Frågeställningar kring beständig betong avseende ballastmaterial vid säkerhetshöjande åtgärder i Järpströmmen/Håckren Ett beställarperspektiv Stefan Norberg Fortum Marcus Hautakoski Vattenregleringsföretagen
Järpströmmen Håckren
Fakta Järpströmmen Ägare kraftverk: Fortum Projekt Järpströmmen Säkerhetshöjande åtgärder Ägare damm: 2/3 Fortum, 1/3 IVF Idrifttagen 1944 Konsekvensklass enl. RIDAS: 1 Flödesdimensioneringsklass: I Fallhöjd: 65 meter Magasinsvolym: 505 Mm 3 (Kallsjön) Utbyggnadseffekt/Årsproduktion: 114 MW/415 GWh
2010-2013 Projekt Järpströmmen Säkerhetshöjande åtgärder Reparation av frostskadad betong Förbättring av stabilitet för att uppfylla RIDAS krav Igensättning av flottningsutskovet Bro över utskoven Luckrenoveringar Dammätning mm
Betongarbeten Projekt Järpströmmen Säkerhetshöjande åtgärder Reparation frostskadad betong på i princip hela dammens ytor Ny brobana Igengjutning av oanvänt flottningsutskov Mängder Rivning av befintlig betong ca 2000 m 2 Ny betong 1900 m 3 (inkl. ny brobana)
Certifierad fabriksbetongtillverkare Betong ska uppfylla kraven i: SS-EN 206-1 SS 13 70 03 (användning av SS-EN 206-1 i Sverige) Ballastmaterial / ASR
Vad säger normerna om motstånd mot ASR??? SS-EN-206-1 Delmaterial skall vara lämpliga för avsedd användning i betong och får inte innehålla skadliga beståndsdelar i sådan mängd att det kan vara menligt för betongens beständighet eller orsaka korrosion hos armeringen. När allmän lämplighet är påvisad för ett delmaterial innebär det inte att lämplighet påvisats för varje användningsområde och för varje betongsammansättning. I betong enligt EN-206-1 får enbart sådant delmaterial användas som har påvisats vara lämpligt för den avsedda användningen. När ballast innehåller former av silika som är känsliga för angrepp av alkali (Na 2 O och K 2 O som härrör från cement eller från andra ursprungskällor) och betongen är exponerad för fukt, skall åtgärder vidtagas för att förebygga skadlig alkali-silika-reaktion genom att använda förfaranden med påvisad lämplighet. Normen anmärker att Förebyggande åtgärder som är anpassade till ballastens geologiska ursprung bör följas under beaktande av tidigare långtidserfarenhet från den särskilda kombinationen av cement och ballast.
Vad säger normerna om motstånd mot ASR??? SS 13 70 03 (användning av EN-206 i Sverige) Ballast till betong som ska användas i fuktiga miljöer får inte innehålla alkalireaktiva mineral i sådan mängd att betongens bärförmåga, stadga eller beständighet äventyras. Om miljön är kloridhaltig, eller betongens totala halt vattenlösliga alkali är större än 3,0 kg/m 3 (Ett sätt att begränsa det totala alkaliinnehållet är att använda ett lågalkaliskt cement) kompletteras analys enligt SS-EN 932-3 med en kvantitativ petrografisk analys som omfattar en bedömning av ballastens alkalisilikareaktivitet. 3) SS 13 70 03 ställer inga krav på deklaration av filler och dess ASR-egenskaper men normen påpekar att Viss försiktighet bör iakttas vid användning av känt reaktiva fillermaterial
Vad säger normerna om motstånd mot ASR??? 3) Som exempel har RILEM tagit fram sådana metoder: RILEM AAR1 är en kvantitativ petrografisk analys för ballast till betong. Ballast som innehåller mindre än 15 % alkalireaktiva eller potentiellt alkalireaktiva partiklar betraktas normalt som lågreaktiv. Om man inte på detta sätt kan utesluta alkalireaktivitet kan man prova enligt RILEM AAR2 eller RILEM AAR3. RILEM AAR2 är en snabb metod medan RILEM AAR3 är en långtidsprovning, 52 veckor. Som maxvärde rekommenderas för RILEM AAR2 0,10 % expansion efter 14 dygn om prismor 25 25 258 mm används och 0,25 % efter 28 dygn för 40 40 160 mm prismor. För RILEM AAR3 rekommenderas att maxvärdet sätts till 0,050 % efter 1 år.
Enligt kontrakt mellan Fortum och entreprenören för ombyggnadsprojektet skulle det redovisas Petrografisk analys av ballastmaterialet för beställarens godkännande.
Betongleverantören/entreprenören genomförde efter beställarens krav i upphandlingen Petrografisk analys enligt RILEM AAR1 på fyra stycken aktuella ballasttäkter. Resultat (Halten av potentiellt ASR-reaktiva komponenter) Täkt 1: 46% Täkt 2: 7% Täkt 3: 17% Täkt 4: 54% Betongfabrik
Den lokala ballasten som den för projektet aktuella betongstationen normalt använder var från täkter som överskred gränsvärdet 15 %. Betongleverantören föreslog två åtgärder: Tillverkning av betong med lokal ballast och föreskriven LAcement efter godkännande av entreprenör/byggherre. Transport av ballast från godkänd täkt till aktuell betongstation alternativt tillverkning av betongen på annan betongstation. Detta valdes!
I efterföljande projektmöte med inblandade parter bestäms vilken ballast som skall ingå i betongen till Järpströmmen. Betongleverantören menar att man följer SFFs kvalitetsmanual och att betongen tillverkas enligt SS-EN-206-1. De refererar till ett annat vattenkraftsprojekt i området nytt utskov Håckren (färdigt 2008). De hänvisar också till att betongfabriken varit i drift i 30 år och att de inte hört om några skador. Fortum påpekar att det tar lång tid för denna typ av ASR-skador att utvecklas och att det kan vara mycket svårt att okulärt fastställa om skador finns. Enda säkra sättet att påvisa långtidserfarenhet är att ta prover. Fortum ansåg att det är viktigt att följa normen när det gäller kravet på påvisad långtidserfarenhet om man skall använda ballast innehållande ASR-reaktiva beståndsdelar. Det påpekades också att man i Norrland funnit skador på dammar där man inte förväntat sig detta mht valet av cementtyp.
Vad hände sedan? Prover (borrkärnor) togs ur nygjutna konstruktioner analyserades (strukturanalys) och visade på innehåll av ASRreaktiv ballast (dock <15%) samt att en begränsad ASRreaktion skett i betongen. Långtidsprovning enligt Rilem AAR 3 utfördes maj 2012-maj 2013 på fyra prover. Inget av proven översteg den enligt RILEM AAR3 metoden högsta rekommenderade expansionen på 0,05% efter 52 veckor.
Projektet i Håckren då? 2006-2008 Nytt ytutskov (betongarbeten ca 3500 m 3 ) Beställaren var tillfredsställd med att betongfabriken var certifierad, ingen petrografisk analys etc. krävdes inför arbetena. Betongen ser bra ut överlag bortsett från en del temperatursprickor.
Håckren I Elforsk rapport 13:55 Risker för alkalisilikareaktion i dammar av betong med lågalkaliska cement och ballast från fjällbergarter Undersökning av fyra dammar var Håckren en av de undersökta anläggningarna. Undersökningarna bestod bl.a. av: Okulär besiktning på plats Petrografiska analyser i planslip och tunnslip av betong och ballast Analys av alkalihalt i cementpastor Provning av ballastens alkalireaktivitet (mätning av expansion typ RILEM AAR-3)
Håckren - resultat Håckren som består till största delen av betong från den närmaste betongfabriken och sannolikt bestående av den ballast man valde bort i Järpströmmen. Ballasten visade sig innehålla >25% potentiellt reaktiva bergarter. Slutsatsen blev att risken för ASR-relaterade skador ändå bedöms som mycket liten, även på lång sikt (100 år).
Slutsatser/frågeställningar Beställarsidan har inte engagerat sig i denna fråga. Betongindustrierna levererar ändå. Ingen som klagat Betongleverantörerna ställer sig bakom certifieringsorganen som inte ställer krav på denna provning. Mer eller mindre upp till beställaren att utföra ASR-provning. Anläggningsägarna bör driva denna fråga eftersom de har det längsta tidsperspektivet. Entreprenörernas och leverantörernas ekonomiska intresse sträcker sig under garantitiden vilket är kanske max 5 år. Det är inte självklart vart i landet dessa problem dyker upp. Det är inte heller självklart att lågalkalisk cement (anl. Cement) skyddar mot ASR-reaktion. Alkali kan också tillföras senare under betongens livslängd.
Slutsatser/frågeställningar Ett första steg i varje projekt är att man alltid bör får redovisat en petrografisk analys av ballastmaterialet. Ett andra steg är att man visar upp långtidsprover på olika betongrecept. Kostnader för detta kommer kanske att belasta beställare framöver men sett till kostnad/m 3 betong så är det inte mycket Andra betongegenskaper är lättare att prova med i princip momentana svar. ASR-provning kräver framförhållning!
Frågor och synpunkter???
Tack för oss!