VAD menar vi med cement? CBIs intressentförening 9 april 2019 Elisabeth Helsing Elisabeth Helsing, CBI BUILT ENVIRONMENT CBI SWEDISH CEMENT AND CONCRETE RESEARCH INSTITUTE

Cement

SS-EN 197-1 Sammansättning och fordringar för ordinära cement Harmoniserad standard, underlag för CE-märkning ”Cement är ett hydrauliskt bindemedel, d.v.s. ett finmalet oorganiskt material som vid blandning med vatten bildar en pasta som binder och hårdnar på grund av hydratisering och som efter hårdnandet behåller sin hållfasthet och stabilitet också i vatten”

IGÅR 180-250 kg/m3 btg 1500 kg/m3 btg 300-500 kg/m3 btg

Traditionellt Cement = Portlandcement (PC) d. v. s Traditionellt Cement = Portlandcement (PC) d.v.s. kalksten och lera som bränns, varvid CO2 avgår och reaktiv portlandcementklinker bildas vilken mals till ett finkornigt cement

Idag bör vi i stället prata om bindemedel Kan vara: Många olika ordinära cement (fabrikstillverkade, CE-märkta) Specialcement (fabrikstillverkade, CE- märkta) Ordinära cement + tillsatsmaterial typ II (CE- märkta)

Cement 27 olika ordinära cementtyper som kan innehålla (fler är på gång!) 5 – 100 % PC 6-95 % masugnsslagg 0–10 % silikastoft 0-55 % flygaska 0-35 % kalkstensfiller eller puzzolaner, bränd skiffer Fabrikstillverkade produkter som CE-märks

Alternativa bindemedel Kan ingå som en huvudbeståndsdel i cement (blandcement) eller blandas in vid betongblandningen (tillsatsmaterial typ II) Oorganiska material som liknar PC och fungerar ihop med PC Från början ofta industriella avfall som man ville bli av med Används idag för att minska koldioxidutsläpp från bindemedlet i betong, och för att uppnå vissa önskvärda egenskaper De vanligaste är: Flygaska, mald granulerad masugnsslagg (slagg) och silikastoft, som kan CE-märkas som tillsatsmaterial typ II (reaktiva) för betong

Flygaska Flygaska är en restprodukt från koleldad produktion av elektricitet. Ungefär samma kornstorlek som PC, men har rundare korn (bra för arbetbarheten) Reagerar inte direkt med bara vatten, utan med kalciumhydroxid som frigörs när PC reagerar Sällan mer än 35 % flygaska av bindemedelshalten Reaktionsprodukten är snarlik den som fås med PC Ger långsammare reaktion och hållfasthetstillväxt under den första tiden (upp till ca 90 dygn) På lång sikt, efter ca 90 dygn, blir betongen starkare och mer tät

Mald granulerad masugnsslagg (”slagg”) En restprodukt vid järnframställning Liknar PC kemiskt och fysiskt Är latent hydrauliskt, d.v.s. den reagerar inte direkt med vatten utan det krävs en aktivator för att reaktionen ska komma igång. (PC kan fungera som aktivator) Kan finnas blandcement med upp till 95 % slagg Ger lite långsammare reaktion och hållfasthets- tillväxt under den första tiden (upp till ca 28 dygn) På lång sikt, efter ca 90 dygn, blir betongen starkare och mer tät

Silikastoft Biprodukt vid framställning av kiselmetall och ferrokisel Består nästan bara av amorf kiseldioxid (SiO2) Mycket små sfäriska korn (1/100 av ett cementkorn) som kräver dispergeringsmedel i betong Reagerar med den kalciumhydroxid som avges när PC regerar Max 10 % silikastoft används i vanlig konstruktionsbetong Ger snabbare reaktion och hållfasthetstillväxt under den första tiden (upp till ca 28 dygn) Eftersom kornen är mycket små och passar in mellan cementkorn blir betongen tätare och höghållfast betong kan tillverkas

Påverkan på beständigheten Flygaska och slagg, och silikastoft ger bättre motstånd mot kloridinträngning frostresistensen något sämre, i synnerhet salt-frostbeständigheten karbonatiseringsmortståndet något sämre SS 137003 reglerar hur mycket av dessa material som får användas i betong i olika exposneringklasser

Alternativa bindemedel påverkar dessutom Hållfasthetsutvecklingen Tiden till formrivnning Behov av härdningsåtgärder Desorptionsisotermerna Mängd byggfukt som måste torkas ut Självuttorkningen Uttorkningshastigheter

Desorptionsisotermen 0 – 40 % RF mycket små porer, hårt bundet vatten 75-80 – 100 % RF, stora porer, löst bundet vatten Desorptionsisotermen Visar hur mycket fukt som finns i betongen vid olika RF Avspeglar porstorleksfördelningen PC-betong blandning med högre vct α=75 % α=50 %

Inverkan av alternativa bindemedel på desoprtionsisotermen

Ytterligare faktorer som påverkar isotermen Inert filler (t.ex. kalkstensfiller) Cementets kornstorlek Alternativa bindemedlens sammansättning Karbonatisering, inverkan olika vid olika alt. bindemedel Om konstruktionen fått torka ut tidigare eller inte

Våra vanligaste cement/bindemedel Idag kan man i husbetong (XC1) använda max 35 % FA eller 65 % Slagg eller 10 % Silikastoft Vid dessa mängder är inverkan på fuktegenskaperna ganska stora I våra vanligaste cement är dock nivåerna mycket lägre Cementas Byggcement (bara inert kalkstensfiller) ca 15 % Cementas Bascement ca 15-16 % FA och inverkan på egenskaperna, t.ex. fuktegenskaperna, mest marginella.

Hur ser utvecklingen ut? IMORGON Hur ser utvecklingen ut? Av miljöskäl kommer andelen alternativa bindemedel att öka! För betong helt nya material introduceras Hittills har man använt PC-klinker och försöker kombinera ihop det med alternativa bindemedel, men nu börjar man jobba på att göra cementklinkern mer miljövänlig med alternativa råvaror Andra typer av alternativa bindemedel som finns kan bli mer vanliga i Sverige Metakaolin (bränd lera) Bränd skiffer Naturliga puzzolaner (vulkaniskt material) Andra typer av askor (t.ex. biomasseaskor) Vissa av dessa används redan i cement i vissa länder idag

Vad krävs? Det räcker inte med att veta hur betong med alternativa bindemedel fungerar m.a.p. hållfasthet och beständighet mot yttre påverkan (frost, salt, karbonatisering, kemiskt angrepp) Man måste också veta hur betongen fungerar tillsammans med andra material, som t.ex. trä Kunskap om fuktegenskaper och uttorkningsegenskaper hos betong med dess material är vitala för den praktiska användningen

Elisabeth Helsing elisabeth.helsing@ri.se 0105-166884, 0706-256884 Tack! Elisabeth Helsing elisabeth.helsing@ri.se 0105-166884, 0706-256884 BUILT ENVIRONMENT CBI SWEDISH CEMENT AND CONCRETE RESEARCH INSTITUTE