Side 2
Autogen healing af beton Mange materialer bliver svagere med tiden. Når det drejer sig om beton forholder tingene sig dog lige modsat. I flere år efter udstøbning fortsætter betonen med at udvikle sin tæthed og dermed styrke. Det sker ved forskellige fysiske og kemiske processer . På engelsk kaldes det „autogen healing“. Her beskrives fem processer, se afsnittene 1- 5. Man kan populært sige, at betonrøret ikke er „færdigt“ som produkt, hvad angår styrke og tæthed, ved leveringen. Autogen healing af beton har været kendt i årevis. Over 50 års praktiske erfaringer med anvendelse af armering i betonkonstruktioner har vist at „revneviddedesignet“ er acceptabelt: Ved beregning og prøvning accepteres ved max. belastning op til 0,3 mm brede revner i betonen, også når betonen anvendes i et aggressivt miljø. For at armeringen kan træde i funktion skal betonen revne. At det går godt med hensyn til korrosion af armeringen og betonkonstruktionens tæthed skyldes blandt andet forskellige fysiske og kemiske processer som kan forsegle en revne. Disse processer benævnes på engelsk „autogen healing“ I det følgende gennemgås de 5 vigtigste tæthedsøgende mekanismer for betonrør kort. 1. Fortsat hydratisering Efter sædvanlig dansk praksis betragtes en beton som færdighærdet efter 28 modenhedsdøgn. Det er imidlertid et kendt faktum, at betonen udvikler styrke og tæthed i lang tid ud over denne grænse. Specielt i disse dage hvor der ofte anvendes relativt store mængder puzzolaner (mikrosilica og flyveaske) i betonproduktionen, er betonens sene styrkepotentiale øget. Når cement kommer i forbindelse med vand opløses den yderste skal af cementkornene og danner en skal af bindemiddel. Da de dannede produkter fylder ca. dobbelt så meget som den uhydratiserede cement, bliver skallen stadigt tykkere og tættere efterhånden som hydratiseringen af cementen skrider frem. Den øgede tæthed og tyk- De reaktionsprodukter der dannes under betonens hærdning, fylder over dobbelt så meget som den reagerede cement. Det er dette forhold der giver betonen sin store tæthed. Et lavt v/c-forhold betyder kortere afstand mellem cementkornene i den friske beton. Dermed bliver bindemidlet tættere, da det så at sige ikke skal „nå“ så langt for at skabe kontakt med de omkringliggende cementkorn. Den dannede cementpasta har ved lave v/c-tal tæthed af samme størrelsesorden som granit. kelse af skallen bevirker, at vandets adgang til den uhydratiserede cement bliver stadig vanskeligere, og derved falder hydratiseringshastigheden gradvist. Hydratiseringen går dog ikke helt i stå, før der enten ikke er mere frit vand eller uhydratiseret cement til stede i betonen. Da beton er et porøst materiale, vil der i hele betonens levetid optages og afgives fugt til og fra omgivelserne, alt afhængig af omgivelsernes temperatur og fugtighed. Den fugt, der optages fra omgivelserne indgår i den videre hydratisering af cementen. Processen går langsomt pga. betonens tætte porestruktur, og den tætte skal af bindemiddel omkring den uhydratiserede cement. Betonen vil dog på trods af den langsommelige fugtoptagelse på den vis øge sin styrke og tæthed. Rørenes styrke bliver ved med at udvikle sig over mange år. Den sene styrkeudvikling er blandt andet afhængig af puzzolanindhold og cementtype. For rørbeton er den sene styrkeudvikling speciel kraftig pga. et stort indhold af restcement, som umiddelbart ikke udnyttes tidligt i hærdeprocessen. Trykstyrke, rørbeton, MPa. 70 60 50 40 30 20 10 Alder 28 døgn 1 år 10 år 20 år 100 år
Side 3
Det ligger i betons natur, at beton, ligegyldigt hvor høj kvaliteten er, altid vil være et porøst og inhomogent materiale. De porer der findes i beton kan opdeles i tre grupper: Gelporer, ca. 0,5 - 2 10-6 mm Kapillarporer, ca. 2 - 5 10-3 mm Makroporer, ca. 0,005 - 1 mm Den afgørende faktor for en betons porestruktur, altså fordelingen mellem gel- kapillar- og makroporer, er forholdet mellem vand og cement, v/cforholdet i den friske beton. Jo lavere v/c-forholdet er, des mindre plads er der så at sige for cementen at skulle udfylde med bindemiddel. Dette betyder en tættere cementpasta i betonen, og dermed mere holdbar og stærk beton. Kumuleret porevloumen/betonvolumen [%] Beton er et porøst materiale 25 20 15 10 5 Gelporer 0 10-6 v/c = 0,4 Kapillarporer Makroporer 1 v/c = 0,8 10-4 0,01 Porediameter [mm] Såvel samlet porevolumen som fordelingen mellem de enkelte poretyper, afhænger især af betonens v/c-forhold. Af figuren fremgår det, at der for det første er et større samlet porevolumenet ved højt v/c-forhold. Derudover ses det, at mens volumenet af gelporer og makroporer er stort set ens for de to v/c-forhold, er der stor forskel i volumnet af kapillarporerne. Netop kapillarporerne er afgørende for betonens permeabilitet. Permeabilitet [10-14 m/s) 140 120 100 80 60 40 Normal beton Rørbeton 0,3 0,4 0,5 0,6 Vand/cement-forhold På figuren ses betons permeabilitet (vandgennemtrængelighed) som funktion af v/ c-forholdet. Med lavere v/c-forhold, fås tættere beton, og dermed også en lavere permeabilitet. Permeabiliteten er helt afgørende for vandtransporten gennem beton udsat for vandtryk. Den beton der anvendes til betonrør, har typisk et v/c-forhold på 0,35-0,4. Dette betyder en betydelig mindre permeabilitet end normal konstruktionsbeton, som typisk har et v/c-forhold på 0,6. Ved gennemsavning af et betonrør kan det bedre forstås hvordan et betonrør er bygget op. Beton er aldrig 100 % luft- eller vandtæt. Selv en beton af meget høj kvalitet vil der for tilstrækkelig højt tryk, kunne presses vand igennem betonens poresystem. Men med tiden øges betonens tæthed og muligheden for vandtransport gennem betonen er meget begrænset.
