Experimental study of accelerators in floor concrete mixture under cold climatic conditions

Denne masteroppgaven omhandler eksperimentelle undersøkelser av akselererende tilsetningsstoffer i en typisk gulvbetongresept. Undersøkelsene ble gjennomført vinteren 2017/2018, i reelle norske vintertemperaturer. Formålet har vært å finne ut hvilke akselererende tilsetningsstoffer som ga best effekt på områdene avbindingstid, glattetidspunkt, bearbeidbarhet og tidligfasthet. I tillegg er det økonomiske aspektet ved bruk av akselererende tilsetningsstoffer blitt belyst. For å skape et godt grunnlag for undersøkelsene, ble det gjennomført et grundig litteratursøk. Dette ga dybdekunnskap om temaet. Undersøkelsesmetodene har gått ut på laboratorie- og feltundersøkelser, både med metoder gitt av Norsk Standard, og empiriske metoder gitt av veiledere og utgitte publikasjoner om gulvbetong. Tre tester med totalt 15 betongresepter ble utført. Hver test har hatt en referanseresept uten akselererende tilsetningsstoffer, som sammenligningsgrunnlag for de andre reseptene. De andre reseptene har bestått av den samme referanseresepten, men med forskjellige kombinasjoner av tilsetningsstoffer. Tilsetningsstoffene som er brukt er Mapefast HA, Mapefast SA, Mapefast R, Mapefast Ultra N og Master X-Seed 100. I litteraturen fremkommer det at herdnings- og størkningsakselererende tilsetningsstoffer gir positiv effekt på flere områder, men dette baseres på undersøkelser gjennomført i laboratoriekontrollerte forhold. Resultatene i denne oppgaven, viser at de akselererende tilsetningsstoffene gir gode resultater på alle områder, men ikke alle er like effektive i kaldt klima. Master X-Seed 100 tilsetningsstoffet viste seg samlet sett å gi de beste resultatene. Konklusjonen er at glattetidspunktet og avbindingstiden kan framskyndes. Metoden benyttet for å bestemme glattetidspunktene, førte til glattetidspunkter lenge før avbindingstidene var ferdig. Utviklingen av trykkfasthet øker ved bruk av akselererende tilsetningsstoffer, og betongens konsistens kan styres rimelig nøyaktig med bruk av retarderende tilsetningsstoff. Økonomisk gir de akselererende tilsetningsstoffene kostnadsbesparelser, og de gir større besparelser på mindre prosjekter kontra større prosjekter.This master thesis investigates the effect of accelerating additives, used in a typical concrete floor mixture. The investigations were conducted in the winter 2017/2018, in average Norwegian winter conditions. The purpose of the thesis was to determine which accelerating additives are most effective regarding the setting time, the brushing time, workability and early-strength accumulation for the concrete. In addition, the economic profitability of using accelerating additives in concrete has been considered. In order to provide a good basis for the investigations, a thorough literature research was conducted. This resulted in gaining theoretical knowledge about the topic. The investigation methods have consisted of laboratory and field studies, both using methods provided by Norwegian Standard, and empirical methods provided by supervisors and publications on floor concrete. Three tests with a total of 15 concrete mixtures were executed. Each test had a reference mixture without accelerating additives, as a basis for comparison to the other mixtures. The other mixtures have consisted of the same reference mixture, with different combinations of additives. The additives used are Mapefast HA, Mapefast SA, Mapefast R, Mapefast Ultra N and Master X-Seed 100. The literature study has provided information about hardening and setting accelerators and their positive effect in several areas, but these studies are based on tests carried out in laboratory-controlled conditions. The results in this thesis, show that the accelerating additives enhance the behaviour of the concrete mixture, but not all are as effective in cold climate conditions. Master X-Seed 100 additive was proven to be the most efficient. The conclusion is that both the brushing time and the setting time have been accelerated when using additives. The method used to determine the brushing time, lead to brushing time long before the setting time. The compressive strength increases, and the consistency can be controlled quite accurately with the use of retardant additives. Regarding cost factor, the accelerating additives provide cost savings, but greater savings are found on smaller then in larger projects.M-B