Viden om SCC - Udførelse af in-situ

Generelt

Selvkompakterende beton (SCC) kan benyttes til at opnå udførelsesmæssige lettelser, men samtidigt kræver SCC også enkelte særlige hensyn under udførelsen for at der kan opnås et godt resultat. De udførelsesmæssige fordele opnås fx ved at anvende SCC til større gulvstøbninger, idet produktiviteten derved kan øges markant. SCC er i den forbindelse specielt velegnet til gulve, hvor der ikke er særlige krav til gulvets planhed, samt til gulve, hvor der efterfølgende skal pålægges slidlag/afretningsmørtel. Den øgede produktivitet skyldes bl.a., at der ikke skal udlægges (og efterfølgende fjernes) ledere, og der benyttes ikke vibratorbjælker samt, at udstøbningstakten kan foregå hurtigere.

Billedet viser udstøbning af et SCC gulv

På de følgende sider gennemgås nogle vigtige udførelsesmæssige aspekter ved in-situ støbninger, der – afhængigt af konstruktionen – bør inddrages ved planlægning af udførelsen. En samlet gennemgang findes også i SCC-Konsortiets håndbøger, som indeholder flere detaljerede anvisninger.

Transport

Transporttiden ved in-situ støbninger kræver særlig opmærksomhed, da tidsrummet, fra betonen blandes til den udstøbes, er afgørende for betonens flydeegenskaber på støbetidspunktet. Transporttiden kan derfor være afgørende for hvor ensartet den beton, der leveres til støbestedet er. Dette kan være et stort problem for fabriksbeton, der skal transporteres til byggepladser i stor afstand fra betonfabrikken, eller gennem tæt trafik.

Hvis der er store variationer i transporttiden, bør det derfor overvejes, om tilsætningen af det superplastificerende tilsætningsstof skal foretages i betonkanonen ved ankomst til byggepladsen i stedet for på betonfabrikken.

Vandret støbning

Nedenfor er nævnt nogle af de punkter, hvor støbning af SCC gulve er anderledes end støbning med traditionel beton. Det er typisk her, der kan opstå fejl under udførelsen, og hvor der derfor er behov for at sætte fokus på udførelsesmetoderne.

Underlag og forme
Når man benytter SCC, er det vigtigt at sikre sig, at formsamlingerne er tætte, og at formene er fastholdt til underlaget. Desuden bør støbeunderlaget være uden mulighed for at afgive lette partikler, der vil søge op til overfladen. Dette kan fx ske ved underlag af isoleringsplader, hvor færdsel på pladerne medfører, at ”fnuller” og småstykker brækker af og flyder ovenpå betonen.

Ved støbning direkte på kapillarbrydende underlag såsom leca er det ligeledes vigtigt at benytte fx et fintmasket lecanet, fiberdug eller andet støbeunderlag, så de enkelte nødder ikke flyder op i betonen. Ved placering af gulvvarmeslanger i SCC er det vigtigt at fastholde dem til armeringen, idet de ellers bevæger sig op i overfladen af gulvet under støbningen.

Ved udlægning af isolering op imod en kantafgrænsning såsom et randfundament, skal det sikres, at mellemrummet mellem isolering og kant er tætnet fx vha. mørtel. Dette gælder også, hvor isoleringen støder op imod gulvafløb og rørgennemføringer o.lign.

Anvendelsen af SCC stiller dermed højere krav til omhyggeligheden ved opstilling af form og forskalling samt etablering af støbeunderlaget.

Valg af flydeegenskaber for SCC
Erfaringsmæssigt anbefales det ikke at anvende for højt flydemål til SCC-gulve. Et tilstræbt flydemål i området 500-600 mm er oftest en fordel med maksimal stenstørrelse 16 mm. Hvis flydemålet overstiger 600-650 mm, er risikoen for separation stor, og der vil dannes områder med pastalag, som udgør svage 0områder i det færdige gulv. Ydermere vanskeliggør disse områder efterbehandlingen af gulvet.

En anden grund til ikke at vælge for højt flydemål til SCC-gulve er, at støbefronten derved bliver passende smal og det undgås at træde unødigt rundt i den friske SCC.

Det anbefales samtidig, at den plastiske viskositet til SCC-gulve vælges lavt for at lette afretnings- og juttearbejdet.

Udlægning og afretning
Til udstøbning af SCC gulve kan man enten benytte pumpe eller båndaflæsning. For at få optimal kontrol over udlægningen, når der anvendes pumpe, benyttes ofte et stålrør med en bøjning, som vist på nedenstående foto. Som traditionel beton bør SCC ikke falde fra for stor højde (ikke mere end ca. 1 meter) og bør udlægges ved opbygning af en støbefront, så risikoen for støbeskel minimeres. Støbefronten vil dog typisk være bredere end ved støbning med traditionel beton. For at undgå delaminering i områder mellem støbefelter bør man opstille feltbegrænsninger, så man undgår, at betonen flyder ind i nabofeltet. Desuden bør der ikke gå for lang tid mellem de enkelte støbninger, således at temperaturforskelle og manglende vedhæftning undgås. Dette punkt gør sig også gældende for traditionel beton, men ved SCC bør man være mere opmærksom, da det høje indhold af fillermateriale og indhold af superplastificering kan medføre ændrede egenskaber med hensyn til udtørring og afbindingstidspunkt i forhold til traditionel beton.

Udlægning af SCC med opbygget støbefront

SCC er som betegnelsen siger selvkompakterende beton, men den er ikke selvnivellerede, så derfor skal overfladen afrettes efter udlægning. Afretning foretages normalt ved jutning af overfladen og eventuelt brug af en planafretter. Støbehøjden og evt. faldforhold kontrolleres fx ved lasernivellering, hvor udstyret er monteret på en pladefodsstadie (et skaft med en vandret plade), der hviler på betonens overflade, og således ikke synker ned i betonen.

Afretning af SCC sker med jutter (plastikrør monteret på et skaft), der med små lodrette bevægelser langsomt føres over betonen for at dykke stenene.

For at undgå problemer med indesluttet luft (se også efterbehandling) og svækkelse af overfladen er det vigtigt, at man ikke påbegynder jutningen for tidligt. Afhængig af konsistens, temperatur og sammensætning bør der gå ca. 15-20 minutter efter udlægning. Det er desuden vigtigt at undgå at træde unødigt i den afrettede beton, da ”fodsporet” eventuelt kan efterlade indesluttet luft, som vil kunne medføre svækkelseri overfladen.

Hvis betonen ved leveringen har tendens til at skumme (en såkaldt skumbeton) vil det medføre en svækkelse af overfladen, idet øverste del af betonen risikerer at bestå af pasta uden tilslag.

For SCC kan for kraftig jutning medføre et pastalag i toppen, og dermed en svækket overflade. Hvis der først er opstået et sådant pastalag i toppen, kan det eventuelt trækkes af gulvet med jutteren (se foto).

Bræmme af pasta som følge af for højt flydemål

En for tidlig jutning kan ydermere have negativ indflydelse på overfladens planhed, og dermed er juttetidspunktet en yderst vigtig parameter for at undgå efterfølgende slibearbejde (se efterbehandling). Ved en for tidlig jutning kan der opstå en tynd vandfilm mellem jutteren og betonoverfladen, hvilket igen kan medføre punktvise fordybninger i overfladen. En sådan overflade vil efterfølgende kræve et større efterbehandlingsarbejde for at opnå en plan overflade.

Slebet overflade på gulv, der er blevet juttet for tidligt

Hvis der anvendes sten svarende til materialeklasse P, vil betonens tendens til separation kunne medføre, at der kommer for mange lette korn i betonoverfladen. Dette giver en ujævn og svækket overflade.

Som beskrevet ovenfor er der mange forskellige problemstillinger under udlægning og afretning af SCC gulve, der kan give anledning til skader eller svagheder i det færdige gulv. Det er derfor meget vigtigt, at den anvendte beton er robust og at læs, der viser tendens til separation, eller er for stive til at kunne omstøbe armeringen korrekt, bliver sorteret fra før udlægning. Desuden er det også påkrævet, at entreprenørens mandskab har erfaring med SCC for at opnå en tilfredsstillende gulvkvalitet.

Lodret støbning

Det er en stor fordel at anvende SCC til støbning af komplicerede konstruktioner som fx høje vægge eller konstruktioner med en geometri, der kræver store mængder armering eller mange udsparinger. I sådanne konstruktioner vil det ofte være vanskeligt at få vibreret traditionel beton tilstrækkeligt med stavvibrator, med mindre form og armering designes specielt, så der sikres adgangsforhold til vibratorstavene.

Lodrette støbninger er ét af de steder, hvor der er størst potentiale for at øge anvendelsen af SCC, idet andelen af lodrette konstruktioner, der støbes med SCC, er langt mindre end hvad der fx anvendes til gulve af SCC. Samtidig er lodrette støbninger det område, hvor arbejdsmiljøfordelene ved SCC er størst.

SCC's succes med til lodrette støbninger afhænger af betonsammensætning, flydeegenskaber, støbeteknik og formsystem, som vist i nedenstående figur.

Støbeteknik indeholder valg af støbehastighed og placering af indløb eller pumpeslange under udstøbningen. 

Betonens strømning ind i formen er afgørende for kvaliteten af den endelige konstruktion. Strømningen beskrives ved betonoverfladens position under udstøbningen og det indre strømningsforløb. Hvis en lille del af betonen betragtes, er det indre strømningsforløb et udtryk for betonens strømningsbane fra indløb til endelig placering i formen.  Ved at sammenholde strømningsforløbet, de reologiske egenskaber og betonsammensætningen vurderes det om det er muligt at opfylde krav og undgå defekter.

Form og forskalling
Krav til formens tæthed er som nævnt under vandrette støbninger højere for SCC end for traditionel beton.

Det anbefales, at lodrette forme til vægge og søjler dimensioneres for hydrostatisk tryk fra betonen i sin fulde støbehøjde. SCC udstøbes oftest med støbetakter, som er væsentligt højere end de 1 til 1½ m pr. time, som normalt anvendes ved traditionel beton. Det betyder, at antallet af formstag er højere ved SCC end ved traditionel beton og i nogen tilfælde skal også selve formsystemet forstærkes.

Formfyldning og valg af flydeegenskaber

For at opnå en fuldstændig formfyldning skal betonen kunne strømme ud i ethvert hjørne af formen. De styrende parametre for formfyldning er den anvendte støbeteknik og flydeegenskaber.

For vægstøbninger skal betonen typisk selv flyde uden mulighed for at betonarbejderne kan påvirke den med skov og rive mv. Formfyldningens kompleksitet er selvsagt meget afhængig af væggens tykkelse, armeringens tæthed og antallet af udsparinger mv.

"Håndbog for udførelse af SCC" indeholder en række anbefalinger af, hvordan flydeegenskaberne bør vælges udfra ovenstående.

Oftest vil man vælge en SCC med høj viskositet til lodrette støbninger, da risikoen for dynamisk separation og blokering mindskes. Dette medfører imidlertid øget risiko for luftblærer i væggens overflade og større fokus på fyldningsteknik.

Separation
Den statiske separation svarer til, at stenene begynder at synke, når betonen ikke er i bevægelse. Der er foreslået teoretiske modeller til at estimere risikoen for statisk separation, hvor der betragtes én kugle i en væske. Dynamisk separation foregår, når betonen er i bevægelse.

Risikoen for separation kan udtrykkes som en funktion af partiklens densitet, væskens densitet, partiklens dimensioner og væskens flydespænding. En partikel vil begynde at synke, hvis tyngdekraften overvinder opdriften og friktionskræfterne på overfladen. En stor partikel vil synke nemmere end en lille partikel pga. af en mindre specifik overflade [m^-1]. Det betyder også, at kornstørrelsesfordelingen har betydning, da mindre partikler kan virke som opdrift på større partikler. Væskens plastiske viskositet er et udtryk for, hvor hurtigt partiklen synker. 

Der findes pt. ikke pålidelige teoretiske modeller til at forudsige den statiske og dynamiske separationsrisiko og der mangler pålidelige kvantitative målemetoder, der kan benyttes på den friske beton. For den statiske separation må man således indtil videre forlade sig på en kvalitativ visuel bedømmelse af betonen, hvor det anbefales at benytte fotodokumentation. Vurdering af risikoen for dynamisk separation beror på udførelsesmæssige erfaringer. Hvis betonen udviser statisk separation, skal betonen ikke benyttes, idet der er stor risiko for at der kan forekomme en betydelig dynamisk separation ved udstøbningen.

Risikoen for dynamisk separation er meget afhængig af strømningsretningen og strømningsafstanden. Risikoen for dynamisk separation stiger, når betonen skal strømme opad og henover eksisterende lag ved udsparinger og endevægge. Risikoen stiger ydermere, hvis strømningsafstanden øges. En opadrettet strømning forekommer bl.a. når betonen pumpes ind fra bunden af en form. Risikoen for dynamisk separation kan reduceres ved at undgå en opadrettet strømning eller ved at øge flydespændingen og den plastiske viskositet.    

Hvis der opstår dynamisk separation under fyldning af lodret form, vil der opstå et pastalag på toppen af betonen, og det kan være nødvendigt at foretage en afrensning af det øverste lag for at opnå ru støbeskel og tilstrækkelig styrke. Nedenfor ses eksempler på dette.

Ingen separation. Tommestok kan neddykkes. Ingen separation, sten ses tydeligt i overfladen.

Markant separation. Tommestok neddykket til den tydeligt møder modstand fra sten, svarende til ca. 10 cm.

Blokering
Blokering er defineret som betonens evne til at passere armering uden at separere, dvs. stenene følger med igennem armeringsnet og mellem armering og formsider. De faktorer, som influerer på blokeringsrisikoen er blokeringsforholdet (forhold mellem passageafstand og maks. stenstørrelse), armeringstætheden, pastaens reologiske egenskaber (evnen til at bære sten), tilslagsvolumen, tilslagsform og strømningshastigheden. Som en håndregel anbefales det i alle tilfælde ikke at benytte et blokeringsforhold mindre end 2 og at anvende en eller flere af metoderne omtalt under Testmetoder i tilfælde af tvivl.

Overfladefinish
Formsystemet, støbeteknik og de reologiske egenskaber har stor betydning for at opnå ensartede overflader og et fåtal af luftporer i overfladen. Der kan normalt anvendes samme formmaterialer og formolier til SCC, som der anvendes til traditionel beton. De mest ensartede overflader opnås ved at anvende nye forme, idet gamle og slidte forme giver større risiko for farvevariationer i overfladen. Hvis der anvendes for store mængder formolie, kan dette medføre øget mængde luftporer i overfladen. Det kan derfor være en fordel at anvende en mere tyndtflydende formolie end normalt. 

Placering af indløb under udstøbning og støbehastigheden har betydning for overfladefinish. Det er fordelagtigt, at have placeret sit indløb under overfladen, da det medfører en længerevarende kontinuerlig strømning langs formsiderne, som kan smøre siderne. De pæneste overflader opnås ofte, hvis betonen pumpes ind i bunden af formen, eller ved at pumpestudsen hele tiden holdes let neddykket i den allerede udstøbte beton. Således opnås færrest luftblærer ved at støbe fra bunden og op mod 4 gange så mange ved støbning med ½ m fald over overfladen. Støbehastigheden har betydning for om luftbobler kan må at migrere til betons fri overflade eller indkapsles med risiko for at blive transporteret til formsiderne.

Efterbehandling

Hurtig afdækning af overfladen er nødvendig for at undgå plastiske svindrevner. På grund af det højere fillerindhold i SCC er tiden fra udstøbning til det tidspunkt, hvor afdækningen tidligst skal være etableret ofte halveret i forhold til ved anvendelse af traditionel beton. Det høje indhold af finstof medfører desuden risiko for skorpedannelse i overfladen, som følge af for hurtig udtørring. Ofte vil det være vanskeligt at afdække store gulvflader hurtigt nok med plast. I sådanne tilfælde bør der i stedet påsprøjtes et forseglingsmiddel, der på et senere tidspunkt kan fjernes ved slyngrensning, hvis det er nødvendigt for den efterfølgende påklæbning af gulvbelægning eller maling af gulvet.

Vingeglitning vanskeliggøres af, at SCC, på grund af det høje fillerindhold samt superplastificerende stoffer, har en tendens til gummihud på overfladen. Dette medfører, at den indblandede luft i betonen samles nogle millimeter under betonens overflade i stedet for at forsvinde op i atmosfæren. Dette fænomen kan gøre det umuligt at vingeglitte uden at ødelægge overfladen. Nogle betonleverandører fraråder generelt brug af vingeglitter og anbefaler i stedet en tallerken- eller planglitter.

Slibning af gulvet efter hærdning er en mulighed, som prismæssigt kan konkurrere med traditionel glitning. Ved en slibning undgår man ventetiden, indtil glitningen kan påbegyndes. Ventetiden kan, i forhold til traditionel beton, blive noget længere for SCC, hvis betoneleverandøren ikke har taget forholdsregler mod dette. Skal det færdige gulv fremstå som sleben overflade og uden skrabespartling, stiller dette dog store krav til udførelsen af gulvet, idet der efter slibningen ofte ses et stort antal huller i overfladen.

Det skal dog bemærkes, at slibning vil reducere noget af den arbejdsmiljømæssige gevinst ved brug af SCC set i forhold til traditionel beton.

Fremkomst af huller efter slibning af SCC beton

De nuværende selvkompakterende betoner har en tendens til mange små luftbobler i betonen, ca. 1-7 mm i diameter. Luftboblerne vil kunne give små huller i overfladen ved en slibning. Det er dog sjældent disse huller fra indblandet luft, der giver anledning til problemer. Det er derimod væsentligt større huller, som optræder hvis udførelsen ikke har været korrekt. Hullerne er forårsaget af indesluttet luft, der søger op mod overfladen, og medfører huller med lodrette vægge eller kratere.

Hul med lodrette sider i SCC gulv

Der synes umiddelbart at være en sammenhæng mellem tidspunktet for jutningen og fremkomsten af de mere markante lufthuller i overfladen. Begynder man at jutte for tidligt, synes risikoen for de markante huller i overfladen at værre stor, som det fremgår af afsnittet om udførelse af vandrette støbninger.