Viden om SCC - Sammensætning af SCC

Sammensætning af en SCC-recept

Grundlæggende sammensættes SCC efter de samme principper, som man benytter ved proportionering af almindelig blødstøbt beton. Processen kan derfor helt traditionelt opdeles i følgende delprocesser:

• Sammensætning af tilslag
• Sammensætning af pastafasen og evt. luftindblanding

For SCCs vedkommende er der blot tale om beton med specielle krav til den friske beton, idet den både skal være meget flydende og samtidig udvise stabilitet under transport og udstøbning.

Det er yderst vanskeligt at modellere bearbejdeligheden af frisk beton. Derfor er det ikke muligt at sammensætte en beton med bestemte flydeegenskaber udelukkende på baggrund af teoretiske beregninger. Ved at kombinere teori med mere erfaringsbaserede metoder, er det dog muligt at sammensætte en recept, der kun kræver mindre justeringer ved prøveblanding.

I "Håndbog for sammensætning af SCC" er der givet en materialemodel, der opfatter betonen som to faser svarende til pasta og tilslag.

Tilslag

Materialevalget vil især for tilslagets vedkommende være geografisk – og i sidste ende økonomisk - betinget. Det er derfor ofte et spørgsmål om at sammensætte et begrænset antal tilgængelige materialer på den mest hensigtsmæssige måde, mere end det er et spørgsmål om at udvælge de bedst egnede tilslagsmaterialer.

Sammensætning af tilslaget til SCC anbefales at foregå ved pakningsanalyse. Her bestemmes den optimale sammensætning teoretisk på baggrund af informationer om de enkelte tilslagsmaterialers egenpakning og kornkurve.

Fastsættelse af tilslagsmængden
Ved fastlæggelse af de absolutte mængder af tilslag, skal der tages højde for, at det er nødvendigt med et vist pastaoverskud for at opnå en passende bearbejdelighed. Pastaoverskuddet er den mængde pasta (og evt. luft), der er nødvendig ud over den mængde pasta, der fylder hulrummene imellem tilslagspartiklerne.

For SCC vil et pastaoverskud på 140-160 l pr. m3 beton være passende. Det svarer nogenlunde til pastaoverskuddet for en traditionel, luftindblandet beton med v/c-forhold 0,40, hvor bearbejdeligheden er justeret vha. pastamængden til et sætmål i intervallet 140-220 mm.

Når pastamængden for SCC ikke er markant højere end for traditionel beton, skyldes det, at SCC's flydeegenskaber i høj grad styres ved at ændre på pastaens flydeegenskaber vha. tilsætningsstoffer.

Eksempel: Tilslaget er sammensat vha. pakningsanalyse
Hvis tilslaget er sammensat vha. pakningsanalyse, er hulrumsvolumenet i det tætpakkede tilslag kendt, og så kan den samlede pastamængde (hulrumsvolumen + pastaoverskud) beregnes.

Hvis pastaoverskuddet fx er 150 l pr. m3 og den aktuelle tilslagskombination har en pakningsgrad på 0,808, bliver den samlede pastamængde inklusiv luft:

150 + (1000 - 150) x (1-0,808) svarende til 310 l pr. m3.

Resten af betonens volumen udgøres af tilslag, som udgør 690 l pr. m3 beton.

Pasta

Sammensætning af pastaen
For at opnå god stabilitet i pastaen, skal volumenforholdet mellem vand og faste partikler typisk ned i området svarende til et v/c-tal på 0,36 - 0,40. Da dette i mange tilfælde vil medføre unødvendigt høje styrker, kan en del af cementen med fordel substitueres med flyveaske eller andet pulvermateriale. Pastaens egenskaber kan desuden reguleres ved at bruge forskellige tilsætningsstoffer.

Nedenfor er en liste over forskellige muligheder for at styre pastaens egenskaber ved at kombinere forskellige delmaterialer.

Flyveaske
Flyveaskemængden kan fx vælges i området 15-30 % af pulvermængden, hvor den nedre ende repræsenterer betoner, hvor hurtig afbinding samt tidlig og/eller høj styrke ønskes. Ved substitution af cement med flyveaske, bør man i denne sammenhæng tænke i volumen, dvs. at 1 kg cement kan erstattes med ca. 0,7 kg flyveaske, svarende til en ”volumen-faktor” på 1,4. På grund af flyveaskens kugleformede partikler vil man ofte have lidt større faststofindhold i pastaen, uden at denne bliver unødig tyktflydende.

Mikrosilica
Mikrosilica har en tendens til at gøre pastaen mere tyktflydende, men kan omvendt afhjælpe bleedingproblemer, hvis sandet er lidt for groft. Det bør dog ikke tilsættes i for store mængder; 3-5 % af pulveret vil sædvanligvis være passende.

Superplastificerende tilsætningsstoffer
For de superplastificerende tilsætningsstoffer bør doseringsmængderne vælges efter leverandørens anvisninger. Databladene anfører ofte meget vide grænser for dosering, men et udgangspunkt kunne være en dosering lidt over midtpunktet i intervallet.

Betonens følsomhed overfor variationer i vandindhold vil generelt øges med øget dosering af superplastificerende tilsætningsstoffer, hvorfor meget høje doseringer sjældent er ønskelige. Omvendt skal man naturligvis op på en dosering, hvor pastaen opnår de ønskede flydeegenskaber.

Herudover har cementtypen en vis betydning, fx vil Aalborg Portland Lavalkali Sulfatbestandig Cement og AALBORG WHITE® typisk have et mindre doseringsbehov (ca. 25 %) end Aalborg Portland RAPID cement og Aalborg Portland BASIS cement. Flyveaske har ligeledes et lavere doseringsbehov end cement, så fordelingen mellem cement og flyveaske vil også have betydning, hvis doseringen sker på pulverbasis.

Luft
I Danmark produceres SCC næsten uden undtagelse med indblandet luft, og et luftindhold på 5-7 % vil som regel være passende. Hvis luftindblanding udelades, skal volumenet af den øvrige del af kitmassen øges. Dette er en af årsagerne til, at man i andre lande opererer med højere pulverindhold end i Danmark.

Indblandet luft har endvidere den fordel, at den har en stabiliserende virkning på pastaen i kraft af svage elektrokemiske bindinger mellem partikler og luftbobler. En ulempe ved luftindblanding er dog, at man dermed også har et luftindhold, som skal styres.

Eksempler

Selv når styrkeklassen er kendt, er det ikke muligt at foreskrive én SCC-universalrecept, der er optimal på alle anvendelsesområder. Ud over de enkelte delmaterialers konkrete egenskaber, afhænger recepten fx også af:

• betonens anvendelse – er det fx en gulvbeton, der skal kunne glittes?
• krav til styrkeudvikling – fx er der typisk større krav til tidlig styrke i en elementproduktion end for beton til konstruktioner, der støbes in-situ.
• andre krav, fx arkitektoniske krav til betonens farve.

Nedenfor er givet tre konkrete eksempler på SCC-recepter til forskellige formål:

* dosering afhænger af fabrikat