Åldring och skador på vattenkraftens dilatationsfogar

Transkript

1 Åldring och skador på vattenkraftens dilatationsfogar PVC-band Älvkarleby - Betongdagen, Bojan Stojanović, Vattenfall Research and Development AB

2 Bakgrund Skador på dilatationsfogar i dammkonstruktioner Konstaterat läckage! Orsak? Reparation / tätning Rekommenderade metoder? Resultat? Nationella insatser och erfarenheter? Ex. utförd dil.fogsreparation, Gardiken 2

3 Bakgrund En Elforskstudie utförd på VRD Syfte Sammanställa kunskaper och nationella insatser Presentationen baseras på denna studie 3

4 Dilatationsfogar i dammkonstruktioner Dilatationsfogar tillåter rörelser i konstruktionen Utan skador Primärt pga. temperaturvariationer Dammvägg uppströms Dil.fog Skall även vara vattentäta t.ex. dammväggar Vanliga avstånd mellan fogar i betongdammar är 8-15 meter 8 m Monolit/stödskiva 4

5 Utformning av dilatationsfogar Dilatationsfogar utformas företrädesvis med dubbel tätningsanordning samt injekteringskanal Bitumen I praktiken har enkel tätade dil.fogar uppvisat läckage Plåtband Injekterings -kanal Betong Relativa placeringen av fogtätning 1/3 Trycksatta fogar Kanal i förbindelse med ett kärl Kontinuerlig inpressning av bitumen 1/3 1/3 1/3 5

6 Vanligt förekommande fogtyper PVC-band Fördelar Betong Formbarhet, Skarvning Nackdelar Skador, Fixering Alkalisk hydrolys av mjukgörare Hål för förankringsjärn Spikfläns för fixering av fogbandet vid gjutning Rörelseupptagande del Plåtband Fördelar Tåliga, Stela Nackdelar Skarvning, svår formade, tunga Plåtband Betong 6

7 Skador och dess orsaker Konstruktions- och arbetsutförande Hålrum i anslutning till fogband orsakad av undermåligt komprimerad/vibrerad betong. Förorening av fogbandets yta som försämrar vidhäftningen mellan fogbandet och betongen. Punktering av fogbandet under konstruktionsfasen, alternativt att fogbandet överhuvudtaget inte installerats. Brott i fogbandet beroende på dålig eller ingen svetsning av fogbandets skarvar. 7

8 Skador och dess orsaker Nedbrytning av betongen i fogområdet Frostangrepp uppströms Risk för frysning/frostsprängning pga. värmeförlust från vattnet, igenom konstruktionen, till omgivningen nedströms (vinter tid) 8

9 Skador och dess orsaker Gjutning / Vibrering Gjutrör Undermålig betong i fogområdet Separerat vatten och cementslam Separerat vatten & cementslam Dålig betong 9

10 Skador och dess orsaker Gjutning / Vibrering Undermålig betong i fogområdet Separerat vatten och cementslam 10

11 Skador och dess orsaker Åldring av PVC-band Alkalisk hydrolys av mjukgörare ~90 % RF + Alkali (ph>7) Betong ~ph 12,5 Försprödning och volymförändring PVC-fogband introducerades på 1950-talet Uppvisade en undermålig åldersbeständighet. Dessa har emellertid förbättrats under årens lopp. Ex. PVC-fogband 11

12 Provning av Alkalibeständighet PVC fogband US Corps of Engineers CRD-C572 VRD betong lab. Certifierar! Provkroppar Utstansning Lagringsvätska 5% Natriumhydroxid, 5% Kaliumhydroxid Lagring 65 ± 2 C 42 dygn Ex. Provkropp 12

13 Provning av Alkalibeständighet PVC fogband Provning Viktförändring 10% vikt minskning Draghållfasthet vid +20 C 8,5 MPa Brottöjning vid +20 C 170% längd ökning Ex. Draghållfasthet & Brottöjning 13

14 Provning av Alkalibeständighet PVC fogband Hur relateras resultatet av detta test, till en livslängd i den miljö fogbandet sitter??? 14

15 Reparationer av dilatationsfogar 4 st basutföranden 1. Stålplatta med tätande gummimembran över fogen Metoden är inte lämplig när stora rörelser i konstruktionen kan förväntas 15

16 Reparationer av dilatationsfogar 2. Diktad fog med ifyllt elastiskt förseglingsmaterial Metoden är bäst lämpad då reservoarens vattennivå kan sänkas under reparationens nivå. 3. Ersätta eller komplettera med en asfaltsfylld kanal i fogen Metoden används i allmänhet i de fall reparationsarbetet inte kan göras från konstruktionens uppströmssida. 16

17 Reparationer av dilatationsfogar 4. Injektering med kemiskt baserat injekteringsbruk Metoden har med viss framgång använts för att täta isolerade områden 1/3 1/3 1/3 Injektering 17

18 Reparationer av dilatationsfogar Nationella insatser Gardiken Reglerdamm Reparation uppströms! Låg vattennivå! 18

19 Reparationer av dilatationsfogar Reparation uppströms! Vattenbildning Installation av kompletterande plåt-fogband Svårt att stoppa läckage?! Gjutfog Z-bockat plåtband 19

20 Reparationer av dilatationsfogar Svårt att stoppa läckage?! Misstankar om: Undermålig betongkvalité i fogområdet? Reparationsåtgärden ej erhållit dess antagna täthet? 20

21 Sammanfattning Orsak till läckage i dilatationsfog Undermålig betong i fogområdet pga. gjutningsförfarandet. Nedbrytning av betongen i fogområdet pga. kallt klimat. Brist i konstruktions- och arbetsutförandet. Åldring av PVC-banden pga. alkalisk hydrolys av mjukgöraren. Upprepade försök till tätning uppvisar en tendens av misslyckande! Varför? 21

22 Slutsats Dilatationsfog Misstankar om orsak till upprepat läckage i dilatationsfogar Undermålig betong i fogområdet! Betong Fogband Undermålig betong Läckage Status på dagens PVC-fogband!? Kvarvarande livslängd?? Vidare studier krävs! Svar i sikte! 22

23 Tack för er uppmärksamhet!