Sprutbetong. Tommy Ellison. Kraftindustrins Betongdag

Transkript

1 Sprutbetong Tommy Ellison Kraftindustrins Betongdag

2 Innehåll Sprutbetongs egenskaper Sprutmetoder Material Utrustning Kontroll Utförandekrav/Utbildning Kraftindustrins Betongdag

3 Sprutbetongs egenskaper Kraftindustrins Betongdag

4 Sprutbetongens funktion Betong som med hög hastighet slungas mot en yta där den fastnar och bildar en stark konstruktion med eller utan samverkan med underlaget Bergförstärkning samverkar alltid med berget på något sätt Vid betongreparation eftersträvas samverkan med den befintliga konstruktionen Fribärande valv och liknande har bärande verkan utan samverkan Kraftindustrins Betongdag

5 Krav på sprutbetong Vanliga krav på sprutbetongen i bruksskedet: Hållfasthetsklass vanligen C30/37 eller C40/45 Vattentäthet Vidhäftning till berg minst 0,5 MPa Vidhäftning mellan skikt (t ex not gammal betong) minst 1,0 MPa Livslängdsklass L50 eller L100 Exponeringsklass beroende på läge XC3-4, XF1-4 Om sprutbetongen innehåller fiber ställs krav på böjdraghållfasthet och seghet Kraftindustrins Betongdag

6 Andra krav på sprutbetong Dessutom ställs krav för att kunna utföra arbetet, t ex: Betongen skall ha god inre kohesion Ingen separation Tidig bindning (bergförstärkning) Betongen skall ha snabb hållfasthetstillväxt (bergförstärkning) Betongen skall vara lätt att pumpa och spruta Betongen skall ha en lång öppethållandetid, beroende på Transportavstånd Lasstorlek Utförandesätt Kraftindustrins Betongdag

7 Sprutmetoder Kraftindustrins Betongdag

8 Metoder Torrsprutning Våtsprutning Kraftindustrins Betongdag

9 Torrsprutning Jordfuktig betong (3-5 vikts-%) transporteras med tryckluft till sprutmunstycket Vid platsblandning - naturfuktig ballast Torrbruk förfuktas I munstycket tillsätts vatten till lämpligt vct och så att betongen fastnar mot underlaget (0,35<vct<0,40) Betongen träffar underlaget med en hastighet på ca 100 m/s Betongen blir väl komprimerad och får hög kvalitet Kraftindustrins Betongdag

10 Våtsprutning Färdigblandad betong med valt vct transporteras till munstycket Betongpump är vanligast (dichtstrom) Trycklufttransport förekommer (dϋnnstrom) Drivluft och accelerator tillsätts i munstycket Betongen träffar underlaget med en hastighet på ca 100 m/s Betongen blir väl komprimerad och får hög kvalitet Kraftindustrins Betongdag

11 Material Kraftindustrins Betongdag

12 Materialkrav Cement ska vanligen vara sulfatresistent, lågalkalisk och helst finmald Anläggningscement är mycket grov och långsam men används ändå Ibland kan Byggcement användas Vattencementtal vct < 0,45 I våtsprutad betong ingår dessutom oftast tillsatsmaterial i form av silikastoft Kan vara svår att dispergera Tillsatsmedel typ vattenreducerande (V), flyttillsats (F) Superplasticerande används allmänt (samma krav som SKB) Accelererande (A) tillsätts i sprutmunstycket Kraftindustrins Betongdag

13 Ballast till sprutbetong Helst naturgrus Speciellt findel 0-3 mm Krossat material kan dock användas D max = 8-11 mm Max ¼ av lagningens tjocklek Jämn siktkurva I övrigt som betongballast Passing (%) Wet-mix Dry-mix Sieve (mm) Kraftindustrins Betongdag

14 Proportionering Vanlig proportionering (enligt Betonghandbok) fungerar inte Att slutprodukten får avsedd egenskaper kontrolleras genom förprovning Lokalt material Aktuell betongstation Maskiner Personal Provspruta helst på liknande underlag Kraftindustrins Betongdag

15 Förprovning i ett tunnelprojekt Kraftindustrins Betongdag

16 Acceleratorer Vid våtsprutning måste accelererande tillsatsmedel tillsättas Tidigare användes oftast natriumsilikat (vattenglas) Vattenglas Påverkar sluthållfastheten Ökar risken för ASR (även vid ballast som har låg mängd kisel) Kan ge försämrad beständighet Ohälsosamt att arbeta med Alkalifri accelerator (AF) påverkar inte sluthållfastheten, och är mindre hälsovådligt AF tillåter sprutning av tjocka påslag, upp till flera dm Kraftindustrins Betongdag

17 Typiska betongrecept Våtsprutad betong 1600 kg betongballast 0-8 mm, med anpassad siktkurva kg Anläggningscement kg vatten (vct=0,45) kg silika-stoft (3 5% av C) 3 5 kg (0,6-1 % av C) superplasticerande tillsatsmedel kg tillsatsmedel typ accelererande (A), som tillsätts i munstycket (4 6 % av C) + ev. stålfiber Torrsprutad betong 1700 kg betonggrus 0-8 mm, med anpassad siktkurva Naturligfuktig ballast eller Torrbruk som förfuktas innan sprutning kg Anläggningscement Vatten tillsätts i munstycke så att 0,35 < vct < 0,40 Trots detta likvärdiga egenskaper på slutprodukten! Kraftindustrins Betongdag

18 Jämförelse torr- och våtsprutning Egenskap Torr metod Våt metod Hållfasthet + + Kontrollerat vct - + Kapacitet - + Beständighet + + Spill - + Lång slangtransport + - Arbetsmiljö - + Sprutning mot våt yta + - Fiberbetong - + Kraftindustrins Betongdag

19 Nya betongkompositioner 1. Mixade bindemedel Betongstandard EN tillåter viss blandning av bindemedel Nya bindemedel håller på att utvecklas för svenska marknaden Mixade bindemedel kan användas för att Lågalkalisk och sulfatresistent med snabb hållfasthetstillväxt Anläggningscement + Byggcement/SH-cement Mycket användbart i tunneldrivning Förbättrad beständighet Cement I + flygaska Lämpligt för vattenbyggnadskonstruktioner 2. Fysisk luft är en modern metod att få ett stabilt luftporsystem Mikrosfärer blandas in i betongmassan Säkerställer frostbeständighet Kraftindustrins Betongdag

20 Maskiner och utrustning Kraftindustrins Betongdag

21 Utrustning för torrsprutning Kraftindustrins Betongdag

22 Robot för tunnel/bergrum Kraftindustrins Betongdag

23 Våtsprutning Robotsprutning på bergslänt Kraftindustrins Betongdag

24 Våtsprutning Våtsprutning med robot i en liten tunnel Kraftindustrins Betongdag

25 Beständighet/kvalitet Kontroll av sprutbetong Kraftindustrins Betongdag

26 Beständighet Sprutbetongs beständighet påverkas av Miljö (temperatur, vatten, kemisk påverkan) Betongsammansättning Underlagets kvalitet Utförande Det är känt att tunn sprutbetong på berg har dålig beständighet Gäller oavsett miljö (frost, vatten), betongsammansättning mm Minst 50 mm tjocklek krävs (i Norge minimitjocklek 80 mm) För betongreparation gäller motsvarande Ta bort tillräckligt mycket Inga utspetsningar (kantskärning) Kraftindustrins Betongdag

27 Provning av sprutbetong Tryckhållfasthet kuber sågas ur provpaneler Densitet Vattentäthet provas vanligen inte Vidhäftning till underlaget/ vidhäftning mellan skikt Provas in situ (friborrning in i underliggande berg/betong) Böjdraghållfasthet och seghet Utsågade balkar Skikttjocklek Mäts vid bergförstärkning Frostbeständighet Saltfrostbeständighet kan vara svår att uppnå med sprutbetong Kraftindustrins Betongdag

28 Utförandekrav/Utbildning Kraftindustrins Betongdag

29 BKR 7:52 Utförandekrav Utförande av betongarbeten skall indelas i utförandeklasserna I, II eller III med hänsyn till krav på kompetens, tillsyn samt jämnhet och noggrannhet i utförandet. De högsta kraven gäller för utförandeklass I. Endast betongmassa i tillverkningsklass I får användas i utförandeklass I. Utförandeklass I gäller alltid vid undermarksbyggande, broar och vattenbyggnadskonstruktioner I BBK 94 Till utförandeklass I hänförs betongarbeten som leds och övervakas av en person med särskild utbildning i och erfarenhet av högvärdiga betongkonstruktioners utförande (klass I-kompetens). AMA Anläggning 10 EBF.112 Sprutbetong vid förbättring och reparation av bro av betong Krav på utförande, material mm Kraftindustrins Betongdag

30 Torrsprutning Handhållen sprutning på bergslänt Kraftindustrins Betongdag

31 Operatören bestämmer kvaliteten Utförandet är helt beroende av den som styr roboten Kraftindustrins Betongdag

32 Operatörens betydelse Vid utförande av betongsprutning med robot är operatörens skicklighet av största vikt för slutresultatet Det är viktigt att operatören har dokumenterad erfarenhet av sprutbetongarbeten i bergrum eller tunnlar och är tränad på den aktuella utrustningen Det har länge talats om certifiering av operatörer, men än så länge finns ingen formell certifiering Trafikverket arbetar med att kunna ställa krav i projekt som Förbifart Stockholm Kraftindustrins Betongdag

33 Sprutbetongkurs CBI/Vattenfall erbjuder sedan några år en kurs för utförare Reparationsarbeten och bergförstärkning Kursplan framtagen Rebet (Nätverket för betongreparationer) Uppfyller Betongföreningens råd och krav i AMA Anläggning 10 Intagningskrav: 2 månaders praktik de senaste 5 åren Kurslängd 3+3 dagar Teori, laboratoriearbete och praktisk sprutning (manuell) Ingen träning på robotsprutning Slutprov Kursintyg Kraftindustrins Betongdag

34 Träning av robotförare Robotsprutning är mycket svårt och det tar lång tid att lära sig rätt utförande En simulator har utvecklats för utbildning och fortlöpande träning Verklig robotkontroll Scannad tunnelmodell i 3D Robotmodeller som används Resultatet kan mätas i efterhand Kurser och prov dokumenteras Kan utgöra underlag för certifiering Används av gruvor (LKAB, Boliden), gruvskola, TUCA (Tunneling and Underground Construction Academy, London) m.fl. Metoden är validerad i samarbete med avd. för Arbetsvetenskap, LTU Kraftindustrins Betongdag

35 Simulator för robotförare Kraftindustrins Betongdag

36 Sammanfattning Gör en ordentlig förprovning innan arbetet startar Vid sprutning på berg gäller att konstruktioner som är tunna, < 50 mm, är inte beständiga (gäller all betong) Underlagets beskaffenhet är viktig Bergyta ska rengöras ordentligt Vid betongreparation ska får inte ytan vara urlakad, vittrad eller spjälkad (vattenbilning rekommenderas) Utförarens färdighet är mycket väsentlig för resultatet Utbildning är viktig Robotförare bör få träning i simulator Kraftindustrins Betongdag