Metod att förutsäga livslängden hos betong i utsatta miljöer
Anders Lindvall har i ett doktorsarbete på Chalmers studerat hur konstruktioner av armerad betong påverkas av klorider från salt i miljön. Han har undersökt betongkonstruktioner både i vägmiljö och i marin miljö. Genom att utveckla modeller för miljöpåverkan på konstruktioner av betong har han tagit fram metoder för att beräkna livslängden hos, till exempel, vägbroar.
Kostnaderna för reparationer och underhåll av armerade betongkonstruktioner har ökat mycket under de senaste tio åren. En stor del av dessa kostnader beror på miljöpåverkan på konstruktionen. Klorider från salt är helt klart en bov i dramat. För att minska underhållskostnaderna behöver man ta med inverkan av miljön när man vill förutsäga konstruktionens beständighet och behovet av framtida underhåll.
Det finns två principiella metoder för att bestämma livslängden hos armerade betongkonstruktioner: föreskrivande och funktionsbaserade regler. Föreskrivande regler är baserade på erfarenheter från gamla konstruktioner, där livslängden uttrycks i form av tumregler. Med funktionsbaserade regler uttrycks livslängden som önskvärd funktion hos konstruktionen. I och med att funktionsbaserade regler börjar användas finns det ett behov att bättre beskriva exponeringsmiljön för armerade betongkonstruktioner.
Vanligen är miljöpåverkan beskriven med en grov indelning i exponeringszoner, utan speciellt stor hänsyn till de verkliga exponeringsförhållandena. Alternativt kan erfarenheter från betong, som varit exponerade i en miljö liknande den där den aktuella konstruktionen finns eller skall byggas, användas. Detta innebär att en livslängdsdimensionering, och planering av framtida underhåll, baseras på ett ofta bristfälligt underlag som också kan ha stora osäkerheter.
Syftet med Anders Lindvalls studie har därför varit att beskriva och ytterligare förklara inverkan från exponeringsmiljön på armerade betongkonstruktioner och deras livslängd. Eventuella effekter från materialsammansättning och utförande har inte studerats. Studien har varit inriktad på att undersöka miljöpåverkan på betongkonstruktioner i marina miljöer och vägmiljöer som är exponerade för kloridjoner från havsvatten och tösalt.
Resultaten från studien visar att miljöpåverkan och dess variation har stor inverkan på livslängden hos konstruktionen. Studien visar också att det är svårt att jämföra olika konstruktioner med varandra eftersom kvaliteten på betongen varierar och temperatur och luftfuktighet som påverkar betongens livslängd kan variera mycket lokalt och till och med inom samma konstruktion. Exempel på faktorer som inverkar på betongen i marin miljö är kloridkoncentration i havsvatten, avståndet till vattenytan (både horisontellt och vertikalt) samt ytorientering. I vägmiljö påverkas miljön av vilken typ och mängd av tösalt som används samt hur klorider transporteras från vägbanan till omgivningen. Transporten av klorider till omgivningen påverkas av exempelvis fuktigheten på vägbanan samt trafiken (t.ex. typ av fordon och hastigheter). Konstruktionen påverkas av avståndet till och höjd över vägbanan och orienteringen mot trafiken.
Anders Lindvall har placerat betongprovkroppar på tolv olika platser runt om i världen för att undersöka hur miljöpåverkan varierar. Han konstaterar att i havsmiljö ökar kloridhalten i betongen med sjunkande temperatur hos havsvattnet. Dessutom varierar kloridkoncentrationen i havsvattnet över året både periodmässigt och slumpmässigt. Exempel på sådana miljöer är norska fjordar samt Öresund och Kattegatt beroende på effekter från snösmältning samt ström- och vindriktningar.
I vägmiljö har Anders Lindvall studerat både existerande vägbroar och provkroppar. Avståndet till vägbanan, och ytornas orientering till trafiken är faktorer som påverkar kloridupptaget i betongen. Kloriderna kan tas upp dels ur luften, dels ur skvätt från vägbanan. Jämförelser mellan olika vintrar är svåra att göra eftersom användningen av tösalt varierar beroende på vädret.
De modeller för påverkan från kloridjoner som utarbetats tar hänsyn till fukt- och temperaturförhållanden i betongen, horisontellt avstånd till kloridkällan, ytorientering, etc.Med hjälp av dessa modeller kan man beräkna hur djupt kloriderna tränger in i betongen och jämföra med den kritiska kloridhalten, det vill säga den kloridhalt i betongen vid vilken korrosion på armeringen börjar. Baserat på dessa beräkningar kan man bestämma det täckande betongskikt som behövs för att uppnå önskvärd livslängd på konstruktionen
Avhandlingen ”Environmental actions on concrete exposed in marine and road environments and its response” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers den 5 december.
Kontaktinformation
För mer information, kontakta:
Anders Lindvall, Institutionen för byggnadsteknologi, Chalmers tekniska högskola
Tel: 031-772 2302
E-post: lindvall@bm.chalmers.se
