,36 22 0,04 4 0,22 28 0,08 8 0,13 30 5 40 2 250 0,01 2 0,54 19 0,02 3 0,34 23 0,04 5 0,21 27 0,08 8 0,13 29 6 40 10 250 0,01 1 0,77 16 0,02 2 0,46 20 0,04 4 0,25 27 0,08 6 0,14 34 7 40 19 250 0,01 1 1,74 12 0,02 1 0,96 15 0,04 2 0,47 20 0,08 4 0,21 30 8 40 24 250 0,04 1 0,95 15 0,08 2 0,39 22 1 40-21 300 0,01 4 0,39 19 0,02 6 0,33 19 0,04 10 0,21 19 0,08 17 0,11 19 2 40-9 300 0,01 3 0,39 21 0,02 4 0,28 23 0,04 7 0,21 23 0,08 13 0,11 23 3 40 4 300 0,01 2 0,54 19 0,02 3 0,33 23 0,04 5 0,20 29 0,08 9 0,12 30 4 40 7 300 0,01 2 0,60 18 0,02 3 0,36 23 0,04 5 0,20 29 0,08 8 0,12 33 5 40 7 300 0,01 2 0,62 18 0,02 3 0,37 22 0,04 4 0,21 29 0,08 8 0,12 33 6 40 13 300 0,01 1 0,87 15 0,02 2 0,49 20 0,04 4 0,26 27 0,08 6 0,13 37 7 40 24 300 0,02 1 1,68 12 0,04 2 0,74 16 0,08 3 0,30 25 8 40 28 300 0,04 1 1,88 11 0,08 2 0,70 17 1 40-17 350 0,01 4 0,37 20 0,02 6 0,31 20 0,04 10 0,19 20 0,08 18 0,11 20 2 40-5 350 0,01 3 0,39 21 0,02 4 0,27 24 0,04 8 0,19 24 0,08 14 0,11 24 3 40 8 350 0,01 2 0,58 18 0,02 3 0,34 23 0,04 5 0,19 30 0,08 9 0,11 33 4 40 10 350 0,01 2 0,65 18 0,02 3 0,37 23 0,04 5 0,20 30 0,08 8 0,11 36 5 40 13 350 0,01 2 0,80 16 0,02 2 0,44 21 0,04 4 0,23 29 0,08 7 0,12 39 6 40 17 350 0,01 1 1,08 14 0,02 2 0,58 19 0,04 3 0,28 26 0,08 6 0,14 38 7 40 29 350 0,04 1 2,84 6 0,08 2 1,01 6 8 40 30 350 1 40-13 400 0,01 4 0,36 21 0,02 6 0,28 21 0,04 10 0,18 21 0,08 19 0,10 21 2 40-1 400 0,01 3 0,40 21 0,02 4 0,26 25 0,04 8 0,18 27 0,08 14 0,10 27 3 40 12 400 0,01 2 0,67 17 0,02 3 0,37 23 0,04 5 0,19 31 0,08 9 0,10 39 4 40 13 400 0,01 2 0,75 17 0,02 3 0,41 22 0,04 4 0,21 30 0,08 8 0,11 40 5 40 20 400 0,01 1 1,34 13 0,02 2 0,68 17 0,04 3 0,32 25 0,08 6 0,14 38 6 40 21 400 0,01 1 1,72 12 0,02 2 0,85 16 0,04 3 0,38 23 0,08 5 0,17 36 7 40 30 400 0,01 6 0,02 0,04 9 0,08 50 12 8 40 30 400 0,01 6 0,02 0,04 9 0,08 12

Kiviaine: Kulmikas murske tai rouhe <0,8mm <0,8mm <0,8mm <0,8mm KA KA% IT Sem Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA alle 2mm kg/m 3 % sem % mm mm2/ mm3 % sem % mm mm2/m m4 % sem % mm mm2/ mm5 % sem % mm mm2/m m6 1 27-17 250 0,01 3 0,39 20 0,02 5 0,32 20 0,04 8 0,21 20 0,08 15 0,12 20 2 27-5 250 0,01 2 0,41 21 0,02 4 0,28 24 0,04 6 0,21 24 0,08 11 0,12 24 3 27 8 250 0,01 2 0,61 18 0,02 2 0,35 23 0,04 4 0,20 30 0,08 7 0,12 34 4 27 10 250 0,01 1 0,68 17 0,02 2 0,39 23 0,04 4 0,21 30 0,08 7 0,12 36 5 27 13 250 0,01 1 0,85 16 0,02 2 0,47 21 0,04 3 0,24 29 0,08 6 0,13 39 6 27 17 250 0,01 1 1,15 14 0,02 2 0,61 18 0,04 3 0,30 26 0,08 5 0,14 38 7 27 29 250 0,08 1 1,22 13 8 27 30 250 11 1 27-12 300 0,01 3 0,37 21 0,02 5 0,29 22 0,04 8 0,20 22 0,08 15 0,11 22 2 27 0 300 0,01 2 0,42 21 0,02 4 0,27 26 0,04 6 0,19 27 0,08 11 0,11 27 3 27 12 300 0,01 1 0,72 17 0,02 2 0,39 23 0,04 4 0,20 31 0,08 7 0,11 40 4 27 14 300 0,02 2 0,43 22 0,04 3 0,22 30 0,08 6 0,12 41 5 27 21 300 0,02 1 0,81 16 0,04 2 0,37 24 0,08 4 0,16 37 6 27 22 300 0,04 2 0,44 22 0,08 4 0,19 34 7 27 30 300 0,08 1 1,53 12 8 27 30 300 1 27-7 350 0,01 3 0,36 22 0,02 5 0,27 24 0,04 8 0,18 24 0,08 15 0,10 24 2 27 5 350 0,01 2 0,46 21 0,02 3 0,27 26 0,04 6 0,17 31 0,08 11 0,10 31 3 27 18 350 0,01 1 0,99 15 0,02 2 0,51 20 0,04 3 0,24 30 0,08 6 0,12 43 4 27 19 350 0,02 2 0,56 19 0,04 3 0,26 29 0,08 6 0,12 42 5 27 29 350 0,04 1 1,76 12 0,08 2 0,62 18 6 27 28 350 0,08 2 0,53 20 7 27 30 350 0,08 1 1,29 13 8 27 30 350 1 27-1 400 0,01 3 0,37 23 0,02 4 0,24 26 0,04 8 0,17 27 0,08 15 0,09 27 2 27 10 400 0,01 2 0,54 20 0,02 3 0,30 26 0,04 5 0,16 34 0,08 10 0,09 37 3 27 24 400 0,01 1 2,33 11 0,02 1 1,06 15 0,04 2 0,44 22 0,08 4 0,18 35 4 27 24 400 0,04 2 0,46 22 0,08 4 0,18 35 5 27 30 400 0,04 1 3,22 10 0,08 1 1,10 14 6 27 30 400 7 27 30 400 51 8 27 30 400

Kiviaine: Luonnon hiekka ja sora <0,8mm <0,8mm <0,8mm <0,8mm KA KA% IT Sem Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA alle 2mm kg/ m3 % sem % mm mm2/ mm2 % sem % mm mm2/m m2 % sem % mm mm2/ mm2 % sem % mm mm2/ mm2 1 40-21 250 0,01 5 0,34 19 0,02 7 0,26 19 0,04 12 0,16 19 0,08 21 0,09 19 2 40-18 250 0,01 4 0,33 20 0,02 7 0,26 20 0,04 11 0,16 20 0,08 19 0,09 20 3 40-14 250 0,01 4 0,33 21 0,02 6 0,28 21 0,04 9 0,18 21 0,08 16 0,10 21 4 40-13 250 0,01 3 0,40 20 0,02 4 0,31 21 0,04 7 0,23 21 0,08 12 0,13 21 5 40-13 250 0,01 3 0,40 20 0,02 4 0,31 21 0,04 7 0,23 21 0,08 13 0,13 21 6 40-11 250 0,01 3 0,41 20 0,02 4 0,31 22 0,04 7 0,24 22 0,08 12 0,13 22 7 40-9 250 0,01 3 0,42 20 0,02 4 0,30 23 0,04 6 0,23 23 0,08 11 0,13 23 8 40-7 250 0,01 3 0,44 20 0,02 4 0,31 23 0,04 6 0,24 24 0,08 11 0,14 24 1 40-20 300 0,01 4 0,39 19 0,02 6 0,32 19 0,04 9 0,21 19 0,08 17 0,11 19 2 40-17 300 0,01 3 0,38 20 0,02 5 0,31 20 0,04 9 0,21 20 0,08 16 0,11 20 3 40-13 300 0,01 3 0,38 21 0,02 5 0,30 21 0,04 8 0,21 21 0,08 14 0,12 21 4 40-12 300 0,01 3 0,39 21 0,02 5 0,30 22 0,04 8 0,21 22 0,08 14 0,12 22 5 40-12 300 0,01 3 0,39 21 0,02 5 0,30 22 0,04 8 0,22 22 0,08 14 0,12 22 6 40-10 300 0,01 3 0,40 21 0,02 5 0,30 22 0,04 8 0,22 22 0,08 14 0,12 22 7 40-7 300 0,01 3 0,41 21 0,02 4 0,29 23 0,04 7 0,22 23 0,08 13 0,12 23 8 40-6 300 0,01 3 0,42 21 0,02 4 0,29 23 0,04 7 0,22 24 0,08 12 0,12 24 1 40-19 350 0,01 4 0,38 20 0,02 6 0,31 20 0,04 10 0,19 20 0,08 19 0,11 20 2 40-16 350 0,01 4 0,37 20 0,02 6 0,30 21 0,04 10 0,19 21 0,08 17 0,11 21 3 40-12 350 0,01 3 0,37 21 0,02 5 0,29 22 0,04 9 0,20 22 0,08 16 0,11 22 4 40-11 350 0,01 3 0,37 21 0,02 5 0,29 22 0,04 9 0,20 22 0,08 16 0,11 22 5 40-10 350 0,01 3 0,38 21 0,02 5 0,29 22 0,04 9 0,20 22 0,08 16 0,11 22 6 40-9 350 0,01 3 0,38 21 0,02 5 0,29 23 0,04 8 0,20 23 0,08 15 0,11 23 7 40-6 350 0,01 3 0,39 21 0,02 5 0,27 24 0,04 8 0,20 24 0,08 14 0,11 24 8 40-5 350 0,01 3 0,40 21 0,02 4 0,28 24 0,04 8 0,21 24 0,08 14 0,11 24 1 40-18 400 0,01 4 0,37 20 0,02 7 0,30 20 0,04 11 0,18 20 0,08 21 0,10 20 2 40-14 400 0,01 4 0,36 21 0,02 6 0,29 21 0,04 11 0,18 21 0,08 19 0,10 21 3 40-11 400 0,01 4 0,36 21 0,02 6 0,28 22 0,04 10 0,19 22 0,08 18 0,10 22 4 40-10 400 0,01 4 0,36 21 0,02 6 0,28 22 0,04 10 0,19 22 0,08 18 0,10 22 5 40-9 400 0,01 3 0,37 22 0,02 5 0,27 23 0,04 9 0,19 23 0,08 17 0,10 23 6 40-8 400 0,01 3 0,37 22 0,02 5 0,27 23 0,04 9 0,19 23 0,08 17 0,10 23 52 7 40-4 400 0,01 3 0,39 22 0,02 5 0,26 25 0,04 8 0,19 25 0,08 15 0,10 25 8 40-4 400 0,01 3 0,39 22 0,02 5 0,27 25 0,04 8 0,19 25 0,08 15 0,11 25

Kiviaine: Luonnon hiekka ja sora <0,8mm <0,8mm <0,8mm <0,8mm KA KA% IT Sem Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA Huok Ilma L OPA alle 2mm kg/ m3 % sem % mm mm2/ mm2 % sem % mm mm2/m m2 % sem % mm mm2/ mm2 % sem % mm mm2/ mm2 1 27-19 250 0,01 3 0,40 20 0,02 5 0,33 20 0,04 8 0,21 20 0,08 15 0,12 20 2 27-15 250 0,01 3 0,39 20 0,02 5 0,31 21 0,04 8 0,21 21 0,08 14 0,12 21 3 27-12 250 0,01 3 0,39 21 0,02 4 0,30 22 0,04 7 0,22 22 0,08 13 0,12 22 4 27-11 250 0,01 3 0,39 21 0,02 4 0,30 22 0,04 7 0,22 22 0,08 13 0,12 22 5 27-10 250 0,01 3 0,39 21 0,02 4 0,30 22 0,04 7 0,22 22 0,08 13 0,12 22 6 27-9 250 0,01 3 0,40 21 0,02 4 0,30 23 0,04 7 0,22 23 0,08 12 0,12 23 7 27-6 250 0,01 2 0,41 21 0,02 4 0,29 24 0,04 6 0,22 24 0,08 11 0,12 24 8 27-5 250 0,01 2 0,42 21 0,02 4 0,29 24 0,04 6 0,22 24 0,08 11 0,12 24 1 27-17 300 0,01 3 0,38 20 0,02 5 0,31 20 0,04 9 0,20 20 0,08 17 0,11 20 2 27-14 300 0,01 3 0,37 21 0,02 5 0,30 21 0,04 9 0,20 21 0,08 16 0,11 21 3 27-11 300 0,01 3 0,37 22 0,02 5 0,29 22 0,04 8 0,20 22 0,08 15 0,11 22 4 27-10 300 0,01 3 0,37 22 0,02 5 0,29 22 0,04 8 0,20 22 0,08 15 0,11 22 5 27-8 300 0,01 3 0,38 22 0,02 4 0,28 23 0,04 8 0,20 23 0,08 14 0,11 23 6 27-8 300 0,01 3 0,38 22 0,02 4 0,28 23 0,04 7 0,21 23 0,08 14 0,11 23 7 27-4 300 0,01 2 0,40 22 0,02 4 0,27 25 0,04 7 0,20 25 0,08 12 0,11 25 8 27-4 300 0,01 2 0,40 22 0,02 4 0,27 25 0,04 7 0,21 25 0,08 12 0,11 25 1 27-16 350 0,01 4 0,37 20 0,02 6 0,30 20 0,04 10 0,18 20 0,08 19 0,10 20 2 27-13 350 0,01 3 0,36 21 0,02 5 0,29 21 0,04 9 0,18 21 0,08 17 0,10 21 3 27-9 350 0,01 3 0,36 22 0,02 5 0,28 23 0,04 9 0,19 23 0,08 16 0,10 23 4 27-9 350 0,01 3 0,36 22 0,02 5 0,28 23 0,04 9 0,19 23 0,08 16 0,10 23 5 27-6 350 0,01 3 0,37 22 0,02 5 0,27 24 0,04 8 0,19 24 0,08 15 0,10 24 6 27-6 350 0,01 3 0,37 22 0,02 5 0,27 24 0,04 8 0,19 24 0,08 15 0,10 24 7 27-1 350 0,01 3 0,39 22 0,02 4 0,26 26 0,04 7 0,19 26 0,08 13 0,10 26 8 27-2 350 0,01 3 0,39 22 0,02 4 0,26 26 0,04 7 0,19 26 0,08 13 0,10 26 1 27-14 400 0,01 4 0,36 21 0,02 6 0,29 21 0,04 11 0,17 21 0,08 21 0,09 21 2 27-11 400 0,01 4 0,35 22 0,02 6 0,28 22 0,04 10 0,17 22 0,08 19 0,09 22 3 27-7 400 0,01 3 0,35 23 0,02 5 0,27 23 0,04 9 0,18 23 0,08 18 0,09 23 4 27-7 400 0,01 3 0,35 23 0,02 5 0,27 24 0,04 9 0,18 24 0,08 18 0,10 24 5 27-3 400 0,01 3 0,36 23 0,02 5 0,25 25 0,04 8 0,18 25 0,08 16 0,10 25 6 27-4 400 0,01 3 0,36 23 0,02 5 0,26 25 0,04 9 0,18 25 0,08 16 0,10 53 25 7 27 2 400 0,01 3 0,40 22 0,02 4 0,25 27 0,04 7 0,18 28 0,08 14 0,10 28 8 27 0 400 0,01 3 0,39 23 0,02 4 0,25 27 0,04 8 0,18 28 0,08 14 0,10 28