Livslängdsdimensionering av betongkonstruktioner

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Livslängdsdimensionering av betongkonstruktioner"

Rolf Bo Fredriksson
för 8 år sedan
Visningar:

1 Livslängdsdimensionering av betongkonstruktioner Göran Fagerlund Viktiga nedbrytningsfenomen Inverkan av nedbrytning på bärförmåga Några exempel på livslängdsdimensionering Avd. Byggnadsmaterial, Lunds Tekniska Högskola

nedbrytning på bärförmåga Några exempel på

2 TIDSEFFEKT PÅ BÄRFÖRMÅGA UTAN MILJÖPÅVERKAN Bärförmåga/funktion Dimensioneringsvärde Kollapsnivå Extra säkerhet p.g.a. hydratation Önskad säkerhet Krypeffekt Kollapsområde 28 d Tid

3 INVERKAN AV BINDEMEDEL INGEN MILJÖPÅVERKAN Bärförmåga/funktion LH-cem Dimensioneringsvärde Kollapsnivå Önskad säkerhet Std-cem Std-cem+silika Kollapsområde 28 d Tid

4 TIDSEFFEKT PÅ BÄRFÖRMÅGA MED MILJÖPÅVERKAN Bärförmåga/funktion Hydratation överväger Nedbrytning överväger Kollapsnivå Lägsta acceptabla säkerhetsnivå 28 d Tid Konservativ livslängd Realistisk livslängd Dimensioneringsvärde Kollapslivslängd

överväger Kollapsnivå Lägsta acceptabla säkerhetsnivå 28 d

5 plaskzon Nästan vattenmättat Frost Klorid (anrikning) Måttlig fuktnivå Frost Klorid (saltdimma) Hög fuknivå Frost Klorid (anrikning) Vattenmättat Frost Isgång Klorid (anrikning) Sulfat Vattenmättat Klorid Sulfat Frostskada Korrosion Korrosion Frostskada Korrosion Frostskada Korrosion Erosion Saltangrepp Urlakning Saltangrepp

Klorid (anrikning) Sulfat Vattenmättat Klorid Sulfat Frostskada Korrosion

6 Dimensionering med hänsyn till tidsaxeln A Ytavskalning Inre frost Armeringsarea Täckskikt Bärförmåga Lasteffekt Snitt A Ålder

7 Ytavskalning Frostangrepp Inre skador hållfasthetsförlust m.m. Avskalningsdjup, D Hållfasthetsförlust, f D k t f k (t-t o ) a 0,5<a<1 f=0 Tid, t Tid, t

8 SYNERGIEFFEKT ; YTFROST- KORROSION Utan avskalning Med avskalning x=c c t 1/2 (x-c e t)(dx c /dt)=c c2 /2 C c = m/år 1/2 Erosion Ce=0,5 mm/år Täckskikt 30 mm Livslängd 100 år Livslängd 43 år!

t)(dx c /dt)=c c2 /2 C c =3 10-3 m/år 1/2 Erosion

9 Inre frostskada

10 KRITISK VATTENMÄTTNADSGRAD, S CR Exempel vct 0,40 Lufthalt 4,5% S cr =0,88

11 VERKLIG VATTENMÄTTNADSGRAD, S ACT 1 2 Vattenmättnadsgrad S CR S ACT % Skadegrad 1 2 0% 0 Livslängd Ålder, år

12 INRE FROSTBESTÄNDIGHET - LIVSLÄNGD Vattenmättnadsgrad, S S CR S ACT (t) F=S CR -S ACT (t) Livslängd nås när F=0 S ACT (t liv )=S CR 0 Tid, t Förenklad modell: t liv =[(S CR -A)/B] 1/C Livslängd, t liv A, B, C är koefficienter Fås ur enkla försök

liv )=S CR 0 Tid, t Förenklad modell: t liv =[(S CR -A)/B]

13 FROSTSKADERISKEN MINSKAR MED ÖKAD LUFTHALT F=S CR -S ACT Vattenmättnadsgrad, S S CR 100% Risk för frostskador S ACT F 0% 2% 6% 2% 6% Lufthalt Lufthalt

14 Inverkan av frostskada på resterande hållfasthet Draghållfasthet Tryckhållfasthet

15 Inverkan av inre frostskada på E-modulen Skadad E Oskadad E

16 Undersökning av bärförmågan hos frostskadad armerad balk. Hassanzadeh

17 Vakuumtank för att skapa mycket hög fuktnivå i en betongbalk Hassanzadeh ( )

18 BÖJPROVNING AV FROSTSKADAD BALK

19 Böjbrott frostskadad balk

20 this investigation shows that the remaining load bearing capacity of the beams is remarkably high despite the big concrete destruction. The risk of collapse of a frost damaged structure might therefore be limited, provided the structure is continuously and closely inspected. Hassanzadeh (2006)

The risk of collapse of a frost damaged structure might therefore be

21 ARMERINGSKORROSION Karbonatisering Kloridinträngning CO 2 Cl Tröskelnivå x=k karb (δ CO2 t) 1/2 x=k klorid (δ Cl t) 1/2

22 Livslängd. Karbonatiseringsinitierad armeringskorrosion. Tuutti (1982) x=(2 δ CO2 c 0 /C) 1/2 t 1/2

23 LIVSLÄNGD. KLORIDINITIERAD ARMERINGSKORROSION c 0 Kloridprofil på djupet x vid tid t: c x,t =c 0 erfc[x/(4 δ t) 1/2 ] c thr 0 T x Livslängd före korrosion beräknas ur: c thr =c 0 erfc[t/(4 δ δ t) 1/2 ] T=täckskikt c 0 = yttre klorikoncentration c thr =tröskelvärde för start av korr.

24 EXEMPEL: ÖRESUNDSFÖRBINDELSEN 0,92 0,46 0,62 T=75 mm Förutsättningar Kloridkonc i Öresund 0,46 mol/l Kloridkonc i betongytan 0,92 mol/l Anläggningscement vct 0,40 Porvattnets OH-konc. 1,04 mol/l Tröskelvärde 0,6 1,04=0,62 mol/l Diffusionskonstant m 2 /s Livslängd 100 år 3, s ERFORDERLIGT TÄCKSKIKT 0,62/0,92=erfc[T/( , ) 1/2 ] T=75 mm (+10 mm tolerans)

25 BÖJPROVNING AV KORRODERAD BALK EU-projekt CONTECVET (Sverige, UK, Spanien) Formler för beräkning av resterande bärförmåga togs fram Andrade&Rodriguez m.fl. (Inst. Eduardo Torroja & Geocisa)

26 TRYCKPROVNING AV KORRODERAD PELARE EU-Projekt CONTECVET (Sverige, UK, Spanien)

27 URLAKNING (a) Upstream water level Pressure gradient Dissolved lime Total amount of dissolvable lime Residual dissolvable lime water flow Downstream water level

28 KALKURLAKNING 30 m L Q kalk =B ( P/L) s t B=10-10 (s) P= (Pa) L=1 (m) s= (kg kalk/kg vatten) t=30 år=9, (s) Q kalk =50 kg/m 2 Total kalkmängd 150 kg/m 2 Ca 30% urlakningsgrad på 30 år

29 Inverkan av urlakning på hållfastheten

30 URLAKNING AV TÄCKSKIKT Urlakningsdjup=k tid 1/2

31 Stokastisk livslängdsberäkning Exempel: Inre frostskador P(frostskada)= F(S CR ) f(s act ) ds

32 INNEHÅLL - Armeringskorrosion Klorid Karbonatisering - Syraangrepp - Inre kemiskt angrepp - Urlakning - Inverkan av täta ytskikt - Inre frostangrepp - Saltfrostangrepp - Synergi mellan angrepp - Accelererat försök - Stokastisk livslängdsbedömning

Relevanta dokument

Inverkan av balkonginglasning

Image size: 7,94 cm x 25,4 cm Inverkan av balkonginglasning på armeringskorrosion Ali Farhang Bro & Tunnel Ramböll Sverige AB Agenda Balkonginglasning Bakgrund om karbonatisering och armeringskorrosion