Advanced

Självuttorkning i betong med aluminatrika tillsatsmaterial

Grahn, Björn LU and Talevska, Aleksandra LU (2019) In LUTVDG/TVBB VBMM01 20191
Division of Building Materials
Abstract
This master thesis work concerns the effect of high-alumina additives on the selfdesication of concrete. The purpose of the work was to examine the possibilities to optimize the binder-content of concrete with regards to self-desiccation. Two highalumina additives have been examined. In the experiments 10% of the binder mass has been replaced with one of these additives. Commercially available cement products of the cement types CEM I, CEM II an CEM III have been used for the experiments.
An increased self-desiccation enables a reduction of Portland clinker. A reduction of the amount of Portland clinker reduces the climate-impact of the construction since cement production is a source of carbondioxide emissions.
Relative humidity(RH)... (More)
This master thesis work concerns the effect of high-alumina additives on the selfdesication of concrete. The purpose of the work was to examine the possibilities to optimize the binder-content of concrete with regards to self-desiccation. Two highalumina additives have been examined. In the experiments 10% of the binder mass has been replaced with one of these additives. Commercially available cement products of the cement types CEM I, CEM II an CEM III have been used for the experiments.
An increased self-desiccation enables a reduction of Portland clinker. A reduction of the amount of Portland clinker reduces the climate-impact of the construction since cement production is a source of carbondioxide emissions.
Relative humidity(RH) measurements have been performed on concrete samples w/c 0.38 containing CEM II an CEM III between 30–90 days after casting. RHmeasurements and measurements of developed heat effect have been performed on samples with cement paste w/c 0.38 and w/c 0.5 containing cement types CEM I, CEM II and CEM III.
High-alumina additives bind a large amount of water during hydration due to the chemical composition af the hydration products. In experiments on concrete, this has been shown to give an increased self-desication. RH in concrete samples after 30 days was reduced with 5% and 7% respectively for samples with CEM II and CEM III when 10% of the binder was replaced with high-alumina additives.
Measurements of the developed heat-effect indicates that the early hydration is affected when replacing 10% of the binder with high-alumina additives. This is linked to the change in chemical composition of the hydrated cement paste.
A part of this work has been to further develop a method for RH-measurements on small samples of cement paste. This method has the potential to simplify further work on optimizing binder-content with regards to self-desiccation.
The results indicate that addition of high–alumina additives increases the self– desiccation of concrete. This could be a way forward to reduce use of cement while still meeting demands for moisure safety. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Tonvis av betong används på svenska byggen varje år. Detta trots att tillverkningen av en av huvudingrediensenserna - cement - ger stora mängder koldioxidutsläpp. Genom att ersätta en del av cementet med ett visst specialcement minskar koldioxidutsläppen samtidigt som betongen torkar fortare.

För de flesta höghus som byggs i Sverige idag används betong som byggmaterial. Enorma mängder betong går åt varje år och mer kommer att behövas för att bygga våra nya hus för framtiden. Betong är en blandning av grus, sten, vatten och cement som stelnar på bara några dagar. För att kunna planera bygget är det viktigt att veta hur fort betongen torkar. Om betongen är för blöt när man sätter in golv och väggskivor kan det bli mögel och andra skador... (More)
Tonvis av betong används på svenska byggen varje år. Detta trots att tillverkningen av en av huvudingrediensenserna - cement - ger stora mängder koldioxidutsläpp. Genom att ersätta en del av cementet med ett visst specialcement minskar koldioxidutsläppen samtidigt som betongen torkar fortare.

För de flesta höghus som byggs i Sverige idag används betong som byggmaterial. Enorma mängder betong går åt varje år och mer kommer att behövas för att bygga våra nya hus för framtiden. Betong är en blandning av grus, sten, vatten och cement som stelnar på bara några dagar. För att kunna planera bygget är det viktigt att veta hur fort betongen torkar. Om betongen är för blöt när man sätter in golv och väggskivor kan det bli mögel och andra skador på huset. Om man då vill att betongen ska torka snabbare brukar man blanda i mer cement. Man behöver då inte vänta lika länge på att betongen ska bli torr.

En femtedel av betongen som används till hus består av cement. Cement tillverkas av kalksten och lera som bränns i en roterande ugn på cementfabriken. Det är när cementet bränns som mycket koldioxid släpps ut vilket bidrar till den globala uppvärmningen. Cementproduktionen står för hela 8% av världens koldioxidutsläpp. Den största cementfabriken i Sverige släpper på ett år ut lika mycket koldioxid som 200 000 flygresor tur och retur till Thailand. I Sverige har politikerna kommit överens om att vi måste släppa ut mindre koldioxid, men då måste vi också komma på nya sätt att bygga hus på så att utsläppen minskar!

Cement kan blandas på olika sätt med olika material som hämtats från berggrunden. Det finns cement som är “snabba” och stelnar fort och det finns cement som är “långsamma” som kan vara bra om man måste köra långt från betongfabriken till bygget. Det finns också specialcement som till exempel gör att det inte blir så mycket sprickor i betongen. De används när man gör golv av betong i stora fabriker och lager.

De specialcement som används när man gör “sprick-fri” betong har mer aluminium i sig som suger åt sig mycket vatten under tiden som betongen stelnar. I ett examensarbete vid Lunds Tekniska Högskola har två civilingenjörsstudenter gjort experiment med sådana specialcement. De har då mätt om betongen torkar snabbare när man byter ut 10% av cementet mot specialcement med mer aluminium. I experimenten användes en ny metod som kan mäta uttorkningen på små prover med endast 8 gram cement. Man hällde även betong i hinkar med lock och mätte hur fuktig betongen var efter 30 dygn.

Det visade sig att betongen torkar mycket snabbare om man blandar i specialcement. Detta betyder att man inte behöver använda lika mycket cement som man gör vanligtvis. Detta är både bättre för miljön och för byggarna som kan få färdigt huset i tid! (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Grahn, Björn LU and Talevska, Aleksandra LU
supervisor
organization
alternative title
Self-desiccation of concrete with high-alumina additives
course
VBMM01 20191
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Betong, cement, cementpasta, uttorkning, självuttorkning, tillsatsmaterial, aluminatrika tillsatsmaterial, värmeutveckling, ettringit, aluminat, relativ fuktighet, RF, CSA, CA
publication/series
LUTVDG/TVBB
report number
5116
other publication id
LUTVDG/TVBB--5116--SE
language
Swedish
id
8983791
date added to LUP
2019-06-19 14:21:53
date last changed
2019-06-19 14:23:06
@misc{8983791,
  abstract     = {This master thesis work concerns the effect of high-alumina additives on the selfdesication of concrete. The purpose of the work was to examine the possibilities to optimize the binder-content of concrete with regards to self-desiccation. Two highalumina additives have been examined. In the experiments 10% of the binder mass has been replaced with one of these additives. Commercially available cement products of the cement types CEM I, CEM II an CEM III have been used for the experiments.
An increased self-desiccation enables a reduction of Portland clinker. A reduction of the amount of Portland clinker reduces the climate-impact of the construction since cement production is a source of carbondioxide emissions.
Relative humidity(RH) measurements have been performed on concrete samples w/c 0.38 containing CEM II an CEM III between 30–90 days after casting. RHmeasurements and measurements of developed heat effect have been performed on samples with cement paste w/c 0.38 and w/c 0.5 containing cement types CEM I, CEM II and CEM III.
High-alumina additives bind a large amount of water during hydration due to the chemical composition af the hydration products. In experiments on concrete, this has been shown to give an increased self-desication. RH in concrete samples after 30 days was reduced with 5% and 7% respectively for samples with CEM II and CEM III when 10% of the binder was replaced with high-alumina additives.
Measurements of the developed heat-effect indicates that the early hydration is affected when replacing 10% of the binder with high-alumina additives. This is linked to the change in chemical composition of the hydrated cement paste.
A part of this work has been to further develop a method for RH-measurements on small samples of cement paste. This method has the potential to simplify further work on optimizing binder-content with regards to self-desiccation.
The results indicate that addition of high–alumina additives increases the self– desiccation of concrete. This could be a way forward to reduce use of cement while still meeting demands for moisure safety.},
  author       = {Grahn, Björn and Talevska, Aleksandra},
  keyword      = {Betong,cement,cementpasta,uttorkning,självuttorkning,tillsatsmaterial,aluminatrika tillsatsmaterial,värmeutveckling,ettringit,aluminat,relativ fuktighet,RF,CSA,CA},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  series       = {LUTVDG/TVBB},
  title        = {Självuttorkning i betong med aluminatrika tillsatsmaterial},
  year         = {2019},
}