25.1.2018
COMBI-HANKKEEN MATERIAALI- JA RAKENNEKOKEET Katsaus tuloksiin ja kokeiden nykytilaan Eero Tuominen, Tampereen teknillinen yliopisto 25.1.2018 2
Sisällys Katsaus COMBI-hankkeen materiaali- ja rakennekokeisiin Materiaalikokeet Testausmenetelmien kehitystyö Kuorielementtikokeet Mitta-antureiden testaus Yläpohjakokeet (Henna) Sisäinen konvektio paksuissa eristekerroksissa 25.1.2018 3
Materiaalikokeet Tutkitut materiaalit Kalsiumsilikaattieristeet Ontelolaattabetonit Seinäelementtibetonit Tutkitut materiaaliominaisuudet Vesihöyrynläpäisevyys Vedenimeytymis- ja tunkeutumiskerroin Hygroskooppinen ja kapillaarinen tasapainokosteuskäyrä Kapillaarinen kyllästyskosteuspitoisuus, maksimikosteuspitoisuus Valinnan taustalla Kosteustekninen toiminta Heikosti tunnettu betonilaatu Rakennekokeiden taustatieto Materiaaliominaisuuksien testauksen kehitystyö Elina Manelius 2010-2013 Eero Tuominen 2014-2015 Maarit Vainio, Kari Vänttinen ja Olli Tuominen 2015-2018 25.1.2018 4
Vedenimukertoimen kehittyminen Vedenimukerroin kasvanut koko tutkimusajan Kokeita jatketaan edelleen Ensimmäisen kuukauden aikana alkukosteuspitoisuus on epämääräinen ja saattaa olla taustasyynä muusta datasta poikkeavaan mittaustulokseen Hydrataatioasteen vaikutus nähtävissä; keltainen ja punainen piste eri tavalla jälkihoidetuista koekappaleista Aw [kg/(m²s(0,5))] 1.00E-02 9.00E-03 8.00E-03 7.00E-03 6.00E-03 5.00E-03 4.00E-03 3.00E-03 2.00E-03 1.00E-03 Kapillariteettikertoimen Aw kehittyminen Rudus Oy:n betonilla Rudus, koekappaleet lieriöstä Rudus, koekappaleet lieriöstä, 2 x kasteltu Rudus, koekappaleet elementistä 0.00E+00 0 50 100 150 200 250 Betonin ikä [d] 25.1.2018 5
Hygroskooppinen tasapainokosteuskäyrä Kokonaiset vrt murskatut koekappaleet Kokonaiset sahattu valetusta d185 mm lieriöstä ja hiottu 15-16 mm paksuuteen Murskatut kappaleet lieriöporattu d70 mm poralla 150 mm paksusta seinäelementistä ja sahattu 12-18 mm paksuuteen Murskaukseen testattiin eri menetelmiä: Kankaan välissä vasaralla Teräsmortteli Leukamurskain Tavoitteena hävikin ja hienoainesmäärän minimointi. Kuvat: Sisäkuoribetonin rakennusfysikaaliset kosteusominaisuudet, Diplomityö, Kari Vänttinen 25.1.2018 6
Hygroskooppinen tasapainokosteuskäyrä Esimerkkinä Lujabetonin tähän mennessä määritetyt tasapainokosteuskäyrän pisteet. Etenkin suurilla kosteuspitoisuuksilla murskatut antavat alempia arvoja. Yksittäisten koekappaleiden erot ovat tosin samaa luokkaa. Murkattujen tasapainottumisajat luokkaa puolet kokonaisten tasapainottumisajoista. Riippuu kosteustasosta ja osin erot vain joitain päiviä. Kostauspitoisuus, w [kg/m 3 ] 140 120 100 80 60 40 20 0 Murskattu Kokonainen 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Suhteellinen kosteus, [-] Luja Murskattu Adsorptio Luja Kokonainen Adsorptio Luja Murskattu Desorptio Luja Kokonainen Desorptio 25.1.2018 7
Kapillaarinen tasapainokosteuskäyrä Standardista poikkeavien mittaustapojen testaus Uunikuivauksen lämpötila 105 C tai 60 C Vakumointi- ja vesiupotusaika Kapillaarikontaktiin kaoliinisavi tai tarkka hionta Koekappaleiden kosteuspitoisuus ennen koetta Tasapainotusaika 0,05 ml / 48 h tai 14 vrk tai vielä pidempään? Tavanomaiset virhelähteet Punnitusten aikana tapahtuva haihtuminen Hydratoituminen kokeen aikana Koekappaleet Elementistä poratut d52 mm lieriöt, jotka sahattiin ja hiottiin 6-9 mm kiekoiksi Koekappaleita 3 sarjaa / tutkittu materiaali Koekappaleita 12 kpl / koesarja 36 koekappaletta / materiaali 25.1.2018 8
Kapillaarinen tasapainokosteuskäyrä, esivalmistelut Uunikuivaus 105 C viivoitetut sarjat, 60 C pelkät pisteet Korkeammalla lämpötilalla korkeammat kyllästyskosteudet nopeammin. Vakumointiaika yhtenäisen viivan sarjalla 3+1 h ja katkoviiva -sarjalla 1 d Painon nousua jopa 275 vrk. Vesiupotuksen jatkaminen vakumoinnin jälkeen tuottanut korkeamman kosteuden lyhyemmästä kuivana vakumoinnista huolimatta. Maksimikosteuspitoisuus, w [kg/m 3 ] 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 1 10 100 1000 Vesiupotuksen kesto [vrk] (logaritminen asteikko) Parma, eri sarjoja 60 C Luja, eri sarjoja 60 C Rudus, eri sarjoja 60 C Parma 3.4 105 C Luja 3.4 105 C Rudus 3.4 105 C Parma 1.4 105 C Luja 1.4 105 C Rudus 1.4 105 C 25.1.2018 9
Kaoliinisaven vaikutus Painelevyn ja koekappaleen välisen kapillaarikontaktin varmistamiseen käytetään kaoliinisavea 170 160 Saven käyttö lisää runsaasti valmisteluihin kuluvaa aikaa Koneella sileäksi hiotut koekappaleet istuvat hyvin painelevylle Kosteuspitoisuus [kg/m3] 150 140 130 Testaukset kaoliinisaven hyödyistä hyvin hiotuilla koekappaleilla 120 Paineistuksen aikana poistuva kosteusmäärä on samaa suuruusluokkaa riippumatta saven käytöstä. 110 Parma 0,316 bar Parma 1 bar Parma 10 bar Luja 0,316 bar Luja 1 bar Luja 10 bar Rudus 0,316 bar Rudus 1 bar Rudus 10 bar Ennen koetta savi Kokeen jälkeen savi Ennen koetta ei savea Kokeen jälkeen ei savea 25.1.2018 10
Tasapainottuminen painelevylaitteessa Kosteuspitoisuus ennen painelevylaitteeseen asentamista Erilaisia tuloksia ja epäsäännöllisiä tuloksia kokeita ketjutettaessa. Tulokset vaikuttivat luotettavammilta kun tehtiin kyllästys ennen joka painetasoa. Tasapainottumisaika painelevylaitteessa Standardin vaatimus 0,05 ml / 48 h 140 130 120 110 100 90 80 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 Luja vertailu Parma vertailu Lujabetoni painelevy ketjutettu Parma painelevy ketjutettu Parma 2 painelevy välikyllästys Ontelolaattabetonien tasapainokosteuspitoisuuksia eri menetelmin määritettynä 1000 800 600 400 200 0 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 Skamotec vertailu Kasil Pura vertailu Promasil vertailu Skamotec painelevy ketjutettu Kasil Pura painelevy ketjutettu Promasil painelevy ketjutettu Kalsiumsilikaattilevyjen tasapainokosteuspitoisuuksia eri menetelmin määritettynä 25.1.2018 11
Kapillaarinen tasapainokosteuskäyrä Standardista poikkeavien mittaustapojen testaus Uunikuivauksen lämpötila 105 C tai 60 C Vakumointi- ja vesiupotusaika 3+1 h + 0 d tai Mikä tämän hetken tilanne Olli? Kapillaarikontaktiin kaoliinisavi tai tarkka hionta Koekappaleiden kosteuspitoisuus ennen koetta Ketjuttaminen tai kyllästys painetasojen välissä Tasapainotusaika 0,05 ml / 48 h tai 14 vrk tai?? vrk Ollilta standardin vaatimus ja nyt saatujen kokeiden alustavat tulokset kapasitanssineulat Tavanomaiset virhelähteet Punnitusten aikana tapahtuva haihtuminen Hydratoituminen kokeen aikana Koekappaleet Elementistä poratut d52 mm lieriöt, jotka sahattiin ja hiottiin 6-9 mm kiekoiksi Koekappaleita 3 sarjaa / tutkittu materiaali Koekappaleita 12 kpl / koesarja 36 koekappaletta / materiaali 25.1.2018 12
Kuorielementtien kuivumiskokeet Anturityypit Putkeen asennettavat kapasitiiviset 2 valmistajaa 2 eri mittapään suojaa Valuun asennettavat Resistiiviset Kapasitiiviset Kapasitanssineulat Punnituskokeet 25.1.2018 13
Mitta-anturien testaus Tavoitteena jatkuva betonin kosteuden mittaus kuivumisen aikana. Mittaustekniikan rajoitteet ongelmana: Eri mitta-antureilla hyvin toisistaan poikkeavia tuloksia Mitta-anturien ryömintä todella voimakasta Lukeman tasoittumisajan kyseenalaisuudet Mittaustavan kehitys Silikoni yms. kemikaalit Anturin lämmöneristys Putken mittauspinta-ala (ja -syvyys) Eri mittapään suojausten vaikutus Testaukset edelleen käynnissä 100 90 80 70 60 50 40 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 9-3 (olosuhde) Olosuhde vanha 1-1 villa 23mm villa 25 Vanha valuant villa 25 Vanha 1-3 pysty 27mm 4-3 bet 18mm 5-1 (olosuhteita) Betoni 25 Vanha valuant bet 25 Vanha porareikä villa 25mm porareikä pysty 25mm porareikä bet 25mm 25.1.2018 14
Mitta-anturien testaus Tavoitteena jatkuva betonin kosteuden mittaus kuivumisen aikana. Mittaustekniikan rajoitteet ongelmana: Eri mitta-antureilla hyvin toisistaan poikkeavia tuloksia Mitta-anturien ryömintä todella voimakasta Lukeman tasoittumisajan kyseenalaisuudet Mittaustavan kehitys Silikoni yms. kemikaalit Anturin lämmöneristys Putken mittauspinta-ala (ja -syvyys) Eri mittapään suojausten vaikutus Testaukset edelleen käynnissä 100 90 80 70 60 50 40 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 9-3 (olosuhde) Olosuhde vanha 5-3 villa 73mm villa 75 Vanha resistiivinen villa 75 6-1 pysty 74mm 3-3 bet 75mm 5-1 (olosuhteita) Betoni 75 Vanha resistiivinen bet 75 porareikä villa 75mm porareikä pysty 75mm porareikä bet 75mm 25.1.2018 15
Kiitos! Lisätietoja esityksen sisällöstä Eero Tuominen Tampereen teknillinen yliopisto eero.tuominen@tut.fi 040 742 1652 COMBI-tuloskortti; Liittyvän diplomityön tekijä. Muut liittyvät julkaisut löytyvät COMBI-hankkeen internetsivuilta Maanvastaisten seinien lämmön- ja kosteudeneristäminen; Roosa Heiskanen Kalsiumsilikaattieristeiden materiaaliominaisuudet; Maarit Vainio Ontelolaatta- ja seinäelementtibetonien materiaaliominaisuudet; Maarit Vainio, Kari Vänttinen, Olli Tuominen Betonirakenteisten sisäkuorielementtien kuivuminen; Lauri Korhonen, Tuomas Raunima Lisätietoja COMBI-hankkeesta Juha Vinha Tampereen teknillinen yliopisto juha.vinha@tut.fi 040 849 0296 COMBI-hankkeen internetsivut Tämän teoksen suhteen noudatetaan lisenssiä Creative Commons Nimeä-JaaSamoin 4.0 Kansainvälinen. Lisenssiin voit tutustua osoitteessa https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.fi 25.1.2018 16