Prosjektkategori: Bacheloroppgave Fritt tilgjengelig x Omfang i studiepoeng: 20 studie poeng Fritt tilgjengelig etter:

Transkript

1 Gruppe B15B06 Konstruktiv utnyttelse av stålfiberarmert betong Avdeling for ingeniørfag PROSJEKTRAPPORT Prosjektkategori: Bacheloroppgave Fritt tilgjengelig x Omfang i studiepoeng: 20 studie poeng Fritt tilgjengelig etter: Fagområde: Materialteknikk Tilgjengelig etter avtale med samarbeidspartner Rapporttittel: Konstruktiv utnyttelse av stålfiberarmert betong Dato: Antall sider: 73 Antall vedlegg: 31 Forfattere: Abdifatah Awil Feysal Bile Ali Kassim Veileder: Inge R. Eeg Avdeling / linje: Avdeling for ingeniørfag, linje bygg Prosjektnummer: B15B06 Utført i samarbeid med/ekstant firma: Høgskolen i Østfold/Bekaert Norge AS Kontaktperson hos samarbeidspartner: Nils Leirud Ekstrakt: Prosjektet handler om fiberarmering på bærende konstruksjoner (bjelker) kan være et alternativ i forhold til tradisjonell armering. 3 emneord: Konstruktiv utnyttelse av stålfiberarmert betong Bjelker Betonglaboratorium

2 Konstruktiv utnyttelse av stålfiberarmert betong Gruppen B15B06: Abdifatah Awil Feysal Bile Ali Kassim Byggingeniør: Hovedveileder: Inge R. Eeg, Medveileder: Trond Drøbak S i d e 1 73

3 I. Forord Denne bacheloroppgaven er utarbeidet av Abdifatah Awil, Feysal Bile og Ali Kassim ved byggingeniør på Høgskolen i Østfold i Fredrikstad våren Rapporten er selvstendig utarbeidet med faglig veiledning fra høgskolelektor Inge R. Eeg. Bacheloroppgaven handler om å støpe ut 21 bjelker og like mange terninger i laboratoriet med forskjellige mengde og typer fiberdoseringer for å teste trykk- og bøyestrekkfasthet. Deretter vurderes resultatene og sammenlignes denne type armeringsløsninger opp mot tradisjonell kamstålarmering. I tillegg testes og dokumenteres bruk av ny testrigg for bøyestrekkfasthet ved Høgskolen i Østfold. Hovedoppgaven fikk gruppen fra Høgskolen i Østfold. Prosjektarbeidet skal bidra til a øke ferdigheter, samarbeid og kompetanse innen betongteknologi. Gruppen ønsker å takke vår veileder Inge R. Eeg, vår oppdragsgiver (HIØ), medveileder Trond Drøbak og Bekaert Norge AS som samarbeidspartner. Takk til Per Kristian Kjelsaas ved betonglaboratorium for utstyrshjelp. Fredrikstad Abdifatah Awil Feysal Bile Ali Ali Kassim Hussin S i d e 2 73

4 II. Sammendrag: B15B06 År :2015 Bacheloroppgaven består av to hoveddeler: Bruk av fiberarmert betong i lastbærende bjelkekonstruksjoner. Teste ut og dokumentere bruk av ny testrigg for bøyestrekkfasthet ved Høgskolen i Østfold. Det er utført laboratorieforsøk av 21 bjelker, hvor 18 av bjelkene inneholder tre ulike fibertyper og to doseringsmengder på hver fibertype og 3 bjelker uten fiber. I tillegg er 21 terninger testet på trykkfasthet. Første delen av oppgaven er et litteraturstudie. Litteraturdelen baserer seg på tidligere forskning innenfor stålfiberarmert betong. Fibrenes materialegenskaper blir vurdert, samt fibrenes egenskaper i betong. Det finnes ingen dimensjoneringsregler for stålfiberarmert betong som er godkjent til bruk i lastbærende konstruksjoner per i dag, men et forslag til dimensjoneringsregler er under utarbeidelse av CEN. I oppgaven fokuseres det på "prøvemetode for betong med metalliske fibere" NS-EN 14651:2005+A1:2007. Det ble valgt å undersøke tre forskjellige fibertyper; Dramix 3D 45/50 BL Dramix 3D 65/60 BGA Dramix 3D 80/60BG Det var kun én betongresept som ble benyttet (B30) i laboratorieforsøket. Hele forsøket ble utført i betonglaben på Høgskolen i Østfold. Trepunkts testmaskin ble brukt til å teste prøvebjelkene i henhold til prøvemetoden NS-EN 14651:2005+A1:2007. Etter 28 døgn herding skulle testingen av alle bjelkene gjennomføres med den nye bøyetestmaskinen. På grunn av store forsinkelser med den nye riggmaskinen, kunne testene først utføres etter 48 døgn, og ikke 28 døgn som planlagt. Uarmerte bjelker har ikke restbøyestrekkapasitet etter brudd. Fiberarmerte bjelker har en viss og varierende restbøyestrekkapasitet, men ikke like stor restbøyestrekkapasitet som kamstålarmerte bjelker. Uarmerte terninger hadde bedre trykkfasthet enn fiberarmerte terninger. Det kan skyldes at fibrene vanskeliggjør komprimeringen. Når man sammenligner de ulike fibertypene med ulike doseringsmengder, viser det seg at den fibertypen som gir best resultat var (prøve nr. 1.2) 20kg/m^3 Dramix 3D45/50BL når det gjelder restbøyestrekkapasitet. Deretter sammenlignes momentkapasitet til prøve nr. 1.2 med tradisjonelt kamstål. Dette tilsvarer med 34 mm^2 armeringsarial, det gir 1 stang med diameter 8mm (1Ø8). Den nye bøyetestmaskin fungerte greit etter å ha fått god opplæring fra maskinleverandøren og en god del selvstudie og testing. Maskinen kan bidra til ny kunnskap om betongteknologi, og øke generell forståelse av faget. S i d e 3 73

5 III. Innholdsfortegnelse Innhold I. Forord... 2 II. Sammendrag:... 3 III. Innholdsfortegnelse... 4 IV. Innledning:... 8 V. Problemstilling:... 8 VI. Metode: Litteraturstudie: Tradisjonell armert betong (Historie): Historie for fiberarmering: Fiberarmert betong: Stålfiber armert betong: Bruksområde for stålfiber: Stålfiber typer: Fiber orientering: Utrivning av fiber ved opprissing: Riss: Kryp og svinn: Bruk av fiberarmering og fordelene: Tid er penger: Etter- og Overflate behandling: Bøyestrekkfasthet for fiber: Restbøyestrekkfasthet og reststrekkfasthet: Momentkapasitet for fiberarmert betong: Skjærkapasitet for stålfiberarmert betong: Sammenligne tradisjonelt betongarmert med stålfiberarmert betong: Nødvendig armering etter momentkapasitet: Dimensjonering med fullt utnyttet trykksone: Det som styrer plassering av armering: Sammenligning momentkapasitet fra stålfiberarmert betong og tilsvarende armeringsstenger: S i d e 4 73

6 1.20 Skjærkapasitet for bjelke: Laboratoriet Prosess: Rigging av material og utstyr: Utstyr: HMS: Verneutstyr som gruppen brukte for å unngå skader under arbeidet: Forskallingsmateriale: Betong materialer (B30): Fremgangsmåte: Tørking av sand: Sement: Tilslag: Tilsetningsstoffer: Vannforbruk: Blanding: Synkmål: Herdetiltak: Sagmaskin: Volumkontroll: Resultater: Generelt: Trykktesting på terninger: Synkmåleresultat: Densitet: Bøyestrekkfasthet: Om bjelkene: Maskin og bjelke plassering: Resultat av restbøyestrekfasthet: Analyse: Årsak Betongkvalitet: Tilslaget: Pull-out: Fibermengde og fiberorientering: Konklusjon: S i d e 5 73

7 4 Maskin: Den nye testmaskinen HIØ har kjøpt: Sammendrag om maskinen: Bøyetestemaskin: Datamaskin: Konsoll: Forskyvningssensor/CMOD sensor: Trepunktlastbord: Brukerveiledning av program: Bøyestrekktest MCC8 MULTITEST: Tilkobling: Test settings: KP: Grafen: Steps sequence set up: Om maskinen: Ergonomi på bøyetestemaskinen: Støy på testmaskinen: Støymåling: Referanser: Vedlegg: Betongresept Blandeskjema: Stålfibertype Trykktest resultat Moment kapasitet for fiberarmert betong Skjermbilder fra maskinresultat Møtereferat S i d e 6 73

8 Ordliste: CMOD: Crack mouth opening displacement «Rissvidde» CMOD j : Value of CMOD, j=1,2,3 or 4 LOP: Limit of proportionality (proporsjonalitetsgrense) F: Kraft F j F L L : Kraft som tilsvarende med CMOD j Kraft ved proporsjonalitetsgrense eller ved rissvidde=0,05mm length of test specimen (lengde på prøve bjelke) M: bending moment (bøyemoment) M j bending moment value, j=1,2,3 or 4 M L b f f ct,l h sp bending moment corresponding to the laod at LOP width of test specimen LOP Distance between the tip of the notch and the top of the test specimen in the mid-span section. l f ctk,l Length of span (spennlenge på bjelke i mm) karakteristisk bøyestrekkfasthet: strekkspenning ved 1.riss(proporsjonalitetsgrense) Eller ved rissvidde=0,05 mm ved «strain hardening» oppførsel.[mpa] f R,i rest bøyestekkfasthet[mpa], j=1,2,3,eller 4 f Rk,1 f Rk,2 f Rk,3 f Rk,4 f ftk,re,2,5 f ftd,re,2,5 M Rd V Rd,cf BL BG karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 0,5 mm rissvidde karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 1,5 mm rissvidde karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 2,5 mm rissvidde karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 3,5 mm rissvidde Rest strekkfasthet ved 2,5 mm rissvidde Dimensjonerende rest strekkfasthet ved 2,5 mm rissvidde Momentkapasitet for fiberarmert betong skjærkapasitet for fiberarmert betong Bright loose (lyse løs) Bright glued (lyse limte) S i d e 7 73

9 IV. Innledning: Dette prosjektet skal finne ut om fiberarmering på bjelker kan være et alternativ i forhold til tradisjonell armering. Tradisjonell armering er veldig arbeidsintensivt og dyrt. I tillegg tar fiberarmering opp skjærkraft og svinn. Høgskolen i Østfold har ikke tidligere hatt noen prosjekter om fiberarmering på betongbjelker. En viktig del av oppgaven er å tilegne seg kunnskap til å lære og kjøre den nye testmaskinen Høgskolen i Østfold har anskaffet. V. Problemstilling: Problemstillingen i dette prosjektet er: Å støpe ut stålfiberarmert prøvebjelker Teste ut i henhold til trykkfasthet og bøyestrekkfasthet Prøving og opplæring med den nye testmaskinen Sammenligning resultatene teoretisk mot tradisjonell armering (kamstål) VI. Metode: Arbeidet med hovedprosjektet pågår over en periode på nesten tre måneder. I løpet av denne tiden skal gruppen støpe bjelkene og terningene, søke litteratur om fiberarmering og lære seg å bruke den nye testmaskinen og analysere og drøfte resultatene og de ulike diagrammene fra maskinen. S i d e 8 73

10 1. Litteraturstudie: 1.1. Tradisjonell armert betong (Historie): Betong er et byggemateriale som består av en blanding av sement, vann, tilslag og eventuelt tilsetningsstoff. Betong er den mest brukte materiale i bygg og anlegg. Betongen har flere egenskaper som trykk og strekk, men trykkfastheten er den egenskapen man kan dra mest utbytte av med betong som byggevare. Betongens strekkfasthet er lav og utgjør 10 prosent i forhold til trykkapasiteten. Dersom betong skal brukes som bygningsmateriale (bjelke) må den tåle både trykk på oversiden og strekk på undersiden. For å utnytte bjelke som bærende konstruksjon må det armeres på undersiden. Den vanligste strekkarmering som brukes i dag er armering laget av stål. Stål har en strekkfasthet på 500 MPa, som er en mye høyere strekkfasthet enn betongsstrekkfasthet. Betong som byggemateriale var kjent brukt for over 2000 år siden. Den ble hovedsklig utnyttet for sin trykkfasthetsegenskap. Den franske gartneren Monier fant i 1867 ut at hvis man legger stålstenger på betongen der det oppstår strekk, kan man få betong med både gode strekk- og trykkfasthetegenskaper. I dag armeres betong på flere måter, for eksempel slakkarmering, spennarmering og stålfiberarmering. Sistnevnte er armeringen som omhandles i dette prosjekt. Stål er et material som lett kan ruste, og stål som benyttes i armering må beskyttes fra å ruste. At betongen har høy ph verdig (ph>9), tilstrekklig overdekning med god bestandighet og tetthet er viktig for å forlenge levetiden av stålarmeringen, som igjen også er viktig for levetiden av konstruksjonen Historie for fiberarmering: Fiber er små og tynne materialer som man bruker til å forbedre egenskaper på materialer med lav strekkfasthet. I oldtiden ble strå eller hestehår brukt som forsterkningsfiber i murverk. Fortsatt brukes fiber laget av strå, blandet i gjørme for å bygge et sted å bo i flere områder i utviklingsland. Tidlig på 1900-tallet ble det brukt asbestfiber som et alternativ for å armere betong, men det viste seg at asbestfiber inneholdt stoffer som fremkaller dødelige sykdommer som kreft, og dermed ble bruken av asbestfiber forbudt i Norge på tallet. Fiber har varierende lengde og diameter fra ca. 80mm til veldig liten mm, og fra 2mm til mikro mm diameter. Fiberarmering av plast eller stål leveres i forpakning som kan doseres direkte. Det beste resultat oppnås når fiber blir tilsatt på betongstasjonen (blandemaskin til vårt prosjekt). Innblanding i auto mikser på byggeplassen kan være et alternativ, men krever gode kontrollrutiner. Ved innblanding er det viktig at fibrene ikke kommer inn samtidig med sement og vannet. Store mengder skal heller ikke dumpes inn i blanderen samtidig. Det bør tilsettes stålfibre på toppen av tilslaget og deretter tørrblandes i. Deretter tilsettes de S i d e 9 73

11 andre materialene. Fibertilsatt betong bør blandes noe lenger enn normalt for å få en homogen og støpbar betong Fiberarmert betong: Fiberarmert betong er betong blandet med fiber. Andel fiber blandes i betong i blandestasjonen eller i betongbilen under transport. Betong i seg selv består av sement eller tilsetningsmaterial, vann, tilslag og eventuelt tilsetningsstoff. Ved bruk av fiber i betong oppnår man å forbedre andre egenskaper i betong, blant annet strekkstyrke, rissforsterkning, risskontroll, bestandighet, utmattingsstyrke, støtmotstand, slitasjemotstand, robusthet mot svinn, temperaturriss og til slutt brannmotstand. De kjente og meste brukte fiber som finnes i dag er naturlig fiber, glass, syntetisk og stålfiber. Ved å blande fiber i betong kalles det 1. Glassfiberarmert betong 2. Syntetisk fiberarmert betong 3. Naturlig fiberarmert betong 4. Stålfiberarmert betong Stålfiber armert betong: Det er kjent at første patentsøknad av stålfiber var i Selv om det er utført flere store prosjekter, som flyplasser og veier rundt andre verdenskrig, ble ikke bruken av stålfiber særlig populær før for rundt 30 år siden. Norge er et av de landene som har benyttet fiberarmering veldig mye i de siste 30 årene. Stålfiber kan benyttes som eneste armering eller sammen med annen konvensjonell armering (slakkarmering, forspent eller etterspent). Ved å tilsette stålfiber i betongen oppnår man høyere strekkfasthet. Derfor kan stålfiberarmert betong bl.a. også benyttes i bærende konstruksjoner 1.5. Bruksområde for stålfiber: Fiberarmert betong brukes i veldig mange forskjellige områder innenfor bygg og anlegg. Her kommer en liste om bruksområder for stålfiber: Fundamenter Flatdekker og gulv på grunn Rør og kulverter Vegger og skiver Bjelker og dekker Plate på mark Garasje/ carport Påstøp Banketter/ringmurer I puss (eks. Thermomur) Støttemurer S i d e 10 73

12 Figur nr. 1 Fiberarmering mot riss Kamstål armering 1.6. Stålfiber typer: I dag finnes det mange forskjellige typer stålfiber på markedet med ulik stålkvalitet og geometrisk utforming. Den geometriske formen på stålet gir betongen forskjellige typer egenskaper. For eksempel stålfiber med endekroker i endene har høyere heft i betongen enn de uten endekroker. Figur nr Fiber orientering: Praktisk erfaring har vist at stålfiberarmert betong endrer støpelighetsegenskapene. Betongen blir seigere. Jo høyere dosering av fiber, jo mer øker vannbehovet. Det har vært usikkerhet angående fordelingen i betong, at fibrene ikke blir jevnt fordelt. Fare for at det klumper seg ( «fiberballing»). De siste årene har forståelsen og kunnskapene om blanding av fiber i betong økt. Alf Egil Mathisen fra Veidekke sier «prøvene har vist at frykten for klumping av fibrene har vært overdrevet, de sprer seg forholdvis jevnt» Retningen av fibrene kan ikke manipuleres, selv om det er utførte flere forsøk, blant annet med magneter. Men det har vist at retningen fibrene legger seg i, er forholdvis konstant. For at man får tilstrekkelig mengde med ønsket retning bør man regne ut hvor mye fiber man trenger. Fiberne har forskjellige overflate og er laget av ulike stålkvaliteter. Noen av fiberne klumper seg raskt, dersom en ikke har kunnskap om hvordan denne type fiber oppfører seg. Det er en risiko for at fiber ikke sprer seg i tverrsnittet. For å få god fiberfordeling i betongen, tilsetter man oppmålt fibermengde i blandemaskinen eller betongbilen hvor S i d e 11 73

13 maksimal fyllhastighet er ca. 60kg/m^3 per minutt ved starten. Deretter kjøres 4-5 minutter eller til det er observert at blandingen er tilfredsstillende. For å kontrollere at fiberen fordeler seg jevnt i betongen tar man ut stikkprøver i forskjellige steder av blandingen. Stikkprøvene blir tatt i starten, midten og slutten når man tømmer betongen ut av betongbilen eller blandemaskinen. For å sikre at stikkprøvene er tilnærmet riktige, må man ta kontroll to ganger på hvert punkt. Flere produsenter har fremstilt utstyr som hjelper til med fiberspredning. Dette gjøres eksempelvis ved å blåse fibrene inn blandemaskinen eller betongbilene Utrivning av fiber ved opprissing: For vanlig armert betong er vanligvis heften mellom betong og armering stor nok til å gi flytespenning i armeringen. Derfor kan kapasiteten til et armert betongtverrsnitt bestemmes på grunnlag av armeringsmengde og stålkvalitet. For fiberarmert betong skal heften mellom betong og fiber være for lav til å gi flytespenning/bruddspenning i fibrene. Fibrene skal sakte trekkes ut av betongen. Fastheten til selve fibrene har mye å si, ettersom opptredende fiberspenning aldri når fibrenes flytspenning. Fiberarmert betong opplever ikke sprøbrudd, i sammenligner med betong uten armering. Årsaken er at fiberne virker og tar opp strekkraft etter først opprissing av betongen. For at betongen går helt i brudd må fiberne bryter seg eller trekker seg ut av betongen, dette krever energidisponering. Det er ønsket at fiberne river seg ut (pull-out) i betongsbrudd prosess. Prosessen avhenger av flere viktig faktorer, blant annet fiber egenskapen, betongskvalitet og tilslaget. Bruken av fiberarmert betong som bærende konstruksjon, kreves fiber med høy strekkfasthet, derfor er stålfiber brukt som fiberarmering. Stålbiberarmert betong gjør betongen duktil, men for å oppnå best mulig duktilitet er man avhengig av at det skjer utrivning (pull-out) i betongen. Figur nr. 3 illustrer duktilitetforskjell mellom uarmert betongbjelke og fiberarmet betongbjelke. Figur nr.3 S i d e 12 73

14 Figur nr. 4. illustrerer hva en mener utrivning (pull-out) på en testet fiberarmert betong Utrivning (pull-out) oppførsel avhenger flere faktorer, her nevnes noen av dem Fibertype, mekanisk egenskap og geometrisk form Heftegenskap mellom fiber og matriks Retningen til fiberene i forhold til retningen til lasten Mekaniske egenskaper til matriksen. En ytre kraft pålastes en stålfiberarmert bjelke til brudd. Etter bruddet aktiveres fiberne og tar opp strekkraft, samt videreføre fiberkraften til omkringliggende område. Brudd i betongen skjer på to måter; Ved fiberbrudd som årsaker sprøbrudd Fiberne trekker seg ut fra betongen som kalles utrivning (pull-out). Det er viktig at betongen gjennomgår utrivning (pull-out) prosessen ved opprissing. Betongs sprøbrudd årsaket av fiberbrudd avhenger av flere faktorer, men hovedsakelig fiberens strekkfasthet, betongens resept, fiberens geometri, formen og vinkel til fiberne til rissplan. Det er viktig å gjennomføre utrivningstest for å bestemme egenskap av fiberne. Dette innebærer at en får forståelse av hvordan fiberne orientere seg og fordeler seg i betongen. S i d e 13 73

15 Figur nr.5 Figuren nr.5 illustrerer en typisk utrivningsoppførsel for en rett stålfiber. Fra origo til punkt A er fiberne fullfestet med elastisk eller klebende heft. Fra punkt A starter avbindingen og øker fullskala til punkt B. Deretter trekker fiberne seg ut fra B til F, og det bare friksjonen mellom stålfiberen og matriksen som gjenstår. Utrivningskraft minker gradvis i dette område og friksjonen blir mindre på grunn av avtagende forankringslengde. Arealet under last-cmod kurven beskriver energien brukt under bruddprosessen. Figur nr.6 Figur nr.6 illustrererforskjellen mellom utrivning av rett stålfiber og endekroket stålfiber. Utrivningsprosessen for rett stålfiber er samme som vist i figur nr. 5 og er den grønne grafen. For endekroket fiber øker belastningen fra punkt (B-C) i motsetning av rett stålfiber pga. mekanisk forankring, helt til dette slipper (C-D) og blir da gradvis deformert under utrivning fra matriksen. S i d e 14 73

16 Ved siden av figur nr. 6 ser man tre små figurer som er merket C, D og E. Disse figurene gir uttrykk for hvordan endekroket stålfiber endrer form under utrivningen. I punkt C til D trekker fiberen seg ut gradvis, samt endrer formen. I punkt E endret fiberen formen totalt og blir rett stålfiber, deretter friksjonen årsaket av endekroket blir mindre, og fiber blir revet ut lett. Figur nr.6 er illustrert Dramix stålfiber med en bøyning på endekroken som kalles 3D. Det er flere andre typer med 2 bøyninger og 3 bøyninger på endekroken, og de heter 4D og 5D. Selv om det ikke ble gjennomført testing av 4D og 5D i dette prosjektet, forteller figuren over at jo mer bøyning på endekronene desto bedre friksjon, som krever mere energidisponering Riss: Riss er små sprekker på strekksiden som kommer av tre ulike mekanismer: Kjemiske reaksjoner (eks. alkali-kisel reaksjoner) Last (strekkbelastning) Volumendring (svinn og temperaturendringer) 1.11 Kryp og svinn: Kryp er en langtvirkende effekt forårsaket av permanente laster (egenlast og/el. nyttelast). (Kryp kan forårsakes av egenvekt eller ytre last som er mindre enn bruddlasten). Svinn er endring av betongens volum forårsaket av fuktighetstap og kontraksjon. De vanligste mekanismene er plastisk svinn (størkningsfase) og uttørkingssvinn (herdefase). Fiberarmering har mange fordeler i forhold til nettarmering/kamstål armering. Hele tverrsnittet er armert Økt seighet/duktilitet Økt slagmotstand Kan øke fugeavstanden på dekker (bl.a. benyttet på flyplassdekker) Kan redusere dekktykkelsen 1.12 Bruk av fiberarmering og fordelene: Fiberarmert betong sikrer en betong med langt større motstand mot oppsprekking enn hva som er normalt ved bruk av standard armert betong. Dette fordi at fiberarmert betong stopper sprekkene før de utvides eller reduserer kraftig risiko for riss, avskalling og oppsprekking. Fiberarmert betong krever ikke tradisjonelt jernbindingsarbeid og derfor reduseres byggetiden betraktelig. Fiberarmert betong har også stor HMS-effekt, eksempelsvis er jernbindingsarbeider kan forårsake ulykker ryggskade og lignende. Summen av det gir en god kostnadseffekt. En av de store fordelene med fiberarmert betong er at hele tverrsnittet er armert (og ikke bare strekksiden eller trykksiden). For å kunne utnytte fibermaterialet godt må det tas hensyn til: Betongens sammensetning. Fibertype og geometri. Fibermengde. Blanding S i d e 15 73

17 Ved bruk av fiber må man huske dette: Mengden av finstoff bør økes. Det bør brukes plastiserende stoffer. Masseforholdet bør være slik at betongkvaliteten er minimum B25. Det bør alltid foretas prøveblandinger på forhånd for å optimalisere resepten Tid er penger: Fiber er tids- og kostnadsmessig effektivt. Jernbinding av tradisjonelle kamstålarmering er tidkrevende, gir større risiko for arbeidsulykker (HMS) og er fysisk tungt å jobbe med Etter- og Overflate behandling: Betong er ferskvare og det skal tas vare på betongen etter utstøping. Fiberarmert betong skal etterbehandles på samme måte som tradisjonell armert betong. Det skal tildekkes med membranherder, plastfolie eller vanning. Det er ikke noen forskjell på fiberarmert betong og kamstål armert betong når det gjelder overflate behandling, det vil si at det skal behandles samme måte. Eksempelvis: Maling som tetter Kapillærporer Impregnering som reduserer vannopptak Belegg som er diffusjonsmotstand 1.15 Bøyestrekkfasthet for fiber: Professor Terje Kanstad (NTNU) har definert at bøyestrekkfasthet er strekkspenningen ved 1.riss i bøyeprøve-lineært spenningsfordeling. Som kjent er betongen svak til å ta opp strekkraft, men ved bruk av stålfiber øker betongensstrekkfasthet (fasthet ved rissdannelse). Denne økningen er noe mer markert for bøyestrekkfasthet enn for fasthet ved rent strekk. Etter rissdannelse har fiberarmert betong en relativ stabil rest strekkfasthet ved økende rissvidde. Denne rest strekkfastheten kan være større eller mindre enn betongens strekkfasthet avhengig av fiber mengde og fiberens forankringskapasitet og strekkstyrke Restbøyestrekkfasthet og reststrekkfasthet: Terje Kanstad sin veiledning [NTNU] 2011 beskriver prinsipper og formler som man følger etter for å bestemme bøyestrekkfasthet og restbøyestrekkfasthet. En Standard prøvebjelke med fiberarmering lastes til brudd iht.ns-en14651, og leses proporsjonalitets grense mot rissvidde (F R,1 F R,4 ) mot (CMOD 1 CMOD 4 ). Ved hjelp av proposjonalitetsgrense (LOD) kan en finne på moment, og deretter bestemme bøyestrekkfasthet og restbøyestrekkfasthet. S i d e 16 73

18 f R,i = 6M R,i bhsp 2, hvor M R,i = F R,i L 4 Det er antatt lineær spenningsfordeling over tverrsnittshøyden, eller motstand moment for uopprisset tverrsnitt. Den karakteristiske verdien (0.05kvantilen) bestemmes f Rk,i = f R,i k. s hvor { k = 1,7 for B30M60 og B45M40; stålfiber dosering er (30 60)kg/m^3 s = standeravviket fra prøveserien Deretter kan man bestemme karakteristisk reststrekkfasthet ved: f ftk,,2,5 = 0,37f Rk,3 Figur nr.7 Ifølge Terje Kanstad [NTNU] (2011) kan den karakteristiske reststrekkfasthet bestemmes som: f ftk,,2,5 = 0,37f Rk,3 Denne relasjonen er basert på at samme last antas opptatt av to ulike spenningsfordelinger: Lineær elastisk for bestemmelse av f,3 og Ideelt plastisk for bestemmelse av f ftk,,2,5 S i d e 17 73

19 Figuren under viser de to spenningsfordelingene Figur nr. 8 Der er viktig at følgende fasthetsparametere skal være kjent fra prøvingen. f ctk,l karakteristisk bøyestrekkfasthet: strekkspenning ved 1.riss(proporsjonalitetsgrense) Eller ved rissvidde=0,05 mm ved «strain hardening» oppførsel.[mpa] f R,i rest bøyestekkfasthet[mpa], j=1,2,3,eller 4 f Rk,1 f Rk,2 f Rk,3 f Rk,4 f ftk,re,2,5 f ftd,re,2,5 karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 0,5 mm rissvidde karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 1,5 mm rissvidde karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 2,5 mm rissvidde karakteristisk rest bøyestekkfasthet ved 3,5 mm rissvidde Rest strekkfasthet ved 2,5 mm rissvidde Dimensjonerende rest strekkfasthet ved 2,5 mm rissvidde S i d e 18 73

20 1.16 Momentkapasitet for fiberarmert betong: Momentkapasiteten for fiberarmert betong kan bestemmes/beregnes ved å anta at rest strekkfastheten,f ftd,,2,5 virker over 0,8h og at den indre momentarm er 0,5h f ftd,rest2,5 = f ftk,res,2,5 γcf, hvor γ cf er materialfaktor 1,5 for variasjonskoeffisient for rest strekkfasthet overskrider 10% punkt A2.2 i Eurocode γ cf = { 1,35 for variasjonskoeffisient for rest strekkfasthet ikke overskrider 10% Momentkapasitet for et rektangulært tverrsnitt er gitt:m Rd = 0,4f ftd,,2,5 bh 2 Figur nr. 9: Spenning og tøyningsfordeling for rektangulært tverrsnitt av fiberarmert betong utsatt for ren bøyning Skjærkapasitet for stålfiberarmert betong: Pr. i dag finnes det en rekke metoder og modeller for å beregne skjærkapasiteten til stålfiberarmert betong. De fleste er basert på resultater fra ulike bjelkeprøvingsserier som blir gjort i universitet eller forskningsinstitutt for eksempel NTNU, Universitetet i Stavanger og SINTEF. Forskningen er basert på både ren stålfiberarmert betong og kombinasjon av stålfiber og vanlig kamstål. Det finnes flere type formler for skjærkapasitet. I denne oppgaven er formlene som Terje Kanstad [NTNU] (2011) har kommet frem til i sin veiledning som følges. V Rd,c = V Rd,ct + V Rd,cf hvor V Rd,ct er skjærkapasitet for betong med vanlig strekkarmering, S i d e 19 73

21 uten bøylearmering i henhold til EC2. punkt og V RD,cf er skjærkapasiteten for stålfiberarmert betong. Formelen er en kombinasjon av skjærkapasitet for vanlig armeringsstang som er gitt i NS- NE1992 prosjektering av betongkonstruksjon og skjærkapasitet til stålfiberarmet gitt (NS-NE 14651). Hvis man ønsker å regne ut skjærkapasiteten direkte, uten kombinasjon, så blir formelen til stålfiberen: V Rd,cf = 0,6f ftd,rest,2,5 b. h 1.18 Sammenligne tradisjonelt betongarmert med stålfiberarmert betong: For å sammenligne tradisjonelt betongarmert bjelke og stålfiberarmert bjelke må det sies noe om egenskapene og hovedoppgavene til en bjelke. Bjelke tar opp bøyemoment og skjærkraft for å tilfredsstille kravet til NS-NE : 2004+NA2008. Det et to hovedtyper laster en bjelke tar opp: Jevnt fordelt last (jevn fordeltlast kan være helt eller delvis på en bjelke) Punkt last (punktlast kan være på midten eller på siden). Det kan også være flere punktlaster på en bjelke) De to typer last former gir forskjellige moment diagram og skjær diagram som vist på figuren under Figur nr. 10a: Bjelke med jevnt fordelt last: Skjærkraft -og momentdiagram. Figur nr. 10b: Bjelke med punktlast Skjærkraft -og momentdiagram. S i d e 20 73

22 Bøyetest maskin som blir brukt er punktlast, dette gir at skjærkraften er likt fra oppleggene til midten. Og momentkapasiteten er størst på midten. Det betyr skjærkraften F A = F B = F 2. Momentkapasitet på midten er F 2 L 2 = F L 4 Hvor F er karakteristisk punktlast Nødvendig armering etter momentkapasitet: For å bestemme nødvendig armerings mengde til bjelkene, blir det brukt formler som er gitt i boken Betongkonstruksjon skrevet av Svein Ivar Sørensen. Ved å kjenne bjelkens tverrsnitt og bruddlasten er det å beregne nødvendig armering på strekksiden av bjelken. Det antas at armeringstøyning ved brudd ε s = 2 ε yk = 0,005, fordi det er vanlig praksis i Norge å bruke at armeringstøyning er lik 2 ganger flytegrensen til stål. Armeringstverrsnitt som svarer til denne armeringstøyning ved brudd betegnes ofte «normalarmert». S i d e 21 73

23 Figur nr Dimensjonering med fullt utnyttet trykksone: Siden kraften som blir funnet ved prøvebjelkene er bruddlast betyr det at det er fullt utnyttet trykksone. Og dette gjelder M Ed M Rd Tabell. 1: Verdig av α og K for B20 B95. Armering B500C. Normalarmert Etter at det er funnet nødvendig armering må det bestemmes armerings plassering. Dette innebærer at man tilfredsstiller kravet i henhold til NS-NE 1992, som sier noe om hvor mange armeringsstenger som vil være i et lag, avstand mellom armerings stang både horisontalt og vertikalt hvis de er to lag. Og eventuelt overdekningen etter hensyn til eksponeringsklasse eller miljøklasse som det skal brukes til. S i d e 22 73

24 Figur nr.13 Armerings plassering Det som styrer plassering av armering: Det miljøet konstruksjonen befinner seg i (eksponeringsklasse) Størrelsen på største tilslag i betongen Armeringsdiameter EC2, Punkt.4.4.1(1) Overdekning: Nominelle overdekning C nom = C min + C dev, hvor minimum overdekning etter EC2, (2) C min = {C min,b ; C min,dur ; 10mm} der C min.b er minst overdekning av hensyn til heft = max{ ; 10mm} (tabell:na.4.2 i NS- NE 1992) C min,dur er minst overdekning av hensyn til bestandighet avhengig av eksponeringsklasse, gitt i tabellna.4.4n i NS-EN (Vanligst=25mm) C dev er tillat avvik (tolerensen) = 10mm etten NA (1) NS NE 1992 EC2, NA.8.2(2) Avstand mellom armerings stenger av hensyn til utstøping: Avstand mellom armerings stenger i samme lag: a h = {2 ; d g + 5; 20mm} For d g er størst tilslag i betong blandingen Avstand mellom forskjellige lag: a v = {1,5 ; d g + 5; 20mm} S i d e 23 73

25 1.19 Sammenligning momentkapasitet fra stålfiberarmert betong og tilsvarende armeringsstenger: Sammenlign om momentkapasitet: Statikk momentkapasitet: M Ed = F L 4 Statikk momentkapasitet finnes etter bruddlast. Det betyr at betongtrykksone er fullt utnyttet og M Ed = M Rd. Resultat fra prøvebjelkene gir følgende (fiberarmert betongbjelke): Bjelke spennlengde Bjelkens bredde Bjelkens høyde Bruddlast F Momentkapasitet:M Ed = F L 4 = Betongens trykkfasthet f ck f cd =α f ck γc 500mm 150mm 150mm 15kN 1,875kNm 30MPa 17MPa K mellom [B30-B45] 0,275 λ for f ck 50MPa 0,8 α mellom [B20-B45] 0,412 f yk = armeringens karakteritisk flyttegrense 500MPa γ m1 1,15 435MPa f f yd= yk γm1 M Ed d = K (1 05 λ α) f cd b 55,2mm Z=0,835*d for [B20-B45] 46mm A s = M Ed fyd z 93,7mm 2 Tabell nr. 2 f yk = armeringens karakteritisk flyttegrense f yd= Armeringens dimensjonerende flyttegrense γ m1 = Materiallfaktor som tar hensyn til usikkerhet i selve materialegenskap f ck = Betongens karakteristisk sylindertrykkfasthet etter 28 døgn f cd= Dimensjonerende betongtrykkfasthet Prøver Ø8 A Ø8 = d2 π 4 = 50,2mm2 n = A s A = 1,85, det vil si 2Ø8 S i d e 24 73

26 20kg stålfiber tilsvarer to armeringsstenger med diameter 8mm, 2 8. Resultatet viser at stålfiberarmert har liten momentkapasitet fordi dette gir liten armeringsareal. Momentkapasitet etter Kanstad (NTNU)[2011] forslag om stålfiberarmet betong M Rd = 0,4f ftd,res,2,5 bh 2 Dette er beregnet ved at trykksonen forenkles ved å anta en uniform spenningsfordeling, med spenning som tilsvarer reststrekkfasthet, f ftd.res,2.5 og hvor trykksonehøyden er satt til 20% av totale høyden av bjelkehøyden. Bjelkens spennlengde Bjelkens bredde Effektiv bjelkens høyde h s f ftd,res,2,5 Momentkapasitet: 2 M Rd = 0,4f ftd,res,2,5 b h s Betongtype f ck f c =α f ck γm1 500mm 150mm 125mm 0,113MPa 0,23kNm 30Mpa 17Mpa K mellom [B30-B45] 0,275 λ for f ck 50MPa 0,8 α mellom [B20-B45] 0, MPa f yk γ m1 1,15 435MPa f f yd= yk γm1 M Ed d = K (1 05 λ α) f cd b 19,82mm Z=0,835*d for [B20-B45] 16,55mm A s = M Ed fyd z 34mm 2 Tabell nr. 3 Armeringsarealet som er funnet i denne beregningen, er veldig lite. Dette indikerer at stålfiber er ikke like bra som kamstålarmering når det gjelder strekkarmering. Men kanskje kombinasjon av stangarmering og stålfiber kan være et bedre alternativ Skjærkapasitet for bjelke: Regler for beregning av skjærkapasiteter er gitt i EC2, 6.2. Reglene her gjelder for bjelker og plater hvor forholdet mellom spennvidde og høyde er minst 3,0 ved tosidig opplegg. S i d e 25 73

27 Kapasiteten skal kontrolleres for både strekkbrudd og trykkbrudd. EC2 beskriver forskjellige modeller for skjærkapasitet avhengig av om det er beregningsmessig behov for skjærarmering eller ikke. Det ble ikke observert noen skjærebrudd, og heller ikke noe skråriss i testene utført i denne opgaven. Dette har heller ikke vært et mål i seg selv. Det har dermed ikke vært mulig å manipulere skjærkapasiteten til stålfiberarmertbjelkene. Men det man vet er at dimensjonerende skjærkapasitet er F/2 fra oppleggene til midten av stålfiberarmert bjelkene og bjelken holdt dimensjonerende skjærkapasitet. Betongkonstruksjons bok skrevet av Svein Ivar Sørensen [2011] gir tilnærmet beregningsformler til skrårisskapasitet mht betongsfasthetsklasse. Ligning 4.42 Der f td = γ cc f ctk0,05 γc, f ctk0,05 = 2,0 MPa. leses fra tabel 3,1 NS NE Skjærkapasitet «stålfiberarmet» 20kg/m^2 f ftd,rest,2,5 = 0,23 V Rd,cf = 0,6f ftd,rest,2,5 b. h = 0,6 0, = 2,6kN Skjærkapasitet «skrårisskapasitet» f td = γ cc f ctk0,05 γc = 0,85 2 1,5 = 1,13 V Rd,skråriss = 0,75 f td d b = 0,75 1,13 16, =2,1KN V Rd,cf = (2,6kN) > V Rd,skråriss = (2,1kN) Stålfiberarmert betong har god egenskap til å motstå skråriss ved oppleggene. Tabell nr. 4 S i d e 26 73

28 2. Laboratoriet Prosess: 2.1. Rigging av material og utstyr: Alt av materialer og utstyr måtte rigges og gjøres klart til bruk før gruppen startet laboratoriearbeidet. S i d e 27 73

29 2.2. Utstyr: 1. Blandemaskin 2. Bøtter 3. Stikkestang 4. Plast-hammer 5. Kasser (støpeform 2 typer, bjelker og terninger) 6. Synkmålskjegle 7. Firkantet skuffe 8. Murskje 9. Målestokk (tommestokk) 10. En plastfolie over ferdig støpt bjelker for å forhindre vanntap fra betongen 11. Vekt 12. Vannbasseng 13. Betongsagmaskin 14. Controll (deformasjon og trykk rigg) Forskallingsmateriale: 1. Vannfast kryssfiner 2. Skruer (4,2x30mm) Formolje for forskallings kasser små stål metall som skal limes kantene ved siden av sagd tverrsnittet midt i bjelken 16. Stor arbeiderbord 17. Drillemaskin (for å skru sammen kassene) 18. Trillebord 19. Mikroovn (sand tørking) 20. Børste (oljesmøring til forskalling) HMS: Verneutstyr som gruppen brukte for å unngå skader under arbeidet: 1. Vernebriller 2. Hørselvern 3. Støvmaske 4. Hansker 5. Vernesko Betong materialer (B30): 1. Vann 2. Sement 3. Tilslag (sand og grus) 4. Tilsetningsstoff (superplastiserende) 5. Fiber 3D Dramix (3 ulike typer) S i d e 28 73

30 2.3 Fremgangsmåte: Gruppen har kjøpt inn en 2400mmx1400mm vannfastkryssfiner plate og en boks med 100 skruer (4,2x30mm). Av denne vannfastkryssfinerplaten lagde gruppen 6 forskallingskasser (150x150x550mm). Vannfastkryssfinerplaten er sterk nok til å tåle last og trykk fra betongen. Avstivning på forskalingene var heller ikke nødvendig på grunn av at bjelkene var såpass små. Formene må fylles helt slik at det ikke oppstår luftlommer. Figur nr. 14: Lager forskallingskasser Forskallingskassene måtte smøres med formolje for å lette avforming av betongen. Vi benyttet en børste til dette formålet. Figur nr. 15: Smører forskalingene med formolje før innstøping Alle aktivitetene foregikk her på Høgskolen i Østfold sin betonglab. HiØ hadde kjøpt inn alle nødvendige materialer til betongen, som sement (type Norcem standard FA), tilsetningsstoffer (plastiserende RMC-420M) og tilslag (sand og grus) S i d e 29 73

31 Når man blander en betongtype, er det viktig å ha full kontroll over mengden av de forskjellige komponentene man har i betongen. Derfor må alle de forskjellige materialene veies med stor grad av nøyaktighet før blandingen begynner. Figur nr. 16: Materialene veies og måles Her brukes bare en betongtype/resept, og det er betongkvalitet B30. En terning (10x10x10 cm)med denne fasthetsklassen (B30) uten armering skal etter 28 døgns herdingstid tåle et trykk på 37 MPa før betongen brister, dette etter Norsk standard.(ns-en 206) Tabell 5: Bestandighetsklassene til betong S i d e 30 73

32 Betongkvalitet B30 (C30/37). Tilslag er sertifisert for bruk til betong. Material Type KG/M^3 Sement Norcem FA 355 Sand 0-8 mm 1107 Grus 8-16mm 661 Vann Spring vann 195 Tilsetningsstoffer Plastiserende (RMC-420M) 2,5 Tabell nr. 6: Betong resepten 2.4 Tørking av sand: Før betong blandes må alle delkomponentene veies så nøyaktig som mulig etter reseptens beskrivelse. Før det benyttes sand og evt. grus i betongblandingen må sand/grus tørkes, slik at vanninnholdet i sandet/gruset ikke kommer i tillegg til det nødvendige vannet i betongen. Gruppen tok stikkprøver av sanden som ble brukt i dette prosjektet, for å finne ut graden av vanninnhold. Tørkingen ble på følgende måte: 200 gram sand settes inn i en microovn på 225 grader på 5 minutter, tas ut av microovn, veies på nytt, vekt noteres, settes tilbake til microovnen og kjøres 2 minutter til, tar ut og veies på nytt. Da trekker man fra opprinnelig vekt (200g) og finner ut hvor mye vann som var i sandet. Figur nr. 17: Veier sandet før og etter tørking Gruppen har fått de tre ulike fibertypene med sekker fra Bekaert Norge AS S i d e 31 73

33 brukt stålfiber type og doseringer: B15B06 År :2015 Dosering Dosering Fibertype Kg/m^3 Kg/m^3 Dramix 3D 45/50 BL Dramix 3D 65/60 BG Dramix 3D 80/60BG Tabell nr. 7: De tre ulike fibertypene og ulike doseringer Figur nr. 18: De tre ulike fibertypene 2.5 Sement: Sement blir laget av kalkstein og kvartssand som blir knust, malt og brent i roterende ovner ved ca o C. Etter brenningen setter en til gips for å regulere størkingstiden. Den kan også bli tilsatt andre stoffer som f. eks. flygeaske. I Norge finnes flere sementtyper, men i Laboratorieforsøket vårt ble det brukt Standardsement FA, Sementen tilfredsstiller kravene iht. NS 3086:1995. Sementmengden utgjør 15,3 % av totalmengden i betongen B30. Sementen må lagres tørt. 2.6 Tilslag: Tilslagsmaterialene er en fellesbetegnelse på sand, grus og steinmaterialer som inngår i betongen. Sand har kornstørrelse mindre enn 0-4 mm og stein har kornstørrelse større enn 4-16mm. Grus er blanding av sand og stein. Disse delkomponentene utgjør 76,2% av innholdet i betongen. Tilslagets størrelse, kvalitet, renhet og form bestemmer betongegenskapene styrke og bestandighet. Tilslaget må være fritt for humusinnhold. Derfor må tilslaget være sertifisert for bruk til betongen Tilsetningsstoffer: Tilsetningsstoffer er pulver eller væske som tilsettes i betongblandingen. Formålet er å oppnå en eller flere bestemte egenskaper med den ferske og/eller herdede S i d e 32 73

34 betongen. Tilsetningsstoffene kan påvirke støpbarheten ved at den utsetter størkning- og herdningstiden. Vår betong har brukt superplastiserende RMC-420M som tilsetningsstoff. SP stoffet reduserer vannbehovet og dermed øker fasthet og tetthet uten at bearbeideligheten reduseres. Tilsetningsstoffer doseres normalt 1-5% av sementmengden. 2.8 Vannforbruk: Vann er nødvendig for å starte hydratiseringsprosessen. Vannet som skal brukes i betongen må være rent og fritt for humus (jordstoffer) eller andre forurensninger. Sjøvann kan brukes i uarmert betong, men ikke i armert betong på grunn av korrosjon (rust). Etter å ha tilsatt fiber til betongblandingen, blir betongen litt tørr/seig og krever noe mer vann eller SP-stoff. For å opprettholde det opprinnelig V/C-tallet benyttet vi SPstoff for å sørge for at betongen ble støpbar. 2.9 Blanding: Blandemaskinen som ble brukt har kapasitet på 35 liter per blanding. Det blandet 7 serier hvor hver serie omfattet 3 bjelker og 3 terninger. Volumet til hver bjelke var 150x150x550mm=12,375 liter, og volumet til hver terning er 100x100x100mm=1 liter. Det vil si ((3 x 12,375) + (3x1)) = 40,125 liter. Men blandemaskinen var for liten, derfor måtte det blandes to gangerav hver serie for oppnå en blanding på 41 liter. Det vil si at blanding A = 25 liter for to bjelker og blanding B = 16 liter for en bjelke og 3 terninger. Fremgangsmåten for blandingen var: 1 minutt tørrblanding, sand, grus og sement; 1 minutt blanding med tilsetting av fiber med jevn fordeling (man må sørge for å spre fibrene mest mulig) 1 minutt blanding med tilsetting av vann og SP-stoff 4-5 minutt blanding til slutt. S i d e 33 73

35 Blander betongen i blandemaskinen Figur nr. 19 Gruppen hadde utviklet sine egne rutiner som skal følges for de ulike blandingene. Et eksempel på dette var intern kontroll før blandemaskinen settes i gang (input) og gruppen har også et eget blandeskjema for hver blanding som er gjort. Når det gjelder selve blandingen skal rekkefølge være sand, stein, sement, start blandemaskin, etter 1 minutt kommer fibrene med mest mulig jevnt fordelt, deretter kommer vannet inkl. tilsetningsstoff, => blandemaskinen går 4 til 5min. Når betongen er ferdig blandet, tømmes den ut med bøtter og trilles bort til arbeidsbordet der forskallingskassene er. S i d e 34 73

36 2.10 Synkmål: For å kontrollere støpbarheten til betongen, måtte det tas synkemål etter hver blanding med stangkomprimering. Synkekjeglens underlag skal være plate eller et lignende solid materiale som tåler sement. Underlaget skal være glatt og ikke suge vann. Synkekjeglens innside og underlag skal fuktes før det tas synkemålprøve. Kjeglen plasseres på et plant og vannrett underlag. Det skal fylles tre omtrent like tykke lag i kjeglen, hvert lag bearbeides med 25 støt av stålstangen ned gjennom hele laget og med jevnt fordelt over flaten. Dersom betongen under bearbeiding synker ned under kjeglens toppflate, etterfylles betong. Deretter fylles resten opp av kjeglen og støtes igjen 25 ganger til ned i kjeglen. Kjeglen løftes rolig loddrett opp uten vridning og sidebevegelse. Kjeglen settes ved siden av betongkjeglen. Etter at betongen har fått synke seg ferdig, måles differansen fra toppen av betongen til toppen av kjeglen. Den målte lengden er synkemålet på betongen. Det vil si differansen mellom høyden på synkekjeglen og betongkjeglen er synkemål. Synkemålet forteller mye om konsistensen og støpbarheten til betongen. Etter det noteres hvor stor synkemålet er, tas det bilder for dokumentasjon. Det er økt vannbehov ved bruk av fiberarmert betong i forhold til betong blanding uten fiber. Større fiberdosering krever mer vann. Derfor måtte det brukes mer plastiserende stoffer enn det som ble antatt først, for å få mer flytende betong. Figur nr. 20: Synkemåling S i d e 35 73

37 Figur nr. 21: Støpning bjelkene Det er støpt 21 bjelker og 21 terninger til sammen, hvor 3 bjelker og 3 terninger var uten fiberarmering. Ved komprimering vurderte gruppen å bruke vibreringsmaskin i stedet for stangkomprimering, men etter en diskusjon med faglærere, ble det bestemt at det skulle brukes stangkomprimering på 25 slag (100x100). Årsaken var en frykt for at fibrene skulle synke for langt ned eller klumpe seg i stedet for å bli jevnt fordelt. Det er viktig at man sørger for at betongen pakker seg tett sammen og fyller alle hulrom i støpekassen. Figur nr. 22: Stamper (slott) Ganger i betongen med en jernstang For å sørge for at luften kom seg ut ble det banket på sidene av kassene med en plastikkhammer Herdetiltak: Etter å ha blandet betongen, fylt støpekassen med betongen, komprimert betongen så godt som mulig, må det gis en etterbehandling så tidlig som mulig. Etterbehandlingen skal sikre tilstrekkelig fuktighet og temperatur slik at den ønskede kvalitet oppnås. Hensikten med etterbehandling er å sikre at betongen: Ikke svekkes eller sprekkes opp i overflaten på grunn av uttørking i tidlig fase Ikke utsettes for frysning før den har oppnådd tilstrekkelig fasthet og ikke får varig skade Får tilstrekkelig fuktighet til at sementreaksjonen ikke stopper opp S i d e 36 73

38 Det er avgjørende å begrense den sterke uttørkingen som ellers vil finne sted i løpet av det første døgnet Overflatetiltak De vanlige overflatetiltakene er: Tildekking med plastfolie Vanning Påføring av membrandherdner Det ble valgt diffusjonstette plastfolie som gir god beskyttelse mot uttørking, Laboratorieforsøk med prøver viser at langtidsfastheten øker og kapillær sugeevne for overflaten reduseres når overflaten blir tildekket med plast nr. 23: Beskyttelse mot uttørking Figur Til sammen brukte vi 4 dager til utstøping. Forskallingene både på bjelkene og terningene rives dagen etter og de nummereres, markeres med støpedato, fibertype og doseringsmengde. Etter å ha revet forskallingen av, settes disse kassene igjen sammen, smøres med formolje og er klar til neste støpeetappe. Figur nr. 24: Markeres med støpedato, fibertype og doseringsmengde S i d e 37 73

39 Bjelkene og terningene settes inn i et stort vannbasseng (vann med romtemperatur, 20 grader), og lagres der 28 døgn som er standardens krav til herdetid før trykkprøving. Figur nr. 25: Bjelker og terninger i en vannbasseng i 28 døgn (romtemperatur) 2.12 Sagmaskin: Bjelkens totallengde er 550mm, men bjelkens spennvidde er 500 mm. Betongsagen måtte stilles inn til et bestemt mål i henhold til NS-EN Nødvendige verneutstyr ble benyttet. Bjelkene trilles til betongsagrommet, midten på bjelkene blir funnet ved måling og markeres med tusj. Støvsugeranlegget ble slått på. Bjelkene sages ved våtsaging på midten for å få et mindre tverrsnitt / reduseres tverrsnittet og sikre at bruddet kommer på midten. Det sages en stripe som er 4-5mm bred og 25mm (-/+ 1 mm) dypt i en siden midt på bjelken (se bilde under). Testen er utført i henhold til NS-EN 14651:2005+A1:2007. Figur nr. 26. Prinsipp for avkjæring (noch) iht. NS-EN 14651:2005+A1:2007. S i d e 38 73

40 Figur nr. 27: Betongsag maskin og betong bjelke som er saget To små metallklosser limes fast på hver sin side det 25 mm dype og 5 mm brede kuttet som ble gjort for å svekke bjelken. Det var et spesielt lim som var brukt her fordi de to materialene som limes sammen er metall og betong. Limet må herdes godt nok før det kobles til CMOD sensor. Forskyvningssensoren som måler rissviddeåpningen på bjelkene plasseres mellom de to små metallklossene. Når bjelkens rissviddeåpning blir mer enn 4,5mm, faller forskyvningssensoren ned og testen er avsluttet. Figur nr. 28: 2 små metalklosser er limt fast på undersiden av bjelkene hvor bjelkene er saget 25 mm dypt. Deretter kobles en sensor for CMOD/deformasjon Volumkontroll: Alle betongterningene må veies både i vann og luft for å kontrollere volumet til hver enkelt terning før de skal trykktestes. Terningene kan ha ulik volum og vekt på grunn av at de kan inneholde ulik luftmengde, og de kan ha blitt skadet under arbeidet med å ta av forskallingen. Volumet til terningen som blir veid er differansen mellom vekten i vann og i vekten luft. S i d e 39 73

41 Figur nr. 30: bilder av terninger på vekt (vann og luft) 3 Resultater: 3.1 Generelt: I dette avsnittet presenteres resultatene fra de testene gruppen utførte i laboratoriet her på HIØ. Testene som ble gjort var: Trykktest på terningene for å finne trykkfasthet og fasthetsklasse i henhold til NS- EN og NS-EN Bøyestrekktest for å finne bøyestrekkfasthet og restbøyestrekkfasthet i forhold til CMOD, i henhold til NS-EN På grunn av tekniske problemer med den nye bøyetestmaskinen, ble testingen forsinket mange dager. Terningene og bjelkene ble derfor ikke testet etter 28 døgns herding, som i utgangspunktet var planen. Men istedenfor ble de testet etter 48 døgns herding. 3.2 Trykktesting på terninger: Det er viktig med en sterk tidligfasthet og en god sen fasthet for å vite om trykkfastheten er tilfredsstillende kravet NS-EN :2009, betongenstrykkfastheten til 28 døgn. Hver prøve for trykkfasthet skal generelt bestå av minst to prøvestykker, men gruppen valgte tre prøvestykker for hver serie. Prøvestykker belastes til brudd i en trykkprøvingsmaskin. Trykkprøvingsmaskin hvor bruddlasten kan avleses. Lasten skal kunne bestemmes med feil mindre enn 3 %. Prøvestykkene tas opp av vannbadet (herdekaret) tidligst en halv time før prøvingen og tørkes av slik at det ikke er fritt vann på overflaten. Prøvingen skal foretas mens prøvestykkene er overflatefuktige. iht. NS Terningene veies i luft og i vann for å kunne bestemme densiteten. Volumet kan bestemmes ut fra terningenes målte dimensjoner. Terningene plasseres midt på (sentrisk) i trykkprøvemaskinen. Terningene plasseres slik at belastningsretningen blir vinkelrett på støperetningen, (støpte retningen er svakere siden i forhold til andre sider) NS 3668 krever at avviket skal være mindre enn 1 mm. - Belastningen påføres kontinuerlig med en pålastningshastighet som gir trykkøkning 0,8 ± 0,2 MPa/s, jf. NS Bruddlasten avleses fra trykkprøvingsmaskinen og noteres. S i d e 40 73

42 Trykkfasthet i N/mm^2 B15B06 År :2015 Det har blitt noen overaskende trykkresultater. B30 betong viser opp mot 60 N/mm^2. Disse terningene var uten fiberarmering. Figur nr. 31: Trykktesting Brudd i betongterningene skjer når terningene er oppnådd maksimal spenning som den tåler. Målet for støpningen av terningen er å undersøke om stålfiber i betongen påvirker trykkfastheten. Resultatene viser at betong med stålfiberarmert gir noe dårligere trykkfasthet enn betong uten fiberarmering. Hovedårsaken er sannsynligvis at betong med stålfiber armering er dårligere komprimert, særlig når det brukes stangkomprimering. Terninger: Alle terningene har dimensjon på 100*100*100mm, Trykk flaten er 100*100=10000mm^2 Trykktest resultat Uten stålfiber 20kg/m^3 Dramix 3D 45/50BL 40kg/m^3 Dramix 3D 45/50BL 15kg/m^3 Dramix 3D 65/60BG 35kg/m^3 Dramix 3D 65/60BG 10kg/m^3 dramix 3D 80/60BG 30kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG Diagram nr.1: Trykk diagram som viser resultat av terningene: S i d e 41 73

43 Prøve nr Fiber type Fiber mengde Kg/m^3 Synkmål mm Densitet [kg m 3 ] Trykkfasthet N/mm Støpe dato Prøve dato uten , uten , uten , Gjen: 115, , D 45/50BL , D 45/50BL D 45/50BL , Gjen , D 45/50BL , D 45/50BL D 45/50BL , Gjen , D 65/60BG , D 65/60BG , D 65/60BG , Gjen 177, , D 65/60BG , , D 65/60BG , D 65/60BG , , Gjen 175, , D 80/60BG , D 80/60BG ,9 * D 80/60BG , Gjen 116, , D 80/60BG , D 80/60BG , D 80/60BG Gjen ,6 Tabell nr.8: terning uten fiber *trykkfastheten er for lav i forhold til forventingen. Dette kan skyldes dårlig komprimering eller/og at trykkflaten ikke er helt flate på grunn av skade ved avskalings periode. Alder døgn S i d e 42 73

44 kg/m^3 prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr:1.2.3 prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr: prøve nr:1.6.1 prøve nr:1.6.2 prøve nr:1.6.3 prøve nr:1.7.1 prøve nr:1.7.2 prøve nr:1.7.3 Synkehøyden i mm B15B06 År : Synkmåleresultat: Synkmålresultat Uten stålfiber 20kg/m^3 Dramix 3D 45/50BL 40kg/m^3 Dramix 3D 45/50BL 15kg/m^3 Dramix 3D 65/60BG 35kg/m^3 Dramix 3D 65/60BG 10kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG 30kg/m^3 Dramix 3D 8060BG Diagram nr.2: 3.4 Densitet: Densitet Uten stålfiber 20kg/m^3 Dramix 3D 45/50BL 40kg/m^3 Dramix 3D 45/50BL 15kg/m^3 Dramix 3D 65/60BG 35kg/m^3 Dramix 3D 65/60BG 10kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG 30kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG Diagram nr.3: S i d e 43 73

45 Densiteten til alle betongblandinger viser at densiteten er på ca. 2350kg/m^3. Dette var nær til det forventede(2320kg/m^3) i følge resepten som ble laget for betong uten stålfiber. Selv om 6 av 7 blandingene ble tilsatt stålfiber med forskjellige mengde, viser resultatene at stålfibrene ikke påvirker densiteten i stor grad. 3.5 Bøyestrekkfasthet: En viktig del av oppgaven er å finne ut bøyestrekk og rest bøyestrekkfasthet for stålfiberarmert betongbjelker. For å bestemme bøyestrekk og rest bøyestrekkfastheten for hver enkelt bjelke er det støpt forhåndsbestemte dimensjon av bjelker og utført bøyestrekktesten ved en bøyetest maskin iht. EN-NS Ifølge av standarden, testing av bjelkene skal skje etter 28 døgns herding, men som tidligere nevnt, på grunn av forskjellige problemer med den nye testmaskinen, ble prøvinger utført etter 48 døgn herdingstid. Det er støpt 21 bjelker tilsammen, hvor 3 av bjelkene ikke er tilsatt stålfiber, og resten av bjelkene inneholder forskjellige stålfibertyper og forskjellige stålfibermengder. I dette kapittel skal det presenteres og sammenlignes resultater fra testene. Tilslutt konkluderes det med hvilken mengde og type stålfiber som gir best restebøyestekkfasthet i brudd situasjon Om bjelkene: Som tidligere beskrevet er det støpt 21 bjelker med lik størrelse, bredde b=150mm høyde h=150mm og lengde L=550mm. Hver blanding gir tre bjelker og tre terninger (100*100*100) mm. Pga. liten kapasitet i blandemaskinen, må det kjøres to runder med blandemaskin, for å oppnå en blanding. Mer detaljer om støpemetoden er tidligere beskrevet i oppgaven (kap 2) Maskin og bjelke plassering: Den benyttede testmaskinen utfører trepunktlast bøyetest som betyr at maskinen har to opplager fra undersiden og trykkraftklossen som presser midt på oversiden av bjelken. Testmaskinen samsvarer med EN-NS testemetode og det kan leses rissvidde direkte fra grafen gitt av testmaskinen. Under testingen går maskinen gjennom flere steg, der steg 1 kjører testmaskin trykkhastighet på 0.83 mikrometer og 100 mikrometere forskyvning. Hastigheten på kraften og forskyvning øker sammen i steg to og fortsetter slik til det er nådd det siste målet som er 4500 mikro meter. Forskyvningssensoren kobles på metalklossene, og nullstilles. Deretter kan testingen begynne. Som tidligere beskrevet er det støpt 18 prøvebjelker med forskjellige type og mengde stålfiber. Det er delt i seks serier hvor hver serie består av 3 bjelker med samme mengde og fibertype. Det var en del trøbbel med testmaskinen i startfasen. Det medførte at tre bjelker ble ødelagt og er ikke med resultatene. S i d e 44 73

46 3.5.3 Resultat av restbøyestrekfasthet: Under testinger viser maskinen proporsjonalitetsgrense LOD og forskyvning CMOD og tid. For å forbedre grafresultatene lagres filen på Excel. Bøyestrekkfasthet og rest bøyestrekkfastheten finner man ut ved å sette parameterne i tilhørende formel og regne ut. Prøve Fibertype og mengde Last ved LOD,F L (KN) Gjennoms nittlig LOD,F L (KN) Spenning ved LOD f f ct,l [MPa] Gjennomsni ttlig f f ct,l (MPa) Uten 22,88 21,34 5,08 4, fiberarmering 20,27 4, ,86 4, Dramix 3D 16,1 15 5,15 4, /50BL 14,5 4, kg/m 3 14,3 4, Dramix 3D 14 14,01 4,5 4, /50BL 13,2 4, kg/m 3 14,7 4, Dramix 3D 15,6 12,09 5 3, /60BG 15kg/m 3 9,65 3, , Dramix 3D 17,1 15,04 5,48 4, /60BG 13,8 4, kg/m 3 14,1 4, Dramix 3D 10,7 11,3 3,42 3, /60BG 12 3, kg/m 3 11,91 3, Dramix 3D 13,8 12,87 4,42 4, /60BG 12,1 3, kg/m 3 12,7 4,06 Tabell nr. 9 Herdingstid (Døgn) S i d e 45 73

47 Spenning i N/mm^2 B15B06 År :2015 Gjennonsnitt av rest bøyestrekkfasthet Gjenn.bjelke1.2 Gjenn.bjelke1.3 Gjenn.bjelke1.4 Gjenn.bjelke 1.5 Gjenn.bjelke CMOD i mm Diagram nr.4 Diagramet over illustrer gjennomsnittet av restbøyestrekkfastheten for alle blandingene. Gjennomsnittet av blanding 1.5 gir høyest restbøyestrekkfasthet sammenlignet med de andre blandingene, og den inneholder fibertype Dramix 3D 65/0BG og fibermengde på 35kg/m 3. Ved å beregne momentekapasitet for fiberarmering trenger man å finne standardavvik. Blanding 1.5 har stor standardavvik som gir dårlig momentkapasitet selv om blandingen har god restbøyestrekkfasthet. Gjennomsnittet av blanding 1.6 har den laveste restbøyestrekkfast og den innholder lavest fibermengde som er 10kg/m 3. Sannsynligvis påvirker fibermengden restbøyestrekkfastheten. S i d e 46 73

48 Kraft i kn B15B06 År :2015 Bøystrekkfasthet Uten stålfiberarmering bjelke1.1.1 bjelke1.1.2 bjelke1.1.3 Gjenn.snitt TID [s] Diagram nr.5 resultat bjelker uten armering Diagramet over illustrerer blanding 1.1 uten stålfiber. Testingen samsvarer med NS-EN :2009 Blandingen består av 3 bjelker uten fiber som er ikke svekket (sagd bruddanvisning), i motsetning til bjelker med stålfiber som ble skjært 25mm dypt midt på bjelken. Det er forventet at bjelker uten armering deles seg på tvers med en gang etter at bruddlasten er nådd. På dette diagrammet ser man at gjennomsnittsbruddlasten ligger på 20.3 KN. Bøyestrekkfasthet ved bruddlasten kan beregnes ved punkt A.4 ligning. (A.2) iht.ne-ns :2009 S i d e 47 73

49 Spenning i N/mm^2 B15B06 År :2015 Rest bøystekkfasthet 15kg/m^3 Darmix 3D 65/60BG CMOD i mm bjelke1.4.1 bjelke1.4.2 bjelke1.4.3 Gjenn.bjelke1.4 Diagram nr. 6 Resultat av stålfiber Dramix 3D 65/60BG, 15kg/m 3 Bjelke Bjelke Bjelke Gjennomsnitt b[mm] h sp [mm] l [mm] f f ct, L[MPa] f R,1 [MPa] f R,2 [MPa] f R,3 [MPa] f R,4 [MPa] Tabell nr. 10: Spenning. Resultat av stålfiber Dramix 3D 65/60BG, 15kg/m 3 Diagramet og tabellen over illustrerer serie 1.4 med 15kg/m 3, type Dramix 65/60BG. Som forventet bjelker med stålfiber skal ha restbøyestekkfasthet etter bjelken når til bruddlasten. Som diagramet viser har bjelken en bøyestrekkfasthet ved CMOD=0,05mm. Dette punktet er der hvor bjelken nådde sin bruddlast. Etter brudd i bjelken faller kraften nesten vertikalt og fiberne overtar ikke kraften før CMOD er omtrent 0.5mm. Deretter blir rest bøyestekkfasthet stabil til det er kommet maksimal rissvidde, CMOD er da 4.5mm. Alle tre bjelker oppfører seg likt ved brudd, og etter utvikling helt til rissvidde er maksimalt. I figuren ser man at rest bøyestekkfasthet i bjelke og bjelke gir forskjellige kapasitet selv om begge inneholder samme mengde og fibertype, og ble blandet på en omgang. Dette kan skyldes hvordan fiberne orienterte seg med tanke på retningen, evt. komprimering og vinkelen fiberne legger seg i de forskjellige bjelkene. S i d e 48 73

50 spenning i N/mm^2 B15B06 År :2015 Rest bøystrekkfasthet 35kg/m^3 Dramix 3D 65/60BG bjelke bjelke bjelke Gjenn.bjelke CMOD i mm Diagram nr.7: Spenning. Resultat av stålfiber Dramix 3D 65/60BG, 35kg/m^3 Bjelke Bjelke Bjelke Gjennomsnitt b[mm] h sp [mm] l [mm] f f ct, L[MPa] f R,1 [MPa] f R,2 [MPa] f R,3 [MPa] f R,4 [MPa] Tabell nr. 11 Spenning. Resultat av stålfiber Dramix 3D 65/60BG, 35kg/m 3 Diagramet og tabellen over illustrerer serie 1.5 med 35kg/m 3, type Dramix 65/60BG. Denne serien inneholder samme fibertype som resept 1.4, men er tilsatt høyere fibermengde. Som en kan se på diagramet har bjelkene nesten tilnærmet bruddlaster, men oppfører seg ulikt etter bruddet. Diagrammet av bjelke skiller seg ut ved å ha høy restbøyestrekkfasthet. Rett etter brudden synker grafen i diagrammet litt, så øker igjen rest bøyestrekkfasthet. Deretter holder restebøyestrekkfasthetet seg horisontalt til det er kommet til ca. CMOD=2mm, så faller rest bøyestekkfasthet gradvis til CMOD=4.5mm. Bjelker og har samme oppførsel som serie 1.4. En kan se at diagrammet faller helt til lav rest bøyestrekkfasthet. Det betyr at det er litt motstand inne bjelken som tar over kraft etter bruddet. Med denne seien er det forventet høyere restbøyestekkfasthet enn serie 1.4, siden den inneholder større fibermengde. S i d e 49 73

51 Spenning i N/mm^2 B15B06 År :2015 Rest bøystrekkfasthet 20kg/m^3 Dramix 3D 45/50BL bjelke1.2.1 bjelke1.2.2 bjelke1.2.3 Gjenn.bjelke CMOD i mm Diagram nr. 8: Resultat av prøveserie 1.2 med 20kg Bjelke Bjelke Bjelke Gjennomsnitt b[mm] h sp [mm] l [mm] f f ct, L[MPa] 5,15 4,63 4,57 4,78 f R,1 [MPa] 1,54 1,28 1,45 1,42 f R,2 [MPa] 1,34 1,20 1,33 1,29 f R,3 [MPa] 1,05 1,22 1,26 1,18 f R,4 [MPa] 1.0 1,07 1,00 1,02 Tabell nr.12 Spenning. Resultat av stålfiber Dramix 3D 45/50BL, 20kg/m^3 Diagramet og tabellen over illustrerer serie 1.2 med 20kg/m 3, type Dramix 45/50BL. Bruddlasten i denne serien er omtrent samme som serie 1.4 og 1.5. Med en gang bruddlasten er nådd og betongen sprekker, vokser rissvidden raskt. Dvs. betongen har dårlig rest bøyestrekkfasthet fordi en ser at diagrammet av restbøyestrekkfasthet faller raskt, tilsvarende som man kunne forventet av betong uten armering. Det ser ut som at bjelkene i denne seien har 1.5MPa på restbøyestrekkfasthet allerede før CMOD er 0.4mm. Bjelkene er delt på tvers for å telle antall fiber som bidrar til rest bøyestrekkfasthet og hvordan fiberne orienterte seg i tverrsnittet. Det er telt opp 6 stålfiber i rissplanen hvor en del av dem hadde en annen vinkel enn rettingen som bidrar restbøyestrekkfasthet. Derfor kom det sprøbrudd i tverrsnittet på bjelken. S i d e 50 73

52 Rest bøystrekkfasthet 40kg/m 3 Dramix 3D 45/50BL spenning i N/mm bjelke1.31 bjelke1.3.2 bjelke1.3.3 Gjenn.bjelke1.3 CMOD i mm Diagram nr. 9 Resultat bjelker med 40kg Bjelke Bjelke Bjelke Gjennomsnitt b[mm] h sp [mm] l [mm] f f ct, L[MPa] 4,48 4,24 4,72 4,48 f R,1 [MPa] 0,79 1,4 1,06 1,08 f R,2 [MPa] 0,62 1,41 0,97 1,00 f R,3 [MPa] 0,58 1,36 0,96 0,97 f R,4 [MPa] 0,45 1,28 0,93 0,89 Tabell nr.13: Spenning. Resultat av stålfiber Dramix 3D 45/50BL, 40kg/m^3 Diagramet og tabellen over illusturerer serie 1.3 med 40kg/m 3, type Dramix 45/50BL. Denne serien er samme fibertype som resept 1.2 men inneholder dobbelt så mye stålfiber enn serie 1.2. Det er forventet at denne serien vil gi høyere restbøyestrekkfasthet enn serie 1.2, men som man ser av grafen er den gjennomsnittlige restbøyestrekkfasthet her lavere enn ved serie 1.2. S i d e 51 73

53 Spenning i N/mm^2 B15B06 År :2015 Rest bøystrekkfasthet 10kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG CMOD i mm bjelke bjelke Gjenn.bjelke 1.6 Diagram nr. 10 Resultat av stålfiber Dramix 3D 80/60BG, 10kg/m 3 Bjelke Bjelke Bjelke Gjennomsnitt b[mm] h sp [mm] l [mm] f f ct, L[MPa] 3,42 3, ,62 f R,1 [MPa] 1,04 0, ,91 f R,2 [MPa] 1,02 0, ,79 f R,3 [MPa] 1,04 0, ,74 f R,4 [MPa] 1,00 0, ,72 Tabell nr.20. Spenning. Resultat av stålfiber Dramix 3D 80/60BG, 10kg/m 3 Diagramet og tabellen over illustrerer serie 1.6 med 10kg/m 3, type Dramix 3D 80/60BG. Denne serien inneholder lavest fibermengde av alle serier. Bruddlastpunktet og oppførselen etter bruddlastpunktet er nogenlunde det samme som de andre bjelkene fra andre resepter. Rest bøyestrekkfasthet av bjelke går flat etter CMOD lik ca. 0.5mm og stiger opp litt før CMOD når 4.5mm. Tredje bjelke av denne serien er ødelagt og bidrar ikke noe til resultatet. Se diagram nr. 9 S i d e 52 73

54 Spenning i N/mm^2 B15B06 År :2015 Rest bøystrekkfasthet 10kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG CMOD i mm bjelke Diagram nr. 11 Rest bøystekkfasthet 30kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG Spenning i N/mm CMOD i mm bjelke Diagram nr.12 Bjelke Bjelke Bjelke Gjennomsnitt b[mm] h sp [mm] l [mm] f f ct, L[MPa] 4, f R,1 [MPa] 2, f R,2 [MPa] 2, f R,3 [MPa] 2, f R,4 [MPa] 1, Tabell nr.21 Spenning. Resultat av stålfiber Dramix 3D 80/60BG, 30kg/m^3 Diagramet og tabellen over illustrerer serien 1.7 med 30kg/m 3, type Dramix 3D 80/60BG. Serien består av tre bjelker hvor to av dem er ødelagt og den tredje bjelken er illustrert på S i d e 53 73

55 Spenning i N/mm^2 Spenning i N/mm^^ B15B06 År :2015 figuren over. Grunnen til at de to andre bjelkene er ødelagt er trolig teknisk problem med maskinen. Serien har samme fibertype som resept 1.6 og det ble forventet en høyere rest bøyestrekkfasthet enn serie 1.6, siden denne serien inneholder tre ganger så mye fiber. Som en ser på figuren har bjelkens bøyestrekkfasthet på 4.5 MPa ved brudd. Deretter faller grafen ned til 2.3 MPa og beholder restbøyestrekkfastheten stabilt, men litt synkende. Bjelken går brudd ved CMOD lik 4mm, mens bjelken fortsatt har restbøyestrekkfasthet på 2 MPa. Bjelken har bedre restbøyestrekkfasthet enn gjennomsnittet på resept 1.6. Men det ble altså bare testet en bjelke av serie 1.7 Se på diagram nr. 13 og 14 som viser resultat for de ødelagte bjelkene av og Resultat bjelke og Rest bøystrekkfasthet 30kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG CMOD i mm bjelke Diagram nr Rest bøystrekkfasthet 30kg/m^3 Dramix 3D 80/60BG CMOD i mm bjelke Diagram nr. 14 S i d e 54 73

56 3.6 Analyse: Resultatene fra disse testene viser at det er en klar forskjell på betongbjelker med og uten fiber når det gjelder bøystrekkfasthet. Bjelker uten fiber kollapser og er delt i tvers etter det er nådd bruddlasten, mens bjelker med fiber har rest bøyestrekkfasthet etter bruddet. Et av formålene med dette prosjektet er å se hvor mye rest bøyestrekkfasthet bjelkene har fra bjelken bryter frem til CMOD lik 4.5 mm. Bjelke skilte seg seg spesielt ut med høy rest bøystrekkfasthet fra andre bjelker som har en mer fallende graf Årsak Siden testene gir lavere resultat enn forventet er det undersøkt flere punkter som kunne være årsak: Betong kvalitet Utrivning (pull-out) Fibermengde Fiberorientering Fiberretning Heft mellom fiberne og betongen Fibernes strekkfasthet ved utrivning Tilslaget Betongkvalitet: For å bestemme restbøyestrekkfasthet er det anbefalt å benytte betongkvalitet B30 M60 eller B45 M40 ifølge av Terje Kanstad sitt forslag side 32. Betong kvalitet B30 M60 ved dette prosjekt samsvarer med veiledningen. Etter å ha tilsatt stålfiber i betongblandingen, økte vannbehovet. Det måtte da tilsettes mer superplastiserende tilsetningsstoffer. Økningen gikk fra 2,5% til 3,5%. Dette er innenfor tillatte nivåer, hvor maksnivå er 5%. Det ble også observert at enkelte blandinger hadde dårligere heft mellom stålfibrene og matriksen Tilslaget: Tilslaget i betong med stålfiber krever reduksjon av steinstørrelse og mer finstoff ifølge veiledning av Kanstad. Tilslaget i dette prosjekt er sertifisert knust fjell mellom 8mm til 16mm steinstørrelse og finstoff. Det er oppfattet at dette tilslaget ikke fører til noe særlig problem i forsøket, selv om det gikk brudd gjennom tilslaget ved testing av bjelker uten fiber Pull-out: Stålfiberne oppfører seg på tre måter under testing av restbøyestrekkfasthet. 1. Utrivning (pull-out). Det er både god strekkfasthet og heft mellom betongen og stålfiberen som krever enorm energi under CMOD åpningen. S i d e 55 73

57 2. Fiberbrudd. Det er for mye heft og kanskje dårlig strekkfasthet i stålfiberen som medfører tidlig brudd på stålfiberen 3. Glidning. Det er dårlig heft på betong som fører at stålfibrene trekker seg ut for lett. Punkt 1 er den viktigste faktoren for å oppnå høy restbøyestrekkfasthet. Bjelkene er delt i to etter testinger var ferdig for å se hvordan utrivnings (pull-out) prosessen gikk. Som forklart i kapitell 1 er det forventet at fibrene med endekroker retter bøyninger opp før de trekker seg ut. Men noen få av testene viser at en del av fiberne ikke rettet seg med endekrokene under utrivning (pull-out). Dette indikerer at heften i noen av bjelkene ikke var tilstrekkelig Fibermengde og fiberorientering: Andre faktorer som trolig påvirket restbøyestrekkfasthet er fibermengde og fiber orientering i prøvetverrsnittet. Bedre restbøyestrekkfasthet avhenger av mengde og retningen av fiber som bidrar strekksiden av bjelken. De fleste testbjelkene hadde for lite fiber i rissplanet, og fiberne klumpet seg i et område som ikke gir bidrag. Bjelke er den eneste som har god rest bøyestrekkfasthet og grunnen er at den hadde flere fiber og riktig retning på rissplanen. Se på bildet. Figur nr. 32: Bjelke har best restbøyestrekkfasthet av alle bjelkene S i d e 56 73

58 Figur nr.33: Bjelke har få stålfiber i rissplanet Figur nr. 34: Bjelke fiberne klumper seg til den ene side, samt endrer ikke formen på endekrokene under utrivning. Dette indikerer dårlig heft mellom fiber og betongen. S i d e 57 73

59 3.7 Konklusjon: Konklusjonen er basert på arbeidet og resultater som er funnet i forsøkene som er gjort i prosjektet. Resultatet som er funnet i dette prosjektet rangerer en lav skalla betong duktil i sammenlignet med tradisjonell armert bjelker eller andre stålfiberarmert bjelker som vi har sett. Den lave duktilteten skyldes at den tilsatt fiberdoserig var ikke tilstrekkelig til å øke duktileteten i betong. Andre forhold som er viktig for betongens duktilitet er fiberorientering. I resultatet er det oppdaget at fiberne ikke orienterte seg eller lagde seg den gunstige retning som øker betongensduktilitet. Halv parten av fiber doseringene/fiber mengdene som var brukt i dette prosjektet var Bekaerts minimumsgrense og derfor var for lav doseringsmengder. Med videre arbeid kan man finne ut et utstyr som gjør mulig til å sette fiberne i den retningen hvor strekkfastkapasiteten er viktigste Det konkluderes med at stålfiberbetong har god restbøyestrekkfasthet og kan være et alternativ i forhold til tradisjonell armering dersom man har god kontroll på alle de nødvendige faktorene. Fiber orientering Fiber retning som gir gunst til bøyestrekkfasthet Riktig fiber mengde/doseringsmengder Stålfiber typer med endekrokker Høy fiber strekkfasthet Stålfiber passer best selvkomprimert betong Velgradert tilslag Må til utstyr som gjør mulig til å sette fiberne riktig retning). Betongresepten for prosjektet er B30 (M60). Under blandingen ble det klart at det var vanskelig å støpe ferskbetongen etter det var tilsatt stålfiber i blandingen, dermed er det brukt mer SP-tilsetningsstoff, en økning fra 2.5% til 3.5%. Med betongresept B30 var det forventet at trykktesting skulle være 37 MPa. Terninger uten fiberarmering har vist høy trykkfasthet over 60 MPa, men terninger som inneholdt stålfiber hadde lavere trykkfasthet. Årsaken kan være at stålfiberne har gjort det vanskelig å komprimere ferskbetongen under fylling av terning, som også forårsaket at små luftbobler / luftlommer er dannet i ferskbetongen. S i d e 58 73

60 Totalt er det testet 21 bjelker for å se på bøyestrekkfasthet og restbøyestrekkfasthet som disse bjelkene har. Testen er utført på trepunkts bøyetest iht Bjelker som var uten armering kollapset og delte seg i to på tvers etter brudd. 18 bjelker med forskjellige fibertype og fiberdosering hadde forskjellig bøyestrekkfasthet og restbøyestrekkfasthet. Bjelken hadde tilnærmet bruddlast, og restbøyestrekkfastheten oppførte seg nesten likt etter bruddet untatt bjelke som hadde høy restbøyestrekk etter bruddet. Den dårlige restbøyestrekkfastheten for flere av bjelkene skyldes at fiberne ikke orienterte seg og la seg i den gunstige retningen. S i d e 59 73

61 4 Maskin: B15B06 År : Den nye testmaskinen HIØ har kjøpt: En del av bacheloroppgaven er å teste ut og dokumentere bruk av den nye testmaskinen for bøyestrekkfasthet ved Høgskolen i Østfold. Høgskolen i Østfold har kjøpt en maskin som heretter kalles bøyetestmaskin eller bare testmaskinen. Selv om maskinen kan utføre flere forskjellige tester enn bare bøyetesting. Maskinen er kjøpt for å øke kunnskapen relatert til betongkonstruksjoner til studenter som går på byggingeniør ved Høgskolen i Østfold, avdeling i Fredrikstad. Studentene i denne gruppen er de første studentene som har fått anledning til å bruke og lære om denne bøyetestmaskinen. En del av oppgaven er å skrive en enkel og forståelig manual for bruk av bøyetestmaskinen for andre studentene som skal bruke maskinen senere. Bøyetestmaskinen kan utførere flere type tester, blant annet trykktest, bøyetest, bøyestrekktest og E-modul. Maskinen består av komponenter som gjør det mulig å utføre de forskjellige typetestene. For eksempel for å teste E-modul kreves ekstra utstyr som høgskolen ikke har kjøpt inn med maskinen. Gruppen hadde fokus på å lære hvordan maskinen kan brukes til bøyetest og bøyestrekktest. Dette ble gjort ved å bruke standardiserte bjelker med stålfiber og uten stålfiber. Gruppen har fått to dager opplæring i maskinen av maskinleverandøren som har base i England og Italia, hvor den første dagen ikke var så nyttig på grunn av tidspress fra leverandørens side og maskinen ikke fungerte som den skulle. Det var uheldig at maskinen ikke fungerte som den skulle, men det var kanskje en fordel allikevel for oss fordi vi fikk mulighet til å lære mer på maskinen da vi prøvde å fikse feilen selv. Dag nr. 2 av opplæringen opplevdes som mer nyttig. I denne delen av rapporten beskriver vi kort og generelt om maskinens program. Vi vil også vise skjermbilder og forklare hva noen parameterer og grafer forteller oss. S i d e 60 73

62 4.2 Sammendrag om maskinen: B15B06 År :2015 Gjennomføring av en bjelke test: 1. Start MCC8 multitest program i datamaskinen. 2. Finn tilkobling med datamaskinen og konsollen ved å trykke HOST på konsollen 3. Varme opp maskinen/konsollen minimum 20 minutter ved å klikke startknappen på MCC8 multitest vindu 4. Plasser prøvelegemet på trepunktlast bordet iht. NE Kontroller parameter i test set up og test calibration 6. Sett forskyvningsleseren på de to små klossene på den avskjærte bjelken 7. Nullstill forskyvningen ved å klikk på chech tranducer 8. Start testen ved å klikk på playknappen, og nullstill igjen på forskyvningsleseren som kommer opp. 9. klikk på knappen mellom playknappen og startmotorknappen, og testen vil kjøre 10. Når testen er ferdig trykk på stopp knappen og lagre testen Figur nr. 35 S i d e 61 73

63 4.3 Bøyetestemaskin: Bøyetestemaskinen består av fire deler: Figur nr.36. til høyre pc, midten konsul og til venstre trepunktlastbord 1. Datamaskin 2. Konsoll 3. Forskyvings sensor/ CMOD sensor 4. Tre unktlast bord 4.4 Datamaskin: I datamaskinen er ferdig oppsatt og installert softwareprogram som kommuniserer med konsollen og trepunktlastbordet. Datamaskinen er hovedverktøyet man styrer hele maskinen med. Her leser man også av resultatene. 4.5 Konsoll: Konsollen er hjernen i maskinen og har 8 tilkoblingsmuligheter, men her brukes bare 2 kanaler til forskyvning og trykkmålinger. De to brukte tilkoblingene er kanal 2 og 8. Kanal 2 måles kraften som presser på bjelken, og kanal 8 er forskyvningssensor. I fremtiden kan man utnytte de andre 6 kanalene til å bruke andre typer tester. S i d e 62 73

64 4.5.1 Forskyvningssensor/CMOD sensor: Forskyvningssensor/CMOD sensor er en lang ledning med to stålfinger i spissen. Stålfingerne kan åpne munnen maksimalt 8mm. Forskyvningssensoren kobles til avskjær i målebjelken iht. NE ved hjelp av to små metallklosser som er festet på hver sin side av avskjæringen. Den leser av hvor mye bjelkens munning åpner seg etter opprissing. Se figur nr. Figur nr.37. forskyvningssensor Trepunktlastbord: Trepunktlastbord er den delen av maskinen man legger bjelken som skal testes på. Bordet har navn trepunktlast. Fordi den har tre sirkulær klosser hvor to av dem bærer endene av bjelke fra undersiden. Tredje klossen presser på bjelken med kraft på midten. Figur nr. 38 Trepunktlast bord 2 sirkulære klosser bærer bjelken under. En sirkulær klosse trykker bjelken med k-fart ovenfra S i d e 63 73

65 4.6 Brukerveiledning av program: Først startes datamaskinen før man starten konsollen. Det ventes til datamaskinen er klar for bruk. Deretter startes konsollen ved å slå på Power knappen på ytreveggen av konsollen. På datamaskinen er det innlagt et program som brukes til tre forskjellige testtyper: Datamanager E_Modul MCC8 Multitest Figur nr Bøyestrekktest MCC8 MULTITEST: Som sagt testing av E-modul i denne maskinen krever ekstra utstyr, og vi har ikke vært i gjennom det, dermed går ikke dypere inn på det. Vi sier litt om bøyetesting og litt mer MCC8 MULTITEST. Du klikker knappen på MCC MULTITEST. Det åpner seg et nytt vindu. 1 Vinduet inneholder flere viktige knapper og punkter Figur nr. 40. MCC8 multitest hovedvindu S i d e 64 73

66 1. Menu 2. Åpner de testene som er lagret i datamaskin 3. Lagre testene du har utført 4. Skrive ut rapporten og grafen du har gjort i testen 5. Her gis det adgang til flere innstillinger: - General Set up - Test up - input of different or cyclic tests - calibration function for single channels 6. Vinduet du ser er test vindu 7. Her får du rapportskjema om prøvelegeme 8. Lukke vinduet 9. Her vises grafer fra testing 4.8 Tilkobling: Ved konsollskjermen trykkes HOST for å tilkople konsollen til datamaskinen. Vellykket tilkobling vises grønt lys på nederst delen av MCC8 MULTTEST vinduet. Se på figuren. HOST Grønt lys Figur nr.41 konsulskjerme og MCC8 multitestoppvarmingstid: S i d e 65 73

67 Det er anbefalt å varme opp maskinen minimum 20 minutter i varmetid og 30 minutter på kaldtider før man begynner testingen. Årsaken er at maskinen har hydraulisk trykkpumpe og trenger tid å varm opp oljen, slik at trykkpumpen flytter seg lettere. For slå på motoren på maskinen klikk knappen på MCC8 vinduet. Start moter knapen Figur nr Test settings: Før testing startes er det viktig å gjennomgå parameterene i test settings. Hvis du klikker settingsknappen på øverst av vinduet og velger test settings kommer det opp feedbackark vindu. Velge først den kanalen du vil ha tilbakemelding. I dette tilfeldig er 2 kanaler. Kanal 2 gir deg tilbakemelding om trykkraften. Kanal 8 gir tilbakemelding om forskyvningen. Begge feedbackark vinduer ser likt ut og er fylte anbefalte tall se på Figur nr.44 og 45. l iht. NS av maskin leverandøren. Begge kanaler har et felt fylt med areal (500*150=75000mm^2) se på figur nr. 43. Arealene er bredden ganger spennlengde av bjelken som er avstand mellom de to sirkulære klosser som bærer bjelken fra undersiden. Figur nr. 43 Prøvelegeme areal: S i d e 66 73

68 Feedback canal 2 Feedback canal 8 Feedback canal 2 Vi står kanal 2 Target betyr hvor mye KN stoppes mot pumpen etter tasten har kommet til målet. Kanal 2 og kanal 8 gir tilbakemelding fra testen. Viktig å huke de to kanalene før man starter testen Fylles inn prøvelegemesareal. Figur nr.44 kanal 2. kraft kanal Vi står på kanal 8 Feedbackark kanal 8. Huke disse 2 kanalene alltid Detter er maksimalt CMOD eller forskyvning Må fylles Arealet Figur nr. 45 kanal 8. forskyvnings kanal S i d e 67 73

69 4.9 KP: Kp feltet er viktig å holde øye med gjennom hele testen og kanskje bytte tallet i feltet underveis. Den gir tilbakemelding fra trykkpumpen. For å øke eller redusere tallet avhenger hvor duktil eller stivt prøvelegmet er. Stivere legemet er, jo mer må tallet økes, mens mer duktil legemet er, jo mer må man redusere tallet. En god test viser stabil og nesten rettlinjet graf gjennom de 20 minuttene testingen tar. Ustabil og svingete graf betyr at man må justere kp-tallet. Grafen har kraft på Y-akse og forskyvning på X-aksen. KP kan økes eller reduseres avhenger av legemes duktilitet. Ustabil og svingete graf indikerer endring av KP-tallet Figur nr.46 S i d e 68 73

70 4.10 Grafen: Forskyvningen og tiden i grafen er beskrevet i mikro mm og mikro sekund. Ved å forstørre, minke eller forflytte grafen åpner man låsene ved X-aksen og Y-aksen. Deretter klikke zoomtegnet eller forflyttings-tegnet. Kraft per forskyvni ng Forskyvning per kraft. Y- aksen viser kraft KN og X- aksen forskyvning i mikro mm Låser opp først, deretter klikk på zoom tegn eller forflytting ved å bruke høyre klikk av muse. Forskyv ning per tid Figur nr Steps sequence set up: I steps sequense vinduet fyller man inn de forskjellige stegene i testen. Det er forskyvningen eller CMOD-stegene. Det er åtte steg, hvor det åttende steget er kraften som stopper trykkpumpen ved slutten av testen. Hvert steg har et forskyvingsmål, hastighet, tid og kanal som gir tilbakemelding. Testingen gjennomgår alle stegene sekvensielt. For eksempel steg 1, målet er 100 mikro m på en hastighet 0.83 mikro meter per sekund. Steg 2 er mellom mikro m og hastigheten øker til 1.20 mikro meter per sekund. Det kjøres slik, steg etter steg til det er kommet til 4500 mikro m som er maksimal forskyvning. Det siste steget stopper den hydrauliske pumpen med 200 N/s. Alle forskyvningene får tilbakemelding fra kanal 8, mens kraften fås fra kanal 2. S i d e 69 73

71 Forskyvni ngsteger Kanal som gir tilbakemelding av forskyvningen Steg 8 er det kraft og tilbakemelding fra kanal 2 Figur nr.48 Må hukes alltid Om maskinen: Plassbehov for maskinen er 1,5m lengde, 1,2m bredde og 1m høyde. Testmaskinen inneholder to hoveddeler, nemlig en MCC8 konsoll og en mekanisk bøyetrykkdel. Maskinen er utstyrt med en bærbar pc. Maskinen styres fra PC-en, i tillegg settes de nødvendige data input inn i pc-en, endres hvis man vil, lagres, skrive ut, gjøres til PDF og får fine diagrammer. Deretter kan resultatene tolkes fra pc-en Ergonomi på bøyetestemaskinen: Hensikten med å si litt om ergonomi på maskinen er å fremme helse, miljø og sikkerhet (HMS), og hindre utvikling av arbeidsbetingete belastningslidelser. Dette er også et myndighetskrav. Det er veldig tungt å sette på plass og ta av bjelkene fra legge-plassen i maskinen på grunn av for lav høyde. Man må bøye seg helt ned og stå på knærne. Dette kan være skadelig for ryggen. Den skulle hatt en arbeidshøyde på 100 cm. Gruppens anbefaling er å løfte hele maskinen opp til en riktig arbeidshøyde med et stativ som er dimensjonert for den og gir riktig arbeidshøyde. S i d e 70 73

72 4.14 Støy på testmaskinen: Støy kan føre til eller bidra til bl.a. stress, konsentrasjonsvanskeligheter og andre sykdommer. Sterk støy kan medføre hørselsskader. Støyen fra den nye testmaskinen er ikke veldig høy, men hørbar og litt plagsom Støymåling: I følge av arbeidstilsynet, Gjelder normert ekvivalentnivå = middelverdi i db av det varierende lydnivå en person utsettes for på arbeidsplassen i løpet av én time. Derfor målte gruppen hvor høyt støynivået er. Gjennomsnittet av støynivået i løpet av en time var 77.1 db. Støymåler Lang eksponering for støyen fra maskinen kan være skadelig hvis det ikke benyttes riktig verneutstyr. Gruppen anbefaler å bruke godkjent hørselvern ved bruk av bøyetestmaskinen. S i d e 71 73

73 5 Referanser: Johansen, Anders Heramb (2012). Konstruksjoner og materialer. Mester oppgave. Universitetet i Stavanger. Arbeidstilsynet. Støymåling. Hentet fra Bekaert Norge AS hjemmeside: Kanstad T, al. e. Forslag til retningslinjer for dimensjonering, utførelse og kontroll av fiberarmerte betongkonstruksjoner (2011). Coin project report 29. Bøyetestmaskins bruksanvisning. Control MCC8. Betongboka (2004). Oslo Gyldendal Standard Norge. NS-EN 14651:2005+A1:2007. Standard Norge. EN Prøvingsmetoder for fibere i betong Del 1: Referanse betong. Standard Norge NS-EN Prøvingsmetoder for fibere i betong Del 2: Effekt på styrke. Standard Norge Standard Norge. NS-EN Eurokode 2: Prosjektering av betongkonstruksjoner Del 1-1: Allmenne regler og regler for bygninger. Standard Norge Notater fra forelesningene i Betongteknologi SANDBAKK, S. (2011). Fibre Reinforced Concrete. Evaluation of test methods and material development. Dr.grad, NTNU Sørensen SI. Betongkonstruksjoner: beregning og dimensjonering etter Eurocode 2. Trondheim: Tapir akademisk forl Høie, Truls Holm og Vermedal, Andreas (2012). Vurdering av basalt- og stålfibres effekt og mekaniske egenskaper i jetpeler. Masteroppgave fra NTNU Standerd Norge. NS-EN :2009 Prøving av herdnet betong. Del 3: Prøvelegemers trykkfasthet S i d e 72 73

74 6 Vedlegg: 6.1 Betongresept 6.2 Blandeskjema: 6.3 Stålfibertype 6.4 Trykktest resultat 6.5 Moment kapasitet for fiberarmert betong 6.6 Skjermbilder fra maskinresultat 6.7 Møtereferat S i d e 73 73

75

76 Vedlegg 6.2 Blandeskjema BLANDESKJEMA Gruppe nr. B15B06 Støptdato: MATERIALSAMMENSETNING 25 liter 31 litter SEMENT FA 100 kg 8,875 1,005 TILSAG Tørr fingrus kg 27,675 34,317 Tilleg for vann innhold 1,336 1,6575 Sum fingrus 29, Tørr stein Tilleg for vann Nødvendig steinmengde 16,523 20,491 VANN: Sum vanntilsetning i følge V/C- forhold 4,875 6,045 -Vann i grus og stein kg 1,336 1,6575 -Vann i tilsetningsstoff/blanding på 20kg/m^3 0,0512 0,08043 kg Nødvendig vannmengde kg 3,487 4,307 TILSETNINGSSTOFF Type Mengde 0,0625 0,09808 FIBER STÅL Type Mengde kg KONSTANS: Synkkjegle mm Tempertur c PRØVELEGMER: Terninger 100x100x100 Antall 2 2 Bjelker 150x150x550 Antall 2 2 HERDEBETINGELSER: Vannlagring i grader 20 C 20 C STØPPEDATO

77 Vedlegg 6.2 Blandeskjema Gruppe nr. B15B06 Støptdato: MATERIALSAMMENSETNING 14 liter 20kg/m^3 31 litter 20kg/m^3 SEMENT FA 100 kg 4,97 11,005 TILSAG Tørr fingrus kg 15, Tilleg for vann innhold4.47% 0, Sum fingrus 16, Tørr stein 9, Tilleg for vann Nødvendig steinmengde 9, VANN: Sum vanntilsetning i følge V/C- forhold 2, Vann i grus og stein kg 0, Vann i tilsetningsstoff/blanding på 20kg/m^3 0, kg Nødvendig vannmengde kg 1, TILSETNINGSSTOFF Type Mengde 0, FIBER STÅL Type Dramax 3D 45/50BL Mengde kg 0, KONSTANS: Synkkjegle mm Tempertur c PRØVELEGMER: Terninger 100x100x100 Antall 3 Bjelker 150x150x550 Antall 1 2 HERDEBETINGELSER: Vannlagring i grader 20 C 20 C STØPPEDATO

78 Vedlegg 6.2 Blandeskjema Gruppe nr.b15b06 Støptdato: MATERIALSAMMENSETNING 14 liter 40kg/m^3 31 litter 40kg/m^3 SEMENT FA 100 kg 4, TILSAG Tørr fingrus kg 15, Tilleg for vann innhold 0, Sum fingrus 16, Tørr stein 9, Tilleg for vann Nødvendig steinmengde 9, VANN: Sum vanntilsetning i følge V/C- forhold 2, Vann i grus og stein kg 0, Vann i tilsetningsstoff/blanding på 20kg/m^3 0, kg Nødvendig vannmengde kg 1, TILSETNINGSSTOFF Type Mengde 0, FIBER STÅL Type Dramax 3D 45/50BL Mengde kg KONSTANS: Synkkjegle mm Tempertur c PRØVELEGMER: Terninger 100x100x100 Antall 2 1 Bjelker 150x150x550 Antall 1 2 HERDEBETINGELSER: Vannlagring i grader 20 C 20 C STØPPEDATO

79 Vedlegg 6.2 Blandeskjema Gruppe B15B06 Støptdato: MATERIALSAMMENSETNING 17 liter 35kg/m^3 26 litter 35kg/m^3 SEMENT FA 100 kg ,23 TILSAG Tørr fingrus kg ,782 Tilleg for vann innhold ,007 Sum fingrus ,789 Tørr stein Tilleg for vann Nødvendig steinmengde ,186 VANN: Sum vanntilsetning i følge V/C- forhold ,07 -Vann i grus og stein kg ,007 -Vann i tilsetningsstoff/blanding på 20kg/m^ ,0677 kg Nødvendig vannmengde kg ,995 TILSETNINGSSTOFF Type Mengde 0, ,0826 FIBER STÅL Type Dramax 65/60 GB Mengde kg ,91 KONSTANS: Synkkjegle mm Tempertur c PRØVELEGMER: Terninger 100x100x100 Antall 3 1 Bjelker 150x150x550 Antall 1 2 HERDEBETINGELSER: Vannlagring i grader 20 C 20 C STØPPEDATO

80 Vedlegg 6.2 Blandeskjema Gruppe B15B06 Støptdato: MATERIALSAMMENSETNING 17 litter 15kg/m^3 26 litter 15kg/m^3 SEMENT FA 100 kg 6,035 9,23 TILSAG Tørr fingrus kg 18,82 28,782 Tilleg for vann innhold 3,5% 0,657 1,007 Sum fingrus 19,237 29,789 Tørr stein Tilleg for vann Nødvendig steinmengde 11,237 17,186 VANN: Sum vanntilsetning i følge V/C- forhold 3,315 5,07 -Vann i grus og stein kg 0,6587 1,007 -Vann i tilsetningsstoff 3,5% kg 0,0443 0,0877 Nødvendig vannmengde kg 2,612 3,995 TILSETNINGSSTOFF Type Mengde 0, ,0826 FIBER STÅL Type Dramax 65/60 GB Mengde kg 0,255 0,39 KONSTANS: Synkkjegle mm 18 Tempertur c PRØVELEGMER: Terninger 100x100x100 Antall 3 1 Bjelker 150x150x550 Antall 1 2 HERDEBETINGELSER: Vannlagring i grader 20 C 20 C STØPPEDATO

81 Vedlegg 6.2 Blandeskjema Gruppe B15B06 Støptdato: MATERIALSAMMENSETNING 17 liter 10kg/m^3 26 litter 10kg/m^3 SEMENT FA 100 kg 6,035 9,23 TILSAG Tørr fingrus kg Tilleg for vann innhold Sum fingrus Tørr stein 11,237 17,186 Tilleg for vann Nødvendig steinmengde 11,237 17,186 VANN: Sum vanntilsetning i følge V/C- forhold 3,315 5,07 -Vann i grus og stein kg 0,7227 1,151 -Vann i tilsetningsstoff kg 0, ,0677 Nødvendig vannmengde kg 2,548 3,8513 TILSETNINGSSTOFF Type 18% TØRRSTOFF (ViscoCrete RMC-420M) Mengde 0,054 0,0826 FIBER STÅL Type Dramax 3D 80/60 BG Mengde kg 0,17 0,26 KONSTANS: Synkkjegle mm Tempertur c PRØVELEGMER: Terninger 100x100x100 Antall 4 Bjelker 150x150x550 Antall 1 2 HERDEBETINGELSER: Vannlagring i grader 20 C 20 C STØPPEDATO

82 Vedlegg 6.2 Blandeskjema Gruppe B15B06 støptdato: MATERIALSAMMENSETNING 17 liter 30kg/m^3 26 litter 30kg/m^3 SEMENT FA 100 kg 6,035 9,23 TILSAG Tørr fingrus kg 18,819 28,782 Tilleg for vann innhold 4% 0,7275 1,151 Sum fingrus 19,546 29,933 Tørr stein 11,237 17,186 Tilleg for vann Nødvendig steinmengde 11,237 17,186 VANN: Sum vanntilsetning i følge V/C- forhold -Vann i grus og stein kg 0,7227 1,151 -Vann i tilsetningsstoff kg 0, ,0677 Nødvendig vannmengde kg 2,548 3,8513 TILSETNINGSSTOFF Type 18% TØRRSTOFF (ViscoCrete RMC-420M) Mengde 0,054 0,054 FIBER STÅL Type Dramax 3D 80/60 BG Mengde kg 0,51 0,78 KONSTANS: Synkkjegle mm Tempertur c PRØVELEGMER: Terninger 100x100x100 Antall 4 0 Bjelker 150x150x550 Antall 1 2 HERDEBETINGELSER: Vannlagring i grader 20 C 20 C STØPPEDATO

83 Dramix Data Sheet Aspect ratio Length Bright Loose 3DDramix 45/50 L 0749-CPD EN Conforms to ASTM A820 DRAMIX 3D Dramix 3D is the reference in steel fibre reinforcement. Combining high performance, durability and ease-of-use, 3D provides you with a time-saving and cost-efficient solution for most common applications. PERFORMANCE Material properties Tensile strength: R m,nom : N/mm 2 Tolerances: ± 7,5% Avg Young s Modulus: ± N/mm 2 Geometry Fibre family Length (l) 50 mm 3DDramix PRODUCT CERTIFICATES 0749-CPD EN Conforms to ASTM A820 Dramix is certified for structural use according to EN (system 1 ). Detailed information is available on request. SYSTEM CERTIFICATES > original anchorage > standard tensile strength Dramix 3D is a cost efficient solution for > flooring > tunnel applications > precast > residential applications Diameter (d) 1,05 mm Aspect ratio (l/d) 45 Fibre network All Dramix plants are ISO 9001 and ISO certified. PACKAGING Bekaert supplies all of the support you need for your project. We help you determine the most suitable fibre types, calculate optimal dosages, select the right concrete quality. Contact your local support. 2,9 km per m 3 (for 20 kg/m 3 ) fibres/kg Minimum dosage: 20 kg per m 3 (according to CE) Go to for our recommendations on handling, dosing and mixing. Dramix range 5DDramix 4DDramix Dramix 3DDramix BAGS 20 kg BIG BAG 800 kg Modifications reserved. All details describe our products in general form only. For detailed information, product specifications available on request. Tensile strength Wire ductility Anchorage strength STORAGE KEEP DRY NO STACKING /2012

84 Dramix Data Sheet Aspect ratio Length Bright Glued 3DDramix 65/60 G 0749-CPD EN Conforms to ASTM A820 DRAMIX 3D Dramix 3D is the reference in steel fibre reinforcement. Combining high performance, durability and ease-of-use, 3D provides you with a time-saving and cost-efficient solution for most common applications. PERFORMANCE Material properties Tensile strength: R m,nom : N/mm 2 Tolerances: ± 7,5% Avg Young s Modulus: ± N/mm 2 Geometry Fibre family Length (l) 60 mm 3DDramix PRODUCT CERTIFICATES 0749-CPD EN Conforms to ASTM A820 Dramix is certified for structural use according to EN (system 1 ). Detailed information is available on request. SYSTEM CERTIFICATES > original anchorage > standard tensile strength Dramix 3D is a cost efficient solution for > flooring > tunnel applications > precast > residential applications Diameter (d) 0,90 mm Aspect ratio (l/d) 65 Fibre network All Dramix plants are ISO 9001 and ISO certified. PACKAGING Bekaert supplies all of the support you need for your project. We help you determine the most suitable fibre types, calculate optimal dosages, select the right concrete quality. Contact your local support. 3,0 km per m 3 (for 15 kg/m 3 ) fibres/kg Minimum dosage: 15 kg per m 3 (according to CE) Go to for our recommendations on handling, dosing and mixing. Dramix range 5DDramix 4DDramix Dramix 3DDramix BAGS 20 kg BIG BAG 1100 kg Modifications reserved. All details describe our products in general form only. For detailed information, product specifications available on request. Tensile strength Wire ductility Anchorage strength STORAGE KEEP DRY NO STACKING /2012

85 Dramix Data Sheet Aspect ratio Length Bright Glued 3DDramix 80/60 G 0749-CPD EN Conforms to ASTM A820 DRAMIX 3D Dramix 3D is the reference in steel fibre reinforcement. Combining high performance, durability and ease-of-use, 3D provides you with a time-saving and cost-efficient solution for most common applications. PERFORMANCE Material properties Tensile strength: R m,nom : N/mm 2 Tolerances: ± 7,5% Avg Young s Modulus: ± N/mm 2 Geometry Fibre family Length (l) 60 mm 3DDramix PRODUCT CERTIFICATES 0749-CPD EN Conforms to ASTM A820 Dramix is certified for structural use according to EN (system 1 ). Detailed information is available on request. SYSTEM CERTIFICATES > original anchorage > standard tensile strength Dramix 3D is a cost efficient solution for > flooring > tunnel applications > precast > residential applications Diameter (d) 0,75 mm Aspect ratio (l/d) 80 Fibre network All Dramix plants are ISO 9001 and ISO certified. PACKAGING Bekaert supplies all of the support you need for your project. We help you determine the most suitable fibre types, calculate optimal dosages, select the right concrete quality. Contact your local support. 2,9 km per m 3 (for 10 kg/m 3 ) fibres/kg Minimum dosage: 10 kg per m 3 (according to CE) Go to for our recommendations on handling, dosing and mixing. Dramix range 5DDramix 4DDramix Dramix 3DDramix BAGS 20 kg BIG BAG 1100 kg Modifications reserved. All details describe our products in general form only. For detailed information, product specifications available on request. Tensile strength Wire ductility Anchorage strength STORAGE KEEP DRY NO STACKING /2012

86 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat 6.4 Trykktest resultat Støpested: Betongtype: Betonglaboratoriet ved Høgskolen i Østfold B30 Uten fiber Støpt dato: Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Trykkfasthet N/mm^2 60,9 60,7 61,0 Densitet kg/m^3 238,8 2378,7 2383,8 Midl.trykkfasthet N/mm^2 60,867 Gjenn.densitet kg/m^ Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,372 1,3769 0, ,362 1,369 0, ,391 1,388 1,003 Densitet = Vekt i luft Volum = Vekt i luft Vekt i vann Volum Middeltrykk = gjennomsnitt av trykket

87 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat Gruppe Nr: B15B06 Trykktest Fibertype: Dramix 3D 45/50BL Støpt dato: Fibermengde: 20kg/m^3 Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Trykkfasthet N/mm^2 59,7 60,0 48,2 Densitet kg/m^3 2382,8 2411,9 2387,1 Midl.trykkfasthet N/mm^2 55,97 Gjenn.densitet kg/m^ Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,359 1,369 0, ,383 1,395 0, ,368 1,376 0,992

88 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat Gruppe Nr: B15B06 Trykktest Støpested: Betongtype: Betonglaboratoriet ved Høgskolen i Østfold B30 Fibertype: Dramix 3D 45/50BL Støpt dato: Fibermengde: 40kg/m^3 Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Trykkfasthet N/mm^2 58,1 56,0 53,8 Densitet kg/m^ Midl.trykkfasthet N/mm^2 55,97 Gjenn.densitet kg/m^ Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,406 1,400 1, ,386 1,387 0, ,400 1,395 1,005

89 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat Gruppe Nr: B15B06 Trykktest Støpested: Betongtype: Betonglaboratoriet ved Høgskolen i Østfold B30 Fibertype: Dramix 3D 65/60BG Støpt dato: Fibermengde: 15kg/m^3 Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Trykkfasthet N/mm^2 48,9 37,7 50,1 Densitet kg/m^ Midl.trykkfasthet N/mm^2 45,57 Gjenn.densitet kg/m^ Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,316 1,320 0, ,227 1,218 1, ,353 1,351 1,002

90 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat Gruppe Nr: B15B06 Trykktest Støpested: Betongtype: Betonglaboratoriet ved Høgskolen i Østfold B30 Fibertype: Dramix 3D 65/60 BG Støpt dato: Fibermengde: 35kg/m^3 Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Trykkfasthet N/mm^2 51,1 51,2 51,4 Densitet kg/m^ Midl.trykkfasthet N/mm^2 51,23 Gjenn.densitet kg/m^ Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,407 1,386 1, ,394 1,391 1, ,421 1,405 1,016

91 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat Gruppe Nr: B15B06 Trykktest Støpested: Betongtype: Betonglaboratoriet ved Høgskolen i Østfold B30 Fibertype: Dramix 3D 80/60 BG Støpt dato: Fibermengde: 10kg/m^3 Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Trykkfasthet N/mm^2 39,2 12,9 44,1 Densitet kg/m^ Midl.trykkfasthet N/mm^2 32,07 Gjenn.densitet kg/m^3 2302,6 Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,320 1,311 1, ,310 1,312 0, ,278 1,285 0,993

92 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat Gruppe Nr: B15B06 Trykktest Støpested: Betongtype: Betonglaboratoriet ved Høgskolen i Østfold B30 Fibertype: Dramix 3D 80/60 BG Støpt dato: Fibermengde: 30kg/m^3 Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Trykkfasthet N/mm^2 53,4 54,4 53,0 Densitet kg/m^ Midl.trykkfasthet N/mm^2 53,6 Gjenn.densitet kg/m^ Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,362 1,367 0, ,420 1,4,5 1, ,345 1,361 0,984 Gruppe Nr: B15B06

93 Vedlegg 6.4 Trykktest resultat Trykktest Støpested: Betongtype: Betonglaboratoriet ved Høgskolen i Østfold B30 Fibertype: Dramix 3D 65/60 BG Støpt dato: Fibermengde: 30kg/m^3 Prøve dato: Prøve Nr: Prøvealder: 48 døgn 48 døgn 48 døgn Høyde mm Sidekanter (d) mm Trykkflate mm^ Planhet avvik trykkflate<+/- 0,0006d Trykkfasthet N/mm^2 51,1 51,2 51,4 Densitet kg/m^3 2,357 2,387 2,383 Midl.trykkfasthet N/mm^2 Gjenn.densitet kg/m^3 Prøve Nr: Vekt i luft (kg) Vekt i vann (kg) Volum (dm^3) 1 2,407 1,386 1, ,394 1,391 1, ,421 1,405 1,016

94 Vedlegg 6.5 Momentkapasitet for fiberarmert betong 6.5 Moment kapasitet for fiberarmert betong: Bjelke1.2 f R,3 Differanse= Kvadratisk av Variansen Standardavviket Gjenn.snit-f,3 differanse bjelke ,056-0,1265 0,016 0,02508 = Variensen 3 bjelke ,2227 0,0402 0,0016 0,00836 =0,0914 bjelke ,269 0,0865 0,00748 Sum 0,02508 Gjennomsnitt 1,1825 bjelke1.2 f R,3 K s f Rk,3 = f R,3 k s f fk,res,2,5 = 0,37 f Rk,3 γ cf f ftd,res,2,5 = f fk,res,2,5 1,18 1,7 0,09 1,027 0,38 1,5 0,25 0,23 γ cf M Rd = 0,4*f ftd,,2,5 b h s 2 [knm] Bjelke1.3 f R,3 Differanse= Kvadratisk av Variansen Standardavviket Gjenn.snit-f,3 differanse 0,3 bjelke ,58-0,39 0,1521 = 0,1 Variensen 3 bjelke ,36 0,39 0,1521 =0,316 bjelke ,98 0,01 0,0001 Sum 0,30 Gjennomsnitt 0,97 bjelke1.3 f R,3 K s f Rk,3 f fk,res,2,5 γ cf f ftd,res,2,5 M Rd = = f R,3 k = 0,37 s f = f 2 fk,res,2,5 0,4*f ftd,,2,5 b h s Rk,3 γ cf [knm] 0,97 1,7 0,3 0,46 0,17 1,5 0,113 0,106 Bjelke1.4 f R,3 Differanse= Gjenn.snit-f,3 Kvadratisk av differanse 1,096 bjelke ,7 0,49 3 0,365 bjelke ,52 0,78 0,60 bjelke ,38-0,08 0,0064 Summ 1,096 Gjennomsnitt 1,3 bjelke1.4 f R,3 K s f Rk,3 = f R,3 k s Variansen Standardavviket «s» f fk,res,2,5 γ cf f ftd,res,2,5 = 0,37 f = f fk,res,2,5 Rk,3 γ cf 1,3 1,7 0,6 0,28 0,1 1,5 0,07 0,065 Variensen =0,6 M Rd = 0,4*f ftd,,2,5 b h s 2 [knm]

95 Vedlegg 6.5 Momentkapasitet for fiberarmert betong Bjelke1.5 f R,3 Differanse= Kvadratisk av Variansen standardavviket Gjenn.snit-f,3 differanse 8,008 bjelke ,8-2,29 5,244 Variensen 3 bjelke ,06 1,44 2,074 2,67 =1,634 bjelke ,68 0,83 0,69 Summ 8,008 Gjennomsnitt 2,51 bjelke1.5 f R,3 K s f Rk,3 = f R,3 k s 2,51 1, 7 f fk,res,2,5 = 0,37 f Rk,3 γ cf f ftd,res,2,5 = f fk,res,2,5 1,63-0,26-0,1 1,5-0,064-0,06 γ cf M Rd = 2 0,4*f ftd,,2,5 b h s [knm] Momentkapasitet er negativ fortegn og skyldes at standardavviket er store og fører at f,3 = f R,3 k s blir mindre enn null. Dermed vil prøvebjelken 1.5 generelt ikke ha tilstrekkelig momentkapasitet. Bjelke1.6 f R,3 Differanse= Kvadratisk av Variansen Standardavviket Gjenn.snit-f,3 differanse 0,178 bjelke16.1 1,037 0,297 0,088 Variensen 2 bjelke ,74 0,3 0,09 0,089 =0,298 bjelke #.... Sum 0,178 Gjennomsnitt 0,74 bjelke1.5 f R,3 k s f Rk,3 = f R,3 k s f fk,res,2,5 = 0,37 f Rk,3 1, 0,3 0,23 0,085 1,5 0,057 0,053 7 # Bjelke nr: ble ødelagt dermed er ikke regnet med. Bjelke nr: 1.7: 2 av de tre bjelkene er blitt ødelagt. Så er det ikke mulig å lage slik tabell som viser momentkapasitet etter hensyn til standardavviket. Etter å ha sammenlignet med alle prøvebjelkene som lykkes er bjelke nr:1.2, som gir størst momentkapasitet etter Kanstad[NTNU] sin veiledning γ cf f ftd,res,2,5 = f fk,res,2,5 γ cf M Rd = 2 0,4*f ftd,,2,5 b h s [knm]

96 Vedlegg 6.6 skjermebilde fra maskinresultat 6.4 Skjermbilde fra maskinresultat figur : bjelke Figur: bjelke1.1.2 Figur: bjelke 1.1.3

97 Vedlegg 6.6 skjermebilde fra maskinresultat Figur: bjelke1.2.1 Figur: bjelke Figur: bjelke 1.2.3

98 Vedlegg 6.6 skjermebilde fra maskinresultat Figur: bjelke Figur: bjelke Figur: bjelke1.3.3

99 Vedlegg 6.6 skjermebilde fra maskinresultat Figur : bjelke Figur : bjelke1.4.2 Figur: bjelke 1.4.3

100 Vedlegg 6.6 skjermebilde fra maskinresultat Figur: bjelke Figur: bjelke Figur: bjelke 1.5.3

101 Vedlegg 6.6 skjermebilde fra maskinresultat Figur: bjelke Figur: bjelke Figur:bjelke1.6.3