Om betong och uttorkning

2017-10-10

Cementa arbetar löpande för att minska koldioxidutsläppen från våra produkter. Ett viktigt steg i detta är att ersätta delar av den koldioxidintensiva klinkern med andra restmaterial som flygaska, så kallade mineraliska tillsatsmaterial.

2012 introducerade Cementa den miljöprofilerade produkten Bascement, som tack vare sitt innehåll av flygaska ger med ett väsentligt minskat koldioxidavtryck. Jämfört med portlandcement, CEM I, ger Bascement cirka 20 % lägre utsläpp. Jämfört med Byggcement är minskningen i storleksordningen 8­-10 %.

Utöver de viktiga klimatvinsterna är Bascement även uppskattad av kunderna då den är mer lättarbetad och till exempel lämpar sig väl tillsammans med krossballast, som av miljöskäl allt oftare ersätter naturgruset.

Vi på Cementa är trygga med att cement med inblandning av flygaska är och kommer fortsätta att vara utmärkta produkter i det hållbara samhällsbyggandet, där vi värnar om människors hälsa, klimatet och våra kunders effektivitet.

Utveckling av nya produkter 

Vid utveckling av nya produkter är målet att egenskaperna från produktens föregångare känns igen.

Vi anpassar alltid klinkerns egenskaper för att den tillsammans med exempelvis flygaska ska bli ett cement med specifika egenskaper.

Vid introduktionen av Byggcement 1999 och Bascement 2012 gjordes jämförande uttorkningsprovningar i vårt eget laboratorium och vid Lunds Tekniska Högskola enligt då gällande kunskap kring mätteknik. Byggcement jämfördes med Slite Std P (CEM I) och Bascement jämfördes senare med Byggcement. Alla prover gav tillfredsställande resultat. För underlag är du välkommen att kontakta oss.

När det gäller uttorkning av betong vet vi att:

  • Val av vattencementtal (vct) har störst påverkan på uttorkningstiden.
  • Cementets egenskaper påverkar uttorkningen.
  • En tät betong, lågt vct, gör det betydligt svårare att mäta fukthalten rätt.

Om flygaskan vet vi att:

  • Betongens egenskaper kopplat till uttorkning beror på hur mycket flygaska som blandas in.
  • Om halten för Cem II/A-V (20%) inte överskrids så påverkas inte egenskaperna. Bascement innehåller 14 % och ligger därmed på den säkra sidan.

Flygaskans inverkan på betongen – 3 områden

Bascement är en kvalitetsäkrad produkt innehållande flygaska. Flygaskan förbättrar i flera avseenden betongen egenskaper. Nedan förklaras i mer tekniska termer hur flygaska påverkar vissa av cementets egenskaper som är av vikt för betongs uttorkning.

1. Flygaskans inverkan på porstrukturen

Betongens porstruktur påverkas av cementklinkerns kemiska sammansättning, hur finmald den är och av den inblandade flygaskan. Detta har undersökts på flera håll, bland annat på CBI.

Inblandning av flygaska har inverkan på porstrukturen, liksom cementklinkerns kemi och finhet. Mycket information kring detta finns i litteraturen.

Resultat från en undersökning vid CBI visar att porstrukturen i cementpasta med Bascement redan efter 2-3 dygn är likvärdig den som uppstår i motsvarande cementpasta med enbart portlandcement. I figuren nedan redovisas ålder och porstorleksfördelning för cementpastor med vattenbindemedelstal vbt=0,45. Vid höga inblandningar av flygaska och oförändrade klinkeregenskaper fås däremot helt andra egenskaper vilket också avspeglas i porstrukturen.

För Bascement som normalt innehåller 14 % flygaska är alltså porstrukturen och dess utveckling relativt lik den som ses med jämförbar portlandcement.

Flygaskans inverkan på hur porstrukturen utvecklas 

Figur 1. Figur 1. Porstorleksfördelning vid olika åldrar bestämd med kvicksilverporosimetri för olika inblandningar av flygaska. C är ett portlandcement(CEM I) från Norcem snarlik Cementas gamla Std P och CEM II/A-V är Bascement. Resultat fram till 91 dygn är publicerade i Muller m.fl. (2015).
Figur 1. Porstorleksfördelning vid olika åldrar bestämd med kvicksilverporosimetri för olika inblandningar av flygaska. C är ett portlandcement(CEM I) från Norcem snarlik Cementas gamla Std P och CEM II/A-V är Bascement. Resultat fram till 91 dygn är publicerade i Muller m.fl. (2015).

2. Flygaskans inverkan på kemisk bindning av vatten

Med de låga vattencementtal som i dag används förlitar vi oss till största del på betongens självuttorkande förmåga. Mindre vatten binds kemiskt av flygaskan när den reagerar, men detta vägs upp av flera andra effekter.

Omfattande forskning visar att förmågan att binda vatten kemiskt kan variera beroende på bindemedlets sammansättning. Signifikanta skillnader har endast påvisats vid stora inblandningar av puzzolana material som exempelvis flygaska. Dessa mängder förekommer inte i Bascement och är troligen inte heller aktuella för bindemedel som används i betong där en snabb uttorkning är önskvärd.

Vid användning av Bascement kan alltså mängden kemiskt bundet vatten förväntas vara jämförbar med motsvarande portlandcement (CEM I).

Figur 2. Figur 2. Exempel på flygaskans inverkan på mängden kemiskt bundet vatten vid vattenbindemedelstalet, vbt = 0,30.; från Zeng m.fl. (2012) samt en förklaring. Flygaskan bidrar till en ökad hydratationsgrad hos portlandcementen p.g.a. ökat vct (mer tillgängligt vatten för cementen) och en positiv nukleationseffekt.
Figur 2. Exempel på flygaskans inverkan på mängden kemiskt bundet vatten vid vattenbindemedelstalet, vbt = 0,30.; från Zeng m.fl. (2012) samt en förklaring. Flygaskan bidrar till en ökad hydratationsgrad hos portlandcementen p.g.a. ökat vct (mer tillgängligt vatten för cementen) och en positiv nukleationseffekt.

3. Flygaskans inverkan på fysikalisk bindning av vatten

Fuktjämviktskurvor, även kallade sorptionsisotermer, talar om för oss hur mycket vatten som binds fysikaliskt i betongen vid olika relativa fuktigheter i den omgivande luften.

Fuktjämviktskurvor gäller vid en given temperatur, är svåra att bestämma och resultaten kan variera med bland annat mätmetod, ålder, ballast och vct. I litteraturen förekommer även beräknade kurvor, vilket komplicerar jämförelser. För att kunna dra några slutsatser är det därför helt nödvändigt med jämförande provningar utförda vid samma tillfälle och under samma förutsättningar.

Ett exempel där flygaskans inverkan har undersökts redovisas i Figur 3. Även när fuktjämviktskurvor studeras är det tydligt att flygaskans inverkan blir markant först vid halter som är betydligt högre än i Bascement. Detta överensstämmer även med de resultat som redovisats i föregående figurer.   

Bascementets förmåga att fysiskt binda vatten bedöms vara likvärdig ett portlandcement (CEM I).

Figur 3. Figur 3.  Jämförelse av fuktjämviktskurvor för bruk med flygaska; från Xu (1992).
Figur 3. Jämförelse av fuktjämviktskurvor för bruk med flygaska; från Xu (1992).

Slutsatser av forskningen

Forskningen visar att:

  • Förmågan att kemiskt och fysikaliskt binda vatten kan variera beroende på bindemedlets sammansättning. Signifikanta skillnader har endast påvisats vid stora inblandningar av puzzolana material som t.ex. flygaska.
  • Porstorleksfördelningen kan variera beroende på bindemedlets sammansättning. Signifikanta skillnader har endast påvisats vid stora inblandningar av puzzolana material som t.ex. flygaska.

Bindemedel med stora mängder flygaska används i regel inte i en betong där en snabb uttorkning är önskvärd. Bascement som innehåller cirka 14 % flygaska kan baseras på redogörelsen ovan förväntas ha likvärdig porstruktur samt förväntas ha likvärdig förmåga att binda vatten som portlandcement framtagen för samma applikation. Bascement är väl anpassat för användning till alla vanliga betongapplikationer inklusive betong med uttorkningskrav.

Referenslista:

Mueller m.fl (2015): Development of pore structure and hydrate phases of binder pastes blended with slag, fly ash and metakaolin. A comparison. 14th International Congress on the Chemistry of Cement, Beijing, China.

Xu (1992): Structure of Hardened Cement-Fly Ash Systems and Their Related Properties. Avdelningen för byggnadsmaterial 92:7, Chalmers tekniska högskola.

Zeng m.fl. (2012): Determination of cement hydration and pozzolanic reaction extents for fly-ash cement pastes. Construction and Building Materials 27 (2012) 560–569.
 


 

2017-04-28

Vi har fått frågan kring betong och uttorkning, och främst kopplat till cement med mineraliska tillsatsmaterial.

Är det tryggt att använda dessa produkter? Vårt svar är ja – det är utmärkta produkter.

Flygaskecement är en etablerad cementprodukt som har använts länge och i stor skala ute i Europa. Vårt norska systerbolag Norcem har sålt cement med flygaska i drygt 30 år och har sedan dess inte stött på diskussioner om problem med uttorkningen.

2012 introducerade Cementa den miljöprofilerade produkten Bascement, med ett väsentligt minskat koldioxidavtryck. Utöver de viktiga klimatvinsterna är Bascementen även uppskattad av våra kunder då den är mer lättarbetad. Den fungerar särskilt väl tillsammans med krossballast som allt oftare ersätter naturgrus i betongen.

Vi vill öka den samlade kunskapen
Uttorkning är ett mycket komplext område. Hur den förlöper avgörs av ett antal faktorer som själva bindemedlet, betongsammansättningen och arbetsutförandet. Dessutom finns det alltid en grad av osäkerhet i fuktmätningsmetoderna som sådana.

För att säkerställa att vi har full kunskap om den cement vi säljer så har vi sedan i januari inlett nya provningar på Bascement, där vi nu får möjlighet att verifiera våra tidigare resultat. Vi har ett kvalitetssäkrat upplägg för provningar där hänsyn tas till olika risker.

Cementa har lång erfarenhet på området som vi gärna delar med oss av. För att även öka den gemensamma kunskapen om fuktmätning i branschen tittar vi nu på möjligheten att samla ett antal aktörer inom fuktmätning, från betongsidan och forskningsvärlden för vidare diskussioner. På så vis hoppas vi kunna stärka både samsynen och samarbetet i de här frågorna.

En hållbar och kvalitetssäkrad cement idag och i framtiden
Vi på Cementa är trygga med att cement med inblandning av exempelvis flygaska eller slagg är och kommer fortsätta att vara utmärkta produkter i det hållbara samhällsbyggandet, där vi värnar om människors hälsa, klimatet och våra kunders effektivitet.

Vi kommer att hålla er informerade om våra resultat och hur ärendet fortskrider.

Om du har frågor eller funderingar om detta, tveka inte att ta kontakt med oss.

Stefan Sandelin, Utvecklingschef Cementa, tel 08-625 6820

Mats Hellström, Försäljningschef Cementa, tel 070-371 09 10

Stefan Sandelin

Utvecklingschef
Tfn: 
08-6256820

Mats Hellström

Försäljningschef
Tfn: 
0703-71 09 10