Fråga Experten: Beräkna betonghållfasthet?

Jag undrar om det finns någon formel för att beräkna betonghållfasthet om man vet vattencementtal, cementtyp och exponeringsklasser?
/Krister

Det som främst påverkar betonghållfastheten är vatten-cement-talet (vct), men även lufthalt och cement typ har stor betydelse. Luften sänker uppskattningsvis hållfastheten med 5% för varje ökad % luft. En lufttillsatt betong (för frost) brukar ha 4-5% luft, vilket ungefär sänker en hållfasthetsklass relativt en betong utan lufttillsats (1-2% naturlig). Cement klassas in efter en rad egenskaper (SS-EN 197-1) där bl.a. dess hållfasthetsklass anges (42,5 eller 52,5 MPa för cement på svenska marknaden) och beskriver tryckhållfasthet det minst ger efter 28 dygn med vct 0,50 (20 grader vattenlagrat). En annan faktor man behöver beakta är lagringsförhållanderna (fuktighet och temperatur). Vattenlagrade prover ger lägre värde när betongen trycks, men är å andra sidan mer gynnsamt för betongens hårdnande på lång sikt. Hög tidig temperatur påskyndar, men ger en lägre hållfasthet på sikt. Vid högre hållfasthet (över ca 80 MPa) är det ofta ballasten som begränsar, så även om man då sänker vct så ger det ingen ökad hållfasthet såvida man inte byter till en hårdare. Dessutom påverkas hållfastheten av om det är krossad eller naturlig ballast. Alternativa bindemedel (slagg, flygaska och silikastoft) påverkar också, och för att komma hyfsat nära betong utan detta tillämpar man ekvivalent vct (vctekv) där tillsatsatmaterialen tillgodoräknas med en effektivitetsfaktor (k). Man har valt 28 dygn som norm för att exempelvis prova hållfastheten, men tillväxten fortsätter efter detta om en i minskad takt. Så efter 10 år kan det öka med runt 50% i hållfasthet relativt 28 dygn. För betonger med högre vct (över ca 0,40) finns som regel ett överskott på vatten för dess hårdnande, medans vid låga vct är det underskott på vatten och tillväxten kan avstanna och cementkornen kommer inte reagerat fullt ut.

Vad jag vill säga är att det är svårt att med en enkel formel räkna om vct till en hållfasthet, så även om man vet cementets hållfasthetsklass och hur mycket luft betongen innehåller. Man kan exempelvis se relativt stora skillnader mellan olika betongfabriker, trots att förutsättningarna kan tyckas vara identiska och de borde ha likvärdig hållfasthet på betongen. Många gånger kan variationer i tryckhållfastheten härledas till cementet, lagringstemperatur, osäker grusfukt eller ”svajig” luft (av olika anledningar). Exponeringsklasserna påverkar inte hållfastheten, men ger däremot ett krav högsta vct eller om betongen skall ha en lägsta lufthalt alternativt frystestas. Lite grovt ger vct 0,65 hållfasthetsklass C25/30 (utan lufttillsats), och sedan för varje minskning i vct med 0,05 ökar betongen
ungefär en hållfasthetsklass. Och om jag försöker mig på det matematiska sambandet för 42,5 respektive 52,5 cement blir det enligt figuren nedan. Cementa’s Bygg- och Anläggningscement är 42,5 medans Bas- och SH-cement är 52,5. Cemex cement STD, Rapid och Komposit är 52,5.

Oskar Esping, tekn. dr. Thomas Betong och Thomas Concrete Group