Issuu on Google+

TEMA: Sveriges Äldsta Byggtidning

Betongbyggnadsteknik

Effektivare betongbyggande Nr 7 • 2008 Oktober 100:e årgången


®

STRUX 90/40 Innovativ armering med syntetisk makro-fiber

Grace Construction Products Den nya tidens armering för betonggolv, platta på mark, kompositbjälklag och prefab. Kan med fördel användas i djurstallar och på gång-/cykelbanor. • • • • •

Förbättrar mekaniska egenskaper Ersätter armeringsnät och/eller stålfibrer Kostnadseffektiv armering Inga Rostfläckar Kan användas där annan armering kan skada djur, människor eller fordon.

www.graceconstruction.com 042-167800

070912_STRUX_AD_SWED.indd 1

24/9/07 09:09:14


Gör jobbet enkelt!

Design Funktion Säkerhet Fräsch och smart design som framhäver inredningen i allmänna byggnader, shoppingcentra eller privata bostäder.

Tel: 0290-295 50

www.cibeslift.com

Grundläggningsutrustning från Atlas Copco Vi kan erbjuda ett komplett sortiment av grundläggningsutrustning inom förstärkning, foderrörsdrivning och injektering. Våra produkter används idag av entreprenörer från hela världen och bidrar med en totalkvalitet på hela utförandet. Välkommen att kontakta oss för ett ¿QDQVLHOOWI|UVODJ

BETONGELEMENT DALADEKK bjälklag kan monteras snabbt, enkelt och stämpfritt. Passar de flesta stommaterial som trä, betong och stål. Ger en slät överyta att gå på under byggprocessen. Kan belastas med t ex skivmaterial (logistikvänligt). Gott om utrymme för installationer och ljudklass A uppmätt vid fältmätningar. För mer info om våra produkter se vår hemsida eller ring. 0241-23500, www.dalacement.se Bygg & teknik 7/08

Atlas Copco CMT Sweden AB 105 23 Stockholm Tel: 020-78 44 55 www.atlascopco.se

3


.YHET

¯NTLIGENGÍRDETATTGÚRALIKABRABETONGAVBERGSOMAV

KROSSADBALLASTMEDKUBISKAKORN PERFEKTFORMADEFÚRBETONG

NATURGRUS

TILLVERKNING

)SJËLVAVERKETHARBETONGMEDHELKROSSIVISSAFALLËNNU

.ËSTASTEGËRATTHITTARËTTPROPORTIONERING0Í3IKAHARVI

BËTTREEGENSKAPERËNBETONGGJORDPÍGRUS$ETKRËVERBARA

BLANDANNATUTVECKLATTILLSATSMEDELSOMGÚRDETMÚJLIGTATT

ATTMANTËNKERTILLLITEEXTRA

PRODUCERAFROSTBESTËNDIGBETONGMEDKROSSBALLAST

&ÚRDETFÚRSTAGËLLERDETATTHITTARËTTMETODFÚRSJËLVA

2ESULTATETËRENSTABILBETONGMEDLJUSA SLËTAYTORSOM

KROSSNINGEN4IDIGAREBETYDDEHELKROSSSKROVLIGAOCHmISIGA

HÍLLERSOMBERGET

PARTIKLAR SVÍRAATTGÚRABETONGAV)DAGGÍRDETATTTILLVERKA

6ILLDUVETAMER VËLKOMMENATTHÚRAAVDIG

3IKA3VERIGE!" 4EL  INFO SESIKACOM WWWSIKASE


I detta nummer

• • • • • • • • • • • • •

Byggnytt Produktnytt Ny teknik och nya material för brobyggnad Peter Harryson Industrialiserat byggande med platsgjuten betong Markus Peterson Sprickbegränsning med fiberbetong i pågjutningar Jonas Carlswärd Krympning av sprutbetong Jonas Holmgren och Björn Lagerblad Effekten av täckskikt på sprickinitierad korrosion Kristian Tammo Byggfrågan Tillståndsbedömning av betongkonstruktioner genom mätning Björn Täljsten Stötvågs- och splitterbelastade betongkonstruktioner Ulrika Nyström et al Frågor inför impregnering av betong med silaner Ralejs Tepfers Uttorkning av byggfukt i golvsystem under stålsyllar Bertil Persson Insänt 1 Det gör ont att vara byggare i en föränderlig värld – några reflektioner Per Kämpe Krossberg till bergkross Kjell Wallin Funktionsanpassad ballastoptimering för självkompakterande betong Sofia Utsi och Jan-Erik Jonasson Insänt 2 Tendensmodell för hållfasthets- och värmeutveckling i betong med flygaska Jan-Erik Jonasson och Sofia Utsi Självkompakterande lättballastbetong för fasadelement och bjälklagspågjutning Johnny Johansson och Thomas Johansson Förtätning av städer – en ökad risk för människor och miljö Louise Bengtsson Nytt koncept för att ta hand om betongfukten Jonas Carlswärd et al

8 10

12 20 25 30 35 38 40 46 50 53 58

59 60 64 69 70

74 79 81

OMSLAGSFOTO: STIG DAHLIN KAKNÄSTORNET I STOCKHOLM, BELÖNAD BETONGBYGGNAD

Chefredaktör och ansvarig utgivare: STIG DAHLIN Annonschef: ROLAND DAHLIN Prenumerationer: MARCUS DAHLIN Copyright©: Förlags AB Bygg & teknik Redaktion och annonsavdelning: Box 190 99, 104 32 Stockholm Besöksadress: Sveavägen 116, Stockholm Telefon: 08-612 17 50, Telefax: 08-612 54 81 Hemsida: www.byggteknikforlaget.se E-post: förnamn@byggteknikforlaget.se

Tryckeri: Grafiska Punkten AB, Växjö

ISSN 0281-658X Bygg & teknik 7/08

Bilaga medföljer

ledare

Sämst på företagande

Den svenska skolan har misslyckats med att föra in entreprenörskapet i undervisningen och stimulera till företagande. Sverige hamnar tillsammans med Danmark i botten vid en jämförelse mellan 28 länder. Det visar Företagarförbundets nya rapport ”Entreprenörskap i skolan”. Endast var fjärde svensk anser enligt undersökningen – som jämfört 25 EU-länder samt USA, Island och Norge – att deras utbildning bidrog till att intressera dem för företagande, vilket är klart lägre än det europeiska genomsnittet. Även när det handlar om att stärka initiativförmågan och attityden till entreprenörskap placerar sig den svenska skolan lågt jämfört med skolorna i andra länder. Bara tio procent av de sysselsatta i Sverige är företagare, medan motsvarande andel i EU är cirka 15 procent. Camilla Littorin som är förbundssekreterare på Företagarförbundet anser att skatterna och bristen på ett fungerande trygghetssystem för småföretagare spelar förstås in, men nu finns det även bevis för att negativa attityder till företagande grundläggs redan i skolan.

”Entreprenörskap och företagande måste bli ett signum” Camilla Littorin menar att den svenska skolan inte lyckas få eleverna att vilja bli företagare och att skolan inte ens biStig Dahlin drar till att öka förståelsen för företagarens roll i samhället. chefredaktör Hon betonar att det är alarmerande i en tid när vi behöver fler företagare för att öka tillväxten och skapa arbetstillfällen. Den föga smickrande rankingen har baserats på fyra olika frågor, och inte i en enda av frågorna placerar sig Sverige bland de 20 bästa länderna. Irland och Slovenien toppar listan, men även två av våra grannländer placerar sig högt: Finland och Island återfinns på plats sex respektive sju. Det är ytterst allvarligt att den svenska skolan missar ett av sina viktigaste mål. Utan företagare och välutbildad arbetskraft står sig Sverige slätt i den framtida, internationella konkurrensen. För ett litet land i Europas utkant, som vill behålla sitt välstånd, måste entreprenörskap och företagande bli ett signum.

––––––––––––––––––––––––––– Nr 1 v 3 Nr 5 v 32 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 2 v 9 Nr 6 v 37 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 3 v 15 Nr 7 v 42 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 4 v 21 Nr 8 v 47 –––––––––––––––––––––––––––

Eftertryck och kopiering av text och bild ej tillåtet utan redaktionens medgivande.

Nummer 7 • 2 008 Okto ber Årg ång 100 TS-kontrollerad fackpressupplaga 2007: 6 700 ex Medlem av

Helårsprenumeration, 2008: 368 kr + moms Bankgiro 734-5531 Lösnummerpris 55 kronor

5


Beviset på kvalitet i byggbranschen. Vill du få din produkt godkänd? Satsar du på Europamarknaden? Vill du ha ett certifikat som bekräftar din kompetens? Ta då vägen via den oberoende parten SITAC. Vi är ett konsultföretag som fungerar både som samarbetspartner och verktyg för företagare inom bygg- och anläggningsbranschen. För mer information, ring   eller gå in på www.sitac.se

SITAC, Swedish Institute for Technical Approval in Construction, certifierar produkter och personal inom byggbranschen för en svensk och europeisk marknad.

En vass gänga vår styrka Starkare och snabbare infästningar utan plugg.

Med Multi Monti gör du säkra infästningar direkt i betong, sten, tegel och andra murverk – helt utan plugg. Vår patenterade skruv med vassa sågtänder, skär gängor i skruvhålets väggar, utan sprängverkan. Du borrar mindre hål, närmare hörn och kanter med liten risk för sprickbildning. Lär dig mer på: www.heco.se

Branschunikt ETA-certifikat för innovativ funktion.

Nyhems Industriområde, 330 33 Hillerstorp. 0370 -37 51 00. www.heco.se

6

Bygg & teknik 7/08


PROMASTOP®-U

MASTERBOARD®

PROMATECT® 100 MASTERBOARD®

PROMATECT® H/100

PROMATECT® L/100

PROMASTOP® CSP/L PROMASEAL®-S

VI BRINNER FÖR DITT BYGGPROJEKT BOARDS SEALANTS GLASS

PROMATECT® H/100

PROMAT SYSTEMGLAS®

PROMATECT® LS/L500

C

S

T

T

HE

TE

CHN

OLOGY BEHIN

D

INDUSTRY

BE

UNDERGROUND Promat är specialister på förebyggande passivt brandskydd med kunskap om lokala bestämmelser och byggnadstraditioner. Därmed får du den mest kostnadseffektiva och konkurrenskraftiga lösningen för just ditt byggnadsprojekt. För mer information och för upplysningar om lokala samarbetspartners och representanter: info@promat.se eller besök oss på www.promat.se

Bygg & teknik 7/08

COATINGS

AN

IN

SU

L AT I

NG PERFO

CALCI

RM

UM

SI

E

Ca Si O TE 6 6 17 (OH) CA 2 LI

PROMATECT® LS/L500

VERMICULUX® PROMATECT® H/L/200

Best Insulating Performance Best Insulating Performance

7


Infrastrukturpropositionen i uppförsbacke

Regeringen presenterar propositionen om infrastruktur i en rejäl uppförsbacke. Sverige har en infrastrukturskuld på 200 miljarder kronor. Så mycket mindre har Sverige satsat per capita på infrastruktur jämfört med övriga EU-länder de senaste 25 åren. Detta trots att Sverige som glesbefolkat land egentligen är i behov av mer infrastruktur. Dagens förslag från regeringen bidrar bara marginellt till att amortera på Sveriges infrastrukturskuld. – Regeringens satsningar räcker inte för att Sverige ska få den infrastruktur som krävs för att vi ska vara konkurrenskraftiga i framtiden. För att ta igen de historiska misstagen hade regeringens satsning behövt vara flera gånger större. 46 miljarder må vara mycket pengar, men utspritt på tio år och jämfört med de 200 miljarder som saknas akut, är det tyvärr bara en marginell förbättring, säger Peter Egardt, v d för Stockholms Handelskammare, med anledning av regeringens infrastrukturproposition. – Det är också märkligt att regeringen inte tar OPS-lösningar på större allvar. Det är en internationellt erkänd och fungerande metod för att med privata pengar finansiera nya spår och vägar. I en situation där regeringen inte förmår satsa de resurser som krävs borde det åtminstone vara en självklarhet att satsa mer på OPS, säger Peter Egardt avslutningsvis.

Taxor kartlagda: Elpriset ökar kraftigt

Årets Nils Holgersson-rapport – en sammanställning av värme-, varmvatten-, VA-, el- och renhållningskostnader för samtliga kommuner i Sverige visar på en fortsatt hög prisutveckling inom hela undersökningsområdet, framförallt är det elpriset som sticker ut med en ökning under året på över tio procent. Nils Holgersson-rapporten produceras av Avgiftsgruppen där HSB:s Riksförbund, Hyresgästföreningen, Riksbyggen, Sabo och Fastighetsägarna Sverige ingår. Sedan tretton år tillbaka ger Avgiftsgruppen ut rapporten ”Fastigheten Nils Holgerssons underbara resa genom Sverige”. Undersökningsmetoden går ut på att ”förflytta” en bostadsfastighet genom landet och jämföra kostnader för sophämtning, vatten och avlopp, el och uppvärmning. Årets rapport visar på en fortsatt hög prisutveckling för samtliga undersökta nyttigheter. Den sammantagna ökningen är 5,5 procent att jämföras med 2,0 vid förra årets mätning. I år är det framförallt elhandeln som dragit iväg med ökning på 18,7 procent, även elnätsavgiften har ökat mer än Konsumentprisindex. Sammantaget har elkostnaderna ökat med

8

över 10 procent. Ser vi till utvecklingen under längre tid har priset för el ökat med i medeltal 56 procent sedan år 2000. Rapporten lyfter också särskilt fram siffrorna för de tio största städerna. Här kan man till exempel se att det fortfarande är Stockholm som har de högsta kostnaderna vad gäller fjärrvärmen även om Linköping ökat mest i pris (62 procent från år 2000 till 2008). Det är tre gånger så dyrt att få sitt avfall omhändertaget i Västerås jämfört med Stockholm och VA-kostnaden är mer än dubbelt så hög för samma typ av fastighet i Norrköping jämfört med Västerås. Den fullständiga rapporten kan laddas ner från www.nilsholgersson.nu.

Potatisåkern räddat av väderskydd

Det var i slutet av november 2007 som de boende i exklusiva Potatisåkern i Malmö, vid kanten av Öresund, vaknade mitt i natten av att det brann i deras hus. Den svåra vinden på 15 meter per sekund bidrog sedan till att brandmännen var chanslösa mot elden. Efter branden, som innebar att drygt 70 familjer blev hemlösa, gav försäkringsbolaget snabbt klartecken att sätta upp ett väderskydd. Idag är hela fastigheten täckt av ett väderskydd, som kallas för System Gibson, som egentligen är tillverkat för rektangulära byggnader. Inte en fastighet som har formen av ett S. Lösningen blev att bygga väderskyddet i 23 sektioner på vardera fem meter, vilket blev sammanlagt 115 meter långt. Varje sektion följde sedan formen på fastigheten genom en speciell byggteknik. Den totala storleken på väderskyddet är nu enligt uppgift 2 000 kvadratmeter. Projektets ställningsentreprenör är HeabByggställningar AB och det är Hallbyggarna-

Jonsereds som levererade det aktuella väderskyddet.

Leder utbyggnaden av tunnelbanan i Helsingfors

Sweco har fått i uppdrag att projektleda utbyggnaden av den nya Västmetron som ska knyta samman Helsingfors och Esbo. Projektet är det största infrastrukturprojektet någonsin i Finland och beräknas kosta drygt 6,8 miljarder kronor. Swecos uppdrag är enligt uppgift värt närmare 100 miljoner kronor. Utbyggnaden av Västmetron omfattar en 13 km lång tunnelbanesträcka med sammanlagt åtta stationer. En av de största utmaningarna i det tekniskt avancerade projektet uppges bli att planera så att det omfattande byggandet och materialtransporterna inte stör kringboende och befintlig trafik under byggtiden. Den nya sträckan, som beräknas stå klar i slutet av 2013, får stor betydelse både för de allmänna transporterna i regionen och för utvecklingen av de västra stadsdelarna i Helsingforsområdet. Bakom projektet står Länsimetro Oy som ägs av städerna Helsingfors och Esbo.

FuktCentrums informationsdag

”Energieffektiva byggnader utan fuktskador” är rubriken på den informationsdag som FuktCentrum vid Lunds tekniska högskola inbjuder till och som äger rum onsdagen den 12 november på Sparta Hotell & Konferenscenter i Lund. Samarbetspartner för genomförandet av årets informationsdag är, förutom FuktCentrum, Formas och ”Byggrådet, Föreningen för

Det jättelika väderskyddet täcker den brandhärjade fastigheten Potatisåkern i Malmö. Bygg & teknik 7/08


byggnytt samverkan mellan byggsektorn och högskolorna”. Informationsdagen stöds av ByggaBo-Dialogen samt Föreningen Sveriges Byggdoktorer. Kostnaden för deltagandet är 2 100 kronor per person, moms utgår ej. I kostnaden ingår lunch, kaffe samt dokumentation. Sista anmälningsdag är tisdagen den 4 november till Byggrådet, birgit.bjork@bygg.org.

En flygplatsstad i världsklass byggs i Sigtuna kommun

En ny flygplatsstad – Stockholm Airport City – med inspiration från liknande satsningar i bland annat Amsterdam, Dallas och Hong Kong ska uppföras i anslutning till Stockholm-Arlanda Airport. Sigtuna kommun, Luftfartsverket och Arlandastad Holding AB har tillsammans enats om principerna för satsningen, som enligt uppgift innebär en total investering på upp till cirka tio miljarder kronor. Så kallade flygplatsstäder finns och växer fram runt om i världen. En av de mest kända i Europa är Schiphol, Amsterdam. Kännetecknande för en flygplatsstad är att de verksamheter som etableras både möter befintliga behov och tillsammans skapar en dynamisk process. Företag inom exempelvis hotell och företagshotell, logistik, service, kontor, kongresser och konferenser, medicinsk service, mässor, bilverkstäder och olika butiker drar fördel av det nav som en flygplats utgör, avseende transporter, människor och olika aktiviteter. En verksamhet skapar behov av en annan. Enligt nuvarande beräkningar kommer cirka 50 000 människor att arbeta inom och i anslutning till flygplatsen när utbyggnaden av Stockholm Airport City är färdig. I dag är cirka 20 000 människor sysselsatta i området. – Den här satsningen sätter Stockholm och Sverige ännu mer på kartan. Det som möter resenärerna kommer att vara en kosmopolitisk gateway, något som kommunicerar en del av

det vi har att erbjuda, säger Mats Jämterud, v d för Arlandastad Holding AB. En viktig del av Stockholm Airport City kommer enligt uppgift att utgöras av Stockholm Nord Logistik Center, ett stort logistikcenter, som fullt utbyggt kommer att omfatta över en miljon kvadratmeter. Byggare är Kilenkrysset AB.

Stockholms första passivhuslägenheter

Stockholms första passivhus byggs nu av NCC i Beckomberga.

NCC är nu först ut med att bygga passivhuslägenheter i Stockholm. Nyligen startade finansborgarrådet Sten Nordin bygget av det som ska bli 59 lägenheter med halverad energiförbrukning i Beckomberga i västra Stockholm. De fem bostadshusen drar enligt uppgift drygt 50 procent mindre energi än andra nybyggda hus och har minimal klimatpåverkan. Extra tjocka och täta väggar gör att värmen bevaras och kan återvinnas. Typiskt för passivhus är att de saknar traditionella värmesystem och radiatorer. Istället har de extra välisolerade och lufttäta väggar kombinerat med effektiva system för återvinning av värmen ur ventilationsluften. Ett mekaniskt ventilationssystem tar vara på värmen som främst skapas av de boendes kroppsvärme, elektriska appara-

Flygplansstaden Stockholm Airport City, delen i anslutning till Arlanda flygplats. Bygg & teknik 7/08

ter och belysning. Bara de kallaste dagarna tillförs extra värme. Utifrån dagens energipriser uppges de boende i de 59 lägenheterna spara sammanlagt 250 000 kronor om året i driftkostnader. För miljön innebär det enligt uppgift 32 ton mindre koldioxidutsläpp per år. Fastighetens värde väntas också öka när energipriser och krav på miljöanpassning ökar. – I Beckomberga kommer klimatpåverkan att bli minimal med tanke på energilösningen med fjärrvärme, solfångare och andel i vindkraftverk, säger Jenny Winblad, miljösamordnare NCC. En annan egenskap är att husen ger bättre inomhusmiljö. Boende i passivhus har enligt uppgift fått mindre problem med astma och pollenallergi för att husen är lufttäta och inomhusluften välfiltrerad. De tjocka väggarna ger även vackra djupa fönsternischer och gör det mycket tyst inomhus. De flesta passivhusen har byggts i västra Sverige, med start 2001, men hittills inga i Stockholm. NCC har byggt passivhus i Värnamo, Storfors och Göteborg. Intresset för husen har ökat stort, 2006 fanns bara 55 bostäder men i slutet av 2009 står 1 000 bostäder klara. I Tyskland, Österrike och Schweiz uppges marknaden för passivhus vara mycket stor. I de två första husen som byggs i Beckomberga är redan hälften av lägenheterna bokade och de beräknas vara inflyttningsklara om ett år.

Världens största energilager

Stockholm-Arlanda Airport har nu fått klartecken från Miljödomstolen att börja bygga en akvifär i Brunkebergsåsen intill flygplatsen för den egna kyl- och värmeförsörjning. Akvifären på Arlanda blir enligt uppgift världens största energilager. – LFV Arlanda har som mål att vara en koldioxidneutral flygplats år 2012. På fyra år har vi mer än halverat våra koldioxidutsläpp, säger Kenth Arvidsson, chef Arlanda Energi. Akvifären kan beskrivas som en stor grundvattenbehållare med samma funktion som en termos. Kallt vatten pumpas upp ur akvifären på sommaren för att användas i flygplatsens fjärrkylnät. Det uppvärmda returvattnet pumpas sedan tillbaka under jorden och lagras till vintern då det används för att smälta snö på flygplanens uppställningsplatser och förvärma ventilationsluft. Arlanda förbrukar energi som en stad med 25 000 invånare. Ytor stora som hundra fotbollsplaner behöver kylas på sommaren och värmas på vintern. Med akvifären minskar enligt uppgift flygplatsens årliga elförbrukning med 4 GWh och fjärrvärmeförbrukningen med omkring 15 GWh, alltså totalt 19 GWh, vilket motsvarar årsförbrukningen av energi för 1 000 villor. Sedan 2005 använder Arlanda enbart grön el och sedan 2006 fjärrvärme från biobränsle. Akvifären gör att dessa volymer av grön el och fjärrvärme av biobränsle nu frigörs för andra att köpa.

9


Kamin med kakelungseffekt

Svenska Handöl har tagit fram en modern svanenmärkt kaminserie med kakelugnseffekt. Höga kaminer i fyra olika varianter med bland annat bakugn och värmemagasin som tillval. Handöl 26 har högt placerad eldstad och panoramalucka som gör att brasan kan ses även från sidorna. Kaminen finns med täljsten och med kakel i vit eller beige färg samt i en låg eller hög version. Den höga varianten kan förses med ett värmemagasin av olivinsten, som uppges ge hela 18 timmars eftervärme. Som alternativ går det att välja en bakugn med inbyggd termometer och en täljstensplatta i botten, för jämnare värme. Den låga versionen är alltid försedd med två extra värmemagasin av formgjuten olivinsten. Den uppges ha samma värmelagrande egenskaper som täljsten och ger därför en extra bra eftervärme. Som en extra finess kan varmluftcirkulationen genom kaminen stängas av med ett spjäll och eftervärmen blir då ännu längre. Kaminen, som är förberedd för anslutning av uteluft direkt till brasan, kan också utrustas med en cirkulationsfläkt, som sprider värmen snabbt till övriga rum i huset.

Antiterroristskydd

Gunnebo Nordic i Göteborg kan idag erbjuda ett tiotal produkter för terroristskydd som kan användas var för sig eller tillsammans för

10

maximalt skydd mot terroristattacker. De allra flesta är krocktestade och certifierade enligt högsta säkerhetsnivå enligt både amerikanska och brittiska normer. Exempel på produkter är hydrauliska pollare som tillåter fotgängare att passera obehindrat samtidigt som den effektivt stoppar tunga fordon i hög hastighet, vägspärrar som blockerar vägen inom två sekunder och är funktionsdugliga efter en påkörning, massiva grindar som stänger ute obehöriga fordon och effektivt stoppar tunga fordon i hög hastighet. Den senaste produkten är en så kallad Wedge Barrier, se bild, som på en sekund effektivt blockerar vägen för tunga fordon och som tack vare sin nya konstruktion med installationsdjup på endast 40 cm kan installeras i stadskärnor. – Våra kunder består främst av ambassader, militäranläggningar, banker och uppräkningscentraler, kärnkraftverk, flygplatser, fängelser, hamnar och andra byggnader och anläggningar i behov av högsta möjliga säkerhet, säger Anders Wikström, ansvarig för Affärsområdet Tillträdeskontroll inom Gunnebo Nordics svenska försäljning.

fullständigt skydd även vid stora avstånd mellan stolparna. Med ett brett program av fästen kan du montera stolpar överallt där det behövs ett fallskydd. På betongvalv används normalt skruvfoten. Vid montering på trappsidor, takkanter, bröstningar och öppningar finns det speciella konsoler som skruvar eller klämmer fast, även på byggnadsdelar av stål. Ytterligare hållare som används på fasader eller träformar tar enligt uppgift även hand om fallskyddet vid gavelspetsar för taket. Fallskyddssystemet uppges vara snabbt att både montera och demontera på byggnader för bygg- och reparationsarbeten. De flexibla användningsmöjligheterna ska göra det mycket kostnadseffektivt.

Lätt och kompakt värmekamera

Skydd mot fritt fall

Fall från höga höjder står för det största antalet byggplatsolyckor med svåra skador och dödsfall som resultat. Den största risken löper de som arbetar vid friliggande byggnadskanter och osäkrade öppningar, när arbetsplatsen beträds eller lämnas och på ställningar. Hünnebeck, som i Sverige har sitt säte i Örebro, har tillsammans med Protecto utvecklat ett temporärt fallskyddsystem som är speciellt anpassat för säkerhetskraven inom byggnadssektorn och byggnadsverksamhet. Det uppges dessutom vara mycket enkelt att hantera. Det nya sidoskyddssystemet ger enligt uppgift omfattande skydd och greppmöjligheter. Det uppfyller fullt ut kraven i skyddsklass A enligt SS EN 13374 och består av ett modulsystem med några få enskilda delar som är anpassade till varandra. En stabil, varmgalvaniserad stolpe med automatisk säkring tar hand om räckesledarna och fotbrädan eller skyddsgallret som ingår i systemet. Skyddsgallret uppges ge

En ny generation lätta och kompakta värmekameror för byggapplikationer har utvecklats och tillverkas hos Flir Systems i Danderyd utanför Stockholm. En värmekamera har många användningsområden där byggapplikationer är ett av de största. En värmekamera är ett universalverktyg som kan användas till allt från att inspektera material, VVS-installationer och uppvärmningsproblem till att göra efterkontroller på utförda reparationer. Nya Flir b50 är tänkt för användaren som kräver en hög upplösning och många funktioner och som har behov av att dokumentera fel. Utmärkande för den nya kameran är enligt det enkla användandet, den låga vikten, det kompakta formatet och förhållandet pris/prestanda. Kameran uppges vara ett kraftfullt verktyg med ett stort urval av mätfunktioner. Den har en IR-upplösning på 140 gånger 140 pixlar och en mycket hög termisk känslighet. Modellen är den första av företagets kompakta värmekameror som är utrustad med en inbyggd digitalkamera på 2,3 megapixel. För att underlätta sparandet av bilder och överföring till dator kan den spara upp till 1 000 standard jpegbilder på ett micro-SD-kort. Det betyder att bilderna går att se även i vanliga, standard bildbehandlingsprogram. Galleriet med indexbilder ger en komplett översikt över bilderna. Andra finesser med den nya modellen är Bild-i-bild fusion-funktionen som gör det Bygg & teknik 7/08


produktnytt möjligt att se en värmebild placerad ovanpå ett digitalfoto av mätobjektet. Kameran har daggpunkts- och isoleringsalarm, en inbyggd laserpekare samt LED-lampor som förbättrar bildkvaliteten på digitalfotot på platser med dåliga ljusförhållanden.

Skruv- och borrkraft på endast 20 cm

Med nya Milwaukee C18 DD uppges proffsen nu få en extremt kraftfull borr-/skruvdragare med en längd på bara 20 cm. Med detta kompakta och lätta kraftpaket kommer man enligt uppgift enkelt åt på alla svåråtkomliga ställen och Lithium-Ion batteriet på 18 V ska säkerställa att den klarar krävande arbetsuppgifter samtidigt som det ger en lång driftstid. En längd på bara 20 cm låter kanske inte mycket, men när det gäller den nya batteridrivna borr-/skruvdragare uppges det vara tillräckligt. Maskinen, som uppges väga endast 1,8 kg inklusive batteri, kombinerar enligt uppgift ett extremt högt vridmoment med en kompakt design. Användarvänligheten hos maskinen tar sig bland annat uttryck i en självspännande snabbchuck på 13 mm som gör det möjligt att byta bits eller borr med endast en hand, utan att några nycklar behövs. Den är också utrustad med en LED-lampa som lyser upp mörka och svåråtkomliga ställen. Den kraftfulla motorn i maskinen har två växlar med varvtal på cirka 350 respektive 1 400 varv per minut, och kan borra i upp till 32 mm i trä och 13 mm i metall. Borr-/skruvdragaren levereras som standard med två batterier, en laddare och en väska. Tillverkaren kan enligt uppgift även erbjuda ett stort tillbehörssortiment, bland annat skruvbits och borrar för trä och metall.

Tuffa rör i polymerbetong

MetroMax från Nordform Mark- och VA-system AB i Staffanstorp uppges vara den nya generationens rör i polymerbetong för spill- och processvatten. Det nya röret kombinerar enligt uppgift nuvarande rörmaterials bästa egenskaBygg & teknik 7/08

per. Röret är böjstyvt och slagtåligt precis som ett konventionellt cementbetongrör och förutom det även beständigt mot svavelväte och extrema pH-värden. Höga temperaturer och stora differenser värme-kyla vållar heller inga problem. Röret uppges dessutom klara högtryckstvätt upp till 340 bar. Polymerbetongröret lämpar sig enligt uppgift för ledningsdragningar i svåra miljöer där det vanliga betongröret inte räcker till. Pappersbruk, avloppsreningsverk och kemisk industri är exempel på extremt svåra förhållanden som kan ställa till med problem för vilket rörmaterial som helst. Lite längre rör och lägre vikt är förutom den långa livslängden ytterligare argument som enligt uppgift talar till polymerbetongrörets fördel. De glatta rören är lätta att hantera och ger färre fogar, något som snabbar upp läggningsarbetet. Rören fogas med rostfria rörmanschetter som bildar en helt tät och stabil koppling. Montaget följer AMA 07. Polymerbetongröret finns både som konventionellt rör och som genomtryckningsrör i dimensioner från 150 till 400 mm. Grenrör, krokrör och nedstigningsbrunnar kompletterar systemet. Rören kan enligt uppgift även anslutas till vanliga betongbrunnar.

Skyddar på lägsta nivå

T-Emballage i Vetlanda vill nu revolutionera husbyggandet från grunden. Krypgrundsfoam är en produkt som uppges vara ett effektivt fukt- och radonskydd för uteluftsventilerade krypgrunder. Materialet är enligt uppgift ett ytterst prisvärt, pålitligt och långsiktigt val.

Under vår och sommar utsätts krypgrunder för hög luftfuktighet, vilket kan leda till problem med fukt och mögel. Krypgrundsfoamen, som är typgodkänd av Sitac, uppges förbättra klimatet i krypgrunder avsevärt. Produktens inbyggda kondens- och fuktskydd motverkas mögel och röta i krypgrunder på ett optimalt sätt. Produkten fungerar enligt uppgift även som en effektiv broms för radongas. Låg vikt och enkel montering – foamen rullas ut och det behövs bara butylband, spik och brickor – uppges vara ytterligare fördelar. Produkten är tillverkad av LD-polyeten, vilket uppges ge hög tryck- och rivhållfasthet och isolationsförmåga. Inte heller tidens tand ska var något hot – krypgrundsfoamen håller enligt uppgift i minst 50 år och är även alkaliebeständig.

Flexibla totalstationer

Leica Geosystems har utvecklat en ny generation totalstationer – FlexLine. För första gången uppges tillval av hård och mjukvara enkelt kunna väljas så att en totalstation exakt möter individuella avvändares behov. Företaget erbjuder tre fördefinierade instrument: TS02, framtagen för standard mätuppdrag, med ett urval av program för det dagliga arbetet samt tillval av Bluetooth, USB-minne och alfanumeriskt tangentbord. TS06 erbjuder komplett flexibilitet. Som standard levereras alfanumeriskt tangentbord samt ett komplett utbud av applikationsprogram. För ytterligare flexibilitet finns ett brett utbud av tillval, till exempel Bluetooth trådlös kommunikation samt USB-minne. TS09 totalstation är en sann funktionsorienterad medlem av den nya produktserien. Den uppges innehålla alla FlexLine-fördelar från USB-minne, Bluetooth trådlös kommunikation, EGL-ledljus, till ett komplett utbud av applikationsprogram. Användaren kan fritt välja från ett brett utbud av ytterligare hård- och mjukvarufunktioner, genom att helt enkelt lägga till dessa till en valfri fördefinierad modell, helt efter eget val. Detta ska garantera komplett flexibilitet – idag och i morgon.

Besök byggteknikforlaget.se 11


Ny teknik och nya material för brobyggnad – samverkan mellan ultrahögpresterande stålfiberbetong och fiberkompositer Ny bro på två veckor. Ny teknik och nya material har utnyttjats vid utvecklingen av en ny brotyp vid Chalmers. I förstudien av brokonceptet i-bron är visionen att bron byggs snabbt och effektivt med industriella metoder och med utnyttjande av den senaste inom teknik- och materialutveckling. Bron består av mycket lätta delar som sätts samman på plats, där bärande balkar av fiberarmerade polymerkompositer samverkar med en tunn farbaneplatta av ultrahögpresterande stålfiberarmerad betong. Förstudien består av en möjlighetsanalys där de industriella förutsättningarna beskrivs och där en preliminär konstruktionsberäkning har kombinerats med utvalda laboratorieförsök för att få ökad kunskap om det mekaniska verkningssättet vid samverkan mellan vissa kritiska konstruktionsdelar. Dessutom har en brobalksprototyp provbelastats till brott i laboratoriet. Tillämpning av industriella metoder har varit den viktigaste förutsättningen vid utvecklingen av det nya brokonceptet, ibron, som ingår som en del i artikelförfat-

tarens doktorsavhandling i betongbyggnad vid Chalmers. I brokonceptet ingår vformade glasfiberbalkar som är förstärkta med kolfiber i underkant. Balkarna samverkar i sin tur med en tunn prefabricerad farbaneplatta av ultrahögpresterande stålfiberarmerad betong. Materialen är mycket beständiga och lämpar sig väl för ett industriellt byggande av broar, men används inte vid nybyggnad av broar idag. Principerna brokonceptet visas på perspektivskissen i figur 1. Det är en normal vägbro med full trafiklast och vald spännvidd i förstudien är 25 m. I princip kan den byggas med valfri bredd genom att variera antalet balkar. Bara fritt upplagda broar behandlas i studien, men kontinuer-

Artikelförfattare är Peter Harryson, Chalmers tekniska högskola, Göteborg.

liga broar i flera fack är en tänkbar vidareutveckling. Förstudien består av en möjlighetsanalys som beskriver de industriella förutsättningar som är nödvändiga för att bygga bron på ett effektivt sätt. För att få ökad kunskap om det mekaniska verk-

Figur 2: Provuppställningen för belastningsprovet av brobalksprototypen.

Figur 1: Perspektivskiss av brokonceptet. 12

Bygg & teknik 7/08


Tabell 1: De olika provytorna som tillverkades för skjuv- och dragförsöken. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Interface mellan betong och fiberkomposit (GFRP) Epoxilimmade betonginterface

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Surface B: ingen ytbehandling Surface A: två GFRP-skivor ihoplimmade med epoxi som ett referensprov Surface C: epoxi på GFRP-ytan precis innan gjutning casting Surface I: betongens släta ”formsida” sandblästrades innan Surface D: som C men dessutom överströdd men kvartssand ihoplimningen

Surface E: ytan överströdd med kvartssand i epoxi som fick härda innan gjutning

Surface F: som E, men med speciella dubbelbockade stålfibrer i epoxin innan sanden ströddes på

Surface G: speciell GFRP-yta med utstickande obundna glasfibrer

Surface J: retarder lades i formen innan gjutning och ballast och stålfibrer frilades med högtrycksspolning efter avformningen Surface K: speciella bockade stålfibrer med en skänkel ingjuten i betongen förstärkte epoxifogen

Surface H: speciell GFRP-yta med en ”avrivningsväv” som avlägsnades innan gjutning vilket resulterade i en rå och sandpappersliknande yta

ningssättet i vissa kritiska konstruktionsdelar har en preliminär konstruktionsberäkning av bron kombinerats med utvalda laboratorieförsök. Dessutom har en brobalksprototyp provbelastats till brott i laboratoriet. I figur 2 visas provuppställningen för belastningsprovet. Analysen visar att det skulle vara teknisk möjligt att bygga bron redan idag om konceptet utvecklas vidare, trots att den nya brotypen spänner flera år in i framtiden. Det är svårt att uppskatta den ekonomiska potentialen för brokonceptet eftersom det innehåller flera delar som inte har använts förut. Till exempel är storleken på de pultruderade glasfiberbalkarna betydligt större än vad som används idag. Även om pultrudering är ett av de mest effektiva sätten att producera fiberkompositprofiler på, så krävs stora serier för att komma ner till en låg kostnad per enhet. Mängden kolfiberkomposit är också betydande och eftersom detta är ett material som i dag är relativt dyrt innebär det en ganska hög kostnad för brokonceptet. Ett överslag ger vid handen att bron skulle bli mer än dubbelt så dyr som en konventionell bro i dagsläget. Men om man dessutom beaktar besparingar i grundläggning och underbyggnad samt förutsätter storskalig produktion och sjun-

kande materialpriser skulle kostnaden kunnat bli densamma som för en platsgjuten betongbro av motsvarande storlek. Å andra sidan skulle ett annorlunda utvärderingsförfarande, där de stora fördelarna sett i ett livscykelperspektiv och ur arbetsmiljösynpunkt beaktas samt där den korta byggtiden värderas, förbättra de ekonomiska prospekten för brokonceptet betydligt.

Finita elementanalyser kombinerat med laboratorieförsök

Det finns ett stort antal krav och specifikationer att beakta vid utveckling av nya brokoncept. Dessutom finns det önskvärda prestanda som det är fördelaktigt att uppnå. Det finns också många provningar och försök som är nödvändiga eller önskvärda vid utvecklingsarbetet. Materialtest och provning av detaljer, men också försök med hela konstruktionen eller stora delar av den, behövs för att validera det konstruktiva beteendet. Materialparametrar, konstruktionskrav och de kritiska detaljerna måste utvärderas. I en förstudie måste man dock begränsa omfattningen av försök och analyser till de viktigaste frågeställningarna, och avvakta med mer detaljerade utredningar till ett senare skede.

Figur 3: Några av de ytbehandlingar av interfacet som provades i skjuv- och dragförsöken, de två övre för interfacet fiberkompositbetong och de två undre för epoxifog mellan två betongytor. Bygg & teknik 7/08

I förstudien kombinerades en preliminär konstruktionsberäkning av bron med finita elementanalyser och utvalda laboratorieförsök för att utvärdera de konstruktionstekniska förutsättningarna. För att verifiera konstruktionen tillverkades en brobalksprototyp som provbelastades till brott i laboratoriet. Programmet Diana användes för finita elementanalyserna. Dessa utfördes i sekvens och med olika detaljeringsgrad beroende syftet med respektive analys. Brobalkarna analyserades både med tvådimensionella- och tredimensionellamodeller och en tredimensionell analys av hela bron gjordes för att fastställa hela brokonceptets verkningssätt. Finita elementanalyserna överensstämde väl med den preliminära konstruktionsberäkningen och visade att brokonceptet kan uppfylla normkraven.

Samverkan mellan betong och fiberkomposit

En experimentell studie av vidhäftning i interfacet mellan betongen och glasfiberkompositen i brobaneplattan gjordes för att utvärdera olika sätt att skapa samverkan mellan materialen. I experimenten provades ett antal olika tänkbara utföranden. Försök med betongskivor sammanfogade med epoxi gjordes också för att studera funktionen i skarven mellan elementen i farbanan. Eftersom syftet med experimenten var att utvärdera hur man med enkla medel kan skapa bästa möjliga vidhäftning, användes inga mekaniska anordningar (till exempel studs eller dylikt) eller särskild geometri (i form av förtagningar eller annat) som skulle kunnat förbättra samverkan ytterligare. För alla dessa provytor, som redovisas i tabell 1, tillverkades skivor ur vilka provkroppar för vidhäftningsprovningen sågades respektive borrades ut. Några av ytbehandlingarna av interfacen visas i figur 3 och i figur 4 på nästa sida visas provkroppar innan montage i försöksmaskinen. Försöken utfördes som direkta skjuv- och drag13


Figur 4: Provkroppar för vidhäftningsförsök i skjuvning respektive drag.

Tabell 2: Sammanfattning av resultaten från skjuv- och dragförsöken. Vidhäftningen för ytbehandling B och G var för liten för att några provkroppar skull kunna tas ut varför dessa ej finns med i tabellen. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– SkjuvBrottlast, Beräknad DragBrottlast, Beräknad försök medelvärde skjuvförsök medelvärde dragper serie spänning per serie spänning (kN) (MPa) (kN) (MPa) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f/f AS 21,21 12,07 f/f AT 13,16 6,37 c/f CS

c/f DS c/f ES

7,46

7,07

6,11

3,66

c/f FT

8,30

4,02

c/c IT

11,33

5,48

3,08

5,29

c/c IS

20,76

10,31

18,37

8,81

c/c JS

c/c KS

15,27

1,29

c/f DT

10,75

9,74

2,67

3,37

c/f FS

c/f HS

c/f CT

c/f ET

4,79

c/f HT

7,75

c/c JT

prov, där förutom själva brottlasten också förskjutningarna under belastningsök-

c/c KT

2,79

3,59

4,36

12,95

10,07

1,35

1,74

2,11 6,27

4,88

ningen mättes. Provuppställningar visas i figur 5 och en sammanställning av resul-

Figur 5: Försöksuppställningar för skjuvprovningen (överst) och för dragprovningen (ovan).

taten finns i tabell 2. I diagram 1 nedan och diagram 2 på sidan 17 visas grafer

Diagram 1: Försöksresultat för alla interface mellan betong och fiberkomposit, beräknad skjuvspänning mot förskjutning. Till vänster serierna C, D och E, till höger serierna F och H. 14

Bygg & teknik 7/08


Flexibla systemlösningar i betong

Ett specialföretag i grundläggningsbranschen

• Pålningsarbeten • Kompletta spontgropar • Grundläggning för hamnbyggnad Kanalhusen, Kristianstad

Postterminalen Malmö Toftanäs

• Spontningsarbeten • Tillverkning av pålar och betongprodukter i egen fabrik

Vi erbjuder kompletta stomsystem till bl a industrier, kontor, offentliga byggnader och bostäder.

Kran och Pålnings AB – En säker grund att bygga vidare på

Starka Betongelement AB Tel: 044-20 25 85 • Fax: 044-20 26 40 www.starka.se

www.kranopalning.se | info@kranopalning.se Tel: 031-51 57 90 | Fax: 031-51 44 29

® Dramix Hou het veilig.

Första stålfiber med CE märke i klass 1

Kompletta avloppsanläggningar.

Bygg vidare på vår kvalitetskontroll Bekaert Svenska AB Building Products

Els Guns Kvalitetsansvarig vid Betongrörsfabrik

Första Långgatan 28 B 413 27 Göteborg Sweden T 031 704 16 40 F 031 24 24 92 infobuilding@bekaert.com

www.bekaert.com/building

“Bekaerts produkter har alltid samma goda kvalitet och prestanda”

16

Ad CE-Label SWE.indd 1

9/11/2007 10:07:42

Bygg & teknik 7/08


Diagram 2: Försöksresultat för alla interface mellan betong och fiberkomposit, beräknad dragspänning mot beräknad förskjutning i interfacet. Till vänster serierna C, D och E, till höger serierna F och H. från de olika försöken. Den bästa utformningen, ”Surface H”, valdes för tillverkningen av balkprototypen och parametrar för att kalibrera finita elementmodellerna kunde sedan utvärderas.

Brottbelastning av balkprototyp

Figur 6: Tvärsnittet för balkprototypen, mått i mm.

Figur 7: Konturplott från finita elementanalysen av brobalksprototypen med 5 m spännvidd. Normalspänningar [Pa] i longitudinell (x) riktining för en last av två gånger 430 kN. Bygg & teknik 7/08

Brobalksprototypen var utformad på samma sätt som balkarna i brokonceptet, men vissa dimensioner var nedskalade för att belastningsprovet skulle kunna genomföras med en rimlig storlek på lasten. Mått för balkprototypen visas i figur 6. Belastningsförsökets syfte var att undersöka om balkprototypens strukturella verkningssätt stämde överens med det som noterats från finita elementsimuleringarna, speciellt med avseende på vidhäftningen mellan den ultrahögpresterande fiberbetongen och glasfiberkompositen i farbaneplattan. På detta sätt kunde numeriska verktyg och använda materialparametrar verifieras. För både balkprototypen med 5 m spännvidd (spännvidden i belastningsförsöket) och en fullskalebalk med 25 m spännvidd utfördes finita elementanalyser. Detta gjordes för att simulera deras verkningssätt och för att säkerställa att balkprototypen skulle uppträda på samma sätt som fullskalebalkarna vid brottbelastning. Konturplottar från finita elementanalyserna av balkprototypen och fullskalebalken visas i figur 7 respektive figur 8 på nästa sida. I figur 2 visas provuppställningen för balkprototypen, som belastades till brott i fyrpunktsböjning. Brottlasten var två gånger 429 kN, vilket i princip var samma som det resultatet av finita elementanalyserna på två gånger 430 kN. Själva brottet kom dock till följd av delaminering i glasfiberkompositen i farbanan på grund av en transportskada (som reparerats innan provning) på balkprototypen. Balkprototypen efter brottbelastningen visas i figur 9. Den brottmod som förväntades efter finita elementanalyserna var en kombination av betongkrossning och vidhäftningsbrott i farbaneplattan. Belast17


Figur 8: Konturplott från finita elementanalysen av fullskalebalken med 25 m spännvidd. Normalspänningar [Pa] i longitudinell (x) riktining för en last på 900 kN i balkmitt.

ningsförsöket uppvisade dock god överensstämmelse med finita elementanalyserna i övrigt, varför det strukturella verkningssättet från analyserna kunde verifieras. Då bara ett försök (i form av ett ”stickprov”) genomfördes, kan resultaten naturligtvis inte verifieras statistiskt. Försöket gav dessutom endast begränsad information om brokonceptets uppförande i den transversella riktningen, det vill säga riktningen vinkelrätt mot balkarnas längdaxel, detta måste provas på annat sätt. I diagram 3 visas några av mätningarna från försöket.

Industrial Bridge Engineering

Figur 9: Balkprototypen efter belastning till brott med delaminering i fiberkompositskivan under betongen.

Förutom förstudien av i-bron har i avhandlingen, som behandlar industriell brobyggnadsteknik, också den nuvarande brobyggnadsprocessen analyserats och utifrån problem, felaktigheter och bristande effektivitet inom branschen dras slutsatser om de stora fördelar man kan förvänta sig av en industriell brobyggnadsprocess. Dessutom har en studie av en innovativ sammanfogningsteknik för prefabricerade betongelement genomförts, populärt kallad betongsvetsning. Fogen är liten, lätt och snabb att utföra och samma betong som i brokonceptet används. Figur 10 visar element för provning av betongfogen innan sammangjutning. Fogtekniken skulle innebära en betydande förbättring av effektiviteten på arbetsplatsen och passar alltså väl in i industriella brokoncept. Avhandlingen ”Industrial Bridge Engineering, Structural developments for more efficient bridge construction” försvarades den 29 maj 2008. ■

Diagram 3: Töjningsmätningar i överkant betong vid balkmitt och vid belastningspunkterna.

18

Figur 10: Element för provning av betongfogen innan sammangjutning. Bygg & teknik 7/08


NIMBUS

Din bästa bankförbindelse nu ännu bättre! BetongBanken - betongbanken.com - är kunskapsbanken när du ska projektera, bygga och dimensionera platsgjutna stomlösningar. Du får genomarbetade underlag för bästa tekniska och ekonomiska stomval. Ledande företag från form-, armerings- och betongindustrin har satt in

betongbanken.com Nu med förbättrade funktioner.

sin aktuella information på banken, så att du kan ta ut alla nödvändiga fakta för ditt beslut. Du kan värdera alternativa stomförslag och bedöma stomkostnaden genom att jämföra nyckeltal hos liknande referensobjekt landet över.


Industrialiserat byggande med platsgjuten betong Markus Peterson arbetar som forskningsledare på Skanska Teknik och har som industridoktorand vid Lunds tekniska högskola, Avdelning Byggnadsmaterial, nyligen avslutat ett doktorandprojekt där högpresterande och självkompakterande betongs potential för rationellt husbyggande har studerats. Doktorsavhandlingens titel är ”High-performance and self-compacting concrete in house building – Field tests and theoretical studies of possibilities and difficulties” [1]. Projektet har ingått i det nationella forskningsprogrammet Competitive Building och har haft ett brett fokus innefattande både materialtekniska och byggprocessorienterade aspekter. Resultatet visar bland annat på möjligheter till mera kostnadseffektiv produktion, förbättrad konstruktion och ökad funktion avseende stommar till flerbostadshus då ny betongteknik utnyttjas. Dessa fördelar är intressanta för flera av byggbranschens aktörer, till exempel entreprenörer, beställare, projektörer och materialtillverkare, men innebär även ökade krav på dessa om teknikerna ska kunna utnyttjas fullt ut. Platsgjuten betong är globalt sett den mest använda stombyggnadstekniken vid produktion av flerbostadshus. Trots att denna teknik möter konkurrens från annan stombyggnadsteknik baseras användandet av den till största del på konventionell ”husbyggnadsbetong” som varken är optimal ur teknisk eller icke-teknisk synvinkel. Omfattande internationell betongforskning under de senaste två decennierna har

Artikelförfattaren Markus Peterson.

20

lett till nya betongtekniker, såsom självkompakterande betong och högpresterande betong. Användandet av dessa tekniker är dock fortfarande begränsat trots att de skulle kunna lösa flera av de problem som traditionell betong kan förknippas med inom platsgjutet stombyggande, till exempel långa produktionstider, bristande arbetsmiljö, begränsade spännvidder och innemiljöproblem. Vad gäller fabriksbetong är den totala andelen levererad självkompakterande betong jämfört med traditionell betong, såväl i som utanför Sverige fortfarande mycket begränsad, både inom hus- och anläggningsbyggande. Enligt statistik från Ermco [2] uppnådde det europeiska användandet av självkompakterande betong år 2005 sällan över två procent av den totala fabriksbetongvolymen. Ett tydligt undantag utgörs dock av Danmark som redovisade hela 25 procent, vilket delvis kan bero på positiva effekter från det danska forsknings- och utvecklingsprogrammet SCC Consortium, vilket beskrivs närmare i till exempel [3]. Sverige kom enligt denna statistik upp till den näst högsta andelen, det vill säga fem procent. Vad gäller prefabindustrin i Europa ligger andelen självkompakterande betong på betydligt högre nivåer, till exempel 60 procent i Nederländerna, 50 procent i Sverige och 30 procent i Danmark enligt [3]. För den högpresterande betongens del är utnyttjande av den konstruktionstekniska potentialen idag i princip obefintligt inom flerbostadsbyggande i jämförelse med anläggningsbyggande och prestigefyllda skyskrapsbyggen. Däremot utnyttjas högpresterande betong produktionstekniskt inom svenskt bostadsbyggande avseende de goda uttorkningsegenskaperna.

Forskningsprojektets upplägg

Forskningsprojektet är uppdelat i två huvuddelar av vilka den första syftar till att undersöka den ”verkliga” potentialen hos självkompakterande betong för rationell produktion av stommar till flerbostadshus. Både genom fältstudier utförda på byggprojekt, där självkompakterande betong har implementerats och genom laboratoriestudier av självkompakterande betongapplikationer, har tekniska och icke-tekniska konsekvenser undersökts. Projektets andra del fokuserar huvudsakligen på den konstruktions- och produktionstekniska potentialen hos högpresterande betong i platsgjutna stommar.

Potentialen hos högpresterande betong och självkompakterande betong har analyserats ur ett helhetsperspektiv avseende både tekniska och byggprocessorienterade aspekter. Potentiella fördelar såväl som nackdelar/hinder avseende användande av ny betongteknik har inkluderats.

Genomförda studier och resultat

Nedan presenteras kortfattat forskningsprojektets olika delstudier och resultat: Teknik och process avseende stombyggande. Ur ett tekniskt perspektiv beskrivs hur stombyggandet med traditionell plastgjuten betong har utvecklats fram till idag. Fokus är satt på begränsningar hos konventionell ”husbyggnadsbetong” jämfört med potentiella möjligheter med självkompakterande betong och högpresterande betong. Byggprocessbaserade hinder för implementering av ny betongteknik analyseras. För att kunna beskriva stombyggnadsprocessen har intervjuer genomförts och enkäter använts. Beslutskriterier för val av stommaterial påverkas av de involverade aktörerna, vilka i sin tur beror på den aktuella kontraktsformen, vilket närmare beskrivs i Öberg & Peterson [4]. Icke-tekniska hinder för utnyttjande av ny betongteknik inom husbyggnadssektorn är ofta ekonomiskt relaterade. De direkta materialkostnaderna för ny teknik kan överstiga de direkta kostnadsbesparingarna om det inte tas hänsyn till den totala ekonomiska potentialen. Andra byggprocessorienterade hinder är relaterade till traditionella stomval, bristande samarbete mellan aktörer, kunskapsbrist, begränsande normer, oklara ansvarsfrågor, begränsad kunskap kring ny materialteknik etcetera. Vad gäller tekniska hinder för självkompakterande betong utgörs de främst av ökad risk för icke-robust färsk betong på grund av av bristande kontroll över de ingående materialens påverkan på de självkompakterande egenskaperna. Hårdnad självkompakterande betong kan innebära nackdelar såsom inhomogen struktur (om betongseparation uppstår) och ökad krympsprickbildning jämfört med vanlig betong. Eventuella tekniska hinder för användande av högpresterande betong består huvudsakligen av begränsad arbetbarhet hos färsk betong och svårigheter angående kvalitetskrav på ingående material. Tekniska egenskaper, forskning och erfarenheter avseende självkompakterande betong och högpresterande betong. Litteraturstudier har gjorts kring Bygg & teknik 7/08


tekniska egenskaper hos självkompakterande betong och högpresterande betong jämfört med vanlig betong, se till exempel [5, 6, 7 och 8]. Vidare analyseras dessa skillnaders eventuella praktiska/tekniska konsekvenser för platsgjutet stombyggande. Incitament för införande av självkompakterande betong och högpresterande betong jämförs med erfarenheter från användande i olika typer av applikationer. Nuvarande normers begränsning vad gäller självkompakterande betong benämns samtidigt som förslag på klassificering av reologiska egenskaper i förhållande till olika applikationer beskrivs enligt [5]. Det finns även forskningsområden som behöver undersökas ytterligare, till exempel delmaterialets betydelse för den självkompakterande betongens reologiska egenskaper, uttorkningsegenskaper och sprickbenägenhet. Särskild betoning görs på användande av självkompakterande betong ur ett arbetsmiljöperspektiv. Statistik från Arbetsmiljöverket [9] visar att betongarbetare hamnar på tredje plats av alla yrkesgrupper avseende inrapporterade hand/armrelaterade vibreringsskador i Sverige. Vad gäller anmälda belastningsrelaterade sjukskrivningar inom svensk byggsektor ligger betongarbetare överst på listan enligt [10]. Om vanlig betong ersätts med självkompakterande betong skulle denna negativa statistik för betongarbetare kunna förbättras avsevärt på sikt. Potential hos självkompakterande betong. Fältstudier har genomförts på fyra svenska husbyggnadsprojekt med syfte att undersöka den ”verkliga” potentialen hos självkompakterande betong. I dessa projekt, som har bestått av nyproduktion av flerfamiljshus, har självkompakterande betong implementerats och ersatt vanlig betong i platsgjutna bjälklag och väggar. Projekten har haft olika förutsättningar vad gäller till exempel anpassningsgraden för självkompakterande betong, liksom typen av formsystem och krav ställda på exempelvis betongens relativa fuktighet före golvbeläggning. Studier av den självkompakterande betongens potential har även bedrivits i laboratoriemiljö men då främst inriktade på oarmerade och tunna pågjutningar av självkompakterande betong på prefabricerade betongelement med syfte att undersöka möjligheterna att ersätta avjämningsmassa med självkompakterande betong. Resultat från fullskaleförsök visar på den självkompakterande betongens stora produktionsekonomiska potential för denna typ av applikation genom att god vidhäftning har uppnåtts, snabb uttorkning erhållits och plana ytor åstadkommits direkt utan avjämningsmassa. I fält har observationer och mätningar gjorts för att kunna undersöka positiva och negativa tekniska såväl som icke-tekniska konsekvenser av användande av självkompakterande betong. Totalanalys Bygg & teknik 7/08

Figur 1: Användande av självkompakterande betong möjliggör plana ytor direkt efter noggrann slodning.

har gjorts ur ett helhetsperspektiv. Positiva såväl som negativa konsekvenser av användande av självkompakterande betong presenteras. Vidare delas konsekvenserna upp i direkta konsekvenser (effekter direkt relaterade till färsk självkompakterande betong) och indirekta (synergieffekter av hårdnad självkompakterande betong). Både ekonomiskt och icke-ekonomiskt kvantifierbara konsekvenser behandlas. Resultaten av fältstudierna visar att användande av självkompakterande betong kan leda till flera möjligheter att öka kostnadseffektiviteten för platsgjutet stombyggande ur ett totalekonomiskt perspektiv. Exempelvis kan kostnaderna reduceras eller till och med helt elimineras för efterarbete inklusive materialkostnader

(avjämningsmassa) för platsgjutna betongvalv om den självnivellerande effekten hos den självkompakterande betongen utnyttjas. Figur 1 visar hur tillräckligt plana ytor (med hänsyn till krav på buktighet enligt HusAMA) kan åstadkommas direkt om den nygjutna betongen slodas noggrant. Denna fördel möjliggör kostnadsbesparing som motsvarar upp till 50 procent av priset för normalpresterande betong även om en lätt bortslipning av eventuella ”toppar” utförs. En ytterligare fördel som har observerats är möjligheten till ökad produktivitet. Figur 2 visar på effektiv valvgjutning utförd av endast två betongarbetare. Möjligheten att gjuta snabbare och/eller minska personal under valvgjutningar kan teoretiskt leda till reducerad produktions-

Figur 2: Rationell valvgjutning med självkompakterande betong.

21


Figur 3: Effektiv gjutning av skalväggar med självkompakterande betong.

kostnad motsvarande upp till 20 procent av priset för normalpresterande betong. För att åstadkomma denna besparing i verkligheten är det av stor vikt att god planering av resurser görs. Även väggjutningar kan utföras mera rationellt om självkompakterande betong utnyttjas – speciellt vid trånga och tätarmerade sektioner. Figur 3 visar effektiv skalväggsgjutning med pump. Det finns även andra fördelar med självkompakterande betong, men som är svåra att översätta till ekonomiska vinningar. Detta gäller framförallt den stora och redan beskrivna potentialen för förbättrad arbetsmiljö men även möjligheten att gjuta konstruktionsmässigt avancerade och tätarmerade konstruktioner.

22

Vad gäller eventuella negativa konsekvenser kan användande av självkompakterande betong, i jämförelse med normalpresterande betong, till exempel leda till ökad plastisk krympsprickbildning och högre formtryck. Dessa effekter kan kräva förebyggande åtgärder, vilket kan påverka produktionskostnaden negativt. Dessutom innebär den ökade känsligheten hos självkompakterande betong jämfört med normalpresterande betong, mot till exempel betongseparation, att det är viktigt med kontroll på ingående delmaterial och att hantera självkompakterande betong korrekt under såväl transport som under användandet på byggarbetsplatsen. För att kunna utnyttja potentialen fullt ut hos självkompakterande betong och erhålla produktionsekonomiska besparingar visar resultatet av fältstudierna på vikten av att redan i ett tidigt projektskede ta hänsyn till potentiella fördelar (till exempel förbättrad produktivitet och reducerade kostnader för efterarbete) men även till eventuella negativa konsekvenser av användande av självkompakterande betong (till exempel ökade direkta materialkostnader och eventuella extrakostnader för undvikande av formläckage och sprickbildning). Konstruktionsteknisk potential hos högpresterande betong. Konstruktionsstudien är baserad på teoretiska parameterstudier i vilka effekterna av olika be-

tongegenskaper på konstruktionstekniska prestanda är undersökta genom användande av finita elementmetoder. Högpresterande betong jämförs med normalpresterande betong och resultatet visar på en tydlig potential hos högpresterande betong för ökade spännvidder eller minskade dimensioner under förutsättning att ökad draghållfasthet och/eller ökad elasticitetsmodul utnyttjas. Till exempel kan spännvidden för platta/väggkonstruktioner öka med upp till 40 procent och för platta/pelarekonstruktioner med upp till 50 procent om draghållfasthet på 5 MPa och elasticitetsmodul på 50 GPa utnyttjas. Figur 4 illustrerar skillnaden i effekt beroende på om normalpresterande betong eller högpresterande betong används, avseende maximalt tillåten spännvidd för de undersökta konstruktionstyperna. Konstruktionsstudien beskriver även en metod för rationellt utnyttjande av armering, baserat på utnyttjande av det verkliga och varierande böjmomentet istället för det maximala böjmomentet. Produktionspotential hos högpresterande betong. Högpresterande betong för ökade konstruktionstekniska prestanda innebär även möjligheter att minska produktionstiden och därmed att minska produktionskostnaderna om synergieffekter såsom snabb hållfasthetstillväxt och minskad erforderlig uttorkningstid utnyttjas. Produktionsstudien avseende högpreste-

Bygg & teknik 7/08


Figur 4: Jämförelse mellan konventionell husbyggnadsbetong (normalpresterande betong) och högpresterande betong avseende maximalt tillåten spännvidd för de studerade plattyperna. För högpresterande betong är karakteristisk draghållfasthet och E-modul satta till 5,0 MPa respektive 50 GPa. Hänsyn har tagits till både brott- och bruksstadiet. rande betong bygger på teoretiska parameterstudier, där olika PC-baserade simulerings/beräkningsprogram har använts för att kunna analysera påverkande parametrar på uttorkning och hållfasthetsutveckling. Påverkan av till exempel betongegenskaper, formsystem och omgivande klimat är kvantifierad. Vad gäller möjligheterna hos högpresterande betong för reducerad erforderlig uttorkningstid, visar resultatet på en minskning från sexton månader till mindre än två månader för att komma ner till acceptabel fuktnivå när högpresterande betong jämförs med normalpresterande betong. Resultatet visar ytterligare att formrivningstiden eventuellt kan minskas från fem dygn till ett dygn (sommarklimat) och från mer än 28 dygn till fem dygn (vinterklimat och då högvärdig täckning av betongytan används som vinterbetongmetod) vid jämförelse mellan normalpresterande betong och högpresterande betong. Potential avseende byggnadsfunktion hos högpresterande betong. En tredje aspekt av potentialen hos högpresterande betong berör dess effekt på den färdiga

Bygg & teknik 7/08

byggnadens funktion. Flera fördelar beskrivs, till exempel ökad flexibilitet för framtida ombyggnad (genom ökade spännvidder), förbättrad innemiljö (minskade fuktproblem tack vare snabbare uttorkning hos högpresterande betong) och högre akustisk kvalitet (möjlighet att producera tjockare betongkonstruktioner utan förlängd produktionstid). ■

[4] Öberg, M. & Peterson, M., Multidwelling concrete buildings in Sweden: a review of present technology, design criteria and decision making, rapport TVBM-7158, Lund: Lunds tekniska högskola, Avd Byggnadsmaterial, 2001. [5] Ermco, BIBM, Cembureau, EFCA och EFNARC, The European Guidelines for self-compacting concrete – specification, production and use, Warrington: SCC European project group, 2005. [6] Svensk Byggtjänst, Betonghandbok Högpresterande Betong, Material och Utförande, Stockholm: AB Svensk Byggtjänst, 2000. [7] Svensk Byggtjänst, High Performance Concrete Structures – Design Examples, Stockholm: AB Svensk Byggtjänst, 2000. [8] Svenska Betongföreningen, Självkompakterande betong – Rekommendationer för användning, Betongrapport nr 10, Stockholm: Svenska Betongföreningen, 2002. [9] Arbetsmiljöverket (2005), Vibrationer, Korta sifferfakta Nr.3, Solna: Arbetsmiljöverket, statistikenheten. [10] Arbetsmiljöverket (2006), Belastningsergonomi i byggverksamhet, Korta sifferfakta Nr.5, Solna: Arbetsmiljöverket, statistikenheten.

Referenser

[1] Peterson, M., High-performance and self-compacting concrete in house building – Field tests and theoretical studies of possibilities and difficulties, doktorsavhandling TVBM-1027, Lund: Lunds tekniska högskola, Avdelning Byggnadsmaterial, 2008. [2] Ermco, European ready-mixed concrete industry statistics year 2005, Brussels: European Ready-mixed Concrete Organisation, 2006. [3] Danish SCC Consortium, Newsletter No 1 from the Danish SCC Consortium, Taastrup: Danish Technological Institute, 2004.

Läste Du det i Bygg & teknik? Du vet väl att Bygg & tekniks innehållsregister från 1997 och framåt numera finns på vår hemsida: www.byggteknikforlaget.se

23


AnnonsByggTeknik:185x133

08-09-24

09.36

Sida 1

Samverkan pü flera plan är en modern samverkansbalk som är anpassad till konstruktÜrens och kundens behov. och används till platsgjutna bjälklag samt till prefabbjälklag och skapar stora fria ytor fÜr installationer av el- och VVS-ledningar.

Hägernäs Strand, Täby

och är nu integrerad till Eurokod – det nya regelverk som kommer att ersätta de nationella reglerna inom EU:s medlemsländer. Det innebär att HPC-balken kan dimensioneras och användas inom hela EU. HPC-balken underlättar vid dragning av installationsledningar.

VarfĂśr ska du gjuta med Cellbetong ?

www.forslund.se

Svecon Steel AB, Garnisonsgatan 25a, s-254 66 Helsingborg, Sweden tel +46 42 38 09 30, +46 8 758 40 09 • fax +46 42 38 09 79 • cezanne.liljenberg@sveconsteel.se • www.sveconsteel.se

ÂŽ

)\OOXWRFKLVROHUD PHGFHOOEHWRQJ KHOWXWDQVDQG

Ladda gärna hem vür Pdf-broschyr frün hemsidan fÜr mer information.

Cellbetong är ett lättanvänt och homogent material med goda isoleregenskaper. Cellbetong har lüg vikt, brett användningsomrüde och stor beständighet. ‡%ODQGDHQNHOWXWDQVDQG ‡/lWWDEMlONODJ ‡/lWWDWWKDQWHUD ‡/lWWDWDN ‡)\OOXWVWRUDKnOUXP

(1 m3 vanlig betong väger 2500 kg)

Thermisol AB Braxenvägen 8, 761 41 Norrtälje Tel 0176-20 85 00. Fax 0176-20 85 39 info@thermisol.se www.thermisol.se

24

Bygg & teknik 7/08


Sprickbegränsning med fiberbetong i pågjutningar Armering i pågjutningar dimensioneras i många fall enbart med avseende på sprickbegränsning. Idag är det relativt vanligt att fiberbetong används för just detta ändamål. En klar begränsning är dock att osäkerheten är stor när det gäller fiberbetongs effekt på just sprickfördelning. För att bringa lite klarhet i frågan har ett doktorandprojekt genomförts vid Luleå tekniska universitet (LTU) och Betongindustri AB [1]. I artikeln ges en kortfattad sammanfattning av väsentliga resultat från projektet. Dessutom beskrivs ett fullskaleförsök, utfört i samarbete mellan LTU och Vägverket Region Norr, som bland annat syftade till att utreda behovet av fiberbetong eller annan sprickfördelande armering i slitbetongbeläggningar.

Pågjutningar av betong förekommer inom ett flertal tillämpningsområden, till exempel vid reparation eller förstärkning av golv och infrastrukturkonstruktioner, pågjutningar på prefabricerade elementhusbjälklag samt som sprutbetong för bergförstärkning. För att den pågjutna konstruktionen ska uppfylla uppställda funktionskrav är det väsentligt att sprickbredder begränsas. Sprickbreddskrav kan vara kopplade till exempelvis krav på täthet, ljudisoleringsförmåga, spjälkning, korrosion eller estetik [2].

Effekt av differenskrympning

Även om det finns ett flertal orsaker till sprickbildning är de flesta experter överens om att differenskrympning, det vill säga att det nygjutna betongskiktets krympning helt eller delvis förhindras av

den motgjutna konstruktionen, är den främsta orsaken till att sprickor uppstår i pågjutningar. Faktorer som påverkar sprickkänsligheten är därmed framför allt krympningens storlek och graden av tvång. Även om krympningen i någon mån kan reduceras genom optimering av betongrecept eller tillsats av krympningsreducerande medel, se till exempel [3, 4], är det framför allt pågjutningsgeometrin och det omgivande klimatet som är avgörande. Eftersom uttorkningshastigheten ökar med minskande betongtjocklek blir krympförloppet hastigare för tunna pågjutningar. Detta är helt säkert orsaken till att problem med sprickor och kantresning upplevs som större vid gjutning av tunna betongskikt. Ett hastigt krympförlopp är dock inte den enda orsaken till de ökande problemen. Även det faktum att det geometriska tvånget blir högre då den relativa pågjutningstjockleken, pågjutningens tjocklek i förhållande till den sammansatta konstruktionens tjocklek, minskar har betydelse för sprickkänsligheten. Vid stor relativ pågjutningstjocklek blir den sammansatta konstruktionens fria deformation större än då den relativa tjockleken är mindre. Detta innebär att andelen krymptöjning som bidrar till spänningsuppbyggnaden blir lägre i det första fallet, det vill säga dragspänningarna i pågjutningen blir mindre. För utförlig beskrivning av effekten av tvång vid differenskrympning hänvisas till [1, 5, 6 och 7].

Sprickfördelande armering

Sprickor uppkommer om dragspänningarna i pågjutningen till följd av delvis förhindrad krympning enligt ovan överskrider betongens draghållfasthet. Sprickbegränsande armering läggs vanligtvis in för att säkerställa att eventuellt uppkommande sprickors bredd håller sig under aktuella sprickbreddskrav genom att finfördela sprickor. Armeringen kan anting-

Artikelförfattare är Jonas Carlswärd, Betongindustri AB, Stockholm.

en utgöras av konventionell stång- eller nätarmering, men det är även vanligt att fibrer av stål eller polymera material blandas in i betongen. Det senare alternativet har bland annat arbetsmiljömässiga och produktivitetsrelaterade fördelar genom att det tunga armeringsarbetet elimineras. Det faktum att konventionell stångarmering blir överflödig betyder också att pågjutningarna i vissa fall kan göras tunnare eftersom man slipper beakta täckskiktskrav [8]. En viktig frågeställning när det gäller fiberbetong är hur stor mängd fibrer som krävs för att fördela sprickor? Frågan har studerats inom ett doktorsprojekt vid Luleå tekniska universitet och Betongindustri AB [1]. Projektet utfördes delvis inom ramen för ett SBUF-finansierat projekt där Betongteknik AB i Nacka fungerade som projektledare.

Pågjutningsförsök

Inom nämnda projekt genomfördes bland annat försöksserier i laboratorium där sprickbildning i tunna pågjutningar (50 mm) till följd av uttorkningskrympning studerades, se figur 1. Försöken utfördes genom att pågjutningsstrimlor, som göts på ett år gamla betongplattor, efter fem dygns härdning tilläts torka ut i laboratorieklimat. Resulterande differenskrympning visade sig tillräcklig för att sprickor skulle bildas, i många fall inom en vecka efter avslutad härdning. Variabler som undersöktes var dels effekten av armering och dels inverkan av

Figur 1: Försöksuppställning för undersökning av krympsprickor i pågjutningar. Bygg & teknik 7/08

25


vidhäftning mellan pågjutning och underlag. Vidhäftningssituationen varierades genom att motgjutningsytan på underliggande betongplatta behandlades på olika sätt före pågjutning. Två av plattorna frästes (rå yta) medan övriga två slipades (slät yta). Dessutom förbehandlades ytorna genom förvattning (en slipad och en fräst platta), priming (en fräst platta) medan en av de slipade plattorna var torr vid pågjutningstillfället. Armeringsalternativ som ingick i studien var dels konventionell stångarmering, bestående av en diameter 10 mm centriskt placerad stång, och dels betong med två olika stålfibermängder, 30 respektive 60 kg/m3 av fabrikatet Dramix RC-65/35-BN från Bekaert. Några pågjutningsstrimlor göts även helt utan armering. Betongen som användes hade hållfasthetsklass C28/35 med vattencementtal 0,58 och maximal stenstorlek 8 mm. Det kan även vara värt att nämna att den var självkompakterande med ett flytsättmått på cirka 650 till 700 mm. Resultaten var mycket intressanta genom att de visade att vidhäftningen hade större betydelse för sprickfördelningen än de armeringsalternativ som ingick i studien. Vid hög och jämn vidhäftning mot underlaget uppstod ett stort antal sprickor med bredd mindre än cirka 0,1 mm i samtliga pågjutningsstrimlor, se figur 2a. En viktig slutsats som kan dras av detta är att det inte krävs någon armering för att fördela sprickor om vidhäftningen mot underlaget är tillräckligt god. Lite oväntat uppnåddes klart bäst vidhäftning för pågjutningarna som gjordes på plattan som var torr och slipad medan vidhäftningen för övriga tre plattor varierade. Orsaken är inte klarlagd och fortsatta försök har därför initierats för att utreda kopplingen mellan vidhäftning och förbehandling. För pågjutningsstrimlor där vidhäftningen var sämre uppstod så kallade bompartier, Ldeb i figur 2b. Av armeringsalternativen fungerade stångarmering bäst eftersom den gav upphov till fler än en spricka inom bompartier. Detta indikerar att armeringen var tillräcklig för att ge viss sprickfördelning. I övriga fall, det vill säga för stålfiberarmerade och oarmerade pågjutningar, uppstod endast en spricka. Av detta kan man dra slutsatsen att stålfibrer, av aktuell mängd och typ, inte gav någon sprickfördelande effekt. Som framgår av figur 2b gav en ökad mängd stålfibrer dock upphov till minskande sprickbredd. Det bör påpekas att fibermängden som anges i diagrammet (b) har beräknats baserat på verklig mängd i sprickzonen med hjälp av fiberorienteringsteori [9]. Några direkta slutsatser angående erforderlig mängd stålfibrer för att begränsa sprickbredder går inte att dra baserat på redovisade resultat eftersom avsaknaden av sprickfördelning betyder att bompartiets utbredning, Ldeb, påverkar sprickbred26

a)

b) Figur 2a: Uppmätta sprickbredder på ytan av pågjutningsstrimlor med hög/jämn vidhäftning (torr/slipad platta). Figur 2b: Sprickbredd som funktion av stålfibermängd i sprickzonen för pågjutningsstrimlor där ett större bomparti bildades. För att underlätta jämförelser har sprickbredden dividerats med bompartiets längd (Ldeb).

den. Innebörden av diagrammet i figur 2b är att sprickbredden inom ett bomparti med 2 m utbredning i det aktuella fallet blir cirka 1,2 mm för oarmerad pågjutning (0,6 mm/m gånger 2 m) och cirka 0,2 mm för betong med 60 kg/m3 stålfibrer (0,1 mm/m gånger 2 m).

Fullskaleförsök

Ovan diskuterade resultat visade att sprickfördelande armering inte behövs under förutsättning att det går att säkerställa fullgod vidhäftning. Det bör poängteras att detta endast gäller för aktuell pågjutningstjocklek, som var 50 mm. För att verifiera att resultaten även är tillämpliga på tjockare pågjutningsskikt utfördes ett

fullskaleförsök i samarbete med Vägverket Region Norr. Försöket omfattade ett nytt slitskikt av betong på en bro över Luleälven vid Bodforsens kraftstation. Bakgrunden var att Vattenfall, för att öka dammsäkerheten, skulle höja dammen med cirka 1,7 m. Åtgärden innebar att delar av den övre delen av dammen, som är allmän väg, lyftes upp och återanvändes varvid Vägverket bytte ut beläggning samt övergångskonstruktioner. Intresset från Vägverket Region Norr baserades på tidigare goda erfarenheter från ett flertal projekt med direktgjuten slitbetong. Genom aktuell undersökning ville man påvisa att behovet av sprickfördelande armering är litet för denna typ av

Figur 3: Planskiss samt sektion genom bro över Luleälven vid Bodforsens kraftverk, där fullskaleförsök utfördes. Bygg & teknik 7/08


vibrobalk. Bilder som visar den vattenbilade motgjutningsytan, utläggning samt färdigt gjutresultat ges i figur 4 till 6.

Provning utförd inom fullskaleförsöket

Figur 4: Vattenbilad motgjutningsyta.

Figur 5: Utläggning av betongbeläggning.

I försöksprogrammet ingick bland annat tryck- och frysprovning samt mätning av fri krympning och vidhäftningskontroll. För fiberbetong utfördes även böjdragprovning på gjutna balkar för att kontrollera böjdraghållfasthet och residualhållfasthet. Tryckhållfastheten uppgick till mellan 60 och 65 MPa för de olika sammansättningarna medan frostresistensen vid frysprovning med saltlösning bedömdes som mycket god.

Vidhäftningsprovning

Vidhäftning mellan det nya slitskiktet och vattenbilad motgjutningsyta kontrollerades genom enaxiell dragprovning på utborrade cylindrar enligt [11]. Två cylindrar togs ut från respektive gjutetapp. För gjutetappen med oarmerad betong uppmättes 2,6 MPa, medan motsvarande värde för de två sektionerna med stålfiberbetong var 2,5 och 2,1 MPa respektive för 60 och 30 kg/m3 stålfibrer. Lägst vidhäftning uppmättes för avsnitten med polymerfiberbetong och nätarmering, 1,3 respektive 1,5 MPa. Medelvärdet för samtliga prov uppgick till 1,89 MPa, vilket innebär att medelvärdeskravet enligt [10] på 1,5 MPa uppfylldes. En indikation på att nivån var tillräckligt hög är att vidhäftningssläpp i dagsläget inte förekommer någonstans på brobanan.

Krympmätning

Figur 6: Vy över bro cirka ett år efter färdigställande.

applikation, där krav ställs på att man uppnår hög och jämn vidhäftning, se [10]. De delar av bron som omfattades av försöket var väl lämpade genom att de bestod av tre lika stora brospann (längd 18 m) belägna i samma miljö, se figur 3. Enligt planskissen provades olika armeringsalternativ på respektive brospann. De olika armeringslösningarna innebar en oarmerad sektion (grå), en med 30 kg/m3 stålfibrer (ljusblå) och en med 60 kg/m3 stålfibrer (grön). Dessutom provades betong med 4,6 kg/m3 polymerfibrer på gångbanan vid utskov C medan övriga delar av bron armerades med nätarmering. Stålfibrerna som användes var Dramix RC-65/35-BN och polymerfibrerna Synmix 55. Nätarmering utgjordes av kamstänger diameter 6 mm s150, i enlighet med krav i [10]. Det kan nämnas att samma referens ger en formel för beräkning av erforderlig stålfibermängd som i aktuellt fall ger en mängd på 60 kg/m3. Egentligen avser formeln betongbeläggning på tätskikt utan krav på vidhäftning, men den är även tillämplig för vidhäftade slitskikt. Bygg & teknik 7/08

Slitskiktet utfördes som en pågjutning på vattenbilad motgjutningsyta. Avsedd tjocklek för pågjutningen var ursprungligen cirka 100 mm. Bilningen visade sig dock vara lite väl effektiv, vilket fick till följd att tjockleken snarare blev cirka 130 mm. Betongen som användes var lufttillsatt och med hållfasthetsklass C35/45 med vattencementtal 0,40, maximal stenstorlek 25 mm och konsistens S2. Utläggningen gjordes med betongbilens ränna varefter avjämning utfördes med hjälp av

Krympning mättes på balkar längd gånger bredd gånger höjd lika med 100 gånger 500 gånger 130 mm som göts samtidigt som pågjutningen och förvarades förseglade i en vecka på bron. Därefter togs balkarna till LTU, där de avformades och förseglades på undersidan och längs sidorna med diffusionstätt material, se figur 7. Balkarna förvarades sedan i oskyddat läge utomhus för att efterlikna faktiska förhållanden för brobanan. Notera att balkhöjden var ungefär samma som det verkliga slitskiktets tjocklek. Krymprörelserna bestämdes i över- respektive underkant av balkarna genom

Figur 7: Mått på balk som användes för bestämning av fri krympning. 27


deformationsmätning mellan pålimmade mätpunkter. Resultat från krympmätningen för betong utan fibrer redovisas i figur 8. För de olika fiberbetongerna uppmättes i stort sett samma rörelser. Kurvan utgör ett medelvärde av rörelsen på under- respektive översidan, det vill säga balkens medeldeformation. Som jämförelse visas även beräkningsresultat för två olika uttorkningsklimat. Beräkningarna utfördes med metod som beskrivs utförligt i [12]. Efter gjutning i början av september 2007 var krymprörelserna i det närmaste obefintliga under två månaders tid. Detta beror sannolikt på att klimatet under hösten resulterade i långsam uttorkning. Efter vinteruppehåll gjordes en ny mätning i mars 2008 som visade på viss krymprörelse, cirka 0,1 mm/m. Vid senare mätpunkter i maj, juni och augusti gick krymprörelserna dock tillbaka något, troligen beroende på uppfuktning. Slutkrympningen efter cirka ett års mätning visade att balkarnas fria krympning endast uppgick till cirka 0,05 mm/m. Beräkning utförd vid omgivande temperatur, T är lika med 5 °C, och relativ fuktighet, RF är lika med 80 procent, visar relativt god överensstämmelse med uppmätta resultat. Detta tyder på att motsvarande uttorkningsförhållanden är representativa genomsnittsvärden för miljön under den aktuella perioden, det vill säga september 2007 till augusti 2008.

Bestämning av fiberbetongsböjdraghållfasthet

Fiberarmerad betongs böjdrag- och residualhållfasthet fastställdes genom trepunkts böjprovning av balkar enligt [13]. Resultat redovisas i figur 9. Som synes uppvisade betong med stålfibrer avsevärt högre brottseghet än plastfibertillsatt betong. Residualhållfashetsvärdet, fR,4, som motsvarar resthållfastheten vid en spricköppning i underkant balk (CMOD) på 3,5 mm, uppgick till 2,1 respektive 3,9 MPa för betong med 30 och 60 kg/m3 stålfibrer och 0,8 MPa för betong med 4,6 kg/m3 polymerfibrer. Betydelsen av resultaten på förmå-

28

Figur 8: Uppmätt fri krympning för betong som användes vid gjutning av slitskikt. Även beräknad krympning med metod i [12] för två olika uttorkningsklimat visas i diagrammet. gan att begränsa krympsprickor kan diskuteras. Det är dock rimligt att anta att armeringseffekten är avsevärt lägre för betong med polymerfibrer. Givetvis gäller resultaten för aktuell typ av och mängd fibrer.

Inspektion av slitbetongen

I augusti 2008, ett knappt år efter gjutning, genomfördes en grundlig inspektion av slitytan. Vid inspektionen kunde inga synliga sprickor observeras, varken i armerade avsnitt eller i den oarmerade etappen. Det bör påpekas att detta inte nödvändigtvis beror på den gynnsamma inverkan av vidhäftning mot underlaget. Mer sannolikt är att klimatförhållandena i det aktuella fallet har medfört att påkänningarna av betongens krympning inte har blivit tillräckligt höga för att sprickor ska initieras.

Slutsatser och rekommendationer

Den kanske viktigaste slutsatsen från föreliggande doktorsprojekt [1] är att sprickfördelning i en pågjutning i väldigt

hög grad bestäms av vidhäftningskvaliteten mellan pågjutning och underlag. Hög och jämn vidhäftning bidrar starkt till att finfördela sprickor medan enstaka sprickor med större bredd riskeras inom områden med sämre vidhäftning. Som en konsekvens är det svårt att ge några generella rekommendationer avseende behovet av armering för sprickbreddsbegränsning. När det gäller stålfiberbetong har försök visat att relativt höga fibermängder krävs för att fördela sprickor om vidhäftningssläpp uppstår, sannolikt högre än 60 kg/m3 av aktuell fibertyp. Om det går att garantera goda vidhäftningsförhållanden går det dock att helt utelämna armeringen eftersom man får en tillräckligt god sprickfördelning ändå. I första hand gäller resultaten för pågjutningar med tjocklek cirka 50 mm. Att armeringsbehovet kan vara lågt även för lite tjockare pågjutningar visades vid fullskaligt försök med slitbanebeläggning på en bro där en oarmerad yta jämfördes med fiberarmerade och nätarme-

Bygg & teknik 7/08


Figur 9: Resultat frün trepunkts bÜjdragprovning av betongbalkar med 30 och 60 kg/m3 stülfibrer samt med 4,6 kg/m3 polymerfibrer. rade ytor. Den aktuella slitbanan var fri frün synliga sprickor och vidhäftningssläpp ett ür efter gjutning. En slutsats som kan dras av detta är att slitbetongbeläggningar som utsätts fÜr liknande fÜrutsättningar, det vill säga med ungefär samma tjocklek, tvüng, upplagsfÜrhüllanden och i motsvarande klimat, inte kräver sprickbegränsande armering. ■

Referenser

[1]. Carlswärd, J. (2006), Shrinkage cracking of steel fibre reinforced self compacting concrete overlays – Test methods and theoretical modelling, Doctoral Thesis 2006:55, Division of Structural Engineering, Luleü University of Technology, Luleü. [2]. Betongrapport 3 (1994), Sprickor i betongkonstruktioner – särskilt temperatursprickor, Svenska BetongfÜreningen, Betongrapport nr 3. [3]. Petersson, Ö. (2007), Fogfria betonggolv och krympningsreducerare vid

Fogfria och lättstädade epoxigolv Epoxibeläggningen gür att fü som en tunn IlUJÀOP HOOHU WMRFNDUH PDVVDEHOlJJQLQJ 0DVVDQ DUEHWDV XW WLOO HQ MlPQ RFK VOlW \WD GlUWMRFNOHNHQNDQMXVWHUDVPHGKMlOSDYHQ UDND

struktion, utfÜrande och provning, Svenska BetongfÜreningen, Betongrapport 4. [9]. Soroushian, P. and Lee, C.H. (1990), Distribution and Orientation of Fibers in Steel Fiber Reinforced Concrete, ACI Materials Journal, Vol. 87, No. 5. [10]. Bro 04 (2004), Vägverkets allmänna tekniska beskrivning fÜr nybyggande och fÜrbättring av broar, Publikation nr 2004:56, Vägverket, Borlänge. [11]. SS 13 72 31 (2005), Betongprovning – Hürdnad betong – Draghüllfasthet hos provkroppar, Svensk Standard, Utgüva 2, SIS. [12]. Betonghandboken – Material (1997), Betonghandbok – Material, Svensk Byggtjänst, 2:a utgüvan, Stockholm. [13]. SS-EN 14651 (2005), FÜrtillverkade betongprodukter – Provningsmetod fÜr betong med metallfibrer – Bestämning av bÜjdraghüllfasthet, Svensk Standard, Utgüva 1, SIS.

reparation av betongkonstruktioner, Rapport frün SBUF-projekten 11529 och 11683. [4]. Weiss, J. and Shah, S.P. (2002), Restrained shrinkage cracking: the role of shrinkage reducing admixtures and specimen geometry,� Materials and Structures, Vol. 35. [5]. Betongrapport 14 (2006), Industrigolv – Rekommendationer fÜr projektering, materialval, produktion, drift och underhüll, Svenska BetongfÜreningen, utkast nr 3. [6]. DenariÊ, E. and Silfwerbrand, J. (2004), Structural behaviour of bonded concrete overlays, In Proceedings of the International Rilem Workshop Bonded Concrete Overlays, June 7-8, 2004, Stockholm. [7]. Silfwerbrand, J. (1997), Pügjutningar av betong,� Rapport Nr 10, 3:e utgüvan, byggnadsstatik, institutionen fÜr byggkonstruktion, KTH, Stockholm. [8]. Betongrapport 4 (1995), Stülfiberbetong – Rekommendationer fÜr kon-

Modern Betong 9LKMlOSHUGLJPHGGLQD LQGXVWULJROY 6M|Ă \JYlJHQ7lE\ 7HO )D[ )|UVlOMQLQJVDQVYDULJ &DUO)UHGULN6|GHUEHUJ

%HV|NZZZPRGHUQEHWRQJVH Bygg & teknik 7/08

29


Sprutbetong används för att stabilisera berg och ibland för att förstärka eller reparera betongkonstruktioner. Den utförs idag oftast med våtsprutningsmetoden och blandas oftast med en tillstyvnadsaccelerator i sprutmunstycket. Tillstyvnadsacceleratorn reagerar med cementpastan i betongen så att den tillstyvnar snabbt, vilket gör det möjligt att bygga upp tjocka lager – även i tak. Typen av tillstyvnadsaccelerator har varierat med tiden och idag använts oftast en så kallad alkalifri accelerator, som har mindre skadlig inverkan på personalen än de som använts tidigare.

Ungefär samtidigt som den alkalifria acceleratorn introducerades på 1990-talet började man uppmärksamma sprickbildning hos sprutbetongen oftare, som det föreföll. I Södra länken-projektet konstaterades omfattande sprickbildning på vissa avsnitt, där vidhäftande sprutbetong applicerats. Problemet ansågs bero på bristfällig vattenhärdning och man löste det genom att sätta in personal med enda uppgift att vattna sprutbetongen. Ungefär samtidigt noterades kraftig sprickbildning i en av Botniabanans tunnlar, där vattning hade ersatts med så kallade internal curing, se figur 1. När sedan Södra länken började bli färdigställd upptäcktes kraftig sprickbildning i sprutbetongdränerna – främst i de längsta konstruktionerna. I en drän får sprutbetongen praktiskt taget inget fäste mot isoleringsmattan utan endast mot berget i dränens kanter, vilket innebär att ett ogynnsamt fall av förhindrad krympning. Sprutbetong är mera krympningsbenägen än vanlig betong även om inverkan av acceleratorn inte beaktas. Delvis beror detta på att sprutbetong har hög cementoch pastamängd jämfört med vanlig betong, men också på inneboende olikheter.

FOTO: ERIK NORDSTRÖM, VATTENFALL

Krympning av sprutbetong

Figur 1: Vidhäftande sprutbetong på berg. Sprickmönster i tak, våta sprickor (vänster). Borrhål med liten sprickvidd i täckskikt och större sprickvidd längre ned i spricka (höger).

Situationen förvärras dessutom av att vattenhärdningen, som måste utföras genom att personal går ned i tunneln med jämna mellanrum och sprutar vatten, ofta inte blir utförd i tillräcklig omfattning.

Visserligen innehåller nästan all sprutbetong i trafiktunnlar etcetera idag stålfibrer (upp till cirka 60 kg/m3), vilket är den största mängd, som kan användas med ett lyckat sprutresultat, men för det första så Figur 2: Principskiss över dränkonstruktion i sprutbetong.

Artikelförfattare är Jonas Holmgren (t v) och Björn Lagerblad. Kungliga tekniska högskolan (KTH), Betongbyggnad, Stockholm.

30

Bygg & teknik 7/08


kan inte en sådan förhållandevis liten fibertillsats minska krympningen och för det andra medför den att sprutbetongen blir töjningsmjuknande, det vill säga den kraftupptagande förmågan före uppsprickning är större än den efter uppsprickning. Härigenom erhålls endast en spricka per konstruktionsdel och i denna tas hela den fria krympningen ut, vilket medför en bred spricka i stället för flera små, se figur 2. Dräner i järnvägstunnlar utsätts för stora sug- och tryckkrafter, då högfartståg passerar. Detta medför att det kan bli svårt att ”räkna hem” dränkonstruktionen om den får sprickor av en sådan bredd att fibrerna kan rosta av med tiden. Sådana sprickor försöker man idag att injektera, men givetvis vore det bättre att eliminera krympsprickorna. Kungliga tekniska högskolan-CBI Betonginstitutet har av SveBeFo/SBUF fått medel för att närmare studera sprutbetongs egenskaper. I ett delprojekt studerades vilken inverkan tillstyvnadsacceleratorn har på hydratationsprocessen samt effekten av att huvuddelen av cementhydratationen sker i en tillstyvnad struktur. I ett andra delprojekt studerades tänkbara sätt att minska uppsprickningen vid förhindrad krympning.

Krympning

Betong krymper, dels som ett resultat av kemiska reaktioner dels av sammandragande krafter, när den hårdnade betongen torkar. När cement blandas med vatten får man en cementpasta som binder ihop ballasten till en betong. Cementpastan har en volym som är cirka åtta procent mindre än ingående mängd cement och vatten. Detta skulle ge en mogen betong en krympning på runt två till tre procent, vilket vore fatalt för många konstruktioner

Figur 4: Kvicksilverporosimetri på fem månader gamla pastor med och utan tillstyvnadsacceleratorer. VG står för vattenglas. AF är alkalifri accelerator. Alla pastorna är gjorda med anläggningscement, fem viktsprocent silika stoft och ett vattenbindemedelstal på 0,4. Referens Lagerblad et al, 2006. och som tur är sker det inte i verkligheten. När betongen stelnar så bygger den upp en struktur, som kan motverka krympningen. Vid en viss tidpunkt så är styrkan tillräckligt hög för att i stället bygga upp ett undertryck, som så småningom övergår i och ger en ökad porositet. En vanlig betong innehåller från början mera vatten än cementen binder och man får ett överskott av vatten, som ger ett nätverk av sammanhängande porer. Porositeten, som styr styrkan, ökar därför med mindre vatten relativt cement (vattencementtal). När betongen torkar avdunstar detta vatten och i kapillärporerna så bildas menisker, som gör att betongen drar ihop sig. En sprutbetong skiljer sig från vanlig betong på flera sätt. Den kemiska krympningen börjar direkt efter blandning och är relaterad till hydratationsgraden. I vanlig betong resulterar den tidiga krympningen i att den flytande betongen sätter sig i formen, men när det gäller sprutbe-

Figur 3: Schematisk skiss, som åskådliggör kemisk/autogen krympningen. Vid tillstyvnad så övergår kemisk krympning till autogen krympning. När betongen är tillräckligt stark avtar den autogena krympningen, men kapillärsystemet är utvecklat och man kan få uttorkningskrympning. Bygg & teknik 7/08

tong så låser tillstyvnadsacceleratorn betongen direkt efter sprutning. Med den alkalifria acceleratorn så bildas ett nätverk av ettringnålar som ger en styrka på runt 5 MPa, vilket inte är tillräckligt för att motstå krympningen. Med anläggningscement och de låga temperaturer, som man oftast har på bergytor, kan det ta flera dagar innan styrkan överstiger 10 MPa. Figur 3 visar tidskillnaden mellan tillstyvnad och skillnaden i krympning mellan vanlig betong och sprutbetong. Försök, redovisade i ett examensarbete av Aziz (2005), visar att man med sprutade försökspaneler under det första dygnet, när styrkan är avhängig tillstyvnadsacceleratorn, får en krympning på runt 0,7 mm/m. Detta är en lika stor krympning som uttorkning ger. Vid dessa försök skyddades provkropparna mot uttorkning, men inget vatten tillfördes. Det visar att man måste tillföra vatten, det vill säga vattenbegjuta den färska sprutbetongen. Uttorkningskrympningen beror på meniskbildning i kapillärporsystemet. Med krympreducerare, som är polyoler, så kan man minska ytspänningen, meniskbildningen och därmed krympningen. Eftersom cemenhydratationen kombinerad med den kemiska krympningen sker i en fast struktur kan man inte förvänta sig samma porsystem hos sprutbetong som hos vanlig betong. Undersökningar med kvicksilverporosimetri visar dels att porositeten är större dels att kapillärporerna är grövre, speciellt hos sprutbetong med alkalifri tillstyvnadsaccelerator. Man får inte samma effekt av vattenglas, som tidigare var mest vanlig, vilket kan vara förklaringen till att skadorna verkar ha ökat under senare år. Krympningen mätt efter vattenlagring i en vecka för en normal sprutbetong i Sverige ligger runt 0,9 mm/m det vill säga cirka 15 till 20 procent större än hos normalt gjuten betong. Den grövre porositeten gör att sprutbetongen, speciellt den med alkalifri tillstyvnadsaccelerator krymper mera än vanlig betong. Vi har även kunnat upp31


rörligheten med minskad mängd pasta. Detta är en bra och framkomlig väg, då det mesta av luften försvinner på vägen mellan sprutmunstycket och bergväggen och därmed inte påverkar styrkan hos den hårdnade produkten.

Åtgärder för att förhindra uppkomsten av krympsprickor

Figur 5: Sprutad cementpasta. Vatten/cementkvot lika med 0,40. Avformad och första mätning efter ett dygn. Därefter 14 dygn i vatten och sedan i 65 procent relativ fuktighet. V-glas är vattenglas, kry är krympreducerare. Referens Fjällberg, 2003. mäta detta med vanlig betong, men här blir krympningen mindre då mer än 60 procent av volymen består av ballast.

Åtgärder för att minska krympning

För att slippa problemen med sprickbildning måste man dels försöka minska krympningen dels försöka minska konsekvenserna av krympningen. En första åtgärd är att vattenhärda den färska sprutbetongen tills den är så stark att den kan motstå den kemiska krympningen. Då sprutbetongen snabbt kyls av och cementreaktionerna är värmeberoende kan detta ta flera dagar. Krympningen är avhängig mängden cementpasta och speciellt mängden vatten i denna cementpasta. För att vara sprutbar, det vill säga att den ska kunna sprutas i tjocka skikt och med liten återstuds, är det viktigt att den uppvisar god sammanhållning och bra konsistens. För att se hur mycket man sänka mängden pasta har en svit experiment gjorts. Ett

32

trick är att minska mängden cement och ersätta detta med filler samtidigt som man minskar mängden vatten med hjälp av superplasticerare. Det är också möjligt minska mängden pasta genom att öka stenstorleken. Resultaten visade att det är komplicerat. Vid laboratorieförsöken fick vi fram bra betong både med filler och med ökad stenmängd, men vid sprutförsök fick vi i en del fall ökad återstuds och då återstudsen huvudsakligen består av sten blev effekten liten. En bättre proportionering ger dock minskad krympning och måste beaktas, men det fodrar mera sprutexperiment. Experimenten visade också att för att verkligen kunna minska mängden cementpasta måste man öka vattencementtalet. En fråga är därför hur hög styrka man behöver. Idag är det i allmänhet ett krav på ett vattencementtal mindre än 0,45, vilket ger problem. En annan metod, som visade sig vara bra, var att tillföra stora mängder luft, då luftporerna ökar

Figur 6. Till vänster stålfibrer och glasfibrer, som användes i undersökningen. Till höger stålform för gjutning av krympringar. Referens Ansell, 2007.

De stålfibrer som används i sprutbetong är tämligen grova. Längd 35 mm och diameter 0,5 mm är typiska mått. Sådana fibrer kan inte förhindra uppkomst av mikrosprickor, som senare kan utvecklas till synliga sprickor. För att motverka mikrosprickor krävs en stor mängd mycket fina fibrer. Normalt skulle man vara tveksam till att använda glasfibrer på grund av att de vitrifieras med tiden i alkalisk miljö. I fallet förhindrad krympning kan man dock förmoda att de kan fungera, eftersom större delen av krympningen sker under några år och att dragspänningarna kan förmodas klinga av på grund av betongens krypning. Undersökningar av sprutad betong visade att den fria krympningen inte minskar med glasfiberinblandning. Ett pilotförsök med krympringar genomfördes, där en sprutbetonglik, gjuten betong användes. Betongringarnas tvärsnittsmått var 40 gånger 40 mm2 och deras yttre och inre diametrar var 253 mm respektive 171 mm. Några provkroppar var helt oarmerade, andra innehöll stålfibrer i en mängd av 50 kg/m3 och ytterligare andra innehöll förutom stålfibrer även glasfibrer med diameter 14/1000 mm och längderna sex respektive tolv mm, se figur 6. Glasfibrerna tillsattes i en mängd av 22 kg/m3. Av samma betong tillverkades också böjbalkar för att eventuell flertalsuppsprickning skulle kunna studeras. Provkropparna var 500 mm långa med tvärsnittsmåtten 75 gånger 125 mm2, där det större är bredden. Balkarna provades med spännvidd 450 mm och fyrpunktsbelastning. Av försöken med förhindrad krympning framgick att tillsats av stålfibrer försenar uppsprickningen och begränsar sprickvidderna. Tillsats av glasfibrer därutöver förstärker effekten och bidrog i dessa försök till att krympsprickor helt uteblev. För de oarmerade betongringarna uppstod krympsprickor efter cirka 30 till 40 dygn medan det tog upp emot cirka 40 till 70 dygn vid tillsats av stålfibrer. De fiberarmerade ringarna uppvisade också större spridning i tiden för uppsprickningen, vilket troligen beror på stålfibrernas slumpvisa fördelning i betongen. Stålfibrerna kunde inte förhindra sprickbildningen, men begränsade sprickvidden så att denna blev 0,1 mm istället för 0,4 mm som i det oarmerade fallet. Det bör noteras att det endast uppstod en spricka per provkropp och att inga mikrosprickor kunnat upptäckas, utom i ett undantagsBygg & teknik 7/08


Förstärkning med kolfiber Utsatta konstruktionsdelar kan på ett flexibelt, snabbt och säkert sätt förstärkas med Stos kolfiberkomposit i form av laminat, väv, stavar eller nät. Kompositsystemen kan lätt integreras i Stos övriga ytskyddsprogram. Här ingår till exempel Stos patenterade impregneringsgel som används för att undvika kloridbaserad korrosion på befintlig armering. Sto Scandinavia AB | telefon 020-37 71 00

Bygg & teknik 7/08

| www.sto.se

33


autogena krympningen ska hållas nere. Förhindrad krympning förorsakar stora problem vid framförallt dränkonstruktioner. Stålfibrer minskar inte risken för krympsprickor. Tillsats av glasfibrer utöver stålfibrerna förefaller däremot kunna förhindra sådana. Ytterligare studier behövs dels av fullskalesprutning av betonger med reducerad pastamängd dels realistiska försöksuppställningar för att närmare få fram effekten av olika fiber■ kombinationer på sprickfördelning.

Referenser

Figur 7: Uppsprickning av provkroppar vid försök med förhindrad krympning. De med både stål- och glasfibrer var fortfarande ospruckna efter mer än 200 dygn, då observationerna avbröts. Referens Ansell, 2007.

7 dygn

Nedböjning (mm)

residualhållfasthetsfaktorerna bekräftar den stora spridningen och det töjningsmjuknande beteendet. Fiberbetongens töjningsegenskaper försämras dessutom då betongen åldras. Slutsatsen är att betongen har varit av en för hög hållfasthet för att tillåta fiberutdragning vid brott. Det bör noteras att den onödigt höga betonghållfastheten ges av vattencementtalet, vilket här är identiskt med det som ofta föreskrivs för sprutbetongkonstruktioner.

Sammanfattning

Sprutbetong med tillsats av accelerator är mycket krympningsbenägen och kräver väl skött vattenhärdning för att den tidiga,

Spänning (MPa)

Spänning (MPa)

fall. En sammanställning av sprickmönstren visas i figur 7. Resultaten från balkböjningen visar att fiberbetongen inte har uppträtt töjningshårdnande, vilket hade varit önskvärt. De provade balkarna uppvisar dessutom en relativt hög grad av fiberbrott, vilket ger en snabb minskning av bärförmågan efter uppsprickning, se figur 8. Dessutom uppstod endast en böjspricka i samtliga fall. Sprickan har i samtliga fall slagit upp någonstans mellan de två pålastningspunkterna, se figur 9. Betongens sprickhållfasthet var mycket hög och det finns en tendens till att balkarna med glasfibertillsats har något högre sprickhållfasthet än de med enbart stålfiber. En beräkning av

Fjällberg, L., Krympreducerares inverkan på cementbaserade materials krympning, CBI Rapport 1:2002, Stockholm 2003. Lagerblad, B., Holmgren, J., Fjällberg, L., Hydratation och krympning hos sprutbetong, Arbetsrapport, SveBeFo Rapport K24, 2006 Aziz, S., Experimentell undersökning av plastfiberarmerad sprutbetong, TritaBKN. Examensarbete 227, Betongbyggnad 2005, ISSN 1103-4297, ISRN KTH/BKN/EX--227—SE Lagerblad, B., Fjällberg, L., Westerholm, M., Sprutbetongs krympning – modifiering av betongsammansättning, SveBeFo Rapport 86, ISSN 1104 – 1773, ISRN SveBeFo-R-86-SE, Stockholm 2007. Ansell, A., Holmgren, J., Sprutbetongs krympning – fiberinblandning för bättre sprickfördelning, SveBeFo Rapport 87, ISSN 1104 – 1773, ISRN SveBeFo-R-87SE, Stockholm 2007.

84 dygn

Nedböjning (mm)

Läste Du det i Bygg & teknik? Du vet väl att Bygg & tekniks innehållsregister från 1997 och framåt numera finns på vår hemsida: www.byggteknikforlaget.se

Figur 8: Last-nedböjningskurvor för böjbalkar utsatta för korttidslast vid olika ålder. Stålfibrer och 12 mm glasfibrer. Referens Ansell, 2007.

34

Figur 9: Typisk böjspricka hos provade böjbalkar. Referens Ansell, 2007. Bygg & teknik 7/08


Effekten av täckskikt på sprickinitierad korrosion Dagens betongkonstruktioner har höga krav på livslängd och kvalitet. En starkt bidragande faktor till ökad livslängd för betongkonstruktioner är täckskiktets tjocklek. Det är sedan lång tid känt att stora täckskikt skyddar armeringen från karbonatisering, kloridinträngning och diffusion av syre. Användandet av större täckskikt resulterar dock i svårigheter att klara dagens krav på maximalt tillåtna sprickvidder. Det förklaras med att storleken på sprickvidden enligt våra normer starkt är relaterad till tjockleken på täckskiktet och att stora sprickvidder anses öka risken för armeringskorrosion. Slutresultat vid en projektering blir därför ofta att en stor mängd extra armering måste användas för att klara kraven på tillåten sprickvidd eller att det täckskikt som vore lämpligt för en lång livslängd på konstruktionen inte kan användas. Genom korrosionsförsök kan man undersöka om stora sprickvidder som orsakas av stora täckskikt verkligen är så skadliga som normerna antyder. De normer och krav som våra konstruktörer och projektörer använder grundar sig på att storleken hos en uppkommen spricka vid betongens yta ska begränsas för att bla minska risken för korrosion. Den forskning som gjorts inom området visar dock att skillnaden är tämligen stor mellan sprickvidden på betongens yta och alldeles intill järnen, Yannopoulus [1] och

Figur 2: Belastning av balk i MTSmaskin. Bygg & teknik 7/08

Figur 1: Tvärsektion av testade balkar med täckskikt, c, på 20 mm, 40 mm och 60 mm. Beeby [2] Watstein & Mathey [3], Broms [4], Illston & Stevens [5]. Samtliga undersökningar visar att sprickvidden vid järnen är mindre än halva sprickvidden på betongens yta. Forskning visar också entydigt att sprickvidden intill järnen är opåverkad eller mycket lite påverkad av sprickvidden vid betongs yta, Husain & Ferguson [6], Tammo & Thelandersson [7, 8], Tammo, Lundgren & Thelandersson [9]. Mycket tyder därför på att sprickvidden vid betongens yta inte har den koppling till korrosionsrisken som antas i nuläget. För att få en uppfattning om hur sprick vidden och betongtäckskiktet verkligen påverkar armeringskorrosionen har försök gjorts på avdelningen för konstruktionsteknik , Lunds tekniska högskola i samarbete med Anders Lindvall, verksam vid avdelningen för byggnadsteknologi, Chalmers. Examensarbetare Daniel Johansson och Tobias Johansson har utfört en stor del av det praktiska arbetet.

Försöksbeskrivning

I försöken ingick 26 balkar där täckskikt, armeringstjocklek och stålspänning i armeringen varierades. Balkarna hade en längd på 1 000 mm, bredden 150 mm och en effektiv höjd på 76 mm. Täckskikten i försöken var 20, 40 och 60 mm. I hälften

av balkarna placerades två järn med armeringsdiametern 8 mm och i den andra hälften ett järn med armeringsdiametern 12 mm. Placeringen på armeringsjärnen och balkarnas tvärsnitt kan ses i figur 1. Betongkvaliten var C20/ 25 med vattencementtal 0,77 och armeringskvaliteten var B500B med en karakteristisk sträckgräns på 500

MPa. Balkarna momentbelastades för sprickmätning efter 28 dygns härdning. Vid momentbelastningen användes en MTSmaskin där balkarna belastades enligt figur 2 och 3 för att erhålla önskad stålspänning och moment. De stålspänningar som undersöktes i försöken var 380 MPa, 250 MPa och 0 MPa. För att uppnå stålspänningen 380 MPa krävdes ett böjmoment på 2,61 kNm för balken med två armeringsjärn med diameter 8 mm och 2,92 kNm för balken med ett armeringsjärn med diameter 12 mm. För stålspänningen 250 MPa krävdes ett böjmoment på 1,72 kNm för balken med två armeringsjärn diameter 8 mm respektive 1,92 kNm för balken med ett armeringsjärn med diameter 12 mm. Mätningen av sprickvidderna utfördes med hjälp av ett sprickmikroskop vid betongens yta. Fyra balkar belastades aldrig och förblev ospruckna. Dagen efter sprickmätningen flyttades balkarna till ett kontrollerat klimat, med temperaturen 20 grader Celsius och en relativ fuktighet på 60 procent. Balkarna placerades parvis i riggar, där varje rigg Artikelförfattare är Kristian Tammo, Lunds tekniska högskola, Lund.

Figur 3: Schematiskt skiss över arrangemang i MTS-maskin. 35


Figur 5: Principiell uppställning i rigg.

Figur 4: Belastning genom uppspänning i rigg.

bestod av två provkroppar vända med de uppspruckna sidorna mot varandra, se figur 4 och 5. Arrangemanget på riggarna skapade samma förhållanden som belastningen i MTS-maskinen. Riggarna var utrustade med lastceller för att kontrollera momentet som balken utsattes för. De fyra ospruckna balkarna placerades i samma klimat som övriga balkar. Efter belastning i riggarna tejpades Wettexdukar fast över balkens mittparti och täckte en stor del av det spruckna partiet, se figur 5. En del av Wettexduken tilläts sticka ut för föras ner i en plastbehållare fylld med saltvatten, se figur 4.

För att god kontakt skulle erhållas mellan betongytan och Wettexdukarna placerades även skumgummi mellan balkarna, se figur 5. Riggarnas arrangemang gjorde att två typer av exponeringar kunde testas, saltvatten ovanifrån och underifrån. Saltvattnet bestod av 10 procent NaCl och 90 procent tappvatten. Initieringstiden, det vill säga tiden fram till korrosionsstart, antogs som ett mått på korrosionsrisken. Lång initieringtid är liktydigt med liten korrosionsrisk och kort initieringtid med stor korrosionsrisk. För att detektera när korrosionen

startar mättes den elektriska potentialen med en så kallad halvcellsmätare, enligt den metod som finns beskriven i ASTM (1991). Halvcellsmätaren används för att mäta upp skillnad i elektrisk potential mellan armeringsjärn i betong och en referenselektrod vid betongens yta. Den uppmätta potentialskillnaden kan användas för att utvärdera om armeringen korroderar eller inte, där uppmätt potential jämförs med tabellerade värden. Uppmätt potentialskillnad beror också på vilken typ av referenselektrod som används – vid de genomförda mätningarna användes en silver-silverkloridelektrod. En elektrisk po-

Tabell 1: Sammanfattning för resultat från korrosionsmätningar på samtliga balkar. I kolumnen för initieringstid betyder ”>” att korrosionen aldrig startade under mätningarna och initieringstiden således är större än den senast uppmätta tiden. Initieringstid följt av * betyder att korrosionen startade direkt efter omspänning av riggen har skett. Järn 1 är närmast saltvattenskålen och järn 2 längst ifrån. I den okulära kontrollen graderas korrosionen mellan 1 till 3, där 1 är ingen eller mycket liten korrosion, 2 är en tydlig korrosion och 3 är kraftiga korrosionsangrepp. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Balk Betong Stål StålKloridSprickInitieringstid Okulär kontroll nr täckskikt diameter spänning angrepp vidd Järn 1 Järn 2 Järn 1 Järn 2 (mm) (mm) (MPa) (mm) (dagar) (dagar) (1–3) (1–3) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 20 2 ø8 0 Underifrån 0 56 35 1 3 2 40 2 ø8 0 Underifrån 0 >90 37 1 2 3 20 2 ø8 250 Underifrån 0,167 5 18 2 2 4 40 2 ø8 250 Underifrån 0,317 63* 63* 2 2 5 20 2 ø8 380 Underifrån 0,217 <1 2 3 2 6 40 2 ø8 380 Underifrån 0,497 >28 >28 1 1 7 60 2 ø8 380 Underifrån 0,517 59* 59* 2 2 8 20 1 ø12 250 Underifrån 0,250 6 2 9 40 1 ø12 250 Underifrån 0,433 71* 2 10 20 1 ø12 380 Underifrån 0,183 1 3 11 40 1 ø12 380 Underifrån 0,400 36* 2 12 20 2 ø8 0 Ovanifrån 0 75 >90 2 1 13 40 2 ø8 0 Ovanifrån 0 56 19 1 2 14 20 2 ø8 250 Ovanifrån 0,090 20 9 2 2 15 40 2 ø8 250 Ovanifrån 0,250 15 2 2 3 16 20 2 ø8 380 Ovanifrån 0,183 2 11 2 2 17 40 2 ø8 380 Ovanifrån 0,217 <1 2 2 2 18 60 2 ø8 380 Ovanifrån 0,433 10 18 2 2 19 20 1 ø12 250 Ovanifrån 0,087 68 1 20 40 1 ø12 250 Ovanifrån 0,483 11 2 21 20 1 ø12 380 Ovanifrån 0,177 2 2 22 40 1 ø12 380 Ovanifrån 0,350 1 2 23 20 2 ø8 0 Underifrån 44 >98 2 1 24 40 2 ø8 0 Underifrån >98 >98 1 1 25 20 2 ø8 0 Ovanifrån 67 82 2 1 26 40 2 ø8 0 Ovanifrån >98 >98 1 1

36

Bygg & teknik 7/08


tential på -0,24 V eller mindre har i försöken antagits som gräns för att armeringen korroderar. Första mätningen på varje balk skedde precis innan kloridbelastningen startade. Mätningar utfördes en gång om dagen under de första fem dagarna för att sedan övergå till endast två mätningar i veckan. För provkroppar där korrosionen startat eller där mätning pågått under längre tid utfördes mätningarna med större mellanrum. Efter att kloridbelastningen avslutades togs betongen bort och armeringen rengjordes för att bedöma korrosionen på järnen okulärt. Den mittersta delen av armeringen som varit utsatt för kloridbelastning fotograferades och en okulär bedömning av eventuella korrosionsangrepp gjordes. Korrosionsangreppen graderades på en skala 1 till 3, där 1 betyder mycket små eller inga rostangrepp, 2 betyder tydliga och synliga rostangrepp och 3 betyder kraftiga rostangrepp. I de riggar där endast en balk börjat korrodera avlastades riggen tillfälligt och den korroderade balken ersattes med en stålbalk. Riggen spändes igen och kvarvarande balk blev belastad som tidigare. En okulär bedömning gjordes av armeringen i den bortplockade balken. Proceduren medförde en tillfällig cykling av lasten för kvarvarande balkar.

Figur 6: Elektrisk potential uppmätt i balk 3 och 4, kloridbelastade underifrån, spänning i järn 250 MPa, täckskikt c 20 mm och 40 mm. Initiering av korrosion, det vill säga uppmätt elektrisk potential understiger -0,24 V, sker efter 5 och 18 dagar för balk 3 och 63 dagar för balk 4.

Resultat

Kubhållfastheten på betongen var 31 plus minus 3 MPa. Sprickvidder, initieringstid och okulär bedömning redovisas i tabell 1. Exempel på de mätvärden som ligger till grund för tabell 1 visas i figur 6. Det syns tydligt i figur 6 att det större täckskiktet, c, på 40 mm börjar korrodera långt senare än det mindre täckskiktet på 20 mm och att omspänningen av riggen orsakar en omedelbar korrosionsstart. Ett exempel på en bild som ligger till grund för den okulära bedömningen av korrosionen visas i figur 7. Det är ett av armeringsjärnen från balk med täckskikt 20, diameter 8 mm och kloridbelastning

Bygg & teknik 7/08

Figur 7: Korrosionsangrepp på järn 1 i balk 5 med täckskikt, c, lika med 20 mm, stålspänning 380 MPa och diameter 8 mm kloridbelastning underifrån, gradering 3.

underifrån där rostangreppet bedömdes som kraftigt, det vill säga gradering 3.

Analys och diskussion

I de försök med kloridbelastning under-

ifrån var initieringstiden signifikant längre för tjocka täckskikt trots större sprickvidder. Det beror antagligen på att den största delen av saltvattnet som når järnen gör det på grund av kapillära krafter, det vill

37


säga vattnet ”sugs” upp i sprickorna. Den kapillära kraften blir större i smalare sprickor, alltså ger ett tjockt täckskikt och stora sprickvidder bättre skydd både genom att sänka den kapillära stighöjden och genom att vattnet måste färdas en längre sträcka i sprickan för att nå järnen. I de försök där kloridbelastningen är ovanifrån observeras ett annat resultat, där stora sprickor orsakade av tjocka täckskikt leder till en minskad initieringstid. Anledningen till det kan vara att stora sprickvidder vid betongens yta gör att saltvattnet lättare samlas upp i sprickan och en större mängd saltvatten når armeringsjärnen. Sprickan kan liknas vid en ”tratt” som samlar upp saltvattnet på betongens yta. Påverkan från ytsprickvidden är dock betydligt mindre än för fallet med kloridbelastning underifrån. Kloridbelastning uppifrån ger dessutom en mycket kortare initieringstid än kloridbelastning underifrån. Eftersom skillnaden är mycket liten mellan sprickvidderna och initieringstiden relativt kort för kloridbelastning uppifrån är det möjligt att betongtäckskiktets tjocklek är mindre viktigt för det fallet. Det totala skyddet mot korrosion från stora täckskikt kan därför ändå vara bra. Stålspänningen i järnen korrelerar väl med initieringstiden, där större stålspänning leder till en kortare initieringstid. Några samband mellan armeringsarea och initieringstid har däremot inte kunnat dras. Den tillfälliga avlastningen av balkarna visar att en stor variation i last påverkar initieringstiden väsentligt. Anledningen till det är att då konstruktionen har en konstant last är sprickvidden mer eller mindre oförändrad. En självläkningsprocess sker då genom att rost, cementrester och salter fyller sprickorna vilket hindrar saltvattnet att nå in till armeringen. Då lasten ändras rör sig sprickan och det material som tätar sprickan brister vilket ger fri väg för vatten, syre och klorider till armeringen. Okulärbesiktningen av armeringen visade att uppmätta värden stämmer bra

38

överens med verkligheten. De järn som enligt mätningarna börjat korrodera tidigt har klara rostangrepp, där järn rostat bort.

Slutsatser

Vid kloridbelastning underifrån ökar initieringstiden med täckskiktet, trots att stort täckskikt leder till större sprickvidder vid betongens yta ● Vid kloridbelastning ovanifrån ökar korrosionsrisken något för stora sprickvidder ● Kloridbelastning ovanifrån ger en större korrosionsrisk än angrepp underifrån ● En stor stålspänning ger en större korrosionsrisk ● Armeringsdiameter har inget påvisat samband med korrosionsrisken ● Varierande last förhindra självläkning av sprickor och ökar korrosionsrisken. ■ ●

Referenser

[1]. Yannopoulos, P.J.: Variation of concrete crack widths through the concrete cover to reinforcement, Magazine of concrete research 41, 1989, no, 147, pp, 63–68. [2]. Beeby, A.W.: The influence of the parameter φ/ρeff on crack widths, Structural Concrete 5, 2004, No,2, pp, 71–83. [3]. Watstein, D. & Mathey, R.: Width of cracks in concrete at the surface of reinforcing steel evaluated by means of tensile bond specimens, J, Am, Concr, Inst,, July 1959, 56, No, 7, 47–56. [4]. Broms, B.: Theory of the calculation of crack width and crack spacing in reinforced concrete members, Cement och Betong, 1968, No, 1, 52–64. [5]. Illston, J.M. & Stevens, R.F.: Long term cracking in reinforced concrete beams, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Part II, Research and Theory, 1972, 53, 445–459. [6]. Husain, S.I. & Ferguson, P.M.: Flexural Cracks Widths at the Bars in Reinforced Concrete beams, Center for Highway Research, The University of Texas at Austin, June 1968, Research Report No, 102,1F.

byggfrågan

Lektor Öman frågar… Robert Öman, lektor i byggnadsteknik vid Institutionen för Samhällsteknik, Mälardalens högskola i Västerås, är här igen med en ny byggfråga. Den här Lektor Öman gången handlar frågan om installationsteknik. Frågans poäng framgår som vanligt, eftersom det säger en hel del om hur utförligt svar som förväntas. Svaret hittar du på sidan 78.

Fråga (10p) a) Vad betyder VVS? b) Vilka olika drivkrafter finns det för tryckskillnader mellan inne- och uteluft och därmed för ventilation? c) Vad är överluft? d) Vad är exfiltration?

Välkommen till Bygg & tekniks hemsida: byggteknikforlaget.se [7]. K.Tammo, & S.Thelandersson,: Crack opening near reinforcement bars in concrete structures, Structural Concrete, Journal of the fib, 2006, pp 137–142. [8]. K. Tammo, & S. Thelandersson., (inskickad till ACI). [9]. K. Tammo, K. Lundgren & S. Thelandersson., (accepterad av Magazine of Concrete).

Bygg & teknik 7/08


Betong kräver konkret kunskap

Välj våra Klass I och Klass II utbildningar!

För information kontakta Eva Fritz, tel 031-350 55 29 eva.fritz@teknologiskintitut.se eller Per Svensson, tel 031-350 55 56 per.svensson@teknologiskinstitut.se

Nordens starkaste varumärke inom utbildning blir nu heldanskt och byter namn till Teknologisk Institut. Vi befäster därmed våra tre styrkefaktorer – bredd, kvalitet och långsiktighet – och blir en ännu mer kraftfull leverantör av såväl utbildnings- som konsultinsatser.

Bygg & teknik 7/08

39


Tillståndsbedömning av betongkonstruktioner genom mätning Utvecklingen av mät- och sensorteknik för konstruktiv mätning har under de senaste tio åren varit omfattande. Den mest avancerade tekniken används tidigt för övervakning av avancerade konstruktioner med stora påkänningar, till exempel flygplan och rymdfarkoster. I och med den snabba utvecklingen har priserna på mätutrustning och sensorer sjunkit kraftigt samtidigt som fler typer av sensorer utvecklats. Behovet av kontinuerlig mätning är fortfarande störst inom flyg, rymd och bilindustrin, men en allt större efterfrågan kan också märkas inom byggindustrin. Behovet att förstå hur konstruktioner beter sig under såväl uppförande som över tid fångar allt mer intresse. En orsak är de ökade krav som ställs på våra konstruktioner i form av ökade trafikvolymer och laster. En annan orsak är den ständigt pågående nedbrytningen av

våra konstruktioner, till exempel armeringskorrosion orsakad av tösalter. Ytterligare en orsak kan vara att vi idag bygger allt mer komplicerade konstruktioner, där varken fullständiga beräkningsmodeller eller laboratorieförsök är möjliga att utveckla – uppföljning genom mätning kan här ge oss mycket värdefull information för framtiden, speciellt om mätningen kombineras med avancerad beräkningsmetodik och kompletteras med laboratorieförsök. Luleå tekniska universitet, Avdelningen för byggkonstruktion, har en lång tradition när det gäller mätning i fält på verkliga konstruktioner, detta har också gett oss möjligheten att utveckla en strukturerad systematik och angreppssätt som vi benämner CSHM (Civil Structural Health Monitoring). Nedan beskrivs denna systematik tillsammans med en exemplifiering på två broar.

Inledning till CSHM

För att resultaten från mätningen ska komma till så stor användning som möjligt är det viktigt att ett strukturerat mätningsförfarande tillämpas. Här beskrivs en utarbetad systematik som faller inom området CSHM det finns egentligen inget

Artikelförfattare är Björn Täljsten, professor vid Danmarks Tekniska Universitet i Lyngby. Hans huvudsakliga forskningsområden är förstärkning av konstruktioner samt SHM (Structural Health Monitoring). Björn innehar också en deltidsprofessur vid Luleå tekniska universitet, Luleå.

bra motsvarande uttryck på svenska som täcker hela området och av den anledningen används genomgående i artikeln den engelska akronymen. CSHM innebär kortfattat att man först ställer en diagnos på den befintliga konstruktionen, denna kan vara övergripande och omfatta till exempel sprickbildningar, beräkningar och enklare mätningar. Den kan också vara mer avancerad och då även omfatta såväl numeriska beräkningar (Finita elementanalys) som sannolikhetsbaserade analyser. Diagnostiken ger grunder till vad som ska mätas och vad syftet med mätningen

Figur 1: Förslag på CSHM-system – Mätning på en järnvägsbro. 40

Bygg & teknik 7/08


är. Här ingår även att bestämma vilket ackvisitionssystem som ska användas. Val av sensorer och kommunikationssystem upprättas, likaså hård- och mjukvara för lagring. Till detta kopplas sedan ett mer omfattande utvärderingssystem vars syfte är att kartlägga effekten av mätningen kopplat till en mer detaljerad modell av konstruktionen. Utifrån detta kan man sedan föreslå åtgärder eller endast följa upp befintlig konstruktion över tiden – vilket man finner mest lämpligt beroende på säkerhet, ekonomi, framkomlighet osv. I figur 1 visas exempel på hur ett CSHM-system kan utformas, exemplet är från en verklig tillsättning från en järnvägsbro. I exemplet i figur 1 genomfördes först en omfattande beräkning av brons kapacitet och dess behov av förstärkning klargjordes, det vill säga diagnosen ställdes. Därefter valdes sensorer, vilket i detta specifika fall var av mer traditionell typ; töjningsgivare, deformationsmätare (LVDT) samt accelerometrar. Även kommunikationssystemet och lagringssystemet upprättades vid denna tidpunkt. Mätning, registrering och utvärdering av data gjordes därefter kontinuerligt, under en viss tidsrymd, så kallad periodisk mätning. Resultaten från mätningen jämfördes därefter med teoretiska beräkningsmodeller. Nedan beskrivs kortfattat de olika delarna som vi anser bör ingå i ett CSHM-system. Diagnostik – kartläggande. Det förutsätts att byggnader och anläggningar följs upp och att orsaken till att ett CSHM-system behövs är att man är osäker på konstruktionens uppförande, vill skaffa sig bättre underlag för eventuella insatsåtgärder eller få en ökad kontroll av konstruktionen. I bästa fall skulle ett CSHM-system kunna användas för att optimera underhållsinsatser. Kartläggandet i detta skede kan för en bro till exempel innebära att den klassningsberäknats och dessa beräkningar visat att någon typ av åtgärd är nödvändig, till exempel förstärkning. Hur diagnosen genomförs avgörs från fall till fall och är förstås beroende på ett stort antal olika faktorer, till exempel anläggningens betydelse, finansiella möjligheter och framtida behov. Ackvisitionssystem. Ackvisitionssystemet omfattar hela mätsystemet, det vill säga strömtillförsel, mjukvara i form av utvärderingsprogram och mätprogram, hårdvara i form av logger och datorer. Även lagringsmedia ingår i ackvisitionssystemet, denna kan i sin enklaste form utgöras av till exempel flyttbara minnen. Vanligtvis lagras dock data i en databas på en server som skyddad för intrång och yttre påverkan i form av till exempel brand. Det bör också has i åtanke att data kan behöva lagras över lång tid. Ackvisitionssystemet omfattar även mätsensorer, till exempel töjningsgivare, fiberoptiska sensorer för sprickmätning med mera, samt kommunikationsutrustning. KomBygg & teknik 7/08

Tabell 1 Fysiska storheter som används inom CSHM – karaktäriserat efter mätbehov. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Storhet Sensor ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Förskjutning LVDT (Linear Variable Differential Transformer) Långa fiberoptiska givare (interferometry) Accelerometrar och tidsbaserad numerisk integrering (transienta signaler) Optisk laser triangulering GPS –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Hastighet Accelerometrar och tidsbaserad numerisk integrering (transienta signaler) Geofoner –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Acceleration Piezoelektriska accelerometrar Kraft-balanserade accelerometrar Kapacitansfria accelerometrar –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Töjning Traditionella elektriska töjningsgivare Fiberoptik (Bragg gratings) Långa fiberoptiska givare (interferometry) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––���––––––––––––––––––––––––––––– Kraft Traditionella elektriska töjningsgivare Piezoelektriska givare –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Temperatur Termometrar Termoelement Termistor –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Fukt MEMS-sensorer

munikationsutrustningen kan utgöras av direkt transport av data med hjälp av flyttbara minnen. Mer effektivt är då att bruka telefonlinjer, GSM-, 3G-telefon eller i bästa fall bredbandsuppkopplingar. En viktig del i ackvisitionssystemet är programvara för utvärdering, här ingår allt från vanliga kontorsprogram som till exempel Excel till avancerad mjukvara som Finita element – program och i vissa fall speciell mjukvara för att hantera mätdata. Sensorsystem. När behovet och kartläggningen av konstruktionen genomförts gäller det att välja sensor för det behov man har. Det finns ett stort antal olika typer av sensorer att tillgå, men det viktigaste är att veta vad man ska mäta. Sensorerna kan delas upp i olika kategorier beroende på vad som ska undersökas. Ett förslag på kategorier och vilka sensorer som är lämpliga har sammanställts i tabell 1. Utvärdering. Förutsatt att mätningen är korrekt utförd och data sparats är utvärderingen den absolut viktigaste delen i CSHM. En utvärdering kan göras på flera olika sätt beroende på vad som efterfrågas. Har till exempel endast ett tvärsnitt studerats kan relativt enkla handberäkningar tillsammans med mätdata ge mycket information om konstruktionens beteende. För mer omfattande studier används Finita elementprogram, där såväl tvådimensionella som tredimensionella analyser är bra hjälpmedel om de kopplas ihop med uppmätt och utvärderad data, verkliga materialvärden och laster. Utvärderingen kopplas självklart även till diagnosen som ställdes innan mätningen påbörjades. Utvärderingen är en fortsättning

av diagnosen och normalt används mätdata för kalibrering och i vissa fall för extrapolering. Under senare år har det också blivit allt mer vanligt att sannolikhetsbaserade beräkningsmetoder som tar hänsyn till verkliga laster, materialdata och dess spridning används tillsammans med numeriska beräkningsmetoder och mätdata

Strategi för CSHM

Normalt används CSHM vid kontroller av tillståndet på existerande konstruktioner, till exempel för att kontrollera stabilitet eller funktionen hos en konstruktion, men det blir också allt mer vanligt att system installeras i nya konstruktioner. Fram tills idag används mest regelbundna visuella inspektioner för att kontrollera eller följa upp en konstruktion. Mer avancerade mätmetoder och övervakningssystem har dock använts i olika forskningsprojekt på byggkonstruktioner, där syftet varit att till exempel verifiera strukturteorier eller nedbrytningsmekanismer. I denna artikel är strategin för CSHM uppdelad i tre huvuddelar: ● Inspektion ● Korttidsmätning ● Långtidsmätning. Inspektioner görs regelbundet för att kontrollera att inget oförutsett har hänt med konstruktioner. Korttidsmätning är ofta oplanerade och en följd av att någonting oförutsebart har inträffat eller som ett resultat från en inspektion. Långtidsmätningar kräver god planering då sensorer, utrustning och analyser ska fortlöpa under en lång tidsrymd. Optimalt är om sensorerna kan appliceras under bygget av konstruktionen. 41


Periodisk eller kontinuerlig mätning. Utöver ovanstående uppdelning bör mätstrategin kategoriseras. Både periodisk mätning och kontinuerlig mätning är långtidsmätningar. Periodisk mätning definieras av att mätningen sker regelbundet i tidsstyrda perioder eller att den startar efter en triggningssignal (en signal som utlöses av en händelse, till exempel en töjning över en referenstöjning) och stoppar efter en förutbestämd tid, i figur 2 visas detta schematiskt. Vid kontinuerlig mätning samlas mätdata in med samma frekvens över en förutbestämd tid eller tills mätningen stoppas för hand. Mängden mätdata kan bli ett problem om samplingsfrekvensen är för hög. Snabba skeenden på konstruktionen som till exempel ett tåg som passerar en bro, kan vara svåra att se om frekvensen är för låg. Kontinuerlig mätning är användbart då man vill studera långsamma händelser, till exempel inverkan av temperaturförändringar. Inspektion. Inspektioner av anläggningskonstruktioner har fördelen att de är enkla och billiga att utföra och det än en vedertagen och välkänd teknik som används. Metoden har dock begränsningar då resultatet endast kan ge en grov bedömning av tillståndet. Metoden ger också bara information om ytan på konstruktionen därför kombineras en inspektion ofta med enklare icke förstörande mätmetoder. Inspektioner används för att styra underhållet, till exempel målning, byte av slitdelar med mera. Då inspektioner är utförda av människor, ofta personer med stor erfarenhet, kan olika personer som inspekterar skador bedöma samma skada olika – vilket gör det svårt att erhålla ett optimalt underhåll. Korttidsmätning. I jämförelse med inspektioner kan instrumentering och mätning av kritiska eller svårkomliga delar på en konstruktion ge mer och tydligare information. Inspektion kan dock ge en bra bedömning av var sensorer ska placeras för att ge bäst information. Kostnaden för mätsystem och installationen av detta kan sällan motiveras med avseende på minskat underhåll. Vidare har de flesta sensorer kortare livslängd än de konstruktionen de är ämnade att mäta på, därför används korttidsmätning i största utsträckning vid provning av nya konstruktioner eller i samband med stora reparations- eller förstärkningsarbeten då också önskar undersöka effekten av åtgärden. Även mätsystemet i sig bör diskuteras då de flesta system inte är automatiskt trig-

Figur 2: Långtidsövervakning med kontinuerlig, periodisk med bestämd frekvens samt periodiskt med utlösande faktorer, efter Hejll (2007). gade utan en stor mängd data samlas in och analyseras i efterhand. Därför är i stort sett alla system engångssystem som installeras och används under kort tid trots kostnaderna för systemet ofta är höga. Då ett korttids-mätsystem används flera gånger brukar det oftast kallas periodisk långtidsmätning. Långtidsmätning. För ett mätsystem som används under lång tid kan informationen ge ägaren till konstruktionen ett bättre beslutsunderlag med avseende på anläggningens prestanda, vilket då även styr omfattningen av underhåll, reparation och/eller förstärkning. Det är då möjligt att anpassa nedbrytningsmodeller med mätdata från konstruktionen i fråga och på så sett optimera underhåll, vilket torde ge mindre livscykelkostnader. För långtidsmätning behövs sensorer som är robusta och pålitliga nog att ge mätdata under hela livslängden på konstruktionen, eller åtminstone under den tid man avser att mäta. Många sensorer är idag inte anpassade för att mäta under många år. Att bygga ett mätsystem som till exempel motsvarar livslängden på en anläggningskonstruktion kan därför vara ett problem. Nya lovande sensorer av typen fiberoptiska sensorer är under utveckling och har utvecklats väsentligt de senaste årtiondena. Andra sensorer och mätmetoder användbara för långtidsmätningar är ”mätfärg”, elektrisk ledande plast, akustisk emission, GPS-system och accelerometrar i bland tillsammans med modalanalys. Lokala mätningar jämfört med globala mätningar. Det finns två sorters konstruktionstekniska mätningar, lokala och globala. De flesta sensorer beskrivna i

denna artikel är anpassade för lokala mätningar. Även om en konstruktion är utrustad med ett stort antal lokala sensorer av olika typer och på ett stort område täcker de ändå bara en del av konstruktionen. Dessa sensorer är ofta mycket användbara då en viss del av en konstruktion ska mätas, som exempel kan nämnas vid en synlig skada eller i laborationsmiljöer där randvillkor och kritiska områden är kända. Mätningar där lokala sensorer används i större eller mindre utsträckning kallas ofta CSHM trots att endast en liten del av konstruktionen kontrolleras. För att mäta globalt behövs andra parametrar eller metoder som ger information om hela konstruktionen. Nedböjning är ett exempel på en global parameter medan töjning är en typisk lokal parameter. Om nedböjningen på en bro ökar, trots att laster och temperatur är konstanta måste det finnas en skada vid stöd eller en minskning i styvhet hos bron. Tyvärr är nedböjning relativt svårt att mäta i fält då det är svårt att hitta en pålitlig referenspunkt. Därför används nedböjning relativt sällan i CSHM speciellt när det gäller långtidsmätningar. Skadeidentifiering. Den metod som är mest utbredd för att identifiera och hitta skador på konstruktioner med hjälp av sensorer är modalanalys. Tanken bakom metoden är att de modala parametrar, som till exempel egenfrekvens, modformer och modal dämpning är baserade på fysiska egenskaper hos hela konstruktionen, där massa, styvhet, friktion och dämpning kan nämnas. En skada i konstruktionen ger således upphov till ändringar i de fysiska egenskaperna och de modala parametrarna ändras, Doebling et al (1996).

Humi-Guard För säker fuktmätning i betong

®

med kvarsittande givare – nu också på uttaget prov

42

Nordisk Industrifysik AB, Stavgårdsgatan 5, 167 56 Bromma, Tel 08-80 56 15, Fax 08-25 99 31, www.industrifysik.se Bygg & teknik 7/08


Skadeidentifiering delas normalt upp i följande tre steg: Steg 1. Fastställande om skada är närvarande i konstruktionen Steg 2. Lokalisering av skadan i konstruktionen Steg 3. Kvantifiering av skadan. I litteratur används ibland ett fjärde steg; uppskattning av en konstruktionsresterade livslängd. Steg fyra är oftast inte inkluderat i en skadeidentifiering då metoder att uppskatta återstående livslängd är baserade på vilken typ av skada som är närvarande. För sprucken betong kan man till exempel använda sig av brottmekanik eller utmattningsanalys. Denna lista presenterades av Rytter (1993) och är allmänt vedertagen i CSHM. Ett optimerat skadeidentifieringssystem ska kunna detektera en skada tidigt för att sen bli lokaliserat med en noggrannhet som motsvaras av tätheten på mätsensorerna. Systemet ska också ge information om skadans grad. Beroende på vilken typ av skada som är detekterad och lokaliseringen på denna kan sedan en modell för återstående livslängd skapas. Systemet ska i också vara så automatiskt som möjligt och i så liten utsträckning som möjligt vara beroende av ingenjörsmässiga bedömningar. Ett mer troligt framtidsmål att nå inom nära förestående tid är att utveckla ett system som jämför mätningar med initiala mätvärden och på så sett kan ge en skadeidentifiering. System av denna typ med analyser av vibrationer används idag ibland annat vattenkraftsindustrin på turbiner. Val av sensorer. Sensorer i allmänhet används för att förvandla fysikaliska storheter till information som vi kan förstå och utvärdera. Ett bra exempel är en termometer som visar expansionen av kvicksilver eller annan vätska när temperaturen ökar. Anders Celsius bestämde att en viss expansion skulle motsvara skill-

naden mellan fruset och kokande vatten med andra ord 100 ºC, Utsi (2000). För mätningar på anläggningskonstruktioner finns en mängd olika sensorer. Systemet av sensorer måste vara anpassat speciellt för det ändamålet med mätningen. I tabell 2 beskrivs de vanligaste sensorerna anpassade för mätningar på anläggningskonstruktioner. Många av de nämnda sensorerna är dock inte anpassade för långtidsmätningar. Dock är det en sensor som kan mäta över såväl kort som lång tid och lokalt samt lokalt, dessutom detektera skador, till exempel sprickor i betongkonstruktioner. Detta är den fiberoptiska sensorn.

Tillståndsbedömningar och uppgradering av två betongbroar

I det följande beskrivs mätningar, tillståndsbedömningar och uppgradering av prestanda hos två olika broar. Med andra ord hur man applicerar CSHM i verkliga fall. Den första bron Luossajokkbron är undersökt inom projektet Malmbanan 30 ton, där axellasten på järnvägen mellan Narvik och Luleå uppgraderades från 25 till 30 ton. Det andra exemplet beskriver mätning på en järnvägsbro utanför Örebro i Frövifors som förstärkts med kolfiberstavar och inborrade kolfiberrör. Här var orsaken behov av ökat böjmoment i trågbotten av bron. Båda broarna är byggda i armerad betong. Luossajokkbron i Kiruna, bedömdes ha för låg momentkapacitet och risk för att armeringsstålet i överkant stöd skulle överstiga flytgränsen. Då brons resterande livslängd var begränsad till maximalt tio år på grund av spåromdragning gjordes en grundläggande tillståndsbedömning och långtidsövervakning enligt följande steg; Kalkylering utfördes enligt befintliga svenska järnvägsnormer, därefter installerades sensorer och mätsystemet

Tabell 2: Sensorer nyttjade inom mätning på anläggningskonstruktioner. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Sensor Global Lokal Skador Korttid Långtid ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Accelerometrar x x (x) (x) Töjningsgivare, limmad x x Töjningsgivare, svetsad x x (x) Vibrerande sträng (x) x x x Nedböjning, LVDT x x (x) Akustisk emission x x x (x) Fiberoptiska sensorer (x) x x x x ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– x: väl lämpade, (x): fungerar, - : rekommenderas ej

kopplades upp. Vi använde oss av en förfinad probabilistisk beräkning baserad på mätningar av laster och material så kallad Form (First Order of Reliability Method) och därefter startades en periodisk långtidsmätning (övervakning) med automatisk triggning. Mätning påbörjades under 2002 och avslutades i fjol. I det andra exemplet behandlas en järnvägsbro i Frövifors utanför Örebro. Projektet påbörjades redan under 2005 genom en utförd klassningsberäkning av. I samband med denna beräkning utfördes också en inspektion av bron, där även en viss provtagning ingick. Bron är uppbyggd av två för Sverige traditionella sammangjutna tråg. Klassningsberäkningen visade på att bron hade ett underskott i bärförmåga i tvärriktningen i såväl överkant som underkant trågbotten. För att undvika avstängning av bron beslutades det att välja en förstärkningsmetod som i minsta möjliga utsträckning störde tågtrafiken. Den största utmaningen var här förstärkning av trågbottens överkant. Här har då en specialmetod utvecklats vid Luleå tekniska universitet som medför att man borrar hål tvärs bron och installerar kolfiberrör som limmas mot betongen. För förstärkning i trågbottens undersida har även här valts en metod där kolfiber utgör förstärkningsmaterial, nämligen kolfiberstänger som limmades in i uppsågade spår i brons underkant och täckskikt. I samband med förstärkningen genomfördes också ett relativt omfattande mätprogram, där töjningar och deformationer registrerades. Här mättes i huvudsak i en sektion. Töjningar registrerades före och efter förstärkning i stålarmeringen samt efter förstärkning i kompositen. Deformationer före och efter förstärkning. Dessutom användes ultraljud för att registrera underkantsarmeringens placering. Ultraljud nyttjades även för att kartlägga kvalitén av limningen. Resultatet av de sistnämnda metoderna redovisas dock inte här. I tabell 3 på nästa sida sammanfattas hur de två exemplen är kopplade till CSHM med avseende på mätparametrar, sensorer, mätstrategi och kommunikation Luossajokkbron i Kiruna. Luossajokkbron i Kiruna, se figur 3, är en av de 114 broar på Malmbanan som uppgraderades från 30 till 35 tons axellast. Den återstående livslängden på bron var väl definierad då spåromdragningar var förutspådda, Björnfot et al (2001). Största möjliga ansträngning gjordes därför för

Bättre och enklare! Mer info får du på telefon 0500–46 98 60 eller på www.combiform.com Bygg & teknik 7/08

43


Tabell 3: Sammanfattning av CSHM-tillämpningar på studerade broar. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mätobjekt

Mätparametrar

Sensorer

Mätstrategi

Kommunikation

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Luossajokk

Töjning

Deformation

Svetsade töjningsgivare

Periodisk

LVDT, vinkelgivare

GSM-modem för nedladdning av data till server

Automatisk triggning Långtidsmätning ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Sprickvidder COD (SprickPeriodisk Mätningen skedde Frövi öppning) på plats. Töjning Svetsade och Långtidsmätning Data laddades limmade direkt ner i töjningsgivare mätlogger Deformation LVDT

Figur 3: Luossajokkbron under last. IORE-loket står placerat enligt värsta tänkbara scenario, vilket ger maximala töjningar i det kritiska snittet. Simonsson (2002).

beräkningsmodeller och verkliga materialdata samt dimensioner gjorde det möjligt att ”höja” säkerheten på bron och på så sätt behålla den längre i drift vad vore möjligt med ett traditionellt klassningsförfarande. Frövifors 2007. I figur 5 visas foton över Frövibron. och i figur 3 visas en sidovy. De utförda beräkningarna visar att brons farbaneplatta inte har tillräcklig armeringsmängd för att klara böjmomentkapaciteten verkande i brons tvärled. Balkarna i överbyggnaden har dock tillräcklig kapacitet för önskad trafiklast. Den visuella besiktningen utfördes under våren 2005 och inspektionens generella intrycket var att bron är i dåligt

Figur 4: Resultat från Form med olika säkerhetsindex i kombination med lastkombinationer, Enochsson et al (2002).

skick. Det kunde också noteras att såväl att säkerställa lastkapaciteten till minsta trågbotten som ramben har belastningsmöjliga kostnad. Beräkningar baserade på sprickor, vissa av dessa sprickor är större normer visade att momentkapaciteten än 1 mm. Vägtrafiken under viadukten är skulle överstigas. En preliminär mätning kraftig och det är den enda infart till papvisade dock att töjningarna i stålet på det persbruket i Frövi, såväl omfattande permest kritiska snittet var väl inom säkerson- som lastbilstrafik kunde iakttas. hetsmarginalen, Danielsson et al (2002). Innan installation av mätsystem och förYtterligare töjningsmätningar och materistärkning genomfördes en icke förstöalprover gjordes därför på bron. Material rande provning för att kartlägga armesamlades för att kunna bedöma laster och ringens placering samt tjocklek på täckmaterial på en probabilistisk grund, Form Figur 5: Järnvägsbro i Frövifors. skikt. Figur 6 visar pågående skanning av utfördes, Enochsson et al (2002). Resultabetongytan under bron. tet visas i diagrammet i figur 4. Bron var i behov av förstärkDet visade sig att det var möjning. För att kunna komma till ligt att använda Form för att berätta med behov för ökad bärförräkna säkerhetsindexet till en godmåga av broar finns i princip enkänd nivå beroende på vilka laster dast tre olika metodiker att följa; man kombinerade. För att kontrol1) använda sig av mer noggranna lera säkerheten ytterligare besluberäkningsmodeller, 2) byta ut tades att bron skulle fortsätta överkonstruktionen mot en ny eller 3) vakas med de befintliga sensoatt förstärka den befintliga konrerna samt rotation med accelerostruktionen. I detta projekt har almetrar. För att kunna hämta data ternativ 3 valts, det vill säga att kontinuerligt installerades ett förstärka den befintliga konstrukGSM-modem, med vilket man kan tionen. Förstärkningen gjordes i dels styra dataloggern samt hämta kombination med mätning. mätdata utan att vara på plats. –––––––––––– Mätningen fungerade väl under de Artikeln fortsätter och avslutas i år data insamlades, men framförnästa nummer av Bygg & teknik, Figur 6: Tvådimensionellt radarsystem skannar allt visade det sig att kombinera som utkommer vecka 47. undersida av bro. mätning med mer nyanserade 44

Bygg & teknik 7/08


Stötvågs- och splitterbelastade betongkonstruktioner Vare sig det handlar om olyckshändelser, terroristattacker eller krigshandlingar finns risken att byggnader i samhället utsätts för explosioner. Huruvida hänsyn tas till detta vid dimensionering och analys av en byggnad beror bland annat på hur stor risken är för att en sådan last ska uppkomma samt hur stor skada denna kan tillåtas orsaka på byggnaden, dess inventarier och på personer i eller i närheten av byggnaden. Att responsen för en struktur utsatt för en extrem dynamisk belastning skiljer sig från responsen vid en statisk belastning är känt, men det finns fortfarande mycket att utforska och lära om de fenomen i betongen som kopplas till den extrema belastningen och som leder till denna beteendeskillnad. Räddningsverket och avdelningen för Konstruktionsteknik/Betongbyggnad på Chalmers tekniska högskola i Göteborg bedriver genom ett mångårigt samarbete forskning inom området explosionsbelastade betongkonstruktioner. I det nu pågående forskningsprojektet studeras bland annat den kombinerade effekten av stötvågs- och splitterbelastning.

Explosionsbelastning

Belastningen som orsakas av en explosion består normalt av en kombination av stötvågs- och splitterbelastning, då det explosiva ämnet ofta är inneslutet i någon typ av hölje som spricker upp och kastas iväg på grund av det höga trycket som skapas. Figur 1 visar illustrativt uppkomsten av splitter och stötvåg vid detonation av en bomb. Den höga temperaturen och det höga trycket som skapas inne i bomben efter antändning av sprängämnet gör att höljet sväller upp och sprickor bildas. Dessa sprickor sprider sig i höljet vilket till slut delas upp i många fragment, det

Figur 1: Uppkomst av stötvågs- och splitterbelastning vid detonation av bomb. vill säga splitter. Den energi som återstår efter fragmenteringen av höljet orsakar hoptryckning av den omgivande luften och bildar därmed en stötvåg. Belastningen av en stötvåg som bildas vid en explosion i det fria, det vill säga där stötvågen ej reflekteras mot närliggande ytor, idealiseras ofta enligt figur 2. Stötvågsfronten ankommer tiden ta efter detonationen eftersom det är denna tid det tar för fronten att färdas från detonationscentrum till den aktuella punkten. Vid ankomsten av stötvågsfronten ökar trycket näst intill momentant från det omgivande lufttrycket P0 till trycket P0 plus P+,, där P+ är det så kallade övertrycket. Då fronten har passerat sjunker trycket igen och efter en viss tid är trycket åter lika med det omgivande lufttrycket P0, vilket innebär att den så kallade positiva fasen av stötvågsbelastningen är över. På grund av det partiella vakuum som bildats vid explosionen

strömmar nu luft mot detonationscentrum, vilket skapar ett undertryck (relativt det omgivande lufttrycket) och ett sug bildas. Detta är den negativa fasen, vars amplitud är P0 plus P- och efter att denna är uppnådd kommer trycket åter att stiga för att återgå till det omgivande lufttrycket. Splittrets storlek och form kan variera kraftigt för en och samma bomb, vilket gör det svårt att definiera splitterbelastningen från en explosion. Direkt efter fragmenteringen av höljet har alla splitter ungefär samma hastighet, men på grund av att den varierande storleken och formen ger olika stort luftmotstånd kommer splittrets hastighet att variera längre bort från detonationscentrum där små, lätta splitter har lägre hastighet än stora, tunga splitter.

Verkan på armerad betong

Responsen av en armerad betongkonstruktion belastad av en extrem dynamisk Figur 2: Schematisk figur över stötvågsbelastning.

Artikelförfattare är tekn lic Ulrika Nyström, Chalmers tekniska högskola, civilingenjör Björn Ekengren, Räddningsverket, professor Kent Gylltoft, Chalmers tekniska högskola, tekn dr Morgan Johansson, Reinertsen AB och tekn dr Joosef Leppänen, FB Engineering AB.

46

Bygg & teknik 7/08


last kan skilja sig väsentligt från den orsakad av en statisk last. Detta kan till viss del förklaras av ökade tröghetseffekter, vilka blir med uttalade ju kortare varaktighet lasten har, samt de spänningsvågor som uppkommer i strukturen vid impulsbelastningar. Responsen påverkas även av att en intensiv belastning med höga tryck också påverkar materialegenskaperna, vilket diskuteras mer längre ner i denna artikel. En strukturs respons kommer att skilja sig beroende på hur strukturen är utformad och på lastens karaktär. Man kan skilja på global och lokal respons, där den lokala responsen kan ses som att endast en mindre del av strukturen är starkt påverkad av belastningen medan hela strukturen påverkas vid en global respons. Typiska skador som uppkommer vid global respons är böjsprickor och skjuvsprickor, där de senare kan delas in i två olika typer. Skjuvsprickor kan, på samma sätt som i en statiskt belastad balk, uppkomma på grund av diagonalt drag och tryck i samband med böjning, men även på grund av höga skjuvande tröghetskrafter vilka endast uppkommer vid intensiv dynamisk belastning. För att skilja dessa två typer av skjuvskador åt kallas här den senare för direkt skjuvning. I figur 3 visas några olika typer av lokal skada vid kontaktdetonation samt vid träff av ett splitter. Det höga trycket som skapas på grund av tryckvågen av detonationen eller inträngningen (penetrationen) av splittret orsakar bildandet av en krater på framsidan av betongkonstruktionen samt en tryckvåg som färdas genom konstruktionen. När denna tryckvåg når baksidan reflekteras den till en dragvåg, som kan orsaka sprickor och bildandet av en krater på baksidan eftersom betong är betydligt svagare i drag än tryck. Detta kallas utstötning och kan alltså uppkomma även om detonationen inte orsakar ett hål (så kallat genombrott)

Figur 3: Lokal skada på betongkonstruktion vid kontaktexplosion och träff av splitter eller projektil. eller splittret inte perforerar strukturen.

Materialeffekter vid extrem belastning

Vid extrema dynamiska belastningar uppkommer effekter i betongen som ej fås vid statisk belastning. Detta leder till exempel till att den ökade töjningshastigheten, som är ett mått på hur snabbt materialet töjs, ger både ökad tryck- och draghållfasthet av betongen. I figur 4 visas detta schematiskt för betongens draghållfasthet. För stötvågs- och splitterbelastning kan töjningshastighetsberoendet ge en fördubbling av tryckhållfastheten medan draghållfastheten kan öka upp till sju gånger den statiska hållfastheten. Det är känt att ökad omslutning av en betongkropp leder till en högre tryckhållfasthet och ett segare beteende än i fallet med enaxiell belastning, vilket kan ha stor betydelse vid till exempel splitterinträngning då ett fleraxiellt spänningstillstånd med betydande omslutningstryck uppstår. De höga tryck som uppkommer vid explosionsbelastning kan också leda till plastisk kompaktering av betongen,

Figur 4: Draghållfasthetens töjningshastighetsberoende för betong. Bygg & teknik 7/08

vilket innebär att de porer som finns i materialet kollapsar och materialets densitet ökar. Vid normal statisk belastning är trycket inte tillräckligt högt för att orsaka plastiska deformationer av porerna varför kompakteringen då är återgående och beskrivs som elastisk. Detta är en viktig del för att förklara betongens respons vid höga tryck.

Numeriska simuleringar

Allteftersom datorerna har utvecklats till att bli allt snabbare, billigare och kraftfulla har användandet av numeriska metoder blivit allt mer vanligt i vårt samhälle. Detta gäller inte minst inom konstruktionsområdet, där det har blivit ett allmänt använt verktyg för dimensionering och analys av konstruktioner och/eller dess detaljlösningar. Eftersom de i de fallen i allmänhet handlar om låga belastningshastigheter med små deformationer är finita elementmetoden tillräcklig för att få fram en trovärdig lösning. Vid simuleringar av explosionsbelastade konstruktioner, där stora deformationer uppkommer, är det mer lämpligt att använda en så kallad

Figur 5: Förenklingen av en skyddrumsvägg till en fritt upplagda väggskiva. 47


hydrokod som kombinerar finita elementmetoden, finita differensmetoden och finita volymer för att lösa problemet. Numeriska simuleringar i kombination med experimentella test är ett starkt verktyg inom forskningen av explosionsbelastade konstruktioner. Eftersom experiment inom detta område är mycket kostnadskrävande och de snabba förloppen gör det svårt att följa uppförandet är numeriska analyser, där skeendet kan följas steg för steg, ett starkt komFigur 6: Samband mellan tryck och tid som plement. I de numeriska simuleringantagits i simuleringarna. arna går det också snabbt och enkelt att variera olika parametrar, så som materialegenskaper, laster och struktur- randvillkor med plan töjning användes för geometrier. Sammantaget gör detta att att ta hänsyn till omkringliggande betong. Tre olika belastningsfall antogs: enbart numeriska simuleringar kan ge en förståelse för de grundläggande mekanismerna stötvåg, enbart splitter och kombinationen som är svårt att få från enbart experiment. av stötvåg och splitter. I figur 6 visas relaDet är dock mycket viktigt att komma tionen mellan tryck och tid som användes ihåg att numeriska simuleringar aldrig för stötvågen, denna motsvarar ungefär kan beskriva verkligheten fullt ut efter- den positiva fasen vid detonation av 125 som de förutsätter förenklingar och app- kg av sprängämnet TNT på ett avstånd av roximationer av de verkliga förutsättning- fem meter. Alla splitter som träffar väggarna. Därför är det viktigt att betona att de strimlan antogs ha samma massa (21,9 numeriska simuleringarna inte helt kan gram), form (sfäriska med diameter 17,5 ersätta experiment, vilka fortfarande är en mm), hastighet (1 760 m/s) och riktning. viktig del i kunskapsuppbyggandet och Eftersom det krävs ett finare elementnät behövs även för att verifiera de numeriska lösningarna.

för att fånga ett splitters penetrationsförlopp än en strukturs respons vid stötvågsbelastning användes ett finare nät (6 gånger 6 gånger 6 mm) på framsidan av väggen än på baksidan (12 gånger 12 gånger 6 mm) i simuleringarna. Detta kan ses i figur 7 där den numeriska modellen, med utnyttjande av symmetriplan visas tillsammans med antagna randvillkor. I figur 8 visas resultaten av de tre olika simuleringarna vid tiden för maximal mittutböjning, se även tabell 1. I fallet med enbart stötvågsbelastning (figur 8a) var skadan lokaliserad till ett fåtal sprickor även om initiering av sprickor uppkom relativt tätt. Då sprickutvecklingen studerades för detta fall kunde det konstateras att sprickorna närmast stöden uppkom före de övriga sprickorna, vilket antyder att dessa var direkta skjuvsprickor och att de mer centrala sprickorna var böjsprickor. I fallet med enbart splitterbelastning (figur 8b) bildades förutom direkta skjuvsprickor och böjsprickor även kratrar på framsidan av strimlan där splittret har penetrerat in i betongen samt utstötningssprickor på baksidan av strimlan. (I figur 9 görs ett förtydligande av de olika spricktyperna.) Eftersom kratrarna och skjuvs-

Kombinerad belastning

För att studera effekten av kombinerad splitter- och stötvågsbelastning har numeriska simuleringar med hydrokoden Autodyn genomförts. Den struktur och den belastning som använts i simuleringarna är av rent akademisk karaktär och motsvarar ej något i verkligheten existerande fall. De har dock baserats på de krav på fysiskt skydd mot konventionella vapen som ställs på skyddsrum i Sverige. Betongkonstruktionen antogs ha ungefär samma mått och armeringsutformning som en skyddrumsvägg, men förenklades till att vara fritt upplagd vid stöden, se figur 5 på föregående sida. Vidare modellerades endast en strimla av väggskivan och

Figur 7: Numerisk modell av väggstrimlan.

Täckskiktsmätare Micro Covermeter 8020 Mätare för bestämning av armeringsjärnets djup och riktning. Nu kan du växla mellan mätdjup 0-120 mm och 0-200 mm med samma mätsond

BETONG - BALLAST - CEMENT - GEOTEKNIK

www.kontrollmetod.se

48

S. Långebergsgatan 18 421 32 V. Frölunda Tel 031-748 52 50 Fax 031-748 52 60 Bygg & teknik 7/08


prickorna uppkom mycket tidigt under responsen påverkade de den globala responsen, vilket antyds av det stora antalet böjsprickor. Skadebilden i fallet med kombinerad belastning (figur 8c) är mycket likt responsen vid enbart splitterbelastning även om skadan generellt sett

Tabell 1: Maximala mittutbörningar. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Belastningsfall Maximal utböjning Tid för maximal [mm] utböjning [ms] –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 65,2 29,0 Stötvåg Splitter 11,0 13,3 Kombinerad 85,7 33,4

Slutord

Numeriska simuleringar ökar möjligheterna till kunskapsuppbyggnad inom området för explosionsbelastade betongkonstruktioner. De är dock viktigt att understryka att de ska användas i kombination med experiment eftersom numeriska simuleringar alltid bygger på förenklingar och antaganden och därför aldrig fullt ut kan spegla verkligheten. I takt med att kunskapen om materials beteende och de involverade mekanismerna i strukturers respons ökar kan noggrannheten i de numeriska analyserna också ökas och simuleringarna kan ge resultat som ligger närmre verkligheten än tidigare.

Referenser

Figur 8: Resultat från simuleringar med a) stötvågsbelastning, b) splitterbelastning och c) kombinerad stötvågs- och splitterbelastning. är större. Detta är ytterligare tecken på splittrets betydelse för den globala responsen av väggstrimlan. Det kan också konstateras att den maximala mittutböjningen i fallet med kombi-

nerad belastning var större än summan av de maximala utböjningarna i fallen med enbart stötvågs- respektive splitterbelastning. Detta antyder en synergieffekt mellan de två lasterna.

Figur 9: Beskrivning av skademoder (visat på fallet med splitterbelastning efter 9,0 ms).

Ekengren B., Gylltoft K., Johansson M., Leppänen J. & Plos M. (2002): Explosionsbelastade betongkonstruktioner. Bygg & teknik 7/02, 54–59. Johansson M. (2000): Structural Behaviour in Concrete Frame Corners of Civil Defence Shelters, Non-linear Finite Element Analyses and Experiments. Institutionen för Konstruktionsteknik, Betongbyggnad, Chalmers tekniska högskola, Doktorsavhandling, Publikation 00:2, Göteborg, 204 sid. Leppänen J. (2005): Splitterbelastade betongkonstruktioner. Bygg & teknik 7/05, 60–64. Leppänen J. (2004): Concrete Structures Subjected to Fragment Impact, Dynamic Behaviour and Material Modelling. Institutionen för Konstruktionsteknik, Betongbyggnad, Chalmers tekniska högskola, Doktorsavhandling, Publikation 04:4, Göteborg, 127 sid. Nyström U. (2008): Concrete Structures Subjected to Blast and Fragment Impacts, Numerical Simulations of Reinforced and Fibre-reinforced Concrete. Institutionen för Bygg- och Miljöteknik, Konstruktionsteknik/Betongbyggnad, Chalmers tekniska högskola, Licentiatuppsats, Lic 2008:4, Göteborg, 117 sid.

Medlemskap med mervärde Förmånliga konsultansvarsförsäkringar. Mer information på www.bygging.se

Bygg & teknik 7/08

49


Frågor inför impregnering av betong med silaner Det råder delade meningar om fuktskyddets effektivitet när betongytor impregneras med silaner. Några anser att den vattenavstötande förmågan är bra medan andra uppskattar inte impregneringen. Det råder även olika uppfattningar om hur djupt in i betongen man bör impregnera och vilken verkan inträngningsdjupet har på impregneringsförmågan. Det forskas även en hel del inom området. Men när man i praktiken ska dra nytta av forskningens resultat om och hur impregnering ska utföras uppstår många frågor, som saknar svar. Vid impregnering, beroende på impregneringsmedlets beskaffenhet, belägger silaner betongytan enbart eller så tränger de in i kapillärerna och belägger även dess väggar en bit in. Beläggningen på väggarna gör kapillärerna trängre och ångdiffusionsmotståndet ut ur betongen ökar. Då beständigheten hos impregneringen för närvarande bedöms vara cirka tio år, måste den förnyas. Vid förnyad impregnering blir kapillärerna ännu trängre och hindrar diffusionen ännu mer. Det finns de som menar att man ska använda silanlösning som bara belägger betongytan och som inte hinner tränga in i kapillärerna när silanmolekylerna snabbt reagerar med betongen. Betongytan blir då vattenavvisande och kapillärerna opåverkade. Inifrån betongen diffunderande vattenånga kan då avdunsta genom de öppna kapillärerna. Andra menar att man ska impregnera, helst 20 mm djupt, för att bättre hindra vattnets inträngning. Den forskning som utförs på silanernas inträngning i betongen görs alltid med prov vars underyta doppas i silanvätskan och får suga upp den, det vill säga mot gravitationens riktning. Utslagen blir tydliga, men detta tillstånd råder endast för betongkonstruktionens undersida när den är utsatt för vatten och det gör den väldigt sällan. Det händer att en betongbro kan få undersidan vattenbelagd av kondenserat vatten när det plötsligt blir varmt efter en mycket kall period. Normalt är det betongkonstruktionens sido- och överytor

50

Artikelförfattare är Ralejs Tepfers, Chalmers tekniska högskola, Göteborg.

som utsätts för vatten och som impregneringen ska skydda. Vid kapillärsugning på konstruktionens sidoytor har gravitationen ingen inverkan, men här kan vindtrycket pressa vattnet förbi ett tunt impregneringsskikt in i kapillärerna. Vid slagregn bildas det på vertikala betongytor vattenfilm. Denna kan utsätts för vindtryck som i byarna kan uppnå betydande styrka. Vindtrycket deformerar då vattenfilmen förbi ett tunt impregneringsskikt på ytan in i kapillärerna. Det uppstår vattenbryggor förbi impregneringsskiktet som skapar kanaler för transport av vatten in i betongen. Vattnet kan innehålla även vindburet salt från havet som då följer med in. En djupimpregnering ska hindra att detta sker. På betongkonstruktionens överytor ger gravitationen vattentryck som ökar med vattenfilmens tjocklek. Denna deformerar vattenvolymen förbi impregneringsskiktet in i kapillärerna i samverkan med kapillärsugning. Dock motverkas vatteninträngningen där av den luft som finns i kapillärerna och som då måste ut i riktning mot vatteninträngningen. Sprickor påverkar inträngning och om de är för breda, kan impregneringen inte hindra vatteninträngningen. Inträngande mjukt regnvatten löser kalk ur hydratiserat cement och om det tränger in så pass mycket vatten att det rinner ned genom betongens struktur och ut vid basen i konstruktionen, så utarmas cementlimmet på kalk och betongens hållfasthet äventyras.

Vattnets struktur

För att bättre förstå silanimpregneringens funktion måsta man studera vattnets egenskaper och dess atomära struktur. Vattenmolekylen består av två väteatomer och en syreatom kovalent (med delade elek-

troner) bundna till varandra. De negativa elektronerna uppehåller sig helst mellan de positiva atomkärnorna, vilket gör att hos molekylen blir vätekärnorna utåt positiva poler. Syrekärnan blir negativ pol, då det finns ett överskott på negativt laddade elektroner kring den, se figur 1. Sinsemellan blir vattenmolekylerna bundna genom attraktion mellan elektriskt olikladdade poler, så kallad vätebindning. Bindningen är rätt svag men tillräcklig för att hålla ihop vattenvolymen i till exempel droppar. I vätska bryts och nybildas dessa vätebindningar på grund av termovibrationer och molekyler kan då hamna på mellanplatser i strukturen. I is med mindre termovibrationer bryts inte vätebindningen och då finns det inte molekyler på mellanplatser. Därför ökar vattenvolymen med nio procent vid frysning. Vattenmolekylernas elektriska polaritet gör att de attraheras av elektriskt laddad jonisk struktur och sådan finns det i betong. Joners laddningar är starka och binder vattenmolekyler till sig. Joner med positiva och negativa elektriska laddningar attraherar vattenmolekyler, då dessa har både pluspol och negativ pol. Vid temperaturer över absoluta nollpunkten termovibrerar molekylerna. Vibrationernas intensitet varierar mellan molekylerna. Termovibrationer gör att starkt exciterade vattenmolekyler kan hoppa från jon till jon och dra vattenvolymen med sig in i kapillärerna. Kontaktytan blir hydrofil och vattnet väter ytan, figur 2a. Saknar kapillärväggarna elektriska laddningar, blir ytan hydrofob det vill säga vattenavvisande, figur 2b. Vattnet attraheras då inte av ytan och den inre vätbindningen håller ihop vattenmolekylerna som bildar droppar. För att få in vatten i hydrofob kapillär måste den tryckas in.

Figur 1: Vattnets atomära struktur. Bygg & teknik 7/08


Vatten

(a)

(b)

Jon negativ

Figur 2: Vattnets inträngning i hydrofil kapillär med elektriskt laddad jonisk struktur (a), och i hydrofob (b) där vatten trycks in motvilligt i elektriskt oladdad kapillär. Termovibrationer gör att vattenmolekyler kan tränga in emellan termovibrerande joner i jonisk materialstruktur, se figur 3, varvid denna sväller. Blir det torrt så skakar vattenmolekylerna ut ur strukturen som då krymper. Det är en reversibel process. Blir det tillräckligt många vattenatomer kring en jon, så kan den lyftas ur den strukturella gemenskapen och gå i lösning, se figur 4. Så löses kalciumjoner ut ur cementlimmet och följer med vattnet. När vattnet kommer ut ur en spricka och avdunstar, karbonatiserar kalciumet och blir kvar som vit kalkstensbeläggning.

positiv

Figur 3: Termovibrationer gör det möjligt för vattenmolekyler att tränga in i jonisk struktur.

Inverkan av silanimpregnering

Silanimpregnering ska hindra vatten att komma in i betongen. Rätt utförd silanimpregnering bryter vattnets kontinuitet in i kapillärerna, hindrar vatteninträngning och motverkar transport av klorider in i betongen. Den hindrar inte karbonatisering av betongen, då koldioxid kan tränga in i de öppna kapillärerna i betongen. Förutsättningarna för denna reaktion är följande:

a) temperaturen bör vara högre än 4 °C. b) fukthalten i betongen bör vara 0,7 till 1,5 procent, vilket svarar mot en relativ fuktighet i den omgivande luften på 50 till 75 procent, vilken är vanlig. c) tillräckliga mängder koldioxid måste vara tillgängliga och mängderna finns. Impregnerad betong blir torrare och får mycket ofta just den miljö som främjar karbonatisering. Blöt betong karbonatiserar inte. Stålarmering korroderar om relativa fuktigheten är större än 60 procent, pH lägre än 11,8 och det finns tillgång på syre.

Frågor inför beslut om impregnering

Hydratationsprodukter (cementgel) och vatten

Cementgelens struktur är jonisk och visas förstorad i elektronmikroskop i figur 5. På bilden syns inte de kapillärrör man söker modellera kapillärsugning med, men likväl är denna struktur kapillärt sugande. Strukturen har joner med elektriska laddningar som attraherar polära vattenmolekyler. I polär kapillär struktur kan vattenmolekyler klättra med hjälp av termiska molekylvibrationer, skapa lager på lager av vattenmolekyler som slår ihop sig till menisker och dra med sig andra vattenmolekyler – kapillärsugning. Beroende på riktningen motverkar gravitationen, är neutral eller främjar inträngningen – ”sugningen”.

Jon

Figur 4: Många vattenmolekyler kring en jon kan lyfta jonen ut ur strukturen och jonen går då i lösning.

När man står inför problemet om det är lämpligt att impregnera konstruktionens betongyta och hur det ska utföras uppstår en hel del frågor som ännu inte besvaras av utförd forskning. Frågor som man stöter på är som följer. Märker man skillnad vid impregnering av underytor, sidoytor och toppytor hos betongkonstruktioner avseende djupet av silanernas inträngning i betongen? Inträngningen motverkas, är neutral och

Silaner för impregnering av betong

Silaner finns som vätska, emulsion, kräm och gel. Vid applicering på betongytan reagerar silanerna snabbt med cementgelen och bildar beläggning på betongytan. Fördröjs reaktionen sugs de in kapillärt och belägger kapillärväggarna en bit in innan reaktionen fullbordas. För större fördröjning är gel bäst. Det finns olika åsikter om lämpliga inträngningsdjup för effektiv impregnering, som kan då vara ungefär 0,1 mm till 20 mm. Nuvarande kunskaper säger att den vattenavvisande funktionen med avtagande effekt kan uppgå till högst tio år. Bygg & teknik 7/08

Figur 5: I elektronmikroskop förstorad cementgel.

51


Vilken varaktighet förväntar man sig att silanimpregneringen har? Delar man åsikten att tjockare impregneringsskikt är varaktigare? Om vi vet att silanimpregnering, till exempel med kräm, har upphört att fungera efter tio år, behöver det inte innebära att annorlunda utförd impregnering med nyare medel, till exempel med gel, har samma varaktighet – den kan vara längre. Delar man uppfattningen om att det är försmutsning av silanimpregneringen på betongytan och en bit in i kapillärerna som nedsätter impregneringseffekten? Smutsen är vanligen hydrofil och kan leda vattnet in i betongen. Kan silanimpregneringens effekt återställas genom rengöring med tryckvattenspolning eventuellt med någon tillsats? (Vi återställer billackeringens vattenavstötande förmåga på detta sätt vid nedsmutsning). Hur bör impregnering utföras? Ska den göras med sprutning av vätskan, pensling eller på annat sätt för bästa resultat? Har man haft problem med att silanimpregneringen har begränsat vattenångans diffusion ut från betongen? Kan förnyad impregnering göras på tidigare impregnerat skikt som förlorat effekten? Varje ny inträngande impregnering reducerar kapillärvidden, som kan alltmer hindra vattenångans diffusion ut från betongen. Vad ska man göra när nyimpregnering kommer att täppa till kapillärer och därför

inte bör utföras? Man kan inte alltid fräsa av betongytan, eftersom armeringen då får för litet täckskikt. Ska man lägga på ett sprutbetongskikt som sedan impregneras?

Slutord

Det är således en mängd faktorer som dagens forskning inte besvarar och som måste sammanvägas för att komma till beslut om att en betongkonstruktion ska silanimpregneras. Vilken typ av silaner som ska användas och hur djup impregnering man bör välja är viktiga frågor. Det förefaller vara lämpligt att impregnera ytligt när konstruktionen inte utsätts för slagregn och vindtryck. Förekommer det sådana bör impregneringen göras djupare. Ytans orientering har betydelse hos konstruktionen som ska impregneras. Är ytan vertikal eller är den en överyta eller en underyta på konstruktionen? Silanernas insugningsriktning påverkas nämligen av gravitationen. Hur mycket fukt finns det i betongens porsystem och om luften i porerna inte hindras av silanvätskeskiktet att komma ut. Kan man rengöra ytan och återställa impregneringseffekten när den har börjat avta? Hur mäter man förändringar i betongens vattenavvisande förmåga? Kan man omimpregnera ytan när effekten har upphört utan att störa ytans diffusionsegenskaper? Det finns således en hel del för forskningen att klarlägga. ■

R U D I N & C O . F O T O : P E R - A R N E RY N N I N G .

främjas av gravitationen i respektive fall. Vid impregnering av betongöverytor kan silanvätskeskiktet hindra luften att lämna porsystemet, så att den blockerar silanvätskans inträngning. Det är känt att vatteninnehållet i kapillärerna påverkar silanernas inträngningsmöjligheter. Hur bestämmer man lämpligen fuktkvoten i betongens ytskikt före impregnering? Vilken metod bör användas för fuktkvotsbestämning? Vilken högsta fuktkvot kan godtas för att en bra impregnering ska kunna utföras? Är den beroende av inträngningsriktningen? Kan man aktivt försöka minska fuktinnehållet i betongytan före impregnering? Kan sådan torkning innan impregnering göras med varmluftspistol eller på annat sätt? Regnskur kan påverka fuktinnehållet under arbetets gång och då måste fuktkvoten kontrolleras. När kan arbetet återupptas? Märker man att slagregn, sådana det förekommer på Västkusten, reducerar impregneringseffekten, genom att vindtrycket pressar och deformerar vattenfilmen in genom kapillärerna förbi det impregnerade skiktet? Vindtrycket i byarna kan uppgå och motsvara vikten av flera decimeter vattenpelare. Är impregneringsskiktet tunt kan vattenbryggor skapas och bevaras förbi skiktet och fortsatt inträngning blir möjlig. Djupare impregnering bör i så fall vara bättre.

DHL KONTOR OCH LOGISTIKBYGGNAD. ÖREBRO BYGGHERRE: BRINOVA LOGISTIK ÖREBRO AB

Totalentreprenad med KC Betong KC Betong svarar för såväl projektering och produktion som leverans och montering av kompletta stommar. Nästan 100 års branscherfarenhet ger oss möjlighet att hitta de absolut bästa lösningarna, både vad gäller ekonomi och utförande. Vi arbetar med byggnader som exempelvis bostäder, skolor, förvaltningsbyggnader, industrier, ställverk. Vi tillverkar också egna produkter för miljövård och markprodukter till tele- och IT-branschen. KC BETONG, BOX 139, 641 22 KATRINEHOLM. TEL 0150-34 99 00 E-POST: INFO@KC-BETONG.SE WEBB: WWW.KC-BETONG.SE

52

Bygg & teknik 7/08


Uttorkning av byggfukt i golvsystem under stålsyllar Golvsystemen valdes efter omfattande tester och provningar avseende emissioner, fukt och golvbeläggningens vidhäftning till underlaget. Projektet får därför betraktas som en föregångare vid val av golvsystem till sjukhus. Hur noggrant än ett projekt förbereds kan emellertid olyckan vara framme, i detta fall i form av en omfattande vattenskada redan före det att bandet hade klippts till denna kvartsmiljardanläggning. I denna artikel sker en genomgång av tidiga åtgärder, återstående åtgärdsmöjligheter, material och metoder samt kontroll av återställandet. Allra största delen av de bägge vattenskadade bjälklagsplanen uppfyllde efter tre månader ställda krav på uttorkning till en kostnad av cirka fem miljoner kronor.

Skadan inträffade nattetid mellan en fredag och lördag efter det att en klämkoppling till ett rör i värmesystemet hade lossat. Det skadade golvsystemet består/bestod av betonghåldäck, cirka 70 mm högpresterande pågjutningsbetong med vattencementtal cirka 0,40, 10 mm lågalkalisk standard avjämningsmassa, standard polyakrylatlim eller alkalibeständigt lim samt homogen PVC-ytbeläggning [1–7]. Totalt påverkades cirka 220 rum. Slamsugningstjänst sög 5 cm fritt vatten i ena halvan av planen under förmiddagen efter skadan. Svag lutning hos bjälklagen gjorde lyckligtvis att vattnet rann åt ena hållet, nedströms. Läckaget upptäcktes av ett vaktbolag. Saneringsföretaget påbörjade omedelbart lördagens morgon uttorkningsåtgärder. Vattnet hade skadat stomkompletteringar, ytskikt, inredning och installationer på tre plan. Saneringsföretaget upprättade åtgärdsförslag, genomförde kontroller och uppföljning efter uttork-

Artikelförfattare är Bertil Persson, docent, Bara. Bygg & teknik 7/08

ning av fukt i samband med vattenskadan. Åtgärdsförslaget innebar utrivning av skadad inredning, undertak samt kapning av väggar upp till 40 cm från golv inklusive utrivning av blöt isolering. Vatten hade trängt in under trösklar och följt hålkälen mellan en uppvikt PVC-ytbeläggning och stålsyllen varvid gipsskivor hade sugit fritt vatten under viss tid och i det sammanhanget svällt. Fukt instängd under stålprofiler med underliggande 4 mm polyeten tätningsband ingick dock inte i åtgärdsförslaget. Mikrovågstorkning så nära som 5 cm från inneväggar hade dessutom forcerat vatten in under alla stålsyllar i temperaturgradientens riktning. Instängd fukt kan vara en grogrund för bland annat ”sjukhus”-syndromet. Instängd fukt måste därför torkas ut, i synnerhet som fråga var om ett sjukhus. Åtgärdsförslaget innebar fläkttorkning med större torkar i entréplanet (första planet) som förde torr luft in i lokalerna,

samt omfattande mikrovågstorkning intill innerväggar, se bilderna 1 till 8

Bild 1: Läckage i klämkoppling i undertak.

Bild 2: Större ytor ytuttorkade 4 juni 2007.

Bild 3: Utrivning av väggar upp till 0,4 m.

Bild 4: Fukt instängd under stålsyllar.

Åtgärdsmöjligheter

Följande återstående åtgärdsmöjligheter fanns en månad efter skadan [8]: 1. Beskrivning av det vattenskadade området 2. Utan fortsatt uttorkning av fukt 3. Försegling av vattenskadat bjälklag med epoxi 4. Horisontell uttorkning av fukt under syllar 5. Lodrät uttorkning av fukt under syllar 6. Slutmätning av fukt. Det beslöts att välja horisontell uttorkning av fukt instängd under stålsyllar samt att referensmätningar av fukt under stålsyllen skulle utföras på ett antal platser med hjälp av uthuggna prover. Vidare skulle uttorkningsklimatet fortlöpande redovisas genom luftfuktmätningar på plats (relativ fuktighet mindre än 30 procent).

53


efter det att en alkalibeständig, fuktbeständig, vidhäftande fogmassa hade lagts mellan golvet och gipsskivorna på väggen.

Mätmetoder, isoterm och noggrannhet

Bild 5: Innerhörn, fukt instängd under stålsyll.

Bild 7: Rörgenomgång i syll med instängd fukt.

Förutsatt ett omgivningsklimat av 20 grader Celsius och den relativa fuktigheten mindre än 30 procent väntades fukten under stålsyllen nå en relativ fuktighet mindre än 85 procent efter tre månader då slutmätning av fukt dokumenterades före det att ytbeläggning skedde. Efter det att uttorkningen av fukt hade dokumenterats och redovisats för beställaren och entreprenören användes en alkalibeständig, fuktbeständig, vidhäftande fogmassa som lades mellan de bägge gipsskivorna på väggen och avjämningsmassan. Kvali-

Bild 6: Innerhörn, fukt instängd under stålsyll.

Bild 8: Mikrovågstorkning intill stålsyll.

tetssäkring utfördes av denna åtgärd som var av helt avgörande betydelse för risken för mögelangrepp på ovanförstående dubbla gipsskivor. Avsaknad av fogmassa kan enkelt konstateras vid ett eventuellt skadefall framgent. Ytbeläggning med linoleum kunde dock ske direkt vid lösa hålkälar av PVC förutsatt att fukten har torkat ut till en relativ fuktighet mindre än 85 procent i aktuella områden samt att ett alkalibeständigt lim användes. PVC-hålkälen sattes först efter det att uttorkningen under stålsyllen hade dokumenterats samt

Inledningsvis skedde en kontroll av fukt instängd under stålsyllarna med underliggande 4 mm polyeten tätningsband med hjälp av uttagning av borrprover på plats. Som utrustning användes Vaisala mätprob HMP 44 instucken i de glasrör där provet hade förvarats minst tre dygn före mätning. Efter avslutad mätning av den relativa fuktigheten på uthuggna prover fastställdes fuktkvoten i provet vid 105 grader Celcius på sammanhörande prover i syfte att erhålla isotermen för i första hand avjämningsmassan. Med kunskap om isotermen skedde en omfördelning av fukt under stålsyllen. Platsmätningar utfördes med Protimeter mätprob i hål borrade i 45 graders lutning till 40 mm djup omedelbart intill (utanför) stålsyllen riktade inunder denna [9, 10]. Mätningen skedde i bägge fallen under 24 timmar. Noggrannheten vid mätning på uthuggna prover var plus minus två procent samt vid platsmätning plus minus fem procent. Redovisning skedde av rumsnummer för mätning i förhållande till omgivande rumsnummer, operatör och resultat.

Rumsfuktighet, relativ fuktighet i uthuggna prover och fuktkvot

Från en till två månader efter vattenskadan har den relativ fuktigheten i rumsluften legat mellan 30 och 35 procent [11]. Figur 1 visar den relativa fuktigheten från och med två månader efter vattenskadan till tre och en halv månader efter vattenskadan, det vill säga medelvärden av relativ fuktighet är lika med 42 procent för första planet och den relativa fuktigheten är lika med 48 procent för andra planet [2–4]. För bägge planen översteg således den relativa fuktigheten i rumsluften vida högsta gräns nämligen den relativa fuktigheten är lika med 30 procent, vilket i sin tur sannolikt förlängde uttorkningstiden.

Rädd för fuktskador?

TORE HAGEN AS

FUKTLARM

Mer info på www.finisterra.se

Övervaka trådlöst: • Möjligt läckage • Kondens • Temperatur Enkel installation av sensorer. Bli larmad via e-post eller SMS!

Sickla Industriväg 7, 131 34 Nacka ∙ Tel: 08-718 32 45 ∙ Fax: 08-718 29 07 ∙ E-post: ted@finisterra.se

54

Bygg & teknik 7/08


Figur 1: Den relativa fuktigheten i omgivningsklimatet frĂĽn och en och en halv mĂĽnad efter vattenskadan [2â&#x20AC;&#x201C;4]. Resultat av ett antal fuktmätningar efter uttagning av borrprover användes. I resultatet ingick enligt fĂśreliggande protokoll redan ett tillägg fĂśr mätonoggrannhet, tvĂĽ procent relativ fuktighet [12]. Figur 2 visar resultat av mätningar av fuktkvot i avjämningsmassan efter upphettning till 105 grader Celsius inklusive tillhĂśrande relativ fuktighet inbegripet ett tillägg fĂśr mätonoggrannheten, tvĂĽ procent relativ fuktighet, redan omnämnt ovan [13]. LĂĽga värden pĂĽ den relativa fuktigheten utgĂśr resultat av mätningar utanfĂśr det vattenskadade omrĂĽdet. Referensmätningar visar att bjälklaget var synnerligen väl uttorkat utanfĂśr det vattenskadade omrĂĽdet. Referensmätningar gav ocksĂĽ ett utomordentligt intressant resultat nämligen att vattenskadan endast hade pĂĽverkat underliggande hĂśgpresterande betong till ett djup av cirka 50 mm. Ă&#x2026; andra sidan kan nĂĽgon nämnvärd uttorkning inte ske under stĂĽlsyllarna ned genom den hĂśgpresterande betongen utan beräkningen av

Kemisk resistent polyuretan som även tĂĽl termiskchock 3RO\XUHWDQHQDSSOLFHUDVLĂ \WDQGHIRUPRFK QlUJROYHWKlUGDWInUPDQHQ\WDVRPlUWlW RFKRJHQRPWUlQJOLJ(QXQLNHJHQVNDSPHG SRO\XUHWDQ lU DWW PDQ NDQ VNDSD \WRU VRP WnO XSS WLOO Â&#x192;& VDPWLGLJW VRP WU\FNKnOOIDVWKHWHQI|UEOLURI|UlQGUDG 03D 

Figur 2: Fuktkvot i avjämningsmassa som funktion av relativ fuktighet inbegripet tvü procent relativ fuktighet i mätonoggrannhet [5, 6].

uttorkningen kunde ske endast i en riktning: horisontellt.

Relativ fuktighet vid platsmätningar

Figur 2 visar resultat av ett antal fuktmätningar pü plats omedelbart utanfÜr stülsyllen. I resultaten ingick inte ett tillägg fÜr mätonoggrannhet, fem procent relativ fuktighet [14]. Fuktmätningarna pü plats utgÜr resultatet av ett medelvärde av den relativa fuktigheten mellan ytan och 40 mm under denna. FÜr vattenskadade omrüden har därfÜr den relativa fuktigheten i ytan dominerat resultaten av mätningen eftersom underliggande betong har lügt vattencementtal och därmed lüg porositet. FÜr icke vattenskadade omrüden är resultatet av mätningen av fÜga intresse eftersom fukt frün underliggande betong kan ha utjämnats i riktning mot ytan (avjämningsmassan). FÜr vattenskadade omrüden är mätningsmetoden intressant fÜr att genomfÜra en omfÜrdelning av fukten Üver tvärsnittet. Vid fÜr hÜg relativ fuk-

tighet i fÜrhüllande till kravet skedde ommätning i nya borrhül (tre dygn efter borrning).

Beräkning av isoterm och omfÜrdelning av fukt

Ur figur 2 erhÜlls fÜljande samband fÜr isotermen: FK = 1,58¡e0,0173¡RF

(1)

Ekvation (1) ger fuktkvot lika med 6,9 procent fÜr en relativ fuktighet lika med 85 procent inbegripet tvü procent relativ fuktighet i mätonoggrannhet. Uppmätt fuktfÜrdelning Üver väggbredd 110 mm fÜrdelas per väggbredd 152 mm, det vill säga 3 mm utanfÜr livet pü gipsskivan. UtanfÜr gipsskivan fÜrväntades samma fukttillstünd rüda fÜre fÜrdelningen som i mätpunkten mitt i yttre gipsskivan eftersom mätdata saknades fÜr detta omrüde och eftersom ingen mikrovügstorkning skett närmast gipsskivan. OmfÜrdelning fÜrväntades ske under 15 dygn varefter

Modern Betong 9LKMlOSHUGLJPHGGLQD LQGXVWULJROY 6M|Ă \JYlJHQ7lE\ 7HO )D[ )|UVlOMQLQJVDQVYDULJ &DUO)UHGULN6|GHUEHUJ

%HV|NZZZPRGHUQEHWRQJVH Bygg & teknik 7/08

55


beräknat fukttillstånd förväntades råda över bredden 152 mm. Kravet var att den relativa fuktigheten efter fördelning inte fick överskrida 85 procent, jämför Hus AMA Bygg. Eftersom två procent i mätonoggrannhet redan ingick i beräkningen av isoterm tillades endast tre procent de värden för den relativa fuktigheten som erhölls vid platsmätningen. Resultat av den relativa fuktigheten under uttorkningen förutsatte en polynomisk fördelning med graden 2 samt en omfördelningsberäkning av fukttillståndet över tvärsnittet. Till uppmätta värden av den relativa fuktigheten lades mätnoggrannheten, tre procent, eftersom två procent som sagt redan ingick vid beräkningen av isotermen. För aktuella resultat per en och en halv månad efter vattenskadan var således fuktkvoten för hög för att medge ytbeläggning (krav på en relativ fuktighet mindre än 85 procent motsvarade fuktkvot mindre än 6,9 procent för avjämningsmassan). Minskningen genom omfördelningen uppgick således till drygt en procent relativ fuktighet. Kravet på högsta uppmätta relativ fuktighet intill stålsyllen blev därför 77 procent minus 3 procent är lika med 74 procent för första planet samt 75,5 procent minus 3 procent är lika med 72,5 procent för andra planet.

Kontroll av uttorkningsförloppet

Metoden med långsam uttorkning innebar att den relativa fuktigheten under stålsyllarna i vartenda rum i alla fyra riktningar fick kontrolleras, cirka tusen fuktmätningar. Mätningarna företogs med Protimeter daggpunktgivare med låg mätnoggrannhet, plus minus fem procent, varför kravet på uppmätt relativ fuktighetsnivå blev lägre än det skulle ha blivit med en bättre typ av mätprob. Resultat av fuktmätningar i samtliga uppmätta rum [15, 16] gav en bedömning beträffande tidpunkt för en kvalitetssäkrad fogning mellan gipsskivor och golv samt för ytbeläggning med PVC. Med förevarande uttorkningsklimat kunde uttorkningen i ytskiktet av avjämningsmassan mitt under livet av stålsyllen bedömas ha skett med cirka en till två procent relativ fuktighet per vecka. I brist på vidare fuktmätningar mitt under stålsyllen var kravnivån på uppmätt relativ fuktighet i ytskiktet intill stålsyllen för första planet: En relativ fuktighet mindre än 74 procent samt för andra planet: En relativ fuktighet mindre än 72,5 procent inklusive tre procent relativ fuktighet i ytterligare mätonoggrannhet, totalt således fem procents marginal.

Sammanfattning och slutsatser

Huvudproblemet efter vattenskadan var fukt instängd i avjämningsmassa mellan stålsyllar och högpresterande betong. För att undgå rivning av alla innerväggar var endast horisontell uttorkning i avjämningsmasseskiktets riktning möjlig, vilken uttorkning bedömdes ta två månader i 56

anspråk vid en relativ fuktighet mindre än 30 procent i omgivningsluften. En omfördelning av fukten under stålsyllen och de omgivande gipsskivorna var möjlig med hänsyn till att fogmassa lades under gipsskivorna vilka på så sätt inte kunde fuktskadas. I första hand fastställdes därför isotermen för avjämningsmassan. Efter detta kunde omfördelningen göras av fukt under stålsyllarna. Till en omfördelningsberäkning av fukttillståndet över tvärsnittet har lagts mätnoggrannheten, tre procent, eftersom två procent redan ingick vid beräkningen av isotermen. Minskningen genom omfördelningen uppgick till drygt en procent relativ fuktighet. För aktuella resultat var fuktkvoten dock alltför hög för att medge ytbeläggning. Av omfördelningsberäkningen kunde också ett krav på högst uppmätt relativ fuktighet intill stålsyllen fastställas. Den relativa fuktigheten i omgivningsluften har legat över en relativ fuktighet lika med 30 procent, vilket torde ha lett till en försening av uttorkning jämfört med om kravet på den relativa fuktigheten mindre än 30 procent hade uppfyllts i omgivningsluften. Följande slutsatser kunde dras [17]: 1. Efter tre månader kvarstod ett antal punkter att ommäta den relativa fuktigheten i samt saknades vissa mätdata för den relativa fuktigheten. 2. Efter tre och en halv månader kvarstod inga rum på ena planet att ommäta den relativa fuktigheten i, det vill säga samtliga rum inom vattenskadat område bedömdes kunna frisläppas för ytbeläggning. 3. På andra planet kvarstod efter tre och en halv månader ett fåtal rum att ommäta den relativa fuktigheten i. 4. Fuktmätning över en i betongen ingjuten stålbalk visade att relativa fuktigheten är lika med 84,2 procent mindre än 85 procent relativ fuktighet på föreskrivet mätdjup 90 mm efter tre och en halv månader [9–11]. 5. Efter fyra månader kvarstod endast ett rum på andra planet att ommäta relativ fuktighet i 6. Efter fyra och en halv månader uppmättes den relativa fuktigheten till mindre än 72,5 procent även i det kvarståenden rummet efter en månad med forcerad uttorkning (den relativa fuktigheten är lika med 22 procent vid temperatur 35 grader Celcius) [17]. ■

Referenser

[1] Bertil Persson. Bedömning av golvsystem till EMB Länssjukhuset i Halmstad, Rapport U05.13. LTH Byggnadsmaterial. Lund. 2005, 17 sid. [2] Europeisk provnorm Peel test , prEN 1372. [3] Bertil Persson. EMB Länssjukhus, Halmstad – uttorkning av betonggolv, Rapport 7:06, Apix Concrete Solutions Kommanditbolag, Apix CCS KB, Halmstad, 2006, 16 sid.

[4] Sarka Langer, Provningsmetod, SP, Borås, 2006. [5] Bertil Persson. Golvsystem kan testas i förväg med ny provningsmetod. Husbyggaren 2/2007, 14–19. [6] Europeisk provnorm prEN 15052: 2004 (resilient, textile and laminate floor coverings – Evaluation and requirements of VOC emissions), 2004. [7] Bertil Persson, Kompatibilitet mellan golvmaterial på betong – utveckling av provmetod, Rapport TVBM-3131, LTH Byggnadsmaterial, Lund, 2006, 100 sid. www.byggnadsmaterial.lth.se . [8] Bertil Persson. EMB Länssjukhuset, Halmstad – bedömning av fuktstatus, uttorkningstider och åtgärdsmöjligheter/ val efter vattenskada. Rapport 3:07, Apix CCS KB, Halmstad, 2007, 23 sid. [9] Torkel Bäck. Principskiss för syllfuktmätning HSTD Sjukhus 2007-07-05. Halmstad sjukhus. Etapp 2. Munters Torkteknik AB. Halmstad. 2007, 1 sid. [10] Bengt-Ove Rikardsson. Personlig information. Hallands Län Landsting. 2007. [11] Torkel Bäck. E-post 2007 -07-05. Munters Torkteknik AB. Halmstad. 2007, 1 sid. [12] Nicklas Sahlén. Laboratoriebestämning av relativ fuktighet, procent. EMB Länssjukhuset, Halmstad. Protokoll 070628-1-1 och protokoll 070628-1-2. FuktCom AB. Malmö. 2007, 2 sid. [13] Nicklas Sahlén. Laboratoriebestämning av fuktkvot, procent. EMB Länssjukhuset, Halmstad. Protokoll 070628-13. FuktCom AB. Malmö. 2007, 1 sid. [14] Jörgen Hansson. Personlig information. Munters Torkteknik AB. Halmstad. 2007 -07-03. [15] Torkel Bäck. Mätprotokoll C ordernummer 21070385 EMB första planet. Munters Torkteknik AB. Halmstad. 2007, 7 sid. [16] Torkel Bäck. Mätprotokoll C EMB andra planet. Munters Torkteknik AB. Halmstad. 2007, 17 sid. [17] Bertil Persson. EMB Länssjukhus, Halmstad – uttorkning av betonggolv, Rapport 7:06, Apix Concrete Solutions, Halmstad, 2006, 16 sid. [18] Torkel Bäck. E-post 2007-10-24. Munters Torkteknik AB. Halmstad. 2007, 1 sid.

Läste Du det i Bygg & teknik? Du vet väl att Bygg & tekniks innehållsregister från 1997 och framåt numera finns på vår hemsida: www.byggteknikforlaget.se Bygg & teknik 7/08


S P L I T Z

Sväng första höger Kunskap om metoder och material är en förutsättning för ett effektivt byggande. I informationsbanken ”Bygga med prefab” har vi samlat värdefullt vetande om prefabricerad betong. Arbetar du som arkitekt, byggherre eller konstruktör, eller studerar inom byggbranschen, så hittar du en gedigen kunskapskälla på vår webbplats. För bestående samhällsbyggande – Tänk betong!

www.betongvaruindustrin.se Utveckling av Bygga med prefab i samarbete med:


insänt

Vindkraft på land dyr och bullrig

tannien för stora för att lönsamhet alls I artikeln görs en genomgång av drifterfarenheter från 500 brittiska skulle uppstå med att använda vindkraft. Inte ens på blåsiga Cornwall klarades måvindkraftverk, 680 svenska vindlet efter en genomgång av 500 vindkraftkraftverk samt redovisas kalkyler verk som nyligen gjordes av Renewable från 430 projekterade svenska vind- Energy Foundation [1]. Tabell 1 visar efArtikelförfattare är fektiviteten hos 500 vindkraftverk i Engkraftverk. För ändamålet studeBertil Persson, land, Skottland och Wales. Totalt sett var rades officiella redovisningar och docent, Bara. effektiviteten i Storbritannien 24 procent rapporter samt prospekt i fråga om av installerad effekt. I inlandet, Hertfordi Sverige planerade vindkraftverk. shire, producerades bara åtta procent av mycket för att installerade effekt ska kuninstallerad effekt. Slutsatsen i Storbritanni- na tas ut. Vid kuling kopplas energin från Såväl de brittiska som de svenska inlandsbaserade vindkraftverken vi- en var att vindkraftsmålet endast kunde vindkraftverket ur elnätet. Utan statsstöd nås om vindkraftverken placerades till torde ingen vindkraftverksturbin alls rotemycket låg5/08 effektivitet. frånartikel I ertsar nummer finnsElen av Ber- Många vindkraftsägare får redan nu totalt havs intill de städer dit elenergin skulle ra. Än större statsstöd krävs om de nu havsvindkraft ställer sig dock merArtikeln gjorde överföringsförluster föras. Eljest planerade vindkraftverken kom10 000per til Persson om vindkraft. inneupp mot 80 öre producerad kilowattekonomisk och mindre störande än att målet inte kunde nås. Man behöver inte mer att byggas i Sverige. Inte ens tills håller en mängd felaktiga påståenden och experttimme i betalning, inklusive vara någon större för att förstå att havs är det längre lönsamt att elcertifikabygga vindpå land. I Storbritannien är effektiblåser mindre i Sverige än i Storbri- kraftverk till följd av ökande byggkostnaviteten såDet låg att hela detta brittiska slutsatser. skulle för stortdet utrymme ten. Två öre påverkar marginellt lönsamtannien. Effektivitetssiffror från Vindkraf- der och stålpriser [5]. äventyras. Engtens investerare i er energiprogrammet tidskrift och kanske vara onödigt attoch projektörer heten!(VIP) för elsmännen har därför inlett att planerad svensk vindkraftverk, 35 pro- Effektivitet hos svenska verk bemöta allt.med För de intresserade rekomEn[2,annan vara värt att ta samarbete Frankrike i syfte att cent, får därför ställas ifråga 3]. Om sak Tabellkan 2 visarockså produktionsresultat mellan vindkraftsmålet inte nås i Storbritannien 2001 och 2006 för 672 svenska vindkrafti stället för vindkraftsel satsa på menderas Energimyndighetens hemsida, upp. Bertil Persson skriver att ”Enerconså lär det heller inte nås i Sverige, i syn- verk. Vattenfalls driftuppföljning av kärnkraftverk. I slutet av artikeln nerhet inte löni inlandet.verken Effektiviteten för en vindkraftverk från och med effekt 2002 till och där kan fåsstatliga svarEnergimyndighepå enkla frågor om har med ökande minvisas att vindkraftverk i Sverige är lägre än för den med 2006 visar att vindkraftens ellevetens nya mål hur baserasvindkraftverk på “science samhet och fungerar. skande effektivitet, vilket sannolikt beror i Storbritannien, cirka 22 procent [4]. Det- ranser i förhållande till installerad kapata är en stor skillnad visavi VIP:s tal om citet var 22 procent, varav cirka 16 proFör fiction. de som önskar en fördjupning kan en av att verken saknar växellåda”. En växel-

Sverige är effektiviteten i rekommenderas, inlandet en- vindkraftverk till rör sig visserligen för det procent för kustnära. Totalt producerades till kursI på högskolenivå låda anpassar generatorns hastighet dast hälften av den vid en kustnära place- mesta, men detta är för att den inte ska enligt Vattenfalls driftuppföljning cirka exempel Vindkraft vid Högskolan i det vindturbinen tillterrawattimmar priset avper en lägre verkring. Projekterade svenska vindkraftverk krokna. Oftast blåser inte tillräckligt 0,6 år över åren från synes dock ha en avsevärt högre och med 2002 till och med Halmstad. ningsgrad. I fall man kan anpassa generaeffektivitet än de befintliga, Tabell 1: Effektivitet hos 500 vindkraftverk i Storbritannien. 2006. I Vattenfalls driftuppföljgengäld mycket kostmen är i påståenden ningdess ingick vindkraftverk med freNågra kan––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– dock vara värt torns hastighet med poltal och samma att bygga och svåra Plats en medeleffekt av 680 kilowatt Effektivitet (procent) att kommentera. Artikelförfattaren upp- kvensomriktare, som Enercons kraftunderhålla. Projekterad livs- ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– och en ilevererad energi av me24,1 längd synes också vara alltför Cornwall deltal 0,6 terrawattimmar per år håller sig mycket kring lönsamhet i sin verk, 23,8 så erhålls samma sak, men med de lång med hänsyn till verklighe- Wales vilken energi i medeltal kunde Dales ”Utan Yorkshire ten. Kostnader för kablage till försörja 30 000 eluppvärmda artikel. Han nämner bland annat lägre 24,9 förluster frekvensomvandlaren har. fjälls och till havs i syfte att Cumbria villor (20 000 kilowattimmar 25,9 statsstöd ingen vindkraftsturbin alls Vi avstår här att fortsätta en genomproducerade elenergin leda dentorde per villa och år), tabell 2. ExemSödra Skottland 31.5 till bebyggda områden respekti- Caithness. Orkney och Shetland på vindkraftverk med 32,9 rotera”. gång 32,6 av artikeln. pel Med de energipriser ve till land ingår inte i kostna- Öster om Skottland havbaserat effektivitet på undre kvartilen är derna för vindkraftverk till fjälls Vestas Värpinge Anna, Bella Hur är det med stöden?Kings I årLangley. får landbaför de flesHertfordshire som nu 7,7 råder är det uppenbart och till havs. Inte heller ingår Durhamn och Clara, cirka 16 procent, det 8,8 serade vindkraftverk två öre per produceta att en energikälla som inte har någon skrotningskostnader för vind- Medelvärde hav vill säga typiska inlandsverk. 33 Bullererfarenheter Medelvärde inland uppvisade 8 för råvaranFörvånansvärt rad kraftverken. kilowattimme i miljöbonus, nästa år kostnad har storanog fördelar. från en vindkraftpark i Neder- Medelvärde kustnära NEG Micons vindkraftverk på 27 där så ett kal- pilotstöd att söka, KlimpfjällJonny en effektivitet om ingetländerna alls. redovisas Det finns Hylander Medelvärde totalt 24 lade impulsljud har väckt granendast tretton procent, möjligen mennarsbara professor, Högskolan i Halmstad ilska. några stora anläggningar får 2: Produktionsresultat mellan 2001 och 2006 för 672 svenska Göran vindkraftverk. det. Lägre Elcertifikatsystemet nästan all Sidén effektivitet än förväntat gäller Tabell ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Målen för vindkraften i Storbritannien var även vindförnyelsebar elproduktion, adjunkt, Högskolan i Halmstad Medelenergi Medeleffekt Effektivitet att producera tio procent av totala elbeho(kilowatt) (procent) kraft.vetStöden till de flesta vindkraftverk är (terrawattimmar/år) 2010 samt femton procent av behovet ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2015. Bara i Skottland nåddes målet, men Medelvärde 0,6 689 21,6 således enbart två öre per kilowattimme, ––––––––––––––––––––––––––––––––– då blev överföringsförlusterna till Storbriförutom elcertifikaten. Vi70 är helt övertygade om att ingen Bertil Perssons kommentar vindkraftsägare kommer att stänga sitt Det är uppenbart att Professorn Hylander kraftverk vid nyår när miljöbonusen för är missinformerad om innehållet i bland landbaserade verk blir noll kronor. annat Energimyndighetens nya mål, vad 35 procent i effektivitet. Turbinen på ett

cent för inlandskraftverk och cirka 27

Bygg & teknik 5/08

statstöd till vindkraften innebär för medborgaren samt om Vattenfalls driftuppföljning för vindkraftverk. Därför ges följande upplysningar till honom: 1. I statsstödet ingår även vad den enskilde får betala i form av ett ökat elpris således elcertifikaten och bland annat Vattenfalls stöd till vindkraften, nya kablar, skrotningskostnader, vägar, nya stamledningar till Norrland, reservkraftverk då det mojnar etcetera. 2. Dessa kostnader för medborgaren tas inte alls upp i Energimyndighetens nya mål 3. Var och en kan i Energimyndighetens nya mål utläsa att dess beräkningar av investeringskostnader baseras på förlegade siffror, cirka två år gamla, från åtta miljoner kronor per megawatt på land och från sexton miljoner kronor per megawatt till havs mot cirka 50 procent högre siffror i nuläget. 4. Effektiviteten och livslängden på vindkraftverken i Energimyndighetens nya mål uppgår å andra sidan till siffror som inte har skådats någon annanstans i världen än i Energimyndighetens utredning, upp till 35 procent i effektiviteten på land och upp till 46 procent i effektiviteten till havs, respektive 25 till 30 år jämfört med 10 till 15 år på Gotland, således fiction. 5. Effektiviteten baseras för Enerconverken på fakta 2007 från www.vindstat. nu inget annat. 6. I genomgången av Enerconverken ingick elva verk med effekten två megawatt samt 40 verk med effekten 0,8 megawatt. Tvåmegawattverken hade 2007 effektiviteten 24 procent medan 0,8 megawatt hade effektiviteten 32 procent. 7. I artikeln skrivs, citat ”vilket sannolikt beror av att Enerconverken saknar växellåda”. Om Professorn Hylander kan finna någon annan förklaring till Enerconverkens med ökande effekt signifikant minskande effektivitet så vore jag tacksam för att få erhålla denna förklaring. ■

ABUS Kransystem – Ger bra totalekonomi och ett säkert handhavande Lyftkapaciteter med hög kvalitet upp till 100 ton. ABUPowerline • Strömförsörjning av travers och telfer via energikedja • Skyddar kabel / inga nedhängningar, minskar slitage & olycksrisk • Manöverdon med lättgående manövervagn & exakt positionering Hög kvalitet – bekräftas med 4 års grundgaranti Korta leveranstider med hög leveranssäkerhet

w

ystem.se s n a r k ww.abus

ABUS Kransystem AB · Strågatan 5 · 653 43 Karlstad · Telefon: 054 - 55 56 50 · Fax: 054 - 55 56 57 · E-mail: info@abus-kransystem.se

58

Bygg & teknik 7/08


Det gör ont att vara byggare i en föränderlig värld – några reflektioner Jag skriver dessa rader från min egen utsiktspunkt – konsult och entreprenör i många år. Det finns så många paradoxer för oss byggare. Paradoxer som ger oss dubbla budskap. Byggprocessen som är i evig förändring för att möta utvecklingen kräver att vi hela tiden anpassar oss. Kunden i centrum, kvalitet, leverera i tid och till rätt pris – en ekvation som för oss ofta tyvärr blir en tung ryggsäck.

Vi är utbildade först i skolan och sedan av branschen. Våra arbetsuppgifter vill vi lösa på bästa sätt. Vi vill leverera i tid. Men den verklighet vi möter blir alltför ofta svårhanterlig för oss. Vi hinner aldrig komma ikapp utvecklingen som styrs av den eviga förändringen – hela tiden ”nya” byggprocesser. Och man kan fråga sig om våra utbildningar är i fas med verkligheten? Kanske vad gäller teknik och projektering – men är ”mjukvaran” att kunna styra vårt byggande i fas? Vi tror nog att företagen anpassar oss rätt till utvecklingen. Men här kommer den stora paradoxen: ● Vi implementerar hela tiden nya idéer och processer för att nå kalkylerade budgetar och våra lönsamhetsmål. ● Vi accepterar att det krävs åtgärdsarbeten för att nå utlovad produkt innan våra objekt klara och kan överlämnas till kund.

Omväldens uppfattning

Vad är omvärldens uppfattning om oss? Låt oss dela upp omvärlden i tre synliga delar: ❍ våra större kunder (ofta stat och kommun, större företag etcetera) ❍ allmänheten – våra bostadskunder (ofta nyttjare av en bostad byggd åt ett bostadsbolag alternativt ”egna hemägare” ❍ media. Artikelförfattare är Per Kämpe, professor, Lunds tekniska högskola och v d i Prefabutveckling i Norden AB, Stockholm. Bygg & teknik 7/08

Branschens dilemma.

Våra större beställare och vi alla i branschen är i regel utbildade på samma sätt – arkitekter, konsulter och entreprenörer. Men de produkter som vi via projekteringen skapar vill vi hela tiden att de ska ligga i fronten vad gäller estetik och teknik i utförandet. Dessa beställare omformar hela tiden sina behov och därmed sina byggprodukter. Vi måste hela tiden hantera dessa förändrade produkter. Men dessa beställare är nog ändock nöjda med oss då vi hjälps åt att nå samma mål. Den enskilda mindre beställaren får däremot ofta möta flera fel – i alla fall finns den bilden om man frågar folk i allmänhet. I samtal visar det sig att de gamla ”klyschorna” finns kvar. Vår branschkultur är hos gemene man (kvinna) tveksam. Ord som fusk och dålig moral finns ofta som en belastning. I dagspressen, TV och radio synliggörs tyvärr mest våra misstag och misslyckande. De negativa rapporterna dominerar.

Det är många olika ekonomiparametrar som styr oss – inflation, vinstkrav, lönekrav, materialpriser, åtkomst av material, utvecklingen av normer med mera, statens styrmedel… Listan kan göras lång. Sedan kommer bristerna – felmängden som medför åtgärder som kostar. I alla år har vi strävat efter det felfria. Gör rätt från början – en god teori som stämmer. Bygg resurssnålt med rätt process. Flera olika processupplägg har vi tänkt fram. Många rapporter, examensarbeten, många företagsstrategier har samma mål – att få oss att bygga rätt och få oss att vara stolta. Oavsett vilken roll vi har i byggprocessen tror jag att vi vill vara stolta över vårt byggande. Alla objekt blir klara. Men förutom att ha kunden centrum måste vi få må bra – då blir vi bättre. Vi måste klara att stå upp i centrum och klara de kaossituationer som ofta uppstår. Men vi skapar ju själva dessa kaossituationer? Varför? Hur når vi fram dit vi vill? ■

Försöker förklara vår goda vilja

I byggpressen som i första hand når oss själva kommer vi själva till tals och försöker förklara vår goda vilja. De goda exemplen tas fram. Tillsammans med insikt om dagsläget ska dessa föredömen göra oss till det vi vill vara. Vi visar gärna upp våra prestigeobjekt.

Välkommen till Bygg & tekniks hemsida: byggteknikforlaget.se 59


Krossberg till bergkross Betongfundament med lokalt krossad ballast för världens största malmkvarnar I Aitik strax utanför Gällivare pågår Bolidens utbyggnadsprojekt Aitik 36. När projektet är klart kommer brytningstakten att kunna ökas från nuvarande 18 miljoner ton om året till 36 miljoner ton. I projektet ingår bland annat en helt ny malnings- och anrikningsanläggning.

Sekundärkvarnar, 2 st Primärkvarnar, 2 st Byggnad för malning

ILL: BOLIDEN

ILL: KADESJÖS INGENJÖRSBYRÅ

ILL: BOLIDEN

Figur 1: Situationsplan visande del av Aitikområdet.

De två parallella malningslinjerna som kan ses i figur 1 har tillsammans en kapacitet på cirka 4 000 ton/h. Gruvtrucken som ses i bild 1 lastar cirka 220 ton. Om samtliga 36 miljoner ton malm skulle transporteras med truck blir antalet lass varje år cirka 160 000 stycken. De massiva betongfundament som krävs för att bära upp kvarnarna är konstruerade av Kadesjös Ingenjörsbyrå i Västerås. Peab Sverige AB är byggare. Figur 2 visas primärkvarnsfundamentets geometri:

Artikelförfattare är Kjell Wallin. CBI Betonginstitutet, Stockholm.

60

Figur 2: Tredimensionell modell av primärkvarnsfundament. Bygg & teknik 7/08


● Bottenplattans mått är 28 gånger 29 gånger 3 meter ● Betongvolym bottenplatta är cirka 2 400 kubikmeter ● Betongvolym för hela fundamentet är cirka 7 440 kubikmeter. Som storleksjämförelse ses i figuren två människor i skalenlig storlek.

Figur 4 (nedan): Samtliga gjutetapper för primärkvarnsfundament.

Omfattande kartering

Figur 3 (ovan): Gjutetappsindelning undre del av primärkvarnsfundamen, avsvalningsfog för senare igjutning markerad med gult.

ILL: KADESJÖS INGENJÖRSBYRÅ

betong från en fabrik uppställd inom arbetsområdet.

Lämpliga betongkvaliteter

I samband med projekteringen av kvarnfundamenten kontaktade Peab och Kadesjös CBI för att utreda lämpliga betongkvaliteter, ge ramar för betongrecept, ge

förslag på gjutetappsindelningar, utföra sprickriskberäkningar samt medverka vid uppstarten av gjutningarna för att verifiera betongens egenskaper och utveckla rutiner för gjutmetodik. Vid arbeten med massiva betongkonstruktioner kan det vara nödvändigt att vidta åtgärder för att begränsa uppkomst av

Bild 2: Gjutning av bottenplattan för det första sekundärkvarnsfundamentet, i förgrunden syns formen för det första primärkvarnsfundamentet. Bygg & teknik 7/08

FOTO: ROLF DAHLQVIST, PEAB

Innan borrning och sprängning för brytning av malm i dagbrottet i Aitik utförs det omfattande karteringar och provborrningar. Med hjälp av dessa undersökningar planeras sprängsalvorna så att partier med rent gråberg skiljs ut redan vid losshållningen. Detta gråberg klassas då som så kallat miljöberg och är fritt från skadliga mineraler etcetera. I projekt Aitik 36 används detta bergmaterial efter krossning till lämpliga fraktioner som ballast till fabriksbetongen som produceras i en betongfabrik som byggts upp inom området. Totalt inklusive övriga entreprenader är det cirka 100 000 kubikmeter betong som ska produceras med denna lokalt krossade ballast. Förutom de kvarnfundament som mer detaljerat beskrivs i artikeln byggs även andra lokaler, verkstäder malmtransportstrukturer med mera. Förutom Peabs entreprenad har Skanska en stor entreprenad med omfattande betongarbeten. Boliden, Peab och Skanska har gemensamt upphandlat Grus & Betong som leverantör gällande krossning av gråberg till betongballast samt produktion av

61


ILL: KJELL WALLIN, CBI

Figur 5: Resultatdiagram från ConTest Pro visande temperatur i del av primärkvarnsfundamentet tjugoåtta dygn efter gjutning.

temperaturrelaterade sprickor under avsvalningsförloppet. Det finns ett antal olika åtgärder som kan vara aktuella att utföras för att minska risken för oönskade sprickor: ● Använda betong med lägsta möjliga cementinnehåll, detta för att begränsa betongens värmeutveckling under härdningsförloppet. ● Dela upp konstruktionen i lämpliga gjutetapper så att tvånget från anslutande konstruktionsdelar minskas. ● Uppvärmning av anslutande konstruktioner eller tidigare gjutna konstruktionsdelar, detta för att minska temperaturdifferensen under avsvalningsförloppet. ● Kylning av den färska betongmassan innan gjutning till exempel genom att tillsätta delar av blandningsvattnet i form av is. ● Kylning av den färska betongmassan med flytande kväve efter blandning. ● Kylning av den nygjutna konstruktionen med hjälp av ingjutna kylrör med vatten eller luft som kylmedia.

Temperatur- och sprickriskberäkningar analyserades

Med ledning av temperatur- och sprickriskberäkningar analyserades hur de olika metoderna ovan inverkar gällande både det tekniska och ekonomiska utfallet vid produktionen av kvarnfundamenten. Efter genomgång av dessa pilotberäkningar kunde det konstateras att kylnings- och värmningsalternativen listade ovan innebär mycket stora kostnader samt att byggtiden förlängs. Vid användning av kylrör finns det samtidigt risk för läckage som kan äventyra betongens kvalitet. I samråd med Peab och Kadesjös valdes att koncentrera de sprickriskbegränsande åtgärderna till följande punkter: ● Styra betongreceptet så att låg cementhalt och lämplig vattenhalt används. ● Dela upp konstruktionen i gjutetapper enligt figur 1 och 2. ● Begränsa betongens ”naturliga” gjuttemperatur genom att inte använda varm62

Figur 6: Resultatdiagram från ConTest Pro visande töjningskvot i del av primärkvarnsfundamentet tjugoåtta dygn efter gjutning.

vatten vintertid samt att utnyttja kall ballast från skuggade partier sommartid. För att säkerställa att det lokala ballastmaterialet inte innehåller föroreningar

av ämnen som kan ge skadliga reaktioner i betongen har krossmaterialet genomgått fullständig analys vid CBI i Borås. ■

Kravspecifikation gällande betongrecept

Gällande normer: BBK 04 med medgällande standarder för betong (SS-EN 206-1, SS 13 70 03), ballast (SS-EN 12620) och utförande (SS-ENV 13670-1).

Betong till kvarnfundament: C25/30, exponeringsklass XC3 - Fabrikstillverkad betong - Anläggningscement Degerhamn Std P eller likvärdig. - Utförandeklass 2 - Minsta stenmax skall vara 32 mm - Konsistens S2 till S3 (sättmått 80 till 150) - vct skall vara inom intervallet 0,53 till 0,55 - cementhalt max 330 kg/m3 Betong skall proportioneras med inriktning på låg värmeutveckling och liten krympning i färskt och hårdnat tillstånd. Betong skall proportioneras för användning av betongpump. Komplett betongrecept inklusive typ och mängd av eventuella tillsatsmedel skall redovisas till konstruktören för godkännande. Tabell 1: Ballastprovning som utförts av CBI i Borås. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Egenskap Metod Fraktion –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Petrografisk sammansättning Rilem AAR1, SS-EN 932-2, SP-metod 1441 Natur 0/8 Kloridhalt i ballast SS-EN 1744-1 avsnitt 7 Total svavel SP-metod 065/8 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Petrografisk sammansättning Rilem AAR1, SS-EN 932-2, SP-metod 1441 Kross 0/4 Kloridhalt i ballast SS-EN 1744-1 avsnitt 7 Total svavel SP-metod 065/8 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Korndensitet och vattenabsorption SS-EN 1097-6 avsnitt 9 Natur 0/8 Kornfördelning och finmaterialhalt SS-EN 933-1 Organiska föreningar SS-EN 1744-1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Kornfördelning och finmaterialhalt SS-EN 933-1 Kross 0/4 Metylenblåvärde SS-EN 933-9 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Korndensitet och vattenabsorption SS-EN 1097-6 avsnitt 9 Kross 4/8 Kornfördelning och finmaterialhalt SS-EN 933-1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Kornfördelning och finmaterialhalt SS-EN 933-1 Kross 8/16

Bygg & teknik 7/08


S M A R TA R E B Y G G A N D E D E L 3 : E N E R G I E F F E K T I V I T E T

Strängbetonghus. Uppskattas av naturen. Betong är ett ovanligt smart material. Det innehåller bara naturliga råvaror. Det har en otrolig livslängd, och kan både återanvändas och återvinnas. Det har en hög täthet och en värmelagrande förmåga som spar energi och håller driftskostnaderna nere. Alltså, helt i linje med vad dagens miljömedvetna kunder frågar efter. Det tycker vi är smartare byggande. Läs mer på www.strangbetong.se.

Smartare byggande


Funktionsanpassad ballastoptimering för självkompakterande betong Ballast är benämningen för bergartsmaterial avsedd att använda i betongtillverkning bestående av en sammansättning partiklar i storleksordningen 0 till cirka 40 mm beroende på tillämpningsområde. Det är ett naturmaterial, krossat eller naturligt rundat, med relativt stora egenskapsvariationer bland annat beroende på mineralsammansättning, kornform och ytegenskaper, vilka påverkar betongegenskaperna på olika sätt. Ballast utgör huvudkomponenten i betong, cirka 80 procent, och är i tillägg till det även det billigaste och starkaste delmaterialet för vanliga konstruktionsbetonger. Beroende på bergartsspecifika egenskaper samt hur de tillgängliga fraktionerna sätts samman så kan man erhålla varierande betongegenskaper. Önskvärt är att finna den mest optimala sammansättningen för varje tillämpningsområde och för varje specifik ballast. Genom att utnyttja det tillgängliga ballastmaterialets egenskaper på bästa möjliga sätt utifrån tillämpningsområde skulle man till fullo kunna utnyttja dess potential i betongtillverkning och kunna öka kostnadseffektiviteten. Med tusentals möjliga kombinationer av sort, storlek och kornform så kan det dock ses som en omöjlig uppgift att finna den bäst lämpade kombinationen. Vi har tittat på möjligheten att

Artikelförfattare är Sofia Utsi och Jan-Erik Jonasson vid Avdelningen för byggkonstruktion, Luleå tekniska universitet, Luleå.

64

karakterisera ett ballastmaterial med tre relativt enkla metoder; packningsgrad, flöde och finhetsmodul.

Ballast i betong

Ballastens sammansättning och egenskaper påverkar i första hand betongens färska egenskaper. Enligt Betonghandboken är det gradering, fillerinnehåll, maximal stenstorlek samt kornform som till största delen påverkar betongegenskaperna. Utöver det påverkas även egenskaperna av mineralsammansättning, lerhalt och ytstruktur. Graderingen är den parameter som man har störst möjlighet att påverka, vilket handlar om att välja lämplig fördelning mellan de tillgängliga fraktionerna så att de bildar en kontinuerlig siktkurva. Helst ska en gradering väljas med hänsyn tagen till de övriga egenskaperna; kornform, ytstruktur, fillerinnehåll etcetera. Att använda en gradering som är så tät som möjligt, det vill säga söka efter minsta möjliga hålrumsvolym nämns ofta som ett användbart alternativ. Hålrumsvolym och ballastarea påverkar betongens vattenbehov samt mängden cementpasta som behövs för att fylla ut hålrummen runt ballastkornen. Mindre hålrumsvolym och lägre total ballastarea resulterar i mindre erforderlig mängd cementpasta för fullgod arbetbarhet. Försök har även visat att en gradering baserad på hög packningsgrad ökar hållfastheten och förbättrar beständigheten. Att kunna minska mängden cementpasta med bibehållen arbetbarhet är en fördel ur kostnadssynpunkt och kan i tillägg öka hållfasthet och beständighet.

Ballastens inverkan i självkompakterande betong

Självkompakterande betong ska fylla formen och omsluta armeringen utan någon yttre vibrering, vilket ställer mycket höga krav på de färska egenskaperna. Kraven på delmaterialens egenskaper och sammansättning ser således annorlunda ut i jämförelse med normal vibrerad betog. För att säkerställa fullgoda färska egenskaper har man i Rilem TC 188-CSC formulerat tre huvudkriterier som ska uppfyllas hos en självkompakterande betong i färskt tillstånd: Flytförmåga: En fullgod självkompakterande betong ska flyta med hjälp av sin

egenvikt, fylla ut formen samt omsluta armeringen. För detta ändamål är en välproportionerad cementpasta den viktigaste parametern. Passeringsförmåga: God passeringsförmåga innebär att betongen inte blockerar när den passerar täta utrymmen så som mellan armering eller täta språng i formen. Blockering är till stor del beroende på andelen sten och lösningen har traditionellt varit att minska andelen sten och samtidigt öka cementpastan. Ballastens gradering är såldes av stor vikt för att motverka att blockerig uppstår. Stabilitet: Den viskösa cementpastan ska transportera de större partiklarna när betongen är i rörelse, samt motverka att dessa separerar. En väl proportionerad pasta i kombination med samspelet mellan pasta och ballast har en dominerande roll för att motverka separation. För att uppfylla de tre ovan nämnda kriterierna har andelen sten traditionellt begränsats i självkompakterande betong och istället ersättas med större mängd cementpasta bestående av vatten, cement och någon form av filler. Önskvärt vore om man utifrån bergartsspecifika egenskaper kunde kombinera tillgängliga fraktioner på bästa möjliga sätt med hänsyn till tillämpningsområde i syfte att minska behovet av cementpasta. Ballast är ett komplext material med stora egenskapsvariationer så därför behövs tillförlitliga verktyg för att kunna göra bedömningen för hur en bergartsspecifik gradering ska se ut. Vi har undersökt sambanden mellan tre praktiskt tillämpbara karakteriseringsmetoder; packningsgrad, flöde samt beräknad finhetsmodul, i syfte att kartlägga hur dessa är relaterade till varandra samt hur de skulle kunna användas för praktisk ballastoptimering. Önskvärt är att kunna göra en bred egenskapsbeskrivning av olika bergartsmaterial som är av vikt för betongtillämpning. Vi kommer att presentera, samt diskutera tankarna kring, delar av en studie där man har undersökt möjligheten att karakterisera krossad ballast för användning i självkompakterande betong. Syftet har varit att titta på möjligheterna att gradera ballast utifrån rådande utförande- och funktionskrav för att utnyttja den aktuella ballastens egenskaper på bästa möjliga sätt. Bygg & teknik 7/08


a)

b)

c)

Figur 1a) Packning av ballast, behållaren fylls i tre steg med kompaktering via en fallande stöt i varje lager. b) Ytan jämnas av och provet vägs sedan. Ballastens korndensitet har bestämts med så kallade pyknometerförsök. c) Flödet har mätts med en vanlig V-tratt ämnad för bestämning av tömningstiden för självkompakterande betong. Tiden för en blandning ballast att passera genom tratten har klockats. Varje försök har upprepats tre gånger.

Material och utförda provningar

Som tidigare nämnts så sägs det att ballast med bra packning ger förbättrad arbetbarhet till en mindre mängd cementpasta då ballastskelettet i sig själv får en förbättrad rörlighet. Vi har tittat på vilka parametrar som avgör packningsgraden, hur packningsgarden förhåller sig till ballastens rörlighet, här testat med en vanlig V-tratt, samt hur resultaten kan utvärderas och användas för betongproportionering. Bra rörlighet är en av de viktigaste parametrarna för att lyckas med självkompakterande betong och om ballastskelettet i sig själv har en god rörlighet så kan det tänkas öka rörligheten i den färdiga betongen. Flödet genom V-tratten har beräknats enligt: 1 Fv = ––– tv där Fv är lika med V-trattflöde, [s-1] tv är lika med tömningstiden genom Vtratten, [s] I tillägg till packningsförsök och Vtratt har finhetsmodulen beräknats för varje prov. Två typer av krossad ballast, benämnda Typ 1 och Typ 2, uppdelat i fraktionerna 0 till 4 mm, 4 till 8 mm och 11 till 16 mm har testats. Tjugoen kombinationer av de olika fraktionerna har provats och de har kombinerats med olika andelar av de tre fraktionerna. 100/0/0 innebär således 100 procent 0 till 4 mm, 0 procent 4 till 8 mm och 0 procent 11 till 16 mm. 60/20/20 betyder 60 procent 0 till 4 mm, 20 procent 4 till 8 mm och 20 procent 11 till 16 mm etcetera.

Figur 2: Figuren visar resultaten från packningsförsöken i ett så kallat tertiärt diagram. Den skuggade arean visar var maxvärdena uppstår, vilka är i samma område för både Typ 1 och Typ 2. Fyra olika ballastsammansättningar ger likvärdig packningsgrad.

är alltså inte ett entydigt mått utan kan uppnås för mer än en unik sammansättning. Packningsgraden som ensam parameter kan därför vara något missvisande vid tillämpning i proportionering. Man bör således ta andra parametrar i beaktande för att kunna utvärdera ett packningsförsök på bästa sätt och finna den mest lämpliga graderingen. I figur 3 har packningsgarden plottats mot andelen 0 till 4 mm, grupperat efter

andelen 4 till 8 mm. Man kan se att packningsgraden i första hand är en funktion av andelen sand, det vill säga 0 till 4 mm, och i andra hand fördelningen mellan de två grövre fraktionerna. Det anses att en väl graderad ballast med minsta möjliga hålrumsvolym är fördelaktig dels då mängden erforderlig cementpasta kan minskas och dels då det förbättrar rörligheten genom att agera likt ett kullagersystem i rörelse. I figur 4 har

Några viktiga resultat och tendenser

Resultaten från packningsförsöken visar att maximal packning uppnås för fyra olika sammansättningar av de olika fraktionerna, som illustreras med den skuggade arean i figuren. Högsta möjliga packning Bygg & teknik 7/08

Figur 3: Figuren visar packningsgraden för Typ 1 och Typ 2 plottad mot andelen 0 till 4 mm i procent av total mängd ballast.

65


0% 4–8 mm

0% 11–16 mm

0% 4–8 mm

0% 11–16 mm

Figur 4: Packningsgraden plottad mot det beräknade flödet, Fv, för olika andelar sand, det vill säga fraktionen 0 till 4 mm. De röda pilarna visar den generella trenden att flödet genom V-tratten ökar när packningsgarden ökar. De svarta streckade pilarna illustrerar hur fördelningen mellan de två grövre fraktionerna varierar.

packningsgraden plottats mot det beräknade flödet, Fv, uppdelat efter andel 0 till 4 mm. Det finns en generell tendens att ökad packningsgrad även ökar flödeshastigheten genom V-tratten, illustrerat med den röda pilen. Den mest avgörande faktorn är andelen 0 till 4 mm, där högre andel generellt ökar flödeshastigheten. I tilllägg till det finns det en effekt av den inbördes fördelningen mellan de grövre fraktionerna, som illustreras med den svarta streckade pilen. För varje grupp ballastsammansättning med konstant andel 0 till 4 mm så innehåller värdet längst till vänster 0 procent 4 till 8 mm. För varje steg som andelen 4 till 8 mm ökar, och således 11 till 16 mm minskar, så ökar flödet inom varje grupp med konstant 0 till 4 mm. Det resulterar i att punkterna längst till höger inom varje grupp innehåller 0 procent 11 till 16 mm. Finhetsmodulen definieras som arean ovanför siktkurvan. Finkornigare material, mindre yta ovanför siktkurvan, innebär lägre finhetsmodul och grövre material ger högre finhetsmodul. Finhetsmodulen beskriver ungefär medelkornstorleken för den beräknade sammansättningen

men säger ingenting om kornfördelningen, däremot ger finhetsmodulen ett riktvärde på ungefär hur fin eller grov en gradering är. Ballastytan är en funktion av vatten- och cementpastabehovet där liten yta ökar behovet av vatten och cementpasta, vilket innebär att finhetsmodulen med fördel kan vara relativt hög. Hög packning sägs minska både behovet av cementpasta och vatten då hålrumsvolymen och ballastarenan minskar, vilket i så fall borde återspeglas i den beräknade finhetsmodulen. I figur 5 är packningsgraden plottad mot den beräknade finhetsmodulen för varje ballastsammansättning grupperat efter andelen 0 till 4 mm. Studerar man varje enskild grupp för sig med konstant andel 0 till 4 mm; 0 procent, 20 procent, 40 procent, 60procent eller 80 till 100 procent, så ser man att finhetsmodulen ökar när packningsgraden ökar för alla ballastfördelningar utan gruppen 0 procent av fraktionen 0 till 4 mm. Detta kan jämföras med tendensen i figur 4, där flödet för varje grupp med konstant andel 0 till 4 mm minskade något när packningsgarden ökade. På liknande sätt som i figur 4 så är den här packningsökningen 0% 4–8 mm

0% 4–8 mm 0 % 11–16 mm

0 % 11–16 mm

Figur 5: Packningsgraden plottad mot den beräknade finhetsmodulen för olika andelar sand, det vill säga fraktionen 0 till 4 mm. De två testade ballastsorterna visar likvärdigt utseende. Andelen 0 till 4 mm är den styrande parametern när det gäller packningsgraden, som visats i figur 3. Det är fördelaktigt att kombinera hög packningsgrad med relativt hög finhetsmodul. De svarta streckade pilarna illustrerar hur fördelningen mellan de två grövre fraktionerna varierar.

66

inom varje grupp med konstant andel 0 till 4 mm kopplad till fördelningen mellan de två grövre fraktionerna. Värdet längst till höger innehåller 0 procent 11 till 16 mm som sedan ökar stegvis så att punkterna längst till vänster innehåller 0 procent 4 till 8 mm, det vill säga då packningsgraden och finhetsmodulen har ökat. Figuren visar även att ballastsammansättningar med samma finhetsmodul kan resultera i flera olika packningsgrader samt att någorlunda likvärdig packningsgrad kan uppnås för ett stort intervall i finhetsmodulen. Resultaten indikerar att varken packningsgrad eller finhetsmodul som ensam parameter ger en fullgod beskrivning av egenskaperna. Analysen av resultaten visar dock ett logiskt samband mellan packningsgrad, V-trattflöde och finhetsmodul som tillsammans kan ge en fullgod beskrivning av egenskaperna. Resultaten från studien, inte till fullo presenterade här, har visat att det finns en stringent koppling mellan parametrarna packningsgrad, flödeshastighet och finhetsmodul som kan vara av stor vikt när man ska bedöma en lämplig gradering för olika användningsområden. Utvärderingen av försöken har gjorts i syfte att kartlägga eventuella samband mellan de olika parametrarna för krossad ballast och de två testade ballastsorterna uppvisar ett tydligt mönster där några generella samband och tendenser kan summeras: ● Packningsgraden är i huvudsak en funktion av sanden, här 0 till 4 mm, som beskrivs i figur 3. För varje konstant andel 0 till 4 mm försämras packningsgraden något då den grövre fraktionen, 11 till 16 mm, minskas och byts mot mellanfraktionen 4 till 8 mm. Detta medför även en sänkning av finhetsmodulen. ● Flödet genom V-tratten förbättras signifikant när andelen sand ökar, vilket även innebär en minskning av finhetsmodulen. Flödet genom V-tratten förbättras även av att stenen, 11 till 16 mm, minskas och byts ut mot mellanfraktionen 4 till 8 mm, vilket också sänker finhetsmodulen. ● Generellt förbättrar hög packning Vtrattflödet, det vill säga god rörlighet, men det är även en funktion av fördelningen mellan de två grövre fraktionerna. De ovan nämnda tendenserna kan man sammanställa i ett diagram som visar flödet i förhållande till packningsgraden, där resultaten bildar en oval yta, se figur 6. Den generella trenden är att hög packning även ökar V-trattflödet. I tillägg till det finns även en effekt av beräknad finhetsmodulen. Ökar man finhetsmodulen genom att minska andelen 0 till 4 mm så kommer både packningsgraden och flödet att minska, röda linjen. Väljer man en specifik andel 0 till 4 mm längs den röda linjen så kan packningsgraden ökas genom att omfördela de grövre fraktionerna så att finhetsmodulen ökar, den blå linjen, det vill säga att minska och byta Bygg & teknik 7/08


scp reklambyrå

Armeringsstål i alla dimensioner; inläggningsfärdig, fingerskarvade lagernät, rullarmering och rostfri armering. Vi har det du behöver.

VI HAR EN LIKA STARK ROLL SOM ARMERING HAR I BETONG Armering är en förutsättning för att betong ska bli stark och bärkraftig. Pålitliga samarbetspartners som säkrar materialförsörjningen är en förutsättning för effektiv och lönsam byggnation. Tibnor är Nordens ledande leverantör av stål och metaller. Hos oss hittar du allt du behöver av armering och annat byggstål. Vårt sortiment av armering är det bredaste och djupaste på marknaden. www.tibnor.se


per kan man tänka sig att en gradering innehållande 60 procent 0 till 4 mm kan väljas. Vid tät armering bör de större fraktionerna begränsas för att inte riskera blockering. Väljer man en gradering med hög andel 0 till 4 mm så är andelen sten redan begränsad utan kompensation med cementpasta. Vid höga vattenpulvertal, som kan kombineras med relativt höga sandinnehåll, kan det alltså finnas utrymme för att komponera en självkompakterande betong som klarar kravet på blockering med relativt låg andel cementpasta. Val av lämplig ballastsammansättning ska således ske utifrån ett helhetsperspektiv med både ballastförsök, cementpastans egenskaper, tillämpningsområde och funktionskrav i beaktande, vilket kan öka möjligheten att utnyttja delmaterialens potential i större utsträckning.

Potential till funktionsanpassad ballastoptimering Figur 6: Diagrammet visar hur parametrarna, V-trattflöde, packningsgrad samt finhetsmodul är relaterade till varandra. Resultaten har visat att de bildar en oval yta där den generella trenden är att hög packning ett ökat flöde. I tillägg till det finns även en effekt av finhetsmodulen. Hög packning ökar finhetsmodulen men minskar flödet genom V-tratten. Ökar flödet så minskar packningsgraden något och finhetsmodulen minskar. andelen 4 till 8 mm mot 11 till 16 mm. Flödet kan ökas genom att öka andelen 0 till 4 mm, längs den röda linjen, eller genom att fördela om den grövre ballasten, längs blåa linjen, genom att byta ut och minska andelen 11 till 16 mot 4 till 8 mm. Ett ökat V-trattflöde innebär alltid en sänkning av finhetsmodulen. En viss packningsgrad kan uppnås med en relativt stor bredd i finhetsmodul och på liknande sätt kan en och samma finhetsmodul erhållas för mer än en unik packningsgrad, vilket är helt beroende av hur de olika fraktionerna är komponerade. Det samma gäller för högt eller lågt V-trattflöde. Genom att kombinera de tre parametrarna på olika sätt kan man finna en lämplig sammansättning beroende på tillämpningsområde. Ett möjligt målområde kan principiellt illustreras med den skuggade rutan i figuren; bra packning, relativt hög finhetsmodul samt relativt högt flöde. Hur dessa parametrar ska värderas, det vill säga vilka parametrar som ska vara styrande, kan med fördel göras utifrån ställda funktionskrav och tillämpningsområde. Det finns alltså många aspekter som måste tas i beaktande när man väljer lämplig gradering och resultaten visar att en karakteriseringsmetod sällan är entydig utan bör kombineras med andra egenskapsbeskrivningar.

Ett helhetsperspektiv

Lämpligt graderad ballast ska kombineras med cementpasta som motsvarar 68

ställda krav på hållfasthet och arbetbarhet. När det gäller självkompakterande betong så är förh��llandet mellan andelen sand och cementpasta (cement, vatten och filler) en viktig parameter gällande de färska egenskaperna. Resultaten har visat att högsta packningsgrad kan uppnås med både 40 procent 0 till 4 mm och 60 procent 0 till 4 mm. Generellt sett så bör kvoten mellan sand och cementpasta begränsas, vilket skulle medför vitt skilda förutsättningar beroende på om man väljer en gradering med 40 procent eller 60 procent sand. I tillägg till sandeffekten på cementpastans färska egenskaper finns även en effekt av vattenpulvertalet. Försök gjorda i Luleå har visat att, för att säkerställa självkompakterande egenskaper med fullgod stabilitet, finns det ett största och minsta möjliga innehåll sand för varje unikt vattenpulvertal. Generellt gäller att låga vattenpulvertal inte kan innehålla alltför höga halter av sand, medan högre vattenpulvertal med fördel kan kombineras med högre andel sand. För praktiska tillämpningar innebär det att andelen 0 till 4 mm bör väljas utifrån cementpastans egenskaper, vilket innebär ett direkt samband mellan vald sammansättning ballast och den aktuella cementpastans egenskaper. Beroende på sandens lämplighet kan den i vissa fördelaktiga fall användas som en del av fillermaterialet, vilket skulle kunna minska andelen tillsatt filler. Har man ett material med goda filleregenska-

Tät packning, det vill säga minsta möjliga hålrumsvolym, kan vara ett alternativ för att välja mest lämplig gradering för det tillgängliga materialet. Packningsförsöken har dock visat att resultaten sällan är entydiga och att hög packningsgrad oftast kan uppnås för några olika ballastsammansättningar med relativt bred variation. Genom att kombinera två eller fler karakteriseringsparametrar i kombination med ett helhetsperspektiv kan man få ett bra underlag till att välja den mest lämpliga graderingen. Detta öppnar upp för några alternativa lösningar vilka ökar möjligheten att välja gradering utifrån specifika materialegenskaper och krav på till exempel utförande och funktion. Resultaten visar att det finns ett stringent samband mellan de tre utvärderade parametrarna. Beroende på hur dessa kombineras kan man uppnå varierande egenskaper för graderingen som i sin tur påverkar betongegenskaperna på olika sätt. De tre valda metoderna tillsammans ger en bred beskrivning av ett specifikt materials egenskaper, vilket ökar möjligheten att anpassa ballastsammansättningen till de rådande förutsättningarna, både yttre förutsättningar samt till cementpastans egenskaper. Funktionsanpassad ballastoptimering kan öka möjligheten att producera mer kostnadseffektiv betong då de bergartsspecifika egenskaperna tas till vara och utnyttjas maximalt för varje enskild tillämpning.

Slutord

Resultaten visar att man med tre relativt enkla metoder kan karakterisera bergartsspecifika egenskaper som är av betydelse för betongtillverkning. Genom att välja lämplig gradering med avseende på bergartsspecifika egenskaper, yttre förutsättningar samt cementpastans egenskaper kan man öka möjligheten att producera mer kostnadseffektiv betong. ■ Bygg & teknik 7/08


insänt

Passivhus och konventionella hus – en miljöjämförelse Intresset är stort för passivhus och det byggs och planeras nya hus i många kommuner. I en studie på Lunds tekniska högskola/Chalmers har miljöbelastningen från passivhus och konventionella hus jämförts. Resultaten förvånar och manar till eftertanke.

värmebehovet som behövs kan tillgodoses med till exempel en elpatron eller fjärrvärme. Under de första åren utgjordes all köpt energi av el i de svenska passivhusen. Idag används el eller fjärrvärme, men det råder stor oenighet om vilket som är bäst. Många menar att passivhus absolut inte bör byggas inom fjärrvärmeområden och man anför då ekonomiska skäl. Andra tar inte ställning till energikällan utan menar att det väsentliga är att minska energibehovet för driften. De hänvisar då till studier på Lunds tekniska högskola (LTH) från 2000 som visat att driften i grova drag står för ungefär 85 procent av de totala utsläppen under 50 år. Faktum är att många kommuner idag inte har några restriktioner på vilken energikälla som används, utan menar att det viktigaste är att man bygger passivhus.

De processer i livscykeln som inkluderades redovisas i figur 1. Det är inte bara intressant vilka processer som inkluderats i studien (figur 1). Det är även intressant att studera i vilken mån olika aktör kan påverka livscykeln. Byggherre kan ställa krav på materialtillverkare. Byggherre/kommun kan ställa krav på tekniskt system vid byggande och energitillförsel vid drift, till exempel el eller fjärrvärme. Sist, men inte minst, kan hushållen välja grön el (se kriterier av bra miljöval).

ginalel inköpt från utländska kolkraftverk Blanda inte ihop energikällor med faller. När den totala elanvändningen byggnaders miljökvalitet och enerryms passivhusens eventuella elgieffektivitet. Det skriver Ulf Frisk, sjunker Intresset för att bygga passivhus är idag behov på vintern inom ramen för vår instort. Det förstamineralullsprodupassivhuset v d mycket för Swedisol, hemska elproduktion. byggdes i Tyskland 1991. Sverige fick Resultat av jämförelsen – grön el första passivhus i Lindås 2001 och sitt centernas branschorganisation, i en Faktum ärellerattfjärrvärme vår elimport är margiidag finns det drygt ett hundratal passivTotalt energibehov driften av de stude- på hus i Sverige. Över tusenBirgit lägenheter är renell. Av Sveriges totalaförelanvändning Brunklaus, kommentar till rade passivhusen varierar mellan 67 till dan under planering och intresset ökar 146 TWh 2006 bestod 6,1värde), TWh av uppimpor83 kWh/m (uppmätt år. För hela tiden både bland privata byggherrar och Henrikke Catarina Thormark värmningen används el i två hus och el och kommuner. terad el, alltså endast cirka fyra procent. plus fjärrvärme i det tredje huset. Det totaforskarstudie där de har Baumanns Passivhusbyggandet tar fart i för driften av de kon- bara la energibehovet 2007 importerade vi ännu mindre, kommuner ventionella husen är mellan 100 till 150 jämfört passivhus med konventioKonventionella hus och passivhus 1,3 TWh. kWh/m per år (beräknat värde) och för Kunskap och erfarenheter växer med varen uppvärmningen används fjärrvärme. je passivhus nella hus. som byggs. Vissa problem – en miljöjämförelse och Samtidigt uppskattar Miljövårdsbereden miljöjämförelse För att kunna göra som uppstod i början, till exempel teknis- aktörsanalys 2

2

husen bebyggelsen använde vi nordisk kan el-mixbli i 50 hela tiden att ökarviavinom ka fel i utrustningen, kan betraktas som Samtidigt som intressetningen Idag finns bra metoder för att bygga passivhus finns det nästan båda husgrupperna och ett medelvärde En barnsjukdomar. forskare från och Chalmers procent merförenergieffektiva. Enligt tre fjärrvärmeleverantörer. För dekoninga studier och som jämför konventionella energiberäkning, byggtekniken förgrupp konventionella husen hade vi bara tillhar förbättrats och redovisar mer- hus och ilågenergihus byggprocessen Lunds tekniska högskola num- med avseende på McKinsey värdeneleffektiviseför energibetrots att det är av gång till beräknadekan kostnader bedöms vara bara ett par pro- miljöbelastningen. Dettasultfirman mercent. 5/08 av Bygg & studie, hovet för driften.16 Eftersom studier miljöskäl där som många kommuner vill De undersökningar somteknik hittills harenjust ring i Sverige frigöra TWh el.visat Därutgjorts visar att de boende är nöjda med öka byggandet av passivhus. Artikelför- att det verkliga behovet ofta ligger högre mansinahar jämfört passivhus med konvenöver kan, enligt McKinseys bedömning, bostäder och med inomhusklimatet. fattarna tog därför initiativ till en sådan än det beräknade, ökade vi de konventioav svenska hus i ett livscykel- nella husens uppvärmningsenergi med 25 Flera kommuner sökt pengar från Klitionella hus. harResultaten är jämförelse intressanta, Sverige bygga ut förnybara energikällor procent. matinvesteringsprogrammet (Klimp) för perspektiv. menatt det finns merkostnaderna all anledning för Slutsatsen de traditionella passivResultaten I studien jämförde vi tre passivhus kompensera av attatt ifrågasätta med uppmedtill 13 TWh. är att vi passivhus, vilket ytterligare driver fyra konventionella flerbostadshus. De husen med el var i snitt generellt inte ochbygga fundera över de jämförelser gruppen med rätt åtgärder kan bli självförde konventionella husen. När bättre än snabbt har stupå byggandet av passivhus i kommu- konventionella flerbostadshusen derats på LTH med avseende på både det gäller försurningen och övergödning har nerna. gjort i sin studie. sörjande ochvarkomma från all användning passivhus lika eller sämre än de konenergianvändning och miljöbelastning. Hur viktig är energitillförseln Forskarna pekar på atttillpassivhus är lik- av marginalel. passivhus? värdiga eller än de konventionella Vi ser också med förvåning att studien Passivhus är ingasämre nollenergihus. GrundBeräknat för drift och underhåll under 50 år. tankennär med det passivhus är att med god isoav husen gäller försurning och över-Transport bygger sina beräkningar på en femtioårig lering och effektiv värmeväxling på frånavfall till gödning. ”Bara” när klimatpå-återvinning/ luften så ska den värme somdet alstrasgäller av livslängd. Det är alldeles för kort. FlerboUppvärmning av hushållsapparater och människorna som verkan marknära ozon är passivhusendeponi.stadshus står minst hus och 80varm år,- vilket ger helt byggnaden i princip räcka för att vistas ioch vatten med el hålla huset varmt. Viss extra energi bebättre. På Swedisol anser vi inte, liksom andraByggandet siffror till passivhusens fördel. eller fjärrvärme. och spill. höver dock tillföras under kalla dagar, FN men ochenergibehovet EU, att ärklimatpåverkan är ”bara”.Transport Man kanPeriodiskt så litet att det inte också undra vadHushållsel. ”konventiobehövs något värmesystem. Det lilla extra underhåll. Men om däremot grön el används avfrån fabrik nellt hus” innebär. Är de undersökta hukonsumenterna, då är passivhusen bättretill byggplats. sen byggda enligt dagens BBR, eller rentArtikelförfattare är Birgit Brunklaus, Tillverkning av doktorand, Chalmers, Miljösystem Figurbättre 1: Processer somsämre? inkluderats i studien. Belastningar rakt igenom. Kan det sägas- tydligare? Det av produkt; från eller analys, Catarina Thormark, tekn dr, från de gulmarkerade processerna har i resultaten naturråvara till visar att passivhus är Bygg precis så miljöoch Lunds tekniska högskola, betecknats som ”Produktion” medanöverens belastningarna från forsSlutligen är vi helt med färdig produkt. produktion, och Henrikke Baumann, den blåmarkerade processen har betecknats som ”Drift”. samhällsnyttiga som vi menar att de är. karnas avslutande slutsats: Kommunerna docent, Chalmers, Miljösystemanalys. Självklart är det viktigt vilken energikälla bör fundera över sin framtida energitill29 som används, att använda grön el är lika försel. Det är rimligen en självklarhet i fundamentalt som att bygga energisnålt den stora utmaning klimathotet innebär. om vi ska nå klimatmålet och förbättra Liksom att från och med nu alltid bygga vår miljö. Men använd inte olika energi- så energisnåla hus som möjligt. Men källor och dess miljöpåverkan för att jäm- blanda inte ihop dessa båda faktorer och föra byggnader med olika miljökvalitet. ställ dem mot varandra. Båda åtgärderna Vi vet inte idag hur vår energi kommer är lika nödvändiga. att produceras om 10, 20 eller 50 år. DärUlf Frisk för blir sådana jämförelser tämligen akavd Swedisol demiska. Det enda vi kan vara säkra på i ––––––––––––––––––––––––––––––––– ett längre perspektiv är att det alltid är rätt Kommentar att bygga energisnålt. Vi kan för övrigt nästan förutsätta att Roligt att vår artikel väckt Ulf Frisks inköpare av passivhus väljer grön el. Det tresse, men tråkigt att han missförstått poligger i sakens natur att om man bygger ängen med artikeln. Ulf Frisk skriver: passivhus, då är man konsekvent hela vä- ”Blanda inte ihop energikällor med bygggen. Oavsett om man är enskild husägare naders miljökvalitet och energieffektieller kommunalt bostadsbolag. vitet”. Om man vill se till miljöbelastEn annan reflektion: Ju fler passivhus ningen så är det just det man skall göra. som byggs, ju fler energieffektiviserande Den mest väsentliga slutsatsen av våra åtgärder som genomförs i samhället, desto resultat är att om man inte beaktar vilken lägre blir landets totala elanvändning. energikälla man använder för uppvärmVilket innebär att resonemanget om mar- ningen, så är det inte säkert att passivhuBygg & teknik 5/08

Bygg & teknik 7/08

sen ger nämnvärt mindre miljöbelastningen än konventionella*) hus. Det är alltså olyckligt om litet behov av kilowattimmar per kvadratmeter ses som det enda väsentliga. För att minska miljöbelastningen måste byggnader alltid ses i ett vidare system där miljöbelastningen måste ingå. Om byggare och köpare av passivhus inte är medvetna om detta när de gör sina val av uppvärmning och energikälla, är det inte säkert att man uppnår minskad miljöbelastning. Ur miljösynpunkt är det bättre att använda 2 kWh ”ren” energi än 1 kWh ”förorenande” energi. Därmed är vår jämförelse inte en akademisk fråga. (Vi antar att Ulf Frisk med begreppet ”akademisk fråga” menar att frågan inte är viktig utanför akademin.) Femtio- eller åttioårig livslängd är långa tidsrymder båda två när det gäller byggnaders framtid. Femtio år är den vanligaste livslängden för den här typen av studier men det är helt riktigt, det finns all anledning att diskutera val av livslängd. Om man räknar på åttio års livslängd skulle passivhusen med avseende på klimatpåverkan, och med de energikällor vi använt, bli ytterligare något bättre än de konventionella husen. För de övriga miljöeffekterna är det däremot inte några större förändringar. I vår artikel Beyond pure energy…, se nedan, diskuterar vi resultaten av olika livslängd. Att reda ut och diskutera begreppet marginalel ryms inte här. Vi vill återigen understryka behovet av kunskap och kommunikation. Naturligtvis är passivhus bra, men det är av stor vikt att tydliggöra för dem som använder el för sin uppvärmning att deras val av el har stor betydelse för miljöbelastningen. Vi är inte lika optimistiska som Ulf Frisk och tror inte att man kan förutsätta att alla köpare av passivhus väljer grön el. För den intresserade finns en detaljerad beskrivning och analys av vår studie i Brunklaus, Thormark, Baumann (2008): Beyond pure energy accounting of buildings – introducing environmental and actor perspectives in comparisons of passive and conventional buildings. (Artikel till Journal of Building and Environment The International Journal of Building Science and its Applications) Birgit Brunklaus, doktorand, Chalmers, Miljösystemanalys, Catarina Thormark, tekn dr, Lunds tekniska högskola, Byggproduktion, Henrikke Baumann, docent, Chalmers, Miljösystemanalys. –––––––––––––––––

Med konventionella hus avser vi hus som följer BBR 1994. I vår artikel i Bygg & teknik 5/08 anger vi det beräknade energibehovet för byggnaderna som ingick i studien.

*)

69


Tendensmodell för hållfasthetsoch värmeutveckling i betong med flygaska Användningen av flygaska i betong har varit liten i Sverige. Till stor del beror det på att tillgången på svensk flygaska har varit begränsad, då vi har få koleldade kraftverk inom landet. Intresset för flygaska har dock ökat, eftersom man bland annat av miljöskäl har en ambition att minska på användningen av traditionellt portlandcement. Undersökningen i artikeln har initierats av Swerock AB, som önskar att kartlägga några grundläggande materialegenskaper för att få en uppfattning om hur en kommersiell flygaska fungerar tillsammans med anläggningscement. I artikeln redovisas en tendensmodell för hållfasthets- och värmeutveckling för olika halter av flygaska. Med detta som underlag kan till exempel formrivningstider och eventuellt behov av skydd mot tidig frysning vintertid beräknas, med till exempel datorprogrammet ConTeSt, för betonger med varierande vattencementtal och flygaskehalt. Vid Luleå tekniska universitet har en försöksserie med parametrar enligt tabell 1 genomförts, och relationen mellan försöksparametrarna beskrivs av:. w0 (w0/C)ekv = ––––––––– (1) C + k • FA där w0 är lika med blandningsvattenhalten, lit/m3. Av enkelhetsskäl anges inte här hur man beaktar eventuellt absorbtionsvatten i ballasten.

70

Artikelförfattare är Jan-Erik Jonasson och Sofia Utsi vid Avdelningen för byggkonstruktion, Luleå tekniska universitet, Luleå.

Utifrån ekvation (1) uttrycks vattencementtalet av: w0 FA w0 (2) ––– = (1 + k • –––) • (–––)ekv C C C För försöksserie nummer 1 till 8 enligt tabell 1 planeras för vattenhalten 165 lit/m3 samt för serie nummer 10 till 18 planeras för vattenhalten 200 lit/m3. Luftporbildare har använts i samtliga försöksrecept, och efter korrigering har vid utvärderingen använts faktiska paramervärden som exakt ger en kubikmeter med hänsyn till uppmätt lufthalt. Totala bindemedelshalten, B, beskrivs som summan av cement och flygaska enligt: B = C + FA (3)

Mognadsfunktion

Alla egenskaper i den härdande betongen beskrivs här i enlighet med den så kallade mognadsgradsmodellen, som i en enkel Tabell 1: Väsentliga försöksparametrar. ––––––––––––––––––––––––––––––– Recept FA/C (w0/C)ekv k nr ––––––––––––––––––––––––––––––– 1 0 0,40 2 0,06 0,40 0,4 3 0,11 0,40 0,4 4 0,25 0,40 0,4 5 0,40 0,40 0,4 6 0,06 0,40 0,8 7 0,11 0,40 0,8 8 0,25 0,40 0,8 9 0,40 0,40 0,8 10 0 0,55 11 0,06 0,55 0,4 12 0,11 0,55 0,4 13 0,25 0,55 0,4 14 0,40 0,55 0,4 15 0,06 0,55 0,8 16 0,11 0,55 0,8 17 0,25 0,55 0,8 18 0,40 0,55 0,8 –––––––––––––––––––––––––––––––

FA/C är lika med halten flygaska uttryckt som viktandel av cementet. (w0/C)ekv är ekvivalent vattencementtal, se ekv (1) här intill. k är lika med effektivitetsfaktor vid uträkning av ekvivalent vattencementtal, se ekv (1) här intill.

tillämpning utgår från temperaturekvivalent tid, te, beskriven (Jonasson, 1994) enligt: (4) te = ∫ βT • dt t där βT är lika med temperaturkänslighetsfaktor, populärt kallad ”mognadsfunktion”, som kan uttryckas enligt ekvation (5), se formelruta 1 här intill. För aktuella betonger enligt tabell 1 har mognadsfunktionen studerats genom att analysera hållfasthetsutvecklingen vid olika temperaturnivåer, se Ekerfors & Jonasson (2000). Ingen tendens för storleken på parametern θ kunde observeras i resultaten. Det förefaller som om det i aktuell försöksserie enbart rör sig om en slumpmässig variation, varför samtliga försök representeras av samma mognadsfunktion, se figur 1, uttryckt enligt ekvation (6) i formelruta 1.

Figur 1: Mognadsfunktion för studerade betonger.

Värmeutveckling

Samtliga betonger har utvärderats utifrån genererad värme per total bindemedelshalt, se ekvation (3), enligt sambandet i ekvation (7) i formelruta 1, där WU[J/kg], t1[h] och κ1[-] är individuella försöksparametrar för respektive recept. Parameter λ1 är ej okopplad, varför i samtliga utvärderingar har använts λ1 identiskt lika med 1. Exempel på utvärdering för ett recept visas i figur 2, och som framgår av figuren kan en betongs hydratationsförlopp beskrivas bra med ekvation (7), och beräkningar kan vanligen återge mätta temperaturer inom cirka plus minus 1°C. Det mest intressanta här är att söka efter tendenser i hydratationsvärmen för betonger med varierande sammansättningar vad avser vattencementtal och flygaskehalt. En Bygg & teknik 7/08


Formelruta 1: (5) (6) (7)

tendensmodell har etablerats, där inverkan på respektive egenskap antas vara separabel vad avser vattencementtalet (w0/C) och flygaskehalten (FA/C). För beskrivning av hydratationsvärmen har sambanden enligt ekvation (8) till (14) i formelruta 1 visat sig ge en nöjaktig tendensmodell för provade betonger. Figur 6: Jämförelse mellan mätt och tendensbestämd hydratationsvärme för recept 1 till 5.

(8) (9) (10) (11)

Figur 4: Jämförelse vid tendensbestämning av κ1.

(12) (13) (14)

Figur 5: Tendensbestämning av t1.

En jämförelse vid tendensbestämning av WU, κ1 respektive t1 visas i figur 3 till 5. För recept 1 till 5 visas i figur 6 en jämförelse mellan mätt och tendensbestämd värmeutveckling, och som framgår av figuren kan använd modell anses ge nöjaktiga tendensvärden för olika recept. Jämförelsen är ungefär likvärdig för övriga recept.

Hållfasthetsutveckling

Samtliga betongers hållfasthetsutveckling har utvärderats enligt sambandet i ekvation (15) i formelruta 2, där f28d [MPa], s [-], tS [h], tA [h] och nA [-] är anpassningsparametrar. Storleken på fA [MPa] beräknas med hjälp av nedre formeln i ekvation (15) för te lika med tA. Exempel på individuell anpassning för receptet med högst (nr 1: f28d lika med 73,8 MPa) respektive minst (nr 18: f28d lika med 33,0 MPa) tjugoåttadygnshållfasthet visas i figur 7. Som framgår av figuren kan man alltid få en god individuell anpassning (lika med grön heldragen kur-

Formelruta 2: (15) Figur 2: Individuell anpassning för recept 1.

Figur 3: Jämförelse vid tendensbestämning av WU. Bygg & teknik 7/08

a)

b) Figur 7: Anpassning av mätta tryckhållfastheter. 71


Formelruta 3:

(16)

Formelruta 4: (28)

(17)

(29)

(18) (19)

Figur 11: Jämförelse mellan mätta och beräknade γ91-värden.

(20)

Sammanfattande kommentar

(21) (22) (23)

Figur 8: Jämförelse vid tendensbestämning av f28d.

(24) (25)

va) upp till tjugoåttadygnshållfastheten,och även upp till nittioettdygnshållfastheten för betongen utan flygaska. Dock sker en relativt stor ökning av hållfastheten mellan tjugoåtta och nittioett dygn för betonger med högre halter av flygaska och större vattencementtal, se runda gröna symbolen i figur 7b. Denna sena hållfasthetsökning kan inte fångas upp av ekvation (15), varför nittioettdygnshållfastheten redovisas i en separat tendensmodell, se vidare ekvation (26). De röda heldragna kurvorna i figur 7 utgör exempel på tillämpning av tendensmodellen, som beskrivs av ekvation (16) och (17) i formelruta 3. En jämförelse vid tendensbestämning av f28d, s respektive tS visas i figur 8 till 10.

Den redovisade tendensmodellen kan med nöjaktigt resultat prediktera värmeoch hållfasthetsutveckling för relativt stor variation i vattencementtal och flygaskehalter. Man kan notera att modellen i första hand är en interpolationsmodell inom provade variationer, men en viss försiktig extrapolation torde vara möjlig, eftersom modellens struktur har en materialteknisk anknytning. De parametrar som tas fram kan direkt tillämpas vid beräkningar med programmet ConTeSt, varför det är enkelt att studera effekterna på till exempel formrivningshållfasthet och inverkan av omgivande miljö, och speciellt intressant är då hållfasthetstillväxten vid låga lufttemperaturer. ■

Referenser

Figur 9: Jämförelse vid tendensbestämning av s.

Jonasson J-E (1994): Modelling of Temperature, Moisture and Stresses in Young Concrete. Luleå University of Technology, Doctoral Thesis 1994:153D, Luleå. Ekerfors K & Jonasson J-E (2000): Maturity Development in Young Concrete – Temperature Sensitivity, Strength and Heat Development. Nordic Concrete Research, Publication No. 25, 2000. ConTeSt T – Users Manual (2008). A Program for Temperature and Strength Calculations in Concrete. JEJMS Concrete AB, Luleå.

Nittioettdygnhållfasthet

Som tidigare påpekats har nittioettdygnshållfastheten modellerats separat, vilket beskrivs av: (26) f91d = f91d,ref • γ91

γ91 = γmax • λFA (27) där f91d,ref är värden för te lika med 2 184 timmar (91 dygn) enligt ekvation (15). γ91 utgör en faktor större än ett och är monotont ökande för ökande halter av flygaska. Nittioettdygnshållfastheten beskrivs med följande numeriska värden enligt ekvation (28) och (29) i formelruta 4. 72

Figur 10: Tendensbestämning av tS. En jämförelse mellan mätta och beräknade förstoringsfaktorer för nittioettdygnshållfastheten visas i figur 11. Notera att för recept nr 18, se högsta värdet i figur 11, är ökningen nära 40 procent jämfört med formella värdet vid användning av enbart portlandcement.

Läste Du det i Bygg & teknik? Du vet väl att Bygg & tekniks innehållsregister från 1997 och framåt numera finns på vår hemsida: www.byggteknikforlaget.se

Bygg & teknik 7/08


")$RY KONCEPTFĂ&#x17D;RFUKTSÂźKERTBETONGBYGGANDE .ULANSERARVIKONCEPTET")$RY SOMINNEBÂźRATTVI TARKONTROLLĂ&#x17D;VERFUKTENIBETONGENMEDHJÂźLPAV p ETTNYUTVECKLATUTTORKNINGSPROGRAMMEDSÂźKRAPROG    NOSERFĂ&#x17D;RV½RABETONGERIALLATYPERAVKONSTRUKTIONER p UTPROVADEOCHSÂźKRAPRODUKTER 4ORK") TESTADE  IDEĂ&#x203A;ESTAMILJĂ&#x17D;ER p V½RAAUKTORISERADEFUKTKONTROLLANTERUTFĂ&#x17D;ROCH  DOKUMENTERARALLAMÂźTNINGAR

,ÂźMNAHELTENKELTĂ&#x17D;VERANSVARETFĂ&#x17D;RBETONGFUKTENTILLOSS6ITARHANDOMDENĂ&#x2DC;

WWWBETONGINDUSTRISE

%,'U\[LQGG



Professionella lĂśsningar fĂśr stĂĽl- & betongdimensionering Ă&#x2026;rets version av FEM-Design är anpassad till Eurocode. NĂśdvändig armering i balkar och pelare beräknas och redovisas i tydliga grafiska tabeller och bilder. Armeringsmängder i väggar och plattor kan dessutom definieras av användaren i en s.k kontrollberäkning. 3D-modulens stĂĽldimensionering med hänsyn till imperfektioner och andra ordningens teori har blivit en stor succĂŠ.

Nya FEM-Design 8! Vi har laddat upp med mängder av nyheter i ĂĽrets release version av FEM-Design. Fokus är kundnytta â&#x20AC;&#x201C; enkla men mycket effektiva verktyg som underlättar modellering och framfĂśrallt resultatpresentationen. Skicka ett email till info@strusoft.com och beställ en demonstration eller ytterligare information.

Bygg & teknik 7/08

www.strusoft.com

www.fem-design.com

73


Självkompakterande lättballastbetong för fasadelement och bjälklagspågjutning I tre artiklar i tidskriften Bygg & teknik (7/03, 7/04 och 7/05) har beskrivits en metod att tillverka lättballastbetong, som har utvecklats vid CBI Betongunstitutet AB. I artiklarna har även redovisats laboratorieförsök och fabriksförsök med betongsammansättningar komponerade med olika lättballastmaterial. Artiklarna har dessutom beskrivit ett antal presumtiva användningsområden för lättballastbetonger tillverkade enligt den speciella metoden. Sedan början av år 2005 har Skanska inom ramen för ett utvecklingsavtal med artikelförfattaren Johnny Johansson arbetat med att ta reda på vilka förutsättningar den speciella tillverkningsmetoden för lättballastbetong erbjuder inom områden som: ● Materialegenskaper i det färska stadiet ● Materialegenskaper i det hårdnade stadiet ● Produktionsegenskaper för tillverkningen av betongmassan ● Produktionsegenskaper för gjutarbetet med betongmassan ● Ekonomi. Skanska har undersökt förutsättningarna för ovanstående egenskaper inom både prefabindustrin och färdigbetongindustrin. Man har hittills identifierat några lämpliga användningsområden för självkompakterande lättballastbetong tillverkad enligt den vid CBI utvecklade produktionsmetoden. Här nedan kommer att redogöras för utvecklingsarbetet inom speciellt följande två användningsområden: ❍ Prefabtillverkning av fasadelement av sandwichtyp med en bärande innerskiva av normalbetong, en mellanliggande isoleringsskiva samt en ytterskiva av lättballastbetong som ska fungera som putsbärare för en tjockputs som ska påföras på byggarbetsplats. ❍ Avjämning och uppfyllning av bjälklag med fabrikstillverkad lättballastbetong. Artikelförfattare är Johnny Johansson, CBI Betonginstitutet AB, Stockholm, och Thomas Johansson, Skanska Teknik, Solna.

74

När Skanska stod i begrepp att ändra förutsättningarna för tillverkning av putsbärarelement, vad gäller lättballastbetongdelen, riktades intresset mot det koncept som hade utvecklats vid CBI. Man hade en kravspecifikation på betongen med önskade materialegenskaper enligt nedan: ● Sluthållfasthet vad gäller tryck är lika med 5 MPa ● Tidig hållfasthet som innebär att hela elementen kan lyftas ur form efter sexton timmar ● Liten fri krympning ● Tät struktur som ger korrosionsskydd för armering ● Goda vidhäftningsegenskaper för putsen ● Produktionsanpassade tillverkningsegenskaper för betongmassan ● Produktionsanpassade gjutegenskaper.

Recept utarbetades

Arbetet startade med att ett antal lämpliga recept utarbetades och provades i CBI:s laboratorium. När det mest optimala receptet hade utkristalliserats togs detta till elementfabriken i Strängnäs, där en första provgjutning genomfördes. Följande hållfasthetsvärden kunde noteras: Efter 16 timmar lika med 1,8 MPa, 7 dygn lika

med 5,8 MPa och 28 dygn lika med 6,1 MPa. Resultaten ansågs så positiva att man beslutade att gå vidare med att gjuta ett provelement i full skala. Vid detta försök (se bild 1) ville man få svar på frågor som krympegenskaper, vidhäftningsegenskaper för putsen mot betongen och gjutegenskaper. Gjutegenskaperna visade sig först och dessa bedömdes av samtliga

Bild 2: På en putsbelagd lättballastbetong med tryckhållfasthet lika med 5 MPa har genomförts vidhäftningstest. Draghållfastheten på samtliga prov hamnade mellan 0,8 och 1,0 MPa. Bilden visar att brottet uppstod i lättballastbetongen, och inte i gränsytan mellan puts och betong, detta gällde för samtliga prov.

Bild 1: Gjutning av putsbäraryta på fasadelement vid fabriken i Strängnäs. Arbetet underlättas på grund av att den självkompakterande (flytsättmått lika med 700 till 800 mm) lättballastbetongen lätt låter sig avjämnas som här med kratta och rätskiva. Bygg & teknik 7/08


Ljudegenskaper Arbetbarhet Pumpbarhet. Det betongrecept för pågjutningsbetong som i första hand har undersökts ger en densitet på 1 100 till 1 200 kg/m3. Tryckhållfastheten blir cirka 9 MPa och draghållfastheten cirka 1 MPa. ● ● ●

Vidhäftningsegenskaper

Bild 3: Här gjordes en cirka 500 kvadratmeter stor pågjutning 70 mm tjock. Ytan rutarmerades på grund av det stora antalet elrör som dragits ovanpå HDFelementen.

deltagare i projektet som mycket positiva. Med ett flytsättmått mellan 700 och 800 mm och en densitet på 1100 kg per kubikmeter blev betongen mycket lättarbetad. Den fria krympningen för lättballastbetongen uppmättes till 0,8 promille. I övrigt gjordes visuella iakttagelser på elementet som var så positiva att man beslutade att belägga betongytan med ett cirka 20 mm tjockt putsskikt. Utvärderingar har därefter skett, bland annat har vidhäftningsförsök utförts (se bild 2) som gav draghållfasthetsvärden mellan 0,8 och 1,0 MPa. På samtliga prov har brottet skett i lättballastbetongen vilket också var ett önskemål från början.

Kontinuerligt utvecklingsarbete

Skanska Teknik, Betongtekniskt centrum bedriver ett kontinuerligt utvecklingsarbete vad gäller olika betongprodukter både i färskt och hårdnat tillstånd. Johnny Johansson tog kontakt med Skanska efter att ha genomfört ett antal egna lovande pågjutningsförsök på HDF-bjälklag och tunnplåtbjälklag med självkompakterande lättballastbetong för konstruktionsenda-

mål. Av en händelse sammanföll tidpunkten för denna kontakt med ett intensivt skede i Skanskas egna ansträngningar att hitta nya lösningar för pågjutningar på HDF-bjälklag. Från Skanskas sida bestämde man sig för att göra ett studiebesök vid en provuppställning fyra gånger fyra meter som Johnny kunde demonstrera. De personer som var på plats konstaterade gemensamt att detta koncept borde ha en utvecklingspotential. En följd av studiebesöket blev att Skanska Sverige AB sedan början av 2006, inom ramen för ett utvecklingsavtal med Johnny Johansson, bedrivit en tämligen omfattande försöks-, utvecklings- och utvärderingsverksamhet av konceptet vad gäller pågjutningsbetong av typen självkompakterande lättballastbetong med expanderad polystyren som lättballast. Följande frågor har haft en mycket central betydelse under arbetets gång: ● Vidhäftning till HDF-elementen ● Vidhäftning till eventuell avjämningsmassa ● Sprickbildning och kantresning ● Uttorkningsegenskaper

Vidhäftningshållfastheten för pågjutningsbetongen till HDF-element och avjämningsmassor har provats under olika omständigheter: ● Förvattnat HDF ● Högtrycksspolat HDF ● Primat HDF ● Obehandlad överyta på pågjutningsbetongen ● Stålslipad överyta på pågjutningsbetongen ● ABS-slipad överyta på pågjutningsbetongen ● ABS-slipad och primad överyta på pågjutningsbetongen ● Avjämnad och primad överyta på pågjutningsbetongen. Provningsresultaten från ovanstående provningar har av naturliga skäl en stor spridning, från 0,39 MPa till mer än 1,3 MPa (vilket blev dragbrottshållfastheten på pågjutningsbetongen). En rekommendation efter dessa provningar blir att primer bör användas i båda anslutningsytorna och att man då kan påräkna en vidhäftningshållfasthet på 0,6 till 0,7 MPa.

Sprickbildning och kantresning

Sprickbildning och kantresning har vid visuella granskningar befunnits vara utan problem vid användning av den här typen av betong (se bild 4 och 5 på nästa sida).

Uttorkningsegenskaper

Undersökningar av uttorkningsegenskaper har utförts dels genom fuktmätningar i det 100 mm tjocka pågjutningsförsöket enligt bild 6, dels genom fuktmätningar i provkroppar som gjutits i tättslutande plastkärl. Mätningarna i det första fallet genomfördes genom mätning direkt i pågjutningen på plats med Skanskas Betongdator för fuktmätning samt på material som analyserats i laboratoriet. Båda

Bild 4: Bildserien försöker åskådliggöra den goda vidhäftningen mellan HDF-elementen och pågjutningen. Efter avslutad utvärdering av provgjutningen revs provuppställningen genom att en lastmaskin modell större lyfte ut HDF-elementen ett och ett och tippade dessa på en hög. Pågjutningen sitter som synes helt intakt kvar på HDF-elementen trots den omilda behandlingen. Bygg & teknik 7/08

75


Mätvärden för ovanstående noterades enligt följande: ● Relativ fuktighet efter 14 dygn lika med 85,6 procent ● Relativ fuktighet efter 29 dygn lika med 83,6 procent.

Ljudegenskaper undersökta

Bild 5: Provkärnan är utborrad från en uppfyllnadsgjutning som gjordes ovanpå isoleringsskivor av extruderad styrencellplast. Noterbart är vidhäftningen mellan isoleringsskivan och den självkompakterade lättballastbetongen. Vidhäftningen mellan betongen och isoleringsskivan är fortfarande intakt nästan ett år efter det att kärnan borrades ut.

mätningarna indikerade att betongen efter femton dygn hade en relativ fuktighet lika med 81 procent. Mätningarna i det andra fallet utfördes i fyra stycken provkroppar som gjutits i tättslutande plastlådor där mätkroppar monterades för kontinuerlig registrering av fuktvärdets förändring. Provkropparna tillverkades enligt följande: Dag 1. Gjutning med pågjutningsbetong tjocklek 150 mm Dag 2. Påföring av primer samt 20 till 30 mm avjämningsmassa Dag 3. Påföring av Mapei-primer samt Mapegum WPS (tätmassa för våtrum)

Bild 6: Pågjutningsförsök på HDFbjälklag har utförts för att undersöka vidhäftning, kantresning, sprickbenägenhet och uttorkningsegenskaper.

76

Pågjutningsbetongens ljudegenskaper har undersökts av Simmons akustik & utveckling AB och indatavärden finns framtagna som gör det möjligt att beräkna ljudisoleringsförutsättningar för bjälklag som förses med den här typen av betong. Arbetbarheten hos pågjutningsbetongen har kunnat studeras vid ett stort antal tillfällen. Bilderna 7 och 8 illustrerar i någon mån hur enkelt det går att hantera den lätta

Bild 7: Bilden illustrerar hur lättarbetad betongen är när den som här lätt kan avjämnas med en gummiskrapa avsedd för att skrapa bort vatten från golv.

Bild 8: Här gjordes en igjutning, med självkompakterande lättballastbetong, i invändig rörgrav efter stambyte. Anledningar till materialvalet var två, dels att det var lätt att transportera materialet på plats genom pumpning via en slang med invändig diameter 35 mm, dels att man ville kunna lägga matta så snabbt som möjligt. I det här fallet kunde detta ske cirka tre veckor efter igjutningen. Bygg & teknik 7/08


Vi har 30 års erfarenhet som leverantör av:

Korrosionsskydd

Sprutbetong

Reparationsbruk

Välkommen att kontakta oss för mer information och broschyrer!

www.resconmapei.se

Målning och ytskydd

Rescon Mapei AB Gelbgjutarevägen 6, 171 48 Solna Tel. 08-525 090 80 Fax 08-525 090 86 e-post: info@resconmapei.se


Bild 9: Pumpning av pågjutningsbetong av typen självkompakterande lättballastbetong har utförts till nio våningars höjd med både stor mastpump och pump modell mindre som pumpade via fast monterat stigarrör med diameter 50 mm. Materialegenskaperna vad gäller densitet, arbetbarhet och svällning förändrades ytterst marginellt från före till efter pumpning.

(1 100 till 1 200 kg/m3) och självkompakterande (flytsättmått lika med 600 till 800 mm) betongen. Vid det senaste försöket vad gäller arbetbarheten provpumpades pågjutningsbetongen till nio våningars höjd (cirka 25 m, se bild 9). Vid försöket provades två stycken pumpar, dels en stor mastpump med diameter på stigarröret cirka 100 mm som vid gjutstället hade

försetts med koner som gjorde att betongen slutligen passerade ut genom en öppning med 50 mm diameter, dels en pump modell mindre som pumpade betongen genom ett i stommen fast monterat stigarrör med diameter 50 mm. Pumpningen fungerade utan problem med båda alternativen. Vid detta första försök noterades att svällningen hos betongen efter pumpning till 25 meters höjd inte verkar bli större än vid pumpning vågrätt, det vill säga cirka en till två procent. Det kunde konstateras att flytsättmåttet på betongen blev något mindre efter pumpningen, men förändringen var av den storleken att det förmodligen får ringa betydelse. En viss densitetsökning noterades, efter den stora pumpen ökade densiteten från 1 200 kg/m3 till 1 240 kg/m3 och efter den lilla pumpen ökade densiteten från 1 200 kg/m3 till 1 280 kg/m3.

På ovan beskrivna pågjutningsbetong har värmekonduktivitetsbestämning utförts av SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut enligt EN 12667:2001. Provresultat: 0,529 W/(m • K), att jämföra med normalbetong som har ett motsvarande värde som är 1,65 W/(m • K).

Patentskyddat tillverkningskoncept

Det finns ambitioner att gå vidare och undersöka om det finns fler lämpliga användningsområden för lättballastbetong tillverkad enligt det patentskyddade tillverkningskonceptet, som i princip går ut på att ett väldefinierat cementbruk tillreds och i vilket sedan tillsätts den lättballast man önskar använda. Det som ligger närmast är nog att undersöka möjligheten att använda den här typen av betong som brandskydd för annan konstruktionsbetong i till exempel tunnlar. I det fallet skulle den i så fall utgöra så kallad offerbetong. ■

… och svarar

a) Värme, ventilation och sanitet. b) Mekanisk ventilation (fläktar), termik (skorstenseffekt) och vind. c) Luft som strömmar från ett rum till ett annat. d) Luftläckning utåt, det vill säga inneluft som läcker ut genom otätheter. ■

78

Bild 10: Pågjutning med lättballastbetong på lättbyggnadsbjälklag med ingjuten golvvärme har utförts med mycket gott resultat enligt husägaren.

Välkommen till Bygg & tekniks hemsida: byggteknikforlaget.se

Bygg & teknik 7/08


Förtätning av städer – en ökad risk för människor och miljö Idag växer städer i en allt snabbare takt. Central mark blir allt värdefullare vilket medför att avståndet mellan människors vistelseområden och miljöer som utgör risk för människor blir allt mindre. Områden som tidigare varit industriområden eller lämnats outnyttjade blir idag intressanta för ny bebyggelse av bostäder och kontor. Detta medför att bebyggelse sker allt närmare riskkällor. Det kan exempelvis handla om att områdets lokalisering är i närheten av en väg där farligt gods transporteras eller att det ligger industrier i områdets närhet som kan utgöra en fara vid en olycka. För att människor ska känna sig trygga i sin livsmiljö och för att skydda människor mot faror i deras omgivning är det viktigt att vid ett tidigt skede i planprocessen ta hänsyn till hur människor kommer påverkas av risker i sina närområden. Det finns lagar och förordningar som reglerar hänsynstaganden vid markexploatering. Exempelvis står det i plan- och bygglagen att hänsyn ska tas till markens lämplighet med avseende på boendes och övrigas hälsa samt till behovet av skydd mot olyckshändelser. Risker måste identifieras och analyseras för att avgöra markens lämplighet för bebyggelse med avseende på människors hälsa och skydd mot olyckor. Vid fysisk planering finns det olika verktyg som används för att analysera markens lämplighet för bebyggelse. Om det vid ett tidigt skede i planprocessen har uppmärksammas att åtgärden kommer att medföra betydande påverkan på miljö, människors hälsa eller på hushållning av mark och vatten krävs att en miljökonsekvensbeskrivning genomförs. Det övergripande syftet med en miljökonsekvensbeskrivning är att öka hänsynstagandet till miljö- och hushållningsfrågor i beslutsfattandet. Påverkan på människors hälsa beaktas också i en miljökonsekvensbeskrivning men vanligtvis hanteras inte den påverkan som uppkommer vid akut exponering, exempelvis en Artikelförfattare är Louise Bengtsson, civilingenjör Riskhantering, FSD AB Malmö.

Bygg & teknik 7/08

olycka, utan fokus ligger på kontinuerlig exponering. En fullständig bild av hur människors hälsa och säkerhet påverkas av ett planerat projekt kräver i många fall att olycksrisker beaktas. Som en del av en miljökonsekvensbeskrivning eller som ett enskilt verktyg kan riskanalyser användas för att utreda olycksrisker i planområdet.

Riskanalyser i planprocessen

I en riskanalys till skillnad från en miljökonsekvensbeskrivning är det risker i samband med olyckor som analyseras. Detta kan exempelvis vara olyckor med farlig godstransport eller olyckor i samband med industrier, exempelvis brand eller haveri av tank. På våra vägar och järnvägar transporteras idag stora mängder farligt gods så som bensin, ammoniak och klor. Det har inträffat en del olyckor med farligt gods på väg, järnväg och på industrier. Än så länge har dock Sverige varit förskonat från olyckor med stora förödande konsekvenser. Det kan dock poängteras att olyckor med farligt gods kan leda till fara för människors liv och hälsa. Det finns även en överhängande risk för akuta miljöförstöringar. I riskanalyser beaktas både konsekvensen av en olycka och sannolikheten för en olycka. Risk ur en teknisk definition utgör produkten av sannolikheten och konsekvensen. Problematiken är dock att samverkan mellan mänskliga aktiviteter och dess konsekvenser ofta är betydligt mer komplexa än vad som innefattas i sannolikhetsbegreppet. Där till kommer att det inte alltid är möjligt att mäta en sannolikhet för en viss konsekvens. En

objektiv bedömning av risk medför att såväl sannolikhet som konsekvens måste värderas på ett korrekt sätt med avseende på deras storlek. Riskanalyser i samband med fysisk planering görs för att säkerställa att olycksrisken i ett specifikt område inte överstiger förutbestämda kriterier. Det vill säga att miljön människor ska vistas i är tillräckligt säker och att lokaliseringen av nya områden inte medför stora risker gällande människors säkerhet. Riskhänsyn bör tas så tidigt som möjligt i planprocessen för att processen ska bli så kostnadseffektiv som möjligt. Då riskanalys görs i ett tidigt skede i planprocessen kan lokalisering och utformning anpassas efter områdets specifika risksituation. Därmed kan kostsamma riskreducerande åtgärder undvikas genom enkla förändringar av planen.

Problematiken med dagens riskanalyser

I dagens riskanalyser för fysisk planering analyseras främst hur många som kan förväntas omkomma i samband med en specifik olycka. Mindre hänsyn tas till allvarliga skador på människor och miljö. Detta innebär att en stor del av dagens riskanalyser fokuserar på att mäta antalet omkomna utan att andra effekter på människor och miljö analyseras. Att inte analysera andra aspekter än antalet omkomna innebär att stora delar av den totala risken negligeras. Detta medför att inte hela riskbilden tydliggörs och då påvisas inte heller alla kostnader som riskerna kan medföra.

Förtätning av städer medför att människor idag vistas allt närmare riskkällor.

79


kunde ha skyddats. I framtiden är det även möjligt att nya miljölagstiftningar kan medföra stora skadestånds skyldigheter vid en eventuell olycka som innebär allvarliga skador på miljön.

Miljö- och hälsoaspekter i ett tidigt skede av byggprocessen

Olyckor på industrier eller i samband med transport av farligt gods kan leda till konsekvenser för människor såväl som miljö.

Det finns idag stora meningsskiljaktigheter om huruvida dagens riskanalyser ger en tillräcklig bild eller inte. Vad som dock är säkert är att svenska myndigheter i dagsläget inte har vågat eller velat ta fram regler och riktlinjer för riskanalyser. Detta medför att det inte finns några krav på att riskanalyser behandlar andra aspekter än antalet omkomna. För entreprenörer och byggherrar involverade i byggprocessen innebär detta att de inte får reda på hela sanningen om det område de ska exploatera. På kort sikt kan detta ses som en fördel eftersom pengar kan sparas in på utredningar. På långsikt kan det dock innebära problem. Om en olycka inträffar som ger allvarliga skador på människor och miljö kan publiciteten av denna bli förödande, speciellt om det visar sig att en analys av miljö och hälsoeffekter kunde ha medfört att människor och natur

80

Enligt svensk lagstiftning ska säkerhet, hälsa och miljö beaktas vid fysisk planering. Detta gäller vid både kontinuerliga utsläpp och vid plötsliga händelser. Det är framförallt i plan- och bygglagen, miljöbalken, samt lag om skydd mot olyckor som krav på riskhänsyn ställs. Dagens riskanalyser uppfyller inte dessa krav utan de flesta riskanalyser fokuserar på antalet omkomna. Ur rapporter från svenska myndigheter kan utläsas att de tolkar lagstiftningen som att riskanalyser ska analysera såväl omkomna som allvarliga skador på människors hälsa och miljö. Trots detta har det alltså inte kommit några direktiv från myndigheterna om hur detta ska göras och därmed finns det idag ingen praxis att göra mer omfattande analyser. Det finns en klar relevans att analysera allvariga skador på människor och miljö i riskanalyser. Detta för att det vid en allvarlig olycka inte bara kan förväntas dödsfall utan även ett stort antal allvarliga skadade och i många fall även en stor påverkan på miljön. Att endast utreda hur många omkomna som kan förväntas ger inga indikationer på hur miljön kommer att påverkas inte heller ger det säkra indikationer på exakt hur människor kommer att påverkas, förutom antalet dödsfall. Olyckor med farliga kemiska ämnen kan ge många olika effekter på djur, natur och människor. Exempelvis kan exponering via luft ge neurologiska skador, andningssvårigheter och bestående skador på ögon. Exponeringen kan även ske mer direkt via huden och då är det framförallt frätskador som uppkommer. Skador på natur och djurliv kan innebära att en art skadas eller att ett helt ekosystem tar skada. Det finns alltså både krav och relevans att analysera hälso- och miljöaspekter i riskanalyser. Riskanalyser utgör idag

en typ av utredning vid exploatering av mark. Det finns dock ett stort behov av att utveckla metoden och att öka kraven på analyserna. Det finns idag möjlighet att behandla allvarliga skador på människor och miljö i riskanalyser utan att det skulle innebära stora förändringar i dagens metoder. Det är dock viktigt att detta görs så att byggprocessen inte hindras utan målsättningen bör vara att skydda människor och miljö och samtidigt skapa förutsättningar för en säkerhetsanpassad exploatering. Då tillsynen för riskhänsyn i planprocessen ligger hos kommun och länsstyrelse är det deras ansvar att hänsyn till säkerhet, hälsa och miljö tas. Kraven på riskanalysers utformning bör dock komma från nationell myndighet och verkställas av kommun och länsstyrelse. Sammanfattningsvis kan sägas att riskhänsyn ska tas i plan- och byggprocessen och så görs också redan idag. Att utföra analyserna i ett tidigt skede innebär att företag i byggbranschen vinner både tid och pengar. I framtiden kan det vara aktuellt att utöka riskanalyserna att även innefatta allvarliga skador på människor och miljö. Detta för att skydda människor och miljö, samt uppfylla de lagstiftningskrav som ställs redan idag. Det är viktigt att poängtera att riskanalyser ska utgöra utredningar som verkar för att byggherrar och entreprenörer får tillräcklig fakta om området innan de börjar exploatera. ■

Bygg & teknik 7/08


Nytt koncept för att ta hand om betongfukten För att uppnå en god fuktsäkerhet i den färdiga byggnaden kräver Boverkets byggregler ett systematiskt fuktsäkerhetsarbete under hela byggprocessen [1, 2 och 3]. Detta faktum kan inte byggarna undgå. Kravet gäller givetvis också betongfukten. Betongkonstruktionen måste ha tillräckligt låg relativ fuktighet den dag man ska lägga ytskikt. Det krävs kunskap, omdöme och mod att ta ansvar. Hur kan då en betongtillverkare åta sig ansvaret för ett fuktsäkert byggande? Under den gångna vintern har Betongindustri AB lanserat ett helt nytt koncept för fuktsäkert byggande för betongkonstruktioner, kallat BI Dry. Tanken bakom konceptet är att betongtillverkaren helt enkelt ser till att betongkonstruktionen har rätt relativ fuktighet den dag entreprenören vill att ytskikten ska läggas. Därmed avlastas entreprenören ett tungt och svårt jobb, så att han istället kan koncentrera sig på att driva sin stomme och bygga sitt hus på ett effektivt och optimalt sätt.

Figur 1: Resultatkurvor från BI Dry.

Fuktavtal med entreprenören

Konceptet innebär att ett samrådsmöte mellan entreprenör och betongtillverkare hålls, när tidplanen är fastställd och materialen i ytskikten är kända. En uttorkningsprognos utförs, där det fastställs hur man ska gå tillväga och vilka uttorkningsprodukter som ska användas. I detta läge skrivs ett fuktavtal med entreprenören, i vilket ansvaret för de olika åtgärderna fördelas.

Artikelförfattare är Jonas Carlswärd, Curt Arne Carlsson och Mats Emborg, Betongindustri AB. Bygg & teknik 7/08

Figur 2 och 3: Fuktprofilerna i konstruktionen kan avläsas på flera sätt i programmet. I ovanstående resultatfigurer framgår tydligt golvvärmens påverkan på fuktnivån i betongkonstruktionen.

81


När väl betongkonstruktionerna är gjutna och uttorkningen påbörjats vidtas ett uppföljningsarbete, som betongtillverkaren åtar sig. Det är väldigt viktigt att uttorkningsförloppet följs genom tendensmätningar, så att eventuella åtgärder utöver vad som överenskommits i fuktavtalet kan sättas in om avvikelser uppstår. Klimatdata bygger nämligen på statistik från SMHI och verkligheten kan ju som bekant se lite annorlunda ut. Slutligen utförs en sista mätning, innan ytbeläggningen appliceras för att säkerställa att den relativa fuktigheten ligger under aktuell kravnivå.

Ny programvara simulerar

Under flera års tid har Betongindustri AB tillsammans med Luleå tekniska universitet utvecklat ett helt nytt datorprogram, som fått namnet BI Dry och som ger unika möjligheter att förutsäga uttorkningstiden för alla tänkbara fall av platsgjutna konstruktioner. Programmet tar hänsyn till såväl cementets hydratiseringsvärme, som golvvärme och ett flertal andra parametrar som påverkar uttorkningen och den kemiska bindningen av vatten i betong. Dessutom har en omfattande undersökning av betongtillverkarens uttorkningsbetonger ”TorkBI-produkterna” utförts på SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut i Borås, för att fastställa värden på parametrar med relevans för uttorkningsförloppet. Resultaten har sedan använts för att kalibrera datorprogrammet för att säkerställa att prognoser för uttorkningsbetongerna ska ge god överensstämmelse med verkligheten, se figur 1 till 3 på föregående sida.

Figur 4: Uttorkningsmätningar utfördes i 100 mm höga provkroppar på tre nivåer.

mätningar och dels uppföljningar på arbetsplatser i olika delar av landet. Exempel på resultat från en av laboratorieundersökningarna visas i figur 7. I försöken fick små betongplattor torka ut enkelsidigt i omgivande klimat 20 °C och 65 procent relativ fuktighet. Fyra olika betongkvaliteter ingick i studien, C25/30 samt tre så kallade uttorkningsbetonger benämnda TorkBI 1, 3 och 5. Den relativa fuktigheten i betongen bestämdes med fuktgivare av fabrikatet HumiGuard i borrhål på ett djup av 40 mm, motsvarande 40 procent av plattans tjocklek. På varje platta mättes den relativa fuktigheten i två olika punkter. Mätresultat för respektive betongkvalitet vid två, fyra, åtta, tolv respektive sexton veckor framgår av figur 7. Som jämförelse visas beräknad utveckling av den relativa fuktigheten på samma

Kalibrering av materialparametrar

Det nya datorprogrammet är baserat på teoretiska modeller av Hedenblad (1997) [4], Norling Mjörnell (1997) [5] och kompletterade av Jonasson (2005) och (2006) [6 och 7]. I modellerna beskrivs ett antal materialparametrar, som när modellarna togs fram uppmättes för betongrecept med svenska standard- och anläggningscement. Därför föreföll det nödvändigt att verifiera materialparametrarna med mätningar på betongtillverkarens verkliga recept med byggcement, vilket utfördes på SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut under ledning av Kristina Norling Mjörnell. De egenskaper som undersökts för betongtillverkarens uttorkningsrecept av SP var, förutom uttorkningsmätning i provkroppar i olika miljöer, mätning av fukttransportkoefficienter och sorptionsisotermer för att bestämma hur mycket fukt som binds i olika betongkvaliteter.

Verifiering av programmet

Före lansering gjordes ett flertal undersökningar för att säkerställa att beräkningsprogrammet ger riktiga prognoser. Dels ingick ett större antal laboratorie82

Figur 5: För bestämning av transportkoefficienter användes så kallade Koppförsök med konstanta relativa fuktigheter.

nivå i plattorna (40 mm) som streckade linjer i figuren. Överensstämmelsen är som synes relativt god mellan uppmätta och beräknade värden. Helt klart innebär detta att beräkningsprogrammet ger en relativt god prognos av uttorkningsförloppet vid stabila klimatförhållanden. Det är givetvis betydligt svårare att förutsäga utvecklingen av den relativa fuktigheten i en verklig betongkonstruktion beroende på att uttorkningsförutsättningarna ofta är osäkra. Exempel på resultat från uppföljningar vid några olika arbetsplatser redovisas i figur 8. Konstruktionstypen var i samtliga fall platsgjuten betong på plattbärlag. Varje serie av punkter i diagrammet representerar en mätpunkt i ett bjälklag där den relativa fuktigheten har bestämts vid olika tidpunkter. Jämförelse mellan beräknade och uppmätta nivåer för relativa fuktigheten visar återigen på relativt hygglig överensstämmelse. Avvikelserna beror med stor sannolikhet på att uttorkningsbetingelserna har skilt sig från beräkningsförutsättningarna. För att kunna ta hänsyn till klimatosäkerheter har en säkerhetsmarginal på två procent lagts in i programmet, vilket innebär att beräknad nivå relativ fuktighet minst ska vara 83 procent där kravnivån är satt till 85 procent.

Kvalitetssäkrad produktion och uppföljning

För att det nya konceptet ska bli slagkraftigt och tillförlitligt, krävs utomordentliga prognosverktyg, utbildad personal, säkra produkter och naturligtvis ett nära samarbete med entreprenören. Avgörande är att de snabbtorkande betongerna, det vill säga uttorkningsbetongprodukterna, tillverkas på ett sådant sätt att tillförlitliga egenskaper erhålls. Recepten och blandningsprocedurer har därför stramats upp vid de drygt trettio betongfabrikerna som finns inom företaget. Såväl produktionspersonal som säljkår har utbildats i grunderna för fuktteori för betong. Företaget tillhandahåller dessutom auktoriserade fuktkontrollanter enligt Rådet för byggkompetens, RBK:s rekommendationer på de platser där man är verksamma i Sverige. I ett par år har nu programmet utvecklats, testats och använts. Därför kan entreprenören med god tillförsikt lämna över fuktansvaret till betongtillverkaren – som helt enkelt tar hand om betongfukten. ■

Referenser

Figur 6: För bestämning av sorptionsisotermer sågades tunna betongskivor som lagrades i boxar med olika relativ fuktighet.

[1], Boverkets byggregler [2], Nilsson L-O: Fukt, 2007. Byggvägledning 9 – en handledning i anslutning till Boverkets byggregler, Svensk Byggtjänst, 2007, 86 sid. [3], Norling Mjörnell, K, 2007, ByggaF Metod för fuktsäker byggprocess, FoU-Väst rapport 0702, Sveriges Byggindustrier. Se även www.fuktcentrum.lth.se. Bygg & teknik 7/08


Figur 7: Uppmätt och beräknad utveckling av den relativa fuktigheten i betongplattor lagrade i laboratorieklimat. [4], Hedenblad, G, 1997a, The Use of Hg Porosity (MIP) or Helium Porosity to Predict the Moisture Transport Properties of Hardened Cement Paste, Submitted for publication in Advanced Cement Based Materials. [5], Norling MjÜrnell, 1997, Moisture Conditions in High Performance Concrete, mathematical modelling and measure-

Figur 8: JämfÜrelse beräknade respektive uppmätta nivüer fÜr relativ fuktighety vid uppfÜljning pü olika arbetsplatser.

ments, Chalmers University och Technology. [6], Jonasson, Carlsson, Norling MjÜrnell, Modell fÜr beräkning av fuktighet i moderna betonger vid variabel temperatur, Bygg & teknik nr 7 2005. [7] Jonasson, Carlsson, Norling MjÜrnell, Beräkning av uttorkning fÜr betong med Byggcement. Bygg & teknik nr 7 2006.

Välkommen till Bygg & tekniks hemsida: byggteknikforlaget.se

FÜnster fÜr generationer H-FÜnstret i Lysekil tillverkar aluminiumfÜnster med träklädd rumssida och Üverlägsen livslängd. Skräddarsydda fÜr fÜnsterbyten samt prisvinnande nyproduktion.

w w w. h f o n s t re t . s e

Infärgad hürdbetong som inte samlar truckspür Hürdbetong ur Mastertop serien strÜs ut och skuras in i färskbetong. Den infärgade betongen ger jämna och klara färger med lüng livslängd.

H-FĂśnstret AB | 453 91 Lysekil | Tel 0523-66 54 50 | Fax 0523-478 74

Modern Betong Vi hjälper dig med dina industrigolv 6M|à \JYlJHQ7lE\ 7HO )D[ Försäljningsansvarig &DUO)UHGULN6|GHUEHUJ

%HV|NZZZPRGHUQEHWRQJVH Bygg & teknik 7/08

83


Avfallshantering:

AVFALLSHANTERING UNDER JORD

Envac Scandinavia AB GĂśteborg 031-65 83 50, MalmĂś 040-26 63 25, Stockholm 08-775 32 00 info@envac.se - www.envac.se -

Fogtätningsmassor:

Betong/Membranhärdare:

6Â&#x2C6;Ă&#x160;Ă&#x192;iĂ&#x20AC;Ă&#x203A;>Ă&#x20AC;Ă&#x160;vÂ&#x;Â&#x2DC;Ă&#x192;Ă&#x152;iĂ&#x20AC;Â?Â&#x153;LL>Ă&#x20AC;it 6iÂ&#x2DC;Ă&#x152;Â&#x2C6;Â?iĂ&#x20AC; /BĂ&#x152;Â?Â&#x2C6;Ă&#x192;Ă&#x152;iĂ&#x20AC; iĂ&#x192;Â?>} BĂ&#x20AC;}

Betongelement:

Brandskydd:

Betonginstrument:

Â&#x153;}Â&#x201C;>Ă&#x192;Ă&#x192;>]Ă&#x160;Â&#x17D;Â&#x2C6;Ă&#x152;Ă&#x152; Â&#x153;}L>Â&#x2DC;` 6iĂ&#x20AC;Â&#x17D;Ă&#x152;Ă&#x17E;}]Ă&#x160;Â&#x201C;>Ă&#x192;Â&#x17D;Â&#x2C6;Â&#x2DC;iĂ&#x20AC; Â&#x201C;°Â&#x201C;°

1-&\Ă&#x160;Ă&#x160;äĂ&#x17D;Â&#x2122;Ă&#x201C;Â&#x2021;Ă&#x17D;Ă&#x2C6;äĂ&#x160;£äĂ&#x160;Ă&#x160;Ă&#x160;Ă&#x160;Ă&#x160;Ă&#x160;Ă&#x160;Ă&#x160;Ă&#x160;-/" "\Ă&#x160;Ă&#x160;änÂ&#x2021;Ă&#x201C;Ă&#x2C6;Ă&#x160;xĂ&#x201C;Ă&#x160;£ä Ă&#x153;Ă&#x153;Ă&#x153;°Â?iÂ&#x2C6;v>Ă&#x20AC;Ă&#x203A;Â&#x2C6;`Ă&#x192;Ă&#x192;Â&#x153;Â&#x2DC;°Ă&#x192;i

[PP

Fuktskydd:

â&#x20AC;&#x201C; skivan

Fuktsäkrar husgrunder! â&#x20AC;˘ Snabb uttorkning â&#x20AC;˘ Torr grund â&#x20AC;˘ Varm grund â&#x20AC;˘ God värmeekonomi â&#x20AC;˘ LĂĽg totalkostnad

Cellplastisolering:

Svarvarvägen 8 A â&#x20AC;˘ 142 50 SkogĂĽs Telefon 08-609 00 20 â&#x20AC;˘ Fax 08-771 82 49

FĂśnsterrenovering:

www.isodran.com

Ett lätt val med tunga argument FĂśnster . Inglasningar . Balkonger . Vasab-produkter Teknova Byggsystem AB â&#x20AC;˘ Box 75 â&#x20AC;˘ 592 22 Vadstena Tel: 0143-292 20 â&#x20AC;˘ Fax: 0143-131 50 â&#x20AC;˘ info@teknova.se www.teknova.se

www.sundolitt.se â&#x20AC;˘ 0322-62 60 00

84

Bygg & teknik 7/08


Geodetisk fältutrustning:

Golvbeläggningar:

branschregister Ingjutningsgods:

Box 20179, 161 02 BROMMA Tel 08-764 68 80, Fax 08-98 05 19 www.meba.se Mobiltel 0708-55 77 89 0708-73 61 67

Geosynteter: FLA Utveckling AB Gävle: 026-420 18 00 Lidköping: 0510-288 01 Rimbo: 0175-622 35 www.fla.se

Bentonitmatta • Geomembran • Dränmatta Geotextil • Geonät • BES • Vägtrummor Rörbroar

Lining Technologies Group

THE WORLD’S LARGEST PRODUCER OF BENTONITE LINERS

Allt pekar på att en bra epoxibeläggning skall hålla minst 40 år

Konsulterande ingenjörer:

Nöj dig inte med mindre!

NM Golv 100 UP har bl.a. god slitstyrka, är tryckfördelande, slagtålig, stötdämpande, kemikalieresistent och lättstädad. För vårt kompletta golvsortiment, se vår hemsida.

Nils Malmgren AB

| Box 2093 | 442 02 Ytterby Tel: 0303-936 10 | www.nilsmalmgren.se | info@nilsmalmgren.se

Grund- och golvvärmesystem:

Ett komplett program av

Ljud • Vibrationer Akustik • Buller

geosynteter

Projektering • Beräkningar • Mätningar

... även utbildning & kurser !

Geoteknik:

info@terratec.se

• Byggnadsakustik – program, ljudisolering, ventilation • Rumsakustik – strålgångsberäkningar, åtgärder • Byggplatsbuller – bullerkartor, åtgärdsprogram • Trafikbuller – bullerkartor, skärmar, fasadisolering

Tel: 054-52 20 30

Grundläggning: INFRASTRUKTUR OCH GRUNDLÄGGNINGAR BROAR BULLERSKYDD OCH STÅLRÖRSPÅLAR

Tel 08-7324800 www.acoustic.se Tumstocksvägen 1, 187 66 Täby Fax 08-732 48 01

De snabbaste analyserna av inomhusmiljö med kvantitativ DNA-teknik! Kemiska analyser av mark och vatten och luft.

Ruukki klarar hela projektet för grund, stomme, tak och vägg

Bygg & teknik 7/08

Tel +46 243 887 44 - Fax +46 243 842 10

Vi analyserar byggd miljö

www.ruukki.com/se

Box 15120 750 15 UPPSALA 018 480 58 00 www.anoZona.com

85


branschregister

Konsulterande ingenjörer, forts:

Prefabricerade badrumsmoduler:

Programvaror:

Hogia Byggsystem För lönsamma projekt. Rörgenomföringar:

Kunnande i en klass för sig. • Akustik • Buller • Vibrationer ÅF-Ingemansson AB Tel. 031- 743 10 00 www.ingemansson.se

Kraft – ljus – klimat:

Tak/Tätskikt:

• Byggnadsakustik • Buller • Vibrationer • Kalibrering 1002

– Ljudisoleringslab – Halvekofritt lab – Efterklangsrum

Tel: 010-516 50 00 • www.sp.se/akustik SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Ackrediterad kalibrering www.sp.se

1002

Mätinstrument:

Vi kalibrerar:

• Lufthastighet • Luftflöde • Luftfuktighet

Kontaktpersoner Lufthastighet, Luftflöde Harriet Standar, 010-516 51 87

Luftfuktighet Per Jacobsson, 010-516 56 63

SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

86

Bygg & teknik 7/08


EMACO® Nanocrete: Intelligenta Lösningar för Reparation av Betong Uppfyller den nya Europeiska normen EN1504

Beställ:

”Guiden till föreskrivare” per fax, e-mail eller telefon! BASF lanserar nu en ny generation av produkter för reparation av betong utvecklade genom unika kunskaper kring cementstrukturer baserade på BASF-Nanoteknologi.

BASF AB Box 7144 · 402 33 Göteborg Telefon: 031-26 84 60 · Fax: 031-26 84 80 · info@pci-sverige.com


BEGRÄNSAD EFTERSÄNDNING Vid definitiv eftersändning återsänds försändelsen med nya adressen på baksidan (ej adressidan)

POSTTIDNING B

Avsändare: Förlags AB Bygg & teknik Box 19099, 104 32 Stockholm

Vill du skapa framtidens betong? Kontakta oss! SJÄLVNIVELLERANDE BETONG

Nytt innovativt koncept ! Skapar en självkompakterande betong som är: Enklare - Billigare - Säkrare Inget extra finmaterial behövs!


7/08 Bygg & teknik