Betonitekniikka
FAHIM AL-NESHAWY
SEMENTTITYYPIN, SILIKAN JA HUOKOSTAMISEN VAIKUTUS BETONIN KUIVUMISEEN
Diplomityö, joka on opinnäytteenä jätetty tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 25.11.1996
Työn valvoja: ma. prof. Seppo Matala Työn ohjaaja: Dipl. ins. Tarja Merikallio
I jÿ LT^I S ‘ЧЙ^1 Va1 u4
Äidilleni
ja tyttärelleni Nooralle
Tekijä: Fahim Al-Neshawy
Diplomityö: Sementtityypin, silikan ja huokostamisen vaikutus betonin kuivumiseen
Päiväys: 25.11.1996 Sivumäärä: 103 + 18
Professuuri: Betonitekniikka (Rak-82) Valvoja: ma. professori Seppo Matala Ohjaaja: Diplomi-insinööri Tarja Merikallio
Tutkimuksessa on tutkittu sementtityypin, silikan ja huokostamisen vaikutusta nopeasti kuivuviin betoneihin (itsestään kuivuviin korkealujuuksisiin betoneihin ja voimakkaasti huokostettuihin K30 betoneihin). Työ koostuu kirjallisuusosasta ja kokeellisesta osas
ta.
Kirjallisuustutkimuksessa tarkastellaan betonilattioiden päällystettävyyttä, betonin kemiallista kuivumisesta sekä sementtityypin, silikan, huokostamisen ja säilytysolo
suhteiden vaikutusta betonin kuivumiseen.
Laboratoriokokeisiin valittiin normaalisti suhteitetun vertailubetonin lisäksi nopeasti päällystettäviä huokostettuja betoneita ja itsestään kuivuvia korkealujuusbetoneita.
Kaikissa massoissa maksimiraekoko oli #16 mm ja notkeus 1 - 2 sVB.
Kuivumisnopeutta mitattiin tarkailemalla koekappaleiden painon muutosta, mittaamal
la betonin suhteellista kosteuspitoisuutta ja määrittämällä betonin kosteuspitoisuus näytepaloista, joista uunikuivatuksen jälkeen määritettiin lisäksi kemiallisesti sitoutu
neen veden määrä. Kuivumista mitattiin kahdenlaisissa olosuhteissa: vakioilmastohuo- neessa (+20 eC ja RH 45%) sekä pakastearkussa ( + 10 °C ja RH 70%). Kuivumis
nopeutta mitattiin koekappaleella, jolla simuloitiin 150 mm paksua yhteen suuntaan kuivuvaa laattaa.
Koekappaleiden painomuutosten perusteella eniten vettä haihduttivat betonit, joissa sekoitusveden määrä ja vesisementtisuhde oli suuri. Vakioilmastohuoneessa (+20 °C ja RH 45%) sementtityypillä ei ollut vaikutusta haihtuneen veden määrään. Silikalla ja
ilmamäärällä oli suuri vaikutus betonin ku i vu m i snopeu teen.
Näytepaloja kuivattamalla ei betonin kuivumisnopeuksia ja kosteuspitoisuuksia voitu verrata keskenään, koska betonien koostumukset erosivat liian paljon toisistaan.
Määritettäessä betonin kosteuspitoisuus painoprosentteina betonissa olevan vapaan, liikumiskykyisen kosteuden määrää ei tiedetä.
Betonin suhteelliset kosteuspitoisuudet määritettiin koekappaleisiin poratuista rei’istä.
Nopeasti päällystettävät betonit kuivuivat vakioilmastohuoneessa (+20 °C ja RH 45%) RH 90% :iin 21 vuorokauden kuivumisajan jälkeen ja RH 80% :iin beton ¡laadus
ta riippuen 70 - 91 vuorokauden kuivumisajan jälkeen. Korkealujuuksiset kuivuivat vakioilmastohuoneessa (+20 °C ja RH 45%) RH 90%:iin alle 7 vuorokauden kui
vumisajan jälkeen ja RH 80%:iin 21-70 vuorokauden kuivumisajan jälkeen.
Department of Civil and Environmental Engineering Author: Fahim Al-Neshawy
Name of the thesis: The effect of cement type, silica fume and air-entrainment on the drying of concrete.
Date: 25.11.1996 Pages: 103 + 18
Professorship: Concrete technology Supervisor: Professor Seppo Matala
Instructor: M.Sc. (Civil Eng.) Tarja Merikallio
In this study the effect of cement type, silica fume and air-entertainment on the drying of concrete were considered. The research involves a short literature review and a few experimental investigations. The aim of the research was to develop the composition of concrete which could achieve as soon as possible the appropriate moisture for surface layer without any special drying treatment.
In the literature review the covering of concrete slabs, the chemical drying of concrete and the effect of cement type, silica fume, air-entertainment and drying conditions on the drying of concrete were discussed. Concretes selected for the laboratory tests were normal proportioning concrete, self-desiccation high strength concrete and fast covered air-entertained concrete. The maximum size of aggregate was *16 mm for all concretes and the consistency was 1-2 sVB.
The rate of drying was determined by investigating the weight gain of specimens, by measuring the relative humidity and the moisture content of samples. Chemically bounded water was determined using the samples which were dried at 105 °C. Two different drying conditions were used, the standard conditions chamber (+20 °C &
RH 45%) and the freezing chamber ( + 10 °C & RH 70%). Drying rate was measured by specimen which simulates a 150 mm concrete slab, where water can evaporate only from one surface.
On the basis of weight gain the highest content of evaporated water was in the concrete where the amount of mixing water and water-cement ratio were highest. The effect of cement type on the amount of evaporated water was negligible. The using of silica fume and the air-entertainment decreased the amount of evaporated water.
The drying rate and moisture content of concretes could not be compared to each other using the drying treatment of samples, since the mix composition of concretes varied too much. Free removable water can not be determined in concrete on the basis of moisture content.
The relative humidity of concretes were measured from the holes drilled into the specimens. The fast covered air-entertained concrete reached the RH 90% after 21 days of drying and RH 80% after 70 - 90 days of drying in the standard conditions chamber. The high strength concretes reached the RH 90% after only 7 days of drying and RH 80% after 21-70 days of drying in the standard conditions chamber.
Tämä diplomityö on tehty Teknillisen korkeakoulun rakennus- ja yhdyskuntatekniikan osaston betonitekniikan laboratoriossa kesäkuun 1995 ja huhtikuun 1996 välisenä ai
kana. Tutkimus on osa TEKESrin ja teollisuuden rahoittamaa tavoitetutkimushanketta
“Betonilattioiden pinnoitettavuuden nopeuttaminen ja pinnoitteiden kiinnipysyvyys”
Teollisuuden osapuolia ovat Lohja Rudus Oy, Finnsementti Oy, Optirock Oy, Upo- floor Oy ja Vaisala Oy.
Työn valvojana toimi ma. professori Seppo Matala ja ohjaajana dip. ins. Tarja Meri
kallio. Heille molemmille haluan osoittaa kiitokset tämän tutkimuksen kaikissa vai
heissa saamistani neuvoista.
Erityiset kiitokset haluan osoittaa professori Vesa Pennalalle, joka antoi minulle mah
dollisuuden opiskella betonitekniikan oppisuunnassa ja dipl. ins. Mika Tulimaalle, jo
ka tarkisti ja korjasi tämän diplomityön suomen kieltä.
Lisäksi haluan kiittää betonitekniikan laboratorion henkilökuntaa ja opiskelutovereita- ni, jotka ovat minua tarvittaessa avustaneet. Erityiset kiitokset haluan osoittaa lab.ins.
Karri Mäkiselle erinomaisten työskentelymahdollisuuksien luomisesta. Kiitokset myös Esko Varikselle, Reijo Silanderille ja Satu Kosomaalle heidän avustaan laboratorio
kokeiden tekemisessä.
Kiitokset haluan osoittaa dipl.ins. Christopher Ariyolle, Dr. Saleh Ibrahimille, Dr.
Wael El Refaille ja Raimo Peuraselle, jotka tukivat minua koko tämän tutkimuksen ajan.
Suurimmat kiitokset osoitan vaimolleni Tealle ja tyttärelleni Noora Imäänille- hänessä minä näen aina tulevaisuutta ja toivoa.
Fahim Al-Neshawy
Sisällysluettelo
sivu
1. Johdanto 9
KIRJALLISUUSTUTKIMUS 2. Tutkimuksen tausta
2.1 Betonilattioiden päällystettävyys Ю
2.2 Lattiabetonin suhteellisen kosteuspitoisuuden enimmäisarvot 10 2.3 Betonin kosteuskäyttäytyminen
2.3.1 Betonin sisältämä vesi 12
2.3.2 Tasapainokosteus 13
2.3.3 Rakennekosteus 14
2.4 Normaalin lattiabetonin kuivuminen 14
2.5 Nopeammin kuivuvat betonilaadut 16
3. Betonin kuivuminen
3.1 Sitoutumiskuivuminen 17
3.2 Siirtymiskuivuminen 20 4 * * * *
4. Betonin ku i vum i snopeuteen vaikuttavat tekijät 4.1 Betonin ominaisuudet
4.1.1 Betonin rakenne 22
4.1.2 Betonin vesisementtisuhde 23
4.1.3 Betonin huokosrakenne 26
4.1.4 Lisähuokostamisen vaikutus 28
4.1.5 Runkoaineen vaikutus 30
4.1.6 Sementtityypin vaikutus 31
4.1.7 Silikan vaikutus 33
4.2 Kuivumisolosuhteet
4.2.1 Kuivumisolosuhteiden vaikutus sementin hydrataatioastee- 35 seen
4.2.2 Kuivumisolosuhteiden vaikutus veden haihtumiseen 36 4.3 Rakenneratkaisun vaikutus betonin kuivumisnopeuteen 39
KOKEELLINEN TUTKIMUS
5. Kokeellisen osan tutkimusohjelma 41
6. Tutkimuksessa tehdyt mittaukset
6.1. Betonirakenteen kosteuden mittaaminen 42
6.2. Huokoskoon jakauman määritys elohopeaporosimetrillä 43 7. Laboratorikokeet
7.1 Materiaalitiedot 45
7.1.1 Sideaineet 45
7.1.2 Runkoaineet 46
7.1.3 Vesi ja lisäaineet 48
7.2 Koejärjestelyt 49
8. Koetulokset
8.1 Massakokeiden tulokset 52
8.2 Puristuslujuuskokeiden tulokset 53
8.3 Suhteellinen kosteuspitoisuus ja haihtuneen veden määrä 54
8.3.1 Haihtuneen veden määrä 54
8.3.2 Kosteuspitoisuus painoprosentteina 56 8.3.3 Betonin suhteellinen kosteuspitoisuus 57 8.4 Fysikaalisesti ja kemiallisesti sitoutuneen veden määrä 61
8.5 Elohopeaporosimetrikokeen tulokset 63 9 10 11 12
9. Tulosten tarkastelu
9.1 Betonimassojen ominaisuudet 66
9.2 Haihtuneen veden määrä 68
9.3 Suhteellinen kosteuspitoisuus 73
9.4 Näytepalojen kosteuspitoisuus painoprosentteina 78
9.5 Betonin sisältämän veden määrä 81
9.6 Sementtikiven huokosmäärät ja huokoskokojakaumat 83 9.7 Suhteellinen kosteuspitoisuuden mittausmenetelmien vertailu 89
10. Johtopäätökset 9*
11. Yhteenveto ^7
12. Kirjallisuusluettelo 101
13. Liitteet
Liite 1. Betoneista käytetyt lyhenteet
Liite 2. Runkoainelajitteiden rakeisuusjakauma ja yhdistettyjen runkoaineiden ra
keisuuskäyrät
Liite 3. Kovettuneen betonin puristuslujuuden yksittäiset tulokset Liite 4. Betonien haihtuneen veden
Liite 5. Betonien suhteellinen kosteuspitoisuus
Liite 6. Koeputkimenetelmällä määrityt suhteellisen kosteuspitoisuuden yksittäiset tulokset
Liite 7. 91 vuorokauden kuivumisajan jälkeen poratusta reiästä mitatut suhteellisen kosteuspitoisuuden yksittäiset tulokset.
Liite 8. Esimerkki suhteellisen kosteuspitoisuuden laskemisesta ja kosteusmittarei- den kalibroimisesta
Liite 9. Betonien sisältämät kemiallisesti- ja fysikaalisesti sitoutuneen veden sekä haihtuneen veden määrät
Liite 10. Betonien sementtikiven tiheydet ja osuudet betonista
Liite 11. Betonien sementtikiven huokosjakautumat. Elohopeaporosimetri ajojen yksittäiset tulokset
1. Johdanto
Normaalin lattiabetonin kuivuminen on hidasta. Kuivuminen on pääosin haihtumiskui- vumista, joka on erittäin riippuvaista ympäristö-olosuhteista ja rakenneratkaisusta.
Kiristyvän kilpailun myötä betonilta vaaditaan entistä lyhyempää kuivumisaikaa, sa
malla kun entistä enemmän vaadittu asunnon hyvä äänieristys vaatii paksumpia raken- teita. Nämä yhdessä edellyttävät betonin nopeaa kuivumista.
Korkealujuusbetonit kuivuvat nopeasti alle 90% m suhteelliseen kosteuspitoisuuteen huonoissakin olosuhteissa rakenneratkaisusta riippumatta. Nopea kuivuminen perustuu alhaiseen vesisemen,tähteeseen, jolloin betonin sisäinen eli kemiallinen kuivuminen on mm suurta, että rakenneta,euden määrä jää pienekst. Suuren semen,,¡määrän vuoksi korkealujuusbetonit ovat kaihia. Oikealla sementti,yypihä ja määrällä voidaan kusannuksta minimoida. RiitSvä sisäinen kuivuminen voidaan saavutan toisella se- mentilla korkeammalla vesisementtisuhteella kuin toisella.
Korkealujuusbetonin avoin lyhyia kuivumisaikoja on saavutettu ‘nopeammin pääl- lystetavilla betoneilla”, joiden kuivuminen perustuu sekä normaalibetonia suurem
paan sementtimäärään eta suureen ilmamäärän. Sementtimääräsa johtuen näiden be
tonien hina on korkealujuusbetonia alhaisempi, muta kuitenkin normaalibetonia huomatavasti korkeampi. Tämän tutkimuksen avoitteena oli tutkia sementti,yypi„, sihkan ja huokosamisen vaikutusta nopeasti kuivuviin betoneihin.
Tutkimus on jaettu kirjalliseen osaan ja kokeelliseen osaan. Kirjallisuusosassa esite
tään lyhyesti eri tekijöiden vaikutusa betonin kuivumiseen. Kokeellisessa osassa tutki
taan sementtityypin, silikan ja huokosamisen vaikutusa betonin kuivumiseen. Tutki
muksen kokeellinen osa on tehty Teknillisen korkeakoulun betonitekniikan labora,o- riossa vuoden 1995 aikana.
Tutkimus on osa TEKESiin ja teollisuuden rahoittamaa tavoite,utkimushanketa
"Betonilattioiden pinnoitettavuuden nopeuttaminen ja pinnoitteiden kiinnipysyvyys”
Teollisuuden osapuolia ova, Lohja Rudus Oy, Finnsementti Oy, Optirock Oy, Upo- floor Oy ja Vaisala Oy.
2. Tutkimuksen tausta
2.1 Betonilattioiden päällystettävyys
Betonilattian päällysteen vauriotumiseen vaikuttavat betonin liian suuri rakennekos- teuspitoisuus, pinnoitemateriaali ja päällysteen kiinnittämiseen käytetyn liiman laatu.
Erilaiset materiaaliyhdistelmät kestävät eri tavoin erilaisia rasitustiloja. Liian suuri kosteus liuottaa liiman ja tiivis matto irtoaa alustasta. Kosteus voi myös muuttaa päällysteen väriä. Rakennevaurion lisäksi huoneistoon voi tulla hajuhaittoja rakenne- kosteuden aiheuttaman homehtumisen myötä. Puupinnoite irtoaa alustasta suuren kos
teuspitoisuuden aiheuttaman turpoamisen vuoksi. Rakennevaurio voi aiheutua liiman pinnasta irtoamisena tai betonivauriona, jolloin puun turpoamisesta aiheutuva voima ylittää laatan pinnassa betonin vetolujuuden. Betonipinnan vetolujuus voi olla heikko, jos pinnassa on esimerkiksi huolimattoman jälkihoidon seurauksena heikko sementti-
liimakerros.
Erilaisten betoni laatujen sekä liima- ja pinnoitusyhdistelmien vaurioitumistapoja ja syitä ei tarkemmin tunneta. Pinnoitushetken kriteerinä olevat suhteellisen kosteuspitoi
suuden arvot pitäisikin todenennäköisesti määrittää aine- ja materiaaliyhdistelmäkoh- taisesti.
Beton il aa tan kosteus on epätasaisesti jakautunut. Laatan pinta voi kuivua nopeasti, vaikka rakennekosteuden määrä laatan sisällä on korkea. Vesi siirtyy betonissa dif
fuusion ja kapi 1 laarijohtumisen vaikutuksesta laatan keskeltä kohti pintaa betonin pyr
kiessä tasapainokosteuteen ympäristön kanssa. Jos pinta on päällystetty tiiviisti, koste
us ei pääse haihtumaan ja jää päällysteen alle aiheuttaen mahdollisia kosteusvaurioita (Merikallio et ai. 1994 s. 8).
2.2 Lattiabetonin suhteellisen kosteuspitoisuuden enimmäisarvot
Lattiabetonin suhteellisella kosteuspitoisuudella tarkoitetaan betonin huokosten ilmati
lan suhteellista kosteuspitoisuutta. Asetettu suhteellisen kosteuden enimmäisraja on
kompromissi päällystystyön ja päällysteen toiminnallisuuden välillä. Se (arkoittaa, että kun kosteuden enimmäisraja on alitettu, useimmissa tapauksissa edellytykset onnistu- neelle päällystystyölle ovat olemassa.
Taulukko 1. Pmiystysty-ön edellytyksenä oleva betonin sallittu suhteellinen kosteuspitoisuus oUrnZTZ kOSrUS be!°nirakenteen korkeussuunnassa). Mittausta suoritettaessa o laman ja ilman lämpötilan oltava vähintään sama kuin lattian käyttölämpötila eli yleensä noin +20 °C. (BY311989 s. 102).
80 85
90
Huopa tai solumuovipohjaiset muovimatot
Kumimatot
Korkkilaatat, laattojen alapin
nassa kosteudeneristys (muovikalvo)
Tekstiilimatot, joissa on alusra- kenne (kumi, PVC, kumilatek- sisively)
Luonomnateriaalista tehdyt tekstiilimatot ilman alusraketme Muovilaatat
Muovimatot ilman huopa tai solumuovipohjaa
Linoleum
Alustaan kiinittämättömät puu- lattiat, puun ja betonin välissä on kosteudeneristys
Polyuretaanimuovimassat Täyssynteettiset tekstiilimatot ilman alusrakennetta
(erikoistapauksissa sulit, kosteus
<97 %
Huomautuksia
Puupäällyste irtoaa kosteusliikkeiden takia alustasta.
Bakteeritoiminta, sienikasvu, liimojen kosteuden kestämättömyys.
Useimmat liima tyypit eivät kestä suurta kosteutta, päällysteessä muutoksia
Puulattioiden kosteuseristyksenä esim.
0.2 mm muovikalvo saumat limittäin ja teipattuina.
Märissä tiloissa sekä betonin kosteuden ollessa suuri (> 90%) mattojen
kiinnitykseen on käytettävä vedenpitävää liimaa ja riittävän runsaalla liimamääräl- lä varmistettava saumojen
Betonin pinnan on oltava muovi massaa levitettäessä kuiva sekä riittävän lämmin, muussa tapauksessa pinta on kuivattava välittömästi emien massan levitystä esim.
säteilylämmityksellä kovettumisen ja tartunnan varmistamiseksi.
Taulukossa 1 on esitetty betonin sallittu suhteellinen kosteuspitoisuus, kun betonilatti
aa ryhdytään päällystämään. Esimerkiksi liimojen osalta sallittu kosteus perustuu joi
denkin yleisessä käytössä olevien liimojen alkaalisen kosteuden sietorajaan. Ennen päällystystyötä on varmistauduttava käytettävien materiaalien kosteuden kestävyydestä (Siro et ai. 1980 s. 18).
2.3 Betonin kosteuskäyttäytyminen
2.3.1 Betonin sisältämä vesi
Betonin sisältämä kokonaisvesimäärä muodostuu betonin valmistuksessa käytetystä seosvedestä W0 ja rakentamisen aikana rakenteisiin pääsevästä vedestä Wr, joka pää
osin koostuu mahdollisesta jälkihoitoon käytetystä vedestä ja sadevedestä.
Hydrataatioprosessin aikana tapahtuu kemiallisia reaktioita sementin kiinteiden ainei
den ja veden välillä. Näissä reaktioissa syntyy uusia kiinteitä aineita, hydraatteja, jot
ka sisältävät kemiallisesti sitoutunutta vettä. Kemiallisesti sitoutuneen veden määrä riippuu mm. reagoivasta klinkkerimineraalista ja reaktiotuotteiden koostumuksesta.
Muodostuvilla hydraateilla, sementtigeelillä, on hyvin suuri ominaispinta-ala noin 100-200 m2/g. Osa reagoimattomasta vedestä adsorboituu näiden hydraattien pinnalle.
Tämä adsorboitunut vesi, geelivesi, sitoutuu niin voimakkaasti, ettei se voi osallistua hydrataatioreaktioihin. Se vesi, joka ei ole kemiallisesti sitoutunutta eikä geelivettä, muodostaa vapaan kapillaariveden. Kapillaarivesi voi osallistua hydrataatioprosessiin ja on välttämätön edellytys sen kululle.
Normaalirunkoainebetonilla oletetaan betonissa olevan veden, si tou tu inistävästä riip
pumatta, kokonaisuudessaan sitoutuneen sementtikiveen, jonka osuus koko betonista on noin 14- 40 %. Näin ollen betonin kosteuskäyttäytymisen voidaan olettaa olevan suurelta osin riippuvainen sementti kiven rakenteesta. Kosteuden siirtymiseen betonissa vaikuttavat myös runkoaine-sementtikivisuhde ja ilmahuokoset, joita normaalibetonis- sa on noin 1 - 2 %. Paitsi ilmahuokosten määrällä, myös niiden koolla, muodolla ja jakautumisella sementtikiveen on merkittävä vaikutus betonin kosteuden siirto-
ominaisuuksiin. Ilmahuokosten permeabi li teetti eli kaasun- ja vesihöyrynläpäisevyys on noin sata kertaa suurempi kuin sementtikiven (Silvasi 1994 s. 10).
2.3.2 Tasapainokosteus
Säilytettäessä huokoista ainetta pitkään vakio-olosuhteissa havaitaan, että aine saavut
taa vakiokosteustilan, ns. tasapainokosteuden. Tasapainokosteustilassa vesihöyryn pai
ne kappaleessa on sama kuin vesihöyryn osapaine ilmassa. Huokoisena aineena beto
nilla on kyky haihduttaa itsestään tai sitoa itseensä kosteutta ympäröivästä ilmasta.
Betoni saavuttaa ennen pitkää ympäristönsä kanssa hygroskooppisen tasapainotilan, joka riippuu itse betonirakenteesta ja sen lämpötilasta sekä ympäröivän ilman lämpöti
lasta ja kosteuspitoisuudesta.
Tasapainokosteus riippuu myös oleellisesti tavasta, jolla rakenne on saavuttanut tasa- painokosteutensa. Huokosten kastumis- (absorptio) ja kuivumistavasta (desorptio) sekä huokosten muodosta riippuen isotermit eroavat hiukan toisistaan. Tätä ilmiöitä kutsu
taan sorptiohystereesiksi. Sorptiohystereesi tulee sitä selvemmin näkyviin mitä koste
ammassa olosuhteessa vertailu tehdään (Pihlajavaara 1964 s. 22).
weoo /С [Ug/kg cement]
0.6,--- --- ---v—
<x* 0.6
Kuva 1. Betonin desorptioisotermikäyrät erilaisilla vesisementtisuhteilla ja sementin hydrataatioas- teilla (Nilsson 1980 s. 35).
Betonilla lasapainokosteuskäyrien muotoon vaikuttaa myös sementin hydrataatioaste.
Jos hydrataatioaste on alhainen, käyrät sijoittuvat alemmaksi, jolloin myös haihdutet
tavan kosteuden määrä kasvaa. Kuvassa 1 on esitetty betonin desorptioisotermikäyrät erilaisilla vesisementtisuhteilla ja sementin hydrataatioasteilla.
2.3.3 Rakennekosteus
Rakennekosteudella tarkoitetaan sitä vesimäärää, joka rakenteesta poistuu, ennen kuin rakenne on kosteustasapainossa ympäristönsä kanssa. Tämä voidaan ilmaista seuraa
vasti:
w w0+w]-wkem"w00 (1)
missä Wr on rakennekosteus,
w0 on alkuperäisen sekoitusveden määrä,
w, on rakentamisen aikana rakenteeseen pääsevän veden määrä, Wkem on kemiallisesti sitoutuneen veden määrä ja
Wqg on tasapainokosteus ympäristön kanssa (kg/m^).
Suurin mahdollinen rakentamisen aikana betoniin pääsevän veden määrä vastaa sekoit
tamisen yhteydessä syntyvien ilmahuokosten Wh ja kemiallisesti sitoutuneen veden ti
lavuuden pienemisestä eli supistumishuokosten yhteenlaskettua tilavuutta. Supistumis- huokosten määrä on noin 6 % kemiallisesti sitoutuneen veden määrästä.
Wl,max — Wh + 0,06 Wkem. (2
Wi.max on rakentamisen aikana rakenteeseen pääsevän suurin veden määrä, Wh on supistumishuokosten määrä ja
Wkem 0n kemiallisesti sitoutuneen veden määrä
2.4 Normaalin lattiabetonin kuivuminen
Normaali betoni sisältää massan valmistusvaiheessa noin 180 - 200 dnfYm3 vettä. Be
tonin suhteellinen kosteuspitoisuus on tällöin noin 100%. Ennen kuin betoni voidaan Päällystää kosteusherkällä materiaalilla osan vedestä on poistuttava betonista, jotta betonin suhteellinen kosteuspitoisuus laskisi päällystemateriaalin edellyttämään ar
voon. Alkuperäinen vesimäärä jakautuu betonissa eri tavoin. Osa vedestä sitoutuu kemiallisesti ja osa sitoutuu fysikaalisesti betonin huokosiin. Fysikaalisesti sitoutunut vesi on haihtumiskykyistä vettä.
Normaaliin lattiabetoniin, jonka vesisementti suhde on noin 0,80, jää kemiallisen si
toutumisen jälkeen vielä paljon haitallista rakennekosteutta, jonka on poistuttava be
tonista ennen päällystämistä. Koska tämä rakennekosteus poistuu betonista haihtumal
la, ympäristöolosuhteilla ja rakenteen paksuudella on huomattava vaikutus betonin kuivu m îsnopeu teen. Haihtuminen on yleensä hyvin hidasta. Hyvissäkin olosuhteissa kuukausia, rakenneratkaisusta riippuen jopa yli puoli vuotta (Merikallio et ai. 1994 s.
6).
- - K35V/1 (+20 °C ja RH 45%) K35V/2 ( + 10 °C ja RH 70%)
Hetoilta k tavuin isiltä (vrk)
Kuva 2. Vertailu betonin K35V (vss = 170/240) kuivuminen suhteellisena kosteuspitoisuutena mitat
tuna 140mm paksussa liittorakenteessa. K35V/1 on säilytetty + 20 °C lämpötilassa j a ilman suhteellinen kosteuspitoisuus on ollut 70% ja K35V/2 on säilytetty + 10 °C lämpöti
lassa] a ilman suhteellinen kosteuspitoisuus on ollut 45% (Pennala 1994, s. 95).
Kuvassa 2 on esitetty normaalin lattiabetonin K35 (vss = 170/240) suhteellinen kos
teuspitoisuus erilaisessa säilytysolosuhteissa. Hyvissä olosuhteissa (RH 45% ja T =
+20 -C) vertailubetoni K35 kuivui alle 90%:n suhteelliseen kosteuspitoisuuteen noin 40 vuorokaudessa, mutta 85 %:n suhteelliseen kosteuspitoisuuteen kuivuminen kesti jo 130 vuorokautta. Huonoissa olosuhteissa (RH 70% ja T = +10 «Q kyseisen vertai- lubetonin kuivuminen alle 90%:n suhteelliseen kosteuspitoisuuteen kesti peräti 140 vuorokautta ja vielä puolen vuoden ¡ässäkään se ei ollut kuivunut 85 %:n suhteelli- seen kosteuspitoisuuteen (Penttala 1994 s. 94).
2.5 Nopeammin kuivuvat betonilaadut
Betonin kuivumista voidaan merkittävästi nopeuttaa käyttämällä nopeammin kuivuvia betonilaatuja. Tällä hetkellä (kevät - 96) markkinoilta on saatavissa ‘nopeammin päällystettävää" betonia NP K30 ja NP K40. Näitä betonein» on testattu käyttännön rakennuskohteissa ja tulokset ovat olleet hyviä. Laboratoriokokeiden mukaan nope
ammin päällystettävä betonilaatu NP K30 kuivuu noin 2 -3 kertaa tavanomaista raken- nebetoma nopeammin rakennepaksuudesta ja kulvumisolosuhteista riippuen (kuva 3).
K30 (200mm)
NP K30 (200mm)
К7П /ОЛЛ
Kiivd 3. Eri betonilaatujen kuivumisen 90%:n suhteellisen kosteuspitoisuuteen. Kuivumisolosuhteet ovat +10 °C:n lämpötila ja 70 % ilman suhteellinen kosteuspitoisuus (Merikallio et ai 1996 s. 29)
Useiden kohteiden pintalaattavaluissa on kokeiltu itsestään kuivuvien korkealujuusbe- tonien toimivuutta. Korkealujuusbetoni (K70 - K80) kuivuu hyvin nopeasti 90 % suh
teelliseen kosteuspitoisuuteen ja on siten myös nopeasti päällystettävissä. Tiivis kor
kealujuusbetoni ei kastu sateen vaikutuksesta, vaan kuivuu “sisäänpäin", koska hydra- taatioreaktio kuluttaa suurimman osan vedestä (Merikallio et ai. 1996 s. 29).
3. Betonin kuivuminen
Betoni kuivumisella takoitetaan yleisesti vapaan nestemäisen tai kaasumaisen veden määrän vähentymistä betonissa. Tätä vapaan veden määrää kuivan aineen tilavuus- tai painoyksikköä kohti sanotaan kosteuspitoisuudeksi. Betoni kuivuminen voidaan jakaa sitoutumiskuivumiseen ja siirtymiskuivumiseen (Pihlajavaara 1964 s. 40).
3.1 Sitoutumiskuivuminen
Sitoutumiskuivumisella tarkoitetaan veden sitoutumista betoniin sementin ja veden vä
listen kemiallisen reaktion, hydrataation, kautta. Hydrataation aikana kemiallisesti si
toutuneen veden määrä on riippuvainen reagoivasta klinkkerimineraalista ja reaktio- tuotteiden koostumuksesta. Hydrataatioprosessin vedentarve Wt määritellään seuraa- vasti:
j/f/ _ kemiallisesti sitoutuneen veden paino
reagoineen klinkkerimineraalin paino (•*).
Hydralaatioreak,jolla tarkoitetaan kemiallista vuorovaikutusta, jossa klinkkerimine- raaht reagoidessa veden kanssa muodostavat uusia kiinteitä aineita, hydraatteja. Tässä sementin veteen yhtymisessä sementtihiukkasista syntyy sauvamaisista ja levymäisistä kiteistä koostunutta massaa, jota nimitetään sementtigeeliksi.
Trikalsiumsilikaatin (C,S) hydrataatiossa muodostuu sarja kalsiumsilikaattihydraatteja (CtSjHj). Nämä hydraatit ovat sementtigeelin oleellinen komponentti.
2CôS + 7H -> C3S2H4 + 3CH
(4) Hydrataatiossa OS sitoo siis noin 26 paino-% vettä kemiallisesti ja muodostaa noin 75 paino-% c S;H. ja noin 49 paino- % kalsiumhydroksidia, laskettuna suhteessa C?S:iin.
Dikalsiumsilikaatin (C2S) hydrataatiossa muodostuu vastaavia tuotteita kuin CsS:n yhteydessä.
2C2S + 5H -> C3S2H4 + CH (5)
Hydrataatiossa C,S sitoo noin 24 paino-% vettä kemiallisesti ja muodostaa noin 99 paino-% C,S,H, ja noin 22 paino- % kalsiumhydroksidia laskettuna suhteessa C2S:ään.
Tnkalsiumaluminaatin (OA) reagoidessa veden kanssa syntyy tavallisesti tiettyjä me
tastabiileja hydraatteja kuten AH, -geeli, CAH„, OAH, ja C-AH,,. Nämä välituotteet reagoivat edelleen ja muodostavat stabiileja lopputuotteita, joita ovat AH, (kipsiini), СзАНб ja CH (kalsiumhydroksidi).
2СзА + 27H -> C4AH19 + СгАНз -» 2СзАНб + 15Н (6) Kun sementissä ei ole kipsiä, СзА sitoo hydrataatiossa noin 40 paino-% vettä kemial
lisesti. Veden ja СзА:п erittäin nopea reaktio ja metastabiilien hydraattien muodos
tuminen johtaa sementin nopeaan sitoutumiseen. Jotta tämä nopea, sementin kannalta ei toivottu reaktio voitaisiin estää, sementtiin lisätään noin 2 - 5 paino-% kipsiä.
СзА + 3CSH2 + 26H -> С6А8зН32 (ettringiitti) (7) СбА8зНз2 + 2СзА + 4H -» 3 C4ASH12 (monosulfaatti) (8) Kun sementim lisätään kipsiä, СзА sitoo hydrataatiossa noin 173 paino-% vettä ke
miallisesti.
Tetrakalsiumaluminaattiferriitin C4AF hydrataatioreaktiot ovat monessa suhteessa analogisia СзА:п hydrataatioreaktioiden kanssa. CdAF reagoi kuitenkin hitaammin ei
kä aiheuta samassa määrin kovettumisongelmia kuin СзА.
C4AF + 2CH+ ЮН -> СзАНб+ СзРНб (9)
Hydrataatiossa GAF sitoo siis noin 37 paino-% vettä kemiallisesti ja muodostaa noin 78 paino-% trikalsiumaluminaattihydraattia (СзАНб) ja noin 90 paino-% trikalsium- fermttihydraattia (CsFHe) laskettuna suhteessa GAF:ään (Norgling-Mjörnell 1994 s 9).
Tärkeimpiä hydrataatioreaktioita ja niiden veden taire täydellisessä hydrataatiossa.
Mineraalit Reagoivat aineet Tuotteet Veden-I
tarve'31
Rl(1) R2®
ailikaattitaasi 2C3S (trikalsiumsilikaatti) 6H C3S2H3 + 3CH 0,24
2C2S (dikalsiumsilikaatti) 4H
C3S2H3 + CH 0,21
Aluminaattifaasi C3A (trikalsiumaluminaatti) 6H "СзАНб
0,40
2C3A 36H
c2ah8+c4ah19 0,90
C3A CH + 8H
3C$H2 + 26H
C4AHjç
1,20
C3A
cSh2 + 10H
C6A§H31
1,67 C3A
c4aSh12
0,67 rerriittiraasi C4AF (kalsiumaluminaatti-
ferritti)
2CH + 10H "C3AH6 + C3FH6 " 0,37
c4af 4CH + 34H
C4AH19+C4FH10 1,26 Muut komponentti ¿aO (vapaa kalkki)
H20 Ca(OH)2 0,32
MgO (magnesiunoksidi) CaS04
H20 H20
Mg(OH)2
CaS04 2H20
0,45 0,26 w Klinkkerimeniraälit " Vesi molekyylit
<3) Vede marve (g vettä/ g Rl)
Taulukossa 2 on annettu tyypilliset yksittäisten klinkkerimineraalien vedentarpeet.
Portlandsementin täydellisen hydrataation aikana vettä sitoutuu kemiallisesti noin 25
%:a sementin painosta. Kemiallisesti sitoutuneen veden määräksi saadaan :
Wk = 0,25 * a * C,
jossa a on sementin hydrataatioaste ja C on sementin määrää (kg/m3).
Kemiallisesti sitoutuneen veden määrä lasketaan painohäviönä 105 °C lämpötilassa kuivatusta beton ¡näytteestä punnitsemalla näyte ennen ja jälkeen hehkuttamisen 700°C lämpötilassa.
Wk = (S+ R)* 9l—9l 5
G3
S on sideaine määrä betonissa [kg/m5], R on runkoaine määrä betonissa [kg/m5],
G2 on näytteen paino ennen hehkumista 700 °C:ssa [g] ja G3 on näytteen paino hehkumisen jälkeen [g].
(H)
3.2 Siirtymiskuivuminen
S.irtymiskuivumisella tarkoitetaan veden siirtymistä nesteenä ja/tai vesihöyrynä tar
kasteltavan kappaleen sisältä kappaleen rajapinnalle, josta se poistuu nestemäisenä ve
tenä ja/tai vesihöyrynä ympäristöön. Tavallisesti siirtymiskuivuminen tapahtuu siten, että vesi siirryttyään rajapinnalle haihtuu ympäristöön, useimmiten ilmaan. Tämän vuoksi on käytännöllistä puhua haihtumiskuivumisesta (Pihlajavaara 1964 s.41).
Kosteuden siirtymistä betonissa kuvaa parhaiten diffuusioteoria, joka olettaa kosteuden siirtyvän ainestaan pitoisuus- eli konsentraatioerojen vuoksi. Difftiusioteorian perus
tana on tunnettu PICK'n sääntö, joka ilmoittaa, että difftisioituvan aineen siirtymis- nopeus pisteestä toiseen on suoraan verrannollinen pisteiden väliseen konsentraatio- eroon AC ja kääntäen verrannollinen pisteiden väliseen etäisyyteen AL, eli :
G on massavirtatiheys (kg/m2s) ja
D on diftuusiokerrion, joka on riippuvainen vinaavasta aineesta ja siitä aineesta, jossa virtaus tapahtuu.
Useempimolckyylmcn kerros
Diffuusio
KapilJaarikondcnsaaiio I Diffuusio
KapiHaarincn koslcUde„s¡¡rty„
...Вццц!
Kuva 4. Periaatteellinen kuva veden siirtymisestä huokosessa, o) Ainostaan diffuusion kautta.
b) Yhdistetty diffuusio ja kapillaarinen imu. (Nevander & Elmarsson 1981, s. 57)
Käytännössä kosteuden siirtyminen betonissa tapahtuu diffuusion kautta ilmatäytteisis- sä huokoisissa ja etenkin nuoressa betonissa kapillaarisena imuna veden täyttämissä huokosissa. FICK-n sääntö voidaan edelleen yksinkertaistaa muotoon, joka yhdistää nämä kaksi kosteuden siirtymismuotoa. Saadaan yleisesti kosteuden siirtymistä kuvaa- va yhtälö:
Virtatiheys = siirtymiskerroin * siirtävä voima. (13)
Tällöin kosteutta siirtävänä voimana diffuusiossa on vesihöyryn pitoisuuserot (kg/m3) kappaleen eri osissa. Kapillaarissa imussa siirtävänä voimana on huokosveden paine.
Yhdistettynä siirtymiskertoimena käytetään tällöin diffusiviteettiä Ô (nf/s). Diffusivi- teeteilla 5 ja D on sama yksikkö, joskin kertoimet eivät ole samoja johtuen siitä, ettei diffusiviteetissä D ole tarpeeksi otettu huomioon lämpötilan vaikutusta kertoimen ar
voon (Betonghandbok 1982 s. 353).
Kuivurmsjaksoista puhuttaessa jaetaan kuivuminen kolmeen jaksoon. Ensimmäinen jakson aikana pinta on niin märkä, että haihtumisen voidaan olettaa tapahtuvan samoin kuin vesipinnasta. Vakio olosuhteiden (lämpötila, ilman suhteellinen kosteuspitoisuus ja ilman virtausnopeus) vallitessa haihtumisnopeus on vakio. Toisen jakson aikana täysin maran pinnan ala pienenee ja kuivumisnopeus on likimäärin suoraan verrannol
linen kosteuspitoisuuteen. Kolmannen jakson aikana vesihöyryn paine pintakerrokses
sa on suunnilleen sama kuin ilmassa. Vesi siirtyy kappaleen sisällä pintaan hitaasti.
Veden siirtyminen pinnasta ilmaan on niin vähäistä, että ilman virtausnopeus ei mer
kitsevästi vaikuta siirtymiseen. Tapahtuma on isoterminen (Pihlajavaaral969 s. 27).
4. BETONIN KUIVUMISNOPEUTEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT
4.1 Betonin ominaisuudet
4.1.1 Betonin rakenne
Betoni voidaan käsittää komposiittimateriaaliksi, joka koostuu kahdesta kiinteästä faa
sista (olomuodosta), sementtikivestä ja runkoaineesta. Betonin seosveden oletetaan yleensä kokonaisuudessaan sitoutuneen sementtikiveen, jolloin betonin kosteuskäyttäy- tymmen on suurelta osin riippuvainen sementtikiven ominaisuuksista. Kosteuden siir
tymiseen betonissa vaikuttavat sementtikiven rakenteen lisäksi runkoaine ja ilmahuo- koset sekä niiden jakautuminen betoniin.
Sementtikivi muodostaa betonin jatkuvan faasin, joka ympäröi eri kokoisia runkoai- nesrakeita. Kovettunut sementtikivi muodostuu sementin sisältämien silikaattien ja ve
den kemiallisesti sitoutuneista hydrataatiotuotteista sekä huokosista. Normaalibetoneil- la sementtikiven tilavuusosuus betonista on noin 25 - 30 % ja runkoaineen osuus noin 70 - 75 %. Tällöin ei ole otettu huomioon betonin sekoitusvaiheessa syntyvää ilmapi- toisuutta, joka normaalibetoneilla on noin 1 - 2 %.
Sementtikiven ja runkoaineen välillä voidaan lisäksi erottaa näiden kahden faasin raja- alue eli faasiraja. Tämä faasiraja on hyvin ohut (15 - 25 pm), mutta sen ominaisuudet poikeavat suuresti sekä sementtikiven että runkoaineen ominaisuuksista. Käytettäessä normaalia ei-huokoista runkoainetta on faasirajan huokoisuus suurempi kuin muun rakenteen. Tämän vuoksi faasiraja on myös heikompi. Faasirajalla on suuri vaikutus betonin veden- ja kaasunläpäisevyyteen, vaikka sen huokoisuudella ei ole suurta merkitystä betonin kokonaishuokoisuuteen (Johansson 1991 s. 10).
KUVa 5- ja runkoaineen välillä oleva raja-alue eli faasiraja(Betonghandbok 1980,
4.1.2 Betonin vesisementtisuhde
Betonin valmistuksessa käytetyn veden määrä ilmoitetaan betonin vesisementtisuhtee- na. Veden määrä on riippuvainen betonin notkeusvaatimuksesta, sementin ja runkoai
neen määräsuhteesta, käytettävästä runkoaineesta ja yhdistetyn rakaisuuskäyrän muo
dosta.
Taulukko 3. Keskimääräinen diffusiviteetti 5 28 vuorokauden ikäiselle sementtikivelle, kun puolet ylimääräisestä rakennekosteudesta on poistunut. (Betonghandbok 1882 s. 361)
Vesi-sementtisuhde Diffusiviteetti 8 [m2/s]
0,3 8*10-12
0,4 14*1012
0,5 22*1012
0,6 35*10'2
0,7 45*10'!2
0,8 60*1012
0,9 90*10 12
1,0 140*10 12
Vesi sementti suhteen on havaittu olevan yksittäisistä kuivumisnopeuteen vaikuttavista materiaaliominaisuuksista tärkein. Kasvatettaessa vesisementtisuhdetta kasvaa myös rakennekosteuden määrä. Toisaalta vesimäärä, joka ei sitoudu kemiallisesti, muodos
taa sementti kiveen huokosia, jolloin betonin läpäisevyys ja kosteudensiirto ominaisuu
det paranevat. Taulukossa 3 on esitetty keskimääräisiä diffusiviteettejä eri vesise- menttisuhteen arvoilla.
Nuoressa betonissa osa kosteudesta siirtyy kapillaarisena imuna yhtenäisiä kapillaari- huokosia pitkin. Hydrataation edetessä kapillaarihuokosten välinen yhteys katkeaa, jolloin myös betonin vesihöyrynläpäisevyys alenee. Kapillaarihuokosjärjestelmän kat
keamiseen vaikuttavat betonin vesisementtisuhde ja ikä. Taulukossa 4 on esitetty vesi- sementtisuhteen vaikutusta ikään, jolloin kapillaarijärjestelmä sulkeutuu.
Taulukk0 4- M, jolloin yhtenäinen kapillaarihuokosjärjestelmä sulkeutuu (Betonghandbok 1982 s.
176).
Vesi-sementtisuhde Ikä
0,40 3 vrk
0,45 7 vrk
0,50 14 vrk
0,60 6 kk
0,70 12 kk
>0,70 ei koskaan
Korkealujuusbetoneilla on hyvin pieni vesisementtisuhde. Vesisementtisuhteen ollessa pienempi kuin 0,38 täyttävät hydrataatiotuotteet kapillarihuokoset, mutta vesimäärä ei riitä koko sementtimäärän hydratoitumiseen. Alhaisilla vesisementtisuhteilla betoniin jaa siis aina hydratoitumattomia sementtirakeita, jotka toimivat betonissa hienojakoi
sen runkoaineen tavoin (Ipatti 1991 s. 10).
? vrk
Wyc =0,8
5 vrk
e 22 260 vrk
X 50
O »0-95
• 260
Syvyys [cm]!
Syvyys [cm]
6 vrk 19 vrk
260 vrk. 260 vrk
W0/C = 0,6
jälkihoito 28 vrk jälkihoito 3 vrk
Syvyys [cm] Syvyys [cm]
Reiät suhteellisen kosteuden mittaamiseen
Kuva 6. Eri syvyydeltä mitattuja betonin suhteellisia kosteuksia. Koekappaleiden paksuus 160 mm kaksi puolinen kuivuminen ( RH 40 %, +20 °C). Muuttujina vesisementtisuhde W„/C ja jalkihoitoaika (Nilsson 1980 s. 94).
Korkealujuuksisten betonien valmistuksessa käytetään suuria määriä sementtiä ja useimmiten silikaa. Silikaa saa käyttää enintään 10 % sementin painosta. Tehonotkis- nmen käyttö korkealujuuksisen betonin valmistuksessa on vetämätöntä korkean lujuu
den ja sopivan työstettävyyden aikaansaamiseksi. Tehonotkistimen annostus saa mak
simissaan olla 3 - 4 % sementin määrästä. Vastaava tehollinen vesisementtisuhde voi olla tällöin jopa alle 0,20. Betonin tehollista vesisementtisuhdetta laskettaessa olete
taan silikan vastaavan 2,5-kertaista sementtimäärää. Betonin tehollinen vesisementti
suhde (W/C)en- = W/(C+2,5Si).
Korkealujuuksisilla betoneilla kuivuminen tapahtuu lähes yksinomaan hydrataation
kautta. Tehollisen vesisementtisuhteen ollessa alle 0,35 voidaan puhua itsestään kui
vuvasta tai sisäänpäin kuivuvasta betonista. Suuresta sideainemäärästä johtuen hydra- taaliotuotteet tukkiva, kapillaarihuokose, ja suuremmat ilmahuokoset, jolloin betonisia muodostuu erittäin kovaa ja tiivistä. Vesisementtisuhteen ollessa alle 0.25, tulee be
tonista käytännössä vesitnvistä, jolloin se kuivuu jopa vesisäilytyksessä (Persson 1992
S. 61).
4.1.3 Betonin huokosrakenne
Betonin teknisiin ominaisuuksiin vaikuttaa kaikkein eniten huokoisuus ja huokoskoko- jakauma. Huokoisuuden pienentyessä betonin lujuus kasvaa sekä kaasun- ja vedenlä- päisevyys heikkenevät.
Kovettunut sementtipasta on huokoinen materiaali. Hyvin pienissä huokosissa hydra- taatioprosessit loppuvat, koska niissä ei ole riittävästi tilaa hydrataatiotuotteiden kitey
tymiselle. Samasta syystä ei vesikään voi kiteytyä pienissä huokosissa ja se jäätyykin ainoastaan suuremmissa huokosissa. Betonin vedenläpäisevyys (ja pakkasenkestävyys) on pohjimmiltaan riippuvainen huokosten koosta sementtikivessä.
e E TO Ni TitVistysh uokonen
Suoja huokonen
SEMENTTI KIVI K apilljur ¡huokoset
SEMENTTIGEELl Geelihuokoset ja 9*eUhiukkaset
Г
¿¡HI IÉk
huokose '
-е£ПШ1 ÜE Ilium M
yj ,,v,*ty$huoko
tó&hJuokotet 1i äpillaar«>
'°b «>■* ia—,—;—d ---- 1
Huokossäcle f mm J
Kuva 7. T(Zm499lTlO)Mn hU°kOSrake,neeSta sekä huokostetun betonin huokosjakaumas-
Semenltikivessä olevat huokoset voidaan jakaa kolmeen ryhmään: geelihuokosiin, kapillaarihuokosiin ja ilmahuokosiin. Ilmahuokosista käytetään usein myös nimitystä suojahuokoset (ks. kuva 7).
Sementtigeelin tilavuudesta noin 28 % on geelihuokosia. jotka ovat kooltaan 1 - 2 nm.
Kapillaarihuokoset syntyvät sementtikiveen betonin kovettuessa. Ne ovat aluksi veden täyttämiä, mutta ylimääräisen veden vähitellen haihtuessa ne tyhjentyvät ja muodosta
vat yhtenäisen huokosverkoston betoniin. Hydralaation edetessä kapillaarihuokoset pienenevät ja osa yhdyskäytävistä katkeaa. Kapillaarihuokoten koko vaihtelee 10 - 10000 nm, keskimääräisen koon ollessa 1000 nm eli ne ovat noin tuhat kertaa geeli- huokosia suurempia.
Kapillaarihuokosten määrä on riippuvainen hydrataatioasteesta: mitä pidemmälle hyd- rataatio etenee ja mitä korkeampi hydrataatioaste on, sitä vähemmän niitä on ja sitä pienempiä ne ovat. Teoriassa vesisementtisuhteella 0,38 kapillaarihuokosten pitäisi olla kokonaisuudessaan täyttyneitä hydrataatiotuotteista. Todellisuudessa näin ei kui
tenkaan tapahdu. Hydrataation edetessä ja huokoisuuden vähentyessä ei kaikilla hydra- taatiotuotteilla enää ole tilaa kiteytyä ja hydrataatio näin osaksi pysähtyy.
Ilmahuokoset syntyvät betoniin sekoituksen aikana jääneistä ilmakuplista. Ilmahuokos- ten koko on 0,01 - 2 mm. Ne ovat suuren kokonsa takia lähes aina ilman täyttämiä ja voivat nain vastaanottaa huokosveden jäätyessään synnyttämää painetta. Huokoisuuden luokkittelun pohjana käytetään yleensä huokoskokoa ja huokoskokojakaumaa. IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry, 1971) on luokitellut huokoset kolmeen alueeseen: mikrohuokoset (<2 nm), mesohuokoset (2 - 50 nm) ja makro- huokoset ( > 50 nm).
Makrohuokoset määräävät suuresti materiaalin tiheyden ja toimivat kaasujen sekä nesteiden kulkuteinä materiaalissa. Mesohuokoset vaikuttavat myös voimakkaasti ommaispmta-alaan ja ovat tärkeitä kemiallisissa pintareaktioissa. Koska nesteiden ja kaasun siirtyminen mikrohuokosissa on vaikeaa, niiden vaikutus pintareaktioihin on vähäisempi (Hakala 1989 s. 6-8).
4.1.4 Lisähuokostamisen vaikutus
Huokostimet ovat orgaanisia yhdisteitä, joita käytetään betonin ilmamäärän lisäämi
seen. Yleisimpiä huokostimia ovat hartsi-ja öljyhappojen alkalimetallisuolat.
Huokostimia on perinteisesti käytetty kolmeen käyttötarkoitukseen betonin valmistuk
sessa: koossapysyvyyden parantamiseen, tiheyden pienentämiseen ja pakkasenkestä
vyyden parantamiseen. Huokostimien käyttö on Suomessa toistaiseksi rajoittunut ra
kenteisiin, joilta edellytetään pakkasenkestävyyttä ja jotka joutuvat märkinä alttiiksi toistuvien jäätymis- ja sulamisvaiheiden aiheuttamille rasituksille.
Kuva 8. Sementtipastan yksinkertaistettu rakennemalli (Rixom 1977s. 38).
Huokostimien teho perustuu niiden kykyyn stabiloida sekoitusvaiheen aikana syntyviä pieniä 0,01 - 1 mm.n kokoisia huokosia ja estää niitä yhdistymästä suuremmiksi huo
kosiksi. Eräs huokostimen toimintatapa on adsorboitua ilmahuokosen pintaan ja muo
dostaa sähköisesti polaarinen kenttä sen ympärille. Näin muodostuva sähkökenttä on
samanmerkkinen, jolloin huokoset hylkivät toisiaan eivätkä siten yhdisty suuremmiksi huokosiksi.
Kuivumisen kannalla huokostimien käytöllä on kaksitahoinen vaikutus. Lisääntynyt ilmamäärä parantaa betonin kaasun-ja vedenläpäisevyyttä eli diffusiviteettiä. Toisaalta pienet ilmahuokose. toimivat tuoreessa betonimassassa eräänlaisina kuulalaakereina notkistaen massaa ja siten mahdollistaen hienoainesmäärän- ja vedenvähennyksen.
Nain ollen huokostetussa betonimassassa on jo alunperin vähemmän vettä kuin nor- maalibetonissa.
9 on esitetty sementtipastan ilmamäärän vaikutusta kuivumisaikaan. Näh
dään, että sementtikiven ilmamäärän noustessa 30 %:iin, kasvaa diffusiviteetti kaksin
kertaiseksi, jolloin kuivumisaika vastaavasti vähenee puoleen. Katkoviivalla on esitet
ty laskennallisesti teoreettisen komposiittimallin difftisiviteettikäyrä.
L ■ 1 cm
* 20 *C A07. RH Suojattuna 28 vrk
Komposiittimallin mukaan
Lisähuokostcttu scmcnltipasta
Scmcnttikivi "vertailukooslumukseUa"
O Scmcnttikivi lähes vertailu- koostumuksella
Luonnollinen ilmamäärä
Sementtipastan ilmamäärä [%]
Kuva 9. Ilrnamäärän vaikutus sementtikiven diffuusiokertoimeen neljän koekappaleen keskiarvona
ш 27 \ tDTÄ'“ Шета °™'Am^" ZalOZZåä
аЫиГ77Ш,!,а,г7 my0hmPM tookouemia betoneja ilmamäärillä 5% ja 7% Y-
*“■мш 25% ~~
Huokostimen annostusmäärä ja toimima eri betonimassoilla on hyvin yksilöllistä.
Annosmäärä on tavallisesti hyvin pieni, normaalisti huokostetuilla massoilla 0,01 - 0,05 % sementin painosta. Huokosiimen toiminta on riippuvainen massan notkeudesta
ja lämpötilasta, annoskoosta, sekoitusajasta, runkoaineen rakeisuuskäyrästä ja hieno
aineksen määrästä. Siksi huokostimen toiminta pitää aina tarkistaa koevaluilla.
TKKrn betonitekniikan laboratoriossa tehdyissä betonin kuivumiseen liittyvissä tutki
muksissa huokostamisen on todettu vaikuttavan betonin kuivumisnopeuteen merkittä
västi. Kuvassa 10 esitetään huokostamisen vaikutusta betonin kuivumisnopeuteen.
V.#8 (1,2 % ilmaa) - -H.#8 (10 % ilmaa)
"3 65 -
- H. #32 (9 % ilmaa)
Kuivumisaika (vrk)
Kiivo 10. Huokostamisen vaikutus betonin kuivumisnopeuteen. Kuva on piirretty Silvasi M 1994 liitteessä 7 olevien tuloksien perusteella. V. *8 ja V. 42 ovat normaalisti suhteitettuja pmtalattiabetoneja, joiden maksimiraekoot ovat 8 ja 32 mm ja vesisideainesuhteet ovat 0,6. H. 8 ja H. *32 ovat huokostettuja pintalattiabetoneja, joiden maksimiraekoot ovat 8 ja 32 mmja vesisideainesuhteet ovat 0,4.
Kuivumiskokeissa käytetty 100400*500 mm<:n prismoja, jotka suojattiin liimaamalla niihin kontaktiliimalla muovikalvo (Silvasi 1994 liite 7).
4.1.5 Runkoaineen vaikutus
Runkoaineen osuus tavallisimmilla betonikoostumuksilla on 60 - 85 % betonin tila
vuudesta. Voisi olettaa, että runkoaineen osuuden kasvaessa betonin vesihöyrynläpäi- sevyys huononisi, koska runkoaineen kaasun- ja vesihöyrynläpäisevyys on käytännös
sä olematon. Vaikutus on kuitenkin päinvastainen.
Kuvasta 11 nähdään, että runkoaines-sementtikivisuhteen ollessa alle viiden ei vaiku
tus ole merkittävä. Tätä suuremmilla arvoilla vaikutus kasvaa jyrkästi. Kuvasta näh-
daan, että runkoaine-sementtikivisuhteen nostaminen 5,8:aan (1750 kg/m3 runkoainet
ta ja 300 kg/m3 sementtiä) saadaan 1,5 (D/D.)«, eli kuivumisaikaa lyhenee noin 50
%. Lyhyempi kuivumisaika selittyy runkoaineen ja sementtikiven välisellä faasirajalla, jonka huokoisuus on sementtikiveä suurempi. Runkoaineen määräosuuden kasvaessa lisääntyy myös sementtikivessä olevien mikrohalkeamien määrä, jolloin kosteuden siirtyminen niiden kautta edelleen nopeutuu (Nilsson 1980 s. 62-63).
(d/da 1.6
1Л
1.2
Cement mortor ot slondord composition L-1 cm
♦ 20*C A07. RH.
26 days of ogc
[..Limit
I
©
*■ Exp. result» before correction tor air content
.1750 V.00 1500 1600 1700
450 •400 350 300
~ Runkoainemäärä * [kg/m J -Sementtimäärä I [kg/nij
Ktiva 11. Runkoaineen ja sementtikiven määräsuhteen vaikutus diffusivittiin, kun 25%
haihtumiskelpoisesta vedestä on poistunut. Tulokset ovat neljän koekappaleen keskiaiyoia (Nilsson 1980 s. 67).
4.1.6 Sementtityypin vaikutus
Sementtityypillä ei ole havaittu olevan merkittävää vaikutusta kuivumisaikaan. Se
menttikiven huokoisuus on tosin hieman karkeampi käytettäessä yleissementtiä, jolloin kosteuden siirtyminen on nopeampaa. Toisaalta nopeasti kovettuvaa sementtiä käytet
täessä voidaan kuivatus aloittaa aikaisemmin, jolloin kokonaiskuivatusaika pysyy jok
seenkin samana (Silvast 1994 s. 22).
Norgling-Mjörnell 1994 on kerännyt aikaisemmin tehtyjä tutkimuksia, jotka ottavat huomioon vesisementtisuhteen, silikamäärän ja sementtityypin vaikutuksen betonin kuivumisnopeuteen. Erilaisilla sementtityypeillä on erilaiset kemialliset koostumuk
set, ominaispinta-alat ja sorptioisotermikäyrät, jotka vaikuttavat betonin kuivumisno-
peuteen eri tavalla. Lisäksi sementin hienous vaikuttaa betonin huokosjakaumaan, jolla on merkittävä vaikutus betonin kuivumisnopeuteen. Tutkimuksessa huomattiin, että silikalla on suurempi vaikutus sementtipastaan, jossa käytettiin SRPC:ä (sulfaatinkestävä portlandsementti) kuin sementtipastaan, jossa käytettiin OPC:ä (normaali portlandsementti ) (ks. kuva 12).
Atlassi et ai. 1991 on mitannut kuudesta erilaisesta ruotsalaisesta sementistä valmistet
tujen sementti laastien suhteelliset kosteuspitoisuudet. Sementtien kemialliset koos
tumukset ja hienoudet olivat erilaiset. Tulokset näyttivät, että sementin kemiallisella koostumuksella on suurempi vaikutus sementtilaastin kuivumiseen kuin sementin hie
noudella, huolimatta siitä, että hieno sementti kuivuu nopeammin kuin karkea se
mentti ( Norling-Mjörnell 1994 s. 48).
SRP C D
SRPC D
OPC Sk VN
OPC Sk quick-setting
OPC SI
OPC SI quick-setting
0 50 6
Time (days)
Kuva 12. Eri sementtityypeistä valmistettujen sementtilaastien kuivuminen (Norling-Mjörnell 1994 s. 49).
SRPC D on sulfaatin kestävä sementti, joka on valmistettu Degerhamnissa, OPC SK on normaali portlandsementti, joka on valmistettu Skövdessä, OPC SI on normaali portlandsementti, joka on valmistettu Slitessä.
4.1.7 SiHkaii vaikutus
S111 ka on pnn ja pii raudan valmistuksen yhteydessä syntyvä, savukaasuista erotettava sivutuote, joka muodostuu erittäin hienojakoisista pallomaisista hiukkasista. Silika- hiukkaset ovat suuruusluokaltaan vain noin sadasosa keskimääräisen sementtirakeen koosta. Pienen hiukkaskoon ja suuren ominaispinta-alan vuoksi suurimmilla silika- annostusmäärillä käytetään lähes aina tehonotkistimia betonin vedentarpeen vähentä
miseksi ja silikan dispergoimiseksi tasaisesti betonimassaan (Ipatti 1991 s. 18).
Sihkalla on hydraulisia omiaisuuksia, joiden lisäksi se toimii betonissa erittäin hienona filminä ja pozzolaanisena sideaineena. Silika reagoi kalsiumhydroksidin (Са(ОН)г) kanssa muodostaen Kalsium-silikaatti-hydraatti (C-S-H) geeliä. Reaktio on niin voi
makas, että silika vastaa 2-4 kertaista sementtimäärää.
KALSIUMHYOROKSICX-
HIUKKANEN .
sementti vesi (SiO^CoO^JH^O) HYDRATOITUNUT SEMENTTI (SEMENTTIKIVI)
POZZOLAANI
(SiO,)
KALSIUM- HYOROKSIOI (ColOHl,)
KALSIUMSILIKAATTI- HYDRAATTI
SUJKA- \ HIUKKANEN SIUKAN <>
REAKT10TU0'
Silika sitoo kovettuessaan hydrataitavia sementti rakeita ja runkoainerakeita toisiinsa, jolloin betonin lujuus ja tiiviys paranevat (Ipatti 1991 s. 18).
Nilsson (1984) on mitannut suhteellista kosteuspitoisuutta tiiviisti jälkihoidetulla se- menttilaastilla, jonka vesisementtisuhde oli 0,41 ja silikamäärä oli 10% sementtimää- rästä. Laastin suhteellinen kosteuspitoisuus oli laskenut 70 %:iin kuudessa kuukaudes
sa.
RH (%)
Kuva 14. Suhteellinen kosteuspitoisuus erilaisilla sementtipastoilla, joissa käytettiin erilaisia sili- kamääriä (Norling-Mjömell 1994 s. 47).
McGrath (1989) on mitannut suhteellista kosteuspitoisuutta laasteilla, joilla oli erilai
set vesi-sideainesuhteet (W/(C+Si)). Tutkimuksessa havaittiin, että mitä alhaisempaa vesi-sideainesuhdetta ja suurempaa silikamäärää käytettiin, sitä nopeammin laasti kuivuu.
Atlassi et ai. (1991) on mitannut sementtilaastien suhteellista kosteuspitoisuutta ja huomannut, että 10%:n silikamäärän lisäys aiheuttaa suhteellisen kosteuspitoisuuden laskua muutamalla prosentilla. Tutkimuksien perusteella huomattiin, että silikan vai
kutus on erilainen erilaisilla sementtityypeillä (Norgling-Mjörnell 1994 s. 45).
4.2 Kuivumisolosuhteiden vaikutus betonin kuivumisnopeuteen
4.2.1 Kuivumisolosuhteiden vaikutus sementin hydrataatioasteeseen
Hydrataatioreaktiolla tarkoitetaan kemiallista vuorovaikutusta, jossa klinkkerimine- raalit reaktiossa veden kanssa muodostavat kiinteitä aineita, hydraatteja. Riittävä va
paa vesimäärä on tärkeä hydrataatioprosessin jatkumiselle. Hydrataatio hidastuu kui
vemmassa säilytysolosuhteessa, koska vesimäärä laskee.
Kuivumisolosuhteiden vaikutuksesta hydrataatioprosessiin on tehty muutamia tutki
muksia. Esimerkiksi Parrott et ai. (1986) on tutkinut hydrataatioastetta 3 mm:n pak
suisilla näytteillä, joita säilytettiin erilaisissa kosteusolosuhteissa. Hydrataatioaste mitattiin 14 ja 90 vuorokauden iässä. Säilytysolosuhteiden suhteellisen kosteuspitoi
suuden ollessa alle 80% näytteiden hydrataatioaste jäi huomattavasti alhaisemmaksi kuin korkeammassa kosteuspitoisuudessa säilytettyjen näytteiden (kuva 15).
Nilsson (1987) on esittänyt hydrataatiotioasteen ja suhteellisen kosteuspitoisuuden yh
teyden seuraavasti:
Wn (Ф)
A W„y0) ß(j) » (14)
missä фо on vertailu suhteellinen kosteuspitoisuus, yleensä 95% ,
ÀWn (фо) on kemiallisesti sitoutuneen veden määrä vertailutilanteessa, AWn (ф) on mitatm kemiallisesti sitoutuneen veden määrä,
ф on mittauksen suhteellinen kosteuspitoisuus ja РФ on suhteellisen kosteuspitoisuuden vähennyskerroin.
Powers (1974) Parrott et al (1986)
,U 30 40 50 60 70 80 90 100
Säilytysolosuhteiden suhteellinen kosteuspitoisuus (%)
Suhteellisen kosteuspitoisuuden vaikutusta 3mm paksun sementtilaastin hydrataatioastee-
seen ( Norling-Mjömett 1994 s. 21)
Parrott (1984) on laskennot suhteellisen kosteuspitoisuuden vähennyskertoimen (ß™) seuraavasti:
ñ 4
^ ' 0,45 kun ф > 0,55 ja Рф = 0 kun ф < 0,55 (15)
4.2.2 Kuivumisolosuhteiden vaikutus veden haihtumiseen
Betonin pinnan oletetaan olevan samassa lämpötilassa ja kosteuspitoisuudessa kuin kappaletta ympäröivä ilma. Tästä johtuen kosteutta betonin sisäosista pintaan ajava voima eli potentiaaliero on suoraan riippuvainen betonin pinnassa ja laatan sisäosissa vallitsevasta lämpötila-ja kosteuserosta (Pihlajavaara 1969 s.20).
Ilman lämpötilan selvä nostaminen nopeuttaa kuivumista etenkin rakenteissa, jotka kuivuva, kahteen suuntaan. Tällaisia rakentein, ova, käytännössä kaikki maapinnan yläpuoliset betonirakenteet ja alapohjat, jotka pysyvät kuivumaan eristyskerroksen läpi maapohjaan. Maanvaraisissa alapohjissa kosteus siirtyy rakenteesta maanpohjaan vesi
höyrynä. jolloin merkittävimpänä tekijänä on lämpötilaero maapohjan ja laatan ala- pinnan välillä (Nieminen et ai. 1991 s.31).
30 °C, 20% RH 30 °C, 40% RH _ 30 °C, 60% RH s 20 °C, 20% RH
J 20 °C, 40% RH i 20 °C, 60% RH
I 15 °C, 40% RH 5 15 °C, 60% RH
10 °C, 40% RH 10 °C, 60% RH
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Kuivumisaika (vrk)
Kuva 16. Betonilaatan kuivuminen 90% keskimääräiseen suhteelliseen kosteuspitoisuuteen eri olo
suhteissa. Betonilaatan paksuus on 100mm ja sen alla oli 0,2 mm muovi ja 100 mm min.villa (Nieminen 1991 s. 32).
Kuivuminen 90% suhteellinen kosteuspitoisuuteen
40 -
Ikä [vrk]
Kuva 17. Pintalattiabetonin V*8 (normaalisti suhteitettu betoni, jonka maksimi raekoko on 8 mm ) haihtuva vesimäärä [kg/m'-bet j eri olosuhteissa. Jälkihoitoaika 1 vuorokausi muovikal
volla suojattuna (Silvasi 1994 s. 66).
Kuvassa 17 on esitetty säilytysolosuhteiden vaikutusta normaalin pintalattiabetonin haihtuneen veden määrään. Ero haihtuneen veden määrässä oli suuri. + 20 C:n läm
pötilassa ilman suhteellisen kosteuspitoisuuden nousu 45 %:sta 70 %:iin hidasti veden haihtumista siten, että 40 vuorokauden kuivumisajan jälkeen vettä oli haihtunut noin 10 litraa vähemmän betonikuutiota kohden. 120 vuorokauden kuivumisajan jälkeen ero oli noin 15 litraa vähemmän betonikuutiota kohden. Lämpötilan laskiessa ero haihtuneen veden määrässä moninkertaistui. 40 vuorokauden kuivumisajan jälkeen + 10 °C:n lämpötilassa ja RH 70%:ssa säilytetyistä koekappaleista oli haihtunut kes
kimäärin noin 24 litraa vähemmän vettä betonikuutiota kohden kuin +20 °C:n läm
pötilassa ja RH 45%:ssa säilytetyistä koekappaleista. 120 vuorokauden kuivumisajan jälkeen ero oli noin 34 litraa betonikuutiota kohden (Silvasi 1994 s. 81)
Tehokkain tapa edistää betonin kuivumista on kohottaa itse betonilaatan lämpötila il
man lämpötilaa korkeammaksi. Mikäli betonin ja ilman välinen lämpötilaero on vähin
tään 10 °C, ei ilman suhteellisella kosteuspitoisuudella ole suurtakaan merkitystä kui
vumisen kannalta (Nieminen et ai. 1991 s. 31). Betonirakenteen lämpötilan kohotta
misella on kaksitahoinen vaikutus. Betonilaatan sisällä vesihöyryn osapaine kasvaa, jolloin kuivumista ajava potentiaali kasvaa. Samalla kasvaa myös betonin diffusivi-
teetti. Tämä edellyttää kuitenkin, että ympäristön ja rakenteen välillä on olemassa lämpötilaero. Mitä suurempi tämä lämpötilaero on, sitä suurempi on kuivumista edis
tävä potentiaali. Potentiaalin kasvua voidaan arvioida vesihöyryn osapaineen avulla.
Vesihöyryn osapaine kasvaa lämpötilan funktiona siten, että paineen kasvu on sitä no
peampaa mitä suurempi lämpötila on. Siksi voidaan todeta, että korkea lämpötila on eduksi betonin kuivumisessa.
Lämpötilan vaikutusta betonin diffusiviteettiin on esitetty kuvassa 18, johon Nilsson 1980 on kerännyt eri lähteistä saatavilla olevan tiedon. Kuvasta nähdään, että lämpöti
lan kohottaminen 20 °C:sta 30 °C:een nostaa diffusiviteetin 1,5-kertaiseksi ja kuivu
misajan voidaan olettaa lyhenevän samassa suhteessa.
2.5
2.0
1.5
1.0
05
EqCSifi
1 M B ond N fl9V2l
. v hond к itgeel
//
7TjtSÆ
У
10 15 20 25 30 35 8[*C]
Kuva 18. Lämpötilan vaikutus betonin keskimääräisen difftisiviteettiin (Nilsson 1980 s. 43)
4.3 Rakenneratkaisun vaikutus betonin kuivumisnopeuteen
Valitulla rakenneratkaisulla on merkittävä vaikutus betonin kuivumisaikaan, koska kuivuminen normaalibetonilla on riippuvainen haihdutettavan veden pisimmästä mah
dollisesta kulkumatkasta betonirakenteen sisältä betonin pinnalle. Yhteen suuntaan kuivuvilla rakenteilla tämä matka on yhtä kuin rakennepaksuus ja kahteen suuntaan kuivuvilla rakenteilla puolet rakennepaksuudesta. Kuivumisaika kasvaa toisessa po
tenssissa rakennepaksuuteen nähden eli rakennepaksuuden kaksinkertaistuessa kuivu
misaika nelinkertaistuu. Esimerkiksi liittolaatta voi kuivua enimmillään jopa neljä kertaa hitaammin kuin samanpaksuinen kahteen suuntaan kuivuva rakenne.
Kuva 19. Betonien K25 ja K30H, jossa on 10% ilmaa suhteellisen kosteuspitoisuuden muuttumi
nen, kun rakenne kuivuu yhteen suuntaan. Säilytysolosuhteet ovat +20 °C ja RH 45 %.
Jälkihoitona on muovipeite 2 vuorokauden ajan. Mittauspiste sijaitsi koekappleen haihtu
vasta yläpinnasta etäisyydellä, joka vastasi noin 40% koekappaleen korkeudesta (Merikallio 1994. s. 31-34).
Kuvassa 19 nähdään kuinka kuivumisia 90 % suhteelliseen kosteuspitoisuuteen kas
vaa hyvin pitkäksi, kun kyseessä on 200 mm paksu yhteen suuntaan kuivuva rakenne.
Normaalibetonilla kyseinen aika on 250 vrk eli yli 8 kuukautta, vaikka kuivuminen tapahtuu hyvissä olosuhteissa. Tämän takia on aina syytä väittä toimenpiteitä, jotka kasvattavat rakennepaksuutta ( Johansson et ai. 1995 s. 9).
Betonin kuivumisaikaa arvioitaessa on rakenteen paksuuden lisäksi otettava huomioon myös kuivumisolosuhteet ja betonin laatu. Normaalibetonin kuivuminen on riippu- vamen ympäristöolosuhteista ja rakenteen paksuudesta, koska tämän betonin kuivumi
nen perustuu pääosin haihtumiskuivumiseen. Jos betoni kuivuu sisäisesti sideaineen hydrataation ansiosta, kuten korkealujuusbetoni, betoni voi kuivua hyvinkin kosteissa olosuhteissa. Mitä suurempi betonin sisäisen kuivumisen osuus on sitä vähemmän olo
suhteilla ja rakenteen paksuudella on vaikutusta kuivumiseen (kuva 20) (Merikallio et al. 1996 s. 28).
Kuivumisaika (viikko) 30
ØK30, h=200 mr SK30, h=300 mi MNP K30, h=200 mi BNP K30, h=300 mnll И K70, h=300 mml!
h=200 mmj
Kuva 20. Rakennepaksuuden vaikutus eri betonilaatujen kuivumiseen totumeen. Kuivumisolosuhteet ovat +10 °C:n lämpötila kosteuspitoisuus (Merikallio et ai. 1996 s. 29).
90%:n suhteellisen kosteuspi- ja 70 % ilman suhteellinen
