FRÓÐLEIKUR UM STEYPU

HVAÐ ER GÓÐ STEYPA?

Góð steinsteypa verður að hafa næga þjálni, styrk og endingu. Ending steinsteypu sem framleidd er úr góðum hráefnum og verður fyrir veðrun er fyrst og fremst háð vatns- og sementshlutfalli, loftinnihaldi og steypuhulu á járnum.

Þjálni
Þjálni steypu er oftast metin með því að fylla 30 cm háa keilu af steypu og mæla sigið (sigmálið) á steypunni þegar keilan er dregin upp af henni. Hækkun sigmáls ef flot er ekki notað þýðir minni styrk og minni endingu en meiri þjálni.

Steypustyrkur
Skilgreindur sem 28 daga þrýstistyrkleiki sívalninga sem geymdir eru í vatni í 28 daga við 20°C. Steypa sem á að standast 25 MPa styrk er kölluð C-25.

Vatns- og sementshlutfall
V/s-talan er hlutfall þyngdar vatns og sements í nýblandaðri steypu og hefur lykilþýðingu fyrir styrk, endingu og þéttleika hennar. Almennt þýðir lægra v/s-hlutfall betri steypu.

HVAÐ ER GÓÐ STEYPA?

Góð steinsteypa verður að hafa næga þjálni, styrk og endingu. Ending steinsteypu sem framleidd er úr góðum hráefnum og verður fyrir veðrun er fyrst og fremst háð vatns- og sementshlutfalli, loftinnihaldi og steypuhulu á járnum.

Þjálni
Þjálni steypu er oftast metin með því að fylla 30 cm háa keilu af steypu og mæla sigið (sigmálið) á steypunni þegar keilan er dregin upp af henni. Hækkun sigmáls ef flot er ekki notað þýðir minni styrk og minni endingu en meiri þjálni.

Steypustyrkur
Skilgreindur sem 28 daga þrýstistyrkleiki sívalninga sem geymdir eru í vatni í 28 daga við 20°C. Steypa sem á að standast 25 MPa styrk er kölluð C-25.

Vatns- og sementshlutfall
V/s-talan er hlutfall þyngdar vatns og sements í nýblandaðri steypu og hefur lykilþýðingu fyrir styrk, endingu og þéttleika hennar. Almennt þýðir lægra v/s-hlutfall betri steypu.

MEIRI FRÓÐLEIKUR UM EIGINLEIKA STEYPU

Veðrunarálag

Þegar tilgreindar eru kröfur til eiginleika steypu fyrir hvert mannvirki, þarf að skilgreina og flokka álag frá umhverfinu út frá staðsetningu mannvirkis og stöðu hvers byggingarhluta.

Í ÍST EN 206 er gerð tillaga um 18 veðrunarflokka, svokallaða áreitisflokka. Tíu af þessum áreitisflokkum er vegna aðstæðna sem geta valdið ryðgun járna en á Íslandi yfirgnæfir álag vegna frostþíðu aðra umhverfisþætti og því er í íslensku byggingarreglugerðinni aðeins tveir frostþíðu áreitisflokkar. Í eftirfarandi töflu er þessi flokkun og kröfur byggingarreglugerðarinnar.

Áreitisflokkar-veðrunaraðstæðurV/s talaLágm. sement í m3Lágm. loftMesta flögnun eftir 56 umfLágmarks steypustyrkur til að tryggja sement og v/s tölu (***) 
Í útisteypu, sem verður fyrir veðrunaráhrifum en er að mestu laus við saltáhrif<0,55300 kg5%1C25 
Í útisteypu, sem verður fyrir miklum veðrunaráhrifum og verulegum saltáhrifum<0,45350 kg5%1C35 
Veðrunarálag

Þegar tilgreindar eru kröfur til eiginleika steypu fyrir hvert mannvirki, þarf að skilgreina og flokka álag frá umhverfinu út frá staðsetningu mannvirkis og stöðu hvers byggingarhluta.

Í ÍST EN 206 er gerð tillaga um 18 veðrunarflokka, svokallaða áreitisflokka. Tíu af þessum áreitisflokkum er vegna aðstæðna sem geta valdið ryðgun járna en á Íslandi yfirgnæfir álag vegna frostþíðu aðra umhverfisþætti og því er í íslensku byggingarreglugerðinni aðeins tveir frostþíðu áreitisflokkar. Í eftirfarandi töflu er þessi flokkun og kröfur byggingarreglugerðarinnar.

Áreitis
flokkar-
veðirunar
aðstæður
Í útisteypu, sem verður fyrir veðrunaráhrifum en
er að mestu laus við saltáhrif
Í útisteypu, sem verður fyrir miklum veðrunaráhrifum og verulegum saltáhrifum
V/s tala<0,55<0,45
Lágm. sement í m3300 kg350 kg
Lágm. loft5%5%

Mesta flögnun
eftir 56 umf

11
Lágmarks
steypu-
styrkur
til að tryggja sement og v/s tölu (***)
C25C35
Styrkleikaflokkur

Styrkur steypunnar er skilgreindur sem styrkleiki sívalninga sem geymdir eru í vatni í 28 daga við 20°C. Steypa sem á að standast 30 MPa styrk er  kölluð C30/37. Seinni talan á við ef prófaðir eru kubbar í stað sívalninga eins og gert er víða erlendis.  

Styrkleikaflokkarnir eru eftirfarandi:

C-16/20                      C-20/25                     C-25/30                       C-30/37                      C-35/45                      C-40/50                      C-45/55                      C-50/60

Styrkleikaflokkur

Styrkur steypunnar er skilgreindur sem styrkleiki sívalninga sem geymdir eru í vatni í 28 daga við 20°C. Steypa sem á að standast 30 MPa styrk er  kölluð C30/37. Seinni talan á við ef prófaðir eru kubbar í stað sívalninga eins og gert er víða erlendis.  

Styrkleikaflokkarnir eru eftirfarandi:

C-16/20          C-20/25          C-25/30          C-30/37          C-35/45          C-40/50

C-45/55          C-50/60

Styrkleikaflokkur

Styrkur steypunnar er skilgreindur sem styrkleiki sívalninga sem geymdir eru í vatni í 28 daga við 20°C. Steypa sem á að standast 30 MPa styrk er  kölluð C30/37. Seinni talan á við ef prófaðir eru kubbar í stað sívalninga eins og gert er víða erlendis.  

Styrkleikaflokkarnir eru eftirfarandi:

C-16/20          C-20/25

C-25/30          C-30/37

C-35/45          C-40/50

C-45/55          C-50/60

Kornastærð

Mest notaða steypa BM Vallá ehf. hefur hámarkskornastærð 25 mm, táknað með Dmax 25.
Minni kornastærðir geta verið nauðsynlegar, t.d. í þröngum byggingarhlutum. Að jafnaði gefur þó bestan árangur að velja 25 mm hámarksstærð því sú steypa hefur minnstu rýrnun auk góðrar þjálni.
Stöðluð er einnig 19 mm hámarksstærð, svokallað perlumix, en einnig eru aðrar kornastærðir fáanlegar eftir óskum.

Sementsgerð

BM Vallá notar í framleiðslu sína það sement sem best hentar aðstæðum og þeirri steypugerð sem verið er að framleiða. 
Við val á sementi þarf að taka tillit til veðurfars, stærðar og þykktar byggingarhluta og veðrunarálags. Algengast er við venjulegar aðstæður að nota svokallað portland sement. Á Íslandi eru tvær gerðir af slíku sementi : Anlegg sement frá Norcem og Rapid sement frá Aalborg portland.
Hraðsement hentar mjög vel þegar steypt er í frosti eða ef stefnt er að háum styrk eftir einn sólarhring, en hraðsement ætti aftur á móti ekki að nota í þykkum byggingarhlutum því þá er hætt við vandamálum vegna hitamyndunar og sprungum af hennar völdum. Industri sement frá Norcem er mjög hratt hraðsement. 
Sement blandað fluguösku, STFA sement frá Norcem, er með 20 % af fluguösku og hentar vel þar sem þörf er á miklu efnaþoli, stefnt er að sérstaklega þéttri steypu eða þar sem notuð eru mjög alkalívirk fylliefni því sementið drepur alkalívirkni. StFA sement er umhverfisvænasta sementið á markaðnum og með lægsta kolefnissporið.
Við sérstakar aðstæður er gott að blanda kísilryki (4- 7%) saman við sementið. Það er t.d. krafa Vegagerðarinnar í öll þeirra mannvirki. 
Hvítt sement er notað þegar óskað er hvítrar eða ljósrar steypu.

Fjaðurstuðull

Fjaðurstuðull segir til um hve mikið steypan svignar undan álagi. Í byggingarhlutum eins og plötum getur því skipt miklu að fjaðurstuðull sé hár. Fjaðurstuðullinn fer, auk styrks að töluverðu leyti eftir fylliefnum steypunnar.
Í þjóðarviðauka við þolhönnunarstaðalinn ÍST EN 1992-1-1:2004/NA:2010 eru ákvæði um að  fjaðurstuðulinn megi ákvarða með prófunum. Þegar engin próf eru framkvæmd eigi að marfgfalda gildi staðalsins með stuðli háð fylliefnagerðinni
a)     0,9 fyrir þétt fylliefni
b)     0,6 fyrir opin fylliefni
Þessar reglur eru byggðar á mælingum sem gerðar voru á steinefnum á Reykjavíkursvæðinu fyrir nokkrum áratugum. 

Kennistyrkur, fck (MPa)2025303540(Kennistyrkur C25 steypu er 25 MPa)
Ecm (GPa) (*)3031333435,0Skv. Staðli mv. Notkun quartzite fylliefna
0.9*Ecm (GPa)2727.9829,730,631,5Skv. þjóðarviðauka mv. þétt fylliefni
0.6*Ecm (GPa)1818,619,820,421,0Skv. þjóðarviðauka mv. opin fylliefni

(*) Ecm er meðalgildi fjaðurstuðuls en ekki „kenni“fjaðurstuðull þ.e steypan skal að meðaltali standast fjaðurstuðulgildin í töflunni fyrir hvern styrkleikaflokk.

Stöðluð steypa frá BM Vallá stenst kröfur til 0,9 Ecm en einnig er steypa með fjaðurstuðul Ecm í boði. Mesta hagkvæmni fæst með því að halda sig við þessi gildi en hægt er að framleiða steypu með mun hærri fjaðurstuðli með notkun sérstakra fylliefna.   BM Vallá ehf hefur framleitt steypu með fjaðurstuðul yfir 40 GPa.  
Mæling á fjaðurstuðli er hluti af framleiðslueftirliti BM Vallá ehf.

Fjaðurstuðull

Fjaðurstuðull segir til um hve mikið steypan svignar undan álagi. Í byggingarhlutum eins og plötum getur því skipt miklu að fjaðurstuðull sé hár. Fjaðurstuðullinn fer, auk styrks að töluverðu leyti eftir fylliefnum steypunnar.
Í þjóðarviðauka við þolhönnunarstaðalinn ÍST EN 1992-1-1:2004/NA:2010 eru ákvæði um að  fjaðurstuðulinn megi ákvarða með prófunum. Þegar engin próf eru framkvæmd eigi að marfgfalda gildi staðalsins með stuðli háð fylliefnagerðinni
a)     0,9 fyrir þétt fylliefni
b)     0,6 fyrir opin fylliefni
Þessar reglur eru byggðar á mælingum sem gerðar voru á steinefnum á Reykjavíkursvæðinu fyrir nokkrum áratugum. 

Kennistyrkur, fck (MPa)2025303540 
Ecm (GPa) (*) (**)3031333435,0 
0.9*Ecm (GPa) (***)2727.9829,730,631,5 
0.6*Ecm (GPa) (****)1818,619,820,421,0 

Kennistyrkur C25 steypu er 25 MPa

(*) Ecm er meðalgildi fjaðurstuðuls en ekki „kenni“fjaðurstuðull þ.e steypan skal að meðaltali standast fjaðurstuðulgildin í töflunni fyrir hvern styrkleikaflokk. 

(**) Skv. Staðli mv. Notkun quartzite fylliefna

(***) Skv. Þjóðarviðauka mv. þétt fylliefni

(****) Skv. Þjóðarviðauka mv. opin fylliefni

Loftblendi

Loftblendi myndar litlar bólur í steypunni (þvermál < 0,5 mm). Bólurnar hindra að steypan skemmist þegar vatn frýs í holrúmum hennar. Það skiptir miklu að loftbólurnar séu hæfilega litlar og jafndreifðar. Til að steypan sé frostþolin þarf loftinnihaldið að vera meira en 5% af rúmmáli steypunnar.

Steypuhula á járnum

Þykkt steypu utan á járnum skiptir miklu máli, þar sem járn sem liggur of nálægt yfirborði steypunnar getur ryðgað og myndað sprungur í henni.

Hvað er steinsteypa

Steypa harðnar vegna efnahvarfa sem verða þegar vatni og sementi er blandað saman. Sementið er í raun lím sem bindur fylliefnin saman. Helstu sementsgerðir hérlendis eru Portlandsement og Hraðsement.

Fylliefni

Sandur og möl eru fylliefni steypu. Án þeirra yrði steypan veik og myndi springa. Að jafnaði eru notaðar nokkrar mismunandi gerðir af sandi og möl í hverja steyputegund.

Íblöndunarefni

Þeim er bætt í steypuna til að breyta eiginleikum hennar. Mest notuðu efnin eru loftblendi og flot. Flot er sérvirkt þjálniefni sem almennt er blandað í steypuna á byggingarstað og eykur þjálni hennar tímabundið án þess að hækka v/s-tölu hennar.