Forelesning i faget Materiallære Betong Forelesning i faget Materiallære av Liv Torjussen høgskolelektor ved HIG

Innledning Betong har mange positive egenskaper som konstruksjonsmateriale Betong i bygg og anlegg

Teknologi Tilslaget utgjør 75 % av samlet volum Anbefalte og uønskede bergarter Gneis og granitt er bra Unngå alunskifer og humus Kornstørrelser Fra Grovt tilslag > 8mm til det fineste Silt: 0,002mm < kornstørrelse <0,06mm Finhetsmodul og siktekurve Finhetsmodulen finner vi ved å veie hver fraksjon og regne fraksjonens % -andel av samlet vekt Siktekurven gir et bilde av kornfordelingen for tilslagets ulike materialer

Sement Mineraler i sementen Ulike typer til forsjellig bruk kalsium (Ca) silisium (Si) aluminium (Al) og jern (Fe) Ulike typer til forsjellig bruk Standard Anlegg Industri Mur

Masseforhold og miljøklasser Bindemiddel er sement c og tilsetningsstoffer p Vann/sementforhold = v/c Masseforhold = M =v/c + p Miljøklasser etter NS 3420 Masseforhold LA = lite aggressivt miljø, innendørs 0,9 NA = noe aggressivt, utendørs 0,6 MA = meget aggressivt miljø 0,45 Etter ny standard NS-EN 206-1: Miljøklasse Bestandighetsklasse LA M90 NA M60 MA M45

Tilsetningsstoffer Hensikten Ulike typer Styrer størketiden Forbedrer støpeligheten Innfører luft i betongen Ulike typer Vannreduserende Superplastiserende Størkningsretarderende Størkningsakselererende Herdingsakselererende Luftinnførende Andre stoffer

Proporsjonering 1030 kg sand (tørrvekt) med kornstørrelse fra 0 til 8 mm 850 kg pukk med kornstørrelse fra 12 til 22mm 330 kg sement, MP 30 (modifisert portlandcement) 2 l tilsetningsstoff ”P” (vannreduserende) 172 l vann

Forskaling Utstøping Støttende og bærende Tradisjonell forskaling Systemforskaling Armeringen bindes opp i forskalingen Utstøping Betongen fylles på rett plass Komprimering med vibrator Fjerner luftlommer Fordeler betongen Jevner overflaten

Støpelighet Herding Hvor lett betongen lar seg støpe ut Separasjon Bleeding/vannseparasjon Separasjon av tilslag Herding Størkning/avbinding Hydratisering Økende fasthet 28-døgnsfastheten tid-fukt-temperatur

Vinterstøping Sommerstøping Frostbestandig tilslag Lavt v/c tall Oppvarmet betong Tildekking Finmalt rapid/industri sement Forskaling fri for is og snø Tilsetningsstoffer: Størknings/herdningsakselerator Superplastiserende Luftinnførende Sommerstøping Størkningsretarderende stoffer

Armert betong Armeringens funksjon Slakkarmering Høyfast, seigt og sveisbart stål Tar skjær, trykk og nesten all strekk Hindrer riss og svinn under herding Slakkarmering Kamstål fra Ø6 til Ø40 (diameter i mm) Kamstenger tar strekk og trykk Bøyler tar skjærspenninger Armeringsnett forenkler (i dekker og vegger)

Spennarmering/spennbetong Broer og dekker Høgkvalitetstål i kanaler Strekk i stålet, trykk i betongen Større styrke, mindre riss Fiberarmering Stålfibere Komposittfibere

Overdekning Ulike hensyn Krav avhengig av miljø Korrosjon Utstøping Heft/forankring Brannmotstand Krav avhengig av miljø Slakkarmering med ø ≥ 5mm: Miljøklasse LA NA MA Prosjektert overdekning 25 35 50

Bestandighet Armeringskorrosjon Positive faktorer: Høg alkalinitet (betong har ph>12,5) Lavt v/c forhold silika og flyveaske God overdekning Tett betong/lite riss God komprimering osv. Negative bidrag: Karbonatisering , CO₂ inntrenging (Ph synker) Høyt kloridinnhold (sjøvann, vegsalt ol.) Frost (frysing og tining i fuktig miljø) Sulfat/nitratsprenging Syreangrep Saltutslag/utluting

Brannmotstandsevne Avskalling under brannforløp: Brannisolering: Ubrennbart materiale Høy varmekapasitet Avskalling under brannforløp: Overflater, hjørner Eksplosivt ved rask oppvarming Brannisolering: Holder temperaturen under 500⁰C

Mekaniske egenskaper Fasthet – trykkfasthet Faktorer som reduserer fastheten: For høyt v/c-tall For mye/store luftporer Dårlig gradert tilslag Dårlig komprimering Separasjon Frysing i herdeperioden Tidlig uttørking Positive faktorer Sementtype Tilsetting av pozzolaner

Betongens stivhet Tetthet Deformasjon/nedbøyning ved belastning Tilslagets stivhet og mengde er avgjørende Tetthet Vanntett betong Minimalt med riss Nok armering Nok overdekning Rett plassert armering Tette skjøter/overganger

Materialfasthet Dimensjonering Laster Betongfasthet Bruksgrensetilstand Bruddgrensetilstand Laster Permanent last/egenlast Variabel last (Nyttelast og Naturlaster) Karakteristisk last er en statistisk verdi Betongfasthet Karakteristisk terningtrykkfasthet etter 28 døgns herding Fasthetsklasse C 25, C35, osv Karakteristisk fasthet er en statistisk verdi

Spenninger og tøyninger Arbeidsdiagram: Prøvestykke med tverrsnittsareal A (mm²) og lengde L(mm) utsettes for belastning/kraft F (N) som gir forlengelse Δ (mm) Spenning σ (N/mm²)= F/A og tøyning ε= Δ/L i ⁰/₀₀ Brudd ved ε= 3,5 ⁰/₀₀ Se trykkprøvemaskin side 15

Elastisitetsmodul, E-modul (forenklet : E= σ/ ε) er motstandsevne mot elastisk deformasjon E betong ca 23 000 N/mm² E stål ca 200 000 N/mm² Trykk Betong tåler mye trykk Strekk Armeringen må ta (nesten) all strekk Bøyning Gir trykk i tverrsnittes øvre del Gir strekk i nedre del Hovedarmeringen legges i nedre del i bjelker og dekker

Store strekkbelastninger gir sprekkdannelser Dimensjonsendringer Pga last, fukt, temperatur Store strekkbelastninger gir sprekkdannelser Redusert bæreevne Redusert bestandighet Kryp Svinn og svelling Riss

Levetid og gjenvinning Historikk Resirkulering Gjenbruk

Les mer: Kompendiet i Materiallære, HIL, 2009 Betongboka, Norcem, Universitetsforlaget, 1995  Grunnleggende betongteknologi, Byggenæringen, 2004  Byggforskserien, Sintef Byggforsk  Betongkonstruksjoner, prosjektering, Gyldendal, 2001  Eurocode 2: Prosjektering av betongkonstruksjoner og mye stoff du finner ved å søk på internett Bildene i presentasjonen er hentet fra Sintef/Byggforsk og ulike betongprodusenter