Betong- och armeringsteknik
Idag: Betong- och armeringsteknik Kapitel 1 – 6 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Inledning Normer och bestämmelser Hållfasthetslära (översiktligt) Formbyggnad Materialet betong Betongtillverkning (översiktligt)
Bilder hämtade från www.flickr.com 15 december 2014
Emma Enevold
3
Betong i Byggproduktion II Kunskaper och kommunikation som behövs vid uppförandet av en betongkonstruktion
Vid produktion av en betongkonstruktion ska de krav som samhället ställer på konstruktionen säkerställas 15 december 2014
Emma Enevold
4
Betong och armeringsteknikgäller för denna kurs
• vänder sig till arbetsledare, konstruktörer och allmänt intresserade av betong- och armeringsteknik • lärobok vid betongrelaterade utbildningar,
15 december 2014
Emma Enevold
5
Kapitel 1 – Inledning
Betong, ett material med anor…
15 december 2014
Emma Enevold
6
Kapitel 1 – Inledning
Armerad lera
15 december 2014
Emma Enevold
7
Kapitel 1 – Inledning
Akvedukter
15 december 2014
Emma Enevold
8
Kapitel 1 – Inledning
Pantheon i Rom
15 december 2014
Emma Enevold
9
Kapitel 1 – Inledning
Pantheons oarmerade kupol
15 december 2014
Emma Enevold
10
Kapitel 1 – Inledning
Betongens positiva egenskaper
• • • • • • • •
Beständighet Slitstyrka Täthet Brand- och ljudisolerande egenskaper Hög tryckhållfasthet Formbarhet Värmetrögt …något mer..?
15 december 2014
Emma Enevold
11
Kapitel 1 – Inledning
Betongens negativa egenskaper
• Låg draghållfasthet • Förädlingen av cement är en dyr miljöbov (materialet i sig är dock inte skadligt för miljön)
• Fult och tråkigt (?!?) • Brister i hanteringen kan ge stora konsekvenser! • …något mer..?
15 december 2014
Emma Enevold
12
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
Regler för byggande • Eurokod 2 • Svenska Betongföreningens handbok (bilaga till Eurokod 2)
• Standarder
15 december 2014
Emma Enevold
13
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
Europastandarder gäller Swedish Standards Institute
European Committee for Standardization (Engelska, tyska och franska)
-
Swedish Standards Institute
EN 123 SS-EN 123 ENV 123 och SS-ENV 123 hEN (harmoniserad standard) och Byggproduktförordningen (CPR) CE-märkning (varudeklaration)
15 december 2014
Emma Enevold
14
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
Några viktiga standarder på betongområdet - SS-EN 206:2013 grundstandard för betong Tillhörande tillämpningsstandard: SS 13 70 03 – Användning av EN 206:2013 i Sverige
- SS-EN 137010: Täckande betongskikt - SS-EN 13670:2009: Utförande Tillhörande tillämpningsstandard: SS 137006:2012 – Användning av EN 13670:2009 i Sverige
15 december 2014
Emma Enevold
15
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 13670:2009 – Utförande SS 137006:2012 – svensk tillämpningsstandard -
Utförandespecifikation Utförandeklass – nivå på kontroll och tillsyn Kompetensklass – anger kompetenskrav hos personal Toleranser Kontroller
15 december 2014
Emma Enevold
16
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 13670:2009 – Utförande SS 137006:2012 – svensk tillämpningsstandard • Den som leder och övervakar arbetet ska ha behörighet för given komptensklass • Kompetensklass 1 = högsta nivå och hårdast krav • I-T, II-T, III-T • I-U, II-U, III-U • I-E, II-E, III-E
(kompetens tillverkning) (kompetens utförande) (elementtillverkning)
• Boken innehåller teori för utförande klass II 15 december 2014
Emma Enevold
17
Emma Enevold
18
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Betong Grundstandard på betongområdet:
SS-EN 206:2013 Betong – Fordringar, egenskaper, tillverkning och överensstämmelse Tillhörande tillämpningsstandard:
SS 137003:2008 Betong – Användning av EN 206:2013 i Sverige - Exponeringsklasser - Hållfasthetsklasser - Specifikation av betong 15 december 2014
Emma Enevold
19
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Exponeringsklasser • Klassificering av miljöns inverkan på betongkonstruktioner • Grupperade efter angreppsmekanismer:
X0 – Ingen risk för korrosion eller angrepp XC – Karbonatisering (Carbonating) XD – Tösalt (Deicing) XS – Saltvatten (Seawater) XF – Frost XA – Aggressiv (kemiskt) 15 december 2014
Emma Enevold
20
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Exponeringsklasser XC – Korrosion orsakad av karbonatisering XC1 – Torr eller ständigt våt XC2 – Våt, sällan torr XC3 – Måttlig fuktighet XC4 – Cykliskt våt och torr
15 december 2014
Emma Enevold
21
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Exponeringsklasser XD - Korrosion orsakad av andra klorider än havsvatten XD1 – Måttlig fuktighet XD2 – Våt, sällan torr XD3 – Cykliskt våt och torr XS - Korrosion orsakad av havsvatten
XS1 – Luftburet salt XS2 – Ständigt under vatten XS3 – Tidvatten-, skvalp-, eller stänkzon 15 december 2014
Emma Enevold
22
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Exponeringsklasser XF - Angrepp av frysning/upptining med eller utan klorider XF1 – Måttlig vattenmättnad, utan avisningsmedel XF2 – Måttlig vattenmättnad, med avisningsmedel XF3 – Hög vattenmättnad, utan avisningsmedel XF4 – Hög vattenmättnad, med avisningsmedel eller havsvatten
15 december 2014
Emma Enevold
23
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Exponeringsklasser XA – Kemiskt angrepp XA1 – Obetydligt kemiskt aggressiv miljö XA2 – Måttligt kemiskt aggressiv miljö XA3 – Starkt kemiskt aggressiv miljö
15 december 2014
Emma Enevold
24
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Exponeringsklasser
15 december 2014
Emma Enevold
25
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206:2013 Hållfasthetsklasser Beteckning: C följt av två sifferpar t.ex: C 25/30
C 25/30 Tryckhållfasthet hos kub i MPa
”Concrete” Tryckhållfasthet hos cylinder i MPa 15 december 2014
Emma Enevold
26
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206-1: Specifikation av betong Betongspecifikation ska innehålla: -
Tryckhållfasthetsklass Exponeringsklass Största stenstorlek (d-max) Högsta tillåtna kloridhaltsklass Konsistensklass
15 december 2014
Emma Enevold
27
Kapitel 2 – Normer och bestämmelser
SS-EN 206-1: Hållfasthetsklasser
15 december 2014
Emma Enevold
28
Kapitel 3 – Grundläggande hållfasthetslära
Dimensionering Partialkoefficientmetoden, med krav på: - Bärförmåga - Säkerhetsklasser: SK1, SK2, SK3
- Styvhet - Sprickfrihet - Beständighet
15 december 2014
Emma Enevold
29
Kapitel 3 – Grundläggande hållfasthetslära
Brottyper Utifrån materialets plastiska och elastiska egenskaper: - Sprött brott går fort, utan förvarning, ex: dragbrott hos betong.
- Segt brott långsammare, föregås ofta av stora deformationer, ex: armeringsstång som dras till brott En armerad betongkonstruktion blir mer eller mindre seg.
15 december 2014
Emma Enevold
30
Kapitel 3 – Grundläggande hållfasthetslära
Spänningstyper -
Dragspänningar (+) och tryckspänningar (-) Böjspänning Skjuvspänningar Knäckning
15 december 2014
Emma Enevold
31
Kapitel 4 – Formbyggnad
Allmänt om formbyggnad
Betong är formbart Form är dyrt (30-60% av totalkostnaden) Tumma aldrig på säkerheten!
Krav på form och ställning finns i utförandestandarden SS-EN 13670:2009
15 december 2014
Emma Enevold
32
Kapitel 4 – Formbyggnad
Två principiella formbyggnadstyper
15 december 2014
Emma Enevold
33
Kapitel 4 – Formbyggnad
Formtyper: traditionell och systemform
15 december 2014
Emma Enevold
34
Kapitel 4 – Formbyggnad
Den stödjande formens delar ytform
spikregel band (bindreglar)
sträva 15 december 2014
utsättningsregel
Emma Enevold
stag och stagbricka eller lås/formlås 35
Kapitel 4 – Formbyggnad
Den bärande formens delar regel/ströregel
ytform
bockrygg stämp
15 december 2014
Emma Enevold
36
Kapitel 4 – Formbyggnad
Strävning - tumregler -
Sträva alltid mitt på stämpen Fäst punkt som kan uppta laster Fäst stämpen så nära toppen som möjligt Patentstämp, stämpbeslag och patentbalkar ska vara godkända av Arbetsmiljöverket - Tillräckligt stor kontaktyta i förbindelsepunkter - Vindlaster, stötlaster, materialupplag? - Kontakta konstruktör vid osäkerhet!
15 december 2014
Emma Enevold
37
Kapitel 4 – Formbyggnad
Krav på formen Krav som ställs på formar -
Formyta anpassad till kraven Täthet Ge rätt ytstrukur Uppta belastningar Renhet (rensluckor, spolning) Acceptabla deformationer (utifrån givna toleranser) Lätt att riva Säkerhet!
Krav på form och ställning finns i utförandestandarden SS-EN 13670:2009 15 december 2014
Emma Enevold
38
Kapitel 4 – Formbyggnad
Formytmaterial och formoljor Påverkar färdiga ytans: - Struktur - Ytavvikelse (jämnhet) - Färgjämnhet - Ytporighet - Ytskikthållfasthet
Formolja: - Täck hela formytan - Tunt och jämnt lager - Före armering - Tänk på: -
Vanliga formytmaterial - Stål - Plast - Plywood - Lösvirke 15 december 2014
Emma Enevold
Halkrisk Hudbesvär Brandrisk
39
Kapitel 4 – Formbyggnad
Beräkning av formtryck • Formtrycket är noll vid betongytan • Formtrycket ökar nedåt till nivån för maxtryck • Formtrycket bestäms av betongmassans: -
stighastighet (m/h) temperatur T (C) konsistens (sättmått i mm) densitet (ca 2400kg/m3)
• Formtrycket beräknas med hjälp av Figur 4.31 på s. 45 i boken. • OBS: Hydrostatiskt tryck ända ned till botten med SKB!
15 december 2014
Emma Enevold
40
Kapitel 4 – Formbyggnad
Övningsexempel 1
Beräkning av formtryck Övningsexempel formtryck: En tre meter hög pelarform gjuts med en stighastighet på sex meter i timmen. Betongens temperatur är +16 C och densiteten är 2400 kg/m3. Sättmåttet är 50 mm. Beräkna det dimensionerande formtrycket och ange hur djupt under betongytan det uppnås.
15 december 2014
Emma Enevold
41
Emma Enevold
42
Kapitel 4 – Formbyggnad
Övningsexempel 2
Beräkning av formtryck Övningsexempel formtryck: Ange dimensionerande formtryck för flytbetong i en fyra meter hög pelarform.
15 december 2014
Emma Enevold
43
Kapitel 4 – Formbyggnad
Övningsexempel 3
Dimensionering av bärande form Övningsexempel dimensionering bärande form: Dimensionera och rita en valvform för ett plattbjälklag med tjockleken 200 mm. Rumshöjd 2,4 m. Du har tillgång till följande virke på byggarbetsplatsen: - 25 x 95 mm, K12. - 45 x 95 mm, K12 - 70 x 170 mm, K12 15 december 2014
Emma Enevold
44
Kapitel 4 – Formbyggnad
Övningsexempel 4
Dimensionering av stödjande form Övningsexempel dimensionering stödjande form: Bestäm formtrycksfördelningen, dimensionera och rita en väggform som är 2400 mm hög. Du vill gjuta väggen inom två timmar. Betongens temperatur är +20 C och beställs med ett sättmått på 150 mm. Betongens densitet är 2400 kg/m3. Du har mycket 25 mm K12-virke på arbetsplatsen och väljer därför det som formytematerial.
15 december 2014
Emma Enevold
45
Kapitel 4 – Formbyggnad
Formrivning När? Stödjande form: Bärande form:
minst 6 Mpa 70% av föreskriven hållfasthet
Hur? - Varsamt: skada inte den unga betongen - Varsamt: demolera inte form som ska återanvändas - Staga fristående väggar - Säkerhetsstämp? 15 december 2014
Emma Enevold
46
Kapitel 4 – Materialet betong
Vad är betong? Cement
Cementpasta
Vatten Luft Tillsatsmaterial
Betong
Ballast I Ballast II
Ballast
Ballast III 15 december 2014
Emma Enevold
47
Kapitel 5 – Materialet betong
Ballastindelning Indelning i kornfraktioner och deras benämning Sten Fingrus Sand eller Stenmjöl
15 december 2014
Emma Enevold
64
32
16
8
4
2
1
0,5
0,25
0,125
0,063
Filler
[mm]
48
Kapitel 5 – Materialet betong
Ballast – maximal stenstorlek (D-max) Välj så stor stenstorlek som möjligt D-max begränsas av: – Konstruktionens storlek: D-max ≤ ¼ av konstruktionens minsta tvärmått – Minsta avstånd mellan armeringsstänger: D-max ≤ fritt avstånd mellan armeringsstänger – 5 mm. – Vid flera lager armering: D-max ≤ ca 2/3 av det fria avståndet mellan stängerna – Vid golvgjutningar: D-max ≤ 1/3 av golvtjockleken 15 december 2014
Emma Enevold
49
Kapitel 5 – Materialet betong
Tillsatsmedel Luftporbildare (L) Vattenreducerare (V) Flyttillsatser (F) Accelerator (A) Retarder (R) Övriga
15 december 2014
Emma Enevold
50
Kapitel 4 – Materialet betong
Vattencementtalet, vct.
[kg/m3] [kg/m3]
15 december 2014
Emma Enevold
51
Kapitel 4 – Materialet betong
Vattencementtalet, vct. Högt vct: • Mycket vatten • Lite cement • Stort avstånd mellan cementpartiklarna lätt att gjuta (dock separationsrisk) • Många och grova kanaler mellan partiklarna otät betong (dålig beständighet) låg hållfasthet Lågt vct innebär det motsatta.. 15 december 2014
Emma Enevold
52
Kapitel 4 – Materialet betong
Cement Portlandcement (bild: portlandklinker)
Tillverkas av kalksten och märgelsten 15 december 2014
Emma Enevold
53
Kapitel 4 – Materialet betong
Cementtillverkning
15 december 2014
Emma Enevold
54
Kapitel 4 – Materialet betong
Cement – de vanligaste cementtyperna Indelning utifrån reaktionshastighet: – Snabbt hårdnande (R) – Normalhårdnande (N) – Långsamt hårdnande (LH) (ovanligt i Sverige)
Utifrån andel Portlandcementklinker: – CEM I – CEM II – CEM III
> 95 % 65-94 % (sammansatta portlandcement) ≤ 64 % (slaggcement)
Utifrån hållfasthet: – klass 32,5 – klass 42,5 – klass 52,5 15 december 2014
Emma Enevold
55
Kapitel 4 – Materialet betong
Cement – de vanligaste cementtyperna Tilläggsbeteckningar MH låg värmeutveckling (moderate heating) LA Låg alkalihalt (Na2O, K2O) SR Sulfatresistent (låg aluminathalt) R Hög korttidshållfasthet (snabbhårdnande) N Normal korttidshållfasthet LL Kalksten (kalkfiller) V Flygaska D Silikastoff S Slagg 15 december 2014
Emma Enevold
56
Kapitel 4 – Materialet betong
Cement – de vanligaste cementtyperna Cement från Cementa: Byggcement Bascement Anläggningscement Snabbhårdnande
CEM II/A-LL 42,5 R (fasas ut) CEM II/A-V 52,5 N CEM I N SR 3 MH/LA CEM I 52,5 R
Cement från Cemex: Kompositcement Infracement Rapid 15 december 2014
CEM II/A-M (S-LL) 52,5 N CEM I 42,5 N-SR 3 MH/LA CEM I 52,5 R Emma Enevold
57
Kapitel 4 – Materialet betong
Puzzolaner • Låg kalkhalt (CaO) reagerar inte med vatten (måste aktiveras) • Reagerar med reaktionsprodukt (Ca(OH)2) från cementets hydratation. + + + +
Bidrar till hållfasthetstillväxten Ger en tätare betong Bättre kemisk beständighet Fungerar ”smörjande” på den färska betongmassan
-
Sänker pH Dålig sugbarhet vid vacuumsugning Temperaturberoende hållfasthetsutveckling Ställer högre krav på härdningsförhållandena
15 december 2014
Emma Enevold
58
Kapitel 5 – Betongtillverkning
Allmänt - Betongtillverkning i fabrik
- Tillverkningsklasser -
I/T: II/T:
C12/15 – C60-75 C12/15 – C25/30
- Tillverkningsklass
15 december 2014
utförandeklass..
Emma Enevold
59
Kapitel 5 – Betongtillverkning
Arbetbarhet/konsistens Arbetbarhet: ”Arbetbarhet är ett mått på den energi som behövs för att betongmassan skall kunna komprimeras, fylla ut formen och omsluta armeringen på ett tillfredsställande sätt”.
Konsistens: Bestäms med hjälp av olika konsistensmätare, där bestämning av sättmått eller utbredningsmått är de vanligaste metoderna.
15 december 2014
Emma Enevold
60
Kapitel 5 – Betongtillverkning
Arbetbarhet/konsistens • För en tät och stark betong krävs att ballastkorn omsluts av och hålrum fylls ut av cementpasta • Faktorer som påverkar arbetbarhet och konsistens: -
Vattenhalt!! Finmaterialhalt Ballastkornens form Tillsatsmaterial Tillsatsmedel
15 december 2014
Emma Enevold
61
Kapitel 5 – Betongtillverkning
Stabilitet, homogenitet, separation Stabilitet: Betongens förmåga att förbli homogen (inte separera)
Separation: -
Bruksseparation -
-
-
För hög vattenhalt För lite finmaterial Hård vibrering Hög störthöjd + tät armering
Stenseparation -
För hög vattenhalt För lite finmaterial Hård vibrering Hög störthöjd + tät armering Mycket torr konsistens
Vattenseparation -
Låg finmaterialhalt (cement, filler) Lång öppethållandetid
15 december 2014
Emma Enevold
62
Kapitel 5 – Betongtillverkning
Vatten (och luft..)
VATTEN (och luft..) BETYDER ALLT!!
15 december 2014
Emma Enevold
63
Kapitel 4 – Materialet betong
Betongens kretslopp (förenklat…) pH ≈ 7 - 8 Korrosion kan starta
Kalksten CaCO3
Cementtillverkning. Värme tillförs och CO2 avgår
Karbonatisering. Luftens CO2 tillförs (H2O bildas)
pH ≈ 12 - 13 Blockerar korrosion
Bränd kalk CaO
Kalciumhydroxid Ca(OH)2
Betongtillverkning. Vatten (H2O) tillförs 15 december 2014
Emma Enevold
64
Tack för idag!
Betong- och armeringsteknik
