7099 637 7

IMPREGNERING MOT VATTEN OCH SALT SKYDD MOT KLOTTER SVENSKA KOMMUNFÖRBUNDET

© Svenska Kommunförbundet 1997

Adress: 118 82 STOCKHOLM, tfn 08-772 41 00 E-post: gata@svekom.se

Webbplats: www.svekom.se ISBN: 91-7099-637-7

Text: Sylvia Rimsler, Linea Information AB

Layout och illustrationer: Hans Sten, Linea Information AB Tryck: Katarina Tryck AB, Stockholm

Distributör: Kommentus förlag, tfn 08-709 59 90

Förord

Betong, som av många uppfattas som fast, evig och oförstörbar, kan i verkligheten drabbas hårt av skador som beror på fukt och salt som tränger in i betongen. Sådana skador kan förebyggas och stoppas om man impregnerar betongen med vattenavvisande medel.

Denna skrift redogör för skador som kan uppstå på betongen, och hur de förebyggs och botas genom impregnering.

Impregneringsmedlens uppbyggnad och verkan beskrivs, liksom vilka egenskaper som olika medel har.

En ny metod, som gör det möjligt för impregneringen att tränga djupt in i betongen, har utvecklats på senare år, och skriften redovisar olika försök som dokumenterar metodens effekt. Vi visar hur impregneringen går till och hur man kan mäta impregneringens kvalitet. Kostnader och lönsamhet för impregneringen redovisas också.

Klotter är ett problem som också drabbar betongkonstruktioner. Skriften redogör för undersökningar om klotter på betong — hur djupt klotter tränger in i betongen, olika typer av klotterskydd, och samverkan mellan skyddsimpregnering mot fukt och skydd mot klotter.

Skriften bygger på erfarenheter från Materialprovningen vid Stockholm Konsult där man under flera år har forskat kring ­impregneringsmedel och metoder bl a med stöd av Kommun­ förbundet.

Skriften är en utveckling av skriften Skyddsbehandling av betong som kom ut 1992. Den är gjord av Linea Information AB tillsammans med Folke Karlsson, Stockholm Konsult.

Svenska Kommunförbundet i april 1997

Innehåll Sammanfattning ............................................................................... 6 Varför förstörs betongen? .................................................. 8 Frostskador.............................................................................................9 Saltfrostskador........................................................................................9 Igensättning av betongens porer.........................................................9 Armeringskorrosion..............................................................................9 AKR (Alkali-kiselsyrareaktion)..........................................................13

Hur kan man förhindra skadorna? ................................. 14 Äldre anläggningar..............................................................................14 Nya anläggningar................................................................................16

Fukten, den gemensamma nämnaren .......................... 17 Hur tar betongen upp fukt? ............................................. 18 Skyddsbehandling ............................................................. 19 När ska man behandla betongen?.....................................................19 Var behöver man behandla?...............................................................20 Hur kan man behandla?......................................................................20 Krav på behandlingen.........................................................................21 Silaner och siloxaner............................................................................22 Färger.....................................................................................................26

Skyddsbehandling med silan/siloxan-preparat ............ 27 Mängden silan avgörande för kvaliteten..........................................27 Vad ska man tänka på före behandlingen?......................................27 Silaners/siloxaners kemi.....................................................................28 Silan eller siloxan eller en blandning av silan/siloxan?.................29 Typ av silan?.........................................................................................29 Koncentrat eller lösningsmedelsbaserade preparat?......................31

Ny metod för applicering ................................................. 32 Jämförelse mellan konventionell behandling och gelbehandling................................................................................33 Gelskiktets tjocklek..............................................................................36

Geltjocklekens inverkan, laboratorieförsök.....................................37 Materialåtgång......................................................................................38 Temperaturens inverkan.....................................................................39 Geltjocklekens inverkan på inträngningsdjupet, fältförsök...........................................................40

Erfarenheter i praktiken ................................................... 41 Resultat av tidiga fältförsök - konventionell och gelbehandling...................................................... 41 Erfarenheter från 1995 och 1996 års fältarbeten med gelbehandling..........................................................42 Nytt användningsområde...................................................................43

Impregnera med vätska eller djupimpregnera? ........... 44 Rekommendationer om geltjocklek ............................... 46 Praktiskt utförande ........................................................... 47 Förbehandling av betongytan............................................................47 Applicering, gel eller vätska............................................................... 48 Arbetarskydd........................................................................................49

Kvalitetskontroll ................................................................ 50 Mätning av inträngningsdjup............................................................50 Trattprov................................................................................................51 Kostnader för gel- och vätskebehandling.........................................52

Klotter ................................................................................. 53 Studier....................................................................................................54 Olika klotterfärgers inträngning i betong, laboratorieförsök........54 Klottersanering.....................................................................................56 Skydd mot klotter................................................................................58

Bilagor ................................................................................ 60 Ekonomisk kalkyl.................................................................................60 Arbetsbeskrivning för impregnering med vätska........................... 62 Arbetsbeskrivning för djupimpregnering........................................63

Referenser ......................................................................... 64

Sammanfattning

Betong kan drabbas av olika typer av skador t ex genom frost, saltfrost, armeringskorrosion, igensättning av luftporer eller AKR (alkali-kiselsyrareaktioner).

Gemensamt för alla dessa skador är att de utvecklas i närvaro av fukt, och att salt, t ex från vinterväghållningen, förvärrar skadorna. Skadorna kan undvikas om man lyckas hålla betongens fukthalt på en låg nivå.

Impregnering av betongytan med preparat som innehåller silaner och siloxaner ger ett effektivt vatten- och saltavvisande skikt. Samtidigt är impregneringen inte tät mot vattenånga, utan fukt kan avdunsta inifrån. Eftersom vattenånga kan komma ut, men vätska inte kan komma in, kommer betongen att torka ut och håller sig sedan på en jämn och låg fukthalt.

Silanbehandlingens kvalitet beror på hur mycket silan som har trängt in i betongen. Ett för tunt impregneringsskikt ger sämre vattenavvisande effekt och är sårbart för nötning och annan påverkan. Betongen är tät och finporig, och därför behöver impregneringen få tid på sig att sugas upp av betongens kapillärkrafter.

Den hittills vanliga appliceringsmetoden — att spruta på impregneringsvätska i två omgångar — innebär att medlet har kontakt med betongen under kort tid. Därför har Materialprovningen vid Stockholm Konsult utvecklat en metod som ger mycket längre kontakttid mellan impregneringsmedlet — silanet — och betongen. I den nya metoden blandas silanet med en gelbildare, och gelen sprutas sedan på betongen. Betongen suger åt sig impregneringsvätskan från gelen under lång tid, och till slut är det bara torra gelrester kvar. Metoden gör att man kan styra mängden silan och därmed inträngningsdjupet; ju tjockare gelskikt desto mer tränger in.

Impregnering med gel är lönsammare än vätskeimpregnering om man ser till konstruktionens hela livslängd. Gelbehandling behöver bara göras en gång och räcker sedan för all framtid, om man lägger på ett tillräckligt tjockt skikt. Vätskebehandling måste göras två gånger med upptill ett års mellanrum när betongen är ny och sedan förnyas vart tionde år. En ekonomisk kalkyl (bilaga 1) visar att gelimpregnering lönar sig i längden, och speciellt om kostnader för trafikavstängningar och utrustning är höga.

Ett stort problem som drabbar betongkonstruktioner är klotter.

Om klottret har trängt in i betongen, måste man ta bort yttersta skiktet av betongen för att få bort det. Undersökningar visar att klottret kan tränga in så långt som 2–3 mm. Det betyder att om man tar bort klotter upprepade gånger kommer betongens täckskikt att försvagas allvarligt. Man kan hindra klotter att tränga in och göra det lättare att tvätta bort, genom olika klotterskyddsmedel. Om man både vill impregnera betongen mot fukt och skydda den mot klotterinträngning, måste man först skyddsimpregnera och därefter klotterskyddsbehandla. Skyddsimpregneringen måste vara tillräckligt djup, eftersom klotterskyddet delvis tränger in och hindrar impregneringen från att göra verkan.

Betongens absorptionsförmåga försämras av kemiska medel.

Innan man impregnerar får man därför inte använda något ren­ göringsmedel, utan bara använda varmt vatten om betongen ­behöver rengöras. Samma sak gäller om man ska ta bort klotter ­före impregneringen. Då får man inte använda något kemiskt medel, utan måste blästra bort klottret.

Fakta, synpunkter och rekommendationer som redovisas i denna skrift bygger på erfarenheter från laboratorieförsök, fältförsök samt skyddsbehandlingar i full skala på Stockholms broar utförda under senare år.

Varför förstörs betongen?

Betong ansågs länge vara ett underhållsfritt byggnadsmaterial med obegränsad livslängd utan behov av någon extra skyddsbehandling. Tiden har utvisat att betongkonstruktioner är långt ifrån osårbara, utan kan drabbas av skador som måste repareras till dryga kostnader. Orsaken till de ökade underhållsbehoven är vanligen att konstruktionerna utsätts för en svår belastning av vatten och salt, vilket leder till att den armerade betongen efter hand drabbas av olika skador.

Det finns många typer av skador som kan uppstå på betongkonstruktioner. De vanligaste orsakerna till skador är: ■ frost ■ saltfrost ■ igensättning av betongens luftporer ■ armeringskorrosion till följd av: - karbonatisering - saltinträngning ■ alkali-kiselsyrareaktioner, AKR För alla dessa skadetyper gäller att hög vattenbelastning påskyndar nedbrytningen av betongen. För de skadetyper som påverkas av salt (saltfrost, igensättning, armeringskorrosion och AKR) gäller också att högre saltbelastning ger ännu snabbare nedbrytning.

Frostskador Frostskador uppkommer när vatten i betongen fryser. Vattnet utvidgar sig när det fryser till is och spränger sönder betongen. Om betongen har tillräcklig luftinblandning, så att det finns många små hålrum där vattnet har plats att utvidga sig är risken för frostskador mindre. En viss risk för frostskador finns ändå kvar, eftersom det inte är säkert att luftporerna är tillräckligt många och sitter tillräckligt tätt. Porerna kan också bli igentäppta med tiden.

Saltfrostskador Saltfrostskador uppkommer när det vatten som fryser i betongen är salthaltigt. Frysning med salthaltigt vatten ger mycket allvarligare skador än då vattnet är rent. Varför det är så är inte helt klarlagt men det bekräftas både i laboratorieprov och ute i verklig­heten. Vid typiska saltfrostskador skalas betongens ytskikt successivt av och lossnar. Saltet kan komma från havsvatten som stänker upp vid blåst eller från tösaltning i vinterväghållningen.

När ­betongen torkar upp och vattnet avdunstar stannar saltet kvar, och efterhand stiger salthalten i betongen. Saltet tränger allt djupare in när det följer med ny fukt in i betongen.

Igensättning av betongens porer Vatten som tränger in i betongen löser successivt ut salter ur ­betongen, t ex ettringit och kalciumhydroxid. Salterna samlas i betongens luftporer och fyller efterhand igen dem. När porerna blivit helt fyllda, finns det inte längre något expansionsutrymme kvar som frostskydd.

Armeringskorrosion Skador på betongens armering är mycket allvarliga och kan i värsta fall leda till att hela konstruktionen rasar. Armeringskorrosion kan drabba även relativt unga konstruktioner om täckskikten är bristfälliga, vilket alltför ofta är fallet.

Skademekanismerna vid armeringskorrosion är av två slag: ■ När järnet omvandlas till rost minskar givetvis dess bärförmåga. Armeringsjärnet kan då inte längre fylla sitt syfte; att stå emot dragkrafter. Betongen har dålig egen förmåga att ta upp dragkrafter och är därför helt beroende av armeringen.

■ Rosten har större volym än järnet, och spränger betongen.

Det finns två huvudsakliga orsaker till armeringskorrosion: ■ Karbonatisering ■ Salt (klorider) tränger in.

Karbonatisering Karbonatisering är en process som startar vid betongytan direkt efter formrivningen när betongen är ny, och arbetar sig inåt i betongen under hela dess livslängd. Man brukar tala om karbonatiseringsfronten, och hur långt in i betongen den har hunnit. Fronten rycker fram olika snabbt i olika betongkvaliteter, långsammare i en tät betong och snabbare i en porös.

Syre

Koldioxid KARBONATISERAT

Syre

SKIKT

Passiverad

Syre

Koldioxid

Syre

Aktiv korrosion

När betongen är karbonatiserad fram till armeringen kan syre och fukt tillsammans ge korrosionsangrepp.

10

Karbonatiseringen innebär att kalken i betongens bindemedel (cementet) reagerar med koldioxid och omvandlas till kalciumkarbonat. Omvandlingen medför att pH-värdet sjunker, dvs betongen blir mindre alkalisk. Betongen är från början starkt alkalisk (pH>10) och i en sådan omgivning är armeringen passiverad, och därmed inte mottaglig för korrosionsangrepp. När pH-värdet sjunker är armeringen inte längre skyddad. Om det också finns syre och fukt närvarande vid armeringen startar ett korrosions­ angrepp.

Saltinträngning Kloridjoner från salt som används vid halkbekämpning eller från havsvatten tränger in i betongen som beskrivits i samband med saltfrostskador. Kloriderna bildar inte en front på samma sätt som karbonatiseringen utan det blir gradvis en allt högre koncentration av kloridjoner allt längre in i betongen. Så länge kloridhalten är under en viss, låg, nivå är järnet fortfarande passiverat av den alkaliska miljön, men när kloridhalten går över denna nivå depassiveras järnet och korrosionsangrepp blir möjliga. Även här medverkar syre och fukt vid korrosionsangreppet. Korrosionsskador som beror på kloridinträngning brukar visa sig som lokal gropfrätning, vilken mycket snabbt kan försvaga armeringen allvarligt.

Klorider Syre

Syre

Syre

Aktiv korrosion

Kloridjoner vandrar gradvis in i betongen. Koncentrationen är störst vid ytan.

Kombinationseffekter Karbonatiseringen och kloridinträngningen pågår samtidigt i betongen. Korrosionen ser olika ut beroende på vilken process som först når fram till armeringen.

11

pH- värde ( al kal i tet)

Kl ori dhal t ( sal thal t)

Korrosi on

Högt

Låg

Liten risk för korrosion

Högt

Hög

Korrosion orsakad av klorider, gropfrätning

Lågt

Låg

”Vanlig” korrosion.

Armeringen rostar över hela ytan.

Lågt

Måttlig – Hög

Kraftigt korrosionsangrepp, armeringen kan ödeläggas på kort tid.

Övri ga vi l l ko r

Vatten och syre måste finnas närvarande.

Det finns betong som innehåller salt redan från början. Man kan ha använt havsvatten vid beredningen av betongen, eller också har man blandat i salt för att betongen skulle hårdna fortare. Salthalten kanske är så låg att saltet inte innebär någon fara så länge armeringen är passiverad av högt pH-värde. Med tiden kommer karbonatiseringsfronten att nå fram till armeringsjärnet och då visar det sig att det finns en risk inbyggd i betongen. När pH-värdet sjunker, finns kloriderna redan där och är redo att sätta igång ett kraftigt korrosionsangrepp som på kort tid kan ställa till stora skador.

Depassivisering av stålet p g a karbonatisering eller klorider

Hög elektrisk ledningsförmåga p g a fukt och salt

Aktiv korrosion

Villkor för att korrosion ska uppstå.

12

Syretillförsel

AKR (Alkali-kiselsyrareaktion) AKR-skador kan uppstå när betongen innehåller olämpligt stenmaterial (ballast). Stenen reagerar kemiskt med betongen och bildar ett geléartat ämne som tar åt sig fukt och sväller kraftigt så att betongen sprängs sönder. Om fukten är salthaltig sväller geléämnet ännu mer.

Flinta är ett av de mineral som reagerar på detta sätt, men även andra mineral kan ge liknande skador. Tidigare trodde man att AKRskador var ovanliga i Sverige, men senare undersökningar tyder på att problemet är mer allmänt, och att skador som tolkats som frostskador i själva verket har berott på AKR eller andra reaktioner i stenmaterialet.

13

Hur kan man förhindra skadorna?

Vartefter kunskaperna om skador på betong har ökat har också möjligheterna att skydda sig mot skadorna ökat. Framförallt på nya anläggningar, där man kan välja material, tjocklekar, arbetsmetoder och konstruktioner med tanke på att förebygga skador.

På äldre anläggningar, som byggdes innan denna kunskap fanns, får man inrikta sig på att vårda och skydda betongen så att den inte utsätts för skadlig påverkan.

Äldre anläggningar Frostskador Eftersom frostskadorna bildas av vatten som fryser, finns det två vägar att gå; ta bort vattnet eller ta bort frysrisken.

För att få mindre vatten i betongen kan man: ■ Skyddsbehandla betongen så att den inte tar upp vatten.

■ Bygga in betongen under tak, så att den inte är utsatt för regn.

Men betongen kommer ändå att ta upp fukt ur luften, eller vatten som kondenseras på betongytan vid temperaturväxlingar.

Frysning, och det som ger största påfrestningen, upprepade växlingar mellan frysning och upptining kan man förhindra genom att: ■ Isolera betongen. Temperaturväxlingar går långsammare och trycket från isbildning inne i betongen hinner jämnas ut.

14

Saltfrostskador Saltfrostskador kan förhindras genom att: ■ Se till att betongen inte kommer i kontakt med salt genom att sluta salta på betongbroar och skydda pelare från saltstänk.

■ Skyddsbehandla betongen så att den inte tar upp vatten, som beskrivits under frostskador.

Om det redan finns salt i betongen finns det en metod att få bort det: ■ Kloridutdrivning på elektrisk väg.

Metoden innebär att man lägger ett elektrisk ledande nät utanpå betongen och ansluter en likspänning mellan detta nät och armeringen inne i betongen. Kloridjonerna, som är negativt laddade kommer då att dras till det yttre nätet som är positivt och vandrar på så sätt ut ur betongen. Metoden är ännu inte tillräckligt utprovad för att kunna rekommenderas för allmänt bruk.

Igensättning av betongens luftporer Luftporerna sätts igen av att vatten i betongen löser ut salter som successivt fyller igen porerna. För att bibehålla luftporerna i betongen, ska man se till att hålla vattnet borta, t ex genom skyddsbehandling.

Armeringskorrosion Armeringskorrosionen, som beror på karbonatisering av betongen eller klorider i betongen kan förhindras.

■ Karbonatisering innebär ingen fara för armeringen om det inte finns fukt närvarande. Alltså ska man, som beskrivits tidigare motarbeta fukt i betongen, t ex genom skyddsbehandling.

■ För att hindra korrosion orsakad av klorider ska man se till att det inte kommer in salt i betongen och inte heller fukt, t ex genom skyddsbehandling.

15

AKR (Alkali-kiselsyrareaktion) Reaktionen är beroende av att det finns fukt närvarande. Bästa skyddet mot AKR i äldre betong är att se till att det inte finns fukt i betongen, t ex genom skyddsbehandling.

Nya anläggningar Det finns detaljerade standarder och föreskrifter för hur nya betonganläggningar ska vara utförda och vilka material som ska användas för att förebygga skador. Här ges endast en kort orientering om olika faktorer som påverkar betongens förmåga att stå emot skador.

Frostskador, saltfrostskador För att göra betongen mindre känslig för frost och saltfrost är det viktigt att betongen innehåller luftporer som kan fungera som expansionskärl när det bildas is inne i betongen. För att förhindra att luftporerna täpps igen av utlösta salter bör man skydda betongen mot fukt, t ex genom skyddsimpregnering.

Armeringskorrosion Armeringskorrosion kan förebyggas genom: ■ Tillräckligt tjockt täckskikt över armeringen för att fördröja tiden tills karbonatiseringsfronten och kloriderna når fram till armeringen.

■ Armering av syrafast stål eller kompositmaterial kan användas, men det är mycket dyrt.

AKR (Alkali-kiselsyrareaktion) Exempel på åtgärder som kan förebygga AKR-skador är: ■ Använda lågalkaliskt cement. Ju högre innehåll av lösligt alkali desto kraftigare reaktion.

■ Se till att ballasten inte innehåller mineral som reagerar med cement.

16

Fukten, den gemensamma nämnaren

När man studerar skador på betong och vad man kan göra för att förhindra dem inser man att fukten har avgörande betydelse för alla typer av skador.

■ Utan fukt blir det inga frostskador ■ Utan fukt sväller inte geléämnet som bildas vid AKR. ■ Fukten fungerar som elektrolyt då armeringen korroderar.

Finns det ingen fukt sker ingen reaktion.

■ Fukten löser ut salterna som fyller igen betongens luftporer.

Luftporerna bibehålls om salterna inte kan lösas ut av fukt.

■ Fukten transporterar saltet som bidrar till saltfrostskador, gropfrätning på armering och ökade AKR-skador. Om det inte finns fukt har salt svårare att tränga in utifrån.

Slutsatsen är alltså att om man kan torka ut betongen och få den att hålla sig torr har man funnit lösningen på många problem.

17

Hur tar betongen upp fukt?

För att bättre förstå hur betongen ska kunna skyddas mot fukt är det bra att känna till varför och hur betongen tar upp fukt.

Den vanligaste anledningen till att betong blir våt är naturligtvis vädret. Regn och snö väter betongens yta, och passerande fordon stänker upp fukt på pelare och andra delar som annars är skyddade från regn. När det är halt och halkbekämpningen sätter in, sprids också saltblandat vatten över betongen.

Också om det inte regnar kan betongen bli våt på grund av kondens. Kondens uppstår när det är hög luftfuktighet och temperaturen sjunker. Luften kan inte bära samma mängd vattenånga vid en lägre temperatur som vid en högre, utan ger ifrån sig fukt i droppform. Kondensdroppar syns ofta på undersidan av broar.

När betongen är våt sugs vattnet från ytan in i betongen genom kapillärsugning, (absorption). Kraften och stighöjden ökar ju mindre kapillärens radie är.

Betong kan också ta upp fukt direkt från luften genom kapillärkondensation. Kapillärkondensation är ett fysikaliskt fenomen som innebär att luftens vattenånga övergår till vatten i smala kapillärer. Ju smalare kapillärer desto lättare fälls fukten ut. Kapillärkondensation inträffar även om betongen är torr på ytan och även om luften inte är mättad med fukt som vid ”vanlig” kondensation.

Betongens förmåga och benägenhet att ta upp fukt ökar kraftigt om betongen innehåller salt. Salt är hygroskopiskt, dvs tar åt sig och binder fukt.

18

Skyddsbehandling

En skyddsbehandling som effektivt håller vatten, och därigenom också salt, borta från betongen minskar risken för skador påtagligt och leder därmed till lägre underhållskostnader. Det finns därför anledning att skyddsbehandla betong liksom man länge gjort med stål och trä. En i alla hänseenden perfekt betong skulle inte behöva något extra skydd, men hur ofta har betongen verkligen blivit fulländad? Bronorm 94 föreskriver därför skyddsbehandling av särskilt utsatta brodelar.

När ska man behandla betongen?

Skyddsbehandlingen bör utföras innan betongens nedbrytning gått alltför långt. När t ex en brokant­balk redan fått frostskador, är det för sent att sätta in förebyggande insatser. Likadant när armeringskorrosionen gått så långt att konstruktionens bärförmåga är hotad. Bäst är att skyddsbehandla tidigt, allra helst redan i byggskedet. Betongen bör dock ha uppnått en ålder av minst 28 dygn.

19

Var behöver man behandla?

Det ligger nära till hands att inse att kantbalkarna på en bro är hårt utsatta för fukt och salt, och därför behöver skyddas. Andra utsatta ställen som man kanske inte tänker på i första hand är de som blir nerstänkta av trafik som passerar förbi eller där vatten och salt letar sig in genom skarvar och läckor.

Exempel på utsatta ställen på broar är: ■ Kantbalkar ■ Bropelare i närheten av trafik som går under bron.

■ Betongkonstruktioner under vatten. De bör skyddsimpregneras med en långtidsverkande behandling vid byggtillfället.

■ Grusskift och lagerpallar, dvs där (salt)vatten kan rinna ner i skarvar.

■ Andra delar under skarvar och fogar.

■ Platser vid ytavlopp, dit vatten leds eller där vatten läcker ut.

Andra betongkonstruktioner som kan behöva impregneras är: ■ Gångtunnlar och trappor. De utsätts för salt från halkbekämpning.

■ Parkeringsdäck där bilarna drar in saltbemängd fukt. De är ofta inte alls byggda med tanke på sådana risker utan är tänkta att vara skyddade under tak.

■ Stödmurar och bullerskydd inom räckhåll för trafikstänk.

Hur kan man behandla?

För att hindra fukt och salt från att tränga in i betongen försöker man stoppa dem vid ytan genom att ytbehandla betongen på olika sätt. Det finns många olika metoder och preparat som har använts genom åren, med olika goda resultat — vissa har tyvärr gjort ont värre.

20

Betong kan skyddsbehandlas med ■ Diffusionsöppna impregneringar med silan/siloxanpreparat ■ Diffusionsöppna förseglingar eller tunna beläggningar ■ Portätande förseglingar eller tunna beläggningar ■ Tjocka beläggningar eller slammor, >1 mm tjocka

Krav på behandlingen Ytbehandlingen ska skydda betongen mot fukt utan att skapa nya problem. För att vara ekonomisk måste den också hålla för påfrestningar av väder och vind och inte kräva ombehandling för ofta. De krav man måste ställa på behandlingen är: ■ Vattenånga måste kunna passera inifrån och ut.

Diffusionsöppen beläggning

Tät beläggning

Impregneringen får inte hindra avdunstning

Det finns medel, t ex epoxi, som visserligen tränger in lite i betongen och därigenom är mindre utsatt för yttre påfrestningar, men täpper till alla porer och bildar en helt tät beläggning. Där bildas då ett fuktigt skikt som fryser sönder när frosten kommer.

För utomhusbetong är det ett ovillkorligt krav att skyddsbehandlingen utförs med ett preparat som ger betongen möjlighet att ”andas” genom porerna, dvs är diffusionsöppet. Impregneringen får alltså inte vara tät mot vattenånga, utan fukten ska

21

fritt kunna avdunsta inifrån. Om skiktet är tätt kommer vattenånga i betongen som söker sig mot ytan, t ex när temperaturen faller, att anrikas innanför ytbehandlingen. Det kan leda till att betongen fryser sönder.

■ Medlet måste tränga in i betongen.

Betongen är mycket tät och svår att tränga in i. Om det är för stora molekyler i preparatet tränger det inte in i betongens kapillärer, utan lägger sig på ytan, eller tränger in ytterst lite.

Skyddsbehandlingen blir utsatt för nötning, UV-strålning, frostvittring m m och förlorar snart sin skyddande effekt. Minsta spricka bildar en port för vatten att komma in genom.

Om däremot medlet sugs upp av och tränger in i betongen, blir skyddsbehandlingen också skyddad inne i betongen och blir inte utsatt för nötning och UV-ljus eller annan nedbrytning.

Det betyder att om medlet tränger in tillräckligt långt kan det behålla sin verkan under mycket lång tid, i princip hela betongens livslängd.

■ Medlet måste vara alkalibeständigt.

Många preparat som fungerar bra på t ex tegel, bryts ner av den starka alkaliteten i betongen.

■ Medlet ska vara hydrofobt (av grekiska hydor = vatten och fobos = fruktan) Det innebär att medlet stöter bort vatten och inte kan ta upp vatten eller vätas av vatten. Fett är ett exempel på ett hydrofobt ämne. Om man häller vatten på en fet yta ligger det kvar som pärlor ovanpå fettet.

Silaner och siloxaner Ett stort antal undersökningar har visat att preparat som innehåller silaner och siloxaner är de som bäst lyckas hålla salt och vatten borta från betongen.

Silaner och siloxaner är hydrofoba kiselföreningar med små molekyler. När de kommer in i betongen binds de till betongytorna inne i kapillärerna och slår sig samman till ett vattenavvisande skikt på kapillärväggarna. Det vattenavvisande skiktet är så tunt att det inte täpper till kapillärerna, utan tillåter betongen att

22

”­ andas”. Härigenom kommer vatten som vill tränga in att stötas bort, men vattenånga kan passera genom porer och kapillärer ut ur betongen. Salt transporteras oftast in i betongen upplöst i vatten. I och med att vattnet stängs ute, avvisas även saltet.

Efter silanbehandlingen kan vattenånga komma ut men vätska inte komma in. Då börjar betongen torka ut och håller sig sedan på en jämn och låg fukthalt.

Vattenavvisande effekt Att impregneringen verkligen har stor vattenavvisande effekt framgår av diagrammet nedan.

En helt torr oimpregnerad betong som sänks ner under vatten tar på en timme upp vatten till maximal fuktkvot, dvs blir helt mättad med fukt. Om man gör samma sak med impregnerad betong har den efter samma tid knappt tagit upp någon fukt alls. Eftersom impregneringen inte är helt tät tar betongen upp litet fukt om den får fortsätta att ligga under vatten, men det går mycket långsamt. Den måste ligga i vatten flera månader innan den har blivit helt mättad (jämfört med en timme för obehandlad betong).

Relativ fuktkvot i % 100

O im pregnerad

80 60 40 20 0

erad Im pregn 0

1

8

32

Vattenupptagning hos impregnerad och oimpregnerad betong.

23

100 timmar

I praktiken betyder det för oimpregnerad betong: ■ Så fort det kommer en regnskur blir den oimpregnerade betongen snabbt mycket fuktig. Den blir därmed ofta utsatt för stora och snabba växlingar i fukthalten, vilket betyder stora påfrestningar på betongen med risk för sprickbildning.

■ Betongen är oftast så fuktig att det är risk för att det ska uppstå skador som har samband med fukthalten.

För impregnerad betong: ■ Den påverkas inte av regnskurar och får en mycket svag höjning av fukthalten under långa ihållande regnperioder. Den utsätts alltså inte alls för variationer på samma sätt som den oimpregnerade betongen.

■ Den har ständigt låg fukthalt och är därmed skyddad från fuktberoende skador

Uttorkningseffekt En värdefull effekt av impregnering med vattenavvisande medel är att betongen efter en tid blir torrare än den var när den impregnerades och att den därefter håller relativt jämn fuktighet.

I torrt väder torkar betongen upp och när den sedan blir våt av regn eller kondens tar den inte upp lika mycket fukt som om den vore oimpregnerad. Det betyder att fuktinnehållet i impregnerad betong dels är lägre i genomsnitt och dels är stabilare med mycket mindre variationer än i oimpregnerad betong.

Eftersom betongen blir torrare kommer alla skador som beror på fukt och salt att utvecklas långsammare. Att fukthalten blir jämnare medför att betongen skonas från upprepade volymförändringar, vilket i sin tur minskar risken att det uppstår mikrosprickor.

Diagrammet på nästa sida visar resultatet av en undersökning av hur fuktinnehållet sjunker i impregnerad betong och hur mycket det varierar under ett år jämfört med oimpregnerad. Den undersökta betongen har stått utomhus, dels regnskyddat under tak och dels utan skydd.

24

Relativ fuktkvot i % 100 Fuktkvot vid impregnering Variation utan regnskydd Variation med regnskydd 75

50 Obehandlad 25

Fukt i utomhuslagrad betong. Variation under ett år.

Både den uttorkande effekten och minskningen av fuktvariationerna är mycket påtagliga för betong utan regnskydd, men märks även på betong med regnskydd. Impregnerad betong utsatt för regn innehåller mindre fukt än oimpregnerad under tak. Detta beror antagligen på kondensfukten som nattetid avsätter sig på betongen och sedan kapillärt sugs in i den oimpregnerade ­betongen.

Man kan utnyttja den torkande effekten till att få en effektivare impregnering. Impregneringen har lättare att tränga in i torrare betong. Om betongen innehåller mycket fukt kan man göra en förberedande impregnering och sedan vänta på att betongen ska torka upp bättre och därefter göra en ordinarie impregnering. Den senare behandlingen kommer då att göras på en betong som är mycket torrare, och blir då effektivare.

25

Behandling mot slitage och missfärgning Silanbehandling kan även utföras för andra syften än att förbättra betongens beständighet.

■ En torr betong har avsevärt bättre mekanisk motståndsförmåga än en blöt, t ex mot slitage. Att silanbehandla t ex en betongväg, och därigenom minska fuktinnehållet i farbanans överyta, bör leda till att spårbildningen blir mindre, vilket ger ökad trafiksäkerhet och minskat underhåll.

■ Genomfärgad betong drabbas lätt av missfärgning i form av vita kalkutfällningar till följd av urlakning. En tidig behandling med silaner har visat sig vara en effektiv metod att undvika dessa missfärgningar.

Färger Om man av estetiska skäl vill måla betongen med någon färg, måste man ställa samma krav som för skyddsbehandlingen. Efter målningen ska betongen vara diffusionsöppen och vattenavvisande. Färgen får inte täppa till betongporerna och den ska antingen i sig själv vara vattenavvisande eller samverka med en impregnering.

26

Skyddsbehandling med silan/siloxanpreparat Mängden silan avgörande för kvaliteten Stort inträngningsdjup och stor mängd inträngande aktiv substans är ett måste, om man vill uppnå en lång livslängd hos ­behandlingen. UV-ljus bryter till slut ner även silaner/siloxaner nära betongytan, och en behandling med dåligt inträngningsdjup blir då sårbar. Om det impregnerade skiktet är för tunt kan det också lätt förstöras eller försvagas av andra nedbrytande mekanismer, som slitage och kemisk aggression.

Problemet är att betong är ett mycket finporöst material, vilket speciellt gäller den högvärdiga betongen till broar. Det är därför svårt och tar lång tid för en vätska att tränga i betongen. Utomhusbetong har dessutom ofta ett högt fuktinnehåll, vilket ytterligare försvårar för vätskor att penetrera.

Om skyddsbehandlingen görs med ett mindre lämpligt preparat eller en felaktig appliceringsmetod kan den lätt bli för tunn, vilket betyder att skyddet får en alltför kort livslängd. Det finns exempel på sådana behandlingar, utförda även under senare år.

Det har fått till följd att man på några håll varit skeptisk till impregnering med silan/siloxanpreparat. Nästan alltid har dessa misslyckanden berott på bristande kunskaper om hur dessa preparat fungerar.

Vad ska man tänka på före behandlingen?

Inför behandling av en betongkonstruktion med silan/siloxanpreparat har man att ta ställning till ett antal parametrar, om man vill uppnå ett gott resultat: 27

■ Silan eller siloxan eller en blandning av silan/siloxan?

■ Typ av silan, siloxan ?

■ Koncentrat eller lösningsmedelsbaserade preparat ?

■ Typ av lösningsmedel?

■ Förbehandling av betongytan?

■ Sätt att applicera preparaten?

Silaners/siloxaners kemi En viss kunskap om silaners/siloxaners kemiska uppbyggnad är nödvändig för att förstå hur de fungerar, och vad det är för skillnad mellan olika preparat.

Silanmolekylen är uppbyggd av en kiselatom i mitten som är kopplad till två kolvätegrupper.

CnH2n+1

Si

Radikalgrupp

Kisel

CmH2m+1

Gruppen som är vänd utåt är en radikalgrupp. Det är denna del av molekylen som gör ytbehandlingen hydrofob, vattenavvisande. Olika antal kolatomer (n) i radikalgruppen ger olika typer av silaner med skilda egenskaper.

Den grupp som är vänd mot betongen reagerar kemiskt med betongens OH-grupper under avspjälkning av alkohol. Silanerna är alltså kemiskt bundna till betongens porväggar och lossnar eller flyttar sig inte.

När silanerna härdar, sker detta genom att silanerna länkar sig samman till långa kedjor, samt att de binds kemiskt till underlaget.

28

Silan eller siloxan eller en blandning av silan/ siloxan?

Siloxan är en ”mellanprodukt” där sammanlänkningen av silanmolekyler redan påbörjats. Dess molekylstorlek är betydligt större än motsvarande silans. Siloxaner har därför svårare att tränga in i högvärdig betongs trånga porsystem och stannar nära ytan.

De blir därigenom mera exponerade för det UV-ljus, som till slut bryter ned även kiselföreningar, än de rena silanerna med små molekyler. Eftersom skiktet är så ytligt blir det också känsligt för repor och nötning.

När siloxanbehandlingen är ny, ger den minst lika bra effekt som silaner. Den vattenavvisande effekten (”hälla vatten på en gås”) är mycket påtaglig även för siloxaner, i och med att de hydrofoba radikalgrupperna sitter tätt och ”skyddsnätet” därigenom blir mycket ”finmaskigt”. Siloxaner klarar sig också bra i de tester som BRO 94 föreskriver för skyddspreparat, i och med att testprogrammet för närvarande bara fångar upp hur skyddspreparaten fungerar på kort sikt. Att behandlingen kanske efterhand tappar denna vattenavvisande effekt borde föranleda en utökning av testprogrammet, t ex så att hänsyn också tas till inträngnings­ djupet.

Siloxaner kan bara rekommenderas för applicering på enklare, grovporiga betonger där det kan tränga in trots sin större molekylstorlek, eller på högvärdig betong utan behov av lång livslängd.

Typ av silan?

Det finns många olika silaner, som har olika egenskaper och passar olika bra till impregnering av betong. Kemiskt skiljer de sig åt genom hur många kolatomer det ingår i de två kolvätegrupperna i silanmolekylen.

29

Den vattenavvisande delen av silanmolekylen Antalet kolatomer ”n” i silanens radikalgrupp (dvs den som är vänd utåt) styr både alkalibeständighet och flyktighet. Ju lägre värde på ”n” desto mer lättflyktigt och känsligt för alkali är silanet.

Ett alkalikänsligt medel fungerar inte på betong eftersom den är starkt alkalisk, och ett lättflyktigt medel är olämpligt eftersom man vill att medlet ska sugas in i betongen i stället för att snabbt avdunsta. Silaner där ”n” i radikalgrupperna är mellan 1 och 3 bör därför inte användas på betong. Silaner med ”n” större än 9 har å andra sidan så stora molekyler att de bör undvikas på högvärdig betong av samma skäl som angivits ovan för siloxaner.

De silaner som passar för betongimpregnering har alltså radikalgrupper med ”n” mellan 4 och 8. Två vanligt använda preparat är isobutylsilan (n = 4), och isooctylsilan, (n = 8). (”Iso” står för att radikalen har förgrenad kolkedja). Det som framförallt skiljer dessa silaner åt är att isobutylsilanen är ca 7 gånger mera flyktig än isooctylsilanen.

C8H17

C4H9 Isobutylsilan

Isooctylsilan

Den del av silanet som reagerar med betongen Av den andra kolvätegruppen i silanmolekylen, den som reagerar med betongen, finns det två varianter. De två är metoxisilan (m=1) och etoxisilan (m=2). Skillnaden mellan dem är att metoxisilanet reagerar ca 6 gånger snabbare med betongen än etoxisilanet.

C2H5

C1H3

Metoxi

30

Etoxi

Om man använder tekniken med lång kapillärsugningstid som beskrivs i nästa kapitel är det en fördel om silanet reagerar långsammare med underlaget. Större del av medlet hinner tränga in i betongen innan den stelnar till större molekyler. Därför bör man välja en etoxisilan.

I kombination med de ovan nämnda lämpliga radikalgrupperna blir därför ämnena iso-butyl-tri-etoxi-silan, förkortat ”IBTE”, och iso-octyl-tri-etoxi-silan, förkortat ”IOTE” de mest lämpliga.

Beskrivningen för silaner gäller även i tillämpliga delar för motsvarande siloxaner.

Koncentrat eller lösningsmedelsbaserade preparat?

Länge ansåg man att lösningsmedelsbaserade preparat (10–20 % silan/siloxan i lacknafta) gav den bästa skyddseffekten för högvärdig brobetong. Man hävdade att lösningsmedlet rätade ut det nystan, som silan/siloxan-molekylen utgjorde, vilket skulle underlätta inträngningen. Det är först under senare år som man insett att lacknaftan är verkningslös och enbart till för att dryga ut volymen och sedan avdunsta.

Betongens hela kapillärsugningsförmåga ska utnyttjas till att suga in aktiv silansubstans, inte något lösningsmedel. Man bör därför använda koncentrerade preparat, inte utspädda, speciellt för högvärdig betong som är svår att tränga in i. Även ur miljösynpunkt och av hälsoskäl bör man undvika lösningsmedel.

Typ av lösningsmedel?

För grovporiga betonger av enklare kvalitet krävs kanske inte alltid en behandling som ger absolut högsta effekt. I sådana fall kan lösningsmedelsbaserade preparat komma i fråga. Lösningsmedlet kan vara lacknafta, alkohol eller vatten (i form av emulsioner och mikroemulsioner).

Lacknafta som lösningsmedel har uppvisat bättre skyddseffekt än alkohol, även på blöt betong. De vattenbaserade emulsioner och mikroemulsioner som lanserats under senare tid har ännu så länge givit sämre skydd än både lacknaftabaserade och alkohol­ baserade preparat.

31

Ny metod för applicering

Den hittills använda metoden för att applicera silanet, som är en vätska, har varit att pensla, rolla eller spruta på det med lågtrycksspruta i två omgångar med några timmars mellanrum, enligt tillverkarens anvisningar. Enligt föreskrifterna i Bronorm -94 ska man därefter upprepa behandlingen om 1–12 månader.

På senare tid har man insett att det är viktigt att silanet får tid på sig att sugas in i betongens porer.

Ju mer silan som sugs in desto effektivare är skyddet mot fukt.

I princip skulle man vilja sänka ner hela konstruktionen i silan och låta betongen suga in så mycket som möjligt. För att lösa detta praktiskt har två nya metoder utvecklats.

Den ena metoden går ut på att man får silanet att vara i lång kontakt med betongen genom att hålla det på plats med räfflade gummidukar som fästs på betongytan genom vakuum. Den metoden är omständlig och har inte använts mycket i praktiken. Den behandlas inte mer i denna skrift.

Den andra metoden går ut på att man tillverkar en gel av silanet och en förtjockare. Gelen sprutas på med lågtrycksspruta och får sedan sitta på tills allt silan har sugits in (en del avdunstar också). Ju tjockare skikt man sprutar på desto mer silan kan sugas in i betongen.

32

När silanet är förbrukat återstår bara uttorkade fjäll av gelbildaren, som är ett slags lera, på betongytan. Resterna kan borstas bort med en kvast, avlägsnas genom högtryckstvätt eller lämnas att lossna av sig själva efter hand.

Gelmetoden har flera fördelar.

■ Det krävs ingen komplicerad utrustning

■ Den ger mindre spill än konventionell behandling.

■ Man kan själv styra kvalitet och kostnad:

• Med tunnare skikt går det åt mindre mängd silan, men skyddseffekten blir lägre. Ger lägre kostnad på kort sikt.

• Med tjockare skikt får man en behandling med mycket lång livslängd. Ger lägre kostnad på lång sikt.

Geltekniken har använts på Stockholms broar i stor omfattning under åren 1995 och 1996. Först användes IBTE-gel (med isobutyltrietoxisilan) och senare även IOTE-gel (med isooctyltrietoxisilan).

Jämförelse mellan konventionell behandling och gelbehandling Materialprovningen vid Stockholm Konsult, som har utarbetat metoden med gelbehandling har gjort omfattande försök, både i laboratoriemiljö och i fält för att dokumentera gelmetodens effekt.

Det är rimligt anta att en silanbehandlings kvalitet och livslängd ökar med mängden insugen aktiv substans och hur djupt den tränger in i betongen. Mängden absorberad substans kan bara mätas i en relativt omständlig laboratorietest. Inträngningsdjupet däremot kan lätt kontrolleras genom vattning av utborrade, spräckta kärnor. Man använder sig därför i dag av inträngningsdjupet som ett ställföreträdande mått på en silanbehandlings ­kvalitet och livslängd.

Vid successivt ökad kvalitet brukar mängden absorberad substans i regel växa √2 ggr (sic) mer än inträngningsdjupet. Värdering enligt inträngningsdjup ger alltså ett värde på säkra sidan.

Försöken som redovisas i detta kapitel bekräftar också att antagandet stämmer.

33

Undersökning av inträngningen av medlet Under förutsättning att förbehandlingen av betongytan utförts på ett riktigt sätt så att betongens kapillärsugningsförmåga är intakt, styrs en silanbehandlings inträngningsdjup och mängd absorberad silan huvudsakligen av följande parametrar: ■ Typ av silan ■ Betongens kvalitet (täthet, porositet) ■ Betongens fuktinnehåll ■ Kapillärsugningstidens längd

Kapillärsugningstidens och fuktinnehållets inverkan I laboratorieförsök undersöktes sambandet mellan kapillärsugningstid och inträngningsdjup. Silanet som användes var IBTE, och betongen var tillverkad som en högvärdig brobetong. Mätningarna gjordes på betong med olika fuktinnehåll (relativa fuktigheten, RH 90, 80, 70 och 60 %).

Inträngningsdjup i mm 0 10

90%

20

80%

30

70%

40 50

RH 60% 1 min

10 min

1 tim

1 dygn

7 dygn

Av diagrammet framgår att silanet trängde djupare in ju längre tid det låg kvar på betongytan. Inträngningen är sämre på fuktig betong, men även här sugs silanet allt längre in med tiden.

Om man applicerar silanet på konventionellt sätt genom pensling i två omgångar på horisontella provkroppar motsvarar det en kapillärsugningstid av bara ca 1 minut. Om man applicerar på en vertikal yta eller en undersida kan kontakttiden blir ännu kortare.

34

I diagrammet kan man se att inträngningsdjupet inte är särskilt stort ens på den torraste betongen efter så kort tid. Det finns alltså mycket att vinna på att använda en metod som ger silanet möjlighet att successivt sugas in under en längre tid.

I nästa försök undersöktes sambandet mellan kapillärsugningstid och mängden absorberat silan. Man använde samma typ av silan och betong med olika fukthalt som i det förra försöket.

Absorption kg/m2 1,6

1 dygn 1 tim 1 min

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

50

60

70

80

90

100 RH % vid start

Av diagrammet framgår att mängden absorberat silan är liten efter en minuts insugningstid vid alla fukthalter. Efter ett dygn har betongen absorberat stor mängd silan, mer ju torrare betongen är.

Både insugningsdjup och absorberad mängd stiger alltså med kontakttiden. Tiden har ännu större betydelse för absorberad mängd än för inträngningsdjupet. Jämför t ex värdena efter en minut och ett dygn vid 70 % RH. Insugningsdjupet tredubblas; det stiger från ca 8 mm till ca 24 mm. Absorptionen mer än tiofaldigas; den ökar från ca 0,1 kg/m2 till ca 1,2 kg/m2.

Mängden absorberad silan i betongen är som tidigare sagts ett mått på behandlingens kvalitet. Av de här två försöken framgår att mängden och inträngningsdjupet har ett direkt samband. Det betyder att även inträngningsdjupet är ett mått på behandlingens kvalitet. Det är praktiskt, eftersom mängden absorberat silan är svår att få fram, medan inträngningsdjupet lätt kan mätas i borrprov.

35

Gelskiktets tjocklek Försöken visar att kvaliteten på skyddsbehandlingen blir mycket bättre om silanen får vara i kontakt med betongytan under lång tid.

Vid gelbehandling kan man styra kontakttiden genom lämplig tjocklek på det påförda gelskiktet. Liten tjocklek gör givetvis att gelen ganska snart utarmas på aktiv substans, vilket leder till kortare kontakttid. Stor geltjocklek leder på samma sätt till längre kontakttid.

Avdunstning Av det silan som finns i gelen är det en del som avdunstar, och resten sugs in i betongen och reagerar med den. Som försöken visar, är det en fördel om kontakttiden är lång, och därför får inte medlet avdunsta för snabbt.

Principbilden nedan visar hur kontakttiden påverkas av ­avdunstningen för två olika medel, IBTE och IOTE, med samma geltjocklek. % 100

Absorption i %

75

Avdunstning i % IOTE-gel 50

25

Avdunstning i % IBTE-gel

0

Tid

36

Den blå ytan visar hur snabbt betongen absorberar silanet. De två nedåtgående linjerna visar hur snabbt de två olika silanerna avdunstar. I skärningspunkterna har allt medel i gelen försvunnit (in i betongen och ut i luften). Man kan se att för den mer lättflyktiga IBTE blir det kortare kontakttid och mindre mängd absorberat medel än för den mindre lättflyktiga IOTE. Teoretiskt sett skulle man därför alltid välja det minst lättflyktiga medlet. I praktiken kan det finnas andra faktorer som spelar in, vilket framgår av avsnittet om erfarenheter från fältarbeten.

Geltjocklekens inverkan, laboratorieförsök I laboratorieförsök undersöktes sambandet mellan geltjocklek och inträngningsdjup. Mätningarna gjordes på provkroppar i betong K40 och K30, som före behandlingen konditionerats till RH 70 % (dvs ganska torr betong). Geltjockleken varierades mellan 0,5 och 1,7 mm. Konventionell behandling, två omgångar pensling med vätska, har använts som referens. Silanet som användes först var IBTE.

10

Pensling (2 ggr)

Pensling (2 ggr)

5

Pensling (2 ggr)

Inträngningsdjup i mm 0

K 40 K 30

15 K 40 K 30

20

K 40 K 30

25 30

0,5

1,0 Geltjocklek i mm

37

1,5

Sedan gjorde man ett prov på samma K40 betong och med samma geltjocklekar som i förra försöket, men med en annan silan, IOTE. I diagrammet nedan visas resultatet för IOTE tillsammans med värdena för IBTE från det föregående diagrammet.

Inträngningsdjup i mm 0 5 10

IBTE IOTE

IBTE IOTE

IBTE IOTE

15 20 25 30

0,5

1,0 Geltjocklek i mm

1,5

Av de båda diagrammen framgår: ■ IOTE ger en djupare inträngning än IBTE. ■ För IOTE kan man uppnå ökat inträngningsdjup med stigande geltjocklek >1 mm. Med IBTE däremot är avdunstningen så stor att djupet inte stiger nämnvärt vid geltjocklekar över 1–1,3 mm ■ Man uppnår samma inträngningsdjup som vid dubbel vätskebehandling redan vid en geltjocklek av ca 0,25 mm.

Materialåtgång Försöken visar att en dubbel vätskebehandling ger samma effekt som gelbehandling med 0,25 mm geltjocklek. Hur mycket silan går det då åt för att nå samma effekt om man jämför de båda behandlingsmetoderna?

38

■ Materialåtgången vid en dubbel vätskebehandling är erfarenhetsmässigt minst 0,5 liter/m2. Av detta sugs ca 0,1 liter in i betongen och resten är spill; det hamnar på marken, försvinner som aerosol vid sprutningen eller avdunstar.

■ För 0,25 mm geltjocklek är materialåtgången ca 0,3 liter/m2, med spill inräknat, dvs ca 60 % av mängden vid vätske­behand­ ling. ­”Verkningsgraden” blir alltså högre vid gelbehandling än vid vätskebehandling. Man får dessutom en jämnare inträngning med gelbehandling och inga partier med obetydlig inträngning som är vanliga vid vätskebehandling. Behandlingen med gel ger alltså bättre resultat trots att åtgången av den dyra aktiva substansen bara är 60% av den vid vätskebehandling.

Det betyder att gelbehandling är lämplig både där man vill ha högsta kvalitet med stort inträngningsdjup, och där man nöjer sig med samma resultat som för vätskebehandling, dvs det som BRO 94 föreskriver.

Temperaturens inverkan För att få en uppfattning om temperaturens inverkan på inträngningsdjup och absorption utfördes i laboratoriet en jämförelse inomhus / utomhus ( 0–+5°C, vindskyddat) med långsam IOTEgel av 1 resp 2 mm tjocklek. Undersökningen visade att: ■ vid 0°C blev absorptionen ca 30 % högre än vid rumstemperatur inträngningsdjupet 12 % högre för 2 mm gel och 5 % högre vid 1 mm ■ vid båda temperaturerna blev absorptionen dubbelt så stor för 2 mm gel som för 1 mm, inträngningen √2 gånger större Resultatet visar att skyddsbehandling vid kylig väderlek fram emot hösten inte är till någon nackdel, snarare tvärtom. Fördröjningen i kylan av reaktionen mellan silan och betongunderlag, som får silanen att stelna, ger alltså silanen en längre sugtid och därigenom bättre inträngning. En väsentlig fråga är dock om inte

39

fukten i betongen under kalla höstdagar blir så mycket högre att inträngningen försvåras av denna orsak. Det blir en avvägning mellan positivt och negativt. Viktigaste lärdomen är att det är lämplig säsong inte bara på sommaren.

Geltjocklekens inverkan på inträngningsdjupet, fältförsök Vid fältförsök är det svårare att renodla parametrarna. Då tillkommer stora variationer i bl.a. betongkvalitet, fuktinnehåll och vindhastighet. Det blev då svårare att finna lika klara samband mellan ökad geltjocklek (och därmed ökad kontakttid) och inträngningsdjup. Nedanstående diagram från 1995 års gelimpregnering av gångtunnelvingar, där betongen var relativt torr, motsäger i alla fall inte lab-resultaten. Motsvarande värde vid vätskeimpregnering var 6-8 mm.

IOTE-gel och IOTE-vätska användes.

Inträngningsdjup i mm 50 40

IOTE-gel IOTE-vätska

30 20 10 0

0,5

1,0 Geltjocklek i mm

40

1,5

2,0

Erfarenheter i praktiken Resultat av tidiga fältförsök — konventionell och gelbehandling På undersidan av en brofarbana har kvaliteten jämförts för en behandling utförd på konventionellt sätt med en behandling med gel av varierande tjocklek. IBTE-silan användes genomgående.

Inom en yta av 25 m2 utfördes skyddsbehandlingen utan föregående högtryckstvätt av betongytan, medan för resterande 50 m2 ytan tvättades ca 24 timmar före behandling. Inom ca 20 m2 av den högtryckstvättade ytan simulerades kraftig blåst (för stor avdunstning) med hjälp av en varmlufts­fläkt som var påslagen under den tid som skyddsbehandlingen pågick.

Av tabellen nedan framgår: Inträngningsdjupen är betydligt större för gelbehandlade ytor än för ytor som behandlats på konventionellt sätt genom påsprutning av silanvätska.

■ Gelbehandlade ytor har en jämnare kvalitet.

■ Vid konventionell sprutning av silanvätska fås inom vissa partier ingen som helst inträngning, medan man vid gelbehandling uppnått större jämnhet och minst 4 mm inträngning överallt.

■ Högtryckstvätt av en (relativt ren) betongyta ett dygn före ­behandling ledde till försämrad kvalitet hos impregneringen.

Detta är speciellt påtagligt vid konventionell påsprutning av silanvätska.

Uppmätta inträngnings­djup på utborrade ø100 mm kärnor Ej högtryckstvätt, l ugnt Impr.typ

Högtryckstvätt, l ugnt

Högtryckstvätt, bl åsi gt

1 mm gel 2 mm gel 2 sprutn . 1 mm gel 2 mm gel 1 sprutn . 2 mm gel 2 sprutn .

Min

24

16

4

5

4

0

12

0

Max

43

30

16

23

35

16

30

20

Medel

35

24

11

17

19

6

20

8

Min/Max

0,56

0, 5

0,25

0,24

0,11

0

0,6

0

41

Om ytan inte är alltför smutsig bör tvätt därför undvikas. Å andra sidan, om betongen är smutsig är det stor risk att silanet stannar i smutsen utan att komma in till betongen, speciellt vid vätskebehandling. Vid gelbehandling finns det längre tid för silanet att hinna igenom smutsen och in i betongen.

■ Gelbehandlade ytor verkar inte påverkas särskilt negativt av kraftig blåst.

Det kunde vidare konstateras att ytligt liggande armeringsjärn uppvisade en hydrofob yta i det fall att impregneringen trängt ända in till armeringen. Detta indikerar att man med djupimpregnering skulle kunna hejda pågående korrosion hos ytligt liggande armeringsjärn. Utförda laboratorieförsök pekar i samma riktning (Ref 1).

Erfarenheter från 1995 och 1996 års fältarbeten med gelbehandling Under sommaren och hösten 1995 gelbehandlades ca 170 bro­ pelare och ca 750 m stödmursvägg med IBTE-gel. Till en början uppstod problem med att gelresterna häftade vid skrovliga ­betongytor så att de blev svåra att avlägsna. Genom en mindre justering av receptet kunde detta problem elimineras under hösten. Även under 1996 har ett stort antal pelare och stödmursväggar utsatta för saltbelastning gelbehandlats.

Såväl IBTE-gel som IOTE-gel har använts. Gelen baserad på IBTE-silan (lättflyktig) visade sig torka ut inom ett par dagar, varefter gelresterna lätt kunde borstas av konstruktionen med en piassavakvast. Med en ny gelbildare hade resterna en mera ­betongliknande färg än under 1995.

Gel baserad på IOTE-silan, som avdunstar långsamt, torkade ut mycket sakta (flera veckor). Gelresterna var också svårare att avlägsna.

IOTE-gelen har vid laboratorieförsöken visat sig ge en större inträngning än IBTE-gel. Den bör därför trots den längre torktiden komma till användning, och då speciellt i lägen där gelresterna utan olägenhet kan få sitta kvar.

42

Nytt användningsområde Ett helt nytt tillämpningsområde för gelbehandling har prövats under 1996. Två broobjekt, som drabbats av begynnande armeringskorrosion på överbyggnadens underkantsarmering till följd av otillräckliga täckskikt och karbonatisering, har behandlats med IBTE-gel.

Uppmätta inträngningsdjup på utborrade cylindrar blev: Norrbackagaraget:

30, 30, 32, 40 resp. 35 mm.

Gångtunnel vid Åkeshov:

24, 40, 25, 18 resp 12 mm.

De utförda fältförsöken har visat att man uppnår mycket stora inträngningsdjup på brokonstruktioners undersidor. Inom det impregnerade djupet reduceras fuktinnehållet avsevärt och därigenom elimineras en nödvändig förutsättning för korrosion. Det torde därför vara möjligt att med denna enkla teknik hejda pågående korrosion på ytligt liggande armering.

Tekniken är speciellt intressant för konstruktioner över elektrifierad, spårbunden trafik. Att som nu åtgärda korrosionsproblem på undersidan genom bortbilning av karbonatiserad betong med följande påläggning av sprutbetong är mycket mera komplicerat och kostnadskrävande.

43

Impregnera med vätska eller djupimpregnera?

Som framgått är gelbehandling alltid ett gott alternativ till vätskebehandling.

Den nya tekniken med gelbehandling med dess överlägsna kvalitet är av speciellt stort intresse för följande typer av betongkonstruktioner: ■ Konstruktioner i högvärdig betong med högt fuktinnehåll ■ Svåråtkomliga konstruktionsdelar Bropelare som är utsatta för saltstänk från trafiken är ett exempel. För att skyddsbehandla sådana konstruktioner krävs omfattande och kostsamma trafikavstängningar och uppschaktningar av undermarksdelen. Man önskar därför ha tillgång till en skyddsbe­hand­lingsteknik som ger största möjliga livslängd. ­Br­o­ars lagerpallar och grusskift samt farbanors undersidor är konstruktioner av samma karaktär.

■ Bropelare som prefabriceras på land och därefter flottas ut och placeras på plats i salthaltigt vatten är ett annat exempel. Dessa konstruktioner är inte möjliga att impregnera på nytt i framtiden.

■ Kloridutsatta betongkonstruktioner som är utsatta för nötning Parkeringsdäck och direktgjutna slitbetongfarbanor är typiska exempel. Dessa konstruktioner behöver ett skydd mot inträngande klorider. Bilars dubbdäck ger viss ”avverkning” av det översta betongskiktet, varför en skyddsimpregnering måste vara djupgående.

44

■ Kloridutsatta betongkonstruktioner som måste klottersaneras och klotterskyddas.

Klottersanering leder till en ”avverkning” av upp till ca 2 mm betong per saneringstillfälle. Vissa klotterskydd har också en tendens att bryta ned det yttersta skiktet hos en skyddsimpregnering, vilket kan leda till lokala ”läckage” vid små och ojämna inträngningsdjup hos impregneringen.

För kloridutsatta betongkonstruktioner med klotterproblem är därför djupimpregnering av intresse. Gångtunnlar i storstädernas förorter är exempel på sådana konstruktioner.

■ Betong där armeringen har ett bristfälligt täckskikt, t ex vissa farbanors undersida. Om impregneringen tränger tillräckligt djupt in kan det vara möjligt att stoppa pågående armeringskorrsion, genom att ytligt liggande armeringsjärn bäddas in i hydrofoberad betong.

Impregnering med vätska kan väljas i andra fall, om man har lägre krav på livslängd, eller om man vill skjuta upp kostnader.

45

Rekommendationer om geltjocklek

Utifrån de resultat som uppnåtts i samband med laboratorieförsök och fältförsök kan följande rekommendationer lämnas: ■ Om man bara önskar uppnå det genomsnittliga inträngningsdjup som uppnås med hittills använd teknik med vätskebehandling i två omgångar väljer man en geltjocklek av minst 0,25 mm.

■ Om man önskar ca dubbla det genomsnittliga inträngningsdjup som uppnås med hittills använd teknik med vätskebehandling, väljer man en geltjocklek av 0,5 mm.

■ Om man önskar uppnå tre gånger det genomsnittliga inträngningsdjup som uppnås med hittills använd teknik med vätskebehandling väljer man en geltjocklek av 1,0 mm.

■ Om man önskar uppnå ännu större inträngningsdjup och livslängd, väljer man ännu tjockare gel, jämför diagram sid 37.

46

Praktiskt utförande

Förbehandling av betongytan Liksom vid all annan ytbehandling är det viktigt att förbehandlingen utförs på ett omsorgsfullt sätt. Inför en impregnering av betong gäller det framförallt att se till att de krafter som skall se till att skyddspreparaten sugs in i betongen, betongens kapillärkrafter, är intakta.

Normalt måste smuts, olja och andra föroreningar avlägsnas med varmvatten, 80-90°C, som appliceras under ett tryck av minst 160 bar. Rengöringstillsatser får inte användas eftersom små rester av dessa stannar kvar och motarbetar impregneringsmedlet genom sin ytspänningssänkande effekt.

Högtryckstvätten medför att betongen vattenmättas, vilket leder till att betongens kapillärsugningsförmåga går ned till noll.

Man måste ge betongen så bra tillfälle som möjligt att torka ut efter tvätten, t ex vänta en vecka med skyddsbehandlingen. Av samma skäl bör man vänta efter regn.

Smuts, olja och andra föroreningar kan alternativt avlägsnas genom sandblästring.

Om man utnyttjar geltekniken, med lång kapillärsugningstid, är absorptionen över lag så god att man då anser att högtryckstvätten kan slopas, i varje fall om betongen är bara måttligt nedsmutsad. Betongen förblir då torrare och därigenom mera mottaglig för impregneringsmedel. Vid tveksamhet bör förprov utföras på en mindre yta. Är betongen nedklottrad ska sanering utföras innan betongen skyddsbehandlas. Klottersanering med vissa kemiska preparat har dock visat sig leda till att betongens kapillärsugningsförmåga

47

minskar kraftigt. För betongytor som skall skyddsbehandlas får man därför inte utföra kemisk klottersanering utan klottret måste tas bort genom blästring.

Applicering, gel eller vätska Innan skyddsbehandling utförs måste betongen vara minst fyra veckor gammal. Det får inte heller vara för kallt; temperaturen måste vara minst +5 grader.

Vid både gel- och vätskebehandling förs medlet på med hjälp av roller eller lågtrycksspruta. Det finns olika vinklade munstycken för att underlätta att komma åt överallt.

Vätska ska appliceras flödigt, så att det bildas en vätskefilm på ytan. Efter ca ett dygn gör man ytterligare en behandling.

Gel appliceras endast en gång. För att få önskad tjocklek på gelskiktet kontrollerar man med en tjockleksmätare för färg då och då under arbetets gång. Mätaren består av en stålskiva med U-formade slitsar i nederkanten. Slitsarna motsvarar olika skikttjocklek. När man stryker med skivan över gelskiktet bildas spår där slitsarna är djupare än skiktet. På så sätt kan man snabbt avläsa hur tjockt skiktet är.

48

Arbetsbeskrivningar Utifrån senare års erfarenheter beträffande skyddsbehandling av betong har Materialprovningen vid Stockholms Konsult upprättat arbetsbeskrivningar för både vätskebehandling och gelbehandling. Arbetsbeskrivningarna ligger till grund för de skyddsbehandlingar som utförs på Stockholms broar, och finns med som bilagor i denna skrift.

Arbetarskydd Silanerna och siloxanerna är inte skadliga för människor. Inte heller visar de några kända miljöeffekter. Det behövs alltså inga speciella skyddsåtgärder när man arbetar med gelmetoden eller använder koncentrerad vätska vid konventionell applicering.

Däremot kan det bli problem om man använder lösningsmedelsbaserade silanvätskor. Naftan är irriterande på andningsvägarna om man andas in den, och kan också ge nerv- och hjärnskador vid långvarig användning. Om man får den på huden torkar den ut huden vilket kan medföra sprickor och eksem. Man måste se till att följa aktuella skyddsföreskrifter för arbete med denna typ av lösningsmedel.

Det är också olämpligt att släppa ut stora mängder av lösningsmedel i luften, på marken eller i vatten. Utsläpp av organiska lösningsmedel i luften bidrar till skogsskador samt kan ge hälsoeffekter för kringboende. Vid utsläpp till mark och vatten utsätts både yt- och grundvatten för risker.

49

Kvalitetskontroll När en betongkonstruktion är behandlad med impregneringsmedel vill man kunna kontrollera impregneringen. Direkt efter att arbetet är utfört kan man vilja kontrollera att önskad effekt har uppnåtts och efter några år kanske man vill kontrollera att impregneringens verkan finns kvar.

Det finns olika metoder för att i fält undersöka den vattenavvisande effekten. Trattprov har rekommenderats tidigare, men har vissa nackdelar. I stället anses inträngningsdjupet ge den bästa bilden av impregneringens kvalitet.

Mätning av inträngningsdjup

Inträngningsdjup

En silanbehandlings kvalitet bestäms dels av mängden inträngande aktiv substans, dels av inträngningsdjupet. Att mäta mängden aktiv substans är i dagsläget ytterst komplicerat, och man nöjer sig därför med att be­­stämma inträngningsdjupet. Som de tidigare be­skrivna laboratorieförsöken visat, är det ett bra mått på kvaliteten.

För att mäta inträngningsdjupet tar man borrprover med Ø 50 mm från den behandlade ytan. Minst tre prover per 1 000 m2 behandlad yta. Proverna spräcks på mitten och

50

vattnas. Den behandlade delen närmast ytan förblir ljus eftersom vattnet inte kan väta den, medan den obehandlade delen blir mörk av vattnet. Man mäter inträngningdjupet på var 10:e mm och noterar max-, min- och medelvärde.

Det viktigaste måttet är min-värdet; det är den svagaste punkten i behandlingen. Det är därför fel att endast ange medelvärdet, som förekommer ibland. För att dokumentera behandlingens effekt för framtiden är det lämpligt att föra in min- max- och medelvärdena på revisionsritningarna.

Trattprov Ett trattprov går till så att en upp-och-nervänd glastratt limmas fast på betongens yta. Tratten fylls med vatten upp till övre delen av den smala änden och vattennivån märks ut. Sedan kan man avläsa med jämna mellanrum hur mycket vattnet i tratten har sjunkit, dvs hur mycket vatten som har sugits upp av betongen.

Markerad vattenlinje

Impregnerad zon

Plastic Padding

Nackdelar Tratten av glas är ömtålig, och den måste stå orörd i 24 timmar.

Metoden går inte att använda om man t ex vill kontrollera impregneringen på undersidan av en kantbalk, eftersom tratten måste fästas någorlunda vågrätt.

Den främsta nackdelen är ändå att trattprovet ger det bästa resultatet för de sämsta behandlingarna, nämligen de med tätt ytskikt. Det ger ingen uppfattning om inträngningsdjupet eller behandlingens förväntade livslängd.

51

En nyimpregnerad betongyta kan se mycket bra ut, vattnet pärlar sig på ytan, trattprovet visar betryggande resultat, men skiktet är endast några få molekyler tjockt och nöts av vid minsta påfrestning eller bryts ner av UV-ljus efter kort tid. Endast ett borrprov kan ge besked om impregneringens verkliga kvalitet och hur den kan förväntas stå sig över tiden.

Kostnader för gel- och vätskebehandling Enligt Bronorm -94 ska skyddsbehandling med vätska utföras vid två tillfällen med minst en månads och högst ett års mellanrum.

Vid varje tillfälle görs två behandlingar med ett dygns mellanrum.

Normen föreskriver alltså fyra påförningstillfällen innan behandlingen är färdig. För betongytor i vägmiljö och för lagerpallar och kantlister ska dessutom behandlingen förnyas vart 10:e år.

Skyddsbehandling med gel behöver bara göras vid ett tillfälle och ger ändå ett mycket större inträngningsdjup än vad vätskebehandlingen kan ge (under förutsättning att lämplig geltjocklek väljs). Därför behöver gelbehandlingen inte förnyas, utan räcker hela konstruktionens livslängd.

Kostnaden för arbete och material är mindre per gång för vätskebehandling, men eftersom man måste göra om den flera gånger och varje gång har kostnader för högtryckstvätt, avstängningar, skylift, schaktning etc. blir kostnaden under konstruktionens livslängd mycket högre än för gel.

Vid gelbehandlingen blir arbets- och materialkostnaden högre.

Kringkostnaderna blir desamma utom att det oftast inte behövs någon högtryckstvätt. Arbetskostnad för borttagning av gelrester tillkommer om man inte låter dem sitta kvar tills de lossnar av sig själva. Den stora skillnaden är att hela kostnaden tas på en gång, och utslaget på konstruktionens livstid blir det mycket lägre kostnad än för vätskebehandling.

En kalkyl över livslängdskostnaderna för vätskeimpregnering jämfört med gelimpregnering finns som bilaga till denna skrift.

Kalkylen visar också att det på sikt alltid är ekonomi att satsa på en högvärdig gelimpregnering framför en upprepad vätskeimpregnering. Skillnaden blir ännu mera påtaglig till gelens förmån vid svåråtkomliga betongytor, där kostnaderna för trafikavstängningar, trafikanordningar, skyliftar m m är höga.

52

Klotter

Nedklottrade betongkonstruktioner har under senare år blivit alltmer vanliga, speciellt i storstäderna. Det har inneburit att olika tekniker för klottersanering och skyddspreparat mot klotter dykt upp på marknaden. Helt naturligt har man strävat efter att finna så effektiva metoder som möjligt för att avlägsna klotter. Likaså har man tagit fram skyddspreparat som effektivt skyddar betongen från att bli nedklottrad.

Något som man däremot inte har ägnat så mycket tanke, är hur klottersaneringen och skyddet mot klotter påverkar betongen.

Det kan förklaras av att det ofta är en enhet som har hand om klotterproblemen och en annan om underhållet. Om man inte samarbetar är det stor risk att man väljer metoder och material för klotterhanteringen som skadar betongen eller försvårar skydds­ behandling mot salt och fukt. Man kan då få mycket höga underhållskostnader för betongen i framtiden.

53

Studier Många förvaltare av broar har önskat mera kunskaper inom detta problemområde, men hittills finns det inte mycket forskning på området. En litteratursökning i ämnet för något år sedan gav noll i resultat. Stockholm Konsult har därför påbörjat en övergripande studie av hur klottersanering och skyddsbehandling mot klotter av betongkonstruktioner påverkar konstruktionernas beständighet och därmed de framtida underhållskostnaderna.

Studien har bara kommit en bit på väg, men det har redan kommit fram värdefulla kunskaper inom detta område som redovisas i det här kapitlet. Det handlar om: ■ hur långt olika typer av klotterfärger tränger in i betongen ■ klottersanering och hur den samverkar med impregnering mot fukt ■ klotterskydd ■ klotterskydd i samverkan med impregnering mot fukt

Olika klotterfärgers inträngning i betong, laboratorieförsök I ett laboratorieförsök undersöktes hur långt olika typer av klotterfärg som är vanliga på marknaden, trängde in i betongen.

Undersökningen gjordes på brobetong för klotterfärger med såväl liten som stor molekylstorlek. Undersökningen utfördes på provkroppar, 150 x 150 x 20 mm, som konditionerats till 70 resp 95 % RH, dels på sågad yta dels på motgjuten yta. Varje provserie omfattade 3 provkroppar.

Fyra olika klotterfärger undersöktes: ■ A är fritt från lösningsmedel ■ B innehåller lösningsmedlet Xylene ■ C är vattenbaserat ■ D är en spraylack innehållande lösningsmedlen Xylene och Toluene

54

Resultat SÅGAD YTA Kl otterfärg A B C D

Mol ekyl storl ek

RH %

Liten Liten

Inträngni ngsdj up i mm Medel

Mi n

Max

95

0,46

0, 1

1, 2

70

0,76

0, 2

2, 4

Liten

95

0,39

0, 1

0, 5

Liten

70

0,67

0, 2

2, 0

Liten

95

0,16

0, 1

0, 3

Liten

70

0,31

0, 1

0, 7

Stor

95

0,22

0, 1

0, 5

Stor

70

0,32

0, 1

0, 5

MOTGJUTEN YTA Kl otterfärg A B C D

Mol ekyl storl ek

RH %

Liten

Inträngni ngsdj up i mm Medel

Mi n

Max

95

0,26

0, 1

0, 7

Liten

70

0,30

0, 0

0, 7

Liten

95

0,38

0, 1

0, 9

Liten

70

0,39

0, 1

1, 0

Liten

95

0,11

0, 1

0, 2

Liten

70

0,14

0, 1

0, 3

Stor

95

0,16

0, 0

0, 5

Stor

70

0,29

0, 0

1, 5

Undersökningen har mycket klart bekräftat vad man tidigare misstänkt, nämligen att ■ klottret tränger djupare in i betongen ju mindre molekyler som klottret är uppbyggt av ■ klottret tränger in djupare i en torr betong än i en blöt betong Inträngningsdjupen är över lag större än förväntat, tidigare har man räknat med ca 0,5 mm.

Undersökningen har vidare visat att betongens gjuthud har en bromsande inverkan på klottrets inträngning. Detta är av mindre betydelse då gjuthuden avlägsnas redan vid den första saneringen.

55

Man måste alltså räkna med att klotter tränger in 2–3 mm in i betongen. Vid klottersanering måste dessa 2–3 mm tas bort.

Att ta bort klottret upprepade gånger betyder därför att man tar bort mer och mer av det täckande betongskiktet. Det leder så småningom till problem med betongens beständighet, t ex armeringskorrosion.

Klottersanering Följande typer av betongytor kan behöva klottersaneras: ■ obehandlade ytor ■ silanbehandlade ytor ■ målade ytor ■ ytor som efter klottersanering skall silanbehandlas Klottret avlägsnas idag antingen genom blästring eller med hjälp av diverse kemiska preparat.

För kemiska preparat gäller att man endast får använda sådana kemiska preparat som vid tester visat sig vara skonsamma mot betong. Många gånger har starka syror används, vilket resulterat i att cementpastan tagit skada.

Både blästring och kemisk sanering innebär att översta skiktet av betong tas bort tillsammans med klottret. Om betongen är skyddsbehandlad med vätskemetoden, som inte har så stort inträngningsdjup, kommer skyddsbehandlingen att försvinna eller försvagas av klottersaneringen, och måste göras om. Likaså måste målade ytor målas om efter saneringen.

Om däremot betongen är impregnerad med gelmetoden, med stort inträngningsdjup, kan man räkna med att den klarar ett antal saneringar innan impregneringsskiktet har avverkats.

Klottersanering och silanbehandling Om man tar bort befintligt klotter innan en silanbehandling måste detta ske genom blästring.

Sanering med kemiska preparat före silanbehandling har såväl i fält som vid laboratorietester visat sig leda till en kraftigt reducerad skyddseffekt för silanbehandlingen samt försämrad inträngning. Detta gäller både vid vätskebehandling och gelbehandling.

56

Orsaken är troligen att saneringsmedlen försämrar betongens kapillärsugningsförmåga. Det är samma mekanism som gör att man inte får använda rengöringstillsatser när man tvättar betongytan före impregnering.

Klottersanering och silanbehandling, laboratorieförsök I ett laboratorieförsök har man undersökt hur silan tas upp av betong som sanerats med ett kemiskt saneringsmedel.

Undersökningen gjordes på provkroppar av brobetong, 22 mm tjocka, som konditionerats till 70 % RH, varefter de klottersanerats med ”Graffigreen AA-210 Skuggfix”. En sats provkroppar lämnades osanerade som referens.

Efter ett dygn har både de sanerade och osanerade provkropparna silanbehandlats, dels med gelmetoden, dels med vätska.

Provkropparna fick sedan härda under 4 veckor och förvarades sedan i 70°C i 7 dygn för att torka ut.

Därefter fick de ligga 56 dygn i vatten och sedan mätte man hur mycket vatten de hade sugit upp. För att få en uppfattning om hur väl impregneringen stod emot vatten. Till sist mätte man också hur djupt impregneringen hade trängt in.

Det visar sig alltså att betong suger upp mer vatten om den har blivit klottersanerad före impregneringen. Klottersaneringen försvårar inträngningen av impregneringsmedel i betongen, vilket också syns på mätvärdena för inträngningsdjupen i de olika ­fallen.

Behandl i ng

Absorpti on % efter 56 dygn

Impregneri ngsdj up medel

Impregneri ngsdj up mi n

Sanering + IBTE- vätska

3,13

7, 6

5, 0

IBTE- vätska ( ref)

2,23

9, 6

6, 0

Sanering + IBTE- gel

1,89

>20, 5

15,0

IBTE- gel ( ref)

1,21

>21, 3

17,0

57

Skydd mot klotter Att lösa klotterproblem för svårt klotterutsatta konstruktioner genom sanering med kemiska medel eller blästring så snart konstruktionerna klottrats ned är kostsamt och leder dessutom så småningom till beständighetsproblem genom att det täckande betongskiktet successivt avverkas.

För att underlätta rengöringen av betongytor från s k graffiti har under senare år utvecklats olika typer av klotterskydd. De kan vara av typen offerskydd som spolas av tillsammans med klotterfärgen, eller av resistens typ. Offerskydd är de som är mest använda.

Det första klotterskyddet som kom ut på marknaden underlättade rengöringen av nedklottrade betongytor avsevärt. Laboratorieundersökningar på klotterskyddade provkroppar visade dock att detta klotterskyddspreparat var relativt diffusionstätt. Man började oroa sig för att betongen bakom klotterskyddet skulle bli fuktanrikat och därmed riskera att frysa sönder.

För att värna om betongens framtida beständighet upprättade Materialprovningen tillsammans med Vägverket en kravspecifikation för klotterskydd. Den finns numera inskriven i BRO 94.

Ett av kraven är just att preparaten skall ha ett visst mått av diffusionsöppenhet.

Det har lett till att skyddspreparaten förändrats och blivit mera öppna och det finns idag ett antal medel av offerkaraktär som uppfyller nämnda krav.

Sett från betongunderhållssynpunkt är det bra att använda klotterskydd eftersom de gör det möjligt att ta bort klotter utan alltför stor avverkning av betongytan, men de måste uppfylla vissa krav så att de inte orsakar problem med skador på betongen i framtiden.

Skydd mot såväl salt och vatten som klotter Oftast vill man ha ett skydd mot såväl salt och vatten som klotter.

Silanbehandlingar ger ett visst skydd mot vattenbaserade klotterfärger, men inget skydd mot lösningsmedelsbaserade färger. Å andra sidan visar laboratorieförsök att de klotterskyddspreparat som huvudsakligen används idag inte ger något som helst skydd mot salt och vatten.

58

Man måste därför göra en dubbel behandling, först en silanbehandling, därefter en klotterskyddsbehandling. Det är då viktigt att silanbehandlingen har ett stort inträngningsdjup.

Klotterskydd Silan

En laboratorieundersökning har visat att det klotterskyddsmedel som mestadels används idag tränger in något i betongen och lägger sig över den tidigare utförda silanbehandlingen. Eftersom silanet är instängt under klotterskyddsmedlet, som inte är hydrofobt, finns det inte längre någon vattenavstötande effekt vid betongytan. Då måste det finnas silan som har trängt in djupare in i betongen än klotterskyddsmedlet, för att behandlingen ska ha en vattenavstötande och skyddande effekt. Djupimpregnering med gelmetoden är därför att rekommendera på betong som ska klotterskyddas efter impregneringen.

59

Bilaga 1

Ekonomisk kalkyl Förutsättningar Realränta = 5 % Kostnad för avstängningar, trafikanordningar skylift etc = A SEK/m2

Vätska Kostnad för vätska = 95 kr/lit Vätskeåtgång = 0,5 lit/behandling Kostnad för högtryckstvätt = 15 kr/m2 Kostnad för applicering av vätska = 15 kr/m2 Livslängd för vätskebehandling = 10 år

Gel Geltjocklek = 1 mm Gelspill = 30 % Kostnad för gel = 145 kr/lit Kostnad för applicering av gel = 30 kr/m2 Kostnad för borttagning av gel = 15 kr/m2 Livslängd för gelbehandling förutsätts bli > 30 år

Kalkyl

Vätska Gel Fasta kostnader Avstängningar, trafikanordningar, skylift m m A A Förtvätt 15 – Borttagning av gel 15 Rörliga kostnader Material 47,5 188 Arbete 15 30 Summa A+77,5 A+233

60

Nuvärde för vätskebehandling Behandling år 0 (A + 77,5) · 1.00 Behandling år 1 (A + 77,5) · 0,95 Behandling år 11 (A + 77,5) · 0,58 Behandling år 21 (A + 77,5) · 0,36 Summa (A + 77,5) · 2,89

Sammanfattning Totalkostnad för vätska 2,89 A + 224 kr/m2 Totalkostnad för gel A + 233 kr/m2 Totalkostnad SEK/m2 600

Vätska Gel T=1 mm

500 400 300 200 100 0

0

20

100 60 80 Kostnad för avstängning mm SEK/m2

40

Det är ekonomiskt fördelaktigt att djupimpregnera med gel jämfört med att vätske­impregnera redan där kringkostnaderna för avstängningar, trafikanordningar mm är obetydliga (A = 5 kr/m2). Vid ökande kringkostnader blir skillnaden till gelens förmån alltmer påtaglig.

61

Bilaga 2

BROUNDERHÅLL

Arb.beskr. nr 1/1996

1996-09-09

ARBETSBESKRIVNING FÖR IMPREGNERING MED VÄTSKA 1. Förbehandling Ev. klotter avlägsnas genom sandblästring. Kemisk klottersanering får ej tillämpas.

Gammal betong skall högtryckstvättas. Vattnet skall ha en temperatur av 80-90°C och hålla ett tryck av minst 160 bar.

Rengöringstillsatser får ej användas. Avståndet mellan betong och munstycke skall vara ca 10 cm.

Tvättning skall ske tills ingen färgskiftning kan synas om man tvättar mer.

2. Impregnering Betongen skall ha uppnått 28 dygns ålder före behandlingen.

Vid impregnering skall betongytan vara så torr som möjligt och impregneringsvätskan får därför påföras tidigast 7 dygn efter en högtryckstvätt eller 12 timmar efter ett regn.

Impregneringsmedlet skall vara en koncentrerad silan som är godkänd av Stockholm Konsult, Materialprov­ningen. (För närvarande Hüls Dynasylan BHN och Wacker 1701) Impregneringsvätskan skall påföras flödigt så att en vätskefilm bildas. Impregneringsvätskan skall påföras i två (2) omgångar med ca 1 dygns mellanrum. Vätskeåtgången bör ligga mellan 0,4 och 0,6 l/m2 totalt.

Påläggning sker lämpligast med lågtrycksspruta eller med roller.

Impregnering får ej utföras vid lufttemperatur lägre än +5°C. 3. Kvalitetskontroll Tidigast 2 veckor efter utförd behandling utborras minst 3 st 50 mm långa kärnor, ø50 mm för varje påbörjad 1000 m2 behandlad yta.

På kärnorna utförs mätning av impregneringsmedlets inträngningsdjup av ett för denna provnings­metod ackrediterat laboratorium.

Uppmätta inträngningsdjup införs på revisionsritningarna. Åke Bjurholm

Folke Karlsson

62

Bilaga 3

BROUNDERHÅLL

Arb.beskr. nr 2/1996

1996-09-09

ARBETSBESKRIVNING FÖR DJUPIMPREGNERING 1. Förbehandling Ev. klotter avlägsnas genom sandblästring. Kemisk klottersanering får ej tillämpas.

Vid måttlig nedsmutsning av betongen utförs ingen högtryckstvätt före gelbehandling.

Vid kraftig nedsmutsning utförs högtryckstvätt av betongen. Vattnet skall ha en temperatur av 80-90°C och hålla ett tryck av minst 160 bar.

Rengöringstillsatser får ej användas och avståndet mellan betong och munstycke skall vara ca 10 cm.

2. Impregnering Betongen skall ha uppnått 28 dygns ålder före behandlingen.

Vid impregnering skall betongytan vara så torr som möjligt och impregneringsgelen får därför påföras tidigast 7 dygn efter en högtryckstvätt eller 12 timmar efter ett regn.

Impregneringsgelen skall innehålla en koncentrerad silan som är godkänd av Stockholm Konsult, Material­provningen. (För närvarande Hüls Dynasylan BHN och Wacker 1701) Impregneringsgelen skall påföras i ett lager som är 0.8-1.2 mm tjockt.

Påläggning sker lämpligast med roller eller med spruta.

Impregnering får ej utföras vid lufttemperatur lägre än +5°C. När gelen har torkat ut avlägsnas gelresterna med hjälp av en kvast eller genom högtryckstvätt.

3. Kvalitetskontroll Tidigast 2 veckor efter utförd behandling utborras minst 3 st 50 mm långa kärnor, ø50 mm, för varje påbörjad 1000 m2 behandlad yta.

På kärnorna utförs mätning av impregneringsmedlets inträngningsdjup av ett för denna provningsmetod ackredite­rat laboratorium.

Uppmätta inträngningsdjup införs på revisionsritningarna.

63

Referenser 1. Veikko Lehtonen: ”Impregnering av betong och armering minskar risken för armerings­korrosion”. Stockholm Konsult, Materialprovningen, rapport nr 744195.

64

BEVARE MIG

VÄL Bevara betongen — impregnera!

Fukt och salt förstör våra broar och andra betongkonstruktioner. Stora dyrbara reparationer väntar om vi inte gör något.

Att impregnera betongen mot fukt förhindrar eller fördröjer skadorna.

Det finns mycket pengar att tjäna på att impregnera. Det är mångdubbelt dyrare att reparera en bro än att impregnera den för att slippa skador. En ny metod gör dessutom att impregneringen håller mycket länge och inte behöver förnyas.

Klotter är också ett problem för betongen. Sanering av klotter kan skada betongen. Klotterskyddsmedel kan slå ut skyddet mot fukt.

I den här skriften få du veta varför betongen skadas, hur betongen kan behandlas mot fukt och hur klotter kan bekämpas utan att betongen tar skada. Den bygger på erfarenheter från Stockholm Konsult, Materialprovningen och kan beställas från Kommentus förlag, tfn 08-709 59 90, fax 08-709 59 80.

ISBN 91-7099-637-7

SVENSKA KOMMUNFÖRBUNDET