Betong forelesning del 1 og 2.pdf - Ansatt.hig.no
Betong forelesning del 1 og 2.pdf - Ansatt.hig.no
Betong forelesning del 1 og 2.pdf - Ansatt.hig.no
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Betong</strong><br />
Forelesning i faget Materiallære<br />
av Liv Torjussen<br />
høgskolelektor ved HIG<br />
1
Innledning<br />
• <strong>Betong</strong> har mange positive egenskaper som<br />
konstruksjonsmateriale<br />
• <strong>Betong</strong> i bygg <strong>og</strong> anlegg<br />
2
Tek<strong>no</strong>l<strong>og</strong>i<br />
• Tilslaget utgjør 75 % av samlet volum<br />
– Anbefalte <strong>og</strong> uønskede bergarter<br />
• Gneis <strong>og</strong> granitt er bra<br />
• Unngå alunskifer <strong>og</strong> humus<br />
– Kornstørrelser<br />
• Fra Grovt tilslag > 8mm<br />
• til det fineste Silt: 0,002mm < kornstørrelse
• Sement<br />
– Mineraler i sementen<br />
• kalsium (Ca)<br />
• silisium (Si)<br />
• aluminium (Al)<br />
• <strong>og</strong> jern (Fe)<br />
– Ulike typer til forsjellig bruk<br />
• Standard<br />
• Anlegg<br />
• Industri<br />
• Mur<br />
4
• Masseforhold <strong>og</strong> miljøklasser<br />
Bindemid<strong>del</strong> er sement c <strong>og</strong> tilsetningsstoffer p<br />
Vann/sementforhold = v/c<br />
Masseforhold = M =v/c + p<br />
• Miljøklasser etter NS 3420 Masseforhold<br />
LA = lite aggressivt miljø, innendørs 0,9<br />
NA = <strong>no</strong>e aggressivt, utendørs 0,6<br />
MA = meget aggressivt miljø 0,45<br />
• Etter ny standard NS-EN 206-1:<br />
Miljøklasse Bestandighetsklasse<br />
LA M90<br />
NA M60<br />
MA M45<br />
5
• Hensikten<br />
– Styrer størketiden<br />
– Forbedrer støpeligheten<br />
– Innfører luft i betongen<br />
• Ulike typer<br />
• Vannreduserende<br />
• Superplastiserende<br />
• Størkningsretarderende<br />
• Størkningsakselererende<br />
• Herdingsakselererende<br />
• Luftinnførende<br />
• Andre stoffer<br />
Tilsetningsstoffer<br />
6
Proporsjonering<br />
1030 kg sand (tørrvekt) med kornstørrelse fra 0 til 8 mm<br />
850 kg pukk med kornstørrelse fra 12 til 22mm<br />
330 kg sement, MP 30 (modifisert portlandcement)<br />
2 l tilsetningsstoff ”P” (vannreduserende)<br />
172 l vann<br />
7
• Forskaling<br />
– Støttende <strong>og</strong> bærende<br />
– Tradisjonell forskaling<br />
– Systemforskaling<br />
Armeringen<br />
• bindes opp i forskalingen<br />
• Utstøping<br />
– <strong>Betong</strong>en fylles på rett plass<br />
Komprimering med vibrator<br />
• Fjerner luftlommer<br />
• For<strong>del</strong>er betongen<br />
• Jevner overflaten<br />
8
• Støpelighet<br />
– Hvor lett betongen lar seg støpe ut<br />
– Separasjon<br />
• Separasjon<br />
– Bleeding/vannseparasjon<br />
– Separasjon av tilslag<br />
• Herding<br />
– Størkning/avbinding<br />
– Hydratisering<br />
– Økende fasthet<br />
– 28-døgnsfastheten<br />
– tid-fukt-temperatur<br />
9
• Vinterstøping<br />
– Frostbestandig tilslag<br />
– Lavt v/c tall<br />
– Oppvarmet betong<br />
– Tildekking<br />
– Finmalt rapid/industri sement<br />
– Forskaling fri for is <strong>og</strong> snø<br />
– Tilsetningsstoffer:<br />
• Størknings/herdningsakselerator<br />
• Superplastiserende<br />
• Luftinnførende<br />
• Sommerstøping<br />
– Størkningsretarderende stoffer<br />
10
Armert betong<br />
• Armeringens funksjon<br />
– Høyfast, seigt <strong>og</strong> sveisbart stål<br />
– Tar skjær, trykk <strong>og</strong> nesten all strekk<br />
– Hindrer riss <strong>og</strong> svinn under herding<br />
• Slakkarmering<br />
– Kamstål fra Ø6 til Ø40 (diameter i mm)<br />
– Kamstenger tar strekk <strong>og</strong> trykk<br />
– Bøyler tar skjærspenninger<br />
– Armeringsnett forenkler (i dekker <strong>og</strong> vegger)<br />
11
• Spennarmering/spennbetong<br />
– Broer <strong>og</strong> dekker<br />
– Høgkvalitetstål i kanaler<br />
– Strekk i stålet, trykk i betongen<br />
– Større styrke, mindre riss<br />
• Fiberarmering<br />
– Stålfibere<br />
– Komposittfibere<br />
12
Overdekning<br />
• Ulike hensyn<br />
• Korrosjon<br />
• Utstøping<br />
• Heft/forankring<br />
• Brannmotstand<br />
• Krav avhengig av miljø<br />
Slakkarmering med ø ≥ 5mm:<br />
Miljøklasse LA NA MA<br />
Prosjektert overdekning 25 35 50<br />
13
• Armeringskorrosjon<br />
Positive faktorer:<br />
Høg alkalinitet (betong har ph>12,5)<br />
Lavt v/c forhold<br />
silika <strong>og</strong> flyveaske<br />
God overdekning<br />
Tett betong/lite riss<br />
God komprimering osv.<br />
Negative bidrag:<br />
Bestandighet<br />
Karbonatisering , CO₂ inntrenging (Ph synker)<br />
Høyt kloridinnhold (sjøvann, vegsalt ol.)<br />
Frost (frysing <strong>og</strong> tining i fuktig miljø)<br />
Sulfat/nitratsprenging<br />
Syreangrep<br />
Saltutslag/utluting<br />
14
• Densitet<br />
Andre egenskaper<br />
– Vanlig betong: 2400kg/m³<br />
– Lettbetong: 1200 - 1800kg/m³<br />
(<strong>no</strong>e av tilslaget er lettklinker)<br />
• Lydisolerende evne er god<br />
– Tung, settes ikke i bevegelse (svingninger)<br />
– Feltmålt lydreduksjonstall på ca 56 dB<br />
(20cm tykk lydvegg)<br />
• Varmeisolerende evne er dårlig<br />
– For vanlig betong: 1,7W/mK ‹ λ ‹ 2,2W/mK<br />
(mineralull har λ = 0,04W/mK)<br />
15
Brannmotstandsevne<br />
– Ubrennbart materiale<br />
– Avgir ikke gasser<br />
– Høy varmekapasitet<br />
Avskalling under brannforløp:<br />
– Overflater, hjørner<br />
– Blottlegger armeringen/sammenrasning<br />
– Eksplosivt ved rask oppvarming<br />
Brannisolering:<br />
– Holder temperaturen under 500⁰C<br />
16
Mekaniske egenskaper<br />
Fasthet – trykkfasthet<br />
– Faktorer som reduserer fastheten:<br />
• For høyt v/c-tall<br />
• For mye/store luftporer<br />
• Dårlig gradert tilslag<br />
• Dårlig komprimering<br />
• Separasjon<br />
• Frysing i herdeperioden<br />
• Tidlig uttørking<br />
– Positive faktorer<br />
• Sementtype<br />
• Tilsetting av pozzolaner<br />
17
• <strong>Betong</strong>ens stivhet<br />
– Deformasjon/nedbøyning ved belastning<br />
– Tilslagets stivhet <strong>og</strong> mengde er avgjørende<br />
• Tetthet<br />
– Vanntett betong<br />
– Minimalt med riss<br />
– Nok armering<br />
– Nok overdekning<br />
– Rett plassert armering<br />
– Tette skjøter/overganger<br />
18
• Dimensjonering<br />
• Laster<br />
Materialfasthet<br />
• Bruksgrensetilstand (nedbøyning)<br />
• Bruddgrensetilstand (sammenbrudd)<br />
• Permanent last/egenlast (bygget selv <strong>og</strong> fast inventar)<br />
• Variabel last/Nyttelast <strong>og</strong> Naturlaster (vind, snø, inventar)<br />
Karakteristisk last er en statistisk verdi<br />
• <strong>Betong</strong>fasthet<br />
• Karakteristisk terningtrykkfasthet etter 28 døgns herding<br />
• Fasthetsklasse C 25, C35, osv<br />
Karakteristisk fasthet er en statistisk verdi<br />
19
Ny standard for betongproduksjon NS-EN 206-1<br />
Krav i ny standard<br />
B20 B30 B35 B45 B55<br />
Karakteristisk terningfasthet 25 37 45 55 67<br />
Karakteristisk sylinderfasthet 20 30 35 45 55<br />
Krav etter gammel standard NS 3420<br />
C25 C35 C45 C55 C65<br />
Karakteristisk terningfasthet 25 35 45 55 65<br />
Karakteristisk sylinderfasthet 20 28 36 44 54
Nye bestandighetsklasser<br />
Bestandighetsklasser iflg. NS-EN 206-1 Miljøklasser etter NS 3420<br />
Fasthetsklasse Bestandighetsklasse Fasthetsklasse Miljøklasse (v/c)<br />
B20 M90 C25 LA 0,9<br />
B30 M60 C35 NA 0,6<br />
B30 vanntett M60 (v/c=50) C40 vanntett NA 0,5<br />
B35 M45 eller MF45 C45 MA 0,45<br />
B45 MF40 C55/ SV40 MA 0,4
Arbeidsdiagram:<br />
Spenninger <strong>og</strong> tøyninger<br />
Prøvestykke med tverrsnittsareal A (mm²) <strong>og</strong> lengde L(mm)<br />
– utsettes for belastning/kraft F (N)<br />
– som gir forlengelse Δ (mm)<br />
Spenning σ (N/mm²)= F/A<br />
<strong>og</strong> tøyning ε= Δ/L i ⁰/₀₀<br />
Brudd ved ε= 3,5 ⁰/₀₀<br />
Se trykkprøvemaskin side 15<br />
22
• Elastisitetsmodul, E-modul (forenklet : E= σ/ ε)<br />
– er motstandsevne mot elastisk deformasjon<br />
– E betong ca 23 000 N/mm²<br />
– E stål ca 200 000 N/mm²<br />
• Trykk<br />
– <strong>Betong</strong> tåler mye trykk<br />
• Strekk<br />
– Armeringen må ta (nesten) all strekk<br />
• Bøyning<br />
– Gir trykk i tverrsnittes øvre <strong>del</strong><br />
– Gir strekk i nedre <strong>del</strong><br />
– Hovedarmeringen legges i nedre <strong>del</strong> i bjelker <strong>og</strong> dekker<br />
23
Dimensjonsendringer<br />
pga endringer i last, fukt, temperatur <strong>og</strong> kjemiske<br />
reaksjoner<br />
• Store strekkbelastninger gir sprekkdannelser<br />
– Redusert bæreevne<br />
– Redusert bestandighet<br />
– Korrosjon<br />
• Kryp<br />
– Tøyningsendring ved langvarig belastning<br />
24
• Svinn <strong>og</strong> svelling<br />
• Riss<br />
– Fuktendringer gir dim.endringer<br />
• Oppfukting: svelling<br />
• Uttørking: svinn<br />
• Mindre ved lavt vanninnhold<br />
– Små sprekker på strekksiden som kommer av:<br />
• Strekkbelastning<br />
• Svinn<br />
• Setninger<br />
• Varmeutvikling ved herdningen<br />
• Temperaturendringer<br />
• Armeringskorrosjon<br />
25
• Maling<br />
– Kapillærporer tettes<br />
Overflatebehandling<br />
– Overflatefilm som beskytter<br />
• Impregnering<br />
– Reduserer van<strong>no</strong>pptak<br />
– Økt motstand mot frost <strong>og</strong> salter<br />
• Belegg (eks. Epoxy)<br />
– Diffusjonsmotstand<br />
– Rissoverbyggende<br />
26
Gjenbruk<br />
• <strong>Betong</strong>produkter <strong>og</strong> elementer kan gjenbrukes<br />
– dersom full dokumentasjon foreligger<br />
• Bærende konstruksjons<strong>del</strong>er kan gjenbrukes<br />
– dersom kontroll gjen<strong>no</strong>mføres ved måling av:<br />
• Fukt, fasthet, kryp, svinn, nedbøyning <strong>og</strong> lab.prøver<br />
27
Resirkulering<br />
• <strong>Betong</strong>en knuses<br />
• Jernet tas vekk med magnet<br />
• Brukes bl.a. som underlag på plasser <strong>og</strong> veger<br />
• Lite utprøvd i nye konstruksjoner<br />
grunnet usikker kvalitet<br />
28
• Historikk<br />
– <strong>Betong</strong> med sement ca 5600 år f.Kr.<br />
– Portland sement i Sør-England ca 1825<br />
– Sementproduksjon i Norge fra 1890<br />
– Første moderne bru i Europa av armert betong : 1875<br />
Moderne <strong>no</strong>rsk betong bro: Atlanterhavsvegen<br />
29
Les mer:<br />
• Kompendiet i Materiallære, HIL, 2009<br />
• <strong>Betong</strong>boka, Norcem, Universitetsforlaget, 1995<br />
• Grunnleggende betongtek<strong>no</strong>l<strong>og</strong>i, Byggenæringen, 2004<br />
• Byggforskserien, Sintef Byggforsk<br />
• <strong>Betong</strong>konstruksjoner, prosjektering, Gyldendal, 2001<br />
• Eurocode 2: Prosjektering av betongkonstruksjoner<br />
<strong>og</strong> mye stoff du finner ved å søk på internett<br />
Bildene i presentasjonen er hentet fra Sintef/Byggforsk <strong>og</strong> ulike betongprodusenter<br />
30