Betong

Question 1

Alkalireaksjoner er en nedbrytningsmekanisme for betong.
Hvilke tre (3) forutsetninger må
oppfylles samtidig for å få alkalireaksjoner i betongen? +1p per riktig svar

Answer 1

1. Høyt nok Na(2)O og K(2)O nivå i sementen
2. Vann
3. Reaktivt tilslag

Question 2

Hva er pH-verdien til porevannet i en betong av vanlig portland sement?

Answer 2

12-14

Question 3

Betongkonstruksjonen i en innendørs parkeringskjeller blir utsatt for karbonatisering og kloridinntrenging. Disse mekanismene vil begrense levetiden til konstruksjonen.

Hvordan kan vi forebygge eller forsinke nedbrytning pga. karbonatisering og kloridinntrengning i en slik betongkonstruksjon? +2p

Answer 3

Øke overdekningen

Question 4

I dimensjoneringsstandarden for armerte betongkonstruksjoner, NS-EN 1992, blir trykkfastheten til betong beskrevet som f.eks. C30/37. Tallene 30 og 37 står for enten sylinderfasthet (høyde 200 mm og diameter 100 mm) eller terningsfasthet (side på 100 mm) i MPa.

Hvilken av de følgende påstandene er riktig? +2p

Answer 4

Fastheten til terningen er større enn fastheten til sylinderen fordi sylinderen er slankere.

Question 5

Hvilket utsagn er riktig? NB! vi ser på betong med v/c tall i intervallet 0.4-1.0.

Answer 5

Økt v/c tall gir økt volum kapillærporer som fører til lavere fasthet

Question 6

Hvilket utsagn er feil?

Answer 6

Reaksjonsproduktene av sementen har ett større volum enn volumet til sement og vann de er laget av.

Question 7

Hva er hovedingrediensen for å lage Portland sement?

Answer 7

CaCO3

Question 8

Hva er mekanismen for kloridinitiert armeringskorrosjon?

Answer 8

Klorider ødelegger passivfilmen på armeringen lokalt.

Question 9

Hva er årsaken til forskjellen mellom bøystrekkfastheten,
splatestrekkfastheten og den direkte strekkfastheten?

Answer 9

Svar: I en direkte strekktest (figur 1) vil hele prøvestykket være påkjent av den maksimale strekkspenningen. I en splittest (figur 2) vil de maksimale strekkspenningene opptre i volumet rundt planet midt i prøven. I en trepunkts bøyetest (figur 3) oppstår den maksimale strekkspenningen bare
på undersiden av bjelken under tverrlasten. I sprø materialer så vil den største defekten som avgjør strekkfastheten.

Desto større volum som er utsatt for maksimal spenning, desto større er sannsynligheten for at den største defekten befinner seg i det volumet som bestemmer strekkfastheten. Dette gjør at den gjennomsnittlige strekkfastheten synker når et større volum er utsatt for maskimal spenning. Derfor er bøystrekkfasthet > spaltstrekkfasthet > direkte strekkfasthet :-)

Question 10

Gi de to hovedårsakene til hvorfor produksjon av sement medfører store CO -utslipp?

Answer 10

1. Oppvarming av klinker i roterende ovn til 1450°C krever brensel og fører til CO -utslipp
2. Kjemisk reaksjonen fra for å kunne danne klinker fra kalkstein i ovnen vil føre til CO-utslipp 2𝐶𝑎𝐶𝑂3 (𝑘𝑎𝑙𝑘𝑠𝑡𝑒𝑖𝑛) → 𝐶𝑎𝑂 + 𝐶𝑂2

Question 11

Hvorfor trengs stålarmering i en slank betongbjelke utsatt for strekk?

Answer 11

Betong er et sprøtt materiale med relativ store defekter og har derfor lav strekkfasthet. Man trenger armering til å ta opp strekkspenningene.
Uten armering vil en betongbjelke i strekk deles i to.

Question 12

Hvorfor bestemmer man vanninnholdet i tilslaget før man blander betong?

Answer 12

Tilslag, stein og sand, inneholder vann. Mengden vann er avhengig av tilslagstype og lagringsmåten (lukket, tørt, i regn etc.). Betong består hovedsakelig (>2/3) av tilslag. Om man tar feil i vanninnholdet av tilslag med f.eks. 1-2% så vil det ha relativ stor påvirkning på total vanninnhold i betongen, og dermed også v/c-tallet. Som vi nå vet er v/c-tallet avgjørende for fasthet og bestandighet, så vi trenger å ha full
kontroll på det.

Question 13

Sementhydratasjonen er en eksoterm reaksjon. Figuren under viser varmeutvikling under sementhydratasjonen (øverst) og den kumulative varmeutviklingen (nederst).
Fire perioder (S𝑥 ) er angitt. Beskriv kort hva som skjer i hver periode.

Answer 13

noen minutter): varmeutvikling på grunn av miksing og oppløsning av noe av sementen
(noen timer): «induksjonsperiode» lite reaksjon, betongen er flyttende og kan bli transportert til bruksstedet, og bli pumpet eller støpt i
forskaling
(noen timer): «akselerasjonsperiode» sementen reagerer raskt og betongen størkner, fastheten øker
(dager eller uker): «postakselerasjonsperiode» sementreaksjonen går slakner med tid.

Question 14

Hvordan relateres hydratasjonsvarmen til fasthetsutvikling?

Answer 14

Hydratasjonsreaksjonene er eksoterme. Under hydratasjonsreaksjonen blir vann bundet i hydrater. Vannet som blir bundet blir en del av faststoffet. Dette fører til en minskning av porøsiteten. Det er reduksjonen av porøsiteten som fører til fasthetsøkningen.

Question 15

Man bruker store kjøleanlegg inne i betongen når man støper massive konstruksjoner med stort volum som f.eks. Bjørvika senketunnel.

A. Hvorfor trenger man kjøling? (Svar med maks 30 ord)
B. Hva hadde skjedd om man ikke hadde kjølt ned betongen på denne måten? (Svar med maks 30 ord)

Answer 15

Svar oppgave 1.12-A):
Reaksjonen av sementen med vann er eksoterm. Så størkning og herding av betongen vil føre til at betongen blir varm.
Svar oppgave 1.12-B):
Man vil få store temperatursgradienter i konstruksjonen f.eks. 70-100°C i midten av konstruksjonen og utetemperatur ved overflaten. Når
betongen i midten av konstruksjonen begynner å kjøle ned vil den trekke seg sammen. Det vil føre til strekkspenninger og det vil oppstå
sprekker. Dette er uønskelig i en dam eller undersjøstunnel.

Question 16

Gi to mulige årsaker til svinn i betong

Answer 16

1. Volum til sement og vann er større enn volum av reaksjonsproduktene. Så når sement reagerer vil det bestandig krympe litt så dette fører til
   svinn i betong. Dette kalles kjemisk svinn.
2. I tillegg vil uttørking føre til svinn. Når betongen mister vann ved uttørking mot det ytre miljøet så vil betongen svinne. Dette kalles
   uttørkingssvinn. Denne type svinn kan man unngå ved å herde betongen under vann.

Question 17

I Eurokode 2 (NS-EN 1992-1-1) – som brukes til dimensjonering av betongkonstruksjoner – blir betongkvaliteten angitt som f.eks. C30/37 (I
Norge betegnes C30 som B30).

Hva står de to tallene for? (Maksimalt 30 ord)
Hvorfor er de to fasthetsverdiene forskjellige?

Answer 17

De to fasthetsverdiene er forskjellige fordi prøvestykkene har forskjellige lengde/diameterforhold (dvs. slankhet). I Norge tester vi vanligvis 100- 200mm-sylindre og 100mm-terninger. Slankheten er da 2:1 for sylinderen og 1:1 for terningen. Når betong lastes mellom stive stålplater er betongen forhindret fra å bevege seg fritt i tverretningen på grunn av friksjonen i overflaten mellom prøvestykket og lastpåføringsplatene. En får da en kompleks treaksiell spenningstilstand i endesonene.
Dersom prøvestykket har en slankhet på 2-2.5 vil det dannes en sone i midten der en har en tilnærmet uniform en-aksiell spenningstilstand som ønsket. Siden bruddet oppstår i midtsonen vil fasthetsverdien som oppnås fra sylindertesten representere den ‘virkelige’ en-aksiell fastheten. Terningstrykkfastheten beskriver oppførselen til betongen under en kompleks spenningstilstand og representerer derfor ikke en ‘virkelig’ en-aksiellfasthet.
Den er høyere enn sylinderfastheten siden betong tåler mer i aksielt trykk når den i tillegg har et omsluttende trykk. Det er viktig å merke seg at det er slankheten til prøvestykket som er viktig, ikke formen. Et rektangulært prisme med samme slankhet som sylinderen gir omtrent samme fasthetsverdi.

Question 18

Hvilken av disse nedbrytningsmekanismene angriper armeringen, men er ikke direkte skadelig for selve betongen?

Answer 18

Karbonatisering

Question 19

Hva er hovedårsaken til nedbrytning av armert betong neddykket i sjøvann?

Answer 19

Kloridinntrenging

Question 20

Hva kan man gjøre for å minske risikoen for frostskader i betong?

Answer 20

Redusere v/c tallet til betongen.

Question 21

Alkalireaksjoner er en nedbrytningsmekanisme for betong. Hvilke tre (3) forutsetninger må oppfylles samtidig for å få alkalireaksjoner i
betongen?

Answer 21

Vann
Reaktivt tilslag
Høyt nok Na2O og K2O nivå i sementen