Autogenous Phenomena in Cement-Based Materials

Denne afhandling er skrevet med henblik på opnåelse af den danske doktorgrad i teknik, dr.techn. Den vedrører autogene fænomener i cementbaserede materialer – primært deformation og ændring af den relative luftfugtighed (RF). I afhandlingen er det belyst, hvordan betydningen af disse fænomener blev identificeret, og hvordan den nødvendige, tilhørende måleteknik blev udviklet. Efterfølgende er der gjort rede for den undersøgelse, beskrivelse og kortlægning, der er gennemført. Sluttelig præsenteres en ny teknologi til modvirkning af disse fænomener. Identifikation af autogent svind. I begyndelsen af 1980erne fandt en dramatisk udvikling sted inden for betonområdet. Det var introduktionen af nye tilsætningsstoffer såsom mikrosilica og superplastificeringsmiddel, som muliggjorde fremstilling af beton med trykstyrker op til 10 gange højere end for konventionel beton. Desværre viste disse betoner også en stærkt forøget tendens til at udvikle revner under hærdningen. I sidste halvdel af 1980erne gennemførte vi en undersøgelse af denne problemstilling. Som en nødvendig del af denne undersøgelse blev der udviklet en speciel teknik til måling af autogen deformation. På denne baggrund kunne vi konstatere, at autogent svind var den sandsynlige årsag til revnedannelserne. Kortlægning af autogen deformation og RF-ændring. Autogen deformation er nært knyttet til autogen RF-ændring i det cementbaserede materiale. RF er en termodynamisk tilstandsstørrelse, som giver vigtig, supplerende information om de mekanismer, som styrer deformationsforløbet. I forbindelse med denne afhandling er disse to fænomener blevet studeret gennem flere år. Den gennemgående tilgang har været at variere en lang række systemparametre – bl.a. temperatur, mikrosilicatilsætning, cementtype og vand/cement-forhold – og via en efterfølgende modeldannelse og analyse at beskrive de autogene fænomener. Dette studie viser at især det cementbaserede materiales porestruktur spiller en helt central rolle for udvikling af autogent svind. Dette er en væsentlig årsag til at mikrosilica kan forøge autogent svind betydeligt, idet mikrosilica virker forfinende på porestrukturen. Modvirkning af autogent svind. I litteraturen er beskrevet flere forskellige teknikker til modvirkning af revnedannelse som følge af autogent svind. Nogle af disse teknikker anvendes i praksis, men hyppigt virker de snarere som symptombehandling end som en grundlæggende problemløsning. I denne afhandling er foreslået en ny teknik, der direkte sigter på at modvirke autogent svind. Teknikken består i at tilsætte partikler af superabsorberende polymerer, SAP, ved blandingen af det cementbaserede materiale. Under blandingen kvælder SAP-partiklerne op og danner små vandfyldte depoter og modificerer det cementbaserede materiales porestruktur. Ved cementens bindemiddelreaktion kan tilstedeværelsen af disse vandepoter forhindre det autogene svind. Teknikken er teoretisk underbygget og dens funktion eftervist i laboratoriet. En implementering i praksis er ikke gennemført endnu. Videre forskning. I denne afhandling er nogle forhold vedrørende autogene fænomener blevet klarlagt og nogle problemstillinger blevet løst. Sideløbende med dette er der dog også dukket en række nye udfordringer op, både af eksperimentel og teoretisk karakter. Eksempler på dette omfatter behovet for en meningsfuld, eksperimentel definition af afbinding samt en operationel, teoretisk beskrivelse af sammenhængen mellem autogen deformation og RF-ændring. Specifikt vedrørende den foreslåede løsningsstrategi for autogent svind åbner denne afhandling op for en række nye muligheder. Som et eksempel på dette kan SAP-tilsætning til cementbaserede materialer danne basis for en ny hærdeteknologi.