Prognostisering av risker för alkalisilikareaktion (ASR) i vattenkraftskonstruktioner. Materialgruppen, CBI Betonginstitutet

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Prognostisering av risker för alkalisilikareaktion (ASR) i vattenkraftskonstruktioner. Materialgruppen, CBI Betonginstitutet"

Anders Persson
för 7 år sedan
Visningar:

1 Prognostisering av risker för alkalisilikareaktion (ASR) i vattenkraftskonstruktioner. i li ki Mariusz Kalinowski Materialgruppen, CBI Betonginstitutet

2 Alkalisilikareaktion Starkt basisk miljö ph > 10 (ph > 12,5 i cementpastans porvätska) Fukt (RF > 75 %) Alkalier (Portlandcementets kemiska sammansättning) Alkalireaktiv ballast kristallin eller amorf SiO 2 Löslighet hos kvarts beror på många faktorer: ph, temperatur, kornstorlek och korngränsgeometri, deformation, förekomst av tvillingbildning och föroreningar i kristallstrukturen. AmorfSiO 2 är mest reaktiv. Även övrig mineralsammansättning i ballasten kan påverka reaktionen (t ex fältspat, lermineral)

3 Alkalisilikareaktion Svällningsförloppets styrparametrar är bara delvis kända, något som försvårar möjligheterna att göra livslängdsbedömningar men även att utveckla provningsmetoder som kan tydligt översättas till verkliga förhållanden för en konstruktion. to

4 Alkalisilikareaktion bildning av alkalisilikagel svällning bildning av sprickor i betongen Försämrad beständighet fukt, klorider, frost Försämrad hållfasthet vittring av betongen Volyminstabilitet expansion av konstruktionsdelar

5 Potentiellt alkalireaktiv ballast i fjälltrakten Långsamtreaktivabergarter: vissa gnejser, lågmetamorfa sedimentära bergarter, finkorniga skiffrar, mylonit mm Antas allmänt inte vara reaktiva i cement med Na 2 O ekv. < 0,6 vikt %, < 3.0 kg alkalier/m 3 betong Halter < 15 % lågreaktiv ballast, liten risk för skador på betong (gäller inte alltid!) Snabbt reaktivabergarter: opalförande sandsten och gråvacka Några procent opal kan ge expanderande reaktion redan vid en alkalihalt under 0,4 % Na 2 O ekv. (Stark, 1980).

6 Prognostisering Finns alkalireaktiv ballast i betongen? Kan reaktionen inträffa i den aktuella miljön? Vad blir reaktionens hastighet och omfattning? Skador på konstruktionen?

7 Metoder Okulärbesiktning av konstruktionen i fält Mätning av sprickbredder på konstruktionens yta med mätlupp Mätningavkonstruktionens expansion in situ med extensometer Provtagning Kvantitativ petrografisk analys av ballast bll ti planslip li och tunnslip Betongpetrografisk analys i planslip och tunnslip Mikrostrukturanalys i SEM (kemisk analys, alkalihalt, reaktionsprodukter) Expansionsmätning av betongprismor i laboratoriet (t ex Rilem AAR 3)

8 Klippen Ajaure Gardikfors + Håckrens regleringsdamm: Storån/Indalsälven, Åre kommun.

9 Ajaure

10 Gardikfors

11 Klippen (Överumans regleringsdamm)

12 Håckren

13 Damm Byggår Cementsort Gardikfors 1963 Limhamn LH Cement Ajaure 1970 LimhamnLH LH Cement Klippen 1994 Anläggningscement Håckren 2008 (nytt utskov) Anläggningscement Na 2O ekv. (% ekvivalent Na 2O = % Na 2 O + 0,658 x % K 2 O) < 0,6 vikt % Ajaure Gardikfors lågalkaliska lk li k cement Limhamn LH: Na 2 O ekv. = 04vikt 0,4 % Degerhamn Anl Std P CEM I: Na 2 O ekv. = 0,5 vikt %

14 Analys av cementpastans kemiska sammansättning med EDS/SEM Prov från Ajaure Garviken Håckren Klippen Oxid (vikt %) (vikt %) (vikt %) (vikt %) Na 2 O 0,2 0,3 0,1 0,2 K 2 O 01 0,1 03 0,3 02 0,2 03 0,3 Na 2 O ekvivalent 0,3 0,5 0,2 0,4

15 Ajaure

16 Gardikfors

17 Klippen

18 Petrografisk analys av ballast SP metod 1441 SS EN Rilem AAR 1

19 Petrografisk undersökning i planslip och tunnslip Prov från Ballastens huvudbeståndsdelar Potentiellt alkalireaktiva bergarter Ajaure Amfibolit Mylonitiska yo ts krosszoner o i amfiboliten Gardikfors Amfibolit Mylonitiska krosszoner i amfiboliten Klippen Amfibolit Mylonitiska krosszoner i amfiboliten Håckren Metasedimentära bergarter, skiffer, kvartsit, metabasit Finkorniga och lågmetamorfa sedimentära bergarter

20 Ajaure Tunnslip, genomfallande polariserat ljus. Området i bilden är 1,7 mm brett.

21 Håckren Tunnslip, genomfallande polariserat ljus. Området i bilden är 1,7 mm brett.

22 Håckren Tunnslip, genomfallande polariserat ljus. Området i bilden är 1,7 mm brett.

23 Planslip Ajaure Klippen Håckren

24 Ajaure Djup i betongen: 40 mm. Tunnslip, UV ljus. Området i bilden är 6,7 mm brett.

25 Klippen Djup i betongen: 5 mm. Tunnslip, UV ljus. Området i bilden är 6,7 mm brett.

26 Håckren Djup i betongen: 40 mm. Tunnslip, UV ljus. Området i bilden är 6,7 mm brett.

27 Betongpetrografisk analys i planslip och tunnslip Mikrosprickfrekvensen i betongens bindemedel och ballast är låg Sprickmönster på betongens yta är orsakad av ytliga sprickor (djup max 30 mm) Inga tecken på ASR

28 Bedömning av stenmaterialets alkalireaktivitet Rilem AAR 2 (ASTM C 1260): 4 veckor, 1 M NaOH lösning, 80 o C CBI metod nr 1, Alkalisilikareaktivitet i betong (1992): minst 20 veckor, Slite Bygg, mättad NaCl lösning, 50 o C Rilem AAR 3: 52 veckor,1,25 % Na 2 O ekv., 38 o C Högalkalisk miljö, ekvivalent Na 2 O halt > 0,6 %

29 Expansionsmätningar på borrkärnor Ajaure Gardikfors Håckren Klippen

30 Slutsatser från undersökningen Vi har inte funnit några tecken på att ASR har skett i betongen hittills. Vi bedömer risken för ASR i undersökta konstruktionsdelar i Ajaure, Gardikfors, Håckren ochklippen sommycketmycket låg,ävenpå150årssikt. års sikt.

31 CBI:s pågående arbete Utveckla och tillämpa effektiva undersökningsmetoder. Upprätta databas över svenska alkalireaktiva ballastmaterial.

32 TACK! Klippen

Relevanta dokument

Frågor att belysa. Vad är Akali-Silika-Reaktioner (ASR)? Hur identifierar man ASR-skador? Vilka kan konsekvenserna bli? Vad kan man göra åt det?

Frågor att belysa. Vad är Akali-Silika-Reaktioner (ASR)? Hur identifierar man ASR-skador? Vilka kan konsekvenserna bli? Vad kan man göra åt det? Frågor att belysa Vad är Akali-Silika-Reaktioner (ASR)? Hur identifierar man ASR-skador? Vilka kan konsekvenserna bli? Vad kan man göra åt det? Hur ligger det till med svenska betongdammar? Vad är ASR?