Verktøykasse for proporsjonering av betong med knust tilslag

Hovedmålet til prosjektet er å utvide kunnskapen om hvordan kan betongsammensetninger baserte på knust tilslag optimaliseres, spesielt angående finfraksjonene (mindre enn 125 mikroner) i en kombinasjon med ulike sementtyper og plastiserende tilsetningsstoffer, dvs. "mikro-proporsjoneringen". I den første halvdelen av undersøkelsen har vi i hovedsak fokusert på å etablere prøvingsmetodikk til knust filler (partikkelstørrelse distribusjon, spesifikt overflate, kornform, vannabsorbsjon osv.) og å skaffe materialer (knuste finstoff) for matriks (fillermodifisert sementpasta) og betong blandinger. Den første publikasjonen med undersøkelse om prøvningsmetodikk til knust tilslag har blitt publisert i løpet av 2014, og det skal publiseres to til i løpet av neste år. Vi har også samlet ti referanse-tilslagsmaterialer (ca. 22 tonn av 4/22 mm fraksjoner) fra det hele spektrumet av geologi i Norge- kvartsitt, anortositt, dolomitt, kalkstein, aplitt, basalt, gneis, granitt og mylonittisk kvarts-dioritt. Disse har blitt sendt til Metso Minerals testverket i Finland hvor det ble gjennomført et knuseforsøk med såkalt VSI-knuser ("rotopaktor") for å produsere finstoff i en kontrollert måte. Etterpå ble 0/2 mm produktene fra knusing sendt med båt til Metso Minerals vind-sikting laboratoriet i Pennsylvania, USA hvor 0/2 mm materialene ble vind-siktet i 0/20, 20/60 and 60/125 mikron fraksjoner. Disse har nå ble mottatt tilbake i Norge, og vi har utført karakteriseringen og uttesting i betong. Resultatene fra disse testene kommer til å bli publisert i løpet av neste år.

Naturtilslag av god kvalitet er en begrenset ressurs, og vil i løpet av relativt kort tid måtte erstattes av industrielt framstilte tilslag. All erfaring har vist at slike tilslag, spesielt finfraksjonene, har andre egenskaper enn naturtilslag. Vi kan der for ikke forvente at materialmodellene fra den tradisjonelle betongteknologien kan brukes til å optimalisere betongsammensetninger basert på knuste tilslag. Dette har i praksis vært kjent lenge, men betongbransjen har likevel ikke prioritert utviklings arbeid på dette feltet i tilstrekkelig grad. En del ressurser er brukt på metoder og utstyr for prosessering av tilslaget, men lite er gjort for å utvikle reseptteknologi tilpasset slike tilslag. Dette har i sin tur ført til at tilslagsindustrien ikke har kunnet optimalisere sine prosesser og produkter basert på oppdaterte spesifikasjoner fra betongindustrien. Det finnes derfor også få eksempler på bedrifter i betongindustrien som har lyktes i sine forsøk på å utvikle produkter og prosesser tilpasset 10 0% industrielt framstilte tilslag. PhD- arbeidet vil ta utgangspunkt i partikkel-matriksmodellen (Mørtsell, Smeplass, 1996). Det vil bli lagt vekt på å undersøke hvordan fillere (partikler < 125µm) i knuste tilslag påvirker matriksens fundamentale reolo gi, og beskrive hvordan slike materialer kan optimaliseres for å gi best mulig interaksjon med ulike typer bindemidler og bindemiddelsammensetninger. Det hører med å studere hvordan og i hvor stor grad ulike typer plastiserende tilsetningsstoffer kan bruk es for å styre matriksens reologi ved bruk av slike fillere. Undersøkelsene vil i hovedsak være basert på etablert og dokumentert prøvingsmetodikk, men det kan også være aktuelt å videreutvikle metoder og prøvingsutstyr. Prosjektet vil være dermed relativ t ressurskrevende rent eksperimentelt. Oppnådde resultater verifiseres ved utvikling og reologisk prøving av betonger basert på et utvalg matrikssammensetninger. Det vil bli lagt vekt på å utvikle matrikstype