Sprutbetonghandboken. Reparation. Elforsk rapport 09:74

Sprutbetonghandboken Reparation Elforsk rapport 09:74 Erik Nordström & Jonas Holmgren Maj 2009

Sprutbetonghandboken Reparation Elforsk rapport 09:74 Erik Nordström & Jonas Holmgren Maj 2009

Förord Vattenkraftföretagen*) har via Elforsk stöttat forskning och utveckling inom det betongtekniska området sedan början av 90-talet. Programmet är inriktat på ett kostnadseffektivt förvaltande av vattenkraftindustrins betongkonstruktioner. Syftet är att ge ett kvalificerat stöd till vattenkraftföretagen. Målet är att ta fram verktyg, riktlinjer, utförandebeskrivningar och teknik som fyller industrins behov, bl a genom att koppla resultaten till RIDAS med tilllämpningsanvisningar. Målet är också att bygga kompetens. Sprutbetong är sedan länge en metod som används vid reparationer av betongkonstruktioner. Erfarenheterna från utförda reparationer är blandade och bristande funktion eller kort livslängd hänförs till att fel har begåtts under processen från utredning av skadeorsaken på underlagsbetongen till avslutad entreprenad. En förklaring kan vara att den formella kompetensnivån för de som beställer, projekterar eller utför sprutbetongreparationer generellt sett är låg i Sverige idag. Det saknas också krav för att få utföra denna typ av reparationer trots att metoden till stor del är ett hantverk. Arbetet med att utveckla en sprutbetonghandbok för reparationer påbörjades i ett antal förberedande studier i början på 2000-talet och utmynnade senare i ett utkast till en handbok 2003. Vid den tidpunkten pågick ett omfattande arbete för att utveckla EU-standarder för bl.a. sprutbetong. Det beslutades då att avvakta med färdigställandet tills normarbetet avslutats. Processen blev långt mer utdragen än förväntat och arbetet med handboken återupptogs först under hösten 2007. Då bildades en arbetsgrupp som fick till uppgift att granska, uppdatera och vidareutveckla det grunddokument som Erik Nordström (då Vattenfall Utveckling AB) tagit fram. Arbetsgruppen har bestått av följande medlemmar: Tommy Ellison BESAB Manouchehr Hassanzadeh Vattenfall Research & Development Jonas Holmgren Kungliga Tekniska Högskolan Mårten Janz EnergoRetea / REBET Bo Malmberg WSP Erik Nordström - Vattenfall AB, Vattenkraft Slutfasen av arbetet har finansierats av Elforsk och REBET (Nätverket för betongreparationer). Syftet med handboken är att lägga grunden för att nå en högre kunskapsnivå hos de aktörer som arbetar med sprutbetongreparationer. Genom ökad kompetens ökar möjligheterna till att utnyttja sprutbetongteknikens fördelar och ge kraftindustrin och andra aktörer beständiga och kostnadseffektiva betongreparationer. Stockholm augusti 2009 Cristian Andersson Elforsk AB *)Vattenfall AB Vattenkraft, Fortum Generation, E.ON Vattenkraft Sverige AB, Skellefteå Kraft AB, Statkraft Sverige AB, Jämtkraft AB, Sollefteåforsens AB, Karlstads Energi AB, Jönköping Energi AB deltar i innevarande treårsperiod (2007-2009) av ramprogrammet Underhåll och förnyelse av betongkonstruktioner.

Innehåll 1 Inledning 1 1.1 Historik... 1 1.2 Varför en sprutbetonghandbok?... 2 1.3 Avgränsningar... 2 2 Definitioner 3 2.1 Utrustning... 3 2.2 Sprutprocessen... 4 2.3 Material... 4 3 Sprutprocessen 6 3.1 Torrsprutning... 6 3.1.1 Blandning... 6 3.1.2 Återstuds och damning... 7 3.2 Våtsprutning... 7 3.2.1 Blandning... 7 3.2.2 Återstuds och damning... 8 4 Projektering 9 4.1 Lämplighet... 9 4.2 Krav m.h.t. funktion och beständighet... 10 4.3 Övriga krav... 12 4.4 Kontrollkategorier... 14 4.5 Dokumentation... 15 4.6 Val av sprutmetod... 16 4.7 Materialkriterier - egen tillverkning... 17 4.7.1 Cement... 17 4.7.2 Ballast... 17 4.7.3 Vatten... 18 4.7.4 Armering... 18 4.7.5 Tillsatsmaterial... 18 4.7.6 Tillsatsmedel... 20 4.7.7 Övriga tillsatsmedel... 22 4.8 Materialkriterier - säckade bruk... 22 4.8.1 Val av bruk... 22 4.8.2 Mottagningskontroll och lagring... 23 4.9 Proportionering och blandning... 24 4.9.1 Ballastsammansättning... 24 4.9.2 Blandningsförhållanden... 24 4.9.3 Förfuktning... 25 4.10 Kravformuleringar... 26 4.11 Personal och organisation... 26 5 Utförande 28 5.1 Förberedelser... 28 5.1.1 Hänsyn till skadeorsak... 28 5.1.2 Underlagspreparering... 28 5.1.3 Utrustning... 30 5.2 Sprutning... 31 5.2.1 Hänsyn till klimat... 32 5.2.2 Uppstart & avslut... 32 5.2.3 Sprutteknik... 32 5.2.4 Provkroppstillverkning... 34

5.3 Efterarbeten... 34 6 Kvalitetskontroll 36 6.1 Sprutoperatörens ansvar... 36 6.2 Provningsmetoder... 36 6.2.1 Konsistens... 36 6.2.2 Fibermängd... 37 6.2.3 Tjocklek... 37 6.2.4 Krympsprickor... 37 6.2.5 Tryckhållfasthet... 38 6.2.6 Residualhållfasthet... 39 6.2.7 Vidhäftning... 41 6.2.8 Provningsfrekvenser... 42 7 Miljö, hälsa och säkerhet 43 8 Referenser 45 Bilagaförteckning Bilaga A Vägledning för upprättande av förfrågningshandling och/eller bygghandling Bilaga B Reparation med sprutbetong Guide för projektering 3 Bilaga C Mängdförteckning och Á-prislista 1 Bilaga D Kontrollplan utförande 3 Bilaga E Bestämning av tryckhållfasthet hos betong i tidig ålder med Hilti-metoden Sidor 3 2

1 Inledning Föreliggande skrift är ett tilltänkt referens- och utbildningsdokument för reparation och förstärkning av betongkonstruktioner med sprutbetong. I det följande ges en kort historisk tillbakablick samt upprinnelsen till detta dokuments tillkomst. I texten kommer viktiga budskap att sammanfattas i rutor. Står det något i en ruta, då är det VIKTIGT! 1.1 Historik De första tillämpningarna av sprutbetongtekniken har hittats i USA i början på 1900-talet. Carl E. Akeley (1864-1926) är den som brukar tillskrivas epitetet sprutbetongteknikens fader (Austin & al, 1995). Den första kända applikationen var 1910 då man konstruerade modeller av djur på ett museum i Chicago. Utrustningen som Akeley kallade Cement Gun, användes för att spruta en blandning av torr sand och cement ur ett kärl, som trycksatts med luft och där vatten tillsattes vid munstycket. Alltså väsentligen samma princip för torrsprutning som används än idag. Torrsprutningstekniken gjorde sitt intåg i Sverige på 1930-talet då torrsprutad betong användes vid bergförstärkning av vattenvägarna vid uppförandet av Höljebro kraftverk i Ljusnan (Franzén, 1982). Statens Järnvägar hade dock redan använt tekniken före detta för förstärkning av betongkonstruktioner. Senare är det dock främst inom bergförstärkningssidan, som utvecklingen av sprutbetongtekniken har skett. I Sverige ökade användningen främst under 50-talet och kompletterades också med fibertekniken under senare delen av 60-talet. Våtsprutningstekniken såg sitt ljus i slutet på 50-talet i USA först under benämningen The True Gun och efter två decennier av begreppsförvirring slutgiltigen Shotcrete (Austin & al., 1995). De första våtsprutningarna under produktion i Sverige genomfördes i början på 70-talet (Nordström, 1995) i samband med vattenkraftsutbyggnad. Stålfibertekniken provades under en tioårs period innan de första stora projekten i form av slutförvaret för låg- och medelaktivt avfall (SFR) i Forsmark och järnvägstunnlarna längs Grödingebanan utfördes. Den senaste utvecklingen inom våtsprutningsområdet har främst skett på tillsatsmedelssidan där nya acceleratorer (s.k. alkali-fria) möjliggjort sprutning av mycket stora påslag (200-400 mm). För reparationsområdet har torrsprutningstekniken blivit dominerande vid reparation av betongkonstruktioner. Lagom stora kapaciteter, stor flexibilitet och enkel utrustning är huvudorsaker till detta. Reparation med våtsprutad betong förekommer och främst då vid större (volymmässigt) reparationsinsatser. Om fibertekniken används ges en stor fördel till våtsprutningstekniken, där fiberspillet är betydligt mindre än för torrsprutning. 1

1.2 Varför en sprutbetonghandbok? Som framgår av föregående avsnitt är sprutbetongtekniken inget nytt påfund. Redan de första tillämpningarna i Sverige var just inom reparationsområdet. Viss utveckling har skett under årens lopp, kanske främst inom våtsprutningstekniken. Grundkonceptet är dock fortfarande det samma. Erfarenheter från uppföljning av sprutbetongreparationer visar att sprutbetongmaterialets beständighet i sig självt vanligen inte utgör något hot mot konstruktionens funktion (Nordström, 1996). Orsaken till undermåliga sprutbetongreparationer grundläggs ofta istället i felaktig konstruktionsutformning eller felaktigt utförande. Teknikens enkelhet vad gäller det påtagliga i en enkel utrustning och ett rättframt utförande leder ofta till en underskattning av vikten av hög kvalitet i alla delar av processen. Vid projektering av stora reparationsarbeten läggs relativt stor möda ned på att specificera krav i alla delar från borttagning av betong till härdningsinsatser efter sprutning. Hantverkarnas skicklighet är något som man vanligen inte ställer några krav på. De förutsätts ha tillräcklig kompetens för att utföra föreskrivna moment. Vid sprutbetongarbeten kan detta bli ett problem eftersom det inte är särskilt svårt att ödelägga förutsättningarna för en lång livslängd genom felaktigt utförande. Felaktigt utförande kan förstöra förutsättningarna även för den bäst komponerade sprutbetongmixen. I vissa länder finns krav på certifiering av sprutoperatörer, men i de flesta fall inte. Det kan också finnas kompetensbrister i beställarleden eller hos projektörer, som inte alltid känner till vilka krav som bör ställas för att minska risken för felaktigheter. Handboken syftar till att belysa viktiga parametrar vid projektering och upphandling samt utförande av reparationer med sprutbetong. Tanken är att handboken skall kunna användas såväl vid upphandling och utförande av entreprenader som vid utbildning av sprutoperatörer, där den sistnämnde till stor del avgör reparationens livslängd. I dag finns en sprutbetongstandard på EU-nivå (bl.a. SS-EN 14487), som naturligen gäller i Sverige. Även SS-EN 1504-10:2004 Betongkonstruktioner Produkter och system för skydd och reparation Del 10: Utförande har relevans för reparationer med sprutbetong. I standarderna finns begränsat med handbokstext, och därför kan handboken användas även framgent. Handboken kommer då att fylla behovet av anpassningar, som gjorts med hänsyn till kraftindustrins särskilda behov. Materialet är sammanställt av erfarenheter hos författaren och via genomgång av olika guidelines sammanställda i en förstudie av Björkenstam (2002). Inspiration och vissa bilder har också hämtats från Blanck & al. (2001) och White & al. (1999), vilka rekommenderas som fördjupningslitteratur för den intresserade. 1.3 Avgränsningar Huvudfokus är sprutbetong använd vid reparation och förstärkning av betongkonstruktioner, men paralleller till bergförstärkning finns i flera avseenden. Bergförstärkningsapplikationen har dock flera speciella egenskaper och förhållanden, som ger anledning att hantera detta separat, vilket inte görs här. Numeriska värden som specificeras på egenskaper i den färdiga konstruktionen skall definieras av konstruktör eller beställare, men viss vägledning går att finna i denna skrift. 2

2 Definitioner För att minska risken för missförstånd vid läsning och vid diskussion om sprutbetongreparationer definieras nedan centrala begrepp som används i handboken. Noggranna definitioner av många av begreppen finns i SS-EN 14487-1:2005, avsnitt 3, Termer och definitioner. 2.1 Utrustning Tabell 2.1. Kolvpump Luftring Sprutmunstycke Rivbräda Skruvpump Sprutslang Vattenring Definition av utrustningstermer Enkel- eller dubbelkolvar för frammatning av betong vid våtsprutning. Perforerat fördelningsmunstycke monterat i sprutmunstycket med vilket tryckluft introduceras i materialflödet. Sitter monterat i slutet på sprutslangen, ofta integrerat med vattenring eller munstycke för acceleratortillsats Används för att jämna till nysprutade ytor Mekanisk skruv för frammatning av material till sprutslang. Slang i vilken torrbruk eller betong transporteras fram till munstycket Perforerat fördelningsmunstycke som monteras på sprutslang för insprutning av vatten i det torra bruket vid torrsprutning. 3

2.2 Sprutprocessen Tabell 2.2. Fyllnadsgrad Förfuktning Förvattning Påslag Skuggverkan Sprutbetong Sprutdimma Torrsprutning Våtsprutning Återslag Definition av termer som beskriver sprutprocessen Beskriver till hur stor del cylinder eller kammare i en våtspruta fylls med betong vid varje tillfälle. Torrt material blandas med liten andel vatten före sprutning för att minska dammproblem. Underlag som skall sprutas fuktas genom vattenbegjutning enligt föreskrift från projektör. Det lager sprutbetong som anbringas vid ett spruttillfälle Fenomenet då ett utrymme bakom ett hinder (t.ex. armering) inte fylls ut med sprutbetong. Betong som anbringas och komprimeras mot en yta med hög hastighet med hjälp av pneumatisk transport. Luftburna fragment från sprutning, vilka kan ge en oönskad beläggning på underlaget. Bruk (cement, ballast, ev. tillsatsmedel) transporteras pneumatiskt torrt eller förfuktat fram till ringmunstycke där vatten tillsätts. Blandning sker i och efter sprutmunstycket. Förblandad betong skruvas, pumpas eller transporteras pneumatiskt fram till munstycket där accelerator tillsätts efter behov. Material (främst större sten och fibrer) som ej fastnar på underlaget utan studsar tillbaka. 2.3 Material Tabell 2.3. Accelerator Alkalifri acc. Ballast Bindetid Cement Fiber Fillermaterial Flytmedel Definition av materialtermer Tillsatsmedel som används för att möjliggöra tjockare påslag vid sprutning eller snabbare hållfasthetsutveckling för tidig förstärkning Accelerator som har låga halter av eller inga alkalimetaller. Sand, grus, krossmaterial eller liknande. Används tillsammans med cement och vatten för att framställa betong. Den tid det tar för betongen innan viss hållfasthet börjar tillväxa (betongen stelnar ). Bindemedel som reagerar vid blandning med vatten. Vanligast är portlandcement. Stål- eller plastfiber, som blandas i sprutbetongen för att armera densamma. Typiska dimensioner är längd 25-60 mm och diameter 0,5-1,0 mm. Ballastmaterial < 0,125 mm t.ex. sandfraktion, flygaska, kalkfiller Tillsatsmedel som används för att förbättra betongens 4

Hydratation Luftporbildare Pasta Silika Tillsatsmaterial Tillsatsmedel Torrblandning Vattenglas vct egenskaper (främst våtsprutning). Ökad flytbarhet i färskt tillstånd och/eller sänkt vct i hårdnat tillstånd. Cementets reaktion med vatten som skapar olika hydratationsprodukter (ger hållfastheten). Reaktionen sker under utveckling av värme. Tillsatsmedel som ger mikroskopiskt små luftbubblor i cementpastan vid blandning av betong eller bruk. Ger frostbeständighet om mer än 3 % luftporvolym uppnås i den färdiga betongen. Cement, vatten och eventuella fillermaterial. Stoft/flygaska från rökgasrening vid ferrokiselverk. Används som tillsatsmaterial. Används för att ersätta delar av cementet eller att öka kohesiviteten ( kletigheten ) i den färska betongen. Det senare ger möjlighet till större påslag och minskat acceleratorbehov. Silika är vanligast. Adderas till betongen/bruket för att förändra sprutbetongens egenskaper i färskt och/eller hårdnat tillstånd. Vanliga typer i sprutbetong är acceleratorer och flytmedel. Färdigblandat material för torrsprutning. Innehåller cement, ballast och ev. tillsatsmaterial och tillsatsmedel. Fabriksblandad torrblandning innehåller mindre än 0,5 vikt-% fukt. Platsblandad torrblandning innehåller mindre än 6 vikt-% fukt. Kallas ibland torrbruk. Vanligen natriumsilikater som används för att förkorta bindetiden hos sprutbetongen VattenCementTalet. Beskriver förhållandet mellan mängden vatten och mängden cement i betongen. Styr till stor del hållfasthet och täthet (beständighet) hos betong. 5

3 Sprutprocessen Huvudsakligen brukar sprutprocessen indelas i de två typerna torrmetoden och våtmetoden. Nedan beskrivs de specifika egenskaperna för de två olika processerna. Förutom skillnader i själva metodiken så skiljer oftast också kapaciteterna på utrustningarna. Utrustningar för våtsprutning är vanligen anpassade för höga kapaciteter och bergförstärkning medan torrsprutor oftast har lägre kapaciteter. 3.1 Torrsprutning Namnet på metodiken kommer av att torrbruket (cement, ballast och ev. tillsatsmedel i pulverform) transporteras med tryckluft fram till munstycket, där vatten tillsätts (se Figur 3.1). I princip bestäms alltså blandningens vct vid spruttillfället. Variationerna blir dock i praktiken inte anmärkningsvärt stora, då brukets sammansättning gör att en viss vattenmängd krävs för att få rätt konsistens och för att minimera dammbildningen. kompressor spruta tryckluft torrbruk vatten munstycke Figur 3.1 Principskiss över torrmetoden 3.1.1 Blandning Torrbruket övergår till att vara betong efter tillsatsen av vatten i, eller strax före munstycket. Själva blandningen av betongen sker sedan vid passagen genom resten av munstycket, i luften på väg mot och vid anslag mot den sprutade ytan. För att minska damning förfuktas ofta materialet och detta vatten skall också räknas in vid en bedömning av vct. Mängden vatten som behöver tillsättas vid munstycket varierar också beroende på hur väl sammansatt torrbruket är samt hur komplicerat underlaget är att spruta på (skrovlighet, armering etc.). Mängden vatten som behöver tillsättas styrs främst av mängden damm och hur materialet fastnar på underlaget. Tumregler för vilken vattenmängd som är lämplig finns beskrivna i mer subjektiva former. Lätt blänkande yta och gummiliknande egenskaper när man trycker på sprutbetongen är två exempel. Det vanligaste är att blandningen får för lite vatten. Anledningen är oftast att operatören försöker hålla vct lågt (låg vattentillsats) vilket i och för sig är ett bra sätt att öka kvaliteten. Med för lite vatten är istället risken att hydratationen (cementets reaktion med vattnet) påverkas negativt och hållfasthet, täthet, vidhäftning etc. blir försämrad. 6

Rätt vattenmängd ges då ytan är något blänkande! 3.1.2 Återstuds och damning Om sprutning med helt torrt material (fram till munstycket) görs blir ofta damningen ett problem vid torrsprutning. Det vanligaste är därför att materialet fuktas före sprutning eller att en extra vattenring monteras in någon meter före munstycket. På detta sätt minskas damningen avsevärt. Vid egen blandning av bruk används vanligen naturfuktiga material (3-5 vikt-%) vilket minskar problem med damm och spill något. Förutom dammproblem av återstudsande material blir också spillet större vid torrsprutning. Mängden spill beror på flera parametrar. En huvudparameter är vilken sprutriktning man har. Sprutar man mot en vertikal vägg ligger spillet på ca. 10-30 % medan sprutning uppåt ger mängder om 25-50 % för torrsprutning. Problemet med spill accentueras vid inblandning av stålfibrer där just fiberspillet kan vara mycket stort. Siffror i omkring 50-80 % fiberspill vid torrsprutning har redovisats av Kobayashi (1983). 3.2 Våtsprutning Processen skiljer sig från torrsprutning genom att betongen är färdigblandad innan den pumpas, skruvas eller blåses genom slangarna fram till munstycket. Genom att betongen är blandad i förväg har man mer direkt kontroll på vct i blandningen. Vid munstycket tillsätts en accelerator för att den våta betongen skall kunna fastna på underlaget. blandare / roterbil betongpump acceleratorpump accelerator kompressor betongmassa Figur 3.2 tryckluft Principskiss över våtmetoden (pumpspruta) 3.2.1 Blandning Genom att betongen är blandad i förväg är de huvudsakliga egenskaperna som påverkar hållfasthet och beständighet förutbestämda. Tillsatsen av accelerator påverkar huvudsakligen egenskaperna i färskt tillstånd men även de i hårdnat tillstånd. På samma sätt som för torrsprutning inblandas acceleratorn i betongen i munstycket, på väg till och vid anslag mot underlaget. Acceleratortillsatsen styrs med doseringspump eller med kran vid munstycket. Doseringen justeras efter behovet och kan ändras efter hur väl betongen fastnar på sitt underlag. En betong med för lös konsistens kan på så sätt ge upphov till ökat behov av acceleratortillsats. Om sprutoperatören ökar doseringen av t.ex. vattenglas kanske inte avsedd hållfasthet uppnås (se 4.7.6.). Det är därför viktigt att i förväg kontrollera (mottagningskon- 7

troll) att den levererade betongen uppfyller de krav som ställts. Anledningen är att olika acceleratorer har olika påverkan på betongen i hårdnat tillstånd. Krav på betongsammansättning återfinns i SS-EN 14487-1:2005, avsn. 5. I Tabell 4 finns en sammanställning av tidigare omnämnda SS-EN för betongens beståndsdelar. I Tabell 5 återfinns krav på betongsammansättning. I Tabell 6 återfinns krav på och provningsmetoder för den färska betongen (den våta basblandningen). Slutligen återfinns i Tabell 7 krav på den färska, sprutade betongen (sprutbetongmassan). 3.2.2 Återstuds och damning Jämfört med torrsprutning ger våtsprutning betydligt mindre andel totalt spill från återstuds, 5-15 % resp. 10-20 % (vägg / tak). Fiberspillet är också mycket lägre, ca. 10-40 % enligt Kobayashi (1983). Förklaringen till det lägre spillet är att våtsprutning ger en blötare betong precis i sprutögonblicket så att stenar och fibrer lättare fastnar i cementpastan istället för att falla ned. Eftersom det totala spillet är lägre för våtsprutad betong är det också mindre problem med damm för sprutoperatören. Istället kan dock användningen av accelerator ge upphov till luftvägs- och hudbesvär. Särskilt vid användning av natriumsilikater (vattenglas), som är starkt basiska, kan en stickande känsla uppstå då acceleratorn sprids som en aerosol vid sprutningen. 8

4 Projektering Vikten av att projektera sprutbetongreparationer i förväg kan inte nog betonas. Varje objekt har sina speciella egenskaper, som också gör att sprutbetongreparationen måste tänkas igenom och planeras. Speciella krav på konstruktionsutformning, preparation av underlag, materialval och efterbehandling är några exempel på parametrar, som vanligen varierar från fall till fall. En projektör utgör vanligen beställarens förlängda arm vid planering och upphandling av entreprenader. 4.1 Lämplighet Ett av de viktigaste besluten vid projektering av reparationsåtgärder är val av metod. Sprutbetong är en metod som har stora fördelar i t.ex. minimalt formbehov, enkel utrustning, kända delmaterial och långtidserfarenheter. Det är dock inte alltid som sprutbetong utgör ett bra alternativ. T.ex. är sprutbetong olämpligt då fukt riskerar att tränga igenom underlaget mot sprutbetongen. Risken för att vattentryck, eller isbildning i gränsskikt som orsakar bortsprängning av hela sprutbetongskikt är då överhängande. Det finns flera exempel då sprutbetongen i sig klarat frostangrepp o.d. men istället har bompartier eller helt bortfall av sprutbetongskiktet uppstått. I Figur 4.1 visas ett exempel med en läckande lamelldamm där sprutbetong är olämpligt (hög risk för skador) som reparationsmaterial utan extra åtgärder. Pelare Sprutbetong Frontplatta Uppströms v.y. < 0 C Inläckande vatten Nedströms v.y. Figur 4.1. Olämplig sprutbetongreparation på nedströmssida av läckande frontplatta i lamelldamm. 9

Andra typer av reparationer där det kan vara olämpligt med sprutbetong som reparationsmaterial är då nedbrytning eller skadeangrepp kan förväntas fortgå inne i den konstruktion som avses repareras. Ett exempel är betong med aktiv alkalikiselsyra-reaktion. En sprutbetonering på den typen av konstruktion kan visserligen minska fukttillgången och på så sätt bromsa reaktionen, men om fukt slutligen tränger in kommer svällningen som reaktionen orsakar att fortgå. Det kommer att leda till uppsprickning av den applicerade sprutbetongen och till och med bortfall av sprutbetongskikt. Ytterligare en applikation där sprutbetong är mindre lämpligt, eller där det i alla fall är svårt att skapa en hög kvalitet är på ytor med flack lutning. Vid sprutning på ytor som är nära horisontella finns en risk att spillet, som annars skulle ha fallit nedanför det sprutade området, istället blir insprutat. Det kan då ge upphov till lägre kvalitet och förkortad livslängd för reparationen. Problemet är störst med torrsprutning och om våtsprutning används är möjligheterna något bättre. Mycket tunna sprutbetongskikt bör undvikas (<20 mm). Anledningen är att återstudsen är stor i början av ett påslag och eftersom stora stenar utgör en stor del av återstudsen så blir det få kvar i sprutbetongskiktet. Det ger ökad krympning och risk för krympsprickor. Sprutning genom tät och grov armering liksom armering i flera lager är något som är mycket svårt att lyckas med och som är helt olämpligt i kombination med stålfiberarmerad sprutbetong. En sprutare, som inte tränats på detta, kommer sannolikt inte att lyckas få en homogen sprutbetong bakom armeringsstängerna. Vid reparationsarbeten i industrimiljö är ibland åtkomligheten en begränsande faktor. Det måste finnas möjlighet att hålla tillräckligt avstånd och lämpliga sprutvinklar för att resultatet skall bli bra. Med ledning av ovanstående exempel poängteras härmed vikten av att i varje fall överväga lämpligheten att använda just sprutbetong som reparationsmaterial. Sprutbetong har många egenskaper som gör materialet lämpligt i många applikationer, men inte i alla. 4.2 Krav m.h.t. funktion och beständighet Vid projektering av reparationer med sprutbetong är det av primär betydelse att fastställa Krav på statisk samverkan med underlaget Krav m.h.t. reparationens beständighet Höga krav på statisk samverkan är aktuella Då sprutbetongen utgör del av tryckzon i en böjpåverkad konstruktion. Vid bedömning av krav på tryckhållfasthet måste hänsyn tas till aktuell säkerhetsklass för konstruktionen. Då sprutbetongen utgör kraftöverföring mellan armering och underliggande betong i dragzon hos böjpåverkad konstruktion. Då sprutbetongen skall omsluta armeringen för att uppfylla krav på förankring och skarvning. Normalt kan krav på samverkan uppfyllas endast genom tillfredställande vidhäftning mellan sprutbetong och underlag, men det kan även innebära krav på armerad samverkan. 10

Enligt SS-EN 1504-10:2004 är en vidhäftningshållfasthet på 1,2 1,5 MPa vid bestämning på plats acceptabel för reparationer med bärande funktion och minst 0,7 MPa för övriga. I EN 1504-3 finns krav på vidhäftningshållfasthet och andra egenskaper för reparationsmaterial vid laboratoriemässig provning. Flera av angivna provningsmetoder är dock inte applicerbara för sprutbetong. I standarden SS-EN 14487-1 anges att vidhäftningsprovning skall utföras enligt EN 1542. Denna metod begränsas dock till provtjocklek max 50 mm. För större provtjocklekar kan metod enligt SS 13 72 43 användas. Se 5.2.7 I konstruktioner där krav på vidhäftning ställs, är det viktigt att även underlagsbetongens draghållfasthet kontrolleras. Detta görs antingen i en förundersökning eller i samband med att bilningsarbeten inleds. Anledningen till undersökningen är att man inte kan ställa högre krav på vidhäftningen än underlagsbetongens, eller sprutbetongens, draghållfasthet. Normalt bör en förbehandling göras av den yta som skall beläggas med sprutbetong så att god vidhäftning enligt ovan erhålls. Om vidhäftningen är tveksam eller varierande inverkar detta bl.a. på behovet av sprickfördelande armering i sprutbetongen. Förhållandena är då jämförbara med vad som gäller vid normala pågjutningar t.ex. på golv. Huvudproblemet är att minimera påverkan av differenskrympning mellan sprutbetongen och underlaget. De spänningar som denna ger upphov till kan minimeras genom att använda betong med låg krymppotential. Med hänsyn till detta är det en fördel med torrsprutad betong. att använda betong med låg elasticitetsmodul och/eller stor krypning. Dessa egenskaper påverkas bl.a. av hållfasthetsnivån, varvid det är en fördel med låg hållfasthet. Detta kan vara svårare att uppnå med torrsprutad betong än med våtsprutad. Om inte differenskrympningsproblemen kan klaras med dessa medel, måste sprutbetongen armeras för att minimera sprickbildning. För pågjutningar på betong med god vidhäftning behövs normalt ingen armering om pågjutningen tjocklek är mindre än ca 50 mm. Detta bör även vara tillämpbart för en reparation med sprutbetong. Vid tjockare reparationer eller om osäkerhet råder beträffande vidhäftningen bör sprutbetongen armeras. Armering kan, beroende på lämpligheten, utföras med konventionell slakarmering eller genom fiberarmering. Mängden slakarmering kan bestämmas enligt principer för minimiarmering enligt BBK 04, varvid någon reduktion m.h.t. friktion inte bör göras om det råder tveksamhet om vidhäftningen. Vid armering med fiber kan behovet av armering uttryckas som krav på den fiberarmerade sprutbetongens residualhållfasthet. För pågjutningar på golv rekommenderas att residualhållfasthetsfaktorn R10,20 85 % om vidhäftningen är osäker. För fallet med god vidhäftning kan krav på residualhållfasthet beräknas med hänsyn till vilka krav på sprickbredd som gäller, pågjutningens tjocklek samt uppskattad eller uppmätt fri krympning hos betongen. För fiberarmerad sprutbetong har man i standarden SS-EN 14488-3 valt ett annat sätt att uttrycka krav på residualhållfasthet än ovan. Kravet anges i form av absoluta värden på residualhållfastheten vid valda deformationsintervall. Eftersom seghet är den primära egenskapen kan kravet ställas så att spänningen vid 1 mm nedböjning inte får understiga 85 % av maximala spänningen. Maximala spänningen kan 11

vara sprickspänningen eller en något högre spänning, som uppnås strax efter uppsprickning. Genom den föreslagna definitionen behöver inte sprickspänningen bestämmas, vilket innebär en avsevärd förenkling Krav med hänsyn till reparationens beständighet bör, liksom för gjuten betong, omfatta bedömningar m.h.t. korrosion på armering, frostpåverkan och kemisk påverkan. I kombination med krav på förväntad livslängd för konstruktionen innebär detta begränsningar vad gäller Högsta acceptabla vct Minsta täckande betongskikt Lämpliga cementtyper För slakarmerade reparationer kan samma principer tillämpas beträffande skydd mot korrosion på armering som för normal betong t. exempelvis. beträffande täckande betongskikt. För stålfiberarmerade konstruktioner gäller att stålfiber i osprucken betong är mer korrosionsbeständiga än konventionell slakarmering att rostande fiber inte leder till spjälkning av täckskikt att begreppet täckskikt saknar substans Om stålfiberarmerad betong används i en starkt korrosiv miljö kan fiberbetongen i stället behöva utföras med ett offerskikt. För mekaniska laster baseras då dimensioneringen på en tjocklek som är lika med totaltjockleken minus detta offerskikt. För reparationer i tösaltad miljö (exponeringsklass XD1-3) där fibrerna utnyttjas statiskt bör sprickbredden vid ytan inte var större än ca 0,2 mm för att inte fiber skall rosta av i sprickor. I de fall fibrerna primärt har en sprickfördelande funktion kan mycket måttliga krav ställas på deras livslängd eftersom den sprickfördelande verkan är avklarad när en större del av betongens krympning har utbildats eller att konstruktionen genomgått en eller ett par årscyklers temperaturpåverkan. Vad gäller krav på frostbeständighet så kan inte samma principer i EN 206 tillämpas som för normal betong förutom krav vid exponeringsklass XF1 där krav endast ställs på vct. I övriga exponeringsklasser måste krav på frostbeständighet relateras enbart till verifiering genom provning eftersom metoder för mätning av lufthalt i färsk, sprutad betong saknas. Att notera är också att det ofta inte är frostbeständigheten i själva sprutbetongmaterialet som är avgörande. Risk för frostpåverkan finns i stället i gränszonen mellan sprutbetong och underlag om fuktvandringen genom konstruktionen är ogynnsam. I detta fall är det i första hand en fråga om fuktdiffussionsegenskaperna i sprutbetongen som är avgörande. En sprutbetong med lågt vct, som normalt erhålls vid torrsprutning, kan i dessa fall vara ogynnsam. 4.3 Övriga krav Förutom statiska och beständighetsmässiga krav är det ofta aktuellt att fastställa vilka geometriska krav som finns på reparationen. Utöver krav på tjocklek kan det gälla 12

Krav på planhet och kantrakhet. I standarden SS-EN 14487-2 hänvisas till utförandestandarden för vanlig betong SS-EN 13670-1 där toleranser för dessa parametrar anges. Krav på ytfinish. Vid sprutning erhålls en ojämnare yta än vid gjutning mot form och vid tunna reparationer kan det vara olämpligt att utföra ytbearbetning av en sprutad yta m.h.t. risk för negativ inverkan på vidhäftningen. Ett övervägande kan då vara att applicera ett särskilt täckande och avjämnande skikt i efterhand. Detta kan även vara aktuellt vid stålfiberarmerade reparationer, där man inte önskar riskera förekomst av fiber i ytan, som kan orsaka missfärgningar av rost. Även sprutmetoden påverkar ytstrukturen, varvid det normalt är lättare att erhålla en jämn ytstruktur med torrsprutning än genom våtsprutning. 13

4.4 Kontrollkategorier I SS-EN 14487-1:2005 avsn. 7.2 anges att sprutbetongarbeten skall hänföras till endera av kontrollkategorierna 1, 2 eller 3, som karaktäriseras nedan. Tabell 4.2 Reparation av icke kraftupptagande konstruktioner och komponenter Kategori Karaktär för kontrollkategorier 1 Konstruktioner med låga krav på beständighet och utan risk för användare och allmänhet. Exempel: Reparation av stödmur där ev. brister inte innebär någon risk vid avspjälkning av betong eller några bärighetsproblem 2 Konstruktioner och komponenter med måttliga krav på beständighet och med måttlig risk för användare och allmänhet. Exempel: Reparation av täckskikt på vattentorn. Ev. brister innebär måttlig risk vid ev spjälkning av betong. 3 Konstruktioner och komponenter med stora beständighetskrav och med hög risk för användare och allmänhet. Exempel: Reparation av kantbalk på bro över motorväg eller järnväg. Ev. brister innebär hög risk för påverkan på allmänhet vid avspjälkning av betong. Tabell 4.3 Reparation av kraftupptagande konstruktioner och konstruktionsdelar Kategori Karaktär för kontrollkategorier 2 Konstruktioner och delar med normal konstruktiv svårighetsgrad med avseende på risken för instabilitet eller bristande funktion och med små risker för användare och allmänhet. Exempel: Reparation av balkar t ex i industriell miljö. Risken vid ev. brister kan hanteras genom lokal avstängning. 3 Konstruktioner och delar med särskild konstruktiv svårighetsgrad med avseende på risken för instabilitet eller bristande funktion och med stora beständighetskrav samt med måttliga till stora risker för användare och allmänhet. Exempel: Djupgående reparationer av stödpelare för trafikerade broar. Svårigheter att hantera risker vid ev. brister. 14

I SS-EN 14487-1:2005, avsn. 5.5 återfinns en sammanställning över den hårdnade betongens egenskaper och hur dessa skall provas. Observera dock att endast ett fåtal av dem måste provas. Minimikrav härvidlag återfinns i avsn. 7.3 Tabell 9. För reparationssprutbetong i kontrollkategori 1 behöver endast den färska betongens konsistens samt den hårdnade betongens tryckhållfasthet provas. I kontrollkategori 2 tillkommer vidhäftning till underlaget och i kontrollkategori 3 också elasticitetsmodulen. Givetvis står det beställaren fritt att kräva provning av flera egenskaper. I avsn. 7.4 Produktionskontroll anges typ av provning samt provningsfrekvens för ingående material, den blandade betongen samt den sprutade betongens egenskaper. Provningsfrekvensen görs också beroende på kontrollkategori. Det kan poängteras att den lägsta kontrollkategorin inte finns för reparation eller uppgradering av lastbärande konstruktioner. I avsn. 7.5 Kriterier för överensstämmelse återfinns krav för godkänt provningsresultat. Det är intressant att notera att för godkänd vidhäftningshållfasthet gäller att medelvärdet av minst tre prov inte är lägre än föreskrivet värde! För detaljer hänvisas till checklistor i Bilaga B. 4.5 Dokumentation I SS-EN 14487-2:2006, avsn. 4, ställs krav på dokumentation för projektet. För reparation och förstärkning skall den innefatta 1 Typ av projekt (bro, hus, väg, järnväg, vattenkraftanläggning etc.) 2 Syfte med betongsprutningen (icke kraftupptagande eller kraftupptagande) 3 Kontrollkategori enligt SS-EN 14487-1, se nedan 4 Krav avseende arbetsmiljön 5 Kvalificering av personal 6 Ev. krav på kvalitetssäkringsplan för utförandet (föreligger normalt för kontrollkategorierna 2 och 3) 7 Relevanta europeiska tekniska godkännanden (nationella standarder samt dokument, som fastställts av behörig myndighet enligt projektspecifikationen) 8 Rutiner för ändringar i förhållande till tidigare överenskomna krav 9 Förteckning över relevanta konstruktionshandlingar 10 Krav på färdig yta 11 Krav på tjocklek 12 Huvudprinciper för och syftet med reparationen Vidare kan särskild utförandedokumentation enligt SS-EN 14487-2:2006, avsnitt. 4.2 förekomma. 15

Detaljerade checklistor har utarbetats och återfinns i Bilaga A, B och C. Projektspecifikation för aktuell etapp skall finnas tillgänglig och vara komplett innan arbetena påbörjas. Projektspecifikationen skall också innehålla krav på hur tekniska dokument skall upprättas, distribueras och arkiveras. Man får inte bättre kvalitet än man klarar av att beställa! 4.6 Val av sprutmetod När man står inför valet att definiera vilken sprutmetod som skall användas finns en rad olika aspekter att ta hänsyn till. Det finns också en tradition om vilka tilllämpningar de olika metoderna brukar användas till. Till detta kommer de många, ofta subjektiva, åsikterna kring vilken metod som är bäst. Båda metoderna kan rent principiellt användas överallt, men lämpar sig olika bra för olika typer av objekt. I tabellen nedan listas ett antal parametrar där våt- resp. torrsprutning har olika fördelar. Om man sammanfattar parametrarna i 4 så är torrsprutning bäst om man ska reparera en konstruktion som har flera (många start och stopp kräver hög flexibilitet) mindre (bra med låg kapacitet) skador som är hårt armerade (också bra med låg kapacitet) med vanlig armering (litet spill jämfört med fiberarmering). Tabell 4.4 För- och nackdelar med torr- och våtsprutning. Torrsprutning Våtsprutning Kapacitetskrav Hög - + Låg + - Flexibilitet (sprutintervall) Hög + - Låg + + Armeringsmängd Hög + - Låg - + Armeringstyp Nät / Stänger + + Fibrer - + Ventilation God + + Begränsad - +/- 1 Krav på ytfinish Hög + - Låg + + 1 Vid användning av vattenglasacceleratorer, särskilt vid höga doseringar, kan en stickande aerosol bildas i luften. 16

4.7 Materialkriterier - egen tillverkning Vid egen eller fabrikstillverkad betong/torrbruk bör kravkriterier för ingående delmaterial ställas. Ett flertal hänvisningar till europastandarder kan göras, men som ett komplement finns i det följande kompletterande förklaringar och anpassningar till vattenkraftens behov. 4.7.1 Cement Valet av cement bör kopplas till exponeringsmiljön. I normalfallet används Degerhamn Std P (s.k. Anläggningscement) som är ett lågalkaliskt och sulfatresistent cement. Detta minimerar risken för problem p.g.a. reaktioner mellan ballast och cement (alkali-kisel-reaktioner) och bildande av svällande produkter p.g.a. sulfatinträngning (ettringitbildning). Anläggningscement föreskrivs ofta i sådana fall, men man skall också känna till att dess låga C 3 A-halt gör att det härdar långsamt. I andra länder har man en annan syn på detta och föredrar sprutbetong med vct lägre än 0,42 och med silikainblandning, som också ger sulfatresistens. I många fall borde man kunna slippa sulfatresistent cement efter särskild utredning och därigenom kunna erhålla en snabbare hållfasthetstillväxt. Dock är frostresistens svår att uppnå utan Anläggningscement. Det nya s.k. Byggcementen med inblandning av inert kalkfiller bör undvikas i vattenbyggnadskonstruktioner då man där rent principiellt får ett högre vattencementtal genom att cementklinker till viss del ersatts med kalkfiller. Detta ger potentiellt lägre beständighet, men också en minskad reservkapacitet för självläkning genom utfällning av kalciumhydroxid i sprickor. Rena portlandcement ger bästa beständigheten! Cement med likvärdiga egenskaper som anläggningscementet kan användas om de uppfyller krav enl. SS-EN 197-1. Anläggningscementet är enl. europastandarden av typen CEM I LA SR. I det svenska anpassningsdokumentet SS 13 72 03 anges också möjligheter att använda andra cement än de beprövade. Cementets egenskaper skall då provas enligt ett föreslaget provningsprogram. 4.7.2 Ballast Generellt finns idag tillgång på god ballast (t.ex. granitbaserade) för tillverkning av betong. Det finns dock områden med ballast som innehåller metamorferade (omvandlade) bergarter, där främst kvartsinnehållet kan ge problem med svällande reaktioner i kombination med val av cement, som inte är lågalkaliska. En petrografisk (bestämning av mineral) analys ger svar på hur hög andelen reaktiv kvarts är. Ett korrekt val av cement minimerar dock denna risk, men ytterligare säkerhet ges om valet av ballast görs på ett korrekt sätt. Ut hållfasthetssynpunkt bör t.ex. lösa, porösa, skiffriga, glimmerrika eller förvittrade bergarter undvikas. Nedsatt hållfasthet och dålig vidhäftning mellan ballastkorn och cementpasta kan bli följden. Dålig hållfasthet hos ballasten hör också ihop med hög porositet, vilket kan ge problem med frostbeständigheten. 17

En lämplig ballast skall inte innehålla några ämnen som kan orsaka problem under bindningstiden eller beständighetsproblem i det hårdnade tillståndet. T.ex. kan ballast med högt humusinnehåll (vissa typer) eller sockerarter ge kraftig retardation och innehåll av klorider kan istället ge för snabb bindning. Ballasten i sig bör också vara frostbeständig för att kunna göra betongen beständig mot frostpåverkan. Ballast bör väljas i enlighet med SS-EN 12620. Om möjligt väljs ballast med liten flakighet och istället väl rundade korn som ger bättre färska egenskaper hos betongen. 4.7.3 Vatten En god grundregel är att allt vatten som kan drickas är lämpligt för tillverkning av sprutbetong. Om t.ex. vatten med för mycket humus (gör vattnet brunt) används så riskerar man att erhålla en kraftig retardation av betongens hydratisering. Vatten, som innehåller klorider, riskerar att accelerera sprutbetongen på ett ofördelaktigt sätt samt att ge upphov till initiering av armeringskorrosion. Krav på vatten för betongtillverkning kan man hitta i SS-EN 1008. 4.7.4 Armering De vanligaste typerna av armering som används för sprutbetong är nätarmering, armeringsstål och olika typer av fibrer. Valet av armeringstyp styrs huvudsakligen av konstruktörens bedömningar av önskad bärförmåga i sprucket tillstånd. Fibrer innebär stora utförandetekniska fördelar i inbesparat arbete med att fästa nät eller armeringsjärn. Tyvärr är det vanligt att segheten (residualbärförmågan) i sprucket tillstånd inte är tillräckligt stor för andra fibertyper och material än stål. Det är dock inte i alla konstruktioner man ställer krav på seghet i sprucket tillstånd. När det gäller sprickor p.g.a. krympning har stålfibrer en viss förmåga att begränsa sprickvidder, men normalt inte att åstadkomma sprickfördelning d.v.s. många tunna sprickor i stället för några få grova. Detta gäller både i färskt och hårdnat tillstånd. Vissa pilotförsök antyder att inblandning av tunna glasfibrer kan reducera risken för krympsprickor, men kunskapen härom är ännu inte tillräcklig för att rekommendationer skall kunna ges. För att begränsa risken för plastiska krympsprickor i tidigt skede kan också s.k. plastfibrer (vanligen av polypropylentyp) användas. På senare år har det kommit s.k. makrofibrer av plast, som i många tilllämpningar kan ersätta stålfibrer. Kriterier för tekniska egenskaper på armeringsstål eller nät bör väljas i enlighet med SS-EN ISO 15630. I standarden SS-EN 14487-1 finns riktlinjer för stålfibrer. Det finns ett antal kriterier för valet av fibrer som bör beaktas. Fibrer av polypropylentyp skall vara beständiga i alkalisk miljö. Krav på fibrernas verkan i den hårdnade sprutbetongen beskrivs antingen genom användning av residualhållfasthetsklasser (avsn. 4.5.2) eller energiabsorptionsförmåga (avsn. 4.5.3). Det förstnämnda är att föredra, eftersom plattorna för provning av energiupptagande förmåga blir mycket stora och tunga samt att energiabsorption inte är en parameter som konstruktionsberäkningar kan grundas på. 4.7.5 Tillsatsmaterial Oftast används tillsatsmaterial för att förbättra den färska betongens egenskaper. Det vanligaste är att tillsatsmaterialen har kornstorlekar <0,25 mm. Vid tillsats av extra mängd finmaterial till betongen erhålls en mer kohesiv ( kletigare ) betong, som gör att tjockare påslag kan appliceras utan att man riskerar att betongen gli- 18

der av underlaget. Det gör också att man kan minska behovet av accelerator vid våtsprutning. Krav på tillsatsmaterial i betong återfinns i SS-EN 206. Mängden tillsatsmaterial som behövs kan tillåtas variera, men en vanlig dosering för t.ex. silika är 5 % av cementvikten. Generellt när det gäller tillsatsmaterial måste man beakta att puzzolana material förbrukar kalciumhydroxid som bildats vid cementets hydratation (reaktion med vatten). Denna kalciumhydroxid utgör en reserv för att kunna skapa självläkning av betong med sprickor och försvagningar under måttliga vattengenomströmningar. Användning av puzzolaner ger alltså en minskning av den s.k. basreserven som bibehåller ph högt i betongen. Högt ph ger bra skydd mot armeringskorrosion. Å andra sidan kan puzzolana material, i kombination med bra härdning, göra betongen tätare vilket är positivt ur beständighetssynpunkt. Silika (äv. silikastoft) är ett vanligt tillsatsmaterial som är mycket finkornigt (<0,1 m) (1/100 av cement) och utgör en restprodukt från rökgasrening vid ferro/kiselindustrier. Förutom bättre färska egenskaper erhålls också en tätare betong vilket förbättrar beständigheten. Silika ger dock ökad risk för mikrouppsprickning i tidigt skede vilket ger ökat behov av fullgod härdning efter sprutning. Vanlig dosering av silika är ca. 5-7 % av cementvikten. Säckade torrbruk innehåller ibland silika (framgår oftast inte av förpackningen) vilket betonar vikten av härdningsinsatserna vid användning av dessa produkter. Sprutbetong med silikainblandning kräver mycket god härdning! Flygaska är en restprodukt från rökgasrening vid förbränning av fasta bränslen. Internationellt är flygaska från kolförbränning det vanligaste, medan vi i Sverige i stort sett inte har någon ren kolaska. Istället är t.ex. biobränslen, avfall och blandningar med kol det dominerande. Dessa askors karaktäristika skiljer sig från rena kolaskor och används inte i någon större omfattning vid tillverkning av konstruktionsbetong. Rena kolaskor har väl rundade korn och ger betongen förbättrade färska egenskaper. Halterna av restkol (oförbränt) måste beaktas eftersom höga halter kan ge problem med tillsatsmedels effekt i den färska betongen. 19

4.7.6 Tillsatsmedel Flytmedel används för att förbättra den färska betongens egenskaper. Förr användes vatten för att förbättra t.ex. arbetbarheten, med följd att vct ökade och en sämre betong erhölls. Om flytmedlet används för att minska vattenbehovet kan det också benämnas vattenreducerare. Det finns en stor mängd olika typer av flytmedel (sampolymerer, naftalener, melaminer) som har olika grundkomponenter och olika verkanssätt. Gemensamt för dem alla är att cementkornens yta beläggs eller laddas så att kornen stöter ifrån varandra istället för att bilda flockar (klumpar), vilket håller betongen flytande. Acceleratorer tillsätts våtsprutad betong för att kunna bygga upp tjockare påslag av betong vid ett spruttillfälle. I länder med dåliga bergförhållanden används det även ibland för att få en snabbare hållfasthetsutveckling och därigenom tidig förstärkning. Tidigare var acceleratorer av natriumsilikattyp (vattenglas) det vanligaste. Vattenglas är alkalisilikat i vattenlösning. Lösningen består av alkali- och silikatjoner. I kontakt med kalciumjoner bildas primitiv C-S-H av samma typ som på cementklinkerkornen. Med vattenglas bildas en gel av detta kalciumsilikathydrat i porlösningarna, som håller ihop betongmassan. Nyare typer av acceleratorer brukar ofta betecknas alkalifria eftersom de har låga eller inga halter av kalium och natrium. De fungerar vanligen genom att accelerera den tidiga ettringitbildningen i cementreaktionen. Ettringit (ett strålformigt mineral) som är en mycket vattenrik produkt, bildas dels på ytan av cementkornen, dels som en nätverkliknande struktur i vätskefasen. Denna reaktion som är snabb medför att betongen får mindre fritt vatten och att den förlorar sin rörlighet genom den struktur som byggs upp i vätskan mellan cementkornen. Styrkan är låg, endast några MPa, och beror på mängden tillsatt accelerator. Med tiden börjar accelerationsperioden, cementkornen börjar hydratisera på allvar och fylla ut utrymmet mellan ettringitnålarna. Doseringen av accelerator måste göras med hänsyn till påslagstjocklek, sprutförhållanden, betongsammansättning och målhållfasthet. Överdosering av acceleratorer leder till sänkt hållfasthet (gäller främst vattenglas) och kan även ge ökad krympning med sprickbildning som följd. Vid proportionering av ett recept för vattenglasaccelerator skall hänsyn tas till förlust av t.ex. tryckhållfasthet vid en viss dosering. 20

Hållf. sänkning (%) ELFORSK Dosering (% av cemvikt) 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Figur 4.2 1984) Reduktion av tryckhållfasthet i relation till vattenglastillsats (Burge, Idag har de alkalifria acceleratorerna blivit vanligare. Den här typen av acceleratorer ger inte samma kraftiga reduktion av hållfastheten hos betongen vid normaldosering. Först när de överdoseras kraftigt kan detta inträffa. Vissa fabrikat har också fått försämrad acceleration om betongen, eller utrymmet, vid sprutning håller låga temperaturer (<5 C). Därför bör all sprutning ske vid temperaturer högre än + 5 C. Acceleratortillsatsen skall anges med riktvärde och acceptabel avvikelse! Luftporbildare kan användas för att öka frostbeständigheten hos sprutbetongen. Den extra luftmängden fördelad på många små porer ger frysande vatten expansionsmöjligheter. Det är mycket ovanligt att luftporbildare används i sprutbetongsammanhang. Detta beror främst på att det är svårt att behålla den önskade lufthalten efter sprutning. Anslaget mot underlaget vid sprutning komprimerar sprutbetongen och slår ur en stor del av luften. I försök med våtsprutning har man dock lyckats erhålla önskad lufthalt (4-5 %) efter sprutning genom att ha höga initiella lufthalter (10-15 %). Utan tillsats av luftporbildare verkar också torrsprutad betong klara sig bättre vid provning av frostbeständighet. Det brukar förklaras med att man vid torrsprutning automatiskt får ett visst porsystem som är tillräckligt för att få frostbeständighet. 21

4.7.7 Övriga tillsatsmedel Pumpförbättrare används ibland vid våtsprutning för att smörja betongen så att man får högre fyllnadsgrad i våtsprutor och lägre pumptryck vid transport genom rör och slangar på väg mot munstycket. Enligt leverantörer minskar även återstudsen och därmed spillet av betong vid sprutning. Polymerer kan användas för att ge sprutbetongen vissa önskade egenskaper. Inblandning av polymerer ger ofta bruket benämningen polymermodifierat. Krav på polymerer använda för sprutbetong går att finna i SS-EN 1504-3. Polymerer har vanligen till syfte att förbättra vidhäftningen mot underlaget samt att öka töjbarhet och till viss del även nötningsmotståndet. Polymertillsatser sänker dock tryckhållfastheten på sprutbetongen. Tillsatsmedel skall uppfylla SS-EN 934-2 och/eller SS-EN 934-5 och SS-EN 934-6 4.8 Materialkriterier - säckade bruk Om förtillverkade produkter väljs finns ett antal kriterier som bör vara uppfyllda för att kunna säkerställa ett gott slutresultat. Det normala förfarandet bör vara att följa materialtillverkarens rekommendationer vid tillverkning av torrbruk eller betong för våtsprutning. Nedan ges ett antal tips för hur man ytterligare säkerställer kvaliteten. 4.8.1 Val av bruk Det finns en relativt stor flora av olika förtillverkade (säckade) bruk. Det generella huvudrådet är att man bör känna till brukets ungefärliga sammansättning och dess aktiva komponenter. Det bör framgå om bruket har tillsatser av t.ex. silika eller polymerer för att förbättra brukets egenskaper. Ofta är detta inte klart uttalat, men materialleverantörer måste kunna ge indikationer på vilka aktiva komponenter som bruken har för att de skall få användas av kraftindustrins beställare. Vanligen är bruken väl utprovade med avseende på tekniska egenskaper. Oftast kan exempel på resultat från provningar tillhandahållas av leverantören vid efterfrågan. Även om leverantörens rekommendationer skall vara tillräckliga att följa t.ex. med avseende på lämpliga härdningsinsatser bör man också skaffa sig en egen uppfattning om detta. Förutom aktiva komponenter i bruket finns också en lång rad andra faktorer som måste beaktas vid val av sprutbruk. I 5 sammanfattas ett antal av dessa samt ges några rekommendationer beträffande dem. 22

Tabell 4.5 Faktorer och parametrar som påverkar val av sprutbruk Faktorer som påverkar Parameter att beakta Tumregel val Skikttjocklek Stenmax Skikttjockleken > 3 ggr stenmax, dock minst 20 mm Armeringstäthet Stenmax & sprutbarhet Ca. 10 ggr stenmax, dock helst minst 50 mm Avstånd mellan armering och underlag Stenmax & sprutbarhet Ca. 3 ggr stenmax, dock minst 20 mm Exponeringsmiljö Beständighet Ute = frostbeständighet sulfater= sulfatresistent Underlagsbetongens egenskaper Vidhäftningsförmåga > 1.5 MPa (OBS! Krav ej högre än draghållf. på underlaget) Krav på rörelseförmåga E-modul Rörliga sprickor, välj låg E-modul Krympegenskaper Krympning Tunna skikt, så liten krympning som möjligt Temperatur- & fuktförhållanden vid applicering. Bindetid, värmeutveckling, urvaskningsmotstånd Kyla, fukt = accelerator Köp inte bruket i säcken - ta reda på innehållet! 4.8.2 Mottagningskontroll och lagring Alla bruk som skall användas bör kontrolleras med avseende på att rätt produkt har levererats till arbetsplatsen. För att bruken skall vara fullt användbara måste de lagras så att de är skyddade från fukt och kondens. Om bruken utsätts för fukt kommer cementets hydratation att starta och kan då inte nå full hållfasthet vid sprutning. Så långt det är möjligt bör bruken förvaras i ett torrt och uppvärmt utrymme. Se SS-EN 14487-2:2006, avsn. 7.1. 23

4.9 Proportionering och blandning Ett väl sammansatt sprutbruk som är anpassat till sprutmetod och konstruktionstjocklekar ger en sprutbetong som har god sprutbarhet, liten återstuds, hög kompaktion, begränsade damningsproblem, bra hållfasthet och liten krympning. Nedan behandlas parametrar som är viktiga för att skapa grundförutsättningarna till en lyckad reparation med sprutbetong. Vid val av säckade bruk är siktkurvorna redan komponerade för bästa resultat i avsedda tillämpningar. Oftast är de en del av produktutvecklingen och således inte tillgängliga för användaren. Vid egen produktion av torrblandning för betongsprutning gäller krav på blandningsutrustningen enligt SS-EN 14487-2:2006, avsnitt. 7.2. 4.9.1 Ballastsammansättning Även vid blandning av eget torrbruk är ibland möjligheterna att påverka siktkurvan begränsade eftersom man ställs inför ett naturmaterial som har en viss fördelning. Men när man kan påverka och optimera siktkurvorna så bör detta göras. I Figur 4.3 visas ett intervall för lämpliga siktkurvor beroende på sprutmetod. Om förtillverkade (säckade) bruk används bör man som ett minimum förvissa sig om vilken maximal stenstorlek torrbruket har. Om möjligt kan det vara bra att känna till siktkurvan också. Ballastens siktkurva styr till stor del hur mycket återstuds och damning det blir när man sprutar. Valet av maximal stenstorlek kan påverka krympningen eftersom stor ballast ger mindre krympning. Som framgår av Tabell 4. styr maximal stenstorlek också vilken skikttjocklek som är lämplig. Maximal stenstorlek ska också väljas så att den är anpassad för slangdiameter och avstånd mellan eventuella armeringsstänger och underliggande betong. Figur 4.3 Lämpliga siktkurvor för sprutbetong. Torrsprutning (VÄNSTER) och våtsprutning (HÖGER). (Betonghandboken reparation, 1988). 4.9.2 Blandningsförhållanden Vilket förhållande mellan cement : ballast : vatten som skall råda beror till stor del av önskade egenskaper hos den färska och hårdnade sprutbetongen. Några tumregler vad gäller förhållandet är att man bör sikta på ca. 1:3 (cement:ballast) och 24