Tillämpad framtagning av sorptionsisotermer för cementiösa bindemedel

Abstract

I takt med en ökad användning av betong med ”gröna” bindemedel, som delvis ersätter vanlig cement för att minska klimatpåverkan, har det tyvärr visat sig att allt fler byggprojekt haft svårt att uppnå en önskad uttorkningstid. Samtidigt lanseras det ständigt nya produkter på marknaden av betongtillverkarna och materialkunskaperna har börjat släpa efter som en konsekvens av detta. Uppdaterade sorptionsisotermer, som är vital mätdata för ett materials fuktegenskaper, saknas i stor del på dessa nya byggnadsmaterial. Samtidigt är det tidsödande, alternativt dyrt, att producera nya sorptionsisotermer och det saknas en vedertagen metod. Med bakgrund av den allmänt bristande kunskapen kring dessa byggnadsmaterial samt en bristande konsensus i forskarvärlden genomförs ett större forskningsprojekt, ”Water in ”Green” Cementitious Materials”, på Chalmers Tekniska Högskola under ledning av Professor Lupin Tang. Detta examensarbete utgör en förstudie med syftet att undersöka praktiskt tillämpliga metoder för att utvärdera materialens fuktegenskaper och uppdatera praktiska kunskaper inför huvudprojektet. Den klassiska metoden med klimatboxar anpassades och desorptionsisotermer togs fram på ett begränsat antal hårdnade och krossade cementpastor med olika mineraltillägg och vattencementtal. Karbonatisering av provkropparna försökte undvikas i största mån under hela laborationsförloppet och en indikation av hydratationsgrader togs fram. Resultaten jämfördes först relativt mot varandra med vanlig OPC som bas och sedan mot tidigare resultat tagna ifrån en litteraturstudie. Skrymdensitet och indikation av karbonatisering av provkropparna togs fram på ett urval av blandningarna. Tidsbristen för laborationsdelen av projektet medförde att desorptionsisotermerna inte blev kompletta med önskat antal mätpunkter men metoden visade sig ändå vara ett tillämpligt och ekonomiskt alternativ tillsammans med bra rutiner och riktlinjer. Ett intressant resultat visar hur klimatet för respektive klimatbox påverkar proverna under själva provtiden. Experimenten gav en indikation på att ett torrare klimat medförde en ökad mängd kemiskt bundet vatten mellan 105–350 °C. Ren cementpasta är inget representativt material som betong men om ballastkompositionen och övriga blandningsförhållanden hålls konstanta med endast skillnad av bindemedel kan en relativ jämförelse och analys göras. Då vanlig OPC är ett jämförelsevis välstuderat material kan nya cementmaterial jämföras relativt mot detta. Betongtillverkare eller andra aktörer kan därför själva lätt och relativt snabbt undersöka hur ett nytt materials fuktegenskaper ställer sig med avseende på dess sorptionsisoterm. Det komplicerade laborationsförfarandet visar dock att en vedertagen metod behövs inom industrin då små skillnader i metoden kan ge stora skillnader i resultatet, vilket leder till att sorptionsisotermer som framtagna utan redovisat förfarande inte är jämförbara.