Hem Teknik Fukttransport i betong – inte längre okänt

Fukttransport i betong – inte längre okänt

För traditionell betong av portlandcement känner vi egenskaperna för fukttransport sedan länge. För betong med tillsatsmaterial är kännedomen inte lika självklar. Men nu har vi äntligen fått tillgång till en del långtidsdata och det finns en mätmetod som passar för korttidsdata.

Text: Lars-Olof Nilsson, Moistenginst.

I kapitel 17 i den nya Betonghandbok Material, Del 2, utgåva 3, (2020), kombineras kunskaper om fukt i traditionell betong från tidigare utgåva 2 med innehållet i fuktkapitlet i Betonghandbok Högpresterande Betong. Till detta har fogats de begränsade kunskaper vi har om dagens betong baserad på cement med olika tillsatsmaterial.

I en tidigare artikel i Tidskriften Betong nr 5 2018 påpekades att vi helt saknade data för fukttransportegenskaperna hos betong med tillsatsmaterial som flygaska och slagg. Nya data för cementbruk med kraftig slagginblandning visades men för betong fanns då inga uppgifter alls.

Professor Lars-Olof Nilsson
Textförfattaren, professor Lars-Olof Nilsson.

Det har gjorts en del egendomliga påståenden om att ”den moderna betongen” skulle vara extremt mycket tätare än traditionell portlandcementbetong, men underlaget för sådana påståenden har varit magert. Samtidigt som Bascementet har börjat användas har man successivt ändrat sättet att mäta fukt i betong som gett allt högre värden. Detta kan ha misstolkats som om den nya betongen har svårare att torka och därför skulle ha mycket lägre fukttransportförmåga.

Nu finns det äntligen en del nya mätningar på både betong och bruk som visar att skillnaden inte alls är så stor. I figur 1 visas fukttransportkoefficienten för tre betonger med samma vattencementtal, vct 0.36, men med olika cement: ”Floridacement” som är ett ”rent” portlandcement, Byggcement med kalkstensfiller och Bascement med flygaskainblandning.

Figur 1. Fukttransportkoefficienten för ca ett år gamla, självuttorkade betonger med vbt 0.36 och olika bindemedel: Byggcement (blå), ”Floridacement” (OPC)(grön) och Bascement (orange). Koppmetoden efter upp till ett års provning av fyra betongskivor av respektive betong. Provningar enligt Nilsson (2019) med fortsatta vägningar under upp till ett år.

Mätningarna är gjorda med den traditionella koppmetoden som kräver mycket långa mättider, upp mot ett år, för att invänta stationärt fuktflöde genom en skiva av betong. Provningen gjordes i intervallet 60 – 85 % RH (Betonghandboken använder beteckningen RH för relativ fuktighet!) som är ett relevant intervall för en betong med vct 0.36 som har självuttorkat.

Skillnaden är liten mellan de tre betongerna, nästan ingen alls mellan Byggcementbetongen och portlandcementbetongen. Fukttransportkoefficienten för Bascementbetongen är knappt hälften så stor. Detta stämmer relativt väl med de resultat som Linderoth & Johansson (2019) fick för cementbruk med vct 0.45 med inblandning av 15 procent flygaska. De fann ungefär en faktor två mellan bruk med och utan flygaska.

Figur 2. Fukttransportkoefficienten för ca ett år gamla, självuttorkade Bascementbetonger med olika vct. Koppmetoden (röda cirklar; medelvärde av fyra koppar) efter ca ett år i intervallet 60-85 % RH; burkmetoden (gröna plustecken) efter ca 4 veckor i olika RH-intervall. Provningar enligt Nilsson & Bergström (2020), med fortsatta vägningar av koppar under upp till ett år.

För Bascementbetong har mätningar också gjorts för en serie olika vct, se figuren nedan. Dessa mätningar har gjorts dels med koppmetoden, dels med ”burkmetoden”, en ny metod som verkar vara särskilt användbar för betong.

Med koppmetoden har mätningarna gjorts i samma intervall, 60 – 85 % RH, som i mätningarna som redovisas i figur 1. Burkmetoden har den begränsningen att betongen bestämmer vilket RH-intervall man kan mäta i; RH efter självuttorkning sätter den övre gränsen. För betongerna med vct 0.4 och lägre spelar det mindre roll därför att fukttransportkoefficienten sannolikt är i det närmaste konstant, dvs samma för olika RH.
För betong med vct 0.5 finns det dock ett tydligt fuktberoende. Det medför att fukttransportkoefficienten är högre i ett intervall med högre RH. Detta är förklaringen till att resultatet från burkmetoden (plustecknet) för vct 0.5 i figur 2 ligger markant högre än värdet för koppmätningen. RH-intervallen är 50 – 96 respektive 60 – 85 % RH.

“Vi saknar i princip helt kunskaper om fukttransportegenskaperna för betong i tidig ålder. “

Fukttransportkoefficienterna för Bascementbetong i figur 2 kan jämföras med de klassiska resultaten för ”gammal”, välhärdad portlandcementbetong av Hedenblad (1993). Medelvärdet av Hedenblads resultat är ca 2.2 (vct 0.4) respektive 2.7 (vct 0.5) i intervallet 60 – 85 % RH, uttryckta i 10-7 m2/s. Det motsvarar en faktor på ca 1.5 – 3 jämfört med Bascementbetongen.

Vi saknar i princip helt kunskaper om fukttransportegenskaperna för betong i tidig ålder. För portlandcementbetong ger kapitel 17 i Betonghandbok (2020) en modell för hur dessa kan uppskattas men några mätdata finns inte. Det är tveksamt hur långt denna modell kan tillämpas för betong med tillsatsmaterial där bindemedelsreaktionerna sker i två steg: först cementreaktionerna och sedan den så kallade puzzolanreaktionen där den bildade kalciumhydroxiden reagerar med kiseldioxiden i tillsatsmaterialet och bildar ännu mer gel, som då fyller en del av kapillärporerna.

Dessa reaktioner har bland annat helt olika temperaturberoende vilket påverkar tidsförloppet på ett komplicerat sätt. Att kvantifiera effekten av dessa reaktioner på fukttransporten i tidig ålder ligger tyvärr långt i framtiden; vi har inga mätmetoder för det.

Figur 3. Burkmetoden för bestämning av fukttransportegenskaper hos betong.

Det skulle dock vara mycket vunnet med att åtminstone känna fukttransportegenskaperna vid den åldern då fuktomfördelning av kvarvarande byggfukt startar, dvs då fukt- och alkalikänsliga ytskikt ska appliceras. Det handlar då ofta om en betongålder på omkring sex månader. För det har vi nu en möjlig mätmetod: burkmetoden.
Burkmetoden är förhållandevis enkel (se figuren ovan). Kortfattat går det till så här:

a) Gjut betong i några plåtburkar och sätt på locket.
b) Låt dem härda så länge som det ska dröja till golvläggning.
c) Tag prov från en av burkarna för att låta bestämma ett par punkter på desorptionsisotermen.
d) Placera övriga burkar i ett konstant inneklimat.
e) Mät relativ fuktighet RH i burkbetongen (med en tillförlitlig metod).
f) Tag av locket från burken och väg den ett par gånger i veckan under några veckor.
g) Plotta viktändringen som funktion av kvadratroten av tiden; ska bli en rät linje.
h) Utvärdera fukttransportkoefficienten, enligt Nilsson & Bergström (2020).

I utvärderingen ingår fyra parametrar: uppmätt viktändring hos burken som funktion av kvadratroten ur tiden, RH1 efter självuttorkning då vägningen börjar, relativ fuktighet RH0 hos torkklimatet kring burken och betongens fuktkapacitet, dvs lutningen hos desorptionsisotermen mellan RH0 och RH1. Fuktkapaciteten bör bestämmas i en separat mätning, men kan uppskattas ur äldre data.

Burkmetoden har ett antal felkällor, se Nilsson & Bergström (2020), som bör undersökas närmre för att kvantifiera osäkerheter och systematiska fel. Den har verifierats mot koppmetoden för de fyra betongerna i figur 2 och överensstämmelsen var god för betonger med vct 0.4 och lägre. Metoden ger bara ett medelvärde i RH-intervallet (RH0, RH1) och det kräver mätning vid flera RH0 för betong med högre vct och kanske också för betong i tidig ålder. Det är nu dags att pröva metoden i större skala!


Referenser

Hedenblad, G. (1993) Moisture permeability of mature concrete, cement mortar and cement paste. Rapport TVBM-1014, LTH-Byggnadsmaterial, Lund, 1993.

Linderoth, O. & Johansson, P. (2019) Fuktegenskaper hos cementbundet material med
flygaskainblandning, Bygg & Teknik 7/19.

Nilsson, L.-O. (2020) Fukt och betong. Kapitel 17 i Betonghandbok Material, Del 2, utgåva 3, AB Svensk Byggtjänst, Stockholm 2020.

Nilsson, L.-O. (2019). Fukttransportegenskaper hos betong med olika bindemedel – Koppmätningar för betonger med vbt 0.36. Rapport 1923, Moistenginst AB, www.moistenginst.se, Trelleborg 2019.

Nilsson, L.-O & Bergström, K. (2020). The tin can method for determining moisture transport properties of concrete. NSB 2020 – 12th Nordic Symposium on Building Physics, Tallin, Estland 6-9 september 2020, https://nsb2020.org.