Citation for published version (APA): Fagerlund, G. (1992). Betongkonstruktioners beständighet : en översikt (3:e uppl.). Cementa.

Transkript

1 Betngknstruktiners beständighet : en översikt (3:e upp.) Fagerund, Göran Pubished: Link t pubicatin Citatin fr pubished versin (APA): Fagerund, G. (1992). Betngknstruktiners beständighet : en översikt (3:e upp.). Cementa. Genera rights Cpyright and mra rights fr the pubicatins made accessibe in the pubic prta are retained by the authrs and/r ther cpyright wners and it is a cnditin f accessing pubicatins that users recgnise and abide by the ega requirements assciated with these rights. Users may dwnad and print ne cpy f any pubicatin frm the pubic prta fr the purpse f private study r research. Yu may nt further distribute the materia r use it fr any prfit-making activity r cmmercia gain Yu may freey distribute the URL identifying the pubicatin in the pubic prta? Take dwn picy If yu beieve that this dcument breaches cpyright pease cntact us prviding detais, and we wi remve access t the wrk immediatey and investigate yur caim. L UNDUNI VERS I TY PO Bx L und

2 ., G ö r a n Fagerund Betngknstruktiners Beständighet E n översikt----

3 Göran Fagerund Betngknstruktiners Beständighet En översikt

4 Innehå Innehå Förrd 5 Frstangrepp 7 Frstangrepp utan sat 7 Frstangrepp med sat 27 Ytbehandingar sm skydd mt frstangrepp 35 Knstruktiv utfrmning 37 Armeringskrrsin 38 Amänt 38 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering 42 Karbnatiseringsskedet 42 Krrsinsskedet vid karbnatiserad betng 55 Armeringskrrsin förrsakad av krider 58 Kridinträngningsskedet. Vikr för krrsin 58 Livsängdsberäkning-erfrderigt täckskikt 71 Krrsinsskedet vid kridinitierad k!"rsin 74 Extra skyddsåtgärder mt armeringskrrsin 76 Sufatangrepp 81 satangrepp 84 Angrepp av havsvatten 85 Sura angrepp 87 Urakning 91 Cement-baastreaktiner 92 Litteratur 96

5

6 Förrd Förrd Frågan m våra byggnadsverks beständighet, ivsängd, står idag i fkus på ett het annat sätt än tidigare. Det brde egentigen vara en sjävkarhet att man vid utfrmningen av ett byggnadsverk, avsett viket materia man tänker använda, försöker så nggrannt sm möjigt beakta den kmmande mijöpåverkan ch värdera det framtida underhåsbehvet. Inte dest mindre har sådana ivsängdsanayser i strt sett hört ti undantagen. Detta gäer inte minst betngknstruktiner. Orsaken ti detta är trigen i första hand att man betraktat nrmaa betngknstruktiner sm så gtt sm het underhåsfria; behvet av ivsängdberäkningar har därför bedömts vara itet. En ytterigare, väsentig rsak är att man i prjektörsedet haft bristande kunskaper m hur armerad betng påverkas av ika mijöfaktrer. Man har het enket saknat verktygen för en ivsängdsbedömning. I stäet har man vid prjekteringen föritat sig på schabnmässiga ch inte atid vä underbyggda reger i betngbestämmeser ch handböcker. ' Under det senaste decenniet har vi fått många exempe på att betngknstruktiner inte atid haft den höga ivsängd sm man antagit trts att aa väetaberade reger föjts vid materiava ch knstruktinsutfrmning. De mest spektakuära exempen i Sverige är bakngpattr ch bröverbyggnader. I bägge faen har man fått ivsängder på enbart någt enstaka eer några få decennier viket berr på en underskattning av mijöpåfrestningarna; fukt, frst ch tösat. Vi vet nu, att fertaet av dessa skadr hade kunnat undvikas m man hade vat högre betngkvaiteter i bakngerna ch brarna ch varit mer bservant på täckskikt, kmprimering ch efterhärdning. Mycket ny infrmatin har nämigen tagits fram på senare år genm en intensiv beständighetsfrskning över hea värden ch inte minst i Sverige. I föreiggande bk ges en reativt krtfattad sammanfattning av vad man i dag vet m betngbeständighet. Det största utrymmet ges åt de två största beständighetsprbeme. i Sverige nämigen frstangreppet ch armeringskrrsinen. Aven andra viktiga angreppstyper, vika är av kemisk karaktär (sufatangrepp, surt angrepp, baastreaktiner), behandas, men då mera krtfattat. Dessa angrepp är inte så vaniga i Sverige men är av str betydese vid betngbyggen i andra änder. Där kunskapsäget så tiåter har ivsängdsbetrakteser använts. Diagram ch 5

7 Förrd av betngkvaitet ch täckskikt for att åstadkmma en viss ivsängd har därför anvisats där så varit möjigt. Genm att på ett kvaificerat sätt även beakta ivsängden vid prjekteringen ökar sannikheten att betngknstruktinen ska få en gd funktin under ång tid ch medföra ett ågt underhåsbehv. Det är förhppningen att denna skrift ska kunna vara en hjäp vid en sådan "ivsängdsdimensinering". J ag vi avsutningsvis framföra ett varmt tack ti Ua Jardinger, sm med tåamd maskinskrivit ett ferta versiner av bken, ti Ann Winberg sm renritat aa figurer samt ti Gerdt Lundeberg sm genmfort den sutiga redigeringen av bken. Cementa AB Februari 1987 Göran Fagerund Förrd ti 2:a uppagan. Inför tryckningen av 2:a uppagan har vissa smärre ändringar införts. Dessa gäer främst rekmmenderade ufthater där värdena kunnat sänkas någt eftersm Anäggningscementet visat sig ge hög frstresistens vid ufthater sm är ägre än de sm tidigare var möjiga att använda. Lund, februari 1990 Göran Fagerund 6

8 Frstangrepp utan sat Frstangrepp Frstangrepp utan sat Varje m 3 av en knventine betng innehåer mean 120 ch 180 iter prer vika är så små ( <0,5 11m) ch har en sådan struktur att de ätt vattenfys när betngen utsätts för fritt vatten under ängre eer krtare tid. Framförat bir betngens ytpartier vattenfyda i samband med nederbörd, snösmätning etc. En str ande av detta vatten är frysbart vid nrmaa utmhustemperaturer vintertid. Vid frysningen utvidgas prvattnet med ca 9 vymprcent på samma sätt sm sker med fritt vatten. Föjaktigen måste "överskttsvatten" pressas undan från den pr där isbidning sker ti närmaste uftfyda utrymme. På så sätt sker en tryckutjämning i betngen. Om betngen het saknar uftfyda prer uppstår erhört höga inre tryck vid isbidningench betngen sprängs sönder. Betng sm skadats på detta sätt visar tecken på inre expansin, dvs mfattande djupgående sprickbidning, ytkrackeering ch iknande skadr. I nrmafaet kan man emeertid inte tiverka en betng sm är het fri från uftprer; man får atid, på grund av fuständig kmprimering, ca 1,5 a 2,5 vymprcent av s k kmprimeringsprer eer bearbetningsprer. Denna "naturiga ufthat" är fördead på reativt grva ch från varandra iserade prer vika därför vattenfys med mycket str svårighet. De kan därför i viss mån fungera sm tryckutjämnare vid isbidning. strukturen hs en betng med enbart naturig uft visas schematiskt i figur (a). Aa prer utm de naturiga uftprerna är vattenfyda. Vattnets transprtvägar vid undanpressningen bir ånga. De visas med piar. I undantagsfa kan den naturiga uften vara tiräckig för att skydda betngen. I de ara festa faen erfrdras emeertid extra uftprer, vika införs i den färska betngen med hjäp av s k uftprbidande tisatsmede. Under ideaa betingeser är dessa uftprer små ch vä fördeade över hea betngvymen. De är emeertid frtfarande iserade från varandra ch stra ng att förbi uftfyda även under mycket fuktiga förhåanden. Man får nu en struktur sm åskådiggörs i figur (b). Det är sjävkart att transprtavstånden mean uftprerna bir krtare när få ch reativt grva "naturiga" uftprer byts mt många ch små "inbandade" uftprer. Därvid minskas ckså de inre, mekaniska spänningar sm uppstår när överskttsvatten pressas undan. Sambandet mean hava medeavståndet mean 7

9 Frstangrepp utan sat ;/::-.. ::. /::.... <>.. :.. Vattenmattad...:..... cementpasta :.: Figur. Luftinbandningens princip. (a) Utan extra uftinb andning; få grva prer, stra pravstånd. (b) Med extra uftinb andning; många fina prer, små pravstånd.!!ftprerna, ä, ufthaten, L, ch uftprernas medediameter, D, kan beräknas med Pwer's frme. - D a=- { 1,4 ( Vp + 1) 113-1} 2 L () där Vp är vymen av cementpasta dvs vym cement + bandningsvatten. A v säkerhetsskä kan även vymen fier, dvs baastkrn med strek mindre än ca O,25 mm, inräknas i cementpastavymen Vp. Såvä V p sm L uttrycks i prcent av betngens vym. L/Vp 0, ,------,---- -, 0,05 +--,----"'t""""'...f r--1-0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 a Figur 2. Samband mean uftprdiameter 15, cementpastavym Vp, ufthat L ch uftpravstånd (avståndsfaktr) ä; ekv (1). 8

10 Frstangrepp utan sat Värdet ä kaas även "avståndsfaktrn". Ekv (1) har utritats i figur 2. Ju krtare avstånden mean uftprerna är dest mindre bir påfrestningen. Man kan teretiskt visa att hava avståndet mean uftprer inte får överstiga ett visst värde äcrrt m betngen ska vara frstbeständig. Exempe på en experimente bestämning av värdet äcrn visas i figur 3. Värdena har bestämts med en specie mikrskpisk metd, ASTM (1979), där samtiga uftprer inräknas medan frstbeständigheten eer "Beständighetsfaktrn" bestämts med en amerikansk nrmerad frystestmetd. Av figuren framgår att äcrit är av streksrdningen 0,22 a 0,25 mm när frysning sker i rent vatten , ".. "' A "..... "' ,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 Avståndsfaktr a, mm A Labratrium A. Fabrikstiverkad betng 111 Färdig knstruktin Figur 3. Samband mean frstbeständighet ch avståndsfaktr vid frysning i rent vatten, Ivey & Trrans (1970). Frstbeständigheten gynnas därför av ökad ufthat ch minskad uftprstrek eftersm bägge dessa faktrer eder ti minskade uftpravstånd. Effekten av ufthaten åskådiggörs i figur 4 sm baseras på amerikanska försök. Samtiga betnger med ufthat understigande ca 2% uppvisar mycket dåig frstbeständighet medan samtiga betnger med ufthat överstigande 3,5% uppvisar gd beständighet r---r Lufthat,% Figur 4. Inverkan av ufthaten på frstbeständigheten hs betng sm fryses ch tinas i rent vatten, Crdn (1966). 9

11 Frstangrepp utan sat Så gtt sm a svensk utmhusbetng tiverkad före 1965, det år när Betngbestämmeserna B5 trädde i kraft, saknar extra uftinbandning ch har därför en åg ptentie frstbeständighet. Många ädre svenska betnger, sm saknat extra uftinbandning, har trts detta uppvisat frvånansvärt gd frstbeständighet i satfri mijö. Detta berr sannikt på en ycksam kmbinatin av en reativt hög naturig ufthat fårdead på små prer ch en reativt åg fuktbeastning. I andra fa, t ex i många brar, baknger ch yttertrappr, har däremt mfattande frstskadr uppstått i betng, sm saknat extra uftinbandning. Detta berr då på att fuktbeastningen varit så hög att de naturiga uftprerna inte har räckt ti. A v säkerhetsskä måste a utmhusbetng frses med extra uftprer. Lufthaten i den fårska massan medebart fre gjutning bör adrig understiga 4,0% i en nrmabetng med stenstreken 32 mm. Medevärdet bör vara minst 5,0% med tanke på spridningen. Vid finkrnigare baast ökas cementpastamängden varfår ufthaten måste vara prprtinet högre. Vattencementtaet bör begränsas uppåt ti 0,60. Ytterigare sänkning är mycket psitiv inte minst med tanke på skyddet mt armeringskrrsin; se nedan. OBS! Dessaufthats-ch vet-krav gäer får betng sm fryser i rent vatten. Vid frysning i närvar av sat gäer betydigt högre krav, se nästa avsnitt. Lufthatskravet förutsätter dessutm att uftprbidaren ger ett gynnsamt uftprsystem dvs många små uft prer. Rent teretiskt, enigt ekv (), innebär nämigen ufthaten 4,0% vid den kritiska avståndsfaktrn 0,25 mm att uftprdiametern D inte får överstiga 0,26 mm. (Värdet V p har därvid antagits vara 32% vari inkuderas baastkrn mindre än 0,25 mm). Den s k specifika ytan hs uftprsystemet, dvs manteytan hs prerna dividerad med prvymen, måste atså uppgå ti ägst 23 mm 2 /mm 3 (spec yta= 6/D). Att åstadkmma ett sådant uftprsystem är reativt ätt förutsatt att beprövade tisatsmede används; se figur 9 nedan. Nrmat erfrdras därför inte frystest av betng sm enbart kmmer att utsättas får rent vatten. När betngen utsätts för sat av någn typ i samband med frst är en frystest absut nödvändig även m ufthatskravet skue vara uppfyt. Luftinbandning även i betng sm inte expneras för sat är dest viktigare sm man genm mderna betngtekniska åtgärder - inbandning av restmateria, ösare knsistens, fyttisats - kan åstadkmma en betng med ägre naturig ufthat än vad sm var faet tidigare. O

12 Frstangrepp utan sat Andra faktrer än ufthaten ch uftprstrukturen sm påverkar frstbeständigheten är: " Vattencementtaet vet: Sänkt vet innebär en tätare betng med ångsammare vattenupptagning ch med mindre mängd frysbart vatten. Bägge faktrerna är psitiva. Sänkt vet medför dessutm ett finare uftprsystem med reducerat uftpravstånd. Exempe på detta visas i figur 5. Att sänkt vet innebär höjd frstbeständighet såvä i betng med extra uft sm i betng utan uftinbandning visas i figur 6. Inte ens en extremt tät betng, t ex en betng med ågt vet ch str tisats av siikastft, kan dck vara het utan uftprer eftersm den atid kan förväntas innehåa en viss mängd frysbart vatten eer vissa (mikr-)sprickr, Fagerund (1986A). ----Lufthat =3,6-4,8%,.. Lufthat =5,5-7,0% (a) 8? E 0,30 ItU 0,20 r 1ii D c '-B 0,10,. 0,24 (b) E 0,20 ct <5 0,18 e" / ::z V,.,..,_;.v Ve J"! 0, g 0,16 c r g? 0,14 <( O, '--+--f ,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,55 0,65 0,75 Vattencementta Vattencementta Figur 5. Samband mean uftprsystemets avståndsfaktr ch vattencementtaet. Lufthaten någrunda knstant i jämförda prver. (a) Luftprbidaren av typ syntetisk tensid, Fagerund (1984A). (b) Luftprbidaren av typ neutraiserad Vinsharts, Mieenz et a (1958). u; :>!i ;;; :f!. O C\1 E a; :i: ()' U) (ii c 1000 r Q> 'E.g w 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 vet Figur 6. Samband mean frstbeständighet ch vattencementta, U S Bureau f Redarnatin (1955). 11

13 Frstangrepp utan sat t Knsistensen: Styvare knsistens innebär mindre risk för frstskadr, Bergström (1955). Orsaken är trigen ti str de den minskade risken för uppkmst av svaga separerade ytskikt eer vattenfyda vattenseparatinsfickr under grva baastkrn. Risken för ufthatsföruster under transprt ch gjutning minskar dessutm. Att ösare knsistens ökar risken för ufthatsföruster framgår av figur 7 sm visar den extra ufthatsförust sm sker när en betng stavvibreras i stäet för att brdvibreras. Ett gtt exempe på den gynnsamma effekten av styv knsistens utgör trttarpattr tiverkade av pressad jrdfuktig betng. Trts att extra uftinbandning saknas bir frstbeständigheten nrmat mycket hög även när frysning sker i närvar av sat, se figur 8 enigt Jacbssn (1982). I fertaet pattr är dck den naturiga ufthaten tämigen hög på grund av den styva knsistensen viket trigen är den främsta rsaken ti de små avskaningarna. I denna typ av prdukter spear trigen även det åga vattencementtaet en str r. Bandningstiden: För att åstadkmma en hmgen uftprfördening med många, jämnt fördeade uftprer erfrdras 2,4 <J Naftaenbaserad g;..., Ugnsufnatbaserad c..,_ Maaminbaserad ,----..,----,-----,----, ;; "E t-----t-----+g > -J ffi Qi 1!-----t-----:;;;;..,..._ U) :J : ]j -:c---.j:--...j::----:1...@ Sättmått(cm) Figur 7. Extra ufthatsförust när betngen i ufthatsmätaren stavvibreras i stäet för att brdvibreras. (Neutraiserad Vinsharts kmbinerad med 3 ika fyttisatser vardera med 2 ika dseringar), Fagerund (1984A). 2,0 1,8.. i, (;; 32 ().. 1,4 e e. CD 1,2 "' Q; '"' 1,0 G "' O e c:. ; 0,8. -"' UJ i.i( Maximat. 0,6 acceptabe avskaning. \.. 0,4..@ :. 0,2. t Hårda betngers ufthat (%) Figur 8. Uppmätt avskaning hs säta, trrpressade trttarpattr efter 28 cykers frysning enigt metd SS i 3% natriumkrid/ösning. (Maximat acceptabe avskaning mtsvarar ca 0,3 mm avskaningsdjup). Jacbssn (1982). i 12

14 Frstangrepp utan sat nrmat en ängre bandningstid än vad sm används i knventine betng. Genm ökad bandningstid förefaer även uftprsystemet att bi mer stabit; Okkenhaug (1983). Optima bandningstid berr på betngknsistensen, på typen av bandare ch på typen av tisatsmede. Den bör utprvas i varje enskit fa. Fuktknditineringen- Fukthärdningen: En uttrkningsperid före den första frysningen har en mycket psitiv effekt på frstbeständigheten. Orsaken ti detta är trigen att grövre vattenfyda fickr i betngen, eer vattenfyda prer ch sprickr i baastkrnen töms vid trkningen för att sedan inte kunna fyas igen eftersm de är "försegade" av en tät, hårdnad cementpasta. Exempe på inverkan av fuktknditineringen före frysning visas i figur 9. En kntinuerig fuktagring i 28 dygn (F) ger betydigt ägre frstbeständighet än en krt fukthärdning föjd av uttrkning (C). Gd fukthärdning innebär såedes inte nödvändigtvis en gd frstbeständighet ch vice versa. Prverna i figur 9 frystes i en satösning men mtsvarande resutat gäer även för frysning i rent vatten. 400 a' 300 (f) Z :;; 200 Q; 100 ca c <(? 90-1 > 30 -c -ä 20 c 10 _n_ start trystest Luftagring, 60%RH 1111 Vattenagring piutning ABCDEFG Oika agringssätt Figur 9. Inverkan av åder ch agringssätt på beständigheten mt frysning i närvar av sat, Bergström (1959). (vet= 0,43, ufthat = 4,5%) Betngens täthet ökar emeertid med ökande fukthärdningstid. En ång fukthärdningstid bör därför i princip vara psitiv för betngens frstbeständighet förutsatt att betngen får genmöpa åtminstne någn enda uttrkningsperid innan den första gången utsätts för frst. e Prös baast: Finprös naturbaast såsm skiffer, kaksten etc, 13

15 Frstangrepp utan sat kan vara förödande för betngens frstbeständighet genm att baastkrnen reativt ätt bir fuständigt vattenmättade inne i betngen. Vid frysning måste vatten pressas ur baastkrnen in i uftprer i pastan. De spänningar sm därvid uppstår ökar med ökande prsitet hs baasten ch med ökande baaststrek. Det är därför i fårsta hand de grövre baastkrnen, sm är skadiga. Prbemet har hög aktuaitet t ex i vissa dear av USA men har förekrnmit även i Sverige. Enigt vissa amerikanska frskare, Larsn & Cady (1969), går gränsen mean sund ch skadig (eer misstänkt) baast vid en prsitet hs denna av ca 2,5 vymprcent. Enigt en annan frskare, Stark (1976), bör man även beakta mä:qgden extremt fina prer- "hygrskpiska prer" - i baasten. Overstiger dessa 0,25 vymprcent samtidigt sm tta prsitet överstiger 0,5 vymprcent är baasten skadig. Dessa riktinjer är så stränga att de innebär att man atid bör vara mycket försiktig med finprös naturbaast i frstbeastade knstruktiner. Lättbaast av nrma typ är undantagsöst mycket grvprös ch kan därför inte vattenfya sig ti en farig nivå när den är ingjuten i betng. Lättbaastbetng med tiräckigt mycket uft får att skydda sjäva pastan är därfår i nrmafaet mycket frstbeständig. En utförig genmgång av prbemet prös baast ges i Fagerund (1978) e Cementtypen: Kemiska variatiner hs prtandcement kan påverka frstbeständigheten genm dess effekt på det uftprsystem sm utveckas. Framförat anses akaihaten ha en betydese. Vissa frsök tyder på att en minskad akaihat medfr en finare uftprstruktur, dvs minskade uftpravstånd, viket är gynnsamt, Mieenz et a (1958), Pistii (1983); figur 10. A v svensktiverkade cement har Anäggningscementet den ägsta akaihaten. Undersökningar har visat att Anäggningscement ger betydigt säkrare frstbeständighet än andra cement; Fagerund (1986C), Peterssn (1989): se Fig 29. E E 0,20 i (/) ] O, 15-t ,5 1,0 1,5 2,0 Lösig akai i bandningsvattnet (vikt-%) Figur 10. Exempe på akaihatens betydese för uftprstruktur ch avståndsfaktr. Fyra ika cementsrter, samma uftprbidare. Pistii (1983). 14

16 Frstangrepp utan sat Inbandning av mineraiska tisatsmateria såsm mad, granuerad masugnssagg, fygaska eer siikastft kan påverka frstbeständigheten. sagginbandning har visat sig öka vattenabsrptinen i uftprsystemet ch därmed minska ivsängden; figur 11. Effekten är speciet märkbar vid höga sagghater i cementet. Fygaska ger starkt försämrad frstresistens i betng sm saknar extra uftinbandning se figur 12. Orsaken trde i första hand vara att askan även i små mängder minskar den naturiga ufthaten med ca prcentenhet. Återstående naturig ufthat bir då för iten för att ge frstbeständighel För betng med 100 Sagghat 65 %-- 40%-- 15% 0%-- 1% 50 > 1ii "O c "' 5% > --r r--l6% 1 vecka 1 mån 1 år Vattenabsrptinstid (g skaa) Figur 11. Inverkan av cementets sagghat på den hastighet med viken uftprsystemet vattenfys vid kntinuerig vattenagring av betnger. Försöksdata ur Fagerund (1982). (vet= 0,45, ufthat = 6%) Expansin,% 0,3 0,2 0, Antaet fryscyker Figur 12. Inverkan av fygaska på betngens!rstbeständighet. Betanger utan extra uftinbandning. Askhat 5 respektive 20% av cementvikten. Askans gödförust 2,8% (28-dygnshåfastheten anges inm parentes. OPC = rent prtandcement, X = cement med 5 eer 20% fygaska), Osbrne & Rixm (1981). 15

17 Frstangrepp utan sat uft tycks effekten av fygaska dck vara fdrsumbar, åtminstne vid askhater understigande ca 25%. Fygaskainbandning innebär emeertid fta att stra variatiner i ufthaten uppstår på grund av jämnheter i askkvaiteten varfor risken for "undertramp" ökar. Exempe på hur mängden av vissa rganiska förreningar i fygaskan påverkar dseringsbehvet av uftprbidare visas i figur 13. En utförig anays av fygaskans effekter i betng, b a med avseende på beständigheten, ges i Fagerund (1983A). "Organiskt innehå" i fygaskan % Figur 13. Inverkan av mängden av vissa rganiska förreningar i fygaskan på dseringsbehvet av neutraiserad Vinsharts för att nå 6 ± 1% uft. Askhat är 25% av tta bindemedeshat. Geber & Kieger (1983). (OBS! "Organiskt innehå" är ej detsamma sm "gödförust"). Siikastft i en dsering sm är mindre än ca O% har i vissa undersökningar visat sig öka frstbeständigheten någt, Opsah ( 197 8). Orsaken är trigen att uftprsystemet bir finare samtidigt sm betngens täthet ökar. Nyigen framkmna resutat visar att siikastftet möjigen enbart verkar fördröjande på [rstangreppet. Frtsätter man frystesten utöver de 56 cyker sm idag används, får man nämigen i vissa fa en snabb förstörese även av betng med siikastft; se figur 14 enigt viken betng med siikastft på sikt ti ch med får en större nedbrytning än ren prtandcement betng med samma vattenbindemedesta, Peterssn (1986). Dessa resutat gäer vid s k satfrystestning. Samtiga dessa restmateria medför kraftigt ökat behv av uftprbi dare för bibehåen ufthat. Exempe visas i figur 15. Luftprbidarens typ: Oika uftprbidare ger ika typ av uftprsystem. Rena uftprbidare ger nrmat finare uftprer ch därmed krtare medeavstånd mean uftprerna än vad en kmbinatin av uftprbidare ch vattenreducerare eer fyttisatser gör. Exempe på detta visas i figur 16, varur framgår att ika tisatsmede ch tisatsmedekmbinatiner ger myc- 16

18 Frstangrepp utan sat A: W/C=0,35; S/C=O B: W/(C+S)=0,54; S/C=O, 11 C: W/(C+S)=0,35; S/C=0,19 (i) :J ; I-IC-_.f"' t Anta fryscyker Figur 14. Saftfrystest av icke ufttisatta betanger med ch utan siikastft. W= vatten, C= prtandcement, S = siikastft. Peterssn (1986). O 8=--- 33% sagg A... 30% fygaska * eee::c- 8% siikastft Rent prt. cement O O,Q1 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Dsering av uftprbidare (% av cementvikten) Figur 15. Exempe på inverkan av mineraiska tisatsmateria på behvet av uftprbidare. (Haten tisatsmateria anges i reatin ti tta bindemedes hat, viken är ca 300 kg 1m 3 ), Virtanen (1983). 17

19 Frstangrepp utan sat 50 rtadaw medevärde 40 M' E" E 2; E I "' E 30 T Qj 200 1i5.s E Q 1 t ct C 'ö >. J J....::.:: a. -= _ -'-- äi "1:5 "O Q) Q) a. ::2: C/) 10 b Utan Rena Kmbi- Vins- Tensid Vins- Tensid uft uftpr- nerade harts + harts + bidare mede + Vatten- + Fyt- (L-mede) (LV- Vatten- reduc. Fytti- tisats mede) reduc. sats / Nrmaknsistens,/ Fytbetng " /'\ / Figur 16. Luftprsystemets finhet vid ika uftprbidande mede ch kmbinatiner med vattenreducerande mede eer fyttisatser, Fagerund (1984A). (Specifika ytan = där J5 är uftprernas mede/diameter) D ket ika resutat. Vid krav på hög frstresistens bör därför tisatsmedens effekt utprvas genm förprvningar sm innefattar frystester. Exempe på resutat av sådana visas i figur 17. Härvid har avskaningen vid ensidig frysning i 3% natriumkridösning mätts. Sm synes ger den rena uftprbidaren vid samma ufthat betydigt ägre avskaningar än de tre studerade kmbinerade LV-meden. Detta trde ber på den gynnsammare uftprstrukturen. Kmbinerade tisatsmede ger dessutm fta större ufthatsföruster än rena uftprbidare. Exempe på detta visas i figur 18. Den extra ufthatsförusten vid stavvibrering i förhåande ti brdvibrering är avsevärt större när LV-mede används. Sprickr: Vatten i d ju p a sprickr utgående från betngytan, t ex temperatursprickr eer sättsprickr, kan verka sprängande vid frysning m inte betngen innehåer uft sm kan ta hand m det undanpressade överskttsvattnet. En apprximativ beräkning visar att den erfrderiga ufthaten vid en sprickvidd ' 18

20 Frstangrepp utan sat i O (a) 27,51 114,4 8 N' E, O - c r.::.!. CfJ > <( ,6% 7,3% 30 6,3% Anta fryscyker ö5..;g.o ae (.)._ u c ct!(ij 10 (b) Tta förstörese u 12,4 111! 8 /5,9% i /"" Anta fryscyker Figur 17. Frystestningar i 3% natriumkridösning av betanger med ika ufthat ch ika uftprbidare. (Värden a 1 är den färska ufthaten bestämd på nrmenigt sätt). Fagerund (1984A). (a) Ren uftprbidare; neutraiserad Vinsharts (b) 3 ika kmbinerade uftprbudare ch vattenreducerare; LV-mede 19

21 Frstangrepp utan sat (a) * utan ufttisats :}3 ika L-mede r---J Lufthat efter brdvibrering (%) 1 rc:-c (b) 8 }3 ika L V-mede O c 6. - U) 2 Lufthat efter brdvibrering (%) Figur 18. Samband mean brdvibrerad ch stavvibrerad ufthat, Fagerund (1984A). (a) Rena uftprbidare eer utan uftprbidare (b) Kmbinerade uftprbi/dare ch vattenreducerare (L V-mede) av 0,5 mm understiger 4%; Fagerund (1986A). Om betngen bara har en nrma ufthat trde den därför ej sprängas sönder av vatten sm sugs in i ytsprickr. 20

22 Frstangrepp utan sat Det förhåandet att man adrig kan garantera fukmig sprickfrihet är ytterigare ett mtiv ti att man atid måste ha extra uftinbandning i utmhusbetng - även i sådan betng sm i sig är mycket tät ch därför har mycket åg frysbar vattenmängd. Betngsprutning: Vid trrsprutning kan betngen inte förses med extra uft av knventine typ, dvs sådan sm bidas av ytaktiva tisatsmede. Vid våtsprutning kan uft i princip införas vid bandningen men större andeen brtgår vid sprutningen. Sprutbetng brde därför ha en ptentiet åg frstbeständighet. Trts detta nteras fta en avsevärd beständighet hs trrsprutad betng såvä i satfri mijö sm vid frysning i närvar av sat. Våtsprutning har använts i mycket iten mfattning varför praktiska erfarenheter i strt sett saknas. I figur 19 visas resutatet av frystester av brrkärnr uttagna ur prvsprutade pattr. Tre ika cementtyper har testats. Samtiga cement innehö en uftprbidare i puverfrm. Frystesten har gjrts i 3% NaC-ösning enigt metd SS Trrsprutning har i två fa gett acceptabe frstbeständighet medan våtsprutade betnger gett sämre beständighet. Försöksmateriaet är begränsat men det verkar även finnas en effekt av cementtypen. Nrmat bör man atid genmföra en förprvning av sprutbetng sm ska användas i bärande knstruktiner. Denna förprvning bör även innefatta en frystest av representativa prvkrppar. Orsaken ti att trrsprutade betnger fta får en gd frstresistens är trigen det åga vattencementta sm kan uppnås vid ämpiga cement ch betngsammansättningar. 4 $ saggcement (60% sagg) * Nrmat prtandcement (i,o% akai 8% C 3 A) 111 Sufatresistent prtandcement (0,5% akai 2 % C 3A) (Anäggningscement) -V = våtsprutad -T = trrsprutad T 5 i Anta fryscyker Figur 19. Saft-frstbeständighet hs sprutbetng, Mamberg (1985). 21

23 Frstangrepp utan sat e Ådringseffekter: Så gtt sm a infrmatin vi har m betngs frstbeständighet baserar sig på prver sm egentigen adrig utsatts för någn naturig ådringsprcess; prverna är nrmat vähärdade ch de har adrig utsatts för kimatbetingeser sm medför sprickbidning, strukturförändringar etc. Sådana kimatbetingeser är temperatureffekter, trknings-uppfuktningscyker etc. Även måttig kimatpåverkan på betng kan emeertid medföra kraftiga effekter viket gör att man kan missbedöma beständigheten m beständighetstesten görs på icke-ådrade prv. Exempe på ådringseffekter visas i figur 20 ch figur 21. Genm att utsätta nrmabetng för en uttrknings-uppfuktningscyke fås en kraftig effekt på den frysbara vattenmängden viken i strt sett fördubbas vid vet = 0,80 ch viken fyrdubbas vid vet = 0,50; figur 20. Ännu mer dramatiska effekter erhås i betng med siikastft; figur 21. Före trkning fryser så gtt sm inget vatten i en "siikabetng" vid frystemperaturer överstigande ca -20 C. Efter en enda trknings-uppfuktningscyke får emeertid en betng med 8% siikastft i strt sett ika hög frysbar vattenmängd i mrådet O -OC sm en mtsvarande betng utan siikastft har. Detta innebär att även resutatet av en frystest kan bi dramatiskt ika m betngen har genmgått en trkning före testen eer ej: Exempe på detta visas i figur 22. För betng med rent prtandcement ch utan siikastft innebär en "uttrkningsådring" närmast en psitiv effekt (jämför figur 9). För betng med siikastft ch speciet för betng med såvä siikastft sm c Q) - c Q) E Q) (.) > "' "O O> c '"' E c > ITi. U) ;::. LL c 40 Q) 'iii > 30 t:. U) "' 20 E "O O> 10 c :2: 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 vet '"' a: Ursprungig agring b: Trkade-vattenmättade Temperatur c Figur 20. Frysbar vattenmängd hs betng vid -15 C. A = ad,rig trkade prver, B = uttrkade ch återuppfuktade prver, Vurinen (1973). Figur 21. Frysbar vattenmängd hs cementpasta med ika mängd siikastft. Effekt av trkning ch återuppfuktning, seevd et a (1982). 22

24 Frstangrepp utan sat 300 O (]) a 250 (j) (j) ;:; :;:; 200 Q) 32 :>. ().t 150 (ii c < rr 50 Cementtyp: P30 Tisatsmede: - L Siika: - 0-"'» "'adrig () trkade /\ trkade ch 1 I uppfuktade I MP30(25%FA) i v v v v - - 5%1-5% Figur 22. Exempe på inverkan av en uttrknings- ch uppfuktningscyke på!rstbeständigheten. Vattenbindemedestaet är 0,67 i aa satser. (P30 är rent prtandcement; MP30 är ett fygaskacement med 25% fygaska). Dah (1985). fygaskacement innebär uttrkningsådringen en starkt negativ effekt, ch dessa betanger får nu snarast ägre frstbeständighet än betanger sm saknar fygaska ch siikastft. Före trkningen hade de däremt högre frstbeständighel Ett annat ådringsfenmen, vars betydese är mera känd, är en gradvis uppfyning av uftprer med kristaer av ika typ, företrädesvis kaciumhydrxid. Detta sker i uftprer sm tidigare varit vattenfyda, dvs de mindre prerna. Eftersm dessa uftprer ändå förr eer senare bir inaktiverade genm vattenfyning behöver inte fenmenet ha så str negativ effekt. Erfarenheter från satfrystester av utbrrade kärnr från ädre betanger med hög ufthat ch av hög amän kvaitet är för övrigt mycket gda. Regerätta ivsängdsberäkningar för frstbeastade knstruktiner är svåra att genmföra ch bir säkra. Principer för hur sådana beräkningar skue kunna genmföras anges i Fagerund (1979) där även ett par exempe på ivsängdsberäkningar utarbetats i detaj. I princip avgörs ivsängden av den hastighet med viken uftprsystemet fys med vatten under praktiska förhåanden i fuktig mijö. Genm att uftprer gradvis vattenfys inaktiveras de ch uftpravstånden ökar successivt; Warris (1964). Exempe på vattenabsrptin i uftprsystem visas i figur 11. Efter månads kntinuerig absrptin kan mer än häften av uftprsystemet vara inaktiverat. Så småningm överstiger uftpravstånden i den fuktigaste deen av betngen det kritiska avståndet äcrrt ch då fås en frstskada där. Tiden tis detta sker är ivsängden för denna de av betngen. 23

25 Frstangrepp utan sat Livsängden kmmer därfq_r att öka med ökande ufthat ch minskande vattencementta. Okad ufthat innebär att en större vattenabsrptin krävs före skada; minskat vet innebär att absrptinen går ångsammare. Det förhåandet att det existerar en kritisk vattenabsrptin i uftprsystemet möjiggör en experimente bestämning av en srts ptentie ivsängd hs frstbeastade knstruktiner. Frystestar man ett strt anta prvkrppar av samma betng men med ika vattenhat kmmer man nämigen att hitta en kritisk fuktnivå, över viken mfattande frstskadr sker men under viken betngen förbir skadad även efter ett strt anta fryscyker. Vattenhaten uttrycks ämpigen sm en vattenmättnadsgrad S viken de fineras där we är ttaa mängden fukt i betngen ch p är den ttaa prsiteten inkusive uftprer. Bägge strheterna uttrycks t ex i m 3 per m 3 betng eer i prcent av betngvymen. Exempe på bestämningar av sådana kritiska vattenmättnadsgrader SCR visas i figur 23(a). Metden beskrivs i Fagerund (1977). Sm synes är värdena mycket vädefinierade. Betngen med hög ufthat (typ II) har ägre kritisk vattenmättnadsgrad än betngen sm saknar uft (typ I). För att kunna beräkna ivsängden måste man kunna förutsäga fuktabsrptinen hs betngen, dvs förutsäga tidpunkten när den aktuea vattenmättnadsgraden, SAen överskrider den kritiska, SeR. Ett apprximativt mått på denna tid kan man få genm att åta små prver av samma betanger suga vatten från en fri vattenyta eer het neddppade i vatten. Vattenabsrptinen skap mäts. Startar man med reativt trra prver fås fuktabsrptinskurvr av den typ sm visas i figur 23(b). Den första snabba sugningen berr på absrptin i aa prer utm uftprerna. Den ångsamma sugningen, sm startar efter ca 5 tim, berr på en gradvis fyning av uftprerna. Kurvrna i figur 23(b) gäer för betngtyperna I ch II i figur 23(a). Sm synes har den uftinbandade betngen betydigt ägre fuktabsrptin Uttryckt SOm skap Viket berr på att uftprer vattenfys med str svårighet. Ett mått på frstbeständigheten F ges av skinaden mean SCR OCh skap F(t) = SeR - SKAP(t) (3) där SKAP(t) är den verkiga vattenmättnadsgraden i betngen efter kapiärsugning under tiden t ch F( t) är "frst beständigheten" vid denna tid. Frtbeständigheten kan såedes ätt kvantifieras genm att SeR jämförs med skap" Resutatet av en sådan jämförese för betnger typ I ch II visas i figur 23( c). Sm synes är frstbeständigheten erhört mycket större för den uftinbandade betngen; typ II. (2) 24

26 Frstangrepp utan sat Den "ptentiea ivsängden" t 1 erhås nu ätt genm att man tittar efter hur ång tid sm erfrdras för att F ska bi n. Detta kan man göra grafiskt i figur 23(c) för betng typ I. Man finner då att ivsängden är ca 200 tim dvs betngen tå9 dygns kntinuerig vattenabsrptin utan att skadas vid en efterföjande frysning. För betng typ II är en grafisk bestämning inte möjig, eftersm absrptinstiden är så begränsad i förhåande ti ivsängden. Man får då göra en extrapatin av skap-kurvan tis denna skär injen F= O. Om absrptinen antas vara prprtine mt garitmen av tiden fås en ivsängd av ca 890 år. Detta är naturigtvis inte en tiåten extrapatin men den ger ändå en gd uppfattning av uftens fundamentaa betydese för ivsängden. Metden att experimentet bestämma värden på SeR ch skap för att få en uppfattning av ivsängden kan atid tiämpas. Experimenten är en smua tidsödande men ger mycket infrmatin. Exempe på praktisk användning av metden ges i Fagerund (1982). (a) cf2. 60 UJ i UJ 40 Typ Scrit =0,90 6 Typ I Scrit =0,80 1 \ : tt (b s.kt SkapO 0,8 0,4 e Typ utan ufttisats 6 Typ I med ufttisats 20 (c) --Typ I med uft F=0,255-0,0371g t -=0,015 (standardavvikese) ---Typ utan uft F=0,080--0,0341g t -=0,020 6 Försöksresutat 9 +0,2 Tid för vattenabsrptin (kvad ratrtska a) (/)f, +0, 1--t I L -O, 1-!---r-..,..,.+rfTT'I---r-r-r+rm+--r-rrrr'""f'"i Kapiärsugningstid, tim Figur 23. Exempe på en experimente bestämning av ptentie ivsängd hs frstutsatt betng. (Typ I: Utan extra uft; ufthat 1,3%) (Typ II: Med extra uft; ufthat 7,1%) (a) Bestämning av SeR (E 6 = dynamisk E-mdu efter 6 cyker) (b) Bestämning av skap (c) Beräknad "!rstbeständighet" 25

27 Frstangrepp utan sat Tyvärr kan, på grund av fuständiga kunskaper, inget generet samband mean ptentie ivsängd, ufthat, uftprstruktur ch vet ännu uppstäas. Ett teretiskt samband baserat på vissa mycket förenkade förutsättningar beträffande vattenabsrptinens tidsförpp ch berende av vet ges i figur 24. Därav framgår des ufthatens fundamentaa betydese des att högre vet medför högre krav på ufthaten. (Diagrammet får inte användas för dimensinering av betng med avseende på ivsängd på grund av säkerheter i ingångsdata). Livsängden kmmer även att vara berende av bindemedets typ. I Fagerund (1982) har en ivsängdsanays för saggcementbetng genmförts. Den visar att ivsängden avtar kraftigt med ökande sagghat hs cementet just på grund av att vattenabsrptinen i uftprerna då ökar; jämför figur ö är 50 år ca O år E E :;:::; år vct=0,60 Ö c 0,2 år '(\j (i) 10.::: 3 Qi :g 10 2 Q) ö a Lufthat (%) Figur 24. Teretiskt beräknad ivsängd hs betng sm hea tiden agras i vatten ch sedan utsätts för frysning, Fagerund (1985). 26

28 Frstangrepp med sat Frstangrepp med sat När betngytan expneras för sathatigt vatten före ch/eer under en nedfrysning ökar frstpåkänningarna mycket kraftigt. En betng utan extra uftinbandning har mycket små möjigheter att kara en frysning sm sker i närvar av satösningar även i åga kncentratiner. Detta förkarar varför så mycket brbetng sm tiverkats i Sverige före 1965 fått skadr i samband med den ökande tösatningen. Före denna tidpunkt användes inte uftinbandning varför brarna inte haft en rimig chans att stå emt kmbinatinen frst ch tösat. Att ädre brbetng fta har dåig satfrstbeständighet har påvisats experimentet av Stern (1983). Skadrna består huvudsakigen av en successivt ökande avskaning av betngens ytskikt varvid i svåra fa även grövre baastkrn ssnar. En bid av en ytavskaad kantbak visas i figur 25. Skadr vid frysning i rent vatten sker däremt fta i betngens inre dear varvid en vymexpansin av stra dear av betngen sker. Ytrna är däremt fta intakta eftersm de nrmat är trrare än det mre. Figur 25. Ft av kantbak sm ytskadats av frst i kmbinatin med tösat. Även små sathater eder ti starkt förvärrade skadr viket framgår av figur 26. Skadrna når ett maximum vid ca 2 a 4% kncentratin varefter de snabbt minskar vid ökande kncentratin. Detta tisammans med det faktum att skadrna kmmer snabbt, efter få fryscyker, innebär att satfrstskadrna med största säkerhet är av fysikaisk natur. Vissa tösater, t ex kaciumkrid, kan visserigen medföra kemiskt angrepp men först vid höga kncentratiner ch efter ång tids expnering, Petersn (1984). Man har även försökt förkara satfrstangreppen med 27

29 Frstangrepp med sat expansinstryck förrsakade av kimatberende strukturförändringar hs utfäda satkristaer, Puhringer (1983). Enigt denna hyptes skue frystemperaturer överhuvud taget inte erfrdras för satskadr. Hyptesen har inte kunnat bevisas ch förefaer ångsökt med tanke på att starka frstskadr, av samma typ sm de sm uppstår i praktiken, ätt kan framkaas i abratriet vid frysning av betng i så svaga satösningar att satkristaer inte kan uppträda. När frystestning däremt görs av samma betng med exakt samma metd, men i rent vatten, sker inga eer mycket små skadr. Avskaningsskadr av samma typ sm de sm sker i närvar av tösat sker för övrigt även när satet byts mt ett icke kristaiserande ämne, t ex akh; Verbeck & Ki e ger (1957) Utan ufttisats -----Med ufttisats Kaciuktrif \ Natrimkrid 2pcykr/ \ 1\ 25 dyker i,. 50cykr i \ 20Ö cyker,"\\!'-., / \\ P-- />-< cyker -,... \ > s cyker Kncentratin;viktprcent Figur 26. Inverkan av sathaten på avskaning av betngytr, Verbeck & Kieger (1957). O = ingen avskaning 5 = avarig avskaning Destruktinsmekanismen är atså inte het karagd. Möjigen sammanhänger den med att smtiska tryck utbidas i betngen på grund av att kncentratinsskinader uppstår mean sathatigt vatten i ytpartiet ch rent vatten itet ängre in i betngen; ju högre sathaten i ytan är dest större bir det smtiska trycket. Vid höga sathater minskar emeertid den frysbara vattenmängden så kraftigt att skadrna åny minskar. Man skue då få skadegradskurvr av just den typ sm visas i figur 26. Att skadrna kncentreras ti betngens ytpartier kan förkaras av att diffusinen av "satjner" in i betngen är ytterst ångsam; Tabe2. Redan på itet avstånd från betngytan har man därför huvudsakigen rent vatten ch midare frysning. De förvärrade fryspåkänningarna medför att avståndsfaktrn ä mean uftprerna måste göras mindre än vid frysning i rent vatten. Exempe på detta visas i figur 27 enigt viken det kritiska medeavståndet för frysning i 3% natriumkridösning är ca 28

30 Frstangrepp med sat "' E 6 :i 5 32 >- Q 4 (f) E c 3 (\J m 2 'm Maximat g> tiåten c: 0...-= j avskaning (f) ' ' 0,18 Avståndsfaktr, mm Figur 27. Samband mean avståndsfaktr ch tta avskaning efter 28 fryscyker i 3% NaC-ösning, Fagerund (1984A). O, 18 mm. Andra svenska mätningar gav värdet O, 16 mm, Fagerund (1984A). Tyska mätningar gav värdet 0,20 mm, Bnze & Siebe (1977). Oikheterna berr trigen des på ika sätt att bestämma avståndsfaktrn des på någt ika frysteknik Värdet O, 18 mm trde vara på säkra sidan för de ara festa fa. Denna åga avståndsfaktr medför enigt ekv () ett mycket strt ufthatsbehv m inte uftprsystemet är mycket hmgent ch finpröst. Luftbehven får de uftprsystem vika återges i figur 16 har beräknats för två ika kritiska avståndsfaktrer ch återges i figur 28. I princip bör inte sådana tisatsmede accepteras sm ger ett ufthatsbehv sm överstiger ca 7% i den hårdnade betngen. Des får man då stra håfasthetsföruster, des kan man vid atfår höga ufthater få ett kntinuerigt uftprsystem sm ätt fyer sig med vatten ch därmed inaktiveras. Ett strt anta av prverna i figur 28 uppfyer inte detta krav på grund av att uftprsystemen är atför grva ch gynnsamma. De mest gynnsamma uftprstrukturerna ch därmed de ägsta erfrderiga ufthaterna ges av 2 st rena uftprbidare medan kmbinerade s k L V -mede genmgående kräver högre uftha t. Att den rena uftprbidaren neutraiserad Vinsharts även ger bättre satfrstbeständighet än de tre prvade L V -meden visas i figur 7. Lufthaten i den fårska betngmassan rnedebart före gjutning bör adrig understiga 5,0% i en nrmabetng med stenstreken 32 mm. Medevärdet bör vara minst 6,0% med tanke på spridningen. Vid finkrnigare baast ökar cementpastamängden varför ufthaten måste vara prprtinet högre. Vattencementtaet ska inte överstiga 0,45. En ytterigare sänkning är starkt psitiv. Med tanke på krrsinsskyddet av armeringen bör vet understiga 0,40 vid kridhatig mijö - se nedan. Ett så ågt vattencementta ger ckså en starkt ökad säkerhet mt satfrstskadr. Lufthatskravet van förutsätter att uftprbidaren ger ett myc- 29

31 red Frstangrepp med sat?j. + c C> 10 c 05. C> "O C: c 634% 88% O "O,(a + + s::. c C> + "O en 5 + s:: r ± - s::. ' +.Q "E 't UJ acr=0,18 mm + acr=0,16 mm Utan Rena Kmbin e- Vins- Tensid Vins- Tensid uft uftpr- rad e harts + harts + bidare mede + Vatten- + Fytti- (!:mede) (LV- Vatten- reduc. Fytti- sats mede) 1 u c. sats / Nrmaknsistens ',/ Fytbetng 1'- / " \ -4,5% Figur 28. Teretiskt erfrderiga ufthater hs hård betng beräknade ur uftprdata enigt figur 16 (medevärden för uppmätta prdiametrar har använts vid beräkningen). / ket hmgent ch finpröst uftprsystem. Rent teretiskt, enigt ekv (1), innebär nämigen ufthaten 5,0% vid den kritiska avståndsfaktrn O, 18 mm att uftprdiametern inte får överstiga 200!iD, dvs att specifika ytan hs uftprsystemet inte får understiga 30 mm 2 /mm 3. (Värdet Vp har då antagits vara 35% inkusive fiervymen). Om uftprsystemet är sämre utbidat erfrdras högre ufthater än 5,0%. En frstbeastad knstruktin, sm ska utsättas för tösatning eer havsvatten, bör på grund av de höga kraven på uftprsystemet ch på grund av säkerheten m viken uftprstruktur sm verkigen erhåits atidförprvas genm en frystest av representativa prvkrppar. En ytterigare rsak ti detta är att satfrstresistensen i ännu högre grad är den vaniga frstresistensen berr på andra faktrer än ufthaten, nämigen vattencementtaet, uft- 30

32 Frstangrepp med sat prbidarens typ, samverkan mean uftprbidare ch andra tisatsmede i betngen, knsistensen, bandningssättet, transprtsättet, kmprimeringsmetden, bindemedets typ etc. I strt sett gäer beträffande dessa betngtekniska faktrer samma principiea inverkan sm diskuterades i föregående avsnitt men mer accentuerat. Orsaken ti denna starka inverkan av satet är att mycket små förändringar i uftprsystemet får större betydese när den kritiska avståndsfaktrn är så åg sm O, 18 mm. Ä ven måttiga variatiner i någn parameter, t ex sättet att banda betngen eer sättet att kmprimera den, kan påverka uftprstrukturen på ett sådant sätt att avståndsfaktrn iband betydigt understiger O, 18 mm ch iband överstiger detta värde. I Fagerund ( 1986B) visas teretiskt att denna känsighet för variatiner i uftprsystemet är mycket större i faet satfrysning än i faet frysning i rent vatten. A v de faktrer sm påverkar satfrstbeständigheten ska cementtypen krnmenteras någt ytterigare än vad sm gjrdes i föregående avsnitt. I figur 10 visades hur akaihaten i prvattnet påverkar uftprbidningen, men akaihaten bestäms i första hand av cementets (ch eventuet fygaskans) innehå av ösig akai. Därför bör man förvänta sig någt gynnsammare uftprstruktur vid cement med åg ösig akaihat åtminstne vid vissa typer av uftprbidare. Man vet även att cementets C 3Ahat påverkar dseringsbehvet av uftprbidare, viket i sin tur kan påverka uftprstrukturen. Samtiga år 1985 svenskprducerade cement har testats i betnger med vet = 0,45 ch ufthat 6% åstadkmmen med ett anta vaniga uftprbidare. Vissa betnger innehö dessutm en vattenreducerare. Betangerna frystestades i 3% natriumkridösning enigt svensk standardmetd. Resutatet återges i figur 29(a). Sm synes ger Anäggningscementet (Degerhamn Std P), viket är ågakaiskt ch har åg C 3A-hat, betydigt mindre avskaningar ch ägre spridning mean enskida prvkrppar än övriga cement. Detta gäer aa typer av uftprbidare. Senare har en jämförese gjrts mean Anäggningscement ch Std P Site, se Fig 29(b ). Sm synes kan hög satfrstbeständighet åstadkmmas vid betydigt ägre ufthat när Anäggningscement används. staggcement med hög sagghat har visat sig ge mycket högt diffusinsmtstånd mt kridinträngning-jämför Tabe2 nedan. Detta brde innebära en minskad risk för satfrstangrepp. Att så är faet har påvisats vid försök; se figur 30, enigt viken betng med vet = 0,45 men utan extra uftinbandning har reativt gd satfrstbeständighet förutsatt att cementets sagghat uppgår ti 65%. Även vid ägre sagghater förbättras dck frstbeständigheten reativt prtandcementbetng när betangerna saknar extra uftinbandning. Genm att använda gda uftprbidare ch hög ufthat bir emeertid en ren prtandcementbetng nrmat mer frstbeständig än en saggcementbetng med samma ufthat 31

33 Frstangrepp med sat (a) Oika tisatsmede x ""' H!><>+.. thi'"' 1,5 56 fryscyker N' E C 1 O>, c c: r.0<: 0,5 Aka i C3A t Std P S f! I... j If Std P Sk 1,1% 8% T T+ +-'- L t f n Std M SHP A-cem Sk Sk 0,5% 2% < - A t r- Max. acceptabe (b) Frstavskaningar efter 42 dygn vid varierande ufthat Avskaningar 10 kg/cm 2!:P--6 Site Degerhamn+L 1 Degerhamn+L2 sättm 80 mm vet ufthat% Figur 29. Inverkan av cementsrten på beständigheten vidfrysning i 3% natriumkrid/ösning. (a) Test av ika cement ch ika tisatsmede, Fagerund (1986C). (vet= 0,45, = 6%) (S = Site; Sk = Skövde; A-cem = anäggningseemen t). (b) Jämförese mean anäggningscement ch Std P Site, Peterssn (1989). (vet= 0,45, sätt= 80 mm) (L 1 ch L 2 är 2 ika uftprbidare). Betng med fygaskacement eer med inbandad fygaska måste ha extra uft för att bi satfrstbeständig, men den bir då 32

34 Frstangrepp med sat Anta fryscyker Figur 30. Inverkan av cementets sagghat på beständigheten vid frysning i 3% natriumkridösning. Betng med vet = O, 45 men utan extra uftinbandning. (2 ika skivr, sågade ur var sin ände av en 200 mm ång cyinder, testades). Fagerund (1982). N' -; 0,6 c c: ca, <: 0,2 (a) --OPG ---FAG 0,6 (b) --OPG ---FAG vet =0,50 uft =5,6% vet = 0,50 uft =5,8% Maxtiåten avskaning efter 28 cyker... 0, Anta fryscyker Figur 31. Frstbeständighet hs betng med rent prtandcement (OCP) ch med fygaskacement (FAC) innehåande 5% fygaska, Fagerund (1986C). (a) vet = O, 60, utan extra uft, testade i rent vatten (b) vet= 0,50, med uftinbandning, testade i 3% natriumkridösning ungefår ika bra sm ren prtandcementbetng med samma vet ch ufthat. Exempe visas i figur 31; betanger med vet= 0,60 ch utan extra uftinbandning frusna i rent vatten har åg frstbeständighet trts att fygaskahaten enbart är 5%. Orsaken är trigen att den naturiga ufthaten minskas med ca prcentenhet. När vet sänks ti 0,45 ch ufthaten höjs ti116% sker emeertid inga skadr trts frysning i 3% satösning. 33

35 Frstangrepp med sat För betng med siikastft fås små avskaningar ti en början men skadrna ökar kraftigt med ökat anta fryscyker trts att betngen har hög ufthat; se figur 14. Orsaken ti detta är inte karagd. En möjighet är att uftprsystemet på grund av den viskösare pastan i betng med siikastft bir så finpröst att det fys ättare med vatten än ett mera nrmat uftprsystem. Vid a användning av restmateria ska det ökade behvet av uftprbidare beaktas; se figur 15. En studie av effekten av ett ferta andra betngvariaber på sat-frstbeständigheten har redvisats i Fagerund (1984A). Principer för hur en förprvning ch en frtöpande prvning av betngens satfrstbeständighet kan äggas upp anges i Fagerund (1984B). Det är av största vikt att prvkrpparna sm ska användas för frystestning är representativa. Prvkrpparna bör därför tiverkas med en teknik sm så mycket sm möjigt iknar den aktuea betnggjutningen. Sjäva frystesten genmförs vid Statens Prvningsanstat enigt en standardiserad metd. Man bör inte använda abratrier sm inte har mycket str rutin på tiämpning av den standardiserade frysmetden eftersm även mycket små avvikeser i prvberedning ch frysteknik kan ge stra effekter på resutatet. Några ivsängdsanayser av betng sm är utsatt för frst i kmbinatin med sat kan ännu inte genmföras på grund av bristande kunskap m nedbrytningsmekanismen. Erfarenhetsmässigt gäer dck samma typ av samband sm för vanig frysning, dvs frstresistensen ökar mycket starkt med höjd ufthat ch sänkt vet. Vid samma ufthat ch vattencementta är den ptentiea ivsängden betydigt krtare vid frysning i sat än vid vanig frysning. A v denna rsak måste ufthaten göras högre ch vattencementtaet göras ägre m ivsängden ska bibehåas. 34

36 Ytbehandingar sm skydd mt frstangrepp Y t behandingar sm skydd mt frstangrepp Ett ferta "öppna" ytbehandingssystem, sm gör anspråk på att skydda betng mt frstangrepp, sauförs. Exempe är siikner, stearater ch sianpreparat vika avses skydda betngen mt fuktinträngning ch inträngning av krider. Tidigare prvades även täta pastskikt av t ex epxi eer pyester på speciet hårt utsatta knstruktinsdear, tex kantbakar på brar; Fritzei (1969). De öppna systemen har förmdigen en viss dämpande effekt på vattenabsrptinen i betngen samtidigt sm de inte försvårar uttrkningen atför mycket. I bästa fa kan man därför förvänta sig en viss reduktin av betngens fuktnivå såvida fuktexpneringarna är temprära. Effekten trde emeertid ha reativt krt varaktighet. Det är känt att t ex siikner ch stearater ådras reativt snabbt på grund av inverkan av betngens höga phvärde, sstråning ch övrig kimatisk påverkan. Sianers ådringsegenskaper är mindre väkända eftersm de används under krtare tid. Man ska emeertid inte förvänta att de ska fungera under betngens hea förväntade ivstid, dvs 50 år eer mer. Eftersm de öppna ytimpregneringssystemen veterigen inte har någn destruktiv verkan på betngen ch eftersm de i bästa fa reducerar vattenabsrptinen ch satinträngningen under betngens första tid kan de ha en viss psitiv verkan under det viktiga skede när betngens täthet ch håfasthet byggs upp, dvs skedet före första frstexpneringen. De kan emeertid inte förväntas att i ängden skydda en betng med bristfäig frstbeständighet utan måste ses sm ett kmpement ti en högkvaitativ betng sm har hög uftha t, gd uftprfördening ch ågt vattencementtal Täta beäggningssystem är utmrdentigt iskaba eftersm man adrig kan garantera att de förbir intakta. Aven små sprickr i det täta skiktet eder in avsevärda fuktmängder i betngen under krt tid genm kapiärsugning; Fagerund & Svenssn (1980). Att sedan trka ur detta vatten tar ång tid med tanke på det så gtt sm het diffusinstäta ytskiktet. Många experimentea mätningar tyder därför på att fukttiståndet fta bir hqgre i betng sm beagts med täta skikt än i het abeagd betng. Aven frystester visar att en betng sm beagts med täta skikt öper större risk att skadas avarigt än abeagd betng; Fagerund & Svenssn (1980). Den praktiska erfarenheten av täta pastskikt på betng är ckså mycket negativ. Pastskikten har krt varaktighet; de spricker 35

37 Ytbehandingar sm skydd mt frstangrepp ätt ch fagar därefter av (fta i kmbinatin med frstangrepp på betngen); Fritzei (1969). Generet gäer därför att betngen sjäv är sitt bästa skydd. Det gäer att sammansätta betngmassan på ett sådant sätt att önskad ivsängd erhås. Om en ytbehanding används sm en extra säkerhetsåtgärd måste man tise genm prvning att den inte verkar så tätande på ytan att man kan befara att betngens fuktnivå ökar i förhåande ti den beagda betngen. Man bör nämigen atid förutsätta att ytbehandingen förr eer senare kmmer att skadas eer spricka över större eer mindre partier. 36

38 Knstruktiv utfrmning Knstruktiv utfrmning Den knstruktiva utfrmningen kan ha str betydese för frstbeständigheten (ch krrsinsskyddet). Eftersm risken för frstangrepp i så hög grad hänger samman med vattenhaten i betngen - se figur 23(a) - måste man atid i möjigaste mån utfrma knstruktinen så att man får snabb avrinning av vatten. Man ska undvika fickr där (sat-)vatten bir stående ång tid. På mtsvarande sätt ska man undvika att vatten sm aveds från en viss de av knstruktinen- t ex från en körbana på en br -får rinna ner över en annan knstruktinsde-t ex brpearen. Detta gäer naturigtvis i första hand när det avedda vattnet innehåer tösater eer andra aggressiva sater. Knstruktören måste därför atid tänka igenm knstruktinen i detaj så att fuktanrikningar ch anrikningar av tösater undviks i största möjiga mån. Där sådan anrikning inte kan undvikas måste betngen nrmat göras av en högre kvaitet ch täckskiktet förstärkas; se armeringskrrsin. 37

39 Amänt Armeringskrrsin Amänt Ett armeringsstå, sm är vä ingjutet i betng befinner sig på grund av den höga akaitet sm råder inne i betngen (ph > 12,5), i ett s k passivt tistånd. Ingen krrsin kan ske. Akaiteten skapas av akaiska reaktinsprdukter från cementreaktinen (natriumhydrxid, kaiumhydrxid, kaciumhydrxid) sm är östa i prvattnet. Enbart kaciumhydrxidmängden i en vanig prtandcementbetng utgör ca 30 viktprcent av den reagerade cementmängden varför en avsevärt s k basreserv finns i en sådan betng. Ti basreserven bidrar även vissa av de svårösiga kaciumföreningar sm ingår i den s k cementgeen eer "cementimmet". Bindemede sm saknar kacium, dvs fygaska ch siikastft, eer sm är fattiga på kacium, t ex granuerad masugnssagg, bidrar inte nämnvärt ti basreserven men verkar däremt sänkande på denna när dessa materia används sm cementsubstitut. De ger dessutm, genm att reagera kemiskt med akaierna från cementet, en viss sänkning av prösningens phvärde, dck adrig ti en så åg nivå att fara för armeringskrrsin föreigger i den icke ådrade betngen. Akaiteten påverkas även av vattencementtaet. Ett ägre vet innebär en ägre prsitet, dvs mindre mängd prvatten. Dessutm fås nrmat en högre cementhat, dvs en större mängd akai. Tisammans ger dessa effekter en starkt ökad akaitet vid sänkt vet. Detta är av speciet strt intresse i samband med kridinitierad krrsin - se nedan. Vid tiräckigt ågt vet kan sådan krrsin iband het möjiggöras av det höga ph-värdet. Det passiva tiståndet kan brytas av två rsaker, vika åskådiggörs i figur 32. Kdixid ( C0 2 ) från mgivande uft tränger ångsamt in i betngen ch reagerar därvid kemiskt med de ph-höjande kaciumföreningar ch akaihydrxider sm finns där. Denna s k karbanaisering tränger in med en reativt vädefinierad frnt sm åtskijer en yttre zn av karbnatiserad betng med phvärde < 9 från en inre zn av karbnatiserad betng med bibehået högt ph-värde. När frnten når armeringsstået aktiveras detta på grund av det åga ph-värdet. Stået börjar därvid rsta med en hastighet sm i första hand bestäms av hur snabbt syre (02) kan tränga in. Under gynnsamma betingeser med avseende på fukt ch syretigång är krrsinshastigheten 38

40 . ;.. c.. c... c.... c. ph>12,5. c.. Passivt c.. Passivt c... Passivt c.'. c.. ;. c.. Aktiv krrsin c. Figur 32. Oika stadier i krrsinsprcessen. (a) Krrsin föranedd av karbanaisering (b) Krrsin föranedd av krider mångdubbet högre än för vanig atmsfärisk krrsin av ingjutet stå; Tuutti (1982). Krrsinen stimueras nämigen av den stra skinaden i ph-värde mean den de av ståytan sm gränsar mt karbnatiserad betng ch den de sm gränsar mt karbnatiserad betng. 2 Krider från havsvatten eer från tösater tränger gradvis in i betngen. Man får inte en markerad frnt sm i samband med karbnatisering utan en kridkncentratin sm gradvis avtar inåt. Kncentratinen på ett visst givet djup från betngytan ökar med ökande expneringstid för krider ch med ökande yttre kridhat. Så änge haten av fria kridjner-dvs i prvattnet östa krider - understiger en viss tröskenivå, kan krrsin inte ske. När, efter en viss tid, kridkncentratinen vid ståets yta överstiger tröskevärdet, startar krrsinen, viken fta får karaktären av ka grpfrätning. Under gynnsamma betingeser är krrsinshastigheten mycket str. Spännstå är särskit känsiga för kridinitierad krrsin. Ett speciafa är krrsin förrsakad av ingjutna kridhatiga betngtisatsmede (t ex kaciumkrid, CaC1 2 ). Under vissa betingeser sker så stra anrikningar runt järnen att krrsin kan initieras, se nedan. Även andra jner än krid kan förrsaka krrsin t ex sufid, brmid, ticyanat, m f. 39

41 Amänt Förppet vid ett krrsinsangrepp hs sprucken betng kan åskådiggöras med "ivsängdsdiagrammet" i figur 33. Under ett första initierings- eer "inkubatinsskede" sker en gradvis karbnatisering ch en kridinträngning, men ännu är stået i passivt tistånd. Vid tidpunkten ti aktiveras krrsinen av karbnatisering, av krider eer av andra krrsiva jner. Därefter sker krrsin med en reativt knstant hastighet så änge mijöbetingeserna runt knstruktinen är någrunda knstanta. Förutsättningen för krrsin är ckså att betngen har tiräckigt hög eektrytisk edningsförmåga. Denna ökar med ökande fukthat ch ökande mängd kridjner runt armeringsstået. Krrsinsdjup Minstaacc. bärförmåga Täckskiktssprängning Knstant utning vid knstant mijö / ; t' L Initieringsskede Prpageringsskede / / t Tid Figur 33. Principiet krrsinsförpp för ingjuten armering i sprucken betng, Tuutti (1982). Krrsinsprdukterna upptar större vym än det ursprungiga stået (två ti fem gånger större berende på viken krrsinsprdukt sm bidas). Därför uppstår ett tryck mean stået ch betngen viket kan vara tiräckigt strt för att spräcka ch eventuet även spränga ss täckskiktet het ch hået. Vid kridinitierad krrsin sker krrsinsangreppet fta kat - s k grpfrätning - varvid mycket stra skadr kan ske på krt tid. Den maximaa ivsängden tl nås när täckskiktet sprängs ss eer när armeringsarean reducerats så ångt, att knstruktinens bärförmåga är acceptabet åg. Exempe på krrsinsangrepp sm ett ti täckskiktssprängning visas i figur 34. Livsängden berr därför av initieringstidens ängd, av krrsinshastigheten ch av den acceptaba krrsinsgraden. I en vä utfrmad knstruktin ska dck initieringstidens ängd ensam vara minst ika hög sm förväntad ivsängd hs knstruktinen i sin hehet. För armering i bärande knstruktiner bör man av säkerhetsskä adrig acceptera att krrsin frtgår. Des är tiden från krrsinsstart ti acceptabe krrsinsskada fta krt, des kan iband mycket str krrsin ske utan att detta kan bserveras kuärt. Riskerna är speciet stra vid spännbetngknstruktiner. 40

42 Amänt Figur 34. Exempe på en betngknstruktin där armeringskrrsin förrsakat täckskiktssprängning. OBS! När stået är dåigt ingjutet, så att större hårum uppstått mean stå ch betng erhås adrig någn passivering utan järnen är i ett aktivt tistånd redan. från början; tiden ti i figur 33 är då n varför man får en krt ivsängd. Sådana hårum kan t ex uppstå på grund av sättning av den färska betngmassan, på grund av bristfäig kmprimering eer på grund av yftning av betngmassan vid gidfrmsgjutning. Den mycket snabba krrsinsstarten ch krta ivsängden när stået är dåigt ingjutet eer täckskiktet sprucket paraet med armeringsstängerna måste atid beaktas vid va av kmprimeringsmetd ch övrigt arbetsutförande. Vikten av nggrann kmprimering kan inte ng pängteras. Sammanfattningsvis gäer att föjande tre vikr ska vara uppfyda för att krrsin ska ske; se även figur 35: e Stået måste depassiveras av karbnatisering av krider, av andra jner eer av dåig kringgjutning. e Betngen måste ha tiräckigt hög eektrytisk edningsförmåga, dvs vara tiräekigt fuktig. Stået måste ha ständig tiförse av syre. Kdixid C0 2 KridCI- Fukt H 20 Krid C- Syre0 2 Armeringsstång Krrsin Figur 35. De tre nödvändiga vikren för krrsin, Wischers (1984). 41

43 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering Karbnatiseringsskedet Karbnatiseringshastigheten avgörs av föjande faktrer: Mängden karbnatiserbart materia: Ju högre hat karbnatiserbar kak (CaO) dest ångsammare karbnatisering. Rena prtandcement har här en förde jämfört med cement innehåande s k mineraiska tisatsmaterial Exempe på effekten av mängden karbnatiserbar kak visas i figur 36(a). Se även figur Haten kdixid (C0 2 ) hs mgivande uft: Ju högre hat C0 2 dest snabbare karbnatisering. Betng i industriatmsfär, i spannmåsis etc karbnatiseras därför mycket snabbare än nrmabetng. Exempe på effekten av COrkncentratinen visas i figur 36(b). 3 Betngens täthet: Ju ägre diffusinsknstant för COrdiffusin dest ångsammare karbnatisering. Exempe på effekten av tätheten för C0 2 -diffusin visas i figur 36( c). Gasdiffusin går ångsammare ju ägre vattencementtaet är; se figur 37. Av denna rsak minskar karbnatiseringshastigheten med sänkt vattencementtal Exempe visas i figur Fukttiståndet i täckskiktet: Effekten är kmpex. I mycket trr betng sker ingen eer mycket ångsam karbnatisering eftersm denna kräver viss fukttigång. Maxima karbnatiseringshastighet erhås i nrma inmhusmijö dvs i ca 50 a 60% reativ fuktighet (RH). Därefter bir karbnatiseringshastigheten at ångsammare ju högre den yttre fuktnivån är. Höjd RH innebär nämigen en ökad fukthat i prsystemet. Diffusin av gaser sker mycket ångsammare i vatten än i uft. Detta åskådiggörs i figur 39. Mätningar av syrgasdiffusin i betng sm knditinerats i ika RH visas i figur 40. Mtsvarande diagram trde gäa för diffusin av kdixid. I het vattenmättad betng är karbnatiseringen ytterst ångsam eftersm kdixidinträngningen är i strt sett het bckerad av prvattnet. Exempe på mätningar av effekten av fuktnivån på karbnatiseringshastigheten visas i figur 41. Se även figur 42 ch 44 vika visar att karbnatiseringen går snabbare i betng sm skyddas mt nederbörd än i het skyddad utmhusbetng viken atid kmmer att vara fuktigare. 5 Fukthärdningen före karbnatisering: Bristfäig fukthärdning innebär starkt ökad permeabiitet ch därmed ökad karbnatiseringshastighet. Dessutm trkar täckskikten snabbare viket 42

44 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering 200 E E 100 IX. :J u 50 (/) 40 O c - (/) c.d (;j 10 5 i Diff. knstant = i - 2 /s C0 2 =0,03%, ,.,. I..../ '3 J...:,.. /1" ;,... r., P.-...,.,,, 'Jfr... c-- <P...,..,., ioo Tid, år IX. :J u 50 (/) 40 O.!: 30 Q; (/) 20 c.d (;j E E_ 10 ><. :J u 5 g), 4 c - 3 (/) 2.D 1 n (b) Diff. knstant = i0-7 m2/s Kakhat=45 kg/m ,;' j,....."" j..<!..""' ;_......,... f7 () c ()/,,..... Kakhat=45 kg/m 3 C0 2 =0,03%... _, Tid, år <' -""! \ - -- j..' i-.,! J..,.. j..< \0 i.,..,. i- -- t, A/ f V[r 07 iq _,., 5 i Tid, år Figur 36. Inverkan av ika faktrer på karbnatiseringshastigheten, teretiska beräkningar, Tuutti (1982). (a) Inverkan av mängden karbnatiserbar kak (b) Inverkan av yttre kdixidkncentratin (nrmavärde 0,03%) (c) Inverkan av diffusinskefficienten för kdixiddiffusin. 43

45 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering ckså ökar karbnatiseringen. Exempe på effekten av bristande fukthärdning på inträngningen av gaser i betngen visas i figur 40. Prver sm fukthärdats under 7 dygn före testen har vid 80% RH en diffusinsknstant för syre sm är enbart ca 10% av det värde sm gäer för prver sm direkt expnerades i 80% RH. Mtsvarande effekt trde gäa för kdixiddiffusin. I figur 42 visas mätningar av karbnatiseringsdjupet hs betng sm fukthärdats ika ång tid innan den expnerats för två ika typer av utmhuskimat. Utebiven fukthärdning medför en betydigt snabbare karbnatisering. En bristfäig fukthärdning kan innebära att en str de av täckskiktet "förras" genm karbnatisering i ett tidigt skede viket får starkt negativ effekt på ivsängden. T=20 C 50% RH 0,30 0,50 0,70 0,90 vet '* 200 r:i :J ) 'g 150 C / c en. c 50. 0,4 0,6 0,8 1,O Figur 37. Inverkan av vattence- Figur 38. Vattencementtaets bementtaet på diffusinsknstan- tydese för reativa karbnatiseten för syre, Tuutti (1982). ringsdjupet, Meyer et a (1967). (Cement Site Std P). vet Vatten Diffusin av gas Långsam Snabb Fukthat Gasdiffusinshastighet Diffusin '"\ (a) (c) Långsam RH(%) 100 (b) Figur 39. Inverkan av betngens fukthat på diffusinshastigheten för gaser -principiet. (a) åg fukthat, (b) hög fukthat, (c) principie inverkan av betngens reativa fuktighet (RH) på fukthat ch gasdiffusins hastighet. 44

46 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering "' x 10 J!. 5 E 2!!!' i 5 'E 2 '* 0,1 c: 5 Första 7 dygnen i 100% RH därefter 2 i resp. RH,01 h--,-..,...,-,--,-.,...,-,-.., '= RH,% 80% RH 50% RH X Xmax / Karbnatiseringsdjup, mm Figur 40. Inverkan av reativa fuktigheten ch härdningssättet på diffusinsknstanten för syre. Prvkrppsåder 6-12 månader, Tuutti (1982). (Cement Site Std P). Figur 41. Karbanaiseringsfrntens inträngning i en betng med vattencementtaet 0,50, Tuutti (1977). (X= mededjup; xmax = maximadjup). (a) Härdningssätt före Mijötyp O 28 d i vatten 1: Utmhus regnskyddat (Gtand) 2: utmhus skyddat (Gtand)?di vatten i d i frmen E c: ::> 'O (/) O c: - (/) - _g (i.o<: Qi ""O O> :::;;: 1 (b) vct=0,5 vct=0,8 vct=0,5 vct=0,8 Figur 42. Inverkan av fukthärdningstidens ängd ch av den yttre mijön på karbanaiseringen av betng med prtandcement, Mamberg & Fagerund (1984). (a) Efter 70 dygns expnering (b) Efter års expnering 45

47 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering Karbnatiseringsdjupet kan ätt mätas genm att en het färsk brttyta av betngen besprutas med en s k indikatrvätska bestående av 15 dear fenftaein öst i 1000 dear ren etyakh. Icke karbnatiserad betng färgas då rödviett medan karbnatiserad betng behåer sin grå betngfärg. Metden beskrivs närmare i Jhanssn & Petersns (1980). Av figur 41 framgår att karbnatiseringsfrnten inte är het jämn. I vissa partier är frnten betydigt djupare viket då berr på inhmgeniteter såsm ytsprickr, bristande kmprimering etc. När dessa djupare karbnatiseringspartier är små saknar de betydese eftersm den karbnatiserade deen återakaiseras genm in diffusin av akai från karbnatiserade grannpartier. Vid mera utsträckta partier av djupare karbnatiserad betng kan detta inte ske. Armeringskrrsin startar därför kat. I sådana fa bir det maximaa karbnatiseringsdjupet avgörande för ivsängden ch inte medekarbnatiseringsdjupet. Maximadjupet är fta två ti tre gånger så högt sm rnededjupet. Vid knstanta förhåanden, dvs när varken mijön eer betngen ändrar sig under hea ivstiden, växer teretiskt sett karbnatiseringsdjupet (x) prprtinet mt kvadratrten ur tiden (t) x=k Vf (4) där knstanten k berr på aa de variaber sm beskrevs van. Enigt detta uttryck skue karbnatiseringen adrig avstanna utan gradvis nå at djupare dear av knstruktinen. A armering skue därför vara "dödsdömd", även m det i en gd betng tar ång tid innan dmen verkstäs. Vissa fätundersökningar tyder emeertid på att man iband får ett karbnatiseringsdjup sm närmar sig ett visst (asympttiskt) gränsvärde sm i bästa fa igger ytigare än armeringsjärnen, se figur 43. Den teretiska bakgrunden ti detta fenmen är emeertid inte karagd på ett tifredsstäande sätt. En förkaring är att man får en mtdiffusin av akai från betngens inre ut mt ytan viket baanserar den inträngande kdixiden, varvid karbnatiseringsfrnten igger i strt sett stia. En annan förkaring är att det efter varje nedfuktning tar mycket ång tid innan betngen åny trkat ur ti nivån för det gama karbnatiseringsdjupet, viket är nödvändigt för att karbnatisering åny ska kunna starta. Ju djupare karbnatiseringen nått dest ängre tid tar det att åny starta karbnatiseringsprcessen. A v säkerhetsskä antas att kvadratrtsförppet är generet gitigt brtsett från betngens första år, då man på grund av en gradvis förändring av täckskiktets egenskaper kan ha en snabbare karbnatisering än i ett senare skede, Tuutti (1982). Kvadratrtsberendet innebär att aa karbnatiseringsförpp bir rätinjiga när de utritas i ett g-g diagram ty: g x= g k+ 1/2gt (5) 46

48 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering ----:p=::q:ru:::q::p_ Armeringens,.. nivå Asympttiskt gränsvärde "Livsängden" (start av krrsin) Figur 43. Oika principiea karbnatiseringsförpp; begränsad respektive begränsad (ändig) karbnatisering. Lutningen för aa karbnatiseringsinjer bir 1/2. Linjens nivå avgörs av knstanten g k viken är het avgörande för knstruktinens ivsängd. Sm nämnts van avgörs ivsängden av ett strt anta mijöch betngvariaber. Därför bir säkerheten i en bedömning av varje individue, nyuppförd knstruktins kmmande ivsängd reativt str. Framförat är det svårt att exakt avgöra det kmmande fukttiståndet i täckskiktet, en faktr sm är fundamenta för ivsängden. (Säkerheten vid en bedömning av resterande ivsängd hs en ädre knstruktin sm redan har expnerats under ett anta år är däremt reativt str, se ekv (6).) På basis av mfattande mätningar av karbnatiseringsdjupen hs verkiga knstruktiner kppade ti en teretisk anays av fuktnivåer ch diffusinsknstanter har dck Tuutti yckats uppstäa diagram över vika maximaa karbnatiseringsförpp sm kan förväntas i några väsentiga knstruktinstyper tiverkade med prtandcement, Tuutti (1982). Hans diagram visas i figur 44. Diagrammet gäer för maximaa medekarbnatiseringsdjupet Tid, t 1 -Oskyddade mt regn -- Skyddade mt regn Maxvet Tid, år Figur 44. Övre gränsvärden för uppmätta medekarbnatiseringsdjup hs betng med prtandcement, Tuutti (1982). 47

49 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering i knstruktinen. Sm nämnts van kan maximadjupet i vissa begränsade mråden vara betydigt större berende på kaa feaktigheter i kmprimering etc. Tuutti skijer på två huvudtyper av knstruktiner: 1: Utmhusknstruktiner sm är skyddade mt nederbörd. 2: Utmhusknstruktiner sm är skyddade mt nederbörd. Den senare knstruktinstypen är betydigt mindre fuktig ch har därför ycket snabbare karbnatisering än skyddade knstruktiner. And å är fuktnivån tiräckigt hög för att man ska ha en snabb krrsinshastighet; se nedan. Exempe på ivsängder tagna ur diagrammet ges i Tabe. Livsängden avser då enbart tiden fram ti begynnande krrsin. Tabe. Exempe på ungefärig ivsängd med avseende på armeringskrrsin initierad av karbnatisering. Data ur figur 44, Tuutti (1982). Knstruktinstyp Täckskikt Livsängd år (rent prtandcement) mm 0,55 0,65 0,75 Oskyddad 30 >100 > > Skyddad Inverkan av vattencementta ch täckskikt framgår mycket kart. Höga ivsängder förutsätter åga vet ch gda täckskikt Effekten av täckskiktets tjckek kan översagsmässigt beräknas ur ekv (4). En reduktin av täckskiktet från T 0 ti T 1 innebär teretiskt en reduktin av ivsängden från ti ti ti(t 1 /T?. vet En minskning av täckskiktet från 25 mm ti15 mm, t ex genm sarv, innebär därför en ivsängdsreduktin med ca 65%. Den stra effekt, sm täckskiktet har på ivsängden, gör att detta måste kntreras mycket nggrant ch eventuea justeringar av armeringens äge göras innan betngen gjuts. Man bör även överväga att öka täckskiktet med någn centimeter extra i sådana fa där risken för undertramp i täckskiktet är str eer där kntr är svår att genmföra. Värdena i Tabe ch figur 44 gäer för ren prtandcementbetng. Effekten av mineraiska tisatsmateria på karbnatiseringshastigheten är inte het karagd. Dessa materia minskar den 48

50 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering karbnatiseringsbara kakmängden viket är en negativ faktr men å andra sidan anses tätheten iband öka viket är psitivt. Huruvida tätheten ökar eer minskar är emeertid berende av hur tisatsmateriaet används. Adderar man det ti cementhaten hs den tisatsmedesfria referensbetngen trde tätheten bi högre. Utnyttjar man däremt tisatsmateriaet för att kunna reducera cementhaten med bibehåande av nrmatidshåfastheten (vid 28 dygn) trde tätheten öka mycket marginet eer rentav minska. Dessutm förefaer betng med mineraiska tisatsmateria vara betydigt mera känsig för ådringsfenmen än prtandcementbetng; jämför figur 22 sm visar hur känsig sådan betng är för en enstaka trknings- uppfuktningscyke när det gäer frstbeständigheten. I figur 45 visas hur vattenpermeabiiteten hs samrna betanger påverkas vid denna ådringsbehanding. Den permeabiitetshöjande effekten av ådringsbehandingen på betanger med fygaskacement ch med siikastft är betydigt större än effekten på mtsvarande rena prtandcement be tnger Adrig trkade Trkade ch uppfuktade Cementtyp: Tisatsmede Siika: P30 MP30 (25% FA) - L v v v v % - 5% Figur 45. Exempe på inverkan av en uttrknings-uppfuktningscyke på vattenpermeabiiteten. Vattenbindemedestaet är O, 67 i aa satser, Dah (1985). P30 är ett rent prtandcement; MP30 är ett fygaskacement med 25% fygaska, jämför figur 22. Studier av betng med upp ti10% siikastft visar att man får en någt snabbare karbnatisering än vad sm gäer för ren prtandcementbetng av samma håfasthetskass; se figur 46(a) ur Byfrs (1985). Vid samma vattenbindemedesta är dck karbnatiseringen i strt sett identisk; se figur 46(b). Liknande resutat har erhåits i Nrge vid abratrieförsök med mycket vähärdade prver, Jhansen (1981), ch vid fätförsök, Maage & seevd (1985); se figur 47. En betng med siikastft bör därför göras håfastare för att ges bibehået skydd mt armeringskrrsin. 49

51 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering 30 (a) s OPC OPC+10% S E 8 I L OPC+20% S g c. : 20 'C (/) O c - (/) c r :: g : V OPC+15% FA D OPC+40% FA %, dygns håfasthet, MPa E 30 g c. : 'C 20 (/) O c "&5 : (/) :; c r (b) B i I gi I! 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 i,o 1,1 1,2 Vattenbindemedesta I Figur 46. Inverkan av fygaska ch siikastft på karbnatiseringsdjupeths betng sm agras regnskyddat utmhus, Byfrs (1985). O PC = prtandcement; S = siikastft; F A = fygaska (a) Knstant 28-dygnshåfasthet (b) Knstant vattenbindemedesta Karbnatiseringsdjup (mm) Ufan Med Siikastft Figur47. Inverkan av siikastft på ka,rbnatiseringsdjupets medevärde ch spridning efter 5 års expnering av betng utmhus. Samma håfasthetskass i aa prv, Maage & Seevd (1985). 50

52 C') Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering -E C..><:: c 300 Q) O c Q) Cii..c 6 ct (.) Cii 200 ö c60 J,c }"20 J63 fi Sag g hat (vikt-%) 200 Karbnatisarbar Ca O-hat Figur 48. Inverkan av sagghaten hs saggcementbetng på tta kakhat ch karbnatiserbar kakhat, Ludwig (1985). a. :J 'ö C/) O c - C/) c..c (ij Dygn fukthärdning före testen Figur 49. Inverkan av fygaska ch fukthärdningstid på karbnatisering av betng med knstant 28-dygnshåfasthet (f 28 = 25 MPa). Fygaskahaten (FA) är 20% av tta bindemedeshat. (Acceererad karbnatisering: 4% C0 2, 50% RH under 8 veckr). H & Lewis (1983). Betng med saggcement anses karbnatisera snabbare än prtandcementbetng av samma håfasthetskass. Orsaken skue vara en avsevärt ägre karbnatiserbar kakhat; se figur 48. Betng med fygaska anses av vissa frskare karbnatisera snabbare än ren prtandcement betng av samma håfasthetskass; se Byfrs (1985) figur 46 ch H & Lewis (1983) figur 49. Andra frskare anser att karbnatiseringshastigheten är i strt sett ika vid askhater upp ti25% förutsatt att nratidshåfastheten är densamma; Schubert & vm Berg (1979). Aven ångtidstester i Japan antyder att så är faet; se figur 50. Försök vid Cementa visar att cementbruk med fygaskacement där askans håfasthetssänkande effekt kmpenserats genm ökad finmaning får i strt sett samma karbnatisering sm vid ren 51

53 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering Figur 50. Inverkan av fygaska på karbanaiseringsdjupet under 15 års expnering; Nagataki et a (1986). (a) Inmhusexpnering. Knstant bindemedeshat (b) Knstant 28-dygnshåfasthet, 15 års expnering prtandcement, Mamberg & Fagerund (1984). Trigen berr askans effekt ti str de på dess reaktivitet; ju reaktivare aska dest högre karbnatiseringshastighet vid förändrad håfasthetsnivå eftersm tta kakhat i betngen därvid har kunnat reduceras. Trigen är en fugd fukthärdning mycket mera betydesefu för betng med mineraiska tisatsmateria än för betng med rent prtandcement. Den negativa effekten av bristfäig fukthärdning av betng med siikastft visas kart i Jhansen (1981); se figur 51. Sprickr i täckskiktet har margine betydese för ivsängden förutsatt att krider saknas ch förutsatt att sprickrna är vinkeräta mt armeringsstången. Detta gäer även tämigen grva sprickr. Att så är faet framgår av figur 52 viken visar att krr- 52

54 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering C+S=200 kg/m 3 E 20 E C+S=320 e ,.,,...C+S=500+P P=Piasticerande 5., tisatsmede F Ande kise stft, % av cementvid Figur 51" Inverkan av siikastft på karbanaiseringsdjupet efter 3 års expnering i 50% RH ch +20 C. Prverna har expnerats i detta kimat efter dygn i frmen. Jhansen (1981). Figuren hämtad ur Bergström & Warris (1983). C = prtandcement; S = siikastft E E 0: :: 'O 0,18.. "t0,24 0,16 0,14 0,12 ".. (J) " "e c.. 0,10.. "(ii.. g 0, "., " Q) 0,06 " 8..><.. "O <D 2 0,04 0,02 e jj e 0,05 0,15 0,25 0,35 0,45 Sprickvidd Figur 52" Uppmätta krrsinsdjup sm funktin av sprickvidden efter 10 års expnering i kridfri mijö, Schiess (1975). sinsgraden hqs stået i ädre knstruktiner är berende av sprickvidden. Avenisprucken betng har stået krrderat i ika hög grad sm vid sprickr, viket berr på att täckskiktet genmkarbnatiserats även i den spruckna betngen. I ansutning ti sprickznen sker visserigen en snabb krrsin men krrsinsprdukterna tätar sprickan kat varefter en återakaisering från 53

55 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering (a) Krrsinsprdukter (rst) Karbnatiseringsfrnt {b) Figur 53. Krrsin i sprickr utan krider. Återakaisering. (a) Högt vattencementta (b) Lågt vattencementta angränsande betng sker; se figur 53 (a). Lågt vattencementta är naturigtvis ändå gynnsamt eftersm den karbnatiserade sprickznen då bir smaare, figur 53(b). Vid mera mfattande sprickbidning, t ex vid större sprick- eer krsszner, kan återakaisering inte ske. I ansutning ti sådana sprickzner kmmer därför ka krrsin att starta krt tid efter sprickrnas uppkmst. Kvadratrtsberendet enigt ekv (4) eer (5) kan användas för en översagsmässig beräkning av resterande ivsängd hs varje knstruktin sm är mer än a 2 år gamma. Detta kan ske grafiskt eer anaytiskt. C? (i.>(_ <), T = x ci :J '6" x <) O c - <) 'iii c -e "' 0<: Tid, t (g. skaa) Figur 54. Grafisk extrapering av ett karbnatiseringsförpp; ekv (5).. 54

56 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering Grafisk anays av resterande ivsängd; se figur 54. Genm mätning med fenftaein eer på annat sätt bestäms karbnatiseringsdjupet x 0 för den aktuea betngen sm antas ha ådern t 0. Punkten (x 0 : t 0) pttas på ett g-g-papper. Tta ivsängd före start av krrsin ti fås därefter grafiskt där en inje med utning fz genm punkten (x 0 : t 0 ) möter täckskiktet T. (OBS! g-g-skaan). Resterande ivsängd är ti- t 0. Anaytisk beräkning av resterande ivsängd: Genm insättning av värdena x 0 ch t 0 i ekv ( 4) öses knstanten k varefter den resterande ivsängden fås ur Krrsinsskedet vid karbnatiserad betng Krrsinshastigheten avgörs av fukttiståndet i täckskiktet ch av diffusinen av syre in ti stået. Den bir därför kraftigt fuktberende. Ett typiskt förpp visas i figur 55. Vid åga ch höga fuktnivåer är hastigheten mycket åg. Maxima hastighet fås vid ca 95%RH. E vct=0,9 :;c 100 Karbnati- E 1 serad betng "af ;(ii E.1 g 0,01 b Figur 55. Uppmätt krrsinshastig- 70 s het sm funktin av täckskiktets RH,% reativa fuktighet, Tuutti (1982). Kurvan i figur 55 kan tkas på föjande sätt: Vid RH understigande ca 80 a 85% är betngen för trr för att krrsin ska kunna ske; det saknas "eektryt". Vid ökande fuktnivå utöver 80% RH ökar krrsinshastigheten starkt eftersm eektrytmängden ökar samtidigt sm syrediffusinen frtfarande är tämigen hög; se figur 40. Vid RH överstigande 90% avtar syrediffusinen mycket starkt ch bir så småningm hastighetsbestämmande. I en het vattenmättad betng är tigången på syre så åg att krrsinshastigheten bir praktiskt taget försumbar. Vid 95% RH nås ett maximum i krrsinshastighet eftersm såvä eektrytmängden sm syrediffusinshastigheten är hög. Den maximaa krrsinshastigheten uppträder vid sådana fuktnivåer, ca 90 a 95% RH, vika är mycket vaniga i svenska utmhusknstruktiner avsett dessa är direkt expnerade för nederbörd eer skyddade med täta beäggningar; se figur 56, sm visar fuktmätningar i 8 st bakngpattr beagda med ika skikt (B, G, H) eer abeagda (F). (6) 55

57 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering (a) RH,% 100,-.---A--; ,.-"<-, Asfat Kinker 70 M J (b) RH,% 1 00-t---'-----'----'--'-----'---1 H 90 er \ \ \ \ \ \ B2\ \ 80 \ \ \ \ \ \.c ! 70 M J J A S O N D J F M A M J J A Figur 56. Fukttistånd i verkiga bakngpattr medebart under beäggningen eer medebart under betngöverytan, Fagerund & Svenssn (1980). (a) I patthörn (B, G ch H är ika reparatinssystem, F är abeagda betngpattr) (b) I pattmitt Krrsinshastigheten efter initiering är starkt berende av cementsrten. Enigt Tuutti (1982) kan ett byte av prtandcement mt ett saggcement medföra starkt ökad krrsinshastighet. Effekten av fygaska ch siikastft är mindre väkänd. Mätningar av betngens resistivitet antyder dck att krrsinshastigheten kan vara avsevärt ägre än för mtsvarande rena prtandcementbetng. Detta gäer dck betng sm adrig genmgått en uttrkningsperid, dvs sm är fri från mikrsprickr förrsakade av en naturig ådringsprcess. Krrsinshastigheten är starkt temperaturberende; se figur 56

58 Armeringskrrsin förrsakad av karbnatisering N E E 0,1 ()..c ;(i 0,01 0,001 U5 vct=0,9 Karbnatisarad betng Temperatur, c Figur 57. Krrsinshastigheten sm funktin av temperaturen, Tuutti (1982). 57. I varmt kimat eer i inmhusknstruktiner kan krrsinen gå mycket snabbt. Detta gäer t ex knstruktiner i Meersta Ostern där synig armeringskrrsin i vissa fa uppträtt bara några få år efter byggnatinen, Fkes et a (1981). För nrma svensk utmhusbetng med prtandcement är krrsinstiden fram ti täckskiktssprängning ca 10 a 20 år räknat från krrsinens start. Redan innan täckskiktet sprängs ss kan krrsin iband avsöjas genm rstutfäningar på betngytan. Pågående krrsin kan även avsöjas genm icke destruktiva eektriska ptentiamätningar, Arup & Gr0nvd (1979). Hittis har vi enbart diskuterat stå, sm är hmgent ingjutet i hea sin ängd. Om en armeringsstång i vissa dear är vä ingjuten men i andra dear mges av hårum, ängsgående vidhäftningssprickr etc kan snabb krrsin ske i det bristfäigt ingjutna partiet. I sådana fa kan krrsin ske även i sådana dear av knstruktinen sm är beägna under vatten, t ex i undervattensdear av brpeare. Vid vä ingjuten armering är sådan krrsin sannik. På mtsvarande sätt bör en ch samma armeringsstång i hea sin ängd vara ingjuten i betng sm är av så ika kvaitet sm möjigt; samma vet, samma cementtyp etc. Atför stra skinader i betngkvaitet kan medföra ökad krrsinshastighet. Om enstaka stådetajer tiåts sticka ut ur betngytan, samtidigt sm de är kppade tiu ingjuten armering, kan man få en extremt snabb krrsin. En str de av armeringsstået kan förstöras inm ett år i ett sådant fa. Aa utstickande stådetajer måste därför vara eektriskt frikppade från bärande armering. Av samma rsak ska at armeringsstå i en betng vara av samma typ. Hpkpping av ika metaer kan nämigen eda ti snabb s k gavanisk krrsin. 57

59 Armeringskrrsin förrsakad av krider Armeringskrrsin förrsakad av krider Kridinitierad krr<?.sin är idag föremå för intensiva studier på fera hå i värden. Aven i Sverige bedrivs sådan frskning. Man kandärför förvänta sig att mycket ny kunskap kmmer att presenteras inm tämigen få år, kunskap sm kan medföra att infrmatin sm ges nedan kan behöva krrigeras eer nyanseras. Kapitet baseras på kunskapsäget hösten 1986 ch är ett försök ti en översiktig ägesbeskrivning. K:ridinträngningsskedet. Vikr för krrsin Initieringstiden fram ti begynnande krrsin avgörs av i första hand föjande tre faktrer: Kridkncentratinen vid betngytan. 2 Tröskenivån på den hat av fria krider sm medför krrsin. 3 Transprthastigheten för kridjner i täckskiktet. De tre faktrerna har istats i faande betydesegrad viket framgår av föjande resnemang: Vid knstant mycket hög yttre kridkncentratin är det svårt att under ång tid skydda armeringen mt krrsin även i en betng med hög tröskenivå ch med ångsamkrid transprt. 2 Vid nrmat förekmmande kridkncentratiner, t ex de sm förekmmer i havsvatten eer vid nrma tösatning, kan man genm att höja tröskenivån, iband "immunisera" eer passivera stået dvs transprthastigheten saknar betydese i detta fa. 3 I sådana fa där kridkncentratinen är tiräckigt hög ch tröskenivån är tiräckigt åg för att krrsin ska kunna ske kmmer i de ara festa betanger transprten av krider att vara tiräckigt hög för att krrsin ska initieras inm tämigen krt tid. Detta gäer även betng sm gjrts mycket tät mt kridtransprt, t ex genm användning av saggcement med hög sagghat. Man kan därvid visserigen fördröja angreppets start men knappast förhindra att angrepp förr eer senare inträffar. Naturiga ådringsfenmen tycks dessutm fta medföra att en initieit mycket tät betng på sikt får en mera nrma permeabiitet. Ju ägre transprthastigheten för krider är dest högre bir naturigtvis ivsängden vid knstant yttre kridhat ch tröskenivå. Frtsättningsvis behandas de tre huvudfaktrerna var för sig. 58

60 Armeringskrrsin förrsakad av krider A: Kridkncentratinen vid betngytan Kridkncentratinen i havsvatten är; Östersjön Nrdsjön starkt varierande; medevärde ca 4 g C-/ (ägre i Bttenviken ch maximat ca 9 g e-/1) ca17ge- Atanten ca 20 g e-/ Genm anrikning i paskznen kan trigen högre värden uppnås. Detta gäer framför at m betngen har högt vattencementta eftersm man då får ständiga vattenföden in i ch ut ur betngen. Vid ågt vet bir fuktfödena i ytan ångsammare ch kridackumueringen därmed mindre. I havsvatten fås en ständig expnering för krider viket gör knstruktiner i havsvatten särskit utsatta. Kridkncentratinen vid tösatning är starkt varierande. Värdena kan dck adrig överstiga mättnadskncentratinen viken vid e är 375 g C-11 respektive 215g C-/1 för kaciumkrid respektive natriumkrid. De nrmaa kncentratinerna kan förväntas vara mycket ägre. Vid tösatning fås enbart peridvisa expneringar för krider viket är en gynnsam faktr. Kridkncentratinen av kaciumkrid sm inbandats i den färska betngmassan berr des av den inbandade mängden, des av den krid sm binds kemiskt av cementet eer adsrberas på prväggarna, des av vattencementtaet viket påverkar mängden prösning ch därmed kridkncentratinen. Tuutti (1982) har i en vattenmättad cementpasta av Std P-cement med vet= 0,50 uppmätt en fri kridhat av 7 g/1 när pastan försetts med den enigt svenska betngbestämmeser maximat tiåtna mängden 1,5% kaciumkrid. Detta innebär att ca 70% av de tisatta kriderna bundits kemiskt eer adsrberats på prväggarna. Karbnatisering innebär dck att den kridbindande förmågan i betngen minskar drastiskt dvs bundna krider frigörs. Den inåtvandrande karbnatiseringsfrnten skjuter därför en frnt av at 4ögre kridhat framför sig. Exempe på detta visas i figur 58. Aven en ti en början åg kridhat i täckskiktet kan därför 2,5!i :z: 2,0 c: "' 1,5 u (3 1,O c;; Karbnatiseringsfrnt :9 0,5 S2 04--r--r-r-, Avstånd från betngytan, mm Figur 58. Uppmätta fria kridhater i devis karbnatiserad betng. a 1,5% kaciumkrid tisattes vid betngberedningen, Tuutti ( 1982). 59

61 Armeringskrrsin förrsakad av krider bi hög ng att förrsaka armeringskrrsin när betngen har en snabb karbnatisering ch är tiräckigt fuktig för att krrsin ska kunna ske. Fera avariga skadefa av denna typ har inträffat i betng sm haft tisats av kaciumkrid men sm sedan inte utsatts för ytterigare krider utifrån. A v denna rsak får adrig en avsiktig kaciumkridtisats ske i betng, sm des har en snabb karbnatisering des har en fuktnivå i frtvarighetstiståndet viken möjiggör krrsin, dvs sm är större än ca 80% RH. Detta gäer a betng utmhus i uppvärmda utrymmen iksm inmhusbetng i fuktiga mijöer. Även andra acceererande tisatsmede kan innehåa jner sm är aggressiva. De bör därför adrig användas utan att en mfattande testning av deras eventuea krrsivitet genmförts ch de därvid visat sig vara fariga. Vid testen måste även kmbinatinen av karbnatisering ch acceeratrtisats studeras. I vissa fa kan demateriaen - t ex baasten- innehåa kridförreningar. I varje enskit fa måste en bedömning av risken för kridinitierad krrsin göras innan materiaet används. Havsvatten bör adrig anv.ndas..för beredning av betng sm ska användas i fuktig mi j ö. A ven Osters j övatten bör undvikas. B: Tröskenivån för start av krrsin Tröskenivån av fria krider för start av krrsin berr i första hand på haten OH--jner i prvattnet runt järnen men även på betngens permeabiitet. För krrsin av stå i kridhatiga vattenösningar har Hausmann (1967) stät upp föjande vikr: --kncentratinen (m/) OH--kncentratinen (ekviv/1) :;:::: 0,6 (7) där 1 m - per iter mtsvarar 35,5 g - per iter ch där ett apprximativt värde på OH--kncentratinen beräknas enigt föjande ekvatin sm anges i Tuutti (1982). OH--kncentr = C p Na* K* ( + ) 100 (ekviv/1) (8) 60

62 Armeringskrrsin förrsakad av krider där C är cementhaten i kg/m 3 ch N a* respektive K* är viktandeen av ösig natrium ch kaium i cementet. P är betngens prsitet i vymprcent, viken beräknas ur ekvatinen c P=- (vet- 0,19 a) (9) där a är hydratatinsgraden hs cementet ch 1 0 är ufthaten hs betngen i vymprcent. Efter någn månad uppgår a tiägst 0,75. Frmen förutsätter att betngen är fuständigt vattenmättad; även uftprerna är vattenfyda. Metden för beräkning av OH--kncentratinen visas med föjande exempe. Cementet StdP Site har Na* = 1, kg/kg ch K*= 9, kg/kg (a akai antas vara vattenösig). Föjande OH--kncentratiner fås då vid några ika vattencementta (a= 0,75; 1 0 = 2% ). vet= 0,40 (C= 400 kg!m 3 ); P= 12,3%; OH- = 0,97 ekviv/1 vet= 0,60 (C= 280 kg!m 3 ); P= 14,8%; OH-= 0,56 ekviv/1 vet= 0,80 (C= 215 kg/m 3 ); P= 16,1%; OH-= 0,39 ekviv/1 Sambandet ekv (7) har utritats i figur 59. I sgrafferat mråde ti höger m injen sker krrsin. I det vänstra mrådet är järnet passivt. Av figuren framgår att ju högre OH--kncentratinen är dest mera fri krid kan accepteras. Kridkncentratinen i Östersjön ch Atanten har agts in i figuren. Kridhater överstigande preiminärt ca 0,6 m/ (21 g/) anses dck ge krrsin avsett hur hög OH--kncentratinen är; Tuutti (1984). (För närvarande pågår frskning sm kan ge en mer nyanserad bid av samspeet mean OH--kncentratin ch erfrderig kridbat än vad ekv (7) gör). Ekviv.OW/1 1,O 0,5 0,1 0,05 10 Tröskevärde, g C ni 100 Figur 59. Tröskevärden på fri kridhat sm startar krrsin, Tuutti (1982). 61

63 Armeringskrrsin förrsakad av krider Orsaken ti att en ökad OH--kncentratin ger ökad tröskenivå åskådiggörs i figur 60; OH--jner "knkurrerar" med C- jner m "adsrptinspatserna" på ståytan ch förtränger därför dessa från ytan. Reatinen i figur 59 gäer för stå i en fri ösning. I en sprucken betng bir tröskevärdet förmdigen högre ti föjd av att den täta prstrukturen förhindrar att krider adsrberas vid metaytan. Detta åskådiggörs i figur 61. Enigt en bedömning av Tuutti (1984) ökar därför tröskevärdet med minskat vattencementta, åtminstne i den prprtin sm diffusinsmtståndet ökar. Inverkan av vet på diffusinsknstanten för syre visas i figur 37. En minskning av vet från 0,6 ti 0,4 skue innebära i strt sett en havering av permeabiiteten dvs en fördubbing av tröskevärdet kan förväntas. V et = O,60 utgör gränsvärdet för en vattentät betng ch kan därför av säkerhetsskä antas ha det tröskevärde enigt ekv (7), sm mtsvarar en fri ösning. Reatinen i figur 59 gäer dessutm för fria krider. Nrmat anges dck kridhat i betng sm tta/krid. En viss ande av kriderna är emeertid bunden, antingen kemiskt ti cementet eer hårt adsrberad ti prväggarna. Den fria kridhaten kan Q =OH QW=CI Hög OH--kncentratin Låg OH--kncentratin Figur 60. OH--jner i prösningen förtränger kridjner från ståytan. O=OH (/j=ci Figur 61. Sänkt vattencementta medför höjd OH--jnkncentratin i prösningen ch medför därmed minskad adsrptin av kridjner på ståytan. Jnernas rörighet minskar dessutm, viket ckså minskar kridadsrptinen. 62

64 Armeringskrrsin förrsakad av krider bestämmas genm att ett prv av betngen krssas under högt tryck varvid den prösning sm då frigörs samas in ch kridanayseras. Tuutti (1982) har angivit att föjande reatin mean fri krid i prösningen ch bunden krid kan användas för cement av typ Site StdP ch Skövde StdP (C 3A-hat är ca 8%; (Na 20)ekvdefinierad enigt ekv (15) är ca %). F_r_i_C --_k n_ce_n_t_ra_t_i_n_(=g_/1)'---- = 0,7 Bunden C--hat (mg/g cement) (O) Värdet förefaer vara berende av såvä vattencementta sm fuktnivå; se figur 62 sm visar exempe på mätningar av fri ch bunden kridhat hs cementbruk tiverkade med Site-cement. Detta innebär att ytterigare krider binds när betngen trkar ch att de åter frigörs när betngen fuktas upp. Eftersm OH- haten ökar (se nedan), bir effekten av en trkning psitiv. (Exempe på hur ekv (10) kan användas i samband med bedömning av risken för satfrstskadr ges i Fagerund (1983B).) ;;::: 20 9 (ij.i:: "O 10 ' 2 t (a) vct=0,40 RH = 100% BO% x 50% Bunden krid (mg C ng cement) ;;::: 20 9 (ij.i:: "O 10 g 2 (b)./ vct=0,60 0--r RH = 100% 80% x x 50% Bunden krid (mg Cng cement) Figur 62. Uppmätt fri kridhat sm funktin av den bundna kridmängden, Tuutti (1982). (Cement Site Std P) (a) vet= 0,40 (b) vet= 0,60 I princip kan stået så gtt sm het passiveras mt ka grpfrätning genm att OH--kncentratinen höjs ti en nivå sm gör att den i det praktiska faet maximat möjiga fria e- kncentratinen bir farig. Denna metd kan dck bara användas upp ti en OH--nivå mtsvarande preiminärt ca ekviv/1 dvs upp ti en kridhat av ca 0,6 m/ (dvs 21 g C-11). Vid högre kridhater trde krrsin fta kunna ske trts höga OH--kncentratiner, Tuutti (1984). Vid tiräckigt höga ph- värden bir dck krrsinen av typ amän krrsin- dvs inte ka grpfrätning. Denna krrsin är nrmat så ångsam att stået ur praktisk synpunkt kan antas vara i passivt tistånd. 63

65 Armeringskrrsin förrsakad av krider OH--kncentratinen avgörs av föjande faktrer: Cementets akaihat: Ju högre den ösiga akaihaten är (natrium pus kaium) dest högre bir OH--kncentratinen; se ekv (8). Effekten av en sänkt akaihat kan emeertid kmpenseras genm en måttig sänkning av vattencementtaet. Des ökas då tröskenivån för krrsin - se van, figur 61 - des höjs OH--kncentratinen. Tuutti (1984) har beräknat att en reduktin av cementets akaihat (Na +K) från ca 1,1% (Site StdP) ti ca 0,6% (Anäggningscement) kmpenseras av en vetminskning med ca 0,02 enheter. Erfarenheterna av de tidigare tiverkade Limhamnscementen, vika hade åg akaihat ( = 0,3% ), är mycket gda, viket visar att andra faktrer än cementens innehå av Na ch K har avgörande inverkan på risken för armeringskrrsin. 2 Vattencementtaet: Eftersm så gtt sm a akai går i ösning i prvattnet kmmer ett minskat vattencementta att medföra en kraftig ökning av OH--kncentratinen, des genm att cementhaten ö ch därmed akaimängden ökar, des genm att ett ägre vet innebär en reducerad mängd prvatten. Effekten av vet ch cementhat framgår direkt av ekv (8) ch (9). Tuutti (1982) har visat genm mätningar på utpressat vatten att en reduktin av vet från 0,6 ti 0,4 (Sitecement) innebär en ökning av OH--kncentratinen från ca 0,4 ti, ekviv/1 viket innebär att tröskenivån för krider ökar från 9 ti 25 g/ (m det övre preiminära gränsvärdet 21 g C-/ ej beaktas). Genm att väja ett ågt vattencementta kan armeringen i princip skyddas mt ka grpfrätning även vid höga yttre kridhater. Ett exempe på detta, baserat på teretisk beräkning, visas i figur 63. Genm att väja en betng med rent prtandcement ch vet :::::; 0,40 fås i princip passivitet mt en kridkncentratin sm mtsvarar Atantvatten. Vid högre vet eer vid byte ti ett saggcement med dess ägre OH--hat fås däremt en begränsad ivsängd. OBS! Beräkningarna van, såvä när det gäer effekten av cementets akaihat sm effekten av vet, förutsätter att inga urakningar sker av akai i täckskiktet ch att akai inne i betngen inte mfördeas genm inre diffusin. I verkigheten trde akaihaten i täckskiktet bi någt annrunda än det medevärde sm kanberäknas ur cementets akaihat ch vet. 3 Uttrkningsgraden: En sänkt fukthat hs betngen innebär att mängden prösning minskar samtidigt sm mängden OH- jner är förändrad. OH--jnkncentratinen ökar därför 64

66 Armeringskrrsin förrsakad av krider 'E 2 O> E. 'Q; 100 Q)-'>' :g 50 -<I 'S 20 g 10 g- ia P 0,4...,0ändig tid Tid, år Figur 63. Betng i Atantvatten. Beräknad tid för initiering av kridkrrsin på ika djup från ytan, Tuutti (1982). P= Site Std P; S = saggcement med 65% sagg. Vattencementta 0,40 ch 0,60. injärt med ökande uttrkning ch därmed ökar även tröskenivån för krrsin. Sm nämnts van nås maxima krrsinshastighet vid ca 95% RH. OH--sänkning förrsakad av en uttrkning under denna nivå har därför mindre praktisk betydese. Även en uttrkning från 100% RH ti 95% RH ger emeertid en kraftig vattenhatsminskning. Prcentuet är denna ca 15% i strt sett berende av vattencementtaet, viket innebär att även OH- kncentratinen ökar med ca 15%. 4 Mineraiska tisatsmateria: Inbandning av siikastft sm är ett mycket reaktivt materia, medför en sänkning av prvattnets ph- värde, trigen berende på att siikastftet reagerar med av cementet frigjrd akai. Enigt mätningar av Page & Vennesand (1983) kan en inbandning av 10% siikastft räknat på cementvikten innebära en ph-sänkning med ca 0,5 enheter, se figur 64, viket innebär en minskning av OH--jnkncentrati- Q) 'E <I > ± c. en c Q) O c c: en Q " a %] 1 O % Mängd si ikastft.a 20 % (% av tta bindemedeshat j /', 30% i Härdningstid (dygn) Figur 64. Inverkan av siikastftinbandning på prösningens ph-värde, Page & Vennesand (1983). 65

67 Armeringskrrsin förrsakad av krider nen med en faktr 3. Detta skue enigt ekv (7) innebära att även den teraba kridhaten reduceras med ca 70%. Liknande ph-sänkningar har bserverats av Byfrs (1986A). Fygaska ch granuerad masugnssagg ger ckså en viss reduktin av OH--jnkncentratinen. Tuutti (1982) har mätt OH--kncentratiner i prvattnet hs betng tiverkad med ett saggcement med 65% sagg. Vid vet= 0,6 respektive 0,4 erhös OH--haterna 0,1 respektive 0,3 ekviv/1 viket ska jämföras med prtandcementets värden 0,4 respektive 1,1 ekviv/1. Föjaktigen reduceras den teraba fria kridhaten ti ca 2 g/1 respektive 8 g/1 jämfört med prtandcementets 9 g/1 respektive 25 g/1, se ekv (7). Fygaska trde ha iknande effekter vars strek dck ännu inte har karagts. Den ägre reaktiviteten ch kisesyrahaten hs fygaska jämfört med siikastft göraatt ph-sänkningen bör bi ägre än vad sm visas i figur 64. A andra sidan används fygaska fta i större mängder. Kisesyrahaten i fygaska är ca 65% av kisesyrahaten i siikastft. 30% fygaska mtsvarar därför ca 20% siikastft. Enigt figur 64 skue därför 30% fygaska kunna ge en ph- reduktin av maximat 1 enhet dvs OH--kncentratinen skue minska med en faktr 10. Den verkiga minskningen bir säkerigen mycket mindre. Inbandning av större mängder mineraiska tisatsmateria i betng innebär på grund av dess kraftiga OH--sänkande effekt att det bir svårt att på ett effektivt sätt reducera risken för kridkrrsin även m vatten-bindemedestaet sänks kraftigt. Ett exempe på detta, baserat på teretisk beräkning, visas i figur 63. I prtandcementbetngen är armeringen teretiskt sett passiverad vid vet 0,40 medan den i saggcementbetngen frtfarande har en mycket begränsad ivsängd även vid detta åga vet. C: Transprthastigheten för kridjner Transprthastigheten för kridjner är i de ara festa betnger tiräckigt hög för att man vid tiräckigt höga yttre kridhater ska få en begynnande armeringskrrsin inm tämigen få år. Exempe på den reativt snabba inträngningen av krider i betng visas i figur 65. (Se även figur 63 ch 66). Det säkraste sättet att undvika krrsin är därför att genm att sänka vattencementtaet kraftigt öka tröskevärdet för start av krrsin; se van. 66

68 Armeringskrrsin förrsakad av krider Diffusinshastigheten för krider bestäms av fö j ande faktrer. Vattencementtaet: Ett ägre vet innebär en ångsammare diffusin. Detta framgår av figur 65. Mätningar för Site-cementet gav värden på diffusinskefficienten D enigt Tabe2. Vid sänkning av vet från 0,6 ti 0,4 ökas tiden för att nå en viss kncentratin vid järnens nivå med en faktr ca 5 a 10. Samtidigt innebär vet-sänkningen att ca 2 a 4 gånger högre kncentratiner erfrdras för krrsin. En vet-sänkning ger därför två psitiva effekter. Maxima kridhat i betng, ppm E E ä. :J Figur 65. Kridkncentratinen (ppm av betngvikten) hs betngpattr sm dagigen under 330 dygn besprutats med 3% ösning av NaC, Cear (1974). Tabe 2. Exempe på kriddiffusinskefficienter vid ika vattenbindemedesta (vbt). (Utgångscementet i aa bandningar är Site StdP med ca 8% C 3 A). Typ av Diffusinskefficient tisatsmateria D, m 2 /s (ersättning av vbt vbt cement) 0,60 0,40 Inget 9 9. w-12 ' 65% sagg 97. w-12 ' 15% fygaska ' 35% fygaska 2 5. w-12 ' 10% siikastft w- 12 ' Inget w- 12 2, ,. w-12 1, ,3. w- 12 3,0. w-12 1, ' 10% siikastft ,s. w- 12 ' ) Utan tisats av pasticerande tisatsmede 2) Med tisats av pasticerande tisatsmede Käa Shrt (1984) Byfrs (1986A) 67

69 Armeringskrrsin förrsakad av krider 2 Cementtypen: Diffusinshastigheten anses minska med ökande C 3 A- hat hs cementet viket anses ber på att C 3 A har en förmåga att binda krider. Vid mätningar av kridprfier i kridexpnerade betnger har dck denna effekt fta visat sig vara iten eer befintig. Ett exempe visas i figur 66. Betnger med två ika cementtyper (F med 9% C 3 A; Smed 0% C 3 A) ch vet 0,60 har expnerats under 140 dygn i natriumkridösningar av två ika kncentratiner varefter kncentratinsprfierna för vattenösig krid bestämts. Sm synes är effekten av cementtypen mycket iten. Avstånd från betng ytan, mm Avstånd från betngytan, mm Figur 66. Kridinträngning i betngcyindrar sm agrats under 140 dygn i två ika kridösningar. Inverkan av cementets C 3 A hat (vet= 0,60), Schimmewitz & Hffman (1982). A v svensktiverkade cement har de båda fabrikaten Site ch Skövde ca 8% C 3 A medan Degerhamncementet ("Anäggningscementet") har enbart 2% C 3A. Enigt mätningar av Byfrs (1986B) har Anäggningscementet den kart största förmågan att binda krider; se figur 67. Detta innebär att inträngningshastigheten bir ägst när detta cement används. 'E Q) 15 E Q) () i u c Q) -g 5 :J. <f e--bindning i hydraiserad pasta vbt=0,40 0'=== mg e-/-ösning Figur 67. Kridbindande förmåga hs ika bindemede sm funktin av yttre kridkncentratinen, Byfrs (1986B). 68

70 Armeringskrrsin förrsakad av krider Ett annat exempe på cementtypens betydese visas i figur q.8. Prverna har expnerats under 6 månader i havsvatten. Aven i detta fa ger cementet med den ägre C 3 A-haten den ägsta kridinträngningn. saggcement ger mycket gtt skydd mt kridinträngning. A andra sidan innehåer sagg fta sufider vika ckså är krrsiva. Vid krav på hög ivsängd bör därför inte stå gjutas in i saggcementbetng. En saggcementpågjutning kan däremt användas sm kridspärrande skydd utanpå täckskiktet. 0,6 e '?- "' 0,4 (i ;:: 'O. sz 0,2 D Cement 1-OPC (8,6 %C 3A) Cement 2- SRPC (O% C3A) /':.. Cement 3-30 % Sagg A Cement 4-80% Sagg Cement 5-26% Trass Inträngningsdjup (mm) Figur 68. Inverkan av cementtypen på kridinträngningen vid 6 mån agring i havsvatten, Gj(!Jrv & Vennesand (1979). OPC är prtandcement; SRCP är sufatresistent prtandcement. A v övriga cement är två saggcement ch ett puzzancement. 3 Mineraiska tisatsmateria: Ett byte av prtandcement mt samma mängd av ett mineraiskt tisatsmateria innebär nrmat att kriddiffusinen minskas. Denna effekt gäer i första hand granuerad masugnssagg ch fygaska. För bandningar med Site-cement har diffusinskefficienter enigt Tabe2 uppmätts. Restmateriaen kmpenserar därför het eer devis den negativa effekt de har på OH-jnkncentratinen genm en reduktin av diffusinshastigheten för kridjner. Detta gäer i första hand masugnssagg men även ti str de fygaska. Kisestftets diffusinshämmande förmåga är mera säker. Den består trigen ti str de på m pasticerande tisatsmede används eer ej. Den är emeertid i nrmafaet trigen adees för iten för att kmpensera den starka ph-sänkande effekt sm framgår av figur 64. Byfrs (1986A) har visserigen med en teretisk beräkning visat att man får en viss ökning av ivsängden vid tiägg av 20% siikastft ti en given prtandcementbetng. Livsängden förängs däremt inte nämnvärt när man adderar en mera rimig mängd siikastft (::::; 10%) eer när man jämför betnger med 69

71 Armeringskrrsin förrsakad av krider 100 E E,;i 40 () = -å 20,!;! :S2 10 () '<t 1- vbt0, mgcn (Västkusten) 5J T Tid ti kridinitiering, år Figur 69. Beräknad tid för initiering av krrsin förrsakad av krid. Vatten-bindemedesta 0,40, Byfrs (1986B). samma nrmatidshåfasthet. Se ivsängdsdiagrammet i figur 69 ur Byfrs (1986B). Visserigen bir ivsängden någt högre vid tiägg av 10% siikastft, men då är håfastheten ckså avsevärt högre än i betanger utan siikastft. Det måste dessutm bserveras att aa data i Tabe2iksm de data sm igger bakm Byfrs (1986A) beräkningar gäer för prver sm hea tiden fuktagrats. Vissa data tyder på att betnger med restmateria - företrädesvis siikastft - kan få en starkt ökad permeabiitet m de utsätts även för en måttig trknings- ch uppfuktningscyke; se figur 45 ur Dah (1985). Denna ådringseffekt tycks vara mindre utprägad för betng med rent prtandcement. Osäkerheten beträffande restmateriaens samade effekt på krrsinsskyddet (ch frst beständigheten) gör att man tis vidare bör undvika att använda dem där krav stäs på mycket hög ivsängd. 4 Fukthärdningen före kridexpnering: Effekten av fukthärdningen på kriddiffusinshastigheten är inte karagd. Det förefaer emeertid sannikt att effekten är av samma streksrdning sm för andra diffusinsförpp t ex diffusin av syre eer kdixid; se figur 40. Om betngen expneras för krider bara någt dygn efter det den göts kan man förvänta sig en avsevärd kridinträngning i det yttre partiet viket då förrar sin skyddande verkan. Av denna rsak ska man adrig vattenhärda med sat eer bräckt vatten. 5 Karbnatisering innebär fta en avsevärd mikrsprickbidning i ytrna. I vad mån detta påverkar kridinträngningen är utrett. Vissa mätningar visar dck att permeabiiteten hs det karbnatiserade skiktet är avsevärt högre än i den karbnatise- 70

72 Armeringskrrsin förrsakad av krider 14 E Q) c Q) "(3..>:: (J) :ö <1 Q) E id c ' ' \...: ::!" Före karbnatisering... i.. 1 Fygaskahat (%) Figur 70. Luftpermeabiitet hs betngens ytskikt före ch efter det att detta karbnatiserats. Fukthärdning 90 dygn före karbnatisering, Lin & Fu (1986). rade betngen. Denna effekt är särskit str i betng med mineraiska tisatsmateria t ex fygaska; Lin & Fu (1986); se figur 70. Livsängdsberäkning-erfrderigt täckskikt När yttre kridhaten, tröskenivån för kridkncentratin ch diffusinshastigheten för krider är kända kan i princip en ivsängdsberäkning genmföras. Exempe på resutat av sådana ivsängdsberäkningar ges i figur 63 ch 69. Ett generet diagram för ivsängdsanayser har tagits fram av Tuutt (1982). Det gäer för ständig expnering för satast möjiga Osters j ö- respektive Atantvatten (yttre kridhater 9 g/ respektive 20 g/) ch återges i figur 71. Användningen av diagrammet åskådiggörs med föjande exempe; Antag en betng med täckskikt 25 mm, tröskenivå 10 g C-/1 (10000 ppm) ch diffusinsknstant m 2 /s. Betngen expneras för Atantvatten. Enigt figuren fås då en förväntad ivsängd före start av krrsin av ca 17 år. När täckskiktet ökas ti 45 mm ökar ivsängden ti ca 55 år. Liksm i faet karbnatisering är nämigen initieringstiden prprtine mt täckskiktet i kvadrat; jämför ekv (4). 71

73 Armeringskrrsin förrsakad av krider E E c 100 C c..a c "'O c «10 x, mm Kridkncentratin vid ytan --e1 =20 ppm e- ---e 2 = 9000ppmei ppm ppm Tid, år Figur 71. Tid för initiering av kridkrrsin på ika djup från ytan. Inverkan av yttre kridkncentratin, av tröskenivån av kridhat samt av diffusinsknstanten för krider, Tuutti (1982). Beräkningen visar att det är mycket viktigt att ha stra täckskikt hs betng sm utsätts för krider. Täckskiktet måste vara mycket större än vad sm erfrdras vid satfri mijö, dvs vid krrsin sm initieras av karbnatisering. Knstruktören måste vid sina beräkningar beakta spridningen i armeringsäget. Täckskiktets medevärde måste därför vara större än det erfrderiga minimivärdet. Vid kridhatig mijö bör täckskiktet adrig understiga 45 mm. Enigt amerikanska reger, ACI (1986), ska täckskiktet vara minst 75 mm i vatteninjen hs havsvattenexpnerade knstruktiner. Därvid tereras trigen även en viss ersin. För brbetng utsatt för tösatning krävs enigt samma reger minst 50 mm täckskikt. Medevärdet bedöms behöva vara ca 65 mm m 90 a 95% av aa stänger i knstruktinen ska kara minimigränsen 50 mm. För att ivsängdsberäkningen ska bi säker krävs mer infrmatin beträffande i första hand tröskenivåerna av krid för start av krrsin. Hittis kan bara apprximativa beräkningar genmföras. De tröskenivåer sm förutsägs av ekv (7), figur 59, kmmer att eda ti krta ivsängder i aa knstruktiner sm expneras för höga kridkncentratiner ( tösatning). Trigen finns dck en effekt av betngens täthet viken inte beaktas i ekv (7), viket gör att denna ger resutat på säkra sidan. Jämför resnemanget i ansutning ti figur 61. I många praktiska fa försvåras beräkningen av att den yttre kridhaten inte är knstant utan varierar under året. Detta gäer t ex vid tösatning. Nederbörden under vår, smmar ch höst 72

74 Armeringskrrsin förrsakad av krider medför en urtvättning av.. krider i betngytan viket fördröjer inträngningen på djupet. Aven vid en sådanyttvättning fås emeertid en viss frtsatt inträngning av krider i betngens inre partier. Exempe på uppmätta kridprfier i prtandcementbetng sm agrats i mättad NaC-ösning vid +2 C under 5,5 månader ch sm därefter agrats i destierat vatten under 7 respektive 18 månader visas i figur 72. Tvättningen har inte förhindrat frtsatt kridinträngning men däremt medfört en kraftig sänkning av kridhaten i ytan. Kridkncentratinen på djupet är dck ägre än m betngen förbivit expnerad för kridösningen kntinuerigt under 23,5 månader. Tid (månader) 5,0--ic Krid Rent expn vatten 5,5 - Q,Qi--J ,...,-.:...j J X(cm) Figur 72. Kridprfier i prt/andcementbetng agrad 5,5 mån i mättad NaC-ösning ch därefter 7 respektive 18 mån i destierat vatten (vissa prver hea tiden agrade 18 respektive 23,5 mån i NaC- ösning), Frey & Funk (1985). Ett annat prbem, sm försvårar ivsängdsberäkningen, är att prösningens akaihat kan variera starkt över betngtvärsnittet Detta berr på karbnatisering av ytan, på urtvättning av akai i samband med de fuktföden sm atid finns i ytskiktet samt på diffusin av akai inne i betngvymen. Man kan därför inte förvänta sig att den medekncentratin av OH- sm beräknas ur ekv (8) råder över hea tvärsnittet samtidigt. 73

75 Armeringskrrsin förrsakad av krider Sprickr i betng sm är utsatt för yttre krider medför i nrmafaet en snabb krrsin. Den återakaisering sm äger rum i betng sm enbart utsätts för karbnatisering - se figur 53 - tycks inte ske vid närvar av krider. A v denna rsak bör sprickfrekvens ch sprickvidd begränsas ti minsta tänkbara. Av säkerhetsskä bör aa "syniga" sprickr, dvs sprickr sm är vidare än 0,1 a 0,2mm ch sm når järnens nivå, tätas med ett materia sm har hög beständighet i den aktuea mijön (högt ph-värde, krider, UV-stråning, fukt). Krrsinsskedet vid kridinitierad krrsin Krrsinshastigheten vid närvar av krider är mångdubbet högre än när krrsin initieras av karbnatisering. Exempe visas i figur 73, Tuutti (1982). Livsängden efter start av krrsin bir därför fta krt. Den trde säan överstiga 10 år. Liksm i faet karbnatisering är krrsinshastigheten betydigt högre i saggcementbetng. Effekten av siikastft ch fygaska på krrsinshastigheten är tiräckigt kartagd. 200 (a) 160 vct=0,40 vct=0, (ij E :.. å.r: O ct.r: m c "Uj e (b) vct=0,40 vct=0, Reativ fuktighet% Reativ fuktighet % Figur 73. Exempe på krrsins hastigheter. Saggcement med 65% sagg, Tuutti (1982). (a) initiering av karbnatisering (b) initiering av krider 74

76 Armeringskrrsin förrsakad av krider Krrsinshastigheten når ett maximum vid ca 90 a 95% RH. Ofta förefaer dck maxhastigheten nås vid någt ägre RH än när krrsin berr på karbnatisering. Likaså förefaer kridinitierad krrsin att kunna ske även vid tämigen åga RH. Detta gäer i särskit hög grad för betng med saggcement - Tuutti (1982) - ch möjigen även för betng med fygaska ch siikastft. Orsaken är trigen att kriderna medför en ökning av betngens hygrskpiska fuktupptagning, dvs en hög fuktnivå erhås vid ägre RH än vad sm är faet i en kridfri betng. Denna effekt skue vara särskit accentuerad i betng med puzzaner eer sagg genm att dessa ämnen i sig sjäva ökar den hygrskpiska fuktupptagningen, Nissn (1986). Kridinitierad krrsin kan därför förväntas ske även i knstruktiner i måttigt fuktig mijö t ex i många inmhusmijöer. De negativa effekterna av utstickande stå, av varierande ståkvaitet, av bristfäig ingjutning ch av inhmgen betngkvaitet är ännu mer utprägade än vid krrsin sm initieras av karbnatisering; se van. Krrsinens temperaturberende trde vara ungefär detsamma sm i faet karbnatisering; se figur 57. Dvs en ökning av temperaturen från 10 C ti 30 C ökar krrsinshastigheten med en faktr

77 Extra skyddsåtgärder mt armeringskrrsin Extra skyddsåtgärder mt armeringskrrsin Teretiskt sett finns ett anta metder att höja ivsängden med avseende på armeringskrrsin utöver de möjigheter sm en hög betngkvaitet, gd härdning ch ett tjckt täckskikt medför. Föjande metder har tidragit sig särskit strt intresse: skyddsbeäggning på betngytan med syfte att fördröja kdixidinträngning ch kridinträngning. Epxibeäggning på armeringsståets yta. Gavanisering eer förzinkning av armeringsstået. Katdiskt skydd. Nedan behandas dessa metder krtfattat. Generet gäer att de antingen har begränsad effekt eer ckså medför så stra risker att de av detta skä måste användas med mycket str försiktighet. 1 skyddsbeäggning på betngytr kan teretiskt sett fördröja såvä karbnatisering sm kridinträngning avsevärt. Ur ekv ( 6) kan man beräkna den resterande ivsängden hs en betng sm förbir beagd när karbnatiseringsdjupet är x 0 vid ådern t 0 hs knstruktinen. Krrsin antas initieras av karbnatisenng. t = t 0 {(t/x 0? - 1 } (6 a) När betngen vid tiden t 0 beäggs med ett tätande skikt sm saknar egen kdixidabsrberande förmåga förängs återstående ivsängd ti 2D t =t. (1 + _1_) (11) d 1 T 1 +a där t är ivsängden enigt ekv (6a) ch D är den gama betngens diffusinskefficient för kdixid (m 2 /s, OBS srten). d 1 är reparatinsmateriaets ttaa diffusinskefficient för kdixid (m/s, OBS srten). Strheten a är andeen av täckskiktet sm var genmkarbnatiserat när beäggningen gjrdes. Kefficienterna D ch d 1 definieras av föjande ekvatiner. dc q= -D - dx (12) där q är fuktfödet (kg/m 2 s) dc dx är ånghatsgradienten (kg/m 3 m) 76

78 Extra skyddsåtgärder mt armeringskrrsin q= - d 1 dc (13) där dc är ånghatsdifferensen över skiktet (kg/m 3 ) Ekv (11) har utritats i figur 74, varav framgår att det är först vid ytskikt sm är mycket täta i förhåande ti täckskiktets ttaa täthet sm man får en påtagig effekt. i\ t, M Resterande ivsängd hs ytbeagd betngpatta jämfört med beagd patta 10 5 i i /1 X= karbnatisaring i samband i III <------<> med ytbehanding f I/ :u, f III a= X J/'// T a=o : f f!f in' 0,25 /11/ 0,5 -- /it 0,75--./,1 0,9 --.//... //,'/ ////'/... / -;;: ' Figur 74. Betng med ytbeäggning. Inverkan av ytskiktets täthet på ivsängden. Täckskikt 25mm. (Beträffande beteckningar se ekv (11)). Fagerund (1984C). Ekv (11) förutsätter att fukttiståndet i betngen inte ändras av tätskiktet. Skue fukthaten minska på grund av den tätande effekten kmmer karbnatiseringen att gå snabbare än vad sm ge_av ekv (11). Skue fukttiståndet öka går den ångsammare. Aven m tätande ytskikt, bestående av t ex någn pymer, teretiskt sett skue kunna ge en avsevärt förängd ivsängd trde detta knappast inträffa i verkigheten av föjande skä: e Man kan inte förvänta sig att pymeren förbir intakt under någn ängre tid. På grund av sprickr, avfagningar ch andra skadr får man kat inget skydd utan karbnatiseringen i kaa partier sker i strt sett sm m betngen hade förbivit beagd. Pymerer är fta beständiga - eer har krt beständighet järnfört med vad sm krävs- i den starkt akaiska mijö sm betngen utgör i kmbinatin med sjus ch andra mijöpåfrestningar. Man får därför förnya behandingen fta viket bir mycket dyrbart. e Fukttiståndet höjs fta under täta pymerskikt på grund av skadr i skiktet eer på grund av ka fuktkndensatin i gränsytan mean betng ch tätskikt. Man riskerar därför D er; 77

79 Extra skyddsåtgärder mt armeringskrrsin att få frstskadr på underags betngen. Omfattande praktisk erfarenhet taar för att detta inträffar; Fritzei (1969), Aberts & Strömberg (1980). Den ökade risken för frstskadr har även påvisats med abratrieförsök; Fagerund & Svenssn (1980). Beäggning med prösa kdixidabsrberande materia, t ex en skyddsbetng, kan däremt föränga ivsängden avsevärtförutsatt att inte krrsin redan pågår. Den nya beäggningen måste nämigen genmkarbnatiseras innan den gama karbnatiseringsfrnten avancerar; Fagerund & Svenssn (1980). Också kridinträngningen kan i princip brmsas genm att betngytan beäggs med ett tätande skikt. Prbemen bir emeertid desamma sm nämndes van - bristande beständighet ch risk för skadr hs underagsbetngen. Sianbehanding har påståtts kunna fördröja kridinträngning (jämför frstbeständighetsavsnittet van). Långtidseffekten är emeertid prövad. En teretiskt intressant möjighet är att beägga betngen med ett kridabsrberande skikt. Ett sådant kan t ex utgöras av en högvärdig överbetng baserad på ett saggcement med hög sagghat (>65%); jämför Tabe 2 van, viken visar den mycket ångsamma kriddiffusinen i en sådan betng. Vid knstant vet - t ex 0,40 - bir diffusinshastigheten enbart 5% av hastigheten hs en ren prtandcementbetng. Om ivsängden före start av krrsin nrmat är 5 år i en prtandcementbetng bir den ara minst ca 100 år när betngytan är beagd med en saggcementbetng sm har samma vet sm prtandcementbetngen ch sm har samma tjckek sm täckskiktet. Armeringsstängerna får däremt inte gjutas in i saggcementbetng på grund av dess ägre ph-värde, mindre basreserv ch dess innehå av krrsiva jner, t ex sufider. En saggcementpågjutning kan vara en bra skyddsåtgärd t ex för brbanepattr. Metden brde utprvas i fät. 2 Epxibeäggning på armeringsståets yta används i str mfattning i USA. Metden anses minska risken för grpfrätning förrsakad av krider men den ses atid sm en extra skyddsåtgärd, dvs sm ett kmpement ti en gd betng ch tjcka täckskikt. Man kan vara tveksam ti epxiskiktets beständighet i den mycket akaiska ch fuktiga mijön. Oika epxityper kan ha mycket ika akairesistens. Enbart extremt högvärdiga prdukter bör kmma ifråga. Vidhäftningen mean stået ch betngen anses bi ägre när stået är epxibeagt. Sprickr i epxiskiktet, vika uppstår t ex vid bckning av stået, kan medföra fuktanrikningar mean epxi ch stå. Vid frysning kan därvid ytterigare vidhäftningsföruster uppstå. Innan mera erfarenheter vunnits, b a från USA, bör epxibehanding undvikas. 3 Gavanisering eer förzinkning av armeringsstå har prvats på ika hå, se tex Sarjaet a (1984). Prbemet är att förzink- 78

80 Extra skyddsåtgärder mt armeringskrrsin ningen angrips av betngens akai redan när betngen är färsk. En str ande av zinkskyddet förstörs därför, samtidigt sm den vätgas sm utbidas vid reaktinen försvagar vidhäftningen mean stå ch betng. Metden bör därför inte användas på bärande stå. 4 Katdiskt skydd är en mycket intressant metd men ännu tämigen prövad ch säker. Dess princip är att man "vänder" på krrsinsprcessen genm att tiföra eektrner ti stået. Krrsinen berr nämigen på föjande reaktin Fe.,.. Fe e- (14a) dvs stået är and i en eektrisk ce, sm genererar eektrner. Genm att i stäet kppa järnet sm katd i en eektrisk strömkrets driven av en yttre strömkäa tiförs eektrner dvs (14b) Den erfrderiga effekten för att driva det katdiska skyddet är mycket åg. Anäggningen bir däremt mycket kstsam eftersm i strt sett hea betngtäckskiktet måste fungera sm and. Man måste därför åstadkmma ett strt anta edande förbindeser mean täckskiktet ch metaander kppade ti strömkäan. Metaanderna måste vara av mycket ädet ch därmed dyrbart materia för att inte förstöras. Katden kppas på enstaka stäen ti armeringen, viken ftast är eektriskt kntinuerig. I figur 75 visas ett exempe på ett katdiskt skydd / ' / ' \ \ " \ \ \ " \ \ \ " \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ ----'=::: =--_ Psitiv p ansuts,ti edningarna Likströmskäa Figur 75. Exempe på katdiskt skydd av armering, H ver (1985). 79

81 Extra skyddsåtgärder mt armeringskrrsin av en brbanepatta. Anderna är här nedfrästa i spår i pattan. De består av patinakädd kppar. Varje katdiskt skydd har sitt ptimaa strömföde berende på tiståndet hs armeringen; vid för ågt strömföde stppar inte krrsinen; vid för högt föde kan man få vätgasutvecking vid ståytan med risk för vidhäftningsskadr. Eftersm den eektriska ptentiaen nrmat är mycket ika i ika dear av en ch samma knstruktin kan det bi mycket svårt att exakt avväga ett katdiskt skydd så att aa dear skyddas. Metden har beskrivits av Hver (1980) ch av Whiting & Stark (1981). 80

82 Sufatangrepp Sufatangrepp Sufatangrepp förrsakas av att vattenösiga sufater (S-) i jrd eer vatten tränger in i betngen ch reagerar med dess innehå av s k auminatföreningar. Dessa härrör sig från cementets innehå av trikaciumauminat (3 Ca O A viket förkrtas C 3 A). De kemiska föreningar sm bidas är starkt sväande. Förstöresemekanismen är emeertid inte het karagd. Expansinen eder fta ti ttat sönderfa av knstruktinen. I ika änders nrmer ges ika riktinjer för graden av aggressivitet vid ika sufathater. Den internatinea rganisatinen CEMBUREAU har angivit riktinjerna i Tabe 3. Enigt dessa ska sufathater understigande 200 mg SO 4 z-/ i vatten respektive 2000mg s-/kg i jrd vara het fariga. I USA anges någt ägre värden; 150mg s-/ respektive OOOmg S-!kg. Sufathaten i svenska grundvatten eer jrdar uppgår säan ti värden där besvärande sufatangrepp behöver befaras. I vissa fa sker dck anrikning av sufat ti mycket höga nivåer. Exempe utgör sprutbetng ch andra betngbekädnader i bergrum. Bergvatten med hög sufathat tränger därvid kntinuerigt igenm betngen ch avdunstar på insidan. I avdunstningsznen har iband så höga sufathater uppstått att betngen brutits ner Tabe 3. Uppskattning av graden av kemiskt angrepp på betng av vatten ch jrd innehåande aggressiva ämnen. Cembureau (1978). Angreppsgrad Mycket Ingen Svag Måttig Stark stark Vatten ph > 6,5 6,5-5,5 5,5-4,5 4,5-4,0 < 4,0 Aggressiv C0 2, mg C0 2/ < > 100 Ammnium, mg NH 4 + /1 < > 100 Magnesium, m Mg 2 + / < >3000 Sufat, mg S0 4 -/ < >6000 Jrd Surhet enigt < 20 > 20 x x x Baumann-Guy Sufat, mg s-/kg < >12000 x ufttrkad jrd Anm: X representerar angreppsgrader sm ej bserverats i praktiken. 81

83 Sufatangrepp snabbt. Industriea prcessvatten, avppsvatten etc innehåer fta mycket höga sufathater... I fera andra änder, t ex i dear av USA ch Meersta Ostern, är sufatangreppet en viktig rsak ti betngsönderfal Den främsta skyddsåtgärden är att väja ett s k sufatresistent prtandcement (SR-cement) varmed avses ett cement med begränsad C 3 A-hat. Gränsen sätts ika hög i ika änders nrmer. Föjande värden gäer USA: UK: D: C 3 A<5% C 3 A < 3,5% (Dessutm gäer S0 3< 2,5%) C 3 A<3% Genm att använda sufatresistent cement fås en hög beständighet. Exempe på detta visas i figur 76. Sufatbeständigheten ökar dessutm med sänkt vattencementtal C 3 A-haten i svenska cement är ca 8% i StdP Site ch StdP Skövde ch ca 2% i Std P De gerhamn (" Anäggningscementet"). Enbart det senare är därför sufatresistent "iii c: ('(j ;t 800 () 600 :;:::: w 400 :52 G Cii 200 c <( \ ö 2::.. _ - - A"\ D A "' A D """ !-:.. A - 19 ii! -.. "'- 1 1 I vct=0,45_ 1--- vct=0,52 AVCt=0, vct=0,65-- 1,O 3,0 5,0 7,0 9,0 i 1,O 13,0 15,0 17,0 19,0 Cementets C 3A-hat, % Figur 76. Inverkan av cementets C 3 A-hat på sufatresistensen. Prverna har expnerats för upprepade cyker av 16 tim i 2,1% Na 2 S0rösningvid +22 C ch8tim iuftvid54 C, Harbe (1982). staggcement med mer än 70% sagg anses vara sufatresistenta. Vid ägre sagghat fås däremt fta en försämrad sufatresistens i förhåande ti det prtandcement sm ingår i bandningen, Lcher (1960). Orsaken ti att höga sagghater höjer sufatresistensen anses vara den mycket täta struktur sm utbidas i cementpastan, Bakker (1980). 82

84 Sufatangrepp Inbandning av fygaska anses iband kunna medföra förbättrad sufatresistens. Det är emeertid ytterst tveksamt m så atid är faet. Inbandning av fygaska medför nämigen tiförse av auminat, viken kan vara reaktiv. I figur 77 visas att sufatangreppet ökar när 40% av prtandcementet (C 3A = 6,3%) ersätts med ika mycket fygaska. Fygaska bör därför inte användas för att öka sufatresistensen förrän ytterigare studier av mekanismen gjrts eer den psitiva effekten i varje enskit fa påvisats med tester. Cementhat _ ::kg/m 3 / ""223 Cementmed 6,3% C3A Fygaskehat i % av tta binedemedeshat Figur 77. Inverkan av fygaskainbandning på sufatresistensen i sufathatig jrd (11 års expnering i O% Na 2 S0 4 ), Stark (1982). Inbandning av siikastft har påvisats kunna öka sufatresistensen, b a vid ångtidsexpneringar av betng i starkt sufathatig mijö i Ostrakten, Fiskaa ( ). Orsaken är trigen även här att cementpastans täthet ökar. Siikastft kan emeertid, sm påpekats van, medföra ökade risker för armeringskrrsin viket bör beaktas innan denna metd att höja sufatresistensen tigrips. Gd fukthärdning är av str vikt eftersm den ökar tätheten mt inträngning av sufater. Några metder att beräkna ivsängden för sufatexpnerade betnger finns ännu ej. Man vet dck att man vid användning av SR-cement, åga vattencementta ch gd fukthärdning får mycket hög ivsängd även vid aggressiva mijöer. Ett ferta testmetder för kntr av sufatresistens finns. Ingen metd är emeertid het invändningsfri. För kntr av bindemedets sufatresistens kan den amerikanska metden ASTM C452 användas. 83

85 satangrepp satangrepp Förutm av sufater kan betng angripas av ammniumföreningar (NH 4 +) t ex i handesgödse, av magnesiumföreningar (Mg 2 +) ch av vissa krider (CaC1 2 ). Reaktinerna innebär i fera fa en förbrukning av cementpastans OH--jner ch kan därför karakteriseras sm sura angrepp, se nedan. De föröper därför nrmat från ytan ch inåt. Kriderna ger däremt fta sprängande angrepp, t ex kaciumkrid ch magnesiumkrid sm i höga kncentratiner antas reagera med cementets C 3 A under bidning av sväande föreningar; se tex Schimmewitz & Hffmann (1982). Enigt en annan hyptes angrips kaciumhydrxiden i betngen varvid expansiva kacium-kr-hydrxider bidas; Petersn (1984). Inbandning av s k puzzaner, t ex fygaska eer kisestft vika förbrukar den av cementet frigjrda kaciumhydrxiden, har fta visat sig ge psitiva effekter. Den puzzanhat sm erfrdras för gd effekt är dck så str att dess eventuea negativa effekt på armeringskrrsinen måste beaktas. Eftersm satangreppet fta är ett ytangrepp är det extra viktigt att betngens yta fukthärdas msrgsfut. Effekten av en bristfäig härdning på ytans genmsäppighet visas i figur 40. Eftersm de ika satangreppen är reativt säan förekmmande hänvisas ti speciaitteraturen. Ingen metd för ivsängdsberäkning av knstruktiner utsatta för satangrepp finns för närvarande. 84

86 Angrepp av havsvatten Angrepp av havsvatten Havsvatten innehåer ett strt anta ämnen sm är ptentiet aggressiva mt betng, t ex sufater, magnesiumföreningar, krider. Sufathaten i Nrdsjön är t ex 2800 mg SO/-I viket enigt Tabe3 innebär "måttigt" ti "starkt" angrepp. Trts detta är havsvatten reativt itet aggressivt. Orsaken antas vara att ett skyddande skikt av svårösigt kaciumkarbnat fäs ut på betngytrna genm en reaktin mean havsvatten ch betngen. Den uppuckring av ytrna, sm fta bserveras kan trigen fta tiskrivas magnesiumangrepp. Om skyddsskiktet av någn rsak inte kan utbidas, t ex m betngen är atför genmsäppig på grund av utvaskning under gjutningen etc, kan starka sufatskadr uppstå även i havsvatten. Beijer (1979) har beskrivit ett fa där mfattande havsvattenangrepp skedde tack vare att knstruktinen bestd av en hårumsbetng där havsvattnet ätt trängde in. En betngknstruktin i havsvatten måste därför ha en hög grad av täthet. Detta gäer även undervattensgjutna knstruktiner Det föreigger mfattande ångtidsstudier av betng i havsvatten. I ett fertaänder har prver pacerats ut i havsvatten ch sedan föjts upp under decennier. Amänt gäer att skadrna är små även efter ång tid i sådana fa där betngen har haft ågt vattencementta ( < 0,60), dvs haft hög cementhat, varit vä kmprimerad, innehåit ett ämpigt cement ch innehåit beständig baast. I figur 78 visas resutatet av en sådan ångtidsexp;mering. Den gda effekten av hög cementhat (ågt vet) är kar. Aven cementtypen speade str r. Prtandcementet, viket hade hög C 3 A-hat ch därför inte var sufatresistent, gav betydigt sämre resutat än det sufatresistenta saggcementet. Sufatresistenta cement, dvs prtandcement med åg C 3 A-hat ch saggcement med mycket hög sagghat, har i amänhet uppvisat den bästa beständigheten vid aa ångtidstester. Att cement med åg C 3 A-hat är gynnsamma framgår även av en undersökning i USA vid viken betanger expnerades upp ti16 år i varmt 85

87 Angrepp av havsvatten - e saggcement (60-70% sagg) () staggcement ( <30 % sagg) Prtandcement (1 0-13% C3A)., , /'./.. d./ Cementhat, kg/m 3 Figur 78. Tiståndet hs betng sm agrats under 25 år i tidvattenznen i Nrdsjön, Humme & Wesche (1956). havsvatten utanför Fridas kust, Stark (1982). Samtiga betnger med sufatresistenta prtandcement förbev intakta under denna tid avsett cementets akaihat (0,94% respektive 0,33% ). Betanger med cement sm hade des hög C 3A-hat, des hög akaihat (14,3% respektive 1,0%) hade sönderfait inm 5 år. Det trde därför vara gynnsamt att m möjigt använda sufatresistenta cement även för knstruktiner i havsvatten. Sannikheten för en hög ivsängd ökar då. Effekten av fygaska ch siikastft trde vara i strt sett densamma sm för sufatangrepp, dvs fygaska kan vara såvä negativ sm psitiv berende på dess kemiska sammansättning ch mängden aska. Siikastft trde atid ha en gynnsam effekt vars strek dck är svårbedömd för närvarande. Risken för armeringskrrsin i betng sm är ständigt vattenmättad är, sm beskrivits van, mycket iten förutsatt att armeringsstået är vä kringgjutet. Någn begränsning för användning av restmateria av denna rsak finns därför nrmat ej i sådana knstruktiner. I paskznen utsätts dck betngen även för frstangrepp ch armeringskrrsin vika ftast är mer avgörande för ivsängden än det kemiska angreppet från havsvattnet. Detta trde begränsa användbarheten av mineraiska tisatsmateria i havsvattenknstruktiner. Ingen metd för ivsängdsberäkning av knstruktiner i havs vatten finns för närvarande. 86

88 Sura angrepp Sura angrepp Betng angrips av syrr. Angreppet sker ti skinad från sufatangrepp atid från ytan såvida betngen bara har nrma täthel Man får därför en angreppszn sm gradvis vandrar inåt i betngen. Det sura angreppet är därför ättare att hantera än sufatangreppet; känner man angreppshastigheten kan man nämigen i princip atid kmpensera för den tvärsnittsreduktin sm sker. Syraangreppet är snabbast i början för att sedan gradvis avta ateftersm angreppsznens tjckek ökar ch därmed utgör ett ökande diffusinsmtstånd mt syran. Enigt Rmben (1979) växer angreppsdjupet, åtminstne under de första åren, prprtinet mt kvadratrten av tiden (jämför karbnatisering, ekv (4) ch figur 54). Detta förutsätter dck att angreppsznen inte erderas brt, t ex på grund av nötning eer starkt strömmande vatten. Exempe på uppmätta ch extraperade angreppsdjup hs en högvärdig rörbetng pacerad i satsyra med ph-värde 3,1 visas i figur 79. Under det första året föjer angreppet ett kvadratrtsförpp ch uppnår angreppsdjupet 3 mm. Om kvadratrtsberendet frtsätter att gäa fås angreppsdjupen 20 respektive 30mm efter 40 respektive 60 år. A v säkerhetsskä bör man dck enigt Rmben (1979) anta att angreppet på ång sikt föjer den hedragna injen, dvs att det så småningm bir direkt prprtinet mt ioo Angreppsdjup, mm (g. skaa) 0, år Tid (g. skaa) Figur 79. Kemiskt angrepp av satsyra med ph 3,1 på ett betngrör. På ång sikt föjer angreppet trigen injen med 45 -utning, Rmben (1979). 87

89 Sura angrepp tiden. Man får i så fa angreppsdjupen 20 respektive 30mm reda} efter 12,5 respektive 20 år. A ven i denna starka syra är emeertid angreppen överraskande små ch bör fta gå att kmpensera med en mtsvarande "krrsinsmån". Grundvatten innehåer fta öst ksyra, C0 2, viken kan vara aggressiv i vissa fa. Aggressiviten- dvs den kakösande förmågan- ökar med minskande hårdhet hs vattnet. I Tabe 4 ges en kassificering av vatten i 4 ika aggressivitetskasser. Ä ven vid stra mängder aggressiv ksyra bir dck angreppen reativt små i tät betng med ågt vattencementtal Exempe på detta visas i figur 80. Betngprver med två ika vet har expnerats under 20 år i 100 mg aggressiv ksyra per iter vatten. ph var ca 5,6 mtsvarande ca hårdhetsgrad. Trts den reativt hårda påfrestningen begränsar sig angreppsdjupen ti ca 4 mm vid vet= 0,50. E vct=0,70 E 5 e. C=350 kg/m 3 :J U' 4 ;et; u: } vct.s 3. C=375 kg/m3 2 Expneringstid, år Figur 80. Angreppsdjup hs betngprver sm expnerats under 20 år i vatten med 100 mg aggressiv ksyra per iter ch ph 5,6, Lcher & Sprung (1984). Ett speciafa av surt angrepp kan inträffa i avppsrör av betng, vika är dåigt uftade ch har dåig vattenmsättning. Svavereducerande bakterier i bttensammet prducerar svaveväte viket stiger upp ch ansamas i röret över vattenytan. Andra, svavevätexiderande, bakterier mvandar där svavevätet ti svavesyra viken fräter på rörgdset ch viken ckså kan ge visst sufatangrepp, se figur 81. Fenmenet, sm iband kaas "bigiskt angrepp" beskrevs först av Aschan (1962). Det har även inträffat i Sverige; VAV (1978). 88

90 Sura angrepp Btemedet är vä uftade edningar, hest kmbinerat med högre vattenmsättning. Svaveväte medför stra häsprbem ch bör därför undvikas även av detta skä. Figur 81. Surt angrepp ("bigiskt angrepp") på avppsrör, Aschan (1962). Tabe 4. Vattens aggressivitet enigt VAV (1975). Vatten- Karbnat- Aggressiv Vattnets typ hårdhet ksyra angreppsförmåga tyska grader mg/ I >2,0 <15 Praktiskt taget ingen n >2, Obetydig 2,0-0,2 <15 HI >2, Påtagig 2,0-0, <0,2 <15 IV >2,0 >90 Str 2,0-0,2 >40 <0,2 >15 Eftersm syraangreppet är ett ytangrepp spear vattencementtaet en någt mindre betydesefu r än vad det gör vid fertaet andra angreppstyper. Figur 78 visar emeertid att angreppsdjupet av ksyra minskar med sänkt vet. I strt sett haveras angreppsdjupet vid minskning från vet= 0,70 ti vet= 0,50. Rmben har gjrt mtsvarande bservatiner vid expnering för satsyra; se figur 82. Inbandning av fygaska, sagg eer kisestft kan inte förväntas höja syraresistensen i någn nämnvärt hög grad. Vissa frskare anser att syraresistensen är någt högre vid prtandcement av SR-typ. Detta är dck inte het karagt. Teretiska överväganden tyder på att cementets syraresistens ökar med ökande järnhat, Rmben (1979). 89

91 Sura angrepp <t (ij.:,(. en O.Q O, 1 E.s 0.. : '5' en : 0,01 Q) c, c <( 10min III 1t 2 3 vet 1,00 0,50 cp 0, d dygn g. tid (min) Figur 82. Inverkan av vattencementtaet på angreppsdjupet vid expnering av betng för satsyra med ph 5, Rmben (1979). Liksm vid a annan typ av kemiskt angrepp är det viktigt att fukthärda betngens ytr vä. Angreppshastigheten bir naturigtvis starkt berende av syrans typ ch av dess styrka. Vissa vanigen förekmmande rganiska syrr sasm myrsyra ch mjöksyra är påfaande aggressiva mt betng, fta därför att syrr av denna typ förekmmer i mijöer där de kan verka kntinuerigt under ång tid. I varje enskit fa bör man, m knsekvenserna av ett syraangrepp är stra, genmföra en test av den aktuea betngen med den aktuea syran. En ämpig testmetd har angivits av Rmben (1979). Testresutatet möjiggör teretiskt sett en anays av ivsängden enigt principerna i figur 79. Om surt vatten kan nå armeringsstået, t ex genm sprickr eer prer, kan armeringskrrsin kmma igång på grund av den ph- sänkning sm sker kat vid festäet. 90

92 Urakning Rent (mjukt) vatten kan ösa avsevärda mängder kaciumhydrxid (ca,85 g/1 vid q. Vatten sm strömmar genm tät betng eer genm sprickr i betng kan därför gradvis ösa ut den kaciumhydrxid sm bidats vid cementreaktinen. Vid tiräckigt str kakförust bryts även den s k cementgeen ner. Kakurakningen kan därför medföra stra håfasthetsföruster. Prbemet har sin främsta aktuaitet i prös betng med åg grad av vattentäthet samt i ansutning ti grövre sprickr. Dessutm måste vattnet vara mycket mjukt. Sådant vatten förekmmer b a i svenska fjäkedjan, i myrar ch även inm prcessindustrin (tex avjniserat vatten eer kndensvatten). "Vattentät" betng dvs betng med vattencementta understigande ca 0,55 a 0,60 är nrmat resistent mt kakurakning. A ven m en sådan betng skue ha genmgående sprickr bir urakningen begränsad ti en tunn zn inti sprickan; Havrsen (1966). Sådan ka urakning kan teretiskt sett öka risken för armeringskrrsin. Fätstudier har dck visat att denna effekt är iten i fuktiga knstruktiner, Havrsen (1966). Puzzaninbandning anses vara psitiv genm att aciumhydrxiden då binds upp i mera svårösiga föreningar. A andra sidan innebär den minskade mängden kaciumhydrxid att betngens "sjäväkningsförmåga" minskar kraftigt. I en nrma betng, utan puzzaninbandning, kan även ganska kraftiga genmgående sprickr sjävtätas på grund av att kaciumhydrxid fäs ut i sprickan. Detta sker inte i samma mfattning i en betng med puzzan. 91

93 Cement-baastreaktiner Cementbaastreaktiner Vissa baastmateria kan reagera med cementpastan under bidande av sväande reaktinsprdukter, vika kan förstöra betngen fuständigt. Det vanigaste faet är reaktiner mean baast sm innehåer akaiösig kisesyra ch det akairika prvattnet i cementpastan. Därvid bidas i reaktinsznen vid baastkrnens yta en trögfytande, s k akaikisesyrage viken i fuktig mijö tar upp stra mängder vatten under sväning. I vissa fa är geen tiräckigt ättfytande för att kunna trängas undan mt hårum i betngen ch mt betngytrna. Ofta förrsakar den emeertid mfattande uppsprickning av hea betngvymen. I andra fa sker enbart kaa kraterfrmiga utsprängningar, s k pp-uts, i betngytan. Typiskt utseende hs dessa båda huvudtyper av skadr visas i figur 83. Akai-kisesyrareaktiner avsöjas fta genm att drppar av akaikisesyrage bserveras vid sprickr på betngytan. (b) Akaisiikage }1////!/ Reaktivt krn Figur 83. Oikaskadetyper förrsakade av akai-kisesyrareaktiner, Hierbrg & Nissn (1979). (a) Typiskt sprickmönster vid ett amänt, inre agrepp - "mapcracking" (b) Genmskärning av s k pp-ut i ytan Fariga baasttyper innehåer pa, finta, ryit ch andra minera sm huvudsakigen består av gasig (amrf) kisesyra. Sverige är i str sett het försknad från denna typ av baast viken dck förekmmer kat i Skåne ch i den svenska fjäkedjan. Denna baast ger dck nrmat bara pp-uts. 92

94 Cement-baastreaktiner När misstanke m skadig baast föreigger bör en petrgrafisk anays genmföras. För säkerhets sku bör även ett reaktivitetstest genmföras. Många testmetder finns. Vanigen används den amerikanska metden ASTM C 227. För att skadig sväning ska ske krävs en viss yckig kmbinatin av reaktiv baast, baaststrek, ch mängd akai viken huvudsakigen tiförs genm cementet. Dessutm måste betngen vara fuktig. För att pp-uts ska uppstå måste betngen ha genmöpt en adees specie fukthistria, viken fta förekmmer i ytbeagda betnggv på mark eer i ytbehandad fuktig betng, Nissn (1984). Även vissa keramiska beäggningar- t ex gasmsaik eer kakepattr innehåande akaiösig kisesyra - kan angripas av akaier från underiggande betng eer från sättbruket ch därvid antingen ssna eer skadas genm inre sväning förrsakad av den bidade geen. Exempe på effekten av baaststrek ch mängden reaktiv baast - i detta fa pa - visas i figur 84; Lcher & Sprung (1973). Sm synes nås en maxima expansin vid en viss farigaste mängd reaktivt materia. Såvä ägre sm högre mängd ger mindre expansin. Den farigaste mängden är ägre ju finkrnigare det reaktiva materiaet är. Dessutm ökar expansinens strek med minskande baaststrek. a<: g10+--r4r ;(ii > w 5r--b--, Opahat,% Figur 84. Inverkan av mängden reaktiv baast ch krnstreken hs denna på sväningen hs prvkrppar, Lcher & Sprung (1973). För att med säkerhet undvika prbemet med inre expansin bör betngens ttaa akaihat definierad enigt ekv (15) understiga ett visst gränsvärde. I figur 85 visas att detta är av streksrdningen 4 kg/m 3 ; Hbbs & Gutteridge (1979). I en betng med cementhaten 400 kg/m 3 skue man ahtså teretiskt kunna acceptera ett cement med högst % tta akaihat. 93

95 Cement-baastreaktiner,s.., # c: "Uj c: a c. >< (])!!! a a' "O C\ Lösigt akaiinnehå (kg/m 3 betng) Figur 85. Inverkan av tta ösig akai från prtandcementet på expansinen efter 200 dygn. Hbbs & Gutteridge (1979). I verkigheten får man atid anrikningar av akai på vissa stä1- en - t ex i ytr i samband med avdunstning. Akai kan även tiföras utifrån, tex från tösatning eer havsvatten. Av denna rsak brukar den maximat tiåtna akaihaten väjas någt ägre än värdet van. Samtidigt brukar den kppas ti cementets akaihat ch inte ti betngens. Det nrmaa sättet att undvika skadr är att använda ett ågakaiskt prtandcement (LA-cement) varmed avses ett cement sm uppfyer föjande krav (NazO)ekv = NazO + 0,658 K 20 0,60% (15) Akaihaten i svenska cement är ca 1,1% i StdP Site ch StdP Skövde ch ca 0,5% i StdP Degerharnn ("Anäggningscement"). Enbart det senare bör därför användas när risk finns för att baasten innehåer akaireaktiva krn. Saggcement anses vid tiräckigt hög sagghat ge skydd mt skadiga reaktiner. En1igt västtyska reger måste då föjande vikr vara uppfyda. Tta ekvivaent akaihat % 1,10 2,00 Sagghat%

96 Cement-baastreaktiner Ett högakaiskt prtandcement kan såedes göras "farigt" genm inbandning av tiräckig mängd sagg. Orsaken ti saggens psitiva effekt trde vara den starkt ökade täthet sm saggen medför, Baeker (1980). För att fygaska ska ge någn märkbar psitiv effekt erfrdras mycket höga hater, trigen av streksrdningen 40% eer mer. Vid dessa askhater bir cementet svårt att använda av andra skä; t ex med tanke på skyddet mt armeringskrrsin, ångsam härdning etc. Siikastft anses dämpa akaikisesyrareaktiner. B a inbandas ca 8% siikastft i isändsk cement, viket vid abratrietester visat sig reducera de reaktiner sm den isändska vukaniska baasten medför. Man är emeertid inte het kar på m detta skydd är permanent eer m kisestftet enbart minskat reaktinshastigheten. Vissa ångtidstester tyder på att man efter ett anta år kan få ika höga eer högre expansiner i betng med siieastft sm i referensbetngen sm saknar siikastft. För närvarande finns ingen metd utveckad för beräkning av ivsängden med avseende på denna typ av reaktiner. Dmithatig baast kan ge avsevärda skadr tisammans med högakaiskt cement. Man är inte het kar på reaktinsmekanismen. Möjigen sker en nedbrytning av magnesiumkarbnatet i dmiten under bidning av magnesiumhydrxid. Denna reaktin "öppnar" strukturen varvid andra minera i dmiten tex vissa erminera expanderar på grund av fuktinföde. Fenmenet har bserverats i USA ch Kanada, TRB (1974). Av säkerhetsskä bör även svensk dmit testas innan den används i viktiga bärande betngknstruktiner. Man kan nämigen inte het utesuta att den i vissa fa kan vara reaktiv. Den bästa skyddsåtgärden är att använda ett ågakaiskt cement. Svavehatig baast t ex kisminera eer sufidminera kan ge upphv ti samma typ av expansin sm sufatangreppet; se van. Sådan baast förekmmer i fjäkedjan. Fenmenet har behandats av Ha german & Rsaar (1955) ch av Rsaar & V ess by (1962). 95

97 Litteratur Litteratur ACI Cmmittee 201: Guide t Durabe Cncrete. American Cncrete Institute, Detrit, Aberts, C; Strömberg, U: Skadr på betngbaknger. Cementch Betnginstitutet Ra 2:80, Arup, H; Grt;)nvd, F 0: Lcaisatin f crrding reinfrcement by eectrchemica ptentia surveys. RILEM Sympsium "Quaity Cntr f Cncrete Structures". Stckhm, J une 17-21, Prceedings V1, Stckhm, Aschan, N: Mikrrganismers betydese vid uppkmsten av krrsin i betngrör. Byggaren 1962:8, Hesingfrs ASTM. Designatian C-457: Micrscpica determinatin f airvid cntent and parameters f the air-vid system in hardened cncrete. Annua Bk f ASTM standards Part 14. Phiadephia, Bakker, R: On the cause f increased resistance f cncrete made frm bast furnace cement t the akai-reaktin and t suphate crrsin. Dissertatin vid the Mining and Metaurgy Facuty f the Rheinisch- Wästfäische Technischen Hchschue i Aachen, Beijer, 0: Svåra skadr på prbetng i havsvatten. Nrdisk Betng nr4, Bergström, S-G: Frysförsök med cementbruk. CBI Meddeande nr 32, Stckhm, Bergström, S-G: satskadr på betngbeäggningar vintertid. CBI, Utredningar nr 3, Stckhm Bergström, S-G; Warris, B: Kisestft för betng. Cement- ch Betnginstitutet. CBI Reprts Ra 1.83, Bnze, J; Siebe, E: Neuere Untersuchungen uber der Frst Tausazwiderstand vn Betn. Betntechnische Berichte, Dussedrf, Byfrs, K: Carbnatin f cncrete with siica fume and fy ash. Nrdie Cncrete Research, Nrdiska Betngförbundet, Pubicatian N 4, Os Byfrs, K: Infuence f sihca fume and fy ash n chride diffusin andph-vaues in cement paste, CBI, Manuskript för pubicering i Cement and Cncrete Research, 1986A. Byfrs, K: Livsängdsbedömningar av betngknstruktiner med hänsyn ti armeringskrrsin. Sammanfattningar CBI Infrmatinsdag, 1986B. 96

98 Litteratur CEMBUREAU: Use f cncrete in aggressive envirnments. Cembureau Recmmendatin 1:st Editin, Paris Cear, K C: Time t crrsin f reinfrcing stee in cncrete sabs. Trans Res Recrd, 500, Crdn, W A: Freezing and thawing f cncrete - Mechanisms and cntr. ACI Mngraph Nr 3, Detrit Dah, P A: Bandcement. Pr0vemetder. Föredrag vid FCB,s infrmatinsdag Trndheim ktber Fagerund, G: The critica degree f saturatin methd f assessing the freeze/thaw resistance f cncrete. Materias and Structures 10(1977):58, Fager/und, G: Frst resistance f cncrete with prus aggregate. CBI Research F 2:78, Fagerund, G: Predietian f the service ife f cncrete expsed t frst actin. Ingår i rapprten "Studies n cncrete techngy, dedicated t prf Sven G Bergström n his 60th Anniversary" CBI, Fagerund, G: The infuence f sag cement n the frst resistance f the hardened cncrete. CBI Research F Fagerund, G: Betng med fygaska. Ingår i rapprten "Kisestft ch fygaska". CBI Kursverksamheten, 1983A. Fagerund, G: Kritisk sathat i frstskadad betng. Cementa CM Rapprt T 83043, 1983B. Fagerund, G: Betngs satfrstbeständighel Frskningsrapprt, Cementa 1984A. Fagerund, G: Rekmmendatiner ti frstbeständig betng. Ingår i rapprten "Betn g Frst", Dansk Betnfrening, Pubikatin Nr 22, 1984B. Fagerund, G: Inverkan av ytbehandingar på betngens karbnatisering. Cementa CM Rapprt T 84076, 1984C. Fagerund, G: Essentia data fr serve ife predictin. NATO Advanced Wrkshp n Prbems in Service Life Predietian f Buiding and Cnstructin Materias. Paris, Martinus Nijhff Pubishers, Drtrecht/Bstn/Lancaster, Fagerund, G: "Täta" betanger är ingen garanti för frstbeständighet. Cementa CM Rapprt T 86093, 1986;\.. Fagerund, G: satfrysningsmetden-tänkbar rsak ti str resutatspridning. Cementa CM Rapprt T 86010, 1986B. Fagerund, G: Effect f air-entraining and ther actmixtures n the sat-scaing resistance f cncrete. Cementa CM Rapprt T 86055, 1986C. Fagerund, G; Svenssn, 0: Beständighet hs agningssystem för betngbaknger. CBI Research F 2:80, Fiskaa, 0: Betng i aunskiffer. Nrges Getekniske Institutt, Os. Pub Nr86, pub Nr101,

99 Litteratur Fkes, P G et a: Midde east Cncrete. Tre artikar i "Cncrete". Aug, Sep, Nv Frey, R; Funk, D: Zum Diffusinsmechanismus der Chridverarmung bei streusazverseuchten Betnen. TIZ Fachberichte V 109 N 11, Fritze, G: Erfarenheter från pastbehanding av skadade betngbakar i brar. Statens Vägverk Rapprt TB112, Geber, R; Kieger, P: First Internatina Cnference n Fyash, Siica Fume, Sag and ther Minera By-prducts in Cncrete. Prceectings Vi, American Cncrete Institute Pubicatin SP-79, Detrit, Gj(!Jrv, O E; Vennesand, 0: Diffusin f chride ins frm sea water. Cement and Cncrete Research, V 9, Hagerman, T; Rsaar, H: Kismineraens skadeinverkan på betng. Betng 1955:2. Havrsen, U A: Krrsin ch kakurakning vid sprickr i betngknstruktiner. Inst för Byggnadsteknik, LTH, Bu.. Lund, Harbe, E M: Lngtime studies and fied experiences with sufate attack. ACI PubHeatian SP-77, Detrit, Hausmann, D A: Stee crrsin in cncrete. Materias prtectin, Nv Hierbrg, A; Nissn, L-0: Skadr i Skåne rsakade av akaikisesyrareaktiner. Nrdisk Betng Nr 6, H, D W S; Lewis, R K: Carbnatin f cncrete incrprating fyashr a chemica admixture. First Int Cnfn Fy Ash, Siica Fume, Sag and ther Minera By-prducts in Cncrete, Mntebea, Canada Prc V I ACI, Detrit, Hbbs, D W; Gutteridge, W A: Partide size f aggregate and its infuence upn the expansin eaused by the akai-siica reactin. Magazine f Cncrete Research V 31, N 109, Dec Haver, K C: Cathdic Prteetian fr reinfrced cncrete structures. Ingår i "Rehabiitatin, Renvatin and Preservatin f Cncrete and Masnry Structures". ACI Pubicatin SP-85, Detrit, Humme, A; Wesche, K: Betan im Seewasser. Deutsche Ausschuss fur Stahbetn, Heft 124, Wihem Ernst & Shn, Berin Ivey, D L; Trrans, P H: Air vid systems in ready-mixed cncrete. Jurna f Materias 5(1970):2. Jacbssn, B: Lufthat ch beständighet hs beäggningspattr. CBI Rapprt nr 8211, Jhansen, R: Siika i betng. Derapprt nr 6: Langtidseffekter. Frskningsinstituttet fr cement g betng ved NTH, Rapprt STF65A81031, Trndheim, Jhanssn, L; Petersns, N: Besiktning av betngbaknger. Cement- ch Betnginstitutet, Rekmmendatiner Re 1:80,

100 Litteratur Larsn, T D; Cady, P D: Identificatin f frst susceptibe partices in cncrete aggregates. Natina Cperative Highway Research Prgram. Reprt 66, Lin, X X; Fu Y: Infuence f micrstructure n permeabiity and carbnatin f cncrete cntaining fy ash. Suppementary papers Nr22, Secnd Int Cnference n the use f fy ash, siica fume, sag and natura pzzans in cncrete. Madrid, Lcher, F W: Zur Frage der Sufatwiderstands vn Hiittenzementen. Zement-Kak-Gips 19(1960) Heft9. Lcher, F W; Sprung, S: Ursache und Wirkungsweise der Akaireaktin. Betntechnische Berichte, Diissedrf, Lcher, F W; Sprung, S: Die Beständigkeit vn Betn gegeniiber kakösender Khensäure. Betn 7/75. pp , Ludwig, U: Sag cements - hydratin and durabiity. Bidrag ti "Wrkshp n Sag Cements and Cncretes". Yrk, Maage, M; Seevd, E J: Fetmåinger av karbnatisering i betng med g uten siikastöv. Nrdisk Betng 1:1985. Mamberg, B: Frstbeständig sprutbetng. Preiminära resutat från ett utveckingssamarbete mean Cementa ch Stabiatr Mamberg, B; Fagerund, G: Karbnatisering av fygaskacement - 1/2- ch 1-årsvärden. Cementa CM Rapprt T 84024, Meyer, A; Wierig, H J; Hausmann, K: Karbnatisierung vn Schwerbetn. Deutsche Ausschuss fur Stahbetn, Heft 182. W Ernst & Shn, Mieenz, R C et a: Origin, evauatin and effects f the air-vid system in cncrete. 4 artikar i ACI J urna30(1958) :2, 30(1958) :3 ch 30(1958) :4. Nagataki, S; Ohga, H; Kim, E K: Effect f curing cnditins n the carbnatin f cncrete with fy ash and the crrsin f reinfrcement in ng-term tests. Prc V, 2nd Int Cnf n fy ash, siica fume, sag and natura pzzans in cncrete. Madrid, Nissn, L-0: Akai-siica reaktins in Scania, Sweden. Inst för Byggnadsmateriaära, LTH. Rapprt TVBM-31014, Nissn, L-0: Muntig infrmatin, Okkenhaug, K: "Vibrtesten", en test fr karakterisering av betngens stabiitet mt separasjn. Ingår i "Betngs Frstbeständighet". CBI Rapprter Ra 2.83, Opsah, O A: Siikabetngens {rstbeständighet. Ingår i rapprten "Cndensed Siica Fume in Cncrete". Inst fr Bygningsmateriaaere, Nrges Tekniske H!Zigske. Trndheim Osbrne, G J; Rixm, P J: A cmparative study f PF A cements made by biending and intergrinding and cntaining 5 and 20% ash. Int Cnfn Sag and Bended Cements, Mns, Page, C L; Vennesand, 0: Pre sutin cmpsitin and chri- 99

101 Litteratur de binding capacity f siica fume cement pastes. Materias and Structures, RILEM, V 16, N 19, Petersn, 0: Chemica attack f strng chride sutins n cncrete. Manuskript, Avd Byggnadsmateriaära, LTH, Peterssn, P E: The infuence f siica fume n the sat frst resistance. f cncrete. Statens Prvningsanstat. Buiding Techngy, Technica Reprt SP-Rapp 1986:32, Brås, Peterssn, P E: Muntig infrmatin från en undersökning vid Statens Prvningsanstat i Brås, Pistii, M F: Air-vid parameters deveped by air-entraining actmixtures as infuenced by sube akaies frm fy ash and prtand cement. ACI Jurna, May-June Puringer, J: satvandring ch satnedbrytning- en hyptes. BFR, Rapprt R22: Rmben, L: Aspects n testing methds fr acid attacks n enerete- further experiments. CBI Research F 9:79, Rsaar, H; Vessby, E: Betngskadr rsakade av kisminera i baast. Nrdisk Betng 1962:3. Sarja, A; Jkkea; J, Mets, J: Zinc-cated cncrete reinfrcement. Statens Tekniska Frskningscentra!, VTT, Research Reprt 306, Esp Schiess, P: Zur Frage der zuassigen Rissbreite und Krrsinsabtragung an der Bewehrung. Betnwerk und Fertigtei-Technik Nr2. Wiesbaden, Schimmewitz, P; Hffmann, D: Untersuchungen zur Binwirkung vn Tausazen auf Briickenbauwerke aus Stahbetn. Frschung Strassenbau und Strassenverkehrstechnik. Heft 370. Bnn-Bad Gdesberg, Schubert, P; vm Berg, W: Weiterentwickung vn Beurteiungskriterien in Zusammenhang mit der bauaufsichichen Uberwachung vn Fugasche die as Betnzusatzstffnach DIN 1045 verwendet wirt. Frschungsbericht, Institut fir Baufrschung der Rheinisch-Wästfåische Technischen Hchschue Aachen, Seevd, E; Bager, D; Kitgaard-Jensen, E; Knudsen, T: Siica fume cement pastes: Hydratian and pre structure. Ingår i "Cndensed Siica Fume in Cncrete". Inst. Byggnadsmateriaaere ved NTH, Reprt BML Trndheim, 1982 Shrt, N: Kriddiffusinsmätningar utförda vid University f Astn, Engand. Se Cementa CM Rapprt T Stark, D: Lngtime study f cncrete durabiity in sufate sis. ACI Pubicatin SP-77, Detrit Stark, D: Characteristics and utiizatin f carse aggregates assciated with D-cracking. Prtand Cement Assciatin Research and Devepment. Bu RD047, OIP, Stern, B: Erfarenheter från prvning av betngs frstbeständighet på några brar byggda Ingår i "Betngs Frstbeständighet". CBI Reprts Ra 2.83,

102 Litteratur TRE (Transprtatin Research Bard): Cement-aggregate reactins. Transp Res Recrd T25, Washingtn D C Tuutti, K: Ståets krrsinsfårpp i sprucken betng- en hyptes. CBI Frskning F 4:77, Tuutti, K: Crrsin f stee in cncrete. CBI Research F4:82, Tuutti, K: Risk för kridinitierad krrsin. Anäggningscement jämfört med StdP Site. Cementa CM Rapprt T 84062, U S Bureau frecamatin: Investigatin int the effect fwater/ cement rati n the freezing - thawing resistance f nn-air and air-entrained cncrete. Cncrete Labratry Reprt nr C-81 O, Denver, VAV (Svenska Vatten- ch Avppsverksföreningen): Nrmabestämmeser för rör ch rördear av betng ti avppsedningar, trummr ch brunnar. VAV P, Stckhm VA V (Svenska Vatten- ch Avppsverksföreningen): Svavevätebidning ch svavesyrakrrsin vid avppsanäggningar. VAV Rapprt 3/78, Stckhm Verbeck, G J; Kieger, P: Studies f the sat scaing f cncrete. Highway Res Bard Bu 150, Virtanen, J: Freeze-thaw resistance f cncrete cntaining bastfurnace sag, fy-ash r siica fume. Ingår i "Betngs Frstbeständighet". CBI Rapprter Ra 2.83, Vurinen, J: On determinatin f effective degree f saturatin f cncrete. Betng- ch Jrdabratriet, Imatran Vima OY, Ueåbrg, Warris, B: The infuence f air-entrainment n the frst-resistance f cncrete, CBI, Prceectings nr 36, Wishers, G: Langzeitverhaten vn Betnbauwerken. Betnwerk + Fertigtei-Technik, Whiting, D; Stark, D: Gavanie cathdic prtectin fr reinfrced cncrete bridge decks. Transprtatian Research Bard. Natina Cperative Highway Reserch Bard Prgram Reprt 234,

103 I bken ges en översikt över de vanigaste rsakerna ti mijöbetingade skadr på armerade betngknstruktiner samt principer för hur dessa skadr ska undvikas. Huvudvikten äggs på de båda vanigas skadrna i Sverige; frstangreppet ch armerings krrsinen. A ven kemiska angrepp behandas, men mera krtfattat. Där så är möjigt används ivsängds betrakteser. Diagram för va av betngkvaitet ch täckskikt vid given ivsängd ges därför. Nvember 1992 EEmEDTA Cementa AB, Bx 144, DANDERYD, Tfn Pris 50:-