Avverkning av betong & pågjutning med sprutbetong Kravställande, normer & standarder Johan Silfwerbrand Brobyggnad, Byggvetenskap, KTH
Disposition Avverkningsmetoder Vattenbilning myndighetskrav Pågjutning & sprutbetong Vidhäftning Reparationsstandarden Funktionskrav Förslag till förändringar Kommittéarbetet 2
Avverkningsmetoder Metod Blästring Flamrensning Fräsning Mekanisk bilning Vattenbilning Sand el. stålkulor Roterande lameller Mikrosprickor? Eldsflammor Tryckluftsdriven mejsling Högtrycksspolning Selektiv? Verkningssätt Djupverkan? Nej Nej Nej Nej Nej Nej? Ja Nej Ja Ja Nej Ja Ja Ja Nej 3
Selektiv vattenbilning Definition: Selective water-jetting water-jetting causing removal of deteriorated concrete while leaving sound concrete intact. (vattenbilning som leder till avverkning av skadad betong men lämnar oskadad betong intakt.) Ur kommande förslag till revision av EN 1504-10. 4
Vattenbilningsutveckling 1 (2) 1984 2009 5
Vattenbilningsutveckling 2 (2) 1980-talets början: vattenbilningen kommer till Sverige. 1984 (?): provning med stor platta för undersökning av selektivitet. 1986: obligatoriska plattprov för vattenbilare+utrustning. 1995: svensk-norsk revidering av proceduren. 1999: översyn av provningsförfarandet. 2002 (1 juli): VV:s Selektiv vattenbilning börjar gälla. 6
Kvalitetssystemet Tidigare Vattenbilare och vattenbilningsutrustning provas samtidigt Idag Vattenbilningsutrustningen provas separat (en gång per modell) Utbildning av arbetsledare och operatör Kvalitetssäkring och verifikation (på bygget) 7
Utbildningen Behörighetskurs fyra heldagar Examination = tentamen Ur innehållet: Grundläggande betongkunskap Reparationsteknik Vattenbilningsteknik Kvalitetssäkring 8
Testplattor för att säkerställa utrustningens prestanda Foton från www.conjet.se 9
Vilka krav ställer man på bilningen? Rent vatten Avslutningens kanter Selektivitet Bilning bakom armeringen utan skuggor Bilning utan att hål och pipor bildas Råhet Bullerkrav och krav på att vatten och bilningsrester tas om hand. 10
Vanliga reparationsalternativ Platsgjuten betong med eller utan armering Platsgjuten fiberbetong Sprutbetong Sprutbetong med fibrer 11
Amerikanska alternativ a) Concrete b) Low w/cm concrete c) Silica-fume concrete d) Polymer-modified concrete e) Polymer concrete f) Magnesiumammoniumphosphate-cement concrete (MAPCC) g) Cement mortar h) Silica-fume mortar i) Polymer-modified mortar j) Polymer mortar k) Magnesiumammoniumphosphate-cement mortar (MAPCM) Ur: ACI 546.3R 12
Alternativet sprutbetong
Reparation med sprutbetong på undersidor & vertikala ytor 14
Torr- eller våtsprutning? Torrsprutning Var tillsätts vatten? I munstycket Våtsprutning I blandningen Kapacitet (m 3 /h) 6-12 < 30 Utg.hastighet (m/s) 70-100 25-35 Återslag (%) < 30 5-15 Övrigt Lång internat. erfarenhet. Dominerar i Norge. 15
Favorit i repris Kan sprutbetong användas för reparation av vertikala ytor och undersidor? Hur fungerar den reparerade betongkonstruktionen vid statisk och utmattande last? Hur påverkar läget för armeringen mht fogytan resultaten? Silfwerbrand (1988) 16
Var ligger armeringen? A: i gammal betong. B: i fogen mellan gammal betong och sprutbetong. C: i sprutbetongen.
Tillverkning av provbalkar Gjutning av fyra plattor. Vattenbilning av tre av plattorna till varierande djup. Torrsprutning upp till ursprunglig nivå. Sågning av balkar ur plattorna. Statisk provning av fyra balkar. Utmattningsprovning av åtta balkar. 18
Torrsprutning i ett eller flera skikt 19
Provbalkar sågas ur provplattor 20
Provbalkar 300 21
Verkligt läge för fogen 22
Statisk och utmattande provning 23
Brottyper Segt böjbrott Sprött skjuv- & förankringsbrott Segt böjbrott Segt böjbrott 24
Antal cykler vid utmattningsbrott Balk nr Antal cykler Brottyp A1 A3 B1 B3 C1 C3 R1 R3 313 000 Böj 205 000 Böj 23 000 Skjuv & förankring 20 000 Skjuv & förankring 227 000 Böj 166 000 Böj 268 000 Böj 220 000 Böj 25
Slutsatser Sprutbetong lämpligt för reparation av vertikala ytor och undersidor. Vattenbilning, rengöring och sprutning måste alla utföras väl. Fogytan mellan gammal betong och sprutbetong får inte sammanfalla med armeringsplanet. 26
Fritt avstånd bakom armering (om > 30 % av omkretsen frilagts) d max + 5 mm Gäller generellt, ej bara sprutbetong. 27
Reparationsstandarden SS-EN 1504 Betongkonstruktioner produkter och system för skydd och reparation 1. Definitioner 2. Ytskyddsprodukter för betong 3. Reparation 4. Produkter för vidhäftning mot betong 5. Injektering av betong 6. Material för förankring av armering 7. Material för skydd mot armeringskorrosion 8. Kvalitetsstyrning och utvärdering av överensstämmelse 9. Allmänna principer för val av produkter och system 10.Utförande 28
Om standarder Standarder skall öka kvalitet, öka produktivitet och underlätta handel. Svårt att skriva standarder om bygg, ännu svårare om reparation och svårast om utförande av reparation. Reparation är fortfarande mycket trial & error och hantverk. Standarden skall inte vara en handbok. 29
Innehåll i utförandestandarden Olika typer av reparationer Pågjutningar Sprutbetong Sprickreparationer Ytskydd Förstärkning med olika laminat 30
Fokusering Pågjutningar och sprutbetong är kanske vanligast. Gemensamt för dem är vidhäftningens betydelse för verkningssätt, kvalitet och beständighet. 31
Varför god vidhäftning? God vidhäftning ger större bärförmåga och mindre deformationer. God vidhäftning förhindrar vatten och salt att spridas i fogytan. God vidhäftning ger mindre sprickbredder. 32
Faktorer som påverkar vidhäftningen Miljö Utmattning Tidig trafik Tid HÄRDN VIBRERIN Gjutning Pågjutning Vidhäftbruk Förvattn RENHET Råhet GJUTHUD MIKROSP Underlag 0 1 2 3 Betydelse Silfwerbrand & Beushausen (2005) 33
Faktorer som påverkar vidhäftningen mest och därnäst Motgjutningsytans renhet Frihet från mikrosprickor Frihet från gjuthud (laitanceskikt) God vibrering God härdning Förvattning Pågjutningens egenskaper Tid 34
Trender inom bygg Ökat fokus mot hållbarhet och produktivitetsförbättringar. Funktionsentreprenaden lyfts fram som en lösning. Kan vi ställa funktionskrav på en reparation? 35
Ja, åtminstone på vidhäftning Vanligt krav: σ 1 MPa. 36
Exempel på funktionskrav Vi vet att vattenbilning + noggrant utförande ger goda förutsättningar. Men om vi föreskriver vattenbilning så riskerar vi a) att stoppa utvecklingen av andra goda avverkningsmetoder. b) att slentrianmässigt godkänna vattenbilningsutrustning med låg kvalitet. 37
Lösning Ersätt deskriptiva avtalsparagrafer med funktionskrav. Utveckla provningsmetoder med tillhörande kravnivåer som ger minst samma kvalitet som den deskriptiva paragrafen ger idag. 38
Kvalitetssäkring av vidhäftande pågjutning (sprutbetong) Funktionskrav möjliga genom traditionell kärnborrning & vidhäftningsprovning. Nackdelar: 1. Kostnader (statistiska krav många kärnor) 2. Lokala skador (vid varje kärna) 3. Förseningar (undertamp bilning & nygjutning) 39
Önskemål för ett nytt alternativ 1. Kostnadseffektiv provning 2. Tillförlitliga provningsresultat 3. Stark korrelation mellan provningsresultat och kvaliteten på reparationen (här = vidhäftande pågjutning) 40
Svenska förslaget 1. Ställ krav på motgjutningsytan. 2. Konkreta exempel: renhet, frånvaro av mikrosprickor & råhet. 3. Komplettera med vidhäftningsprov med låg provningsfrekvens för att kvalitetssäkra hela processen. 41
Provningsmetoder 1. Renhet enligt förslag från amerikanska metoder för andra ytor. 2. Mikrosprickfrihet enligt förslag från Courard m.fl. (2005). 3. Råhet med metod Vägverket använt för vattenbilade ytor sedan 1980-talet. 42
1. Renhet En vit, ren duk av specificerat material förs i ett S-format mönster över tre ytor 0,3 0,3 m 2. Nedsmutsningen mäts okulärt på duken. 43
2. Mikrosprickfrihet Borrning av kärnor Φ = 100 mm som klyvs och vars översta del analyseras i mikroskop. 44
Mikroskopering & sprickkartering y 20 mm x Total crack length 100 mm Längden på de mikrosprickor vars sprickbredd överstiger 0,03 mm identifieras och mäts. 45
Mikrosprickor Mekanisk bilning Vattenbilning 46
Uppmätta mikrosprickor Laboratorieprovning som visar uppmätt total mikrospricklängd (vä kolumn) & antal sprickor (hö) för mekanisk bilning (hammarvikt i kg) jämfört med vattenbilning (HPW) Courard m.fl. (1995) 47
3. Råhet Råheten visserligen av underordnad vikt men säger ändå något om bilningen. Dessutom: Enkel att mäta. 10 mm 2a Silfwerbrand (1986) 48
Vattenbilning & mekanisk bilning Silfwerbrand (198?) 49
Renhet i fokus Renheten kanske viktigast för god vidhäftning. Få studier genomförda om renheten & vidhäftning. Examensarbete på KTH 2012 ett undantag. 50
Examensarbetet stöder nya standardförslaget Ett examensarbete på KTH Haninge har undersökt metoden för provning av renhet. Resultatet visar att metoden fungerar praktiskt och är både reproducerbar & repeterbar. Resultatet visar att renheten är viktig för ett gott resultat, men. Abdiraxman & Ndayizeye (2012) 51
Försöksmetodik 1 (2) Gjutning Vattenbilning Pågjutning Dragprovning 52
Försöksmetodik 2 (2) Material som användes i försöken Renhetsprovning: Konstaterat byggdamm Disposition av provplattorna 53
Ingående föroreningar Byggdamm Fläckvis olja Heltäckande olja Byggdamm + fläckvis olja (+ referens = ren yta) 54
Försöksresultat Typ av förorening Medel-värd e m (MPa) Lägsta värde (MPa) Standard-a vvikelse s (MPa) Andel (%) prov med värde < 0,5 MPa Ren yta 2,09 1,06 0,94 0 Byggdamm 1,18 0,55 0,62 0 Byggdamm 1,06 0,00 1,08 50 + fläckig olja Fläckig olja 0,72 0,00 1,24 67 Täckande olja 0 0 0 100 55
Resultaten inte helt entydiga Föroreningar i form av täckande olja innebär en väsentlig reduktion av vidhäftningen, i många fall kan vidhäftningen helt försvinna. Föroreningar i form av byggdamm (betongdamm och träflis) eller fläckvis olja ökar risken för dålig vidhäftning även om inte varje enskilt prov nödvändigtvis behöver uppvisa låga värden. Pågjutningsbetongen verkar under vissa omständigheter kunna absorbera en viss mängd föroreningar så att god vidhäftning uppnås. 56
Det internationella kommittéarbetet Arbetet sker inom TC 104 SC 8 WG 9. Deltagande länder BE, DE, FI, NO, PL & SE. Ordförandeland: Sverige (med M Hassanzadeh). Första möte: 10 sept. 2012 i Stockholm. Preliminärt slutdatum: Dec.. 57
Slutord Reparationer allt viktigare. Pågjutningar och reparationer med sprutbetong mycket vanliga reparationsåtgärder. God vidhäftning nyckel till gott resultat. Funktionskrav på motgjutningsytan säkerställer kvalitet till lägre pris. Svenska förslag på renhet, mikrosprickfrihet och råhet lanseras internationellt. 58