Betongarbeid (2. utgave) BM (9788211037848)

Betongarbeid

Betongarbeid, 2. utgave Denne læreboka er populær for elever i videregående skole, lærlinger og praksiskandidater. Den er nå oppdatert mht. fagutvikling og nye læreplaner. Boka tar utgangspunkt i kompetansemålene i læreplan vg3 betongfaget opplæring i bedrift.

Betongarbeid

Her er en inngående beskrivelse av både det praktiske og det teoretiske som kreves av en betongfagarbeider.

Med denne læreboka sikres en god sammenheng mellom opplæring i skole og bedrift. Dette er den første komplette læreboka om betongfaget etter at de fire tidligere lærefaga ble slått sammen: betong- og grunnarbeid, forskaling, armering og betongindustri.

Betongfaget

Målgruppen er elever på vg1 bygg- og anleggsteknikk (yrkesfaglig fordypning), elever på vg2 betong og mur og lærlinger i betongfaget. I tillegg er boka et oppslagsverk for erfarne betongfagarbeidere, og aktuell støttelitteratur for ingeniørstudenter. Boka har to deler: Material- og produktlære Utførelse på byggeplass

www.eba.no

BOKMÅL

vg2 betong og mur vg3 betongfaget BM

vg2 vg3

ISBN 978-82-11-03784-8

vg2

vg3

Eldar Juliebø

Eldar Juliebø

Betongarbeid Vg2 og vg3 Betongfaget 2. utgave Bokmål

Copyright © 2023 by Vigmostad & Bjørke AS All Rights Reserved 1. utgave 2014 2. utgave 2023 / 1. opplag 2023 ISBN: 978-82-11-03784-8 Grafisk produksjon: John Grieg, Bergen Bidragsytere til følgende kapitler i 1. utgaven, oppdatert/endret i 2. utgaven av Eldar Juliebø:: 4 Forskaling: funksjon, produkter og toleranser

Fredd Søby og Erik Bergseter

6 Spennarmert betong: produksjon og typer

Steinar Røine

7 Planlegging av betongarbeid og tilrigging på byggeplass

Erik Bergseter

8 Forskalingsarbeid

Fredd Søby og Erik Bergseter

10 Betongstøping

Steinar Røine

11 Elementmontasje

Steinar Røine

Design: Scandinavian Design Group Omslagsfoto av Tresfjordbrua, Vestnes i Møre og Romsdal. Foto: Knut Opeide.

Illustrasjoner: David Keeping, © Anne Nord, sider: 507, 508(1), 527, 529(1).

Flere illustrasjoner i kapittel 6 og 11 er hentet fra Betongelementboka med tillatelse fra Betong Norge – Betongelementforeningen.

Stock bilder:

s. 56 ©Franck Boston/shutterstock

s. 10 ©wellstudio /unsplash.

s. 83 ©Nordroden/shutterstock.

s. 11 ©JETSADAPHOTO/iStock.

s. 266 ©Scott Blake/unsplash.

s. 14 ©Morten Hval/NTB

s. 267 ©Narin Nonthamand/shutterstock.

s. 27 ©Andrei Popescu/unsplash.

s. 333 ©Kateryna Mashkevych/shutterstock.

s. 28 (1) ©Pavel Ilyukhin/shutterstock.

s. 379 ©Ricardo Gomez Angelunsplash.

s. 29 (2) ©Dave Goodman/shutterstock.

s. 422 ©Bannafarsai_Stock/shutterstock

Spørsmål om denne boka kan rettes til: Fagbokforlaget Kanalveien 51 5068 Bergen Tlf.: 55 38 88 00 e-post: fagbokforlaget@fagbokforlaget.no www.fagbokforlaget.no Materialet er vernet etter åndsverkloven.

Uten uttrykkelig samtykke er eksemplarfremstilling bare tillatt når det er hjemlet i lov eller avtale med Kopinor.

Vigmostad & Bjørke AS er Miljøfyrtårn-sertifisert, og bøkene er produsert i miljøsertifiserte trykkerier.

Forord Betongarbeid ble utgitt første gang i 2014 av Byggenæringens Forlag på oppdrag fra Entreprenørforeningen – Bygg og Anlegg (EBA). Erfaring viser at boka er tatt i bruk både på vg1 og vg2 innenfor yrkesfaglig fordypning og programfag i skolen. I tillegg bruker opplæringskontorene den overfor sine lærlinger på vg3 betongfaget opplæring i bedrift.

Betongfaget er ett av 28 fag som springer ut av vg1 byggog anleggsteknikk. For å tydeliggjøre betongfaget tidlig i skolen, har vi tro på gjennomgående læremidler som tar utgangspunkt i kompetansemålene i læreplan på vg3-nivå.

Læreboka inneholder en beskrivelse av både det praktiske og det teoretiske som kreves for en betongfagarbeider. Målgruppen er elever på vg1 bygg- og anleggsteknikk, innenfor yrkesfaglig fordypning, elever på vg2 betong og mur innenfor programfagene og yrkesfaglig fordypning og lærlinger i betongfaget. I tillegg er boka et oppslagsverk for erfarne betongfagarbeidere, og lærebok for praksiskandidater og fagbrev på jobb-kandidater.

2. utgave er oppdatert mht. fagutvikling og nye læreplaner på vg2 betong og mur (2021) og vg3 betongfaget (2022) i Fagfornyelsen.

Boka har to deler: 1: Material- og produktlære 2: Utførelse på byggeplass Oslo, oktober 2023 Thomas Norland, kompetansesjef Entreprenørforeningen – Bygg og Anlegg

4

Innhold Del 1 Material- og produktlære ...........10 Kapittel 1

Betong som byggemateriale .....................11 Betongens tekniske egenskaper .........................14 Fasthet .......................................................14 Bestandighet ...............................................15 Stivhet ........................................................15 Vanntetthet ..................................................15 Slitestyrke ...................................................15 Branntekniske egenskaper ..............................15 Lydtekniske egenskaper .................................16 Varmetekniske egenskaper .............................16 Armert betong..................................................17 Betong og armering i samspill ............................18 Heftforbindelsen ...........................................18 Temperaturutvidelsene ...................................18 Korrosjonsbeskyttelsen ..................................18 Betongens miljøegenskaper, energieffektivitet og estetikk ...............................19 Et verktøy for miljøvurderinger (EPD) .................19 Betong sett i et miljøperspektiv ........................20 Betongens energieffektivitet i bruksfasen – utnyttelse av termisk masse..........................22 Betongens formbarhet og estetikk ....................23 Betongens utvikling som byggemateriale .............25 Kilder – støttelitteratur .......................................42

Kapittel 2

Produksjonsunderlaget..............................43 Plan- og bygningsloven med forskrifter ................44 Generelt om standarder .....................................46 Betongstandardene ..........................................47 Eurokodene .................................................47 Beskrivelses og utførelsesstandarder ................48 Produkt- og materialstandarder .......................50 Betongprøvestandarder .................................53 Andre bestemmelser og informasjonskilder ..........54 Utførelsesklasser ..............................................55

Produksjonsunderlaget .....................................57 Prosjektbeskrivelsen ......................................58 Betongtegninger ...........................................59 Montasjebeskrivelse for prefabrikkerte betongelementer .......................73 Hva er BIM? ....................................................79 «building SMART» .........................................80 Kilder – støttelitteratur .......................................81

Kapittel 3

Sammensetning og egenskaper ...............83 Betongens delmaterialer ....................................84 Bindemidler .................................................84 Vann ..........................................................91 Tilslag .........................................................91 Tilsetningsstoffer...........................................97 Tilsetningsmaterialer ....................................106 Egenskapene til fersk betong ...........................110 Betongens støpelighet .................................110 Krav til største nominelle kornstørrelse i tilslaget ...119 Separasjon ................................................120 Kloridklasser ..............................................122 Frostbestandighet .......................................123 Plastisk svinn .............................................124 Plastisk setning ..........................................125 Avbinding, herding og porer .............................125 Betongens poresystem ................................126 Egenskapene til herdet betong .........................128 Trykkfasthet ...............................................128 Tetthet og bestandighet ...............................130 Densitet ....................................................133 Uttørkingssvinn ..........................................134 Temperatursprekker ....................................135 Nedbryting av betong .....................................135 Mekanisk nedbryting ...................................136 Kjemisk nedbryting......................................137 Biologisk nedbryting ....................................139 Ferdigbetong .................................................140 Kilder – støttelitteratur .....................................141 5

Betongarbeid

Innhold

Kapittel 4

Kapittel 5

Forskaling: funksjon, produkter og toleranser ...........................144 Forskalingens oppgave ...................................145 Krav til forskalingen .....................................145 Forskalingstyper.............................................147 Støttende forskaling ....................................147 Bærende forskaling .....................................148 Tradisjonell forskaling ...................................149 Systemforskaling ........................................149 Valg av forskalingstype .................................151 Lastene en forskaling utsettes for ...................152

Armering: funksjon, produkter og nedbrytning ........................180 Armeringens oppgaver i betongen ....................181 Strekkrefter ................................................182 Trykkrefter .................................................184 Skjærkrefter ...............................................185 Krefter i rammekonstruksjoner .......................186 Strekkrefter uten bøyning .............................186 Svinnkrefter ...............................................186 Armeringsprodukter ........................................187 Framstilling av armeringsstål .........................188 Krav til mekaniske egenskaper.......................192 Kamstål i rette lengder og på kveil ..................194 Produkter av kamstål ...................................199 Armeringsstoler og avstandsholdere ...............204 Muffer til skjøting av kamstenger ....................209 Fiberarmering.............................................209 Spennstål..................................................210 Komposittarmering .....................................212 Generelle armeringsregler ................................213 Krav til armeringens plassering ......................213 Forankring av armering ................................217 Skjøting av armeringsstenger ........................217 Skjøting av sveiste nett ................................219 Nedbryting av armert betong............................219 Nedbrytningsmekanismer .............................219 Armeringskorrosjon .....................................220 Tiltak mot armeringskorrosjon........................222 Kilder – støttelitteratur .....................................223

Enkel dimensjonering av tradisjonell veggforskaling ...............................156 Forskalingsmaterialer og -produkter ..................159 Krav til forskalingsmaterialer ..........................159 Hud .........................................................159 Stendere og strø (bueskiver) .........................162 Strekkfisker og puter....................................162 Understøttelse ...........................................162 Skråavstivere .............................................163 Bindere.....................................................163 Spiker.......................................................164 Formolje og -voks .......................................165 Systemforskalinger og spesielle forskalingstyper ....165 Klatreforskaling...........................................165 Sjaktforskaling ............................................166 Glideforskaling ...........................................166 Geometriske toleransekrav ..............................167 Tillatte avvik ...............................................168 Krav til fundamenter ....................................169 Krav til søyler og vegger ...............................171 Krav til bjelker og dekker ..............................173 Krav til tverrsnitt..........................................174 Krav til betongoverflater og kantretthet ............174 Retnings- og planhetsavvik ...........................176 Krav til utsparinger og innstøpingsgods ...........178 Kilder – støttelitteratur .....................................178

6

Kapittel 6

Spennarmert betong: produksjon og typer .................................226 Generelt om spennarmert betong .....................227 Etteroppspente forspenningssystemer...............228 Forspenningssystemer .................................229 Kabelføring ................................................230 Montering av spennenheter ..........................231 Oppspenning .............................................233 Injiserte spennenheter..................................235 Uinjiserte spennenheter................................237 Føroppspente forspenningssystemer.................238

Betongarbeid Betongfaget

Innhold

Elementproduksjon .........................................239 Produksjonsunderlaget ................................240 Forskaling og formmaterialer .........................242 Føroppspente spennenheter .........................244 Slakkarmering ............................................250 Innstøpingsgods .........................................251 Betongens sammensetning og egenskaper......252 Utførelsen av betongarbeidet ........................255 Elementtyper .................................................258 Betongelementer til dekker og bark ...............258 Bjelkeelementer ..........................................260 Diverse betongelementer..............................262 Kilder – støttelitteratur .....................................263

Del 2 Utførelse på byggeplass ...........266 Kapittel 7

Planlegging og tilrigging ..........................267 Produksjonsplanlegging ..................................268 Aktivitetsinndeling .......................................269 Produksjonsprogram ...................................269 Framdriftsplaner .........................................269 Innkjøpsplaner............................................271 Avfallshåndtering ........................................272 Riggplan ...................................................275 Styring av produksjonen ...............................281 Systematisk helse, miljø og sikkerhetsarbeid ......282 Ansvar ......................................................284 Bedriftens internkontrollsystem ......................285 Arbeidsmiljøloven ........................................288 Plan for sikkerhet, helse og arbeidsmiljø (SHA-plan) ................................................293 Risikovurderinger ........................................294 Ergonomi ..................................................295 Personlig verneutstyr ...................................295 Arbeid i høyden – bruk av stiger og stillas ........297 Bruk av arbeidsutstyr ...................................299 Støy og vibrasjoner .....................................301 Klassifisering og merking av kjemikalier............306 Stoffkartotek og substitusjonsplikt ..................308 Kvalitetsplan ..................................................310 Organisasjonsplan ......................................311 Kvalitetsstyring og kontroll av utførelsen ..........312 Avvik og avviksbehandling ............................317 Krav til dokumentasjon.................................318

Kompetansekrav ved utførelse av betongarbeider ..320 Krav til dokumentasjon av kompetanse ...........321 Produksjonsleder ........................................322 Formann og bas .........................................324 Kontrolleder og kontrollører for intern systematisk kontroll ........................325 Spennarmeringsarbeid .................................326 Sveisearbeid ..............................................328 Montasjearbeid for prefabrikkerte elementer .....329 Kilder – støttelitteratur .....................................330

Kapittel 8

Forskalingsarbeid .....................................333 Verktøy, utstyr og instrumenter .........................334 Håndverktøy ..............................................334 Elektrisk verktøy og utstyr .............................335 Annet verktøy .............................................338 Måleutstyr og -instrumenter ..........................339 Utsetting av bygninger og andre byggverk .........341 Utsetting av sekundærpunkter i terrenget ........342 Utsetting for byggelinjer og utgraving ..............343 Salinger ....................................................343 Markering av støpehøyder på forskalingen .......344 Opplodding av forskalingen...........................344 Kontroll av forskalingen ................................344 Grunnarbeid og fundamentering .......................344 Grunnforholdene ........................................345 Spunting ...................................................347 Radon ......................................................347 Drenering ..................................................347 Forskaling av fundamenter ...............................348 Fundamenter på løst underlag .......................349 Fundamenter på fjell ....................................352 Høye fundamenter ......................................353 Søyle- og pælefundamenter ..........................353 Forskaling av vegger .......................................353 Tradisjonell veggforskaling ............................354 Bruk av systemforskaling ..............................355 Endesteng .................................................358 Utsparinger ...............................................358 Hjørneløsninger ..........................................359 Permanente veggforskalinger ........................359 Forskaling av søyler ........................................360 Forskaling av firkantsøyler .............................360 Forskaling av runde søyler ............................361 Søyleforskalinger av papp .............................362

7

Betongarbeid

Innhold

Forskaling av dekker og bjelker ........................363 Arbeidssyklus for en typisk dekkeforskaling ......366 Understøttelse ...........................................367 Puter ........................................................369 Strø .........................................................369 Hud .........................................................369 Permanente dekkeforskalinger .......................370 Forskaling av trapper ......................................371 Vanlige trappetyper .....................................371 Materialer til trappeforskaling .........................371 Forskaling av enkeltløpet rett trapp .................372 Forskaling av repostrapper ...........................373 Forskaling av svingtrapper ............................374 Forskaling av utvendige trapper .....................374 Riving av forskaling.........................................375 Kilder – støttelitteratur .....................................377

Kapittel 9

Armeringsarbeid .......................................379 Kapping og bøying .........................................380 Kapping ....................................................380 Bøying ......................................................381 Armeringsverksteder ...................................385 Montering av armering ....................................387 Generelt....................................................387 Monteringsstenger ......................................388 Verktøy og tråd for binding............................389 Montering og binding av armering ..................391 Lukking av forskalingen ................................396 Heftsveising ...............................................397 Armering av vegger ........................................397 Spesielle armeringsregler..............................398 Montering .................................................398 Skjøtearmering ...........................................400 Armering av søyler ..........................................403 Spesielle armeringsregler..............................403 Montering .................................................404 Armering av bjelker .........................................408 Spesielle armeringsregler..............................409 Montering .................................................410 Armering av plater (dekker) ..............................411 Spesielle armeringsregler..............................412 Montering .................................................413 Skjøtearmering ...........................................416 Armering av trapper ........................................417 Montering .................................................418 Kilder – støttelitteratur .....................................420

8

Kapittel 10

Betongstøping ..........................................422 Forberedelser til støping ..................................423 Støpeplan .................................................426 Prøvestøp .................................................426 Simulering av betongens temperatur- og fasthetsutvikling .....................427 Diverse støpeutstyr og bruken av det ................428 Transport av betong på byggeplassen ............428 Utstyr for komprimering av betongen ..............432 Utstyr for avretting og overflatebehandling .......434 Diverse utstyr og forbruksmateriell ..................437 Bestilling, mottak og kontroll av ferdigbetong .....437 Bestilling av ferdigbetong .............................438 Krav til følgeseddel ......................................443 Transport og levering av ferdigbetong .............445 Mottakskontroll av fersk betong på byggeplassen ..............................446 Endring av bestilling ....................................453 Den ferdige konstruksjonens kvalitet ...............454 Utlegging og komprimering av betongen .........454 Generelt om utlegging av betong ...................455 Generelt om komprimering av betong .............455 Støping av såler og fundamenter ...................457 Støping av vegger .......................................458 Støping av søyler ........................................462 Støping av bjelker .......................................467 Støpeskjøter ..............................................468 Fuger .......................................................470 Støping med lettbetong ...............................471 Støping med selvkomprimerende betong (SKB)...471 Spesielle støpearbeider ................................472 Beskyttelses- og herdetiltak .............................478 Herdebetingelsene ......................................478 Krav til beskyttelses- og herdetiltak .................480 Egnede herdetiltak ......................................481 Herdeklasser..............................................483 Varighet av herdetiltak – bruk av tabell.............484 Modenhetsprinsippet...................................485 Bestemmelse av betongens utvikling i konstruksjonen ..............................488 Vinterstøping .............................................492 Flikk og etterarbeid .........................................497 Fjerning av «skjegg» og andre ujevnheter .........497 Lapping ....................................................498 Kilder – støttelitteratur .....................................499

Betongarbeid

Innhold

Kapittel 11

Elementmontasje......................................503 Helse, miljø og sikkerhet ..................................504 Statikk ..........................................................505 Innspenning ...............................................505 Skivebygg .................................................506 Knutepunkter .............................................507 Krav til utførelse av betongarbeid ......................510 Planlegging av montasjeoppdrag ......................510 Montasjebeskrivelse ....................................510 Toleranser .................................................511 Understøttelse og staging ............................511 Transport fra fabrikk til byggeplass ....................513 Arbeidsutstyr .................................................513 Krav til arbeidsutstyr ....................................514 Standardiserte løftesystemer .........................514 Løfteutstyr .................................................518 Ettersyn av løfteutstyr ..................................521 Montering av betongelementer .........................523 Montering av bjelkeelementer ........................526 Montering av søyleelementer.........................527 Kontinuerlige systemer.................................531 Montering av dekkeelementer........................533 Montering av veggelementer .........................538 Montering av brubjelker................................541 Kilder – støttelitteratur .....................................544 Vedlegg 1 ...................................................547 Mal for støpeplan etter NS-EN 13670+NA.8.2 .....547 Objekt ......................................................547 Utstyr .......................................................547 Bemanning ................................................547 Støpeopplegg ............................................547 Vedlegg ....................................................548

Ord- og begrepsforklaringer ...................549 Tabeller, symboler mv...............................567 Nyttige matematiske symboler .........................568 Forkortelser og bokstavbetegnelser på betongtegninger .............................................568 Forskalingstabeller .........................................569 Tabell F1: Støpetrykkstabell for vegger ............569 Armeringstabeller ...........................................570 Tabell A1: Mål, masse og tverrsnittsareal for kamstenger B500NC .........570 Tabell A2: Mål, masse og tverrsnittsareal for kamstenger B500NA ..........570 Tabell A3: Standardnett fra Celsa Steel Service AS (etter NS 3576-4) ........571 Tabell A4: Omtrentlige byggemål for kamstenger .............................571 Tabell A5: Ekvivalent diameter for buntet armering i mm ..............................572 Tabell A6: Avstand mellom monteringsstenger ...........................572 Betongtabeller ...............................................573 Tabell B1: Trykkfasthetsklasser for normalbetong og tungbetong. Krav til karakteristisk trykkfasthet i megapascal (MPa).

Prøvealder: 28 døgn ....................................573 Tabell B2: Trykkfasthetsklasser for lettbetong. Krav til karakteristisk trykkfasthet i megapascal (MPa). Prøvealder: 28 døgn........573 Tabell B3: Veiledende nedre verdier for forventet fasthet for de ulike bestandighetsklassene......................573

Stikkordregister ........................................575

9

Del 1

Material- og produktlære

1.

2.

3.

4.

5.

6.

10

Betong som byggemateriale Produksjonsunderlaget Sammensetning og egenskaper Forskaling: funksjon, produkter og toleranser Armering: funksjon, produkter og nedbrytning Spennarmert betong: produksjon og typer

1

Betong som byggemateriale

I dette innledende kapitlet gir vi et overblikk over en del viktige emner. De fleste av disse emnene blir behandlet grundigere senere i boka. I sin enkleste form er betong en blanding av tilslag (sand og stein), vann og sement.

Blandingen av vann og sement limer sammen tilslaget slik at det bindes sammen til en steinlignende masse. Denne massen er plastisk (formbar) og kan støpes eller formes så lenge den er bløt, men blir hard og fast når den herder.

11

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Betongens fantastiske egenskaper er en av forklaringene på hvorfor betong blir så mye brukt og til så vidt forskjellige byggverk som: → boliger, hytter og garasjer → kontor- og industribygg → siloer, master, tårn og skyskrapere → bruer, veier, tunneler, fortau og støyskjermer → demninger og kraftstasjoner → vann-, avløps- og renseanlegg → kaier og havneanlegg → offshoreplattformer → sitteplasser, utemøbler, skulpturer og kunstverk

Figur 1.1 Betong kan formes i alle fasonger, her skulpturen «The Death of Love» i Nong Khai, Thailand.

Figur 1.2 Deichmanske hovedbibliotek i Oslo ble i 2020 tildelt Betongtavlen, en pris for fremragende arkitektur og førsteklasses bruk av betong. Foto: Betongfokus/Vetle Houg.

12

Bruken av betong har hatt stor betydning for utviklingen av det samfunnet vi lever i. Mange av de byggverkene vi omgir oss med, ville vært utenkelige uten et byggemateriale som kan formes i alle fasonger.

Mange legfolk, blant dem også journalister, har en tendens til å forveksle betong med sement i den forstand at de sier «sement» når de mener «betong». Sement er pulveret som blandes med vann og tilslag slik at vi får byggematerialet betong. Det heter derfor «betongbil» og «betongblander», ikke «sementbil» og «sementblander». Mange sier også at betongen «tørker» når den egentlig «herder». Fagfolk vet at dersom betongen tørker ut, blir den svak og sprekker opp. Derfor må den absolutt ikke tørke ut, men tvert om holdes fuktig de første dagene etter at støpingen er avsluttet.

Mens sementens historie går langt tilbake i tid, har betongen i moderne forstand en relativ kort historie. Den slo først igjennom rundt år 1900, noe som i første rekke skyldes oppfinnelsen av armert betong. Ved å kombinere betongens høye trykkfasthet med stålets høye strekkfasthet er det etter hvert skapt et materiale med usedvanlige muligheter. Med nye betongkvaliteter og ny

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Figur 1.3 Med 11 000 lyspunkter får Tanabrua en spektakulær belysning.

Foto: Frank Martin Ingilæ/Statens vegvesen.

Figur 1.4 Betonghytte på Lyngholmen utenfor Kristiansand.

Det mest oppsiktsvekkende med denne hytta er det store taket som svever over hele bygget som en dekkende vinge i samspill med omkringliggende svaberg. Foto: Lund Hagem Arkitekter.

armeringsteknikk er teknologien nå så avansert at det praktisk talt ikke finnes grenser for hva vi kan bygge av armert betong.

Armert betong har armeringsstål som sammen med betongen tar opp de kreftene som opptrer i konstruksjonen. Ordet armering kommer egentlig fra militær terminologi og betyr «bevæpning».

I byggteknisk sammenheng betegner det vanligvis forsterkning av en bærende bygningsdel, oftest om bruk av stål i betong.

Norge ligger langt framme når det gjelder bygging av konstruksjoner i betong. Våre kunnskaper om betongteknologi

13

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

er anerkjent verden over. En av grunnene er at naturen spiller en viktig rolle i utviklingen av byggenæringen. Vår natur med fjell og daler, fjorder, vann og elver, lang kystlinje og fuktig, kaldt klima gjør det utfordrende å bygge bruer, kaier og kraftanlegg.

Samtidig har naturen gitt oss god tilgang på materialer til betong som stein og grus. Ut fra disse naturgitte forholdene ble armert betong tidlig og konsekvent tatt i bruk som byggemateriale hos oss. Vi har også hatt fordelen av rimelig vannkraft til produksjon av sement og stål. De slanke, armerte damkonstruksjonene som ble bygd under vannkraftutbyggingene her i landet, var langt forut for sin tid. Dessuten har utviklingen av offshoresektoren gjort oss til én av verdens ledende nasjoner innen bygging av marine konstruksjoner i betong.

Betongens tekniske egenskaper Figur 1.5 Troll A-plattformen ble slept ut til oljefeltet i 1995.

Betongvolumet er ca. 245 000 m3, og det gikk med ca. 94 000 tonn armeringsjern og 11 000 tonn spennarmering.

Vi har ulike krav til byggematerialene avhengig av type bygg eller anlegg. Betongens evne til å bære store laster har for eksempel ofte vært avgjørende for valg av dette materialet. Som oftest er det en kombinasjon av flere egenskaper som avgjør valg av byggemateriale. Et eksempel på dette var offshoreplattformene der de ønsket et vanntett materiale med høy trykkfasthet og god bestandighet. Betong kan ha flere gode tekniske egenskaper, avhengig av materialsammensetning og arbeidsutførelse, noe som gjør den til et av våre viktigste byggematerialer.

Fasthet

F = 274 750 N

Trykkfasthet = =

F Areal 274 750 N 3,14 · 50 mm · 50mm

= 35 N/mm2

Figur 1.6 Beregning av trykkfasthet.

En betongsylinder med diameter på 100 mm og høyde på 200 mm skal tåle en kraft på minst 274 750 N (ca. 28 tonn) i fasthetsklasse B35.

14

Trykkfasthet, eller fasthet mot trykkrefter, er den største trykkraft per flateenhet som betongen kan tåle før den bryter sammen.

Trykkfastheten, eller trykkspenningen, måler vi i MPa (megapascal) = N/mm2. Den bygger seg opp over tid, der forholdene de første døgnene etter støping betyr spesielt mye for de langtidsegenskapene betongen får. Betong betegnes på grunnlag av trykkfastheten etter 28 døgn. Vi klassifiserer betong i fasthetsklassene B10, B20, B25, B30, B35, B45, B55, opp til B95.

I en betongkonstruksjon er det som oftest betongen som tar opp de trykkreftene som opptrer. Det er nå regler som gjør det mulig å gå opp til 95 N/mm2 i trykkfasthet (B95), målt på sylinderprøver. I Norge er det for øvrig vanlig å måle trykkfastheten på terninger. Les mer om det i kapittel 3. Betong kan altså ha stor trykkfasthet og er derfor godt egnet til bruk i søyler og bærende vegger.

Men strekkfastheten er liten, bare ca. en tiendedel av trykkfastheten (ca. 10 %). Ved beregningene ser derfor den prosjekterende som regel bort fra at betongen har noen strekkfasthet. Uarmert betong er bare egnet til konstruksjoner der strekkspenningene er svært små. I armert betong legger vi inn

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

armering på steder der det er strekkspenninger. Armeringen tar da opp strekkspenningene mens betongen tar opp trykket.

Bestandighet Betongens evne til å motstå nedbrytning kaller vi bestandighet.

Denne evnen utnyttes for eksempel i kaier, bruer og utsatte fasader. Er betongen riktig sammensatt og arbeidet fagmessig utført, har den meget god bestandighet mot nedbrytning fra vær og vind, kjemiske angrep og frost. Frostbestandighet er materialets evne til å tåle gjentatte frysinger og tininger uten å bli skadet eller ødelagt.

Bestandighet er en så viktig egenskap at betong også klassifiseres i seks bestandighetsklasser: M90, M60, M45, MF45, M40 og MF40. Bokstaven M står for masseforhold, og tallet angir forholdet mellom vann og sement i betongen. Bestandigheten er bedre jo lavere tallet er. Bokstaven F står for frostsikker betong.

Du finner mer om bestandighetsklassene i kapittel 3, på side 130.

Stivhet Stivheten avgjør hvor store deformasjoner en konstruksjon får når den påføres en last. Desto større stivhet materialet har, desto mindre deformasjon vil konstruksjonen få. Betongens stivhet, eller elastisitetsmodul (E-modul), er sterkt avhengig av fastheten. Det er derfor ikke nødvendig å klassifisere betong etter stivhet. Denne egenskapen er spesielt viktig å styre ved bygging av bruer etter «fritt frambygg»-metoden.

Vanntetthet Vanntetthet er egenskapen som gir evne til å motstå vanngjennomtrengning. For konstruksjoner mot vann, for eksempel dammer, rør og andre konstruksjoner som blir utsatt for vanntrykk, kreves det at materialet er vanntett. Betong kan lages vanntett ved riktig materialsammensetning og riktig utførelse av arbeidet.

Slitestyrke Noen steder ønsker vi et materiale som tåler mye trafikk, som for eksempel i industrigulv og veidekker. Ved riktig materialsammensetning og utførelse av arbeidet kan betong bli svært slitesterk.

Branntekniske egenskaper Figur 1.7 «Fritt frambygg»-bru i spennarmert betong under bygging. Foto: Finn-Erik Nilsen.

Betong brenner ikke og hindrer derfor også spredning av brann.

Denne egenskapen blir benyttet ved bygging av brannvegger av betong i bygninger. Brannmotstand er den tid i minutter som en bygningsdel motstår opphetning uten å miste de branntekniske 15

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

egenskapene som kreves av den. Armerte betongkonstruksjoner tåler også høyere temperaturer enn rene stålkonstruksjoner før styrken blir redusert slik at den mister bæreevnen.

Lydtekniske egenskaper Personer som oppholder seg i bygninger, skal beskyttes mot støy. Støy kan kort og godt defineres som uønsket lyd. Det stilles krav til: → isolasjon mot luftlyd dvs. lydbølger som forplanter seg i luften, f.eks. fra høyttalere eller personer som prater → demping av trinnlyd f.eks. støy fra fottrinn, banking o.l. som forplanter seg i en bygningskonstruksjon → lydabsorpsjon (etterklang) → skjerming av støy fra tekniske installasjoner → isolasjon mot utendørs støy

Andre egenskaper og forhold knyttet til valg av byggemateriale I tillegg til de tekniske egenskapene har også økonomi avgjørende betydning for valg av byggemateriale. Når det gjelder betongprisene, vil de variere, både geografisk og over tid. Men betongens utbredelse tyder vel på at den er konkurransedyktig sammenlignet med andre byggematerialer. En av årsakene til det er at vi her i landet fortsatt har bra tilgang på gode råmaterialer til betongproduksjon.

Byggematerialenes miljøegenskaper, energieffektivitet og estetikk får også stadig sterkere betydning for materialvalget i byggeprosjektene.

Les mer om dette mot slutten av dette kapitlet.

16

Tunge, stive og massive bygningskonstruksjoner er vanskelige å sette i svingninger og har gode lydisolerende egenskaper. Det meste av støyen reflekteres og forblir i rommet hvor den oppstår. Betong skjermer spesielt godt mot luftlyd og støy utenfra.

For å dempe trinnlyd kan det bli nødvendig å montere trinnlydplater, trinnlydmatter eller lydhimling for å redusere støy fra fottrinn mellom etasjer og boenheter.

Varmetekniske egenskaper Varmeisolering er viktig for bygg, spesielt i vårt klima. Varmeisoleringen skal hindre varmestrøm fra oppvarmede rom til kaldere omgivelser. Evnen et materiale har til å transportere varme, uttrykkes gjennom materialets λ-verdi (lambda-verdi) som også kalles varmekonduktivitet eller termisk konduktivitet.

Et materiale med lav λ-verdi er en dårlig varmeleder og har derfor god varmeisoleringsevne.

Det er vanskelig å finne ett byggemateriale som har gode egenskaper på alle områder. Noen materialer har stor bæreevne, noen isolerer godt mot varmetap, og andre tetter godt. Derfor er de fleste bygningsdelene i dag sammensatt av flere materialer som hver for seg skal løse spesielle oppgaver. Varmeisoleringen for bygningsdeler eller bygningskonstruksjoner uttrykkes ved U-verdien eller varmegjennomgangskoeffisienten. Jo lavere U-verdi, desto bedre varmeisolering.

Det som isolerer, er stillestående luft i hulrommene inne i materialet. Isoleringsevnen er derfor svært avhengig av materialets porøsitet og øker med økende andel luft og antall porer. Det er altså gunstig med stor poreandel i forhold til fast materiale og med så små porer som mulig. Varmeisolerende materialer har derfor alltid lav densitet (densitet for mineralull er ca. 20 kg/m3 og trevirke ca. 500 kg/m3).

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Vanlig armert betong har densitet ca. 2400 kg/m3 og isolerer derfor dårlig slik at den må tilleggsisoleres, i likhet med trevirke.

Betong kan imidlertid lages både tung og lett ved å benytte tungt eller lett tilslag. Produkter og løsninger med lettbetong har i seg selv gode varmeisolerende egenskaper og kan i nødvendig tykkelse gi tilstrekkelig varmeisolasjon uten bruk av tilleggsisolasjon. Ikke minst har porebetong (gassbetong) gode isolerende egenskaper (densitet 300–1000 kg/m3).

Det finnes også flere produkter og løsninger hvor betong kombineres med ulike isolasjonsmaterialer, f.eks. betongelementer med innlagte isolasjonssjikt og forskalingssystemer for fastholding av skumplast. Dette systemet gjør det mulig å plassere isolasjonssjiktet i midten av betongveggen, med betong på begge sider, også i plasstøpte konstruksjoner.

Varmekapasiteten er materialets evne til å lagre varme og avgjør hvor godt et bygg holder på varmen. Bygg med innvendige bygningsdeler laget i tunge materialer, avkjøles sakte når oppvarmingen slås av. Slike tunge bygningsdeler kaller vi termisk masse. Innvendige dekker, gulv og vegger av betong er eksempler på slik termisk masse, som kan bidra til å jevne ut innetemperaturen over døgnet, fordi varmen kan samles opp (akkumuleres) i bygningsdelene om dagen og avgis utover natten. Vanlig betong isolerer dårlig, men har altså god evne til både å lagre og å avgi varme.

Armert betong

Slakkarmert betong

Spennarmert betong

Før pålasting

Før oppspenning og pålasting

Etter oppspenning

Etter pålasting

Etter pålasting

Figur 1.8 Prinsippene for slakkarmert betong og spennarmert betong.

Vi skiller gjerne mellom vanlig armert betong, såkalt slakk­ armert betong, og spennarmert betong. I spennarmert betong er prinsippene for vanlig armert betong videreutviklet. Forskjellen er at armeringen i spennbetong blir spent opp med spesielle strammeapparater (jekker) før konstruksjonen blir belastet, mens vanlig armering er slakk. Figur 1.8 viser prinsippene for både slakkarmert betong og spennarmert betong.

Strammer vi armeringen i en spennarmert betongbjelke, vil bjelken først bøye seg opp og danne sprekker på oversiden. Vi har gitt armeringen en oppspenning. Når bjelken blir belastet, rettes den ut, og sprekkene lukkes. Når vi strammer armeringen på denne måten, kan vi lage bjelker med mye lengre spennvidder enn bjelker av slakkarmert betong. Bjelkene kan også tåle større belastninger uten å bøye seg og sprekke.

Systemet er lettere å forstå hvis du tenker deg at du flytter en rad bøker fra bokhyllen. Du tar en passende lengde og trykker med håndflatene i hver ende av bokraden. Når du trykker tilstrekkelig hardt, vil trykkreftene forplante seg tvers igjennom alle bøkene, og bokraden bærer seg selv som om den var en massiv bjelke.

17

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Betong og armering i samspill Senere i kapitlet kan du lese om Joseph Monier, som kanskje ved en tilfeldighet oppfant den armerte betongen. Men at stålet og betongen skulle virke så godt sammen som de gjør, var han sannsynligvis ikke klar over. Det er tre forhold som er ganske vesentlige i den forbindelse. Det er heftforbindelsen, og betongens evne til å beskytte armeringen mot rust, korrosjons­ beskyttelsen.

Heftforbindelsen

Figur 1.9 Kamstål.

Det skal overføres krefter mellom armeringen og betongen slik at begge materialene kan følge hverandre ved ulike former for deformasjoner. Det skjer ved såkalt heftoverføring, det vil si at krefter ledes fra overflaten av armeringsstengene til betongen.

Stål og betong hefter usedvanlig godt til hverandre. Det kommer dels av at sementen limer seg fast til stålet, dels av at betongen under herdingsprosessen trekker seg sammen og klemmer seg fast til stålet.

Stengenes overflateegenskaper er også viktige. Kammene på kamstålet øker heften. Vi må passe på at det ikke legger seg olje på overflaten av stengene, fordi det reduserer heftfast­ heten. Forskalingsflatene bør derfor behandles med formolje før armeringen monteres, for å unngå oljesøl på armeringsstengene.

Temperaturutvidelsene De fleste stoffer utvider seg når de blir oppvarmet og trekker seg sammen når de blir avkjølt. Noen stoffer utvider seg mye og andre mindre ved samme oppvarming.

Armert betong fungerer så bra fordi betongen og stålet utvider seg og trekker seg sammen temmelig likt ved samme temperaturforandring. Vi sier at materialene har svært lik varme­ utvidelseskoeffisient. Tenk deg hvordan det hadde gått hvis stålet hadde utvidet seg mer enn betongen ved en temperaturøkning. Det kunne resultert i at stålet hadde slitt seg løs fra betongen og blitt liggende helt løst i konstruksjonen.

Korrosjonsbeskyttelsen

Figur 1.10 Armeringskorrosjon og avskalling på grunn av for liten overdekning. Foto: Rambøll Norge AS.

18

Korrosjon er et latinsk ord for å gnage i stykker eller fortære, og med det mener vi for eksempel rustdannelse på jern og stål, som er en tæring på metallflatene forårsaket av en elektrokjemisk reaksjon. Armeringsstål korroderer hvis det ikke beskyttes mot vann og luft. I betongkonstruksjoner ligger armeringen innstøpt i betongen og er derfor normalt beskyttet mot rustskader.

Dersom beskyttelsen av armeringen skal være effektiv, er det helt nødvendig å ha noen centimeter med tett og god

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

betong mellom armeringsstålet og overflaten av konstruksjonen.

Dette betongsjiktet kaller vi armeringens overdekning. Reduserer vi tykkelsen eller bruker en betong med dårlig tetthet i overdekningen, får stålet dårlig beskyttelse mot korrosjon, og konstruksjonen får kortere levetid enn forutsatt. Du kan lese mer om dette i kapittel 5.

Betongens miljøegenskaper, energieffektivitet og estetikk Hensynet til miljøet og et lavere ressursforbruk blir stadig viktigere. Hva vil det si at et byggemateriale er miljøvennlig?

Hvilke egenskaper er de viktigste i et miljøperspektiv? Hvordan kan vi vurdere ulike byggematerialers miljøegenskaper opp mot hverandre, og hva skal vektlegges i det store miljøregnskapet?

Det er stor enighet om at slike miljøvurderinger må gjøres i et livsløpsperspektiv. Med livsløpsperspektiv mener vi hele livsløpet fra produksjon til bruksfase og avhending. Et byggverk eller en bygningsdels livsløp vil være avhengig av produktenes levetid. Levetiden er den tidsperioden hvor produktet oppfyller de kravene som er satt. I et slikt livsløpsperspektiv ser vi gjerne at et bygg forbruker mest energi i bruksfasen, og at produksjonsfasen ofte utgjør mindre enn 10 % av den totale miljøbelastningen.

Et verktøy for miljøvurderinger (EPD) Stadig flere produsenter og leverandører innen ulike bransjer tar nå i bruk miljødeklarasjoner (EPD) for å dokumentere de viktigste miljøfaktorene og legge til rette for omforente prinsipper for miljøvalg. En miljødeklarasjon er et kortfattet dokument som Vann Sement

Betong tilsetningsstoffer

Tilslag

Resirkulering som tilslagserstatning Betongkorn Fylling

Bygging Ferdigblandet betong

Bygningens levetid

Figur 1.11 Betongens livsløp.

Riving

19

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

oppsummerer miljøbelastningen til en komponent, et ferdig produkt eller en tjeneste på en standardisert og objektiv måte.

Den engelske forkortelsen EPD, står for Environmental Product Declaration.

Skal vi sammenligne informasjon fra miljødeklarasjoner for ulike produkter, må vi være sikre på at informasjonen er sammenlignbar. For at en produsent skal kunne utarbeide en EPD, må det derfor foreligge produktkategoriregler (PCR – Product Category Rules) for den aktuelle produktgruppen. En PCR skal blant annet fastlegge hvilke stoffer og prosesser den aktuelle EPD-en skal omfatte. Dette fastlegges gjennom en livsløpsanalyse (LCA – Life Cycle Assessment) av den aktuelle produktgruppen.

Livsløpsanalyse er en metode som blir brukt ved vurderingen av et produkts totale miljøbelastning fra «vugge til grav», fra råvareuttak, produksjon og bruksfase (drift, vedlikehold og ombygging) til avhending (riving, gjenbruk, avfall/deponi). Miljøegenskaper som blant annet robusthet, energiforbruk, innemiljø og miljøbelastninger knyttet til transport, vil også telle med.

Ulike byggevarer vil ha sine fordeler i enkelte faser av livsløpet, men det er den samlede effekten som virkelig teller.

En miljødeklarasjon er ikke et miljømerke. Den gir objektive opplysninger om miljøegenskapene, men angir ikke om produktene oppfyller spesielle miljøkrav. Kravene må settes av innkjøperne, og disse vil vektlegge miljøaspektene og nivåene på dem ulikt. Vektleggingen av de mange miljøaspektene er avhengig av produktenes anvendelse, og en EPD er derfor godt egnet for produkter med flere anvendelser og for produkter som inngår i videre prosesser.

Betong sett i et miljøperspektiv

NB! Sementprodusenten Norcem AS endret i mars 2023 sitt navn til Heidelberg Materials Sement Norge AS.

20

Sement består blant annet av kalkstein som brennes ved svært høye temperaturer og blir til klinker. Denne prosessen har ført til store utslipp av blant annet drivhusgassen CO2. I Norge er utslippene de siste årene redusert ved å gå over fra fossilt brensel til mer biomasse og avfallsbasert brensel. I tillegg er utslippene redusert ved å produsere mer av blandingssementer, der noe av klinkermengden erstattes med for eksempel flygeaske (et avfallsprodukt fra kullfyrte kraftverk) og masovnslagg (et biprodukt fra produksjon av jern). Det blir imidlertid stadig færre kullkraftverk og med det redusert tilgang på substituttmaterialet flygeaske. Sementprodusentene har derfor søkt etter erstatninger med riktige egenskaper. Våren 2022 lanserte Norcem vulkansk aske fra Island som et mulig alternativ for sine sementer. Denne utviklingen gjennom bruk av alternative energikilder og nye bindemiddelkombinasjoner vil fortsette for å redusere klimautslippene ytterligere. I tillegg kommer effekten av karbonfangst og -lagring (CCS-prosjektet) omtalt i egen ramme.

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Karbonfangst og -lagring (CCS) Karbonfangst og ­lagring (også kalt CCS – etter Carbon Capture and Storage) er et bidrag for å bremse global oppvarming ved å fange CO2 fra energi- og industrianlegg og lagre det i stedet for å slippe det ut i atmosfæren. For mange av disse anleggene er CCS den eneste løsningen for å bli utslippsfrie. Uten karbonfangst blir det ekstremt mye vanskeligere å nå målene i Parisavtalen.

I Norge ble Gassnova SF etablert som statsforetak i 2007 for å fremme teknologiutvikling og kompetansebygging for CCS, i tillegg til å være Regjeringens nærmeste rådgiver på dette feltet. I september 2020 la Regjeringen fram en melding til Stortinget om hvordan de økonomisk ville støtte gjennomføring av fangst, transport og lagring av karbondioksid i Norge. Prosjektet ble kalt Langskip og var et av de første CCS-prosjektene i verden for å utvikle en infrastruktur med kapasitet til å lagre betydelige mengder CO2 fra flere land.

I desember samme år ble det bestemt å realisere dette prosjektet ved blant annet å bygge et karbonfangstanlegg ved sementfabrikken i Brevik. Etter planen skal Aker Carbon Capture levere fangst- og kjøleteknologi til dette anlegget, som antas ferdig i 2024. Fabrikken i Brevik blir da trolig verdens første sementfabrikk med fullskala karbonfangst. Heidelberg Materials Sement Norge AS har en visjon om null utslipp av CO2 fra betong, sett i et livsløpsperspektiv, innen 2030. For å oppnå denne visjonen er fangst av CO2 fra sementproduksjonen en viktig faktor.

En del av det norske Langskip-prosjektet for fullskala karbonfangst og -lagring kalles Northern Lights (Nordlys­ prosjektet), og omfatter transport av CO2 til Øygarden kommune i Vestland fylke, mottak og permanent lagring under havbunnen i Nordsjøen. Bak dette delprosjektet står oljeselskapene Equinor, Shell og Total.

Mer informasjon og status for disse prosjektene kan du søke opp på nettet, eller finne på nettsidene til de bedriftene som deltar.

Både treverk og betong har faser der CO2 blir avgitt og så tatt opp (absorbert). Men de skjer i motsatt rekkefølge for de to materialene. Et tre tar opp CO2 under vekstfasen, men avgir gassen når materialet for eksempel råtner eller brennes opp.

Under produksjon av sement avgis CO2, men det tas delvis opp igjen under betongens levetid gjennom såkalt karbonatisering (les mer om denne prosessen i kapittel 5). Denne prosessen starter når betongen er laget og varer hele betongens levetid.

Med høyere grad av gjenbruk av betong, og hvis betongen 21

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

knuses ned i en gjenvinningsprosess, vil opptaket av CO2 øke ytterligere. Dette bidrar til å forbedre betongens miljøegenskaper.

Betongens hovedbestanddel, tilslaget, utgjør ca. 60–70 % og produseres for det meste lokalt. Vi kan derfor si at betong er et kortreist produkt der den samlede transportbelastningen på miljøet blir forholdsmessig lav. Ved produksjon av betong benyttes også naturlige råvarer. Det betyr at i avhendingsfasen kan materialene knuses og trygt benyttes som fyllmasse i tilknytning til nye bygg og anlegg, eller de kan gjenbrukes som råmaterialer i ny betongproduksjon. Ellers har betong lang levetid, krever lite vedlikehold, brenner ikke, er fukt og råtebestandig og har heller ingen avgassing fra overflaten.

Det er også et ønske å kunne bytte ut armeringsstengene av stål, som det krever mye energi å framstille, med fiberarmering som tilsettes betongen under blandingen. Det finnes store utfordringer, spesielt knyttet til bjelker og dekker, men det forskes videre.

Det aller viktigste miljøargumentet for bruk av betong er materialets lange levetid og evnen betong har til å motstå nedbrytning fra naturens krefter som regn, sol, vind og frost i tillegg til stor sikkerhet mot skader fra ulykker. Riktig utført vil et bygg i betong kunne stå i hundrevis av år uten de store vedlikeholdsarbeidene som kreves for de aller fleste andre materialer. Det at et bygg ikke trenger store rehabiliteringsprosesser, vil redusere miljøbelastningene i byggets levetid kraftig. Betong som byggemateriale har de fleste av sine miljøbelastninger knyttet til produksjon av råmaterialer, men på grunn av lang brukstid og energieffektivitet i bruksfasen kommer den likevel godt ut i en livsløpsbetraktning.

Betongens energieffektivitet i bruksfasen – utnyttelse av termisk masse Bygninger står for ca. 1/3 av Norges samlede energiforbruk.

Det vil derfor bety mye for det totale energiforbruket i landet hvis bygningene kan gjøres mer energieffektive.

Energieffektivitet er et mål på hvor mye ytelse i form av komfort, eller produksjon, vi får av den energien som brukes.

For boliger kan energieffektiviteten måles som forholdet mellom antall kvadratmeter oppvarmet boligflate og energiforbruket.

Dersom boligen blir etterisolert slik at energiforbruket synker, er det energieffektivisering. Dersom boligflaten samtidig blir utvidet, kan energiforbruket likevel øke. I motsetning til begrepet energisparing som er knyttet til tiltak som gir redusert energiforbruk som følge av redusert ytelse, som for eksempel å senke romtemperaturen. Begrepet enøk handler om lønnsomme energieffektiviseringstiltak.

22

Betongarbeid

Figur 1.12 Norges første storskala passivhusprosjekt for boliger ble ferdigstilt i 2009. Løvåshagen borettslag i Bergen har 80 leiligheter, der 28 av leilighetene er passivhus og 52 er lavenergiboliger. Byggenes bærende konstruksjon er i plasstøpt betong, og på taket av byggene med passivhus er det 28 solfangere.

Foto: Bybo AS.

1 Betong som byggemateriale

Passivhus er eksempel på hus med et vesentlig lavere energibehov enn dagens standard. Behovet for energi reduseres gjennom passive tiltak som ekstra varmeisolasjon, ekstra god tetthet, varmegjenvinning og utnytting av solenergi osv.

Betong kan bidra til å holde jevn temperatur i bygg gjennom døgnet med lavere energiforbruk enn for andre byggematerialer. Tunge bygningsdeler (termisk masse) virker som et varmemagasin for de rommene bygningsdelene omkranser. Varmemagasinets egenskaper i forhold til rommet avhenger av evnen det har til å holde på varme (varmekapasitet) og til å lede varme (varmekonduktivitet), og hvordan disse egenskapene passer sammen med døgnsyklusen. Punktlisten under inneholder eksempler på egenskaper hos de mest vanlige materialene: → Trevirke har relativt god varmekapasitet, men leder varmen dårlig. Den dårlige ledningsevnen gjør at varmereservoaret fylles og tømmes for sakte i forhold til døgnsyklusen. → Stål har god varmekapasitet, men leder varmen for godt. Det betyr at varmereservoaret fylles og tømmes for raskt i forhold til døgnsyklus. → Mineralull har dårlig varmekapasitet og leder varmen dårlig.

Det betyr at materialet ikke utgjør noe reelt reservoar. → Betong og murverk har god varmekapasitet og moderat ledningsevne. Denne kombinasjonen gjør at energireservoaret kan fylles og tømmes i samsvar med døgnsyklusen, altså helt ideelt.

Hvis ikke den termiske massen bygges inn eller bygget isoleres innvendig, kan vi bruke denne konstruksjonens varmekapasitet (varmelagringsevne) til å dempe temperatursvingningene. Vi kan overføre varmeoverskuddet fra dagen til natten når det vanligvis er behov for oppvarming. Etter at konstruksjonen er nedkjølt om natten, får vi redusert kjølebehovet på dagtid. Det krever altså mindre energi å opprettholde jevn temperatur i en tung bygning enn i en lett.

Skal vi utnytte den passive solvarmen vi får gjennom vindusflatene, forutsetter det altså at den termiske massen er i kontakt med romlufta, at den ligger innenfor isolasjonssjiktet, og at den kan kjøles ned om natten ved hjelp av lite energikrevende ventilasjon. Ved å utnytte betongens varmetekniske egenskaper kan vi redusere energiforbruket i byggets bruksfase til både oppvarming og, ikke minst, kjøling. Vi kan da også unngå energikrevende kjøleanlegg.

Betongens formbarhet og estetikk Estetikk kan defineres som menneskets bruk og opplevelse av omgivelsene. Betong har stor formbarhet og inviterer til kreative løsninger og utradisjonelle uttrykk. Den kan brukes til å skape 23

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Figur 1.13 Solbergplassen med utsikt mot Atnsjøen og Rondane.

Anlegget ble tildelt betongtavlen «for fremragende byggekunst i betong» i 2007. Foto: Betongfokus/Fotograf: Ole H Krokstrand og Carl Viggo Hølmebakk Arkitektkontor.

dramatiske former det er vanskelig å oppnå med andre materialer. Betong kan ha fine overflater når arbeidet er godt planlagt og fagmessig utført. Form, farge, overflatestruktur og sluttbehandling kan varieres i det uendelige.

For å utnytte betongens varmetekniske egenskaper må vi la de innvendige overflatene være synlige uten å benytte himlingsplater, dekkende paneler eller annet belegg. Dette sammen med lang levetid for byggets fasader og andre konstruksjonsdeler forutsetter at betongoverflatene ikke bare har tilstrekkelige tekniske kvaliteter, men også er estetisk utformet.

Vi kan derfor si at det er en direkte sammenheng mellom gode og pene betongoverflater og miljøvennlige byggverk.

Nærmere informasjon om betongens miljøegenskaper, energieffektivitet og estetikk finner du blant annet på følgende nettsider: → Norsk Betongforenings Miljøkomité: https://betong.net/komiteer/miljokomiteen → Betongfokus: https://www.betongfokus.no

Figur 1.14 Tasta skatepark i Stavanger. Et godt eksempel på betongens formbarhet. Foto: Betongfokus/Jan Eldegard Hjelle og Betongpark.

24

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Betongens utvikling som byggemateriale Betong er et tradisjonsrikt materiale, med en lang og spennende historie. Vi tar et blikk tilbake på noen utvalgte, viktige utviklingstrekk eller milepæler for betongfaget, der vi både ser på materialet betong, forskalingen, armeringen og de prefabrikkerte konstruksjonene.

Vi vil sannsynligvis aldri få vite hvem som lagde den første betongen, siden de første forsøkene sikkert resulterte i et svært skjørt materiale, slik at alle spor for lengst er borte. Men én ting er sikkert, betongen har utviklet seg gradvis over flere århundrer.

Mest sannsynlig oppstod bruken av betong flere steder i verden under bål der det tilfeldigvis fantes kalkholdige materialer i bakken. Vi kan da tenke oss at noen oppmerksomme urmennesker la merke til at restene i bålgropa ble til et lim når det regnet.

Dette limet kunne så brukes til å forme et nytt, hardt materiale ved å blande inn sand og stein. Mye tyder på at den første bruken av betong var til det vi i dag kaller «gulv på grunn».

Ca. år 7000 f.Kr.

Den eldste betongen vi kjenner til Den første betongen vi kjenner til i dag, er over 9000 år gammel.

Den ble oppdaget i 1985 da en bulldoser avdekket et betonggulv under arbeidet med et veiprosjekt i nærheten av Yiftahel, vest for Jerusalem i Israel. Det gamle gulvet består av sandholdig tilslag, kalkholdig bindemateriale og vann.

Ca. år 5600 f.Kr.

Figur 1.15 Deler av det 180 m2 store gulvet i nærheten av Yiftahel i Israel.

Foto: Garfinkel Yosef – Originally uploaded by Yaels (Transferred by Matanya), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.

Betonggulv på boplass I Lepenski Vir på Balkanhalvøya er det funnet betong som ble brukt som gulv på en boplass ved bredden av Donau. Gulvet er ca. 25 cm tykt, og blandingen består av sand og stein med en rød kalksteinsmasse som bindemiddel.

Figur 1.16 Hyttegulv av betong ved Donau i Serbia.

25

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Ca. år 1950 f.Kr.

Gamle illustrasjoner av betongarbeider De tidligste kjente illustrasjonene av noe som enkelte har kalt betongarbeider, kan sees på veggmalerier i Thebes gravkammer fra det gamle Egypt. De viser ulike stadier av produksjon Figur 1.17 Veggmaleri fra Thebes og bruk av mørtel og betong. gravkammer.

Gjennom mange år benyttet både etruskere, assyrere og egyptere kalkmel og brent gips til å sementere eller kitte sammen steinene i sine byggverk. En kanskje mer dekkende betegnelse på denne bruken av betong eller mørtel er murarbeider.

Ca. år 500 f.Kr.

26

Vanntank på Rhodos Sannsynligvis spredte kunsten å lage betong seg fra Egypt til de østlige middelhavsområdene.

Grekerne brukte kalkbaserte mørtler til å dekke vegger av soltørkede teglsteiner. De ble også brukt som puss på de porøse Figur 1.18 Deler av den 600 m3 kalksteinene de bygde templene store vanntanken fra gamle Kamiros på Rhodos. av, og som bindemiddel mellom steinene.

Utgravninger på øya Rhodos har avdekt en underjordisk vanntank nær ruinene av templet Athena i oldtidsbyen Kamiros.

Denne var bygd av stein og fôret med en fin betong for å gjøre den vanntett. Denne vanntanken, som rommer 600 000 liter, ble i 200–300 år brukt til å lagre vann til byens innbyggere, før den ble erstattet av et nytt system.

Grekerne kjente også til fordelene ved bruk av vulkansk aske i betongen. Denne blandingen har egenskaper vi kommer tilbake til i det neste avsnittet. Vi vet at grekerne også brukte en blanding av brent kalk og vulkansk jord fra blant annet øya Thera (Santorini) i oldtiden, men da i mindre omfang.

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Ca. år 25 f.Kr.

Den første beskrivelsen av betongproduksjon Det er mulig at romerne kopierte og videreutviklet grekernes betong. Det finnes eksempler på romersk betong datert tilbake til år 300 f.Kr. Det engelske ordet for betong, «concrete», stammer for øvrig fra det latinske ordet «concretus» som betyr blandet eller grodd sammen.

En annen teori er at noen romere fant en rød vulkansk aske i nærheten av Pozzuoli, en landsby nær vulkanen Vesuv. De trodde det var vanlig sand og blandet den med brent kalk og fant ut at blandingen gav en mye sterkere betong enn de noen gang tidligere hadde laget. Denne oppdagelsen fikk stor betydning for utviklingen av arkitekturen og byggekunsten de neste fire hundreårene.

Ca. år 25 f.Kr. skrev den romerske ingeniøren og arkitekten Marcus Vitruvius Pollio omtrent dette i sitt verk De Architectura Libri X (De ti bøker om arkitektur): «Det finnes et pulverstoff som av naturen bevirker forunderlige ting. Det forekommer i traktene omkring Vesuv. Blandes dette pulveret med kalk og knust stein, gir det ikke bare alminnelige byggverk stor styrke, men selv murer som er bygget i havet, blir så sterke at verken strøm eller bølger kan ødelegge dem.»

Her beskriver han denne sementen som romerne framstilte fra knust vulkansk aske – pozzolansement. I ettertid har romernes sement fått navnet romansement. Noe gjorde den bedre enn andre bindemidler: Den var hydraulisk, det vil si at den kunne herde under vann. Kalk må også ha tilgang på luft for å herde.

Colosseum

Ca. år 82 e.Kr.

Fremdeles kan vi se flere byggverk som er bygd for nærmere 2000 år siden, der betong er benyttet som byggemateriale.

Brent kalk blandet med knust lava ble brukt som bindemiddel, og tilslaget var sand og stein.

Siden armeringen ikke var kjent, Figur 1.19 Colosseum i Roma, måtte romerne bruke massive innvendig. murer med tykkelser på opptil 8 meter. De fant derfor på å bruke knust pimpstein og andre porøse steinsorter for å redusere vekten på sine tykke konstruksjoner. Med denne verdens første lettbetong skapte de unike buer og kupler som fremdeles står der som bevis på betongens bestandighet. De gikk også et skritt videre ved å støpe inn leirkrukker og kasseformede utsparinger for ytterligere å redusere vekten av konstruksjonene. Romerne eksperimenterte også med

27

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

«tilsetningsstoffer». De benyttet både spekk, melk og blod, mest sannsynlig for å gjøre betongen lettere å bearbeide.

Et godt eksempel på et romersk byggverk fra denne tiden er Colosseum i Roma, verdens største amfiteater med plass til 50 000 tilskuere.

Pantheon Ca. år 127 e.Kr.

Bruk av bueformede konstruksjoner gjorde at romerne kunne bygge store spenn. Et godt eksempel på det er Pantheontempelet i Roma. Her er takkonstruksjonen en kuleformet hvelving i betong med en diameter på ca. 43 meter. Denne kuppelen hviler på 6 m tykke

Figur 1.20 Pantheon i Roma, med verdens største uarmerte kuppel.

Oculus

7m tykk mur

21,3 m

Kuppelens radiuspunkt

Figur 1.21 Tverrsnitt av Pantheon.

vegger. For å redusere egenvekten har kuppelen kasseformede utsparinger på innsiden og lettere tilslag mot toppen.

Romerne forsøkte også å armere sine betongkonstruksjoner.

Ved hjelp av et slags bånd, laget av bronse, kunne de strekke betongen noe lenger. Resultatet ble imidlertid mislykket fordi bronse og betong utvider seg forskjellig ved temperaturforandringer. Det ble sprekker og krakeleringer. De hadde altså ideen, men ikke kunnskapen og midlene.

Middelalderen og tiden etter Romerne tok med seg kunnskapen om sement ut i Europa, men med Romerrikets fall kan det synes som om betongen ble 28

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Ca. år 500–1700

glemt som byggemateriale. Det var naturstein og murstein som sammen med treverk ble de mest brukte byggematerialene. Det skjer liten eller ingen utvikling i bruken av betong i denne perioden, med unntak av noe bruk i forbindelse med kirker og klostre.

Romansementen dukket blant annet opp igjen på 1100-tallet i Salzburg. Der ble den brukt av munken Thiemo til å støpe en større statue av den hellige Catarina. Den engelske kirken Reading Abbey i Berkshire ble bygd i 1127 med vegger av betong, opprinnelig kledd med murverk. Betongen står fortsatt, men murkledningen har etter hvert blitt borte. I kirker og katedraler brukte normannerne betong for det meste til fundamentering, som under Salisbury Cathedral i Wiltshire (ca. 1265), med Englands høyeste spir på 124 meter. Romernes betongresepter ble tydeligvis tatt godt vare på i kirkenes og klostrenes arkiver i denne perioden.

Fyrhuset på Eddystoneklippene

1759

John Smeaton ble engasjert til å bygge det tredje fyrhuset på Eddystoneklippene, utenfor kysten av SørEngland. De to tidligere fyrhusene, som var bygd Fyrrom Soverom i tre, hadde i løpet av få Kjøkken år gitt tapt for bølger og Lager brann. Smeatons arbeid Lager ble grunnleggende for moderne bruk av sement og betong. Han utviklet Høyvann en hydraulisk mørtel av Lavvann blå kalk og pozzolanmateriale til å fylle fugene Figur 1.23 Det gjenmellom steinene med og Figur 1.22 The Eddystone Lighthouse, oppbygde fyrhuset til å binde dem sammen. ferdig 1759. i Plymouth.

I tillegg murte han steinblokkene i forband.

Eddystone fyr stod til 1882 da fundamentene begynte å svikte.

Tårnet ble derfor demontert og flyttet til Plymouth, hvor det fortsatt står.

29

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

1764

Betongeventyret starter i Norge Betong med importert sement fra Amsterdam og sjøsand som tilslag ble brukt ved byggingen av Farrisdammen ved Larvik.

Selve jobben ble utført av hollandske arbeidere. Først vel 100 år senere fikk betong for alvor gjennomslag i Norge da byggingen av over 100 fyrhus i betong tok til.

1824

Figur 1.24 Farrisdammen i Larvik, bilde fra 1970-tallet.

Joseph Aspdin tok patent på portlandsement På 1800-tallet var det flere som gjenoppdaget den hydrauliske effekten av brent kalk. Men det var først da den engelske mureren Joseph Aspdin tok patent på portlandsement, at produktet fikk gjennomslag for alvor. Sementen fikk sitt navn etter halvøya Portland i Sør-England, der det fantes en bygningsstein med samme farge. Sementen ble framstilt ved å blande kalkstein og leire, Figur 1.25 Joseph Aspdins patentskrift. og blandingen ble deretter brent ved «vulkanske» temperaturer og pulverisert. Aspdins patent la grunnlaget for den «kunstige» framstillingsmetoden vi fortsatt bruker ved framstilling av sement. I takt med den industrielle utviklingen ble også produksjonsutstyret forbedret, og sementens kvalitet økte.

Denne utviklingen la grunnlaget for økt bruk av betong som byggemateriale.

1840 Den første norskproduserte sementen Sementproduksjon på Nordre Langøy (senere en del av Langøyene) i Bunnefjorden og ved Bakaas Brug ved Akerselva ble igangsatt, basert på Joseph Aspdins patent. Råmaterialet var leirblandete kalkknoller, blant annet fra øyene i Oslofjorden.

Begge fabrikkene avviklet sin virksomhet på 1860-tallet, på grunn av nedgangstider.

30

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

1867

Joseph Moniér tok patent på armering En rekke mer og mindre fantasifulle metoder for armering av betong er beskrevet, og sikkert brukt med hell, rundt midten av 1800-tallet i England og Frankrike. Men franskmennene utviklet imidlertid armeringskunsten mer konsekvent. En rekke betongstøperier har fått sitt navn knyttet til Joseph Moniér. Han tok i 1867 patent på armering av fabrikkframstilte blomsterpotter og avløpsrør. Han konstruerte et system av jernspiler og vaiere, som han satte ned i en rund støpeform. Moniér regnes derfor av mange som oppfinneren av armert betong, selv om utviklingen kom gradvis og egentlig ikke bør tilskrives én enkelt oppfinner.

I de første armerte konstruksjonene lignet armeringen ofte på tradisjonelle stålkonstruksjoner. De første oppfinnerne hadde ikke noen klar oppfatning av hvordan armering i betong egentlig virket. Først i 1890-årene kom armerte betongkonstruksjoner basert på prinsipper som ligner dem vi benytter i dag. De innså da at armeringens oppgave var å ta opp strekkkreftene i betongen, mens betongen selv var i stand til å ta seg av trykkreftene. Dermed kunne de bevisst forme armeringen etter strekkreftenes forløp i konstruksjonen og få en mer effektiv konstruksjon. Det var i første rekke franske (bl.a. François Hennebique), men etter hvert også tyske, ingeniører og forskere som utviklet teorien om den armerte betongen.

1888

Starten på dagens sementproduksjon i Norge Norsk sementindustri startet for alvor i 1888 da selskapet Christiania Cement Aktiebolag ble grunnlagt av svenske og tyske forretningsmenn. SelFigur 1.26 Fra Christiania Portland skapet bygde den første Cementfabrikk Slemmestad, bilde sementfabrikken på Slemfra 1909. Foto: Anders Beer Wilse/ mestad i Buskerud og startet Wikipedia. sementproduksjon i 1890. Etter en trang start, og et par konkurser, ble sementfabrikken overtatt av A/S Christiania Portland Cementfabrik i 1892. Denne fabrikken var alene om å produsere sement i Norge helt fram til den første verdenskrigen, da tre nye sementfabrikker så dagens lys i løpet av årene 1916–1918. Det var Cementfabrik Norge CE-NO Portland Cement A/S i Lier, A/S Dalen Portland Cementfabrik i Brevik og Nordland Portland Cementfabrik A/S i Kjøpsvik.

Sementfabrikken i Lier gikk konkurs i 1927, og i 1968 fusjonerte de tre andre under navnet A/S Norcem. Fabrikken på Slemmestad ble nedlagt i 1989.

31

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

10. januar 1903

1903

Fabrikkbetongens fødselsdag Fra ca. 1875 ble fuktig sand og lesket kalk fraktet i hestekjerrer til byggeplassene. Arkitekten Jürgen H. Magens i Hamburg fikk da ideen om å produsere betongen på faste steder, for så å transportere den over lengre avstander til de forskjellige byggeplassene, klar til å bearbeides. Hans første patent er datert 10. januar 1903.

Denne datoen regnes derfor som ferdigbetongens fødselsdag.

Etter at Magens i 1907 oppFigur 1.27 Fabrikkbetongen ble bl.a. daget at betongen tåler lengre patentert i USA. Her et patentskriv transporttid når lasten vibreres fra 1908. under transporten, ble det bygd produksjonsanlegg i Hamburg og Berlin. I USA ble den første fabrikkbetongen levert like før den første verdenskrigen.

Den første skyskraperen av armert betong Ingall-bygningen, verdens første skyskraper av armert betong, ble ferdigstilt i Cincinnati i USA. På 1800-tallet var det uvanlig med flere enn seks etasjer, ikke minst på grunn av alle trappene og vanntrykket i vannrørene. Dette bygget hadde 16 etasjer og er fortsatt i bruk. Kombinasjonen betong og stål åpnet for å bygge høyt og å bygge uten støttepunkter, og armert betong fikk en solid posisjon som byggemateriale. Dessuten hadde vi fått et formbart byggemateriale som i tillegg kunne motstå brann.

1910

Figur 1.28 The Ingalls Building i Cincinnati, Ohio, USA.

Rørstøpmetoden patentert Nordmannen August Gundersen fikk patent på rørstøpmetoden.

Denne støpemetoden benyttes fortsatt ved undervannsstøping.

Les mer om metoden i kapittel 10.

32

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

1920

Oslo Havnelager Kristiania Havnelager, som det hette den gang, ble bygd i årene 1916 til 1920. Det var i sin tid Europas største armerte betongbygning.

1928

Figur 1.29 Oslo Havnelager, i sin tid Europas største bygning i armert betong.

Eugéne Freyssinet tok patent på spennarmering Eugéne Freyssinet tok ut patent på sitt oppspenningssystem, som senere ble videreutviklet med avanserte systemer for oppspenning og forankring. Selv om eksperimenter med oppspenning av armering fant sted både i Amerika, Frankrike og Tyskland like før og etter år 1900, regner mange franskmannen Eugéne Freyssinet som oppfinneren av den moderne formen for spennbetong. Også andre har betydd mye for utviklingen av spennarmert betong, blant annet tyskeren Hoyer som utviklet et system for fabrikkmessig produksjon av elementer i lange benker.

Ca. 1930

L-stoffene ble introdusert Luftinnførende tilsetningsstoffer ble tatt i bruk for å bedre betongens frostbestandighet og støpelighet. Se ellers kapittel 3, side 100.

1931

Norges første ferdigbetongfabrikk Ludvig Lorentzen Ferdigbeton A/S på Lysaker ble etablert. De leverte den første fabrikkframstilte betongen vi kjenner til i Norge.

Etter den andre verdenskrigen spredde ferdigbetongen seg over hele Europa. Fabrikkbetongindustrien leverer nå størsteparten av den ferske betongen som brukes til byggeprosjekter.

Figur 1.30 Annonse for Ferdigbeton A/S.

33

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

1940-årene

Krigen og gjenoppbyggingen Under den andre verdenskrigen ble det bygd et stort antall forsvarsverker, ubåt-hangarer, observasjonstårn, tilfluktsrom og underjordiske anlegg av armert betong. Alle ødelagte byer, havner og fabrikker satte store krav til gjenoppbyggingen etter krigen. Det skulle gå raskt, og det skulle være billig. Samtidig var det mangel på både stål og sement. Følgelig gjorde byggeteknikken store framskritt. Etter hvert som stålkvalitetene ble bedre, kom armert betong stadig oftere i bruk. Det ble enklere løsninger og slankere konstruksjoner, og spennbetongen ble tatt i bruk i stor skala.

1953

Fra glattstål til kamstål Christiania Spigerverk i Oslo begynte å produsere «monierjern», eller glattstål, i 1928.

Det var runde stenger med Figur 1.31 Glattstål med og uten glatt overflate. For å være helt endekroker. Endekroker nederst. sikker på at de satt godt fast i betongen, måtte det bøyes ankerkroker i endene av alle Figur 1.32 Kamstål. stengene. Et stort framskritt skjedde da kamstålet kom i bruk i 1953 og gjorde slutt på alle bøyde ender. Kamstål er stålstenger med riller eller kammer på overflaten som sørger for god forankring, derav navnet. Det nye kamstålet forenklet jernbinderens hverdag i betydelig grad, og det glatte armeringsstålet gikk etter hvert helt ut av bruk.

1950-årene

Prefabrikkerte betongelementer Prefabrikkerte betongelementer er bygningsdeler som støpes og herdes på et annet sted enn der de skal brukes. De blir ofte spennarmert for å oppnå slankere elementer. ProduksjoFigur 1.33 De første boligene av prenen foregår normalt i fabrikker, fabrikkerte betongelementer i Oslo. men i enkelte tilfeller på byggeplassen (se ellers kapittel 6).

Etter den andre verdenskrigen steg lønningene og lånerentene raskere enn materialkostnadene. Byggherrene ønsket derfor kortere byggetid, noe de kunne oppnå ved å produsere elementer på forhånd eller samtidig med grunnarbeidene. Kombinasjoner av prefabrikkerte elementer og plasstøpt betong kan også spare tid. I Norge hadde bygging med betongelementer sin spede begynnelse tidlig i 1950-årene.

34

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

I 1953 startet AS Betonmast på Hauketo, like sør for Oslo, produksjon av betongmaster og saltakformede I-bjelker (SIB, se kapittel 6 side 261). I starten foregikk produksjonen utendørs.

I perioden 1953–1954 ble det på Årvoll i Oslo bygd boligblokker med prefabrikkerte fasadeelementer, trapper og balkongplater i regi av Boligbyggelaget USBL. En feltfabrikk ble rigget opp i tilknytning til byggeplassen, der elementene ble produsert.

I 1957 startet A/S Betongelement på Skedsmo, like utenfor Oslo, fabrikkproduksjon av betongelementer for boliger.

1961

Sveiste armeringsnett Sveiste armeringsnett er kamstenger eller kamtråder som ligger i et rettvinklet mønster og er motstandssveiset i alle krysspunktene (se ellers kapittel 5, side 199).

Produksjonen av sveiste Figur 1.34 Sveiste armeringsnett. armeringsnett startet ved spikerverket i Oslo. Celsa Steel Service AS har videreført Christiania Spigerverks gamle armeringsdivisjon. Her produseres fortsatt armeringsnett, ferdigarmering til betongvarer og bearbeidet armering (kapp og bøy) til byggeplassene.

1960-årene

Systemforskaling Tradisjonell forskaling er bygd opp av trevirke: plank, bord og finerplater. Denne forskalingstypen har dominert helt fram til moderne tid og benyttes fortsatt. Byggetiden kan kortes ned Figur 1.35 Tradisjonell forskaling ved å bruke systemforskaling, viker for systemforskaling. som er forskalingselementer som kan monteres raskt. Vi sparer da både tid og materialer, fordi systemforskalingen ved riktig behandling kan brukes om og om igjen.

Siden 1960-årene har derfor systemforskaling blitt mer og mer utbredt på norske byggeplasser. Kassetter og storflak for veggforskaling har tatt over for den mer tidkrevende manuelle veggforskalingen. Tårnreis og dekkebord (omtales nærmere i kapittel 4) erstatter understøttelse av tre. Det har gjennom årene vært prøvd ut mange varianter av systemforskaling, men ikke alle har vært like vellykkede.

35

Betongarbeid

1970-tallet

1 Betong som byggemateriale

P-stoffene fikk sitt gjennombrudd Plastiserende/vannreduserende tilsetningsstoffer, spesielt basert på lignosulfonater, fikk sitt gjennombrudd. Arbeidet med å utvikle disse stoffene hadde imidlertid startet nesten 50 år tidligere. Les mer om P­stoffer i kapittel 3, side 98.

1970-tallet

Fiberarmert betong Betongarmering med fiber kom på markedet, blant annet til støping av gulv på grunnen og til erstatning av tradisjonell svinn- og fordelingsarmering.

Utviklingen av fiberarmering startet imidlertid lenge før det, Figur 1.36 Fiberarmert betong. da tidligere sivilisasjoner gjerne brukte strå eller hår i betongen for å redusere oppsprekking. Du kan lese mer om fiberarmering i kapittel 5, side 209.

I forbindelse med bygging av bruer i New York ble det for øvrig i 1910 rapportert om en åttedobling av strekkfastheten ved å tilsette betongen oppkuttede spiker.

Fra ca. 1920 ble det også brukt asbestfibre til armering av betong, blant annet i Eternitt som i sin tid ble et kjent varemerke for vegg og takplater av fiberarmert betong. Men etter at det ble kjent at asbest kan være kreftfremkallende, har all bruk av asbest vært forbudt siden 1980.

1980-tallet

Silikastøv i betong I Norge ble det relativt vanlig å benytte silikastøv i betong på begynnelsen av 1980-tallet.

Silikastøv var opprinnelig et avfallsstoff fra produksjonen av ferrosilisium, som renseteknologien gjorde til en ressurs. Det benyttes nå som tilsetningsmateriale i betong for å øke dens fasthet og bestandighet, blant annet ved produksjon av høyfast betong. Les mer om silika i kapittel 3, side 108.

På slutten av 1970-tallet var det mange debatter og sterke motsetninger mellom ulike

36

Figur 1.37 Silika er et ultrafint pulver bestående av nesten helt runde partikler med en gjennomsnittstørrelse på 0,15 mikrometer (ca. 100 ganger mindre enn sementkornene). De fyller tomrommene som oppstår i vanlige betongblandinger.

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

fagmiljøer om virkningene av silikastøv i betong. I den første tiden ble det også gjort en del tabber, men etter hvert kom regelverket på plass, og forholdene stabiliserte seg. Ikke minst takket være norske betongfagfolk er i dag bruk av silikastøv i betong godt dokumentert og akseptert, også internasjonalt.

Figur 1.38 Mjøsbrua mellom Moelv og Biri, åpnet i 1985, var ett av de første bruprosjektene der det ble benyttet silikastøv i betongen.

1995

Verdens største flyttbare byggverk

meter 500

Verdens største flyttbare betongkonstruksjon, den 472 meter høye og 678 000 tonn tunge oljeplattformen Troll A, ble slept ut til Troll-feltet og ble den største konstruksjonen som noensinne har blitt transportert.

Troll A-plattformen er et norskutviklet produkt bygd av norske eksperter basert på sement, tilslag, tilsetningsstoffer og armering fra norske produsenter. Teknisk Ukeblad kåret Troll A til «århundrets ingeniørbragd 1900–2000». Beregnet levetid for plattformen er over 70 år. Det er den siste betongplattformen som ble bygget under betongepoken i norsk oljehistorie (1973–1996).

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

Troll A-Plattform 472 m

Oslo rådhus 66 m

Figur 1.39 Troll A-plattformen, sett i forhold til størrelsen av Oslo rådhus.

Figur 1.40 Troll A-plattformen.

37

Betongarbeid

Ca. år 2000

1 Betong som byggemateriale

SKB tas i bruk Selvkomprimerende betong (SKB) er betong som kan fylle forma og omslutte armering, kanaler, el-bokser osv. uten annen komprimering enn sin egen vekt, og uten at det oppstår uheldig separasjon.

Figur 1.41 SKB er så lettflytende Betong med lite behov for at den kan fylle forma og omslutte armeringen uten bruk av vibrator. vibrering har blitt brukt siden Foto: Eldar Juliebø. tidlig på 1970-tallet. Denne flytbetongen, som den gjerne kalles, har synkmål på over 200 mm (synkmål omtales nærmere i kapittel 3 og i ord og begrepsforklaringene bakerst i boka). Den viktigste forskjellen mellom flytbetong og SKB er at flytbetong må vibreres, mens SKB er vibreringsfri. SKB ble utviklet i Japan mot slutten av 1980-tallet, ut ifra et ønske om bedre arbeidsmiljø, økt produktivitet og bedre betongkvalitet. SKB er ingen ny materialtype, men en videreutvikling av flytbetongen, der blant annet utviklingen av tredje generasjons SP-stoffer (kopolymerer, se side 100) har spilt en viktig rolle. Den «gamle» betongteknologien, læren om betongens framstilling og egenskaper, gjelder fortsatt. Men som innen de fleste fagområder skjer det en utvikling over tid, slik at ny kunnskap stadig må legges til.

I Europa ble SKB sannsynligvis først benyttet i Sverige på midten av 1990-tallet. Siden årtusenskiftet har bruken av SKB økt i de fleste europeiske land. I Norge er den foreløpig mest brukt i betongelementindustrien, men bruken ute på byggeplassene er økende.

Ca. år 2001

Armering på rull Armering på rull (også kalt rulle­ nett) består av ferdig kappede armeringsstenger, festet etter hverandre med riktig senteravstand, og rullet sammen som en tepperull (se ellers kapittel 5, side 201).

Figur 1.42 Utrulling av Bamtec.

Rullenett ble introdusert på det norske markedet etter å ha vært på markedet i Tyskland og andre europeiske land i noen år. Rullenettene produseres etter kundens ønsker og fraktes til byggeplassen, der rullen heises inn på kanten av dekket som skal armeres, og rulles ut på det ferdig klargjorte underlaget. Metoden effektiviserte utleggingen av armeringen, spesielt på store dekker.

38

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

2009

Verdens høyeste byggverk Med sine 828 meter ble Burj Khalifa i Dubai, De forente arabiske emirater, verdens høyeste bygning. Det antas at den fortsatt kan ha denne tittelen en stund til. Avhengig av framdriften ventes denne rekorden i første omgang å bli slått av enten Dubai Creek Tower som bygges bare ca. 8 kilometer øst for Burj Khalifa, eller Jeddah Tower som bygges i Jeddah, Saudi-Arabia.

Figur 1.43 Burj Khalifa, Dubai.

Begge tårnene er under bygging, men det går sakte, og til tider har byggearbeidene stoppet opp av forskjellige grunner.

Dubai Creek Tower er et tårn støttet av barduner forankret i ankere som er spredt på bakken rundt tårnet. Disse bardunene eller stålkablene danner et særegent nett som festes til en sentralt plassert armert betongkjerne, som går fra bakken og opp i himmelen. Tårnet er konstruert av den spanske arkitekten og ingeniøren Santiago Calatrava.

Figur 1.43a Sammenligning av Burj Khalifa (til høyre) med Dubai Creek Tower og Jeddah Tower. Kilde: «Image credit: thetowerinfo.com»

39

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Den endelige høyden på Dubai Creek Tower er ikke offentlig kjent, men blir prosjektet realisert med en høyde på over 1300 meter som antydet, så vil det bli verdens høyeste byggverk. Jeddah Tower i Saudi-Arabia vil ikke kunne oppnå denne høyden slik det er konstruert og bygd så langt.

Ca. år 2015

Økt bruk av «lavkarbonbetong» Lavkarbonbetong er betong som gir et lavere klimagassutslipp (CO2) enn tradisjonell betong.

Publikasjon nr. 37 Det meste av betongens karbonavtrykk kommer fra prosesser i produksjonen av sement, som det er vanskeLavkarbonbetong lig å gjøre noe med. Men ved å erstatte deler av sementen med tilsetningsmaterialer, som har et betydelig mindre klimaavtrykk enn vanlig sement, får vi redusert klimagassutslippet fra sementproduksjonen. Slike Juni 2015 tilsetningsmaterialer kan være restprodukter fra annen industri, Figur 1.44 Publikasjon nr. 37, fra som flygeaske fra kullfyrte kraft- Norsk Betongforening, første utgave 2015. verk og slagg fra stålindustrien.

I betongens karbonregnskap inngår også utslipp av klimagasser fra framstillingen av de andre delmaterialene til betongen. I tillegg kommer alt utslipp fra transport av råvarer og delmaterialer fram til blandeverk, samt produksjon av betongen.

I 2015 publiserte Norsk Betongforening første utgave av sin publikasjon om lavkarbonbetong (NB publ. nr. 37). Hensikten var å definere en bransjenorm for lavkarbonbetong, ved å utarbeide et klassifiseringssystem med konkrete grenseverdier for klimagassutslipp. Den tar kun for seg betongmaterialet, armeringen behandles ikke. Denne publikasjonen har fått stor betydning som referansedokument i prosjekter med høye ambisjoner for miljøet. Regelverk, dokumentasjonsverktøy, materialer og kunnskap er i sterk utvikling på dette feltet, så det forventes at publikasjonen må revideres ofte. Det er derfor viktig å bruke siste versjon av publikasjonen.

40

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

2022

Verdens første hus bygd utelukkende av karbonarmert betong «Der CUBE» ble ferdigbygd i Tyskland på campus til Technische Universität Dresden, for å vise hva som er teknisk Figur 1.45 Nett og stangarmering av og økonomisk mulig å bygge karbon. Foto: C³/Sandra Kranich. med karbonarmert betong. Den består av bl.a. en «boks» sentralt i bygningen med tilhørende glassfasader, utviklede tynne veggelementer og en «vridd» takkonstruksjon.

Armeringen i takkonstruksjonen er bøyelig, utformet som et nett. Karbon korroderer ikke. Mindre behov for en beskyttende overdekning kan gi supertynne konstruksjoner med mindre forbruk av betong og dermed mindre bruk av sement. Karbonarmert betong kan også gjenvinnes og resirkuleres.

Et lignende forskningsprosjekt med sikte på å redusere sementforbruket har foregått samtidig i Norge, men her blir det fokusert på armering av aluminium. Om forskerne lykkes med å utvikle metoder for å redusere sementforbruket, vil det kunne bidra sterkt til å redusere byggebransjens klimagassutslipp. Hva denne forskningen fører til, vil vise seg i tiden framover.

Figur 1.46 The Cube. Foto: Stefan Gröschel, Institut of Concrete Structure, TU Dresden.

41

Betongarbeid

1 Betong som byggemateriale

Kilder – støttelitteratur Ole H. Krokstrand, Øyvind Steen og Magne Magler Wiggen: Betongoverflater. Byggutengrenser (nå Byggfokus) i samarbeid med Gyldendal Akademisk, 2011.

Per Åge Jahren: Betong. Historie og historier. Fagbokforlaget, 2011.

Pedersen Per Helge: Fra Farris til Troll. Jubileumsbok Norsk Betongforening, Oslo 1995.

Gartmann Frithjof: Sement i Norge 100 år. Norcem AS, Oslo 1990.

Marcus Vitruvius Pollio: De architectura Libri X. (Søk på nettet) Publikasjon nr. 37: Lavkarbonbetong. Norsk Betongforening, 2015. (NB! Siste utgave 2020) Rapport nr. 10: Sirkulær økonomi for betong. Norsk Betongforening, 2022 Stortingsmelding nr. 33 (2019–2020): Langskip – fangst og lagring av CO2. Olje- og energidepartementet.

Hva kan du nå?

1 Hva består betong av?

2 Hvilke positive og negative egenskaper har betong som byggemateriale?

3 Hva er forskjellen på slakkarmering og spennarmering?

4 Hvorfor har betong og stål så godt samvirke i armert betong?

5 Hvordan sikrer vi armeringen mot korrosjon i en betongkonstruksjon?

6 Hvilke miljøutfordringer har betongbransjen?

7 Lag en kort beskrivelse av betongens utvikling som byggemateriale.

8 Hva kjennetegner SKB i forhold til «vanlig» betong?

42

Betongarbeid

Betongarbeid, 2. utgave Denne læreboka er populær for elever i videregående skole, lærlinger og praksiskandidater. Den er nå oppdatert mht. fagutvikling og nye læreplaner. Boka tar utgangspunkt i kompetansemålene i læreplan vg3 betongfaget opplæring i bedrift.

Betongarbeid

Her er en inngående beskrivelse av både det praktiske og det teoretiske som kreves av en betongfagarbeider.

Med denne læreboka sikres en god sammenheng mellom opplæring i skole og bedrift. Dette er den første komplette læreboka om betongfaget etter at de fire tidligere lærefaga ble slått sammen: betong- og grunnarbeid, forskaling, armering og betongindustri.

Betongfaget

Målgruppen er elever på vg1 bygg- og anleggsteknikk (yrkesfaglig fordypning), elever på vg2 betong og mur og lærlinger i betongfaget. I tillegg er boka et oppslagsverk for erfarne betongfagarbeidere, og aktuell støttelitteratur for ingeniørstudenter. Boka har to deler: Material- og produktlære Utførelse på byggeplass

www.eba.no

BOKMÅL

vg2 betong og mur vg3 betongfaget BM

vg2 vg3

ISBN 978-82-11-03784-8

vg2

vg3

Eldar Juliebø