1

Gulve med selvudtørrende beton - til gavn for byggeriet

FABRIkSBETONGRUPPEN

2

Et byggemateriale med store perspektiver

Selvudtørrende beton giver byggeriet en række fordele, der i sidste ende udmønter sig i bedre kvalitet, tidsbesparelser, lavere omkostninger og miljøfordele.

Trods det anvendes selvudtørrende beton kun i begrænset om-fang. Derved går såvel byggeriets virksomheder som bygherrer og samfund glip af fordelene. Det er baggrunden for denne publikation, som giver et grundlag for at anvende selvudtør-rende beton til de opgaver, hvor det er fordelagtigt.

Indholdet omhandler primært selvudtørrende beton til beton-gulve, der efterfølgende skal forsynes med en fugtfølsom

belægning som fx vinyl eller træ. Men selvudtørrende beton kan anvendes til alle betonkonstruktioner, hvor der hurtigt er brug for et lavt fugtindhold i betonen – fx for at kunne over-holde Bygningsreglementets krav til fugtsikring af nybyggeri.

Publikationen indeholder korte, handlingsorienterede afsnit, der henvender sig til alle, som specificerer selvudtørrende beton og udfører betonkonstruktioner. Hertil kommer et do-kumentationsafsnit med mere dybtgående faglig viden for den særligt interesserede. Mere information kan findes i litteratur-referencerne bagerst.

Selvudtørrende beton

Selvudtørrende beton indeholder kun netop den mængde blandevand, der er nødvendig for betonens hærdning. Den selvudtørrende beton har derfor et vand-cement-forhold på 0,40 eller mindre.

En traditionel beton indeholder derimod mere vand, end ce-menten kan optage. Selv efter mange ugers hærdning vil der fortsat være ret store mængder overskudsvand tilbage i betonen.

Hvis ikke overskudsfugten fjernes, kan der opstå problemer som dampbuler, mangelfuld vedhæftning eller skimmelsvamp, når be-tonen danner underlag for gulve af træ, vinyl, linoleum eller andre fugtfølsomme materialer eller når betonen males eller tapetseres.

Der er tale om betydelige fugtmængder. Faktisk skal der fjernes

cirka tre liter vand pr. kvadratmeter af et almindeligt beton-gulv med en tykkelse på 10 cm for at nå ned på en "sikker" fugtighed. En sådan udtørring vil ofte tage adskillige måneder og være forbundet med betydelige udgifter til energi og udstyr.

Selvudtørrende beton kan derfor med fordel erstatte konven-tionel gulvbeton, hvor der skal anvendes fugtfølsomme gulv-belægninger. Derved opnås en mindre risiko for efterfølgende fugtrelaterede byggeskader og en større mulighed for at for-korte byggeperioden, især i vintersæsonen.

Anvendelse af selvudtørrende beton til gulve vil ikke medføre at behovet for opvarmning og ventilation af råhuset helt for-svinder. Det giver dog gode muligheder for energibesparelser ved optimering af udtørringsbehovet.

3

Fordele ved selvudtørrende beton

Selvudtørrende beton har en række fordele, som gør byggepro-jektet nemmere, og som tydeligt kan ses på bundlinjen:

Kortere byggeperiode på grund af sparet tid til udtørring. 2Mindre pres på tidsplanen. 2Effektivt redskab til forebyggelse af fugtskader. 2Mindre risiko for problemer med skimmelsvamp. 2 Lavere omkostninger på grund af sparet energiforbrug til 2udtørring. Ingen udgifter til leje af affugtere, ventilation mv. 2

Enklere dokumentation af fugtniveauet i henhold til 2Bygningsreglementet. Øget slidstyrke af gulvoverfladen på grund af større styrke 2og tæthed. Betonen påvirkes stort set ikke af nedbør i byggeperioden, 2idet den lave porøsitet gør den vanskelig at opfugte.

Disse fordele overskygger langt den beskedne merpris på selv-udtørrende beton, der kun forøger totalprisen for en sædvanlig gulvkonstruktion med 3-4 %

Figur 1

Merprisen for udførelse af et gulv

med selvudtørrende beton er

ganske lille. Prissammen-

ligningen bygger på erfaringstal

for danske byggerier og gælder

for udførelse af et 100 m² beton-

gulv opbygget med kapillar-

brydende lag, trædefast

isolering, 100 mm beton med et

lag netarmering samt efter-

behandling og glitning. De

samlede omkostninger

indeholder både arbejdsløn,

materiale og materieludgifter.

0

20

40

60

80

100

120

Konventionel gulvbeton

Efterbehandling

Vibrering

Kantform, radonspærre

Armering

Beton m. pumpe

Isolering

Fiberdug

Singels

Grusfyld

Selvudtørrendebeton

Udførelse af konstruktioner med selvudtørrende beton

Selvudtørrende beton adskiller sig i udførelsesfasen stort set ikke fra traditionel beton. Kun på enkelte områder kræver selvudtørrende beton særlig opmærksomhed:

Afdækning for at imødegå plastisk udtørringssvind. 2Øget risiko for selvudtørringssvind. 2

Spar 3 kWh pr. kvadratmeter gulvFjernelse af en liter vand ved fordampning fra et byggemateriale kræver tilførsel af ca. 0,7 kWh i fordampningsenergi.

Hvis der skal udtørres ca. 30 liter vand pr. kubikmeter beton svarer det til et energibehov på 21 kWh pr. kubikmeter. For

betonbyggeri anvendes der ca. 0,15 kubikmeter beton pr. kvadratmeter etageareal, hvilket betyder en direkte energibe-

sparelse på 3 kWh pr. kvadratmeter ved brug af selvudtørrende beton.

Betonen kan virke mere sej at arbejde med. 2

Selvudtørringen kan om sommeren ske på 5-8 uger. Resten af året foregår processen oftest på 10-15 uger under normale temperaturforhold på danske byggepladser.

4

Sådan specificeres selvudtørrende beton

Selvudtørrende beton er som regel et standardprodukt. Der vil oftest blot være behov for at specificere en P-beton med maksi-malt v/c = 0,40, idet gulvbeton til indendørs brug altid er i pas-siv miljøklasse. Dertil kommer krav til fx styrke og konsistens.

Tilslagsmaterialerne skal normalt blot opfylde krav til P-ma-teriale i den færdige konstruktion. Hvis der vurderes at være risiko for frostpåvirkning af gulvet i udførelsesperioden, anbe-

fales det at specificere grove tilslag af højere kvalitet.

Selvudtørrende beton bør baseres på hurtighærdende cement-typer. Lavalkalicement er ikke så velegnet.

Hvis v/c-forholdet sænkes yderligere, kan fugtindholdet også sænkes yderligere, hvilket kan være en fordel ved reparationer o.l. med meget stramme tidsplaner.

Så enkelt er detSelvudtørrende beton til gulve specificeres ved krav om maks. v/c=0,40.

Øvrige krav til fx styrkeklasse og miljøklasse afhænger af de almindelige krav i det aktuelle projekt.

Dokumentation: Selvudtørringens mekanismer

Betons hærdning begynder, når vand og cement blandes. Ce-menten reagerer kemisk med vandet og danner en fast struk-tur, som binder sand og sten sammen. Flyveaske og mikrosi-lica indgår også i hærdeprocessen, men forbruger ikke vand direkte. Derimod bidrager disse mineralske tilsætninger til, at betonen opnår en tættere struktur (lavere porøsitet), som igen betyder en lavere relativ fugtighed i betonens porer [1].

For at undgå skader på fugtfølsomme belægninger skal betons vandindhold normalt være så lavt, at den relative luftfugtig-hed i betonens porer, RFc, er 85 % eller lavere [3].

Ved at benytte beton med et tilpas lavt vand-cement-forhold (i praksis under 0,40) er det muligt at opnå selvudtørring. Med den rette sammensætning af betonen og med v/c-forhold under 0,40 falder RFc til under 85 % på ca. 8 uger [6] (se figur 2). Den samme effekt er tidligere dokumenteret i tilsvarende svenske forsøg. Dette betyder, at overskudsfugten kan ned-bringes til nul selv under forseglede forhold.

Figur 2 Forseglet udvikling af

relativ fugtighed i

selvudtørrende beton

med v/c = 0,39 og i

konventionel gulvbeton

med v/c = 0,67.

Data baseret på dansk

RAPID cement og udført

ved 20°C [6].

Selvudtørringsforsøg på 100 mm cylindre: 1 dag i form derefter forseglet i plastrør indtil prøvning

Grænseværdi 85 %

80

85

90

95

100

0 4 8 12 16Alder - uger

Relativ fugtighed - %Konventionel, v/c=0,67

Selvudtørrende, v/c=0,39

5

Selvudtørringen foregår overalt i betontværsnittet og ikke kun fra overfladen. Dette er en stor fordel, idet udtørringsforløbet derved er delvist uafhængigt af klimaet på byggepladsen. Dog med undtagelse af temperaturen, der har en væsentlig indfly-delse på udtørringen (se figur 3).

Temperaturens betydningHærdningens tidsmæssige udvikling er som for mange andre kemiske reaktioner stærkt afhængig af den temperatur, hvor-under den foregår [4]. Man benytter typisk 20°C som reference. I forhold til denne temperatur vil hærdningen ved 10°C kun foregå halvt så hurtigt og ved 35°C dobbelt så hurtigt. Ved temperaturer under frysepunktet går hærdeprocessen næsten i stå (se figur 3).

Figur 3 Selvudtørrende beton med

v/c = 0,40.

Kurven viser temperatu-

rens betydning på den

nødvendige hærdetid for

at opnå RFc= 85 %.

Ved perioder med forskel-

lig middeltemperatur kan

de enkelte perioder blot

summeres. Bemærk at det

er betonens temperatur

der skal benyttes.

Vinter

Forår/efterår

Sommer

0

4

8

12

16

20

24

28

5 10 15 20 25 30

Betonens temperatur under hærdning Celsius grader

Nødvendig hærdetid i uger

[6]

6

V/c-forholdets betydningVed traditionel beton reducerer hærdeprocessen vandindhol-det i en kubikmeter beton fra ca. 150 liter lige efter blanding til et niveau på godt 100 liter efter hærdning. For selvudtør-rende beton med v/c = 0,40 vil hærdeprocessen alene bringe det fysiske vandindhold ned under 90 liter pr. kubikmeter.

For at opnå RFc = 85 % må betonen højst indeholde 80-90 liter vand pr. kubikmeter [1,2], hvilket svarer til situationen i selvudtørrende beton efter nogle ugers hærdning uden yderli-gere udtørring. For konventionel gulvbeton svarer lidt over 100 liter vand derimod til RFc > 90 %, og der skal udtørres yderligere 20-30 liter vand pr. kubikmeter inden kravet om RFc = 85 % er opnået og fugtfølsom gulvbelægning kan påfø-res. (Se figur 4).

Vurdering af udtørringstidDer findes håndregler til vurdering af udtørringstiden baseret på svenske erfaringer [1,2].

Reglerne kan dog højst anvendes til overslagsberegninger, da alle indgående parametre forudsættes konstante i udtør-ringsperioden, hvilket langt fra er tilfældet i praksis. Sådanne håndberegninger er generelt ganske konservative og kan der-for sjældent erstatte egentlige fugtmålinger, men højst benyt-tes som et groft overslag i planlægningsøjemed.

For eksempel vil en konventionel gulvbeton kræve en udtør-ringstid på ca. ½ år [1], når udtørringsklimaet er konstant sva-rende til en relativ luftfugtighed på 60 % og en lufttemperatur på 20°C. Normalt er en periode på mindst 2-3 måneder nød-vendig, hvor tørreklimaet er under kontrol, dvs. lukket hus og styret varme/ventilation. Dette kan i sagens natur være svært at opnå på en byggeplads i vintersæsonen.

FugttransportUd over hærdeprocessen sker der også en udtørring til omgi-velserne, hvor fugten drives dels fra de våde områder i beto-nen imod de tørrere omgivelser, dels fra varme områder imod kolde. Denne fugttransport foregår typisk ganske langsomt i beton, og derfor er udtørringens hastighed stærkt afhængig af afstanden til en fri overflade.

Udtørringshastigheden afhænger desuden af betonens porø-sitet, som afhænger af betonens v/c-forhold. En porøs beton med højt v/c-forhold vil udtørre hurtigere end en beton med lav porøsitet (lavt v/c-forhold), men den vil også nemmere blive opfugtet i tilfælde af vandtilførsel udefra.

RegnpåvirkningSvenske forsøg viser, at regnpåvirkning i betonens tidlige leve-tid kan forøge udtørringstiden for en konventionel gulvbeton markant på grund af den opfugtning, der sker, mens betonen stadig er ung og endnu ikke har opnået den færdige tæthed [7]. En kubikmeter konventionel gulvbeton kan således suge op imod 10 liter vand i denne tidlige fase, som altså skal lægges oven i overskudsfugten på 20-30 liter.

Forsøgene viser, at en uges vandpåvirkning lige efter støbning kun påvirker udtørringsforløbet ganske lidt ved beton med v/c-forhold under 0,40, mens der for beton med v/c = 0,70 fås en forlænget udtørringsperiode på op til et par måneder for at nå ned på RFc=85 % [7].

Derved kan selvudtørrende beton gøre projekttidsplanen mere robust overfor nedbørsperioder. Det skal dog bemærkes, at util-sigtet vandpåvirkning fra fx utætte installationer efter betonens hærdning kan være sværere at udtørre i en beton med lavt v/c-forhold end i en konventionel gulvbeton pga. den lave porøsitet.

Figur 4Illustration af

vandindhold i be-

ton lige efter blan-

ding og efter 5-8

ugers hærdning ved

20°C.

Selvudtørrende

beton til venstre

og konventionel

gulvbeton til højre

i diagrammet. Det

vandindhold, som

overstiger kravet til

RFc = 85% kaldes

overskudsfugten.

Konventionel gulvbeton efter 5-8

ugers hærdning

Selvudtørrendebeton

efter 5-8 ugers hærdning

50

100

150

kg/m³

RFc ~ 0%

0

overskudsfugt

Kemisk bundet vand

Fysisk bundet gel-vand der kun er tilgængeligt i ekstreme tilfælde, fx ved temperaturer nær 100˚C

Fysisk bundet kapillar-vand der er frit tilgængeligt

RFc ~ 85%

RFc > 90%

Selvudtørrendebeton

lige efter blanding

Konventionel gulvbeton lige efter blanding

RFc ~ 85%

RFc ~ 0%

7

Referencer:

1 Herholdt, A., Justesen, C.F.P., Nepper-Christensen, P. & Nielsen, A., Beton-Bogen, CtO, Aalborg Portland, 1985.

2 Nilsson, L.O., Fuktproblem vid betonggolv, Lunds Tekniske Højskole, TVBM-3002, 1977.

3 Gulvbranchen, Gulvfakta, www.Gulvbranchen.dk.

4 Hansen, P.F., & Pedersen, E.J., Vinterstøbning af beton, Teknologisk Institut, 1999.

5 Grasley, Z.C. et al., “Relative humidity in concrete", Concrete International, ACI, Oct. 2006, 51-57.

6 Nielsen, C.V., & Olsen, L. Udtørring af beton i byggefasen, Arbejdsrapport nr. 37, Miljøstyrelsen, 2006.

7 Abrahamsson, A. & Tammo, K. Inverkan av regn och avjamningsmasse på uttorkning af betong, TVBM-5053, Lunds Universitet, 2003.

8

Publikationen er udarbejdet med støtte fra Miljøstyrelsen i 2008.Teksten er udarbejdet af Betoncentret på Teknologisk Institut, i samarbejde med Dansk Beton Fabriksbetongruppen. Udgivelse: september 2008 Oplag: 5.000Redaktion: Teknologisk Institut/Claus V. Nielsen, Dansk Byggeri/Anette Berriglayout: Dansk Byggeri/Ditte BrøndumFoto: Simon Ladefoged, arkivfotos Tryk: ElboPapir: 150 gram offset, svanemærket

Dansk Beton

Fabriksbetongruppen

Postbox 2125

1015 København K

Tlf.: 7216 0000

www.danskbeton.dk