Moisture Conditions and Frost Resistance of Concrete in Hydraulic Structures Martin Rosenqvist SVC-dagarna 2014.03.10
Bakgrund Elforsk SBUF SVC Vattenfall Huvudhandledare: Biträdande handledare: - Lars Wadsö - Manouchehr Hassanzadeh - Katja Fridh
Agenda Vattenbyggnader i Sverige Klimatförhållanden Skador i vattenlinjen Tjälskjutning i betong Sammanfattning
Vattenbyggnader i Sverige Vattenbyggnader Hamnar, kanaler ~ 30 000 broar 1 800 vattenkraftverk 16 200 MW 65 TWh 45% av Sveriges elbehov Konstruktioner i sjöar och vattendrag 100-tals miljarder kronor
Klimatförhållanden ett problem? Temperaturvariationer Långa perioder med kyla Nollpassager på vår och höst A C Istäcke Is i vattenlinjen B D
Skador längs vattenlinjen
Skador längs vattenlinjen Är fryscykler orsaken? Examensarbete Utveckla provningsmetod vct 0,65 & 0,45 Provkroppar 150x150x70 mm 3 50 fryscykler 8 h frysning (-36 C) 5 h upptining (+10 C)
Skador längs vattenlinjen vct 0,65 Skador i och under vattenlinjen efter 12 fryscykler Ökande skadegrad Friläggning av ballast Skador liknande de i verkligheten vct 0.45 med luftinblandning Inga skador 0 cykler 51 cykler
Skador längs vattenlinjen vct 0,62 1930 1950 Cement: 325 kg/m 3 Ingen luftinbladning Lufthalt 2,6% 7.5 h frysning 4.5 h upptining 112 fryscykler A 0 cykler 112 cykler B Mindre ytliga skador längs vattenlinjen
Skador längs vattenlinjen vct 0,54 1950 1970 Cement: 300 kg/m 3 Luftinblandning Lufthalt 4,1% Inga ytliga skador längs vattenlinjen A 0 cykler 112 cykler B
Skador längs vattenlinjen Samverkan mellan flera nedbrytningsmekanismer? Frysning Nötning Urlakning Synergi
Skador längs vattenlinjen Provkroppar av betong med vct 0,62 och 0,54 Urlakning i avjoniserat vatten titrerat till konstant ph 7 och ph 4 Frysning i avjoniserat vatten baserat på Boråsmetoden Nötning genom skrubbning med stålborste (10 gånger) Urlakning (1 vecka) + frysning (1 vecka) + nötning 4 gånger
Skador längs vattenlinjen Avskalning orsakad av olika kombinationer av mekanismer Större avskalning för vct 0,62 än för vct 0,54
Skador längs vattenlinjen A D Frysning B E Urlakning, frysning, nötning C F Förstoring
Skador längs vattenlinjen summering Frysning kan orsaka mindre skador längs vattenlinjen Betongkvaliteten är avgörande Samverkan mellan nedbrytningsmekanismer i verkligheten Urlakning, frysning och nötning Urlakning försämrar ytans frostbeständighet Reparationsåtgärder beständighet mot urlakning
Problemfrågeställningar Vilka nedbrytningsmekanismer kan föranleda successiv nedbrytning av betongen vid vattenlinjen? - 0 + Kan tjälskjutning inträffa i hårdnad betong? I så fall, under vilka förhållanden kan det inträffa?
Tjälskjutning i betong (Sveriges Radio, 2011) WATER CONCRETE AIR + HEAT FLOW + MOISTURE FLOW FREEZING FRONT HEAT FLOW
Tjälskjutning i betong misstänkt fall Valvdamm 1941-1944 L = 33 m H = 8 m T = 350 mm A C Skador D = < 150 mm D Åtgärdad B E
Tjälskjutning i betong Provkroppar av åtta betongkvaliteter mellan vct 0,5 och 1,4 Provkroppar: Oskadad betong Provkroppar: Frostskadad betong Torkats vid 105 C, vattenmättats och frysts en gång (-20 C) Inre sprickbildning Provkroppar: Ingjutna pappersskikt Tre pappersskikt 110x110 mm 2 har gjutits in för att utgöra en försvagning i betongen. Förvaring +20 C och 65% RF Minst en månad
Tjälskjutning i betong Försöksuppställning Ovansidan utsatt för frysning Undersidan nedsänkt i vatten
Tjälskjutning frostskadad betong Tjälskjutning i samtliga provkroppar inom en veckas tid
Tjälskjutning i betong summering Tjälskjutning sker omgående i betong med inre frostskador Risk för tjälskjutning i betong med inre försvagningar, vct 0,5 Risk för tjälskjutning i oskadad betong med vct 0,9 Verkligheten fuktupptagning, temperatur, varaktighet
Sammanfattning Skador längs vattenlinjen Betongkvaliteten avgörande för ytans frostbeständighet Urlakning försämrar ytans frostbeständighet Tjälskjutning i betong Ingen risk i oskadad betong av normal kvalitet Risk i försvagad och frostskadad betong Fuktupptagning i betong över tid Risk för att frostbeständigheten försämras Kan öppna upp för andra skademekanismer
Licentiatuppsats framlagd 2013-08-23 http://www.byggnadsmaterial.lth.se/publikationer/