Fuktegenskaper hos cementbundet material med flygaskainblandning

Med cementbundna materials fuktegenskaper menas hur de binder och transporterar vatten. Känner man fuktegenskaper kan man räkna ut hur exempelvis en betong torkar. Mätning av fuktegenskaper för cementbundna material är något Avd. Byggnadsmaterial i Lund har stor erfarenhet av, särskilt för material med Portlandcement som bindemedel [1] [2]. På senare år har forskning vid avdelningen också visat hur fuktegenskaperna förändras när delar av Portlandcementet ersätts med slagg eller silika [3] [4]. Denna artikel är en kortfattad sammanfattning av resultaten från ett pågående doktorandprojekt inom vilket fuktegenskaperna undersöks för cementbundet material där delar av Portlandcementet ersatts med flygaska. Projektet kommer redovisas i sin helhet nästa år.

Den stora användningen av cement-baserade material, tillsammans med en ökad klimatmedvetenhet, sätter press på cement- och betongindustrin att minska sina CO₂-utsläpp. Därför produceras alltmer cement där delar av Portland-cementet ersatts med mineraliska tillsatsmaterial som slagg, flygaska och silika. Flygaska och slagg är rest-produkter från kolförbränning respektive ståltillverkning, silika är en rest från tillverkning av kiselmetall och ferrokisel. Tillsatsmaterialens egenskaper skiljer sig från varandra, liksom deras möjlighet att påverka materialegenskaperna när de ersätter delar av Portlandcementet [5] [6]. Tidigare forskningsprojekt vid Avd. Byggnadsmaterial [3] [4] har visat att inblandning av slagg och silika kan ha betydande effekter på fuktegenskaperna. Målet med detta projekt har varit – och är – att studera motsvarande inverkan av flygaska.

Vatten i cementbundna material

Vatten är en självklar del av cementbundna material, men också nära sammankopplat med nedbrytningsprocesser i och i kontakt med cementbundna konstruktioner. Det vatten som tillsätts när materialet blandas kommer huvudsakligen att bindas kemiskt i hydrat (produkterna av cementets reaktion med vatten) eller fysikaliskt i porstrukturen hos den bildade cementpastan. Förståelsen för hur fukten fördelas i materialet är viktig för att kunna prediktera exempelvis uttorkning av betongkonstruktioner. God prediktering av uttorkningen är i sin tur avgörande för att bedöma risken för fuktberoende nedbrytning av material som appliceras mot betongens yta, exempelvis lim och golvbeläggningar. Kunskap om betongens fuktegenskaper är också värdefull för förståelsen av andra beständighetsrelaterade processer som kloridinträning, karbonatisering och frostsprängning.

En vanlig metod för att följa betongens uttorkning är att mäta dess relativa fuktighet (RF). Den sänkning av RF som åstadkoms genom att vatten binds – kemiskt och fysikaliskt – när cementet reagerar med vatten kallas självuttorkning. För självuttorkningen finns en gräns kring 80 % RF under vilken cementreaktionen avtar markant och i praktiken inte fortgår [7]. Parallellt med självuttorkningen kan vatten också torka till omgivande klimat från betongens yta, så kallad diffusionsuttorkning. Diffusionsuttorkningen styrs – utöver omgivande klimat – av storleken på materialets porer och hur de är sammankopplade. Genom diffusionsuttorkning kan betongen fortsätta att torka till relativa fuktigheter <80 %.

Artikelförfattare:
Oskar Linderoth, Lunds Universitet
Peter Johansson, Lunds Universitet

Läs hela artikeln i Bygg & teknik nr 7/19