PIANC NORGE NORSK HAVNEINGENIØRFORENING Tilknyttet TEKNA, Postboks 2312 Solli, 0201 Oslo, Telefon: , Telefax:

Transkript

1 PIANC NORGE NORSK HAVNEINGENIØRFORENING Tilknyttet TEKNA, Postboks 2312 Solli, 0201 Oslo, Telefon: , Telefax: BESTANDIGE BETONGKAIER DEL 2: Praktiske retningslinjer for bestandighetsprosjektering og kvalitetskontroll av betongarbeider 3. Utgave 2009

2 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 2 av 73 FORORD TIL FØRSTE UTGAVE Selv om både prosjektering og produksjon av betongkaier er blitt betydelig forbedret i løpet av de senere år, foregår det fortsatt en lite oversiktlig og ukontrollert saltinntrengning med etterfølgende armeringskorrosjon på relativt nye betongkonstruksjoner langs norskekysten [1]. Selv om det i 2003 kom en ny revidert betongstandard med skjerpede krav til bestandighet, er også disse bestandighetskravene bare basert på noen beskrivende minimumskrav til hvorledes betongen skal sammensettes og betongarbeidene utføres [2]. Da oppnådd bestandighet basert på et slikt grunnlag verken er entydig eller lar seg etterprøve og kontrollere i løpet av byggeperioden, blir derfor nye havnekonstruksjoner i betong fortsatt overlevert byggherren uten noen dokumentasjon av at spesifiserte bestandighetskrav er blitt oppnådd. Samtidig viser omfattende erfaringer at svært mange av de bestandighetsproblemer som ofte oppstår etter noen år kan tilbakeføres til mangelfull kvalitetskontroll og problemer i byggeperioden. Det er derfor stadig flere byggherrer som er villig til å investere noe ekstra utover standardens minimumskrav til bestandighet for å oppnå en økt og mer kontrollert sikkerhet mot armeringskorrosjon. Som resultat av en bestandighetsprosjektering av en aktuell konstruksjon i et aktuelt miljø er det mulig å spesifisere en type bestandighetskrav som både lar seg etterprøve og regelmessig kontrollere i løpet av byggeperioden. Derved blir det også mulig å gi byggherren en dokumentasjon på at spesifiserte bestandighetskrav blir oppnådd før konstruksjonen formelt blir overlevert. Det nye grunnlaget for bestandighetsprosjektering og kvalitetskontroll som er beskrevet i det etterfølgende, omfatter også retningslinjer for hvorledes den nye konstruksjonen senere bør driftes og vedlikeholdes i bruksperioden. Dette er bakgrunnen for at Norsk Havneingeniørforening har framlagt noen anbefalte kravspesifikasjoner for å sikre nye havnekonstruksjoner i betong en økt og mer kontrollert bestandighet [3]. Samtidig har Norsk Havneingeniørforening fått Institutt for konstruksjonsteknikk ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet - NTNU til å utarbeide de foreliggende praktiske retningslinjer som gjør det mulig å kunne gjennomføre en bestandighetsprosjektering med etterfølgende kvalitetskontroll av alle betongarbeider. Ved NTNU har dette arbeidet vært gjennomført av en intern arbeidsgruppe som har bestått av følgende personer: - Odd E. Gjørv, Professor, Dr.techn. - Miguel Ferreira, Sivilingeniør - Ozkan Sengul, Sivilingeniør - Vemund Årskog, Sivilingeniør Oslo, 7. desember, 2004 Tore Lundestad Norsk Havneingeniørforening FORORD TIL ANDRE UTGAVE Etter at de anbefalte kravspesifikasjoner og praktiske retningslinjer for en økt og mer kontrollert sikkerhet mot armeringskorrosjon ble utarbeidet i 2004, har begge de aktuelle dokumenter både vært ute på høring og vært utprøvd på flere nye kommersielle utbygningsprosjekter. Samtidig har det nye prosjekteringsgrunnlaget vært presentert på en

3 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 3 av 73 rekke nasjonale og internasjonale faglige møter og konferanser. Basert på alle de tilbakemeldinger som er mottatt og de praktiske erfaringer som hittil er oppnådd, har begge de aktuelle dokumenter nå blitt oppgradert og justert i form av nye reviderte utgaver [4,5]. Oslo, 28. mars, 2007 Tore Lundestad Norsk Havneingeniørforening FORORD TIL TREDJE UTGAVE Etter at Norsk Havneingeniørforenings anbefalte kravspesifikasjoner for mer bestandige betongkaier har vært anvendt på enda flere nye utbygningsprosjekter, er også en del av disse erfaringene nå innarbeidet i de tredje reviderte utgaver både av foreliggende kravspesifikasjoner [6] og praktiske retningslinjer. Samtidig er alle erfaringene nå også oppsummert og publisert i form av en mer detaljert publikasjon for det internasjonale fagmiljø [7]. For alle de utbygningsprosjektene hvor våre anbefalinger har vært anvendt har det vist seg at den gjennomførte bestandighetsprosjektering med den etterfølgende, funksjonsbaserte kvalitetskontroll av alle betongarbeider har vært av avgjørende betydning for å oppnå en bedre og mer kontrollert byggverkskvalitet. Den økte fokus på kvalitetskontroll og dokumentasjon av oppnådd bestandighet og byggverkskvalitet har også i seg selv vist seg å ha en høyst positiv effekt på kvaliteten av de utførte betongarbeider. Da mange av de bestandighetsproblemer som ofte oppstår etter noen år kan tilbakeføres til mangelfull kvalitetskontroll og problemer i byggeperioden, har det vært meget viktig for byggherren å få en best mulig dokumentasjon av at spesifiserte bestandighetskrav er blitt oppfylt før den aktuelle konstruksjon formelt er blitt overtatt fra entreprenøren. Til slutt vil vi få takke både Oslo Havn KF og Tjuvholmen KS for at vi har fått lov til å publisere resultater og erfaringer fra den gjennomførte bestandighetsprosjektering med den etterfølgende kvalitetskontroll av alle betongarbeider på noen av deres nye utbygningsprosjekter i Oslo havneområde. Oslo, 15. april, 2009 Tore Lundestad/Roar Johansen PIANC Norge/ Norsk Havneingeniørforening

4 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 4 av 73 INNHOLDSFORTEGNELSE FORORD TIL FØRSTE UTGAVE, 2 FORORD TIL ANDRE UTGAVE, 2 FORORD TIL TREDJE UTGAVE, 3 SAMMENDRAG, 7 1 INNLEDNING, 9 2 SANNSYNLIGHET FOR ARMERINGSKORROSJON, Generelt, Beregning av kloridinntrengning, Beregning av sannsynlighet, Sannsynlighet for armeringskorrosjon, Aktuelle inngangsparametere, Miljøbelastning, 15 - Kloridbelastning, 15 - Temperatur, Betongkvalitet, 19 - Kloriddiffusivitet, 19 - Kloriddiffusivitetens tidsavhengighet, 21 - Kritisk kloridinnhold, Betongoverdekning, Bestandighetsanalyse, Generelt, Effekt av kloriddiffusivitet, Effekt av betongoverdekning, Vurdering av oppnådde resultater, 28 3 EKSTRA STRATEGIER OG BESKYTTELSESTILTAK, Generelt, Rustfri armering, Katodisk forebygging, Overflatebeskyttelse av betong, Andre beskyttelsestiltak, 33 4 KVALITETSKONTROLL AV BETONGARBEIDER, Generelt, Kloriddiffusivitet, 34

5 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 5 av Betongoverdekning, Elektrisk kontinuitet, 37 5 OPPNÅDD BYGGVERKSKVALITET, Generelt, Samsvar med spesifisert bestandighet, Bestandighet på byggeplass, Potensiell bestandighet, 39 6 TILSTANDSKONTROLL OG FOREBYGGENDE VEDLIKEHOLD, Generelt, Kontroll av kloridinntrengning, Sannsynlighet for armeringskorrosjon, Aktuelle beskyttelsestiltak, 42 7 PRAKTISKE ANVENDELSER, Generelt, Nye Filipstadkaia, Oslo (2002), Generelt, Oppnådd bestandighet, Bestandighet på byggeplass, Potensiell bestandighet, Containerterminal Sjursøya, Oslo (2007), Generelt, Spesifisert bestandighet, Samsvar med spesifisert bestandighet, Bestandighet på byggeplass, Potensiell bestandighet, Nye Tjuvholmen, Oslo (2005 -), Generelt, Spesifisert bestandighet, Samsvar med spesifisert bestandighet, Bestandighet på byggeplass, Potensiell bestandighet, Vurdering av oppnådde resultater, 58 8 REFERANSER, 59

6 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 6 av 73 VEDLEGG A: MÅLING AV BETONGENS KLORIDDIFFUSIVITET, 66 Generelt, 66 Betongprøver, 66 Måleprosedyre, 66 Vurdering av resultater, 68 VEDLEGG B: MÅLING AV BETONGENS ELEKTRISKE MOTSTANDSEVNE, 69 Generelt, 69 Måleprosedyre, 70 Vurdering av resultater, 72 VEDLEGG C: MÅLING AV ELEKTRISK KONTINUITET I ARMERINGSSYSTEMET, 73 Generelt, 73 Måleprosedyre, 73

7 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 7 av 73 SAMMENDRAG Del 1 av de foreliggende dokumenter utgitt av PIANC Norge/Norsk Havneingeniørforening omfatter anbefalte kravspesifikasjoner for å oppnå en økt og mer kontrollert sikkerhet mot armeringskorrosjon i nye havnekonstruksjoner av betong. Det foreliggende dokument (Del 2) beskriver hvorledes det er mulig å gjennomføre en bestandighetsprosjektering med den etterfølgende kvalitetskontroll av alle betongarbeider. Det er dette som danner det tekniske grunnlaget for å kunne tilfredsstille de anbefalte kravspesifikasjoner i Del 1. Omfattende erfaringer viser at bestandigheten av betongkonstruksjoner ikke bare er avhengig av prosjektering og materialbruk men også av selve utførelsen. Når en betongkonstruksjon står ferdig, vil den oppnådde byggverkskvalitet alltid vise store variasjoner, og i utsatte miljø vil enhver svakhet i konstruksjonen snart bli avslørt uavhengig av hvilke spesifikasjoner og delmaterialer som har vært anvendt. For bedre å kunne ta hensyn til alle disse variasjoner har PIANC Norge/Norsk Havneingeniørforening basert sine anbefalinger og retningslinjer på en sannsynlighetsbasert bestandighetsprosjektering. Det overordnede kvalitetskrav til konstruksjonenes bestandighet blir derfor basert på at sannsynligheten for armeringskorrosjon ikke skal overskride en gitt verdi i løpet av en gitt bruksperiode. For nye havnekonstruksjoner i betong hvor sikkerhet, bestandighet og levealder er av stor og spesiell viktighet blir det anbefalt en bruksperiode på minst 100 år før sannsynligheten for armeringskorrosjon overskrider en øvre grense på 10 %. En slik øvre sannsynlighetsgrense for påbegynt skadeutvikling er i overensstemmelse med norsk standard for pålitelighet av konstruksjoner. De foreliggende retningslinjer beskriver hvorledes det er mulig å gjennomføre en beregning av sannsynligheten for framtidig korrosjon. Å angi en sannsynlighet for armeringskorrosjon utover en bruksperiode på 150 år er imidlertid verken gyldig eller relevant basert på det eksisterende teoretiske prosjekteringsgrunnlag. For en bruksperiode utover 150 år må derfor konstruksjonenes bestandighet ytterligere sikres med ekstra strategier og beskyttelsestiltak slik som også beskrives i de foreliggende retningslinjer. Da mange av de bestandighetsproblemer som ofte oppstår etter noen år kan tilbakeføres til mangelfull kvalitetskontroll og problemer i byggeperioden, er det helt avgjørende å fokusere på kvaliteten av oppnådd byggverkskvalitet før det blir mulig å oppnå en mer kontrollert bestandighet. Derfor legger PIANC Norge/Norsk Havneingeniørforening stor vekt på at det også blir gjennomført en funksjonsbasert kvalitetskontroll av alle betongarbeider som sikrer at den bestandighet som blir spesifisert også blir oppnådd i løpet av byggeperioden. Det er meget viktig å få dokumentert et slikt samsvar med spesifisert bestandighet før den aktuelle konstruksjon formelt blir overlevert til byggherren. Basert på det spesifiserte krav til sannsynlighet for armeringskorrosjon blir det mulig å stille kombinerte krav til betongkvalitet og betongoverdekning. I det eksisterende prosjekteringsgrunnlag blir kravet til betongkvalitet basert på betongens motstandsevne mot kloridinntrengning, dvs. betongens kloriddiffusivitet. Betongens kloriddiffusivitet er en meget viktig materialegenskap som gjenspeiler betongens evne til å holde kloridene ute i et fuktig, kloridholdig miljø. Betongens kloriddiffusivitet kan imidlertid være høyst forskjellig for forskjellige typer betong som alle oppfyller det samme krav til betongens masseforhold. Basert på en definert prøvningsmetode er betongens kloriddiffusivitet en materialegenskap som både lar seg etterprøve og kontrollere i løpet av byggeperioden. For en aktuell konstruksjon er det derfor de oppnådde kontrollverdier for betongens kloriddiffusivitet og betongoverdekning i løpet av byggeperioden som blir avgjørende for å få dokumentert at det spesifiserte krav til konstruksjonens bestandighet blir oppfylt. De foreliggende retningslinjer beskriver hvorledes en slik funksjonsbasert kvalitetskontroll i praksis kan gjennomføres.

8 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 8 av 73 Da oppnådd bestandighet basert på kontroll av små laboratorieprøver kan være nokså forskjellig fra oppnådd bestandighet i den aktuelle konstruksjon, blir det også anbefalt at det framskaffes en viss tilleggsdokumentasjon av oppnådd bestandighet på byggeplass. Både spesifisert bestandighet basert på små laboratorieprøver etter 28 døgn og oppnådd bestandighet på byggeplass i løpet av byggeperioden er imidlertid basert på en ufullstendig utvikling av betongens kloriddiffusivitet. Derfor blir det også anbefalt at det framskaffes en ytterligere dokumentasjon av konstruksjonens potensielle bestandighet basert på en mer fullstendig herdning og utvikling av betongens kloriddiffusivitet. De foreliggende retningslinjer beskriver også hvorledes en slik tilleggsdokumentasjon kan framskaffes. Selv om de strengeste krav til konstruksjonens bestandighet både blir spesifisert og oppfylt i løpet av byggeperioden, viser det seg at alle betongkonstruksjoner i utsatte miljø alltid vil få en viss kloridinntrengning i konstruksjonenes bruksperiode, og kanskje allerede i løpet av konstruksjonenes byggeperiode før betongen har rukket å oppnå en tilstrekkelig herdning og tetthet. Hastigheten av denne kloridinntrengning vil imidlertid variere fra konstruksjon til konstruksjon. I praksis er det derfor bare en regelmessig kontroll og overvåkning av den virkelige kloridinntrengning i konstruksjonens driftsfase kombinert med effektive beskyttelsestiltak som kan gi konstruksjonen en mer kontrollert bestandighet og levealder. PIANC Norge/Norsk Havneingeniørforening legger derfor stor vekt på at det i løpet av bestandighetsprosjekteringen også blir utarbeidet en drifts- og vedlikeholdsplan for den aktuelle konstruksjon. De foreliggende retningslinjer angir hvorledes en slik drifts- og vedlikeholdsplan bør registrere og kontrollere den virkelige kloridinntrengning i løpet av konstruksjonens driftsfase.

9 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 9 av 73 1 INNLEDNING I løpet av de senere år har det både nasjonalt og internasjonalt vært gjennomført en omfattende forskningsvirksomhet for bedre å kunne forstå og kontrollere de forskjellige nedbrytningsprosesser som til dels skaper store drifts- og vedlikeholdsproblemer for mange av våre viktige infrastrukturkonstruksjoner av betong [7-9]. Spesielt har det vært gjennomført mye forskningsvirksomhet på betongkonstruksjoners bestandighet i marine miljø [10-18]. Aldri før har så mye kunnskap om betongkonstruksjoners bestandighet og levealder vært tilgjengelig, og den store utfordring for bygg- og anleggsbransjen er derfor å få utnyttet og anvendt mer av all denne kunnskap for å oppnå en økt og mer kontrollert sikkerhet mot skadeutvikling i nye konstruksjoner. Spesielt for kloridholdige miljøpåkjenninger har det vist seg at eksisterende og tradisjonelle prosedyrer og praksis for prosjektering og utførelse ikke gir en tilstrekkelig pålitelig og kontrollert bestandighet (figur 1). Figur 1. Turistskipskaia (1993) i Trondheim fikk kloridinntrengning og armeringskorrosjon i løpet av en driftsperiode på ca. 8 år. Basert på senere års forskning og utvikling på levetids- og bestandighetsprosjektering av betongkonstruksjoner er det nå mulig både å prosjektere og utføre nye betongkonstruksjoner i marine miljø med en økt og mer kontrollert sikkerhet mot armeringskorrosjon enn hva som tidligere har vært teknisk og økonomisk mulig. Basert på de bestandighetskrav som framkommer fra en slik prosjektering er det utviklet nye prosedyrer og rutiner for en bedre kvalitetskontroll og kvalitetssikring av alle betongarbeider. Det er dette som nå gjør det mulig å dokumentere at spesifiserte bestandighetskrav blir oppfylt i løpet av byggeperioden. Det er også dette som er bakgrunnen for PIANC Norge/Norsk Havneingeniørforening s anbefalte kravspesifikasjoner for å oppnå en økt og mer kontrollert sikkerhet mot armeringskorrosjon [6]. I det etterfølgende er det beskrevet hvorledes det er mulig både å gjennomføre en bestandighetsprosjektering og en funksjonsbasert kvalitetskontroll av alle betongarbeider for derved å kunne tilfredsstille de anbefalte kravspesifikasjoner. Dette omfatter følgende hovedpunkter:

10 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 10 av 73 - Sannsynlighet for armeringskorrosjon - Ekstra strategier og beskyttelsestiltak - Kvalitetskontroll av betongarbeider - Oppnådd byggverkskvalitet - Tilstandskontroll og forebyggende vedlikehold 2 SANNSYNLIGHET FOR ARMERINGSKORROSJON 2.1 Generelt For en betongkonstruksjon i et kloridholdig miljø vil det i prinsippet foregå en nedbrytning pga. armeringskorrosjon som vist på figur 2. Etter at kloridene har trengt inn til armeringsstålet og startet korrosjonsprosessen, vil det enda kunne ta noe tid, kanskje 3-5 år, før det vil oppstå noen synlige skader, og det vil enda kunne ta meget lang tid før konstruksjonens lastkapasitet blir alvorlig svekket [7,19]. Mens det hittil ikke har vært mulig å utvikle en mer komplett matematisk modell for en slik nedbrytningsprosess, finnes det imidlertid en enkel diffusjonsmodell som gjør det mulig å estimere hvor lang tid det tar før kloridene fra en gitt miljøbelastning trenger inn til armeringsstålet og dermed setter i gang korrosjonsprosessen [20,21]. Figur 2. Nedbrytning av en betongkonstruksjon pga. armeringskorrosjon [22]. Selv om det på denne måten er mulig å kunne estimere tiden fram til påbegynt armeringskorrosjon, er det viktig å være klar over at dette ikke gir noe grunnlag for å kunne vurdere den aktuelle konstruksjonens levealder. Så snart en armeringskorrosjon er påbegynt, har byggherren imidlertid fått et problem både driftsmessig og økonomisk som etter hvert også blir et vanskelig kontrollerbart sikkerhetsproblem. Som et ledd i en bestandighetsprosjektering er det derfor naturlig å gjennomføre noen bestandighetsanalyser for å oppnå en best mulig kontroll på kloridinntrengningen fram til påbegynt armeringskorrosjon. Det er i en slik tidlig fase at det både er enklest og billigst å sette i gang aktuelle beskyttelsestiltak.

11 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 11 av 73 Da både oppnådd byggverkskvalitet og aktuelle miljøbelastninger alltid viser en stor variasjon og spredning, vil også alle de inngangsparametere som inngår i beregningen av en kloridinntrengning ha en stor variasjon og usikkerhet. Det er derfor naturlig å kombinere en beregning av kloridinntrengning med en sannsynlighetsanalyse. Derved blir det mulig å kunne vurdere sannsynligheten for at kloridene skal trenge inn til armeringsstålet og starte en armeringskorrosjon i løpet av en viss bruksperiode [23]. I en bestandighetsprosjektering basert på sannsynlighetsbaserte bestandighetsanalyser må det også defineres en bruksgrensetilstand, og det er da naturlig å definere stadiet for påbegynt armeringskorrosjon som en slik tilstand. Konsekvensene av å gå utover et slikt stadium for påbegynt korrosjon vil i første omgang være av økonomisk natur, da det blir svært kostbart å reparere en kloridbasert armeringskorrosjon. I neste omgang vil imidlertid konsekvensen også være et vanskelig kontrollerbart sikkerhetsproblem. I løpet av de senere år har det skjedd en meget hurtig internasjonal utvikling på levetids- og bestandighetsprosjektering av betongkonstruksjoner i utsatte miljø [23-25]. Også her i Norge har det vært gjennomført bestandighetsprosjektering av flere nye betongkonstruksjoner i marine miljø hvor sikkerhet, bestandighet og levealder har vært av stor og spesiell viktighet. I begynnelsen var dette bare basert på retningslinjer og resultater fra det europeiske forskningsprosjektet DuraCrete [23], men etter hvert som det ble oppnådd praktiske erfaringer med en slik prosjektering, ble prosjekteringsgrunnlaget forenklet og videreutviklet til et mer brukervennlig og praktisk opplegg. I det etterfølgende er det gitt noen praktiske retningslinjer for hvorledes en bestandighetsanalyse kan gjennomføres. Først er det gitt en kort beskrivelse av det teoretiske grunnlaget for å kunne beregne inntrengningshastigheten av klorider og deretter kombinere dette med en sannsynlighetsberegning. 2.2 Beregning av kloridinntrengning I en meget forenklet form kan inntrengningshastigheten av klorider beregnes ved bruk av Fick s 2. lov for diffusjon [20,21] i kombinasjon med en tidsavhengig diffusjonskoeffisient for klorider [26,27] som vist i likningene (1) og (2): x C x, t C S 1 erf (1) 2 D( t). t hvor C(x,t) er kloridkonsentrasjonen i dybde x etter tid t, C S er kloridkonsentrasjonen på betongens overflate, D er betongens kloriddiffusjonskoeffisient og erf er en matematisk funksjon.

12 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 12 av D t t 0 ' ' t D t 0 ( ) 1 k e (2) 1 t t t I likning (2) er D 0 diffusjonskoeffisienten etter referansetiden t 0, og t er betongens alder ved klorideksponering. Parameteren α representerer diffusjonskoeffisientens tidsavhengighet, mens k e er en parameter som tar hensyn til effekten av temperatur [28]: k 1 exp be 293 T e (3) hvor exp er den eksponensielle funksjon, b e er en regressjonsparameter, and T er temperaturen. Kriteriet for armeringskorrosjon blir da: C(x) = C CR (4) hvor C(x) er kloridkonsentrasjonen i dybde med armeringen, og C CR er det kritiske kloridinnholdet i betongen som skal til for å starte en armeringskorrosjon. 2.3 Beregning av sannsynlighet For den tradisjonelle lastdimensjonering av betongkonstruksjoner er oppgaven alltid å fastlegge en lastvirkning S og en lastkapasitet R slik at dimensjoneringskriteriet blir: R S eller R S 0 (5) Når R < S vil det oppstå en feilsituasjon, og da de størrelser som inngår i R og S alltid er beheftet med en viss usikkerhet, er det i de etablerte prinsipper for lastdimensjonering tatt hensyn til dette. På samme måte som for en tradisjonell lastdimensjonering, må det også for en bestandighetsdimensjonering fastlegges en lastvirkning S som i dette tilfelle er kloridbelastningen, og en lastkapasitet R som er betongkonstruksjonens motstand mot kloridinntrengning. Selv om verken S eller R direkte kan sammenlignes i disse to forskjellige former for dimensjonering, er akseptkriteriet det samme ved at sannsynligheten for feil skal være mindre enn en gitt verdi. For en bestandighetsdimensjonering vil både R og S også være beheftet med en viss usikkerhet, og en feil blir derfor definert som sannsynligheten for påbegynt armeringskorrosjon i form av en bruksgrensetilstand (bg). Mens det i utgangspunktet ikke vil være noen overlapping mellom lastkapasiteten R, som er konstruksjonens motstand mot kloridinntrengning, og lastvirkningen S som er konstruksjonens kloridbelastning, vil det over tid foregå en gradvis overlapping fra alder t 1 til

13 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 13 av 73 alder t 2 som i prinsippet vist på figur 3. Graden av overlapping vil da til enhver tid gjenspeile feilen eller sannsynligheten for påbegynt armeringskorrosjon ved alder t bg. Figur 3. Skjematisk framstilling av en tidsavhengig pålitelighetsanalyse. I prinsippet kan feilsannsynligheten formuleres slik: P(feil) = P f = P(R S< 0) < P 0 (6) hvor P 0 er en målverdi for feilsannsynligheten. I norsk standard for pålitelighet av konstruksjoner NS-EN 3490 [29], er det for en bruksgrensetilstand angitt krav om at sannsynligheten for feil ikke skal overskride 10 %. Det er derfor også her valgt en øvre sannsynlighetsgrense på 10 % for påbegynt armeringskorrosjon som grunnlag for den etterfølgende bestandighetsprosjektering. Normalt vil feilfunksjonen inneholde flere variable som hver for seg har sine statistiske parametere. Derfor vil bruk av en slik feilfunksjon som regel kreve numeriske løsningsmetoder og bruk av spesiell programvare. Det finnes flere forskjellige matematiske metoder for å vurdere feilfunksjonen, så som: FORM (First Order Reliability Method) SORM (Second Order Reliability Method) Monte Carlo Simulering (MCS) 2.4 Sannsynlighet for armeringskorrosjon I praksis har det vist seg at en beregning av kloridinntrengning basert på Fick s 2. lov kombinert med en Monte Carlo Simulering gir et enkelt og tilstrekkelig godt grunnlag for å

14 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 14 av 73 kunne beregne feilsannsynligheten for påbegynt armeringskorrosjon i løpet av en viss bruksperiode [30,31]. For en slik kombinert beregning er det utviklet en spesiell programvare DURACON (figur 4) som gjør det mulig å gjennomføre slike beregninger av feilsannsynlighet på en meget enkel måte [32,33]. Figur 4. Åpningsvindu for programvaren DURACON [32]. Primært danner en slik sannsynlighetsberegning grunnlaget for den bestandighetsprosjektering som er beskrevet og diskutert i det etterfølgende. Som resultat av dette blir det mulig å spesifisere en viss bruksperiode før sannsynligheten for armeringskorrosjon på 10 % blir nådd. For en gitt miljøbelastning, kan det dermed spesifiseres krav både til betongkvalitet (kloriddiffusjon) og betongoverdekning som tilfredsstiller et slikt krav. For den senere driftsfase for den aktuelle konstruksjon, danner en sannsynlighetsberegning som beskrevet ovenfor også grunnlaget for den regelmessige tilstandskontroll og vurdering av behovet for aktuelle beskyttelsestiltak. Sannsynlighetsberegninger brukes da til å analysere data på observerte kloridinntrengninger. Derved blir det mulig å kunne ekstrapolere den videre kloridinntrengning og fortløpende vurdere den framtidige sannsynlighet for armeringskorrosjon. For begge kategorier av sannsynlighetsberegninger kreves noen aktuelle inngangsparametere. De inngangsparametere som inngår i prosjekteringsgrunnlaget for nye betongkonstruksjoner er beskrevet i det etterfølgende, mens de inngangsparametere som inngår i en ekstrapolasjon av kloridinntrengningen i driftsfasen, er senere beskrevet under tilstandskontroll og forebyggende vedlikehold (Kapittel 6). 2.5 Aktuelle inngangsparametere I utgangspunktet bør bestandighetsanalyser alltid inngå som en integrert del av den tidlige prosjekteringsfase av nye betongkonstruksjoner. I en slik fase må derfor det overordnede krav til konstruksjonens bestandighet være avklart, og dette kravet må være basert på en spesifisert bruksperiode før sannsynligheten for påbegynt armeringskorrosjon vil overskride den øvre grense på 10 %. For den aktuelle miljøbelastning vil bestandighetsanalyser derved gi et grunnlag for å kunne stille krav både til betongkvalitet og betongoverdekning. Før de endelige

15 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 15 av 73 krav kan spesifiseres, vil det ofte være nødvendig å gjennomføre flere beregninger av forskjellige kombinasjoner av betongkvalitet og betongoverdekning. Alle disse beregninger må imidlertid være basert på kjente data eller erfaringsbaserte verdier for følgende inngangsparametere: Miljøbelastning - Kloridbelastning, C S - Temperatur, T Betongkvalitet - Kloriddiffusivitet, D 0 - Kloriddiffusivitetens tidsavhengighet, - Kritisk kloridinnhold, C CR Betongoverdekning, X Hvis ikke noe annet skulle være kjent, er det rimelig å anta at alle disse inngangsparametere har en statistisk normalfordeling, og for samtlige parametere må det derfor foreligge aktuelle data både for middelverdi og standardavvik. I det etterfølgende er det gitt noen generelle retningslinjer for bestemmelse av de aktuelle inngangsparametere Miljøbelastning Kloridbelastning, C S For en betongkonstruksjon i et kloridholdig miljø blir kloridbelastningen (C s ) normalt definert og vurdert på grunnlag av en eller flere representative verdier for akkumulerte kloridkonsentrasjoner på konstruksjonens overflate (figur 5). En slik overflatekonsentrasjon av klorider er resultatet av en regresjonsanalyse av observerte data på kloridinntrengning og en kurvetilpasning til Fick s 2. lov. Overflatekonsentrasjon (C s ) som normalt er høyere enn den maksimalt observerte kloridkonsentrasjon i konstruksjonens yttersjikt (C max ), er primært et resultat av miljøbelastningen, men både betongkvalitet og konstruksjonens geometriske utforming vil også påvirke de akkumulerte overflatekonsentrasjoner. For alle betongkonstruksjoner vil derfor de akkumulerte overflatekonsentrasjoner alltid vise en stor variasjon og spredning. For en bestandighetsanalyse er det viktig å velge en verdi for overflatekonsentrasjonen (C s ) som er så representativ som mulig for de mest eksponerte og kritiske deler av konstruksjonen. I enkelte tilfeller kan det også være aktuelt å velge forskjellige kloridbelastninger for forskjellige deler av konstruksjonen for deretter å gjennomføre forskjellige bestandighetsanalyser for de forskjellige deler.

16 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 16 av 73 Kloridbelastning Avstand fra eksponert overflate Figur 5. Definisjon av kloridbelastningen (C S ) basert på en regresjonsanalyse og kurvetilpasning av observerte data på kloridinntrengning. For en ny konstruksjon er det kanskje ikke så enkelt å vurdere miljøbelastningen slik som beskrevet ovenfor. I løpet av de senere år har det imidlertid vært gjennomført til dels omfattende tilstandsundersøkelser av et stort antall både betongkaier og betongbruer langs norskekysten. Da måling av kloridinntrengning alltid inngår som en viktig del av slike tilstandsundersøkelser, finnes det et omfattende erfaringsmateriale for å kunne estimere aktuelle og representative verdier for miljøbelastningen, Cs. For de enkelte konstruksjoner vil overflatekonsentrasjonene av klorider øke gjennom flere år, men for de fleste miljøbelastninger vil overflatekonsentrasjonene etter hvert stabilisere seg. I utgangspunktet er det derfor naturlig å bruke slike erfaringsdata for valg av aktuelle verdier for Cs. Hvis det ikke allerede finnes slike data for en aktuell konstruksjon, finnes en del generelle erfaringer fra tidligere gjennomførte tilstandsundersøkelser både av havnekonstruksjoner og kystbruer i betong langs norskekysten slik som vist i figurene 6 og 7.

17 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 17 av Kloridbelastning, Cs (% vekt betong) Høyde over vann (m) Figur 6. Observerte verdier for kloridbelastning (Cs) på norske havnekonstruksjoner av betong [34]. Figur 7. Observerte verdier for kloridbelastning (Cs) på norske kystbruer av betong [35]. Som det framgår av figur 6, er de observerte verdier for kloridbelastning på norske havnekonstruksjoner en inngangsparameter som kan variere innen meget vide grenser. For kystbruer vil kloridbelastningen i større grad være avhengig både av bruas lokalisering og høyde over vann (figur 7). Hvis ikke noe annet skulle være kjent for en aktuell kloridbelastning, kan bestandighetsanalysene baseres på noen veiledende verdier for Cs slik som vist i tabell 1. For havnekonstruksjoner hvor betongdekket ligger like over vannflaten,

18 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 18 av 73 må kloridbelastningen generelt kunne karakteriseres som stor. Basert på de veiledende verdier som er angitt i tabell 1, vil kloridbelastningen Cs derfor kunne beskrives med en middelverdi og et standardavvik på henholdsvis 5,5 og 1,3 % av vekt sement eller bindemiddel. Da kloridkonsentrasjoner i betong noen ganger blir angitt i prosent av betongvekt og noen ganger i prosent av sementvekt, er det i figur 8 angitt et enkelt omregningsdiagram for lettere å kunne sammenligne slike verdier. Tabell 1. Veiledende verdier for kloridbelastning Cs på betongkonstruksjoner i et norsk kystmiljø. Cs (% av sementvekt) Kloridbelastning Middelverdi Standardavvik Stor 5,5 1,3 Middels 3,5 0,8 Moderat 1,5 0,5 Kloridkonsentrasjon, % betongvekt Kloridkonsentrasjon, % sementvekt. Figur 8. Sammenheng mellom kloridkonsentrasjoner i betong basert på henholdsvis betongvekt og sementvekt for betong med varierende sementinnhold [36]. Temperatur, T For en betongkonstruksjon i et gitt kloridholdig miljø, vil inntrengningshastigheten av klorider også være avhengig av temperaturen slik det framgår av likning (3). Basert på informasjon om lokale temperaturforhold kan den årlige gjennomsnittstemperatur danne grunnlag for valg av denne inngangsparameter.

19 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 19 av Betongkvalitet Kloriddiffusivitet, D 0 Gjennom mange år da betong i det vesentligste ble produsert med rene portlandsementer og enkle prosedyrer for betongproduksjon, var betongens v/c-tall den fundamentale basis både for å definere og spesifisere betongens kvalitet. Etter at en rekke forskjellige typer bindemiddel og reaktive fillere gradvis er tatt i bruk for betongproduksjon, er betongens egenskaper mer og mer blitt kontrollert av slike nye materialer. I tillegg er betongens egenskaper blitt mer kontrollert av forskjellige typer bearbeidede tilslagsmaterialer, nye tilsetningsstoffer og avansert produksjonsutstyr. Som et resultat av alt dette har det gamle og enkle begrepet v/c-tall eller masseforhold for å karakterisere betongens kvalitet gradvis mistet sin betydning, og som en konsekvens er det nå etter hvert blitt naturlig både å definere og spesifisere betongens kvalitet basert på betongens funksjonsegenskaper [37]. Spesielt er dette viktig for å definere og spesifisere betongens bestandighetsegenskaper, så som betongens kloriddiffusivitet. I prinsippet er betongens kloriddiffusivitet (D 0 ) en meget viktig materialegenskap som gjenspeiler betongens motstandsevne mot kloridinntrengning i et fuktig, kloridholdig miljø. Da D 0 for en gitt betong både kan bestemmes og kontrolleres etter vel etablerte prøvningsmetoder, kan det både stilles kvalitetskrav og gjennomføres kvalitetskontroll basert på en slik materialegenskap på samme måte som det ellers gjøres for betongens trykkfasthet. Generell erfaring viser at betongkvaliteter med et masseforhold på 0,40 eller lavere vil kunne gi en relativt høy motstandsevne mot kloridinntrengning, dvs. en lav kloriddiffusivitet D 0. Omfattende forskning har imidlertid vist at valg av sement- eller bindemiddeltype kan være vel så viktig og kanskje viktigere for betongens motstandsevne mot kloridinntrengning enn valg av masseforhold. Hvis betongens masseforhold for eksempel reduseres fra 0,45 til 0,35 for en betong basert på en ren portlandsement, vil dette bare i liten grad redusere betongens kloriddiffusivitet i forhold til hva som er mulig ved å erstatte portlandsementen for eksempel med en slaggsement [38]. Hvis slaggsementen i tillegg kombineres med pozzolanske bindemidler så som silikastøv eller flygeaske, vil dette i enda større grad øke betongens motstandsevne mot kloridinntrengning, dvs. redusere betongens kloriddiffusivitet D 0 [7]. For bestemmelse av betongens kloriddiffusivitet D 0 finnes flere forskjellige standardiserte prøvningsmetoder [39-41]. I prinsippet er alle disse prøvningsmetodene akselererte prøvningsmetoder, og som derfor alle vil gi en kloridinntrengning som er høyst forskjellig fra hva som foregår under mer naturlige forhold i en betongkonstruksjon. For en enkel og hurtig kvalitetskontroll, har det imidlertid vist seg at den såkalte RCM-metoden (NT Build 492) [41] er svært anvendbar. Da dette er en sterkt akselerert prøvningsmetode, er denne metoden i stand til å differensiere forskjellige motstandsevner mot kloridinntrengning selv for de mest tette betongkvaliteter. Da denne metoden samtidig krever en kort prøvningstid, er denne metoden også godt egnet for en regelmessig kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden. Spesielt gjelder dette når denne metoden også kombineres med bestemmelse av betongens elektriske motstandsevne slik som senere beskrevet under kapittelet kvalitetskontroll av betongarbeider (Kapittel 4). I det etterfølgende er betongens kloriddiffusivitet D 0 derfor basert på RCM-metoden slik som kort beskrevet i Vedlegg A.

20 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 20 av 73 Når det i en tidlig prosjekteringsfase skal gjennomføres sannsynlighetsbaserte bestandighetsanalyser for å kunne sammenligne og velge en av flere aktuelle betongkvaliteter, vil det normalt bli brukt en kloriddiffusivitet basert på 28 døgns standard herdning (D 28 ) på samme måte som en lastdimensjonering normalt baseres på betongens 28 døgns trykkfasthet. Både for en lastdimensjonering og bestandighetsprosjektering er det imidlertid ingen ting i veien for også å basere dette på materialegenskaper som er oppnådd etter en lengre herdeperiode enn 28 døgn. Dette kan være aktuelt for betong basert på sementer som utvikler seg mer langsomt, så som for eksempel flygeaskesementer. I løpet av byggeperioden vil en regelmessig kvalitetskontroll imidlertid normalt være basert på en 28- døgns verdi for betongens kloriddiffusivitet (D 28 ) slik som senere beskrevet under kvalitetskontroll (Kapittel 4). Ved å vannlagre noen av betongprøvene i laboratoriet utover en periode på 28 døgn, vil betongens kloriddiffusivitet som regel reduseres til en omtrent konstant verdi i løpet av en herdeperiode på ca. ett år, noe avhengig av bindemiddeltype. En slik verdi vil derfor gjenspeile den aktuelle betongens potensielle motstandsevne mot kloridinntrengning. Når konstruksjonens potensielle bestandighet skal dokumenteres, er det derfor denne verdien for betongens kloriddiffusivitet etter ett år (D 365 ) som skal benyttes som inngangsparameter for bestandighetsanalysen. Hvis kloriddiffusiviteten ytterligere reduseres utover en slik herdeperiode, vil dette bare gi resultater som ligger på den sikre side av en slik dokumentasjon. Som et empirisk grunnlag for å kunne vurdere forskjellige betongkvaliteters motstandsevne mot kloridinntrengning basert på kloriddiffusiviteten D 28, er det gitt noen veiledende verdier i tabell 2. Tabell 2. Empirisk sammenheng mellom betongens kloriddiffusivitet D 28 basert på RCM-metoden og betongens motstandsevne mot kloridinntrengning [42]. Kloriddiffusivitet, D 28 x m 2 /s > < 2.5 Motstandsevne mot kloridinntrengning Lav Moderat Høy Svært høy Særdeles høy Som grunnlag for å kunne vurdere den virkelige inntrengningshastighet av klorider som senere foregår i konstruksjonens driftsfase, må betongens kloriddiffusivitet bestemmes på en annen måte enn det som er beskrevet ovenfor. Da må betongens såkalte effektive kloriddiffusivitet bestemmes, D E. Da denne kloriddiffusiviteten (D E ) gjenspeiler den virkelige kloridinntrengning i den aktuelle konstruksjon for den gitte miljøbelastning, må D E i praksis bestemmes på basis av kontrollmålinger av den aktuelle kloridinntrengning i konstruksjonens driftsfase. Da det er nødvendig å kjenne til D E for å kunne ekstrapolere den videre kloridinntrengning i en eksisterende konstruksjon, er en nærmere beskrivelse av D E gitt under tilstandskontroll (Kapittel 6).

21 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 21 av 73 Kloriddiffusivitetens tidsavhengighet, Kloriddiffusivitetens tidsavhengighet ( er også en meget viktig materialparameter som gjenspeiler hvorledes betongens kloriddiffusivitet utvikler seg over tid. Det ligger i sakens natur at denne parameter både er avhengig av bindemiddeltype, fukt- og temperaturforhold. For en eksisterende betongkonstruksjon vil - faktoren derfor angi hvorledes den effektive kloriddiffusiviteten D E utvikler seg over tid for den aktuelle betongkonstruksjon i det aktuelle miljø. Som grunnlag for å kunne vurdere den virkelige kloridinntrengning som foregår i en konstruksjons driftsfase, må det derfor alltid brukes en kombinasjon av den effektive kloriddiffusivitet D E og den -verdi som gjelder for den aktuelle miljøbelastning. I praksis blir derfor både D E og den aktuelle -verdi bestemt fra kontrollmålinger av den aktuelle kloridinntrengning i konstruksjonens driftsfase slik som nærmere beskrevet under tilstandskontroll (Kapittel 6). Når det også i en tidlig prosjekteringsfase skal gjennomføres bestandighetsanalyser og dette bare blir basert på en kloriddiffusivitet som er bestemt med en akselerert prøvningsmetode, er det også her behov for å kombinere dette med mest mulig realistiske og representative - verdier for den aktuelle betongkvalitet og miljøbelastning. Slike -verdier må derfor også bare baseres på empiriske verdier fra tilsvarende konstruksjoner under tilsvarende miljøbelastninger. Selv om det eksisterende erfaringsgrunnlag for å kunne velge aktuelle inngangsverdier for enda er nokså mangelfullt, har det i løpet av de senere år vært gjennomført omfattende kloridundersøkelser av betongkonstruksjoner i marine miljø. Det er også gjennomført til dels omfattende feltforsøk med forskjellige betongkvaliteter og bindemidler i marine miljø. Hvis derfor ikke noe annet er kjent for en aktuell kombinasjon av betongkvalitet og miljøbelastning, kan bestandighetsanalysen baseres på noen generelle, empiriske parameterverdier for slik som vist i tabell 3. Dette er observerte gjennomsnittsverdier for aktuelle betongkvaliteter basert på forskjellige sementtyper i tidevanns- og skvalpesonen i marine miljø [23,24,43-46]. Selv om kombinasjoner med silikastøv vil redusere de aktuelle verdier for kloriddiffusivitet, tyder erfaringene på at de veiledende -verdier i tabell 3 likevel kan benyttes for å kunne sammenligne effekten av forskjellige betongkvaliteter. Tabell 3. Veiledende -verdier for betong basert på forskjellige sementtyper i tidevanns- og skvalpesonen. Betong basert på forskjellige sementtyper -parameter Middelverdi Standardavvik Portlandsementer 0,40 0,08 Slaggsementer 0,50 0,10 Flygeaskesementer 0,60 0,12 Kritisk kloridinnhold, C CR Betongens kritiske innhold av klorider for å starte en armeringskorrosjon er et meget komplisert og vanskelig definerbart begrep [47]. I praksis blir det derfor bare angitt noen empiriske verdier for hvor høye totale kloridinnhold som betongen kan inneholde under

22 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 22 av 73 forskjellige miljøforhold uten at risikoen for utvikling av armeringskorrosjon blir for høy. Når betongens kritiske kloridinnhold blir definert på en slik måte, vil slike grenseverdier kunne variere innen vide grenser avhengig av miljø og betongkvalitet. For vanlig armeringsstål i betong basert på rene portlandsementer, viser generelle erfaringer at risikoen for armeringskorrosjon er lav for et totalt kloridinnhold i betongen på under 0,40 % av sementvekt. For de aktuelle bestandighetsanalyser kan det derfor antas en slik øvre grenseverdi for betongens kritiske kloridinnhold (C CR ). Ved bruk av slaggsementer eller kombinasjoner med pozzolaner så som flygeaske og silikastøv, vil den kritiske grensen for kloridinnhold kunne bli noe redusert, men da betongens elektriske motstandsevne samtidig øker, kan C CR fortsatt antas å være konstant ca. 0,40 % av sementvekt. Hvis derfor ikke noe annet skulle være kjent for vanlig armeringsstål i en aktuell betongkvalitet, kan det fortsatt antas en veiledende middelverdi for C CR på 0,40 % av sementvekt. For en slik verdi kan det samtidig antas et standardavvik på 25 % av middelverdien. For mer korrosjonsømfintlig armeringsstål så som spennstål, kan det på tilsvarende måte antas en middelverdi for C CR på 0,1 % av sementvekt med et standardavvik på 25 % av middelverdien. Ved bruk av korrosjonstrege eller såkalte rustfrie armeringsstål vil det kritiske kloridinnhold C CR derimot kunne økes opptil 3,5 % og kanskje helt opptil 5,0 % av sementvekt avhengig av stålkvalitet [47] Betongoverdekning, X Mens det i prosjekteringsstandarden NS 3473 [48] er angitt noen aktuelle minimumskrav til betongoverdekning X min, er det i utførelsesstandarden NS 3465 [49] også angitt aktuelle toleransekrav. Den nominelle betongoverdekning X N blir derfor alltid angitt med en viss toleranse X. I utførelsesstandarden er X angitt å være + 10 mm; alternativt + 15 mm og 10 mm for tverrsnittshøyder over 250 mm. Ifølge etablerte standardkrav blir derfor minimumskravet til betongoverdekning: X min = X N - 10 mm (7) Selv om den nominelle betongoverdekning primært er ment å angi betongoverdekningen til den konstruktive armering, bør den nominelle betongoverdekning angi betongoverdekningen inn til alt innstøpt stål som kan korrodere, også eventuelle monteringsjern. Alternativt kan konvensjonelt monteringsjern erstattes med rusttrege eller rustfrie materialer. Hvis riss og sprekker først oppstår pga. korroderende monteringsjern, vil dette representere like store svakheter i konstruksjonen som andre typer riss og sprekker. Risikoen for sprekker pga korroderende monteringsjern må derfor stå i et visst forhold til de strenge risskrav som ellers eksisterer for betongkonstruksjoner i utsatte miljø. Dersom det antas at 5 % av armeringen har en overdekning som er mindre enn X min, kan bestandighetsanalysen i en tidlig prosjekteringsfase baseres på X N som middelverdi og X /1,645 som standardavvik. Derved blir det for en gitt kombinasjon av miljøbelastning og betongkvalitet mulig å kunne kvantifisere effekten av en økt betongoverdekning utover det som er angitt som minimumskrav i norsk standard. Når oppnådd byggverkskvalitet og bestandighet i løpet av byggeperioden skal dokumenteres, må bestandighetsanalysene alltid være basert på oppnådde kontrollverdier med både middelverdi og standardavvik for betongoverdekninger etter at betongen er plassert i forskallingen.

23 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 23 av Bestandighetsanalyse Generelt For å demonstrere hvorledes en beregning av sannsynlighet for armeringskorrosjon kan anvendes i en bestandighetsprosjektering av en aktuell norsk havnekonstruksjon, skal resultatene fra noen slike bestandighetsanalyser kort oppsummeres i det etterfølgende. For den aktuelle havnekonstruksjon var det en rekke bestandighetskrav som måtte oppfylles i henhold til eksisterende betongstandarder, og dette omfattet bl.a. krav både til betongens frostmotstand og motstand mot alkalireaksjoner. For den aktuelle konstruksjon var det imidlertid et primært mål å oppnå en sannsynlighet for armeringskorrosjon på under 10 % i løpet av en bruksperiode på 120 år. I en tidlig prosjekteringsfase ble arbeidet derfor konsentrert om å få utprøvd en betongkvalitet med en best mulig motstandsevne mot kloridinntrengning, dvs. å få etablert en betong med en så lav kloriddiffusivitet som mulig basert på lokale forhold. Det var også aktuelt å få vurdert effekten av en økt betongoverdekning i konstruksjonens dekkedragere utover det minimumskrav som var angitt i norsk betongstandard. For dekkedragerne var det samtidig aktuelt å få vurdert effekten av en delvis erstatning av den konvensjonelle armering med rustfri armering Effekt av kloriddiffusivitet Basert på etablerte minimumskrav etter norsk betongstandard skulle betongen ha et masseforhold som ikke overskred 0,40. Da valg av sement- eller bindemiddeltype kan være vel så viktig og kanskje viktigere for betongens kloriddiffusivitet enn valg av masseforhold, ble det gjennomført noen enkle prøveblandinger basert på fire utvalgte sementtyper med og uten tilsetning av silikastøv. De fire sementtypene omfattet en ren portlandsement (Type 1) (CEM I 52,5 LA - NORCEM Anlegg), en flygeaskesement med ca. 18 % flygeaske (Type 2) (CEM II/A V 42,5 R - NORCEM Standard FA), en slaggsement med ca. 34 % slagg (Type 3) (CEM II/B-S 42,5 R NA - EMBRA Miljøsement) og en slaggsement med ca. 70 % slagg (Type 4) (CEM III/B 42.5 LH HS - ENCI slaggsement). Alle prøveblandingene hadde en sementmengde på 390 kg/m 3 og en tilsetning av silikastøv på 39 kg/m 3 (10 %) som ga et masseforhold på 0,38. Til sammenligning ble de fire aktuelle sementtypene også utstøpt med en standard betongresept uten bruk av silikastøv (Type 5-8). Disse blandingene hadde en sementmengde på 420 kg/m 3 og et masseforhold på 0,45. Etter 28 døgns vannlagring ved 20 0 C, ble betongens kloriddiffusivitet bestemt ved bruk av RCM-metoden slik som beskrevet i Vedlegg A. Med data for alle de aktuelle betongtypene som vist i tabell 4 ble det gjennomført noen sannsynlighetsbaserte bestandighetsanalyser hvor både betongoverdekning og miljøbelastning hele tiden ble holdt konstant. For betongoverdekning ble det brukt en gjennomsnittsverdi på 70 mm med antatt normalfordeling og standardavvik på 6 mm. For kloridbelastning ble det også antatt en normalfordeling med middelverdi og standardavvik på henholdsvis 5,5 og 1,3 % av sementvekt (tabell 1). Det ble videre valgt en årlig gjennomsnittstemperatur på + 10 o C.

24 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 24 av 73 Tabell 4. Inngangsparametere for å analysere effekten av sementtype på sannsynlighet for armeringskorrosjon. Inngangsparametere Betongkvalitet D 28 (x m 2 /s) Type 1 N 1) ( 6.0;0.64) N(0.40;0.08) (CEM I 52,5 LA + 10 % CSF) Type 2 (CEM II/A V 42,5 R + 10 % CSF) N(7.0;1.09) N(0.60;0.12) Type 3 (CEM II/B - S 42,5 R NA + 10 % N(1.9;0.08) CSF) N(0.50;0.10) Type 4 (CEM III/B 42,5 LH HS + 10 % CSF) N(1.8;0.15) Type 5 (CEM I 52,5 LA) N(13.3;0.83) N(0.40;0.08) Type 6 (CEM II/A V 42,5 R) N(12.8;1.03) N(0.60;0.12) Type 7 (CEM II/B - S 42,5 R NA) N(7.2;1.16) Type 8 (CEM III/B 42,5 LH HS) N(6.7;0.75) N(0.50;0.10) 1) Normalfordeling med middelverdi og standardavvik C CR (% sementvekt) N(0.40;0.08) Selv om alle betongblandingene med lavt masseforhold og bruk av silikastøv tilfredsstilte eksisterende bestandighetskrav etter gjeldende betongstandard [2], viser resultatene i figur 9 at de forskjellige betongkvalitetene ville gi stor forskjell i sannsynlighet for armeringskorrosjon. Således ville den rene portlandsementen (Type 1) bare gi en driftsperiode på ca. 25 år før det aktuelle sannsynlighetsnivå på 10 % ville bli overskredet, mens flygeaskesementen (Type 2) ville gi en driftsperiode på ca. 40 år. Det var bare de to slaggsementene med henholdsvis 34 % slagg (Type 3) og 70 % slagg (Type 4) som ville tilfredsstille det ovennevnte sannsynlighetskrav på 10 % i løpet av en driftsperiode på 120 år.

25 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 25 av 73 Sannsynlighet for korrosjon (%) Type 3 og 4 Driftsperiode (år) Figur 9. Effekt av sementtype på sannsynlighet for armeringskorrosjon i en relativ tett betong (v/b = 0,38). Som det framgår av figur 10 var effekten av sementtype enda viktigere når sementene ble utprøvd i en mer porøs betong uten bruk av silikastøv. Den rene portlandsementen (Type 5) og flygeaskesementen (Type 6) ville da bare gi bruksperioder på henholdsvis ca. 10 og ca. 20 år før en sannsynlighet på 10 % for armeringskorrosjon ville bli overskredet. Begge slaggsementene (Type 7 og 8) ville her gi driftsperioder på år.

26 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 26 av 73 Sannsynlighet for korrosjon (%) Driftsperiode (år) Figur 10. Effekt av sementtype på sannsynlighet for armeringskorrosjon i en relativt porøs betong (v/b = 0,45). For den aktuelle havnekonstruksjon var det bare de to aktuelle slaggsementene i kombinasjon med silikastøv som med god margin ville tilfredsstille det spesifiserte bestandighetskrav på 10 % sannsynlighet for armeringskorrosjon i løpet av en bruksperiode på 120 år. Hvis slike slaggsementer blir brukt i en mer porøs betong, dvs i betongkvaliteter med masseforhold høyere enn ca. 0,40, vil betongen erfaringsmessig kunne få en noe redusert frostbestandighet i forhold til bruk av andre sementtyper. For betongkonstruksjoner i utsatte miljø er det imidlertid bare aktuelt å bruke høye betongkvaliteter, dvs. betong med masseforhold som ikke overskrider 0,40. For slike betongkvaliteter er det godt dokumentert at slaggsementer selv med høye slagginnhold på opptil 70 % kan brukes i selv de mest frostpåkjennte betongkonstruksjoner som bygges langs norskekysten [7,50]. Selv om de resultater som er vist ovenfor bare var basert på akselererte kloriddiffusiviter etter 28 døgn, er disse resultatene likevel i god overensstemmelse med praktiske erfaringer med de aktuelle sementtyper. Omfattende dokumentasjon viser at både slaggsementer og flygeaskesementer alltid vil gi en bedre motstandsevne mot kloridinntrengning enn rene portlandsementer, og slaggsementer vil normalt gi en bedre motstandsevne enn flygeaskesementer. Mens slaggsementer også vil gi en høy motstandsevne mot kloridinntrengning selv i tidlig alder og ved lave herdetemperaturer, vil flygeaskesementer alltid gi en lav tidligmotstand og jo lave herdetemperatur jo lavere motstandsevne [7,51]. Derfor vil sementer basert på flygeaske normalt gjøre betongen vesentlig mer sårbar for kloridinntrengning både i byggeperioden og i en tidlig alder sammenlignet med bruk av andre sementtyper. At forskjellige sementtyper har forskjellig følsomhet overfor herdetempertur går det imidlertid an å ta hensyn til både når det skal prosjekteres og spesifiseres for en gitt bestandighet. Da flygeaskesementers motstandsevne mot kloridinntrengning i vesentlig grad vil forbedres over tid, kan det aktuelle bestandighetskravet derfor også være basert på en kloriddiffusivitet bestemt etter en lengre herdeperiode enn bare 28 døgn. For den regelmessige kvalitetskontroll i løpet av

27 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 27 av 73 byggeperioden, vil det imidlertid være normalt å basere dette på oppnådde kontrollverdier etter 28 døgn. Når det spesifiserte sannsynlighetskrav til armeringskorrosjon er basert på en kloriddiffusivitet etter en gitt herdeperiode, vil det alltid være de oppnådde kontrollverdier for den aktuelle herdeperiode i kombinasjon med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning som danner grunnlaget for å dokumentere at det spesifiserte bestandighetskrav blir oppnådd i løpet av byggeperioden. I tillegg skal utviklingen av betongens kloriddiffusivitet over tid både i laboratorium og på byggeplass dokumenteres. Oppnådde kontrollverdier fra dette sammen med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning danner derfor også grunnlaget for å dokumentere både oppnådd bestandighet på byggeplass og konstruksjonens potensielle bestandighet Effekt av betongoverdekning Basert på de aktuelle inngangsparametere for betongkvalitet av Type 1 i eksempelet ovenfor (NORCEM Anleggsement med 10 % silikastøv), ble det også gjennomført noen nye bestandighetsanalyser for å undersøke effekten av en økt nominell betongoverdekning utover standardens angitte minimumskrav på 70 mm. Dette omfattet økte betongoverdekninger på henholdsvis 90 og 120 mm (tabell 5). Tabell 5. Inngangsparametere for å analysere effekten av en økt betongoverdekning på sannsynlighet for armeringskorrosjon. Inngangsparameter Middelverdi Standardavvik Kommentarer D Kloriddiffusivitet (x m 2 /s) Tidsavhengighet C CR Kritisk kloridinnhold (% sementvekt) C S Kloridbelastning (% sementvekt) 70 6 X C 90 6 Nominell betongoverdekning (mm) Som det framgår av resultatene på figur 11 vil en økt betongoverdekning utover standardens minimumskrav også være av stor betydning for en redusert sannsynlighet for armeringskorrosjon. Mens en nominell betongoverdekning på 70 mm for den aktuelle betongkvalitet bare ville gi en driftsperiode på ca. 25 år, ville økte betongoverdekninger på opptil 90 og 120 mm kunne gi bruksperioder på henholdsvis ca. 50 og 120 år før det spesifiserte bestandighetskrav på 10 % korrosjonssannsynlighet ville bli overskredet.

28 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 28 av 73 Sannsynlighet for korrosjon (%) Driftsperiode (år) Figur 11. Effekt av økt nominell betongoverdekning på sannsynlighet for armeringskorrosjon. Det kan imidlertid være vanskelig å øke den nominelle betongoverdekning noe vesentlig utover en tykkelse på ca. 70 mm i underkant av en dekkedrager uten samtidig å øke risikoen for en uakseptabel rissutvikling. Erfaringsmessig kan dette til en viss grad motvirkes ved å tilsette betongen syntetiske fibre. Ved å erstatte den ytterste del av armeringstverrsnittet med rustfri armering, blir det imidlertid fullt mulig å oppnå en effektiv betongoverdekning på både 120 mm og mer for den del av armeringssystemet som kan ruste. På denne måten kan en bestandighetsanalyse i en tidlig prosjekteringsfase også brukes til å kvantifisere hvor mye av det vanlige armeringsstålet som bør erstattes med rustfri armering for å oppnå den spesifiserte sikkerhet mot armeringskorrosjon Vurdering av oppnådde resultater Som det framgår av resultatene ovenfor kan bestandighetsanalyser brukes for å sammenlikne og velge en av flere tekniske løsninger for å oppnå en best mulig bestandighet for en aktuell konstruksjon i et aktuelt miljø. Når resultatene av slike bestandighetsanalyser skal vurderes, er det imidlertid viktig å være klar over hvilke forenklinger og antagelser som ligger til grunn for disse analysene. For det første er slike analyser bare basert på en meget forenklet beregningsmodell for inntrengning av klorider. I praksis kan kloridinntrengningen også være kontrollert av andre transportmekanismer enn bare ren diffusjon. For store betongoverdekninger i et fuktig miljø, er imidlertid diffusjon en høyst dominerende transportmekanisme. Når betongens motstandsevne mot kloridinntrengning også bare blir karakterisert på basis av en sterkt akselerert prøvningsmetode, gir dette en kloridinntrengning som er høyst forskjellig fra hva som foregår under mer naturlige forhold i en betongkonstruksjon. Den akselererte diffusjonsprøvning basert på RCM-metoden vil primært bare gjenspeile forskjellen i kloridmobilitet fra én betongtype til an annen, men vil aldri helt kunne fange opp de forskjellige betongtypers eller sementpastaers evne til å binde klorider som under en mer naturlig kloridinntrengning. De aktuelle bestandighetsanalyser blir videre basert på en rekke andre inngangsparametere hvor det fortsatt er mangel på pålitelige data og

29 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 29 av 73 informasjon. Spesielt gjelder dette inngangsparametrene for miljøbelastning (Cs) og kloriddiffusivitetens både tidsavhengighet ( og temperaturavhengighet. Hvis ikke kloriddiffusivitetens tidsavhengighet er kjent fra andre tilsvarende konstruksjoner i tilsvarende miljø, vil det for en gitt kloridbelastning bare velges en generell empirisk verdi basert på type sement eller bindemiddel. Også for temperatur, kan det være vanskelig å velge en representativ inngangsparameter. Basert på de forenklinger og antagelser some er nevnt ovenfor, må derfor alle resultater fra gjennomførte bestandighetsanalyser vurderes på en kritisk og nøktern måte. De oppnådde bruksperioder må ikke oppfattes som noen reelle driftsperioder for den aktuelle konstruksjon men bare som relative verdier. Basert på alle de forenklinger og antagelser som er nevnt ovenfor, bør de eksisterende prosedyrer for å beregne sannsynligheten for armeringskorrosjon heller ikke anvendes for bruksperioder på mer enn 150 år. De aktuelle bestandighetsanalyser gir imidlertid et godt grunnlag for å kunne vurdere alle de parametere som er antatt å påvirke konstruksjonens sannsynlighet for armeringskorrosjon i det aktuelle miljø inkludert den variasjon og usikkerhet som erfaringsmessig eksisterer for alle disse parametere. Dermed blir det også mulig å kunne sammenlikne og velge en av flere tekniske løsninger for å oppnå en best mulig bestandighet for den gitte konstruksjon i det gitte miljø. Når oppnådd bestandighet og byggverkskvalitet skal dokumenteres etter endt byggeperiode, vil alle de opprinnelig antatte og usikre inngangsparametere både for kloridbelastning, kritisk kloridinnhold og kloriddiffusivitetens tids- og temperaturavhengighet være de samme, mens inngangsparametrene både for kloriddiffusivitet og betongoverdekning er observerte kontrollverdier fra byggeperioden. Det er dette som gjør det mulig å framskaffe en dokumentasjon på at spesifisert bestandighet er blitt oppfylt. Det er også dette som danner grunnlaget for dokumentasjon både av oppnådd bestandighet på byggeplass og konstruksjonens potensielle bestandighet. Omfattende erfaringer viser at svært mange av de bestandighetsproblemer som ofte oppstår etter noen år kan tilbakeføres til mangelfull kvalitetskontroll og problemer i byggeperioden. Det er derfor meget viktig å gjennomføre en regelmessig kvalitetskontroll både av betongens kloriddiffusivitet og betongoverdekning slik at det blir mulig å framlegge en dokumentasjon av oppnådd byggverkskvalitet. Når byggeperioden er over, er det bare en regelmessig oppfølging av den virkelige kloridinntrengning i konstruksjonens driftsfase og en kontroll av denne kloridinntrengning med effektive beskyttelsestiltak som i praksis vil kunne gi konstruksjonen en mer kontrollert bestandighet og levealder. 3 EKSTRA STRATEGIER OG BESKYTTELSESTILTAK 3.1 Generelt Basert på gitte lokale forhold og tilgang på aktuelle betongkvaliteter vil det ikke alltid være mulig å oppnå en tilstrekkelig sikkerhet mot armeringskorrosjon slik som spesifisert. Noen ganger kan det også være aktuelt å spesifisere en bruksperiode på mer enn 150 år. I utsatte marine miljø er det også mulig at kloridene kan trenge inn i betongen i en tidlig fase av byggeperioden allerede før betongen har oppnådd en tilstrekkelig herdning og tetthet (figur 12). For alle slike tilfeller bør det være aktuelt å anvende ekstra strategier og beskyttelsestiltak slik som kort beskrevet i det etterfølgende. For mer informasjon henvises til de enkelte referanser for faglitteratur.

30 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 30 av 73 Figur 12. Nye Filipstadkaia (2002) i Oslo fikk en høy kloridinntrengning i betongen allerede i byggeperioden. 3.2 Rustfri armering Selv om rusttrege stål eller såkalt rustfri armering har vært på markedet helt siden 1930-årene [7], har dette gjennom mange år aldri vært vurdert som økonomisk aktuelt for vanlige betongkonstruksjoner. I løpet av de senere år har imidlertid nye erfaringer vist at en selektiv bruk av rustfri armering i kombinasjon med vanlig armeringsstål både kan være teknisk og økonomisk høyst aktuelt for betongkonstruksjoner i kloridholdige miljø [47,52,53]. Både den europeiske standard EN [54] og den amerikanske standard AISI har klassifisert forskjellige typer rustfrie armeringsstål, hvorav noen av de mest aktuelle variantene er vist i tabell 6.

31 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 31 av 73 1) hvor: f y f u PREN Tabell 6. Oversikt over en del aktuelle rustfrie armeringsstål. EN AISI Diameter (mm) f y (MPa) f u (MPa) PREN Relativ pris pr kg 3) (2003) ) > ,5 (2,1-2,8) ) ) ) LN 316S > 500 > ,5 (2,5-3,2) ) > ) > , ) > ,5 (3,5-4,8) ) > ,5 Austenitic 2) Duplex 3) 2007 Flytegrense (0,2-grense) Bruddfasthet Den såkaldte pitting resistance equivalent number, hvor PREN = % Cr + 3,3 % Mo + 16 % N (Austenitic stål) PREN = % Cr + 3,3 % Mo + 16 % N (Duplex stål) og hvor vanlig armeringsstål har PREN < 1 Relativ pris Det omtrentlige forholdet mellom rene materialpriser pr. kg for det aktuelle rustfrie stål og vanlig armeringsstål. Tallene i parentes er forholdet mellom de totale omkostninger, dvs. inklusive håndteringsomkostninger For betongkonstruksjoner i kloridholdige miljø er det først og framst armeringsstål av type W eller W som hittil har vist seg å være mest effektive, men enklere og billigere stål så som W har også vist seg å være høyst aktuelle. Etter hvert har det også kommet andre typer armeringsstål på markedet som både er enklere og billigere enn de tradisjonelle rustfrie armeringsstål. Dette er primært karbonstål som er belagt med et belegg av rustfritt stål. Defekter i et slikt belegg som for eksempel kan oppstå ved bøyning, kan imidlertid svekke beskyttelsen noe [55]. Ved å erstatte opptil 40 % av den tradisjonelle armering med rustfri armering i noen av de mest utsatte delene av en havnekonstruksjon, har beregninger vist at de totale byggekostnadene kanskje ikke øker med mer enn ca. 5 % [56]. Dette kan derfor være en god investering for byggherren. I staten Oregon i USA som har et kystklima noe tilsvarende det vi har langs store deler av norskekysten, har de lokale vegmyndighetene gjennom flere år krevd at det i tillegg til en betong med høy motstandsevne mot kloridinntrengning også skal brukes rustfri armering i alle utsatte deler av nye kystbruer [57]. For disse konstruksjonene medførte dette økte totale prosjektkostnader på ca. 10 %, mens det regnes med en økonomisk gevinst på ca. 50 % i løpet av en driftsperiode på 120 år.

32 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 32 av 73 I løpet av de senere år har nye armeringssystemer basert på ikke-metalliske komposittmaterialer også blitt kommersielt tilgjengelige [7,58,59]. Både teknisk og økonomisk kan en utnyttelse av slike armeringsmaterialer også være høyst aktuelle for betongkonstruksjoner i kloridholdige miljø. Ved å erstatte den ytterste del av et armeringstverrsnitt med rustfri armering, vil dette kunne gi en vesentlig økning av den effektive betongoverdekning i de mest utsatte deler av en betongkonstruksjon. For å kunne kvantifisere effekten av en slik økt effektiv betongoverdekning, er det naturlig å benytte bestandighetsanalyser slik som vist i eksemplet på figur Katodisk forebygging Etter at en kloridbasert armeringskorrosjon er påbegynt, viser all erfaring at det bare er en katodisk beskyttelse (KB) som på en effektiv måte kan få en slik nedbrytning under kontroll. Da en slik beskyttelse krever god elektrisk kontinuitet i armeringssystemet [60], er det både enklere og billigere å etablere en slik kontinuitet allerede i byggefasen enn på et senere stadium. Det kan også være aktuelt å sette i gang en katodisk beskyttelse eller katodisk forebygging (KF) allerede fra begynnelsen av [47,61]. Alternativt kan det være aktuelt bare å legge forholdene til rette for en slik beskyttelse i byggeperioden, slik at beskyttelsen kan igangsettes på et senere stadium. Hvis en slik beskyttelse skal igangsettes før de første kloridene har rukket å komme inn til armeringsstålet og igangsatt en armeringskorrosjon, krever dette imidlertid en meget nøye overvåkning av inntrengningshastigheten for klorider. En slik overvåkning representerer derfor en stor utfordring i konstruksjonens driftsfase. Foruten store variasjoner i den aktuelle miljøbelastning, vil både oppnådde betongoverdekninger og betongkvalitet alltid vise en stor variasjon. For den aktuelle konstruksjon kan det derfor i praksis være meget vanskelig å vite både hvor og når de første kloridene begynner å nærme seg det innstøpte armeringsstålet. 3.4 Overflatebeskyttelse av betong De betongplattformer i Nordsjøen som fikk påført et tykt epoxy-basert overflatebelegg allerede i byggefasen, har selv etter års alvorlig kloridbelastning ikke fått noen kloridinntrengning i betongen [62]. I løpet av de senere år har det også kommet en rekke andre forskjellige produkter på markedet, enten for å bremse kloridinntrengningen eller for å forhindre en kloridinntrengning i betongen. Hvis betongkonstruksjonen skal påføres en overflatebeskyttelse, enten i form av et belegg eller en vannavstøtende overflateimpregnering, bør dette gjøres så tidlig som mulig umiddelbart etter at forskallingen er fjernet og deretter vedlikeholdes etter behov. Erfaringer viser at det er enklere å sikre både heft og effekt av en overflatebehandling hvis denne påføres i en så tidlig fase av betongens herdeutvikling at betongen enda har et visst undertrykk og derfor også evne til å suge. Hvis overflatebeskyttelsen påføres på et senere stadium, kan det være vanskeligere å sikre en god heft til underlaget. Heften kan til en viss grad forbedres ved å sandblåse de aktuelle betongoverflater på forhånd. Erfaringene viser imidlertid at også betongoverflatens fuktnivå ved påføring kan være avgjørende for å oppnå en god inntrengning eller heft og dermed en god beskyttelse.

33 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 33 av Andre beskyttelsestiltak I tillegg til de ekstra beskyttelsestiltak som er beskrevet ovenfor kan det også være en del andre beskyttelsestiltak som kan bidra til økt sikkerhet mot armeringskorrosjon. For nye konstruksjoner vil en riktig bruk av korrosjonsinhibitorer både kunne redusere betongens kloriddiffusivitet og øke verdien av betongens kritiske kloridinnhold [63]. Erfaringene med slike tilsetningsstoffer er imidlertid noe forskjellige og ikke helt entydige [64,65]. Ved å tilsette den ferske betongen visse vannbaserte emulsjoner, kan kanskje hele betongen gjøres vannavstøtende [66]. For betongkonstruksjoner i utsatte marine miljø, bør det alltid være aktuelt å vurdere bruk av prefabrikkerte konstruksjonselementer der hvor dette er mulig. For havnekonstruksjoner har dette hittil vært mest aktuelt for prefabrikkerte forskallingselementer til dekkekonstruksjonen, men større konstruksjonselementer kan også være aktuelle. Bruk av prefabrikkerte konstruksjonselementer vil primært gjøre det enklere å gjennomføre byggeprosessen under mer kontrollerte forhold slik at det blir mulig å unngå en tidlig klorideksponering før betongen har rukket å oppnå en tilstrekkelig herdning og tetthet. Bruk av prefabrikkerte elementer kan også gjøre det mulig å oppnå en bedre kontroll på armeringsplasseringen, og det blir eventuelt også mulig å få påført alle eksponerte betongoverflater en overflatebeskyttelse under mer optimale forhold enn hva som ellers er mulig. Prefabrikkerte forskallingselementer kan også produseres med en vannavstøtende betong slik som nevnt ovenfor. 4. KVALITETSKONTROLL AV BETONGARBEIDER 4.1 Generelt Omfattende erfaringer viser at mange av de bestandighetsproblemer som ofte oppstår etter noen år tilbakeføres til mangelfull kvalitetskontroll og problemer i byggeperioden [7,67,68]. Den betongkvalitet som blir oppnådd på byggeplass vil som regel også være dårligere enn det som blir oppnådd på små betongprøver utstøpt og herdet under kontrollerte forhold i et laboratorium. På byggeplass vil det alltid være store variasjoner i oppnådd betongkvalitet, og dette kan delvis skyldes store variasjoner i en stor betongproduksjon, men det kan delvis også skyldes naturlige variasjoner både i herdeforhold og utførelse av betongarbeidene. Spesielt viser det seg at betongens bestandighetsegenskaper er vesentlig mer følsomme for variasjoner i en betongproduksjon enn mange andre av betongens egenskaper, så som for eksempel betongens trykkfasthet. I tillegg til den regelmessige kontroll av betongens trykkfasthet er det derfor naturlig å gjennomføre en regelmessig kontroll av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden. Da oppnådd betongkvalitet basert på små utstøpte prøver herdnet under kontrollerte forhold i et laboratorium ikke nødvendigvis er representativt for oppnådd betongkvalitet på byggeplass, er det derfor også naturlig å framskaffe en best mulig dokumentasjon av oppnådd byggverkskvalitet basert på mest mulig realistiske forhold på byggeplass. Basert på gjeldende standarder og vanlig praksis vil betongens bestandighetsegenskaper normalt bare være spesifisert på basis av noen beskrivende minimumskrav til hvorledes betongen skal sammensettes og betongarbeidene utføres [2,69]. Da oppnådd bestandighet basert på et slikt grunnlag verken er entydig eller lar seg etterprøve og kontrollere, blir nye

34 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 34 av 73 betongkonstruksjoner fortsatt overlevert byggherren uten noen dokumentasjon av at spesifisert bestandighet blir oppfylt i løpet av byggeperioden. Som resultat av en bestandighetsanalyse slik som beskrevet i dette dokument vil det alltid framkomme kombinerte krav til betongens kloriddiffusivitet og betongoverdekning. En fortløpende kvalitetskontroll av begge disse viktige bestandighetsparametere vil derfor inngå i en utvidet kvalitetskontroll av alle betongarbeider i løpet av byggeperioden. Hvis det er satt krav til elektrisk kontinuitet i konstruksjonens armeringssystem, må dette også inngå i den utvidede kvalitetskontroll. I det etterfølgende er det gitt en kort beskrivelse av hvorledes en slik utvidet kvalitetskontroll i praksis kan gjennomføres. 4.2 Kloriddiffusivitet For bestemmelse av betongens kloriddiffusivitet D 0 finnes som tidligere nevnt tre forskjellige standardiserte prøvningsmetoder som alle er basert på akselererte prøvningsbetingelser [39-41]. Selv om disse metodene har forskjellige grader av akselerasjon, har det vist seg alle disse prøvningsmetodene gir resultater som har en god innbyrdes korrelasjon [7,23,70-72]. Det eksisterer derfor også en god korrelasjon mellom RCM-metoden [41] og den såkalte bulkdiffusjons-metoden (NT Build 443) [40]. Det har imidlertid vist seg at bulkdiffusjonsmetoden ikke er tilstrekkelig følsom til å kunne differensiere forskjellige kloriddiffusiviteter for de tetteste betongkvaliteter som er mest aktuelle for betongkonstruksjoner i kloridholdige miljø. Da denne metoden også krever en meget lang prøvningstid, forutsetter bulkdiffusjonsmetoden at betongen er godt herdnet og vel hydratisert før prøvning. Dette gjelder i enda større grad for prøvningsmetoden NT Build 355 [39], og som i praksis har vist seg å kreve en enda lengre prøvningstid for aktuelle betongkvaliteter. Det er derfor bare RCM-metoden som i praksis har en så kort prøvningstid at det er mulig å bestemme betongens kloriddiffusivitet etter en tilfeldig valgt, kort herdeperiode. Det er derfor også bare denne prøvningsmetoden som gjør det mulig å kunne gjennomføre en fortløpende kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden. RCM-metoden gjør det samtidig mulig både å kunne bestemme betongens tidligmotstand mot kloridinntrengning og samtidig vurdere utviklingen av betongens kloriddiffusivitet over tid under forskjellige herdeforhold. I praksis har det vist seg at betongkonstruksjoner som bygges i marine miljø kan bli utsatt for kloridbelastning og kloridinntrengning i en tidlig fase, og kanskje allerede i løpet av byggeperioden før betongen har rukket å oppnå en tilstrekkelig herdning og tetthet [7]. En slik tidlig kloridinntrengning kan forekomme ved spesielt høye vannstander i byggeperioden, eller når betongarbeidene utføres under røffe og kalde værforhold som vi normalt har langs norskekysten i store deler av året. Lave herdetemperaturer og dårlige herdeforhold i vinterhalvåret gjør betongen vesentlig mer sårbar for kloridinntrengning i løpet av byggeperioden enn i sommerhalvåret. Derfor er betongens tidligmotstand mot kloridinntrengning også en meget viktig materialegenskap. For enkelte konstruksjoner kan det være meget viktig å spesifisere en betong som har en høy tidligmotstand mot kloridinntrengning, selv ved lave herdetemperaturer. I de foreliggende anbefalinger er betongens kloriddiffusivitet D 0 derfor både definert og basert på RCM-metoden slik som kort beskrevet i Vedlegg A. Selv om dette er en sterkt akselerert prøvningsmetode, krever den likevel så mye tid at heller ikke denne metoden er spesielt godt egnet for en rutinemessige kvalitetskontroll. For alle porøse materialer gjelder imidlertid Nernst-Einstein s likning som viser den generelle sammenhengen mellom materialets diffusivitet og elektrisk motstandsevne [73]:

35 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 35 av 73 R T 2 Z F Di 2 ti c i i (8) hvor: D i = diffusivitet for ione i R = gasskonstant T = absolutt temperatur Z = ionevalens F = Faradays konstant t i = overføringstall for ione i i = aktivitetskoeffisient for ione i c i = konsentration av ione i i porevannet = elektrisk motstandsevne Da de fleste faktorene som inngår i likning (8) er fysikalske konstanter, kan denne ligningen for en gitt betong med gitte temperatur- og fuktighetsforhold forenkles til: 1 D k (9) hvor D er betongens kloriddiffusjon, k er en konstant og er betongens elektriske motstandsevne. Da den elektriske motstandsevne kan måles på en meget hurtig og enkel måte slik som beskrevet i Vedlegg B, vil det derfor være en rutinemessig kontroll av betongens elektriske motstandsevne som danner grunnlaget for en indirekte kontroll av den spesifiserte kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden [74]. Forutsetningen for dette er imidlertid at det først etableres en kalibreringskurve som viser sammenhengen mellom den aktuelle betongens kloriddiffusivitet og dens elektriske motstandsevne under gitte fukt- og temperaturforhold. I praksis gjøres dette ved parallelt å måle utviklingen av både betongens kloriddiffusivitet og dens elektriske motstandsevne under standard herdebetingelser i laboratoriet i løpet av en viss periode, for eksempel etter 7, 14, 28 og 60 døgn og deretter plotte dette som vist i figur Kloriddiffusivitet (m 2 /s ) R 2 = Elektrisk motstandsevne (kohm cm) Figur 13. En typisk kalibreringskurve for rutinemessig kontroll av betongens kloriddiffusivitet basert på måling av betongens elektriske motstandsevne [75].

36 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 36 av 73 For å bestemme den aktuelle betongens potensielle motstandsevne mot kloridinntrengning, må utviklingen av betongens kloriddiffusivitet fortsatt måles med visse mellomrom i laboratoriet i løpet av en herdeperiode i vann på minst ett år (figur 14). I løpet av en slik herdeperiode vil kloriddiffusiviteten ofte nærme seg en omtrent konstant verdi som gjenspeiler den aktuelle betongens potensielle motstandsevne mot kloridinntrengning (D 365 ). Sammen med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning i løpet av byggeperioden, er det dette som danner grunnlaget for å dokumentere konstruksjonens potensielle bestandighet når byggeperioden er over. Kloriddiffusivitet (m 2 /s ) Byggeplass Laboratorium Alder (døgn) Figur 14. Typisk utvikling av betongens kloriddiffusivitet i laboratorium og på byggeplass [75]. Så snart den nødvendige sammenheng mellom betongens kloriddiffusivitet og dens elektriske motstandsevne er etablert, skal den regelmessige kvalitetskontroll av betongens motstandsevne gjennomføres på samme betongprøver som ellers inngår i den etablerte kvalitetskontroll av betongens trykkfasthet. For hver terning eller sylinder skal den elektriske motstandsevne måles umiddelbart før bestemmelsen av betongens 28 døgns trykkfasthet slik som beskrevet i Vedlegg B. På denne måte blir kontrollen av den spesifiserte kloriddiffusivitet en integrert del av den regelmessige kvalitetskontroll som gjennomføres i løpet av byggeperioden. I tillegg til den regelmessige kontroll av betongens kloriddiffusivitet slik som beskrevet ovenfor, skal det også gjennomføres en viss kontroll av oppnådd kloriddiffusivitet på byggeplass [74]. I prinsippet burde en slik kvalitetskontroll bare være basert på prøvning av et visst omfang av uttatte borkjerner (Ø100 mm) fra den aktuelle konstruksjon. For å redusere omfanget av et slikt uttak av borkjerner fra en til dels tett armert konstruksjon, skal det i en tidlig fase av betongarbeidene produseres ett eller flere separat utstøpte referanseelementer på byggeplass. Slike referanseelementer skal støpes uten armering, men ellers være så representativt produsert og etterbehandlet som mulig i forhold til den aktuelle konstruksjon. Fra slike elementer som både kan være veggelementer og plateelementer, skal det deretter med visse mellomrom taes ut (Ø100 mm) borkjerner for å bestemme utviklingen av

37 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 37 av 73 betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden. Disse borkjerner som taes ut etter perioder på ca. 14, 28, 60, 90, 180 og 365 døgn eller mer, skal umiddelbart etter uttak pakkes i plast slik at de ikke tørker ut og snarest sendes til laboratoriet for å bestemme betongens kloriddiffusivitet. Sammen med et begrenset antall uttatte (Ø100 mm) borkjerner fra den aktuelle konstruksjon skal dette danne grunnlaget for å dokumentere utviklingen av betongens kloriddiffusivitet på byggeplass i løpet av byggeperioden. Når byggeperioden er over, skal det gjennomføres en ny bestandighetsanalyse for å dokumentere at det spesifiserte kvalitetskrav til konstruksjonens bestandighet er blitt oppfylt. Denne analysen skal baseres på observerte verdier fra den regelmessige kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet etter 28 døgn slik som beskrevet ovenfor i kombinasjon med observerte kontrollverdier av oppnådde betongoverdekninger. I tillegg skal både oppnådd bestandighet på byggeplass i løpet av byggeperioden og konstruksjonens potensielle bestandighet dokumenteres. Dokumentasjon av oppnådd bestandighet på byggeplass skal baseres på oppnådde kontrollverdier for kloriddiffusivitet på byggeplass i løpet av en periode på minst ett år i kombinasjon med oppnådde betongoverdekninger. Dokumentasjon av konstruksjonens potensielle bestandighet skal baseres på oppnådde kontrollverdier for kloriddiffusivitet etter en standard herdeperiode i laboratorium på minst ett år kombinert med oppnådde betongoverdekninger. 4.3 Betongoverdekning På byggeplass blir det alltid gjennomført en fortløpende kontroll av spesifiserte betongoverdekninger før betongen utstøpes i forskallingen. Da armeringssystemet alltid blir utsatt for belastninger og påkjenninger under utstøpning av betongen, er det også meget viktig å få kontrollert og dokumentert de oppnådde betongoverdekninger etter at betongen er plassert i forskallingen. Det er disse oppnådde kontrollverdier med både middelverdi og standardavvik som inngår i dokumentasjonen av oppnådd byggverkskvalitet. Dette omfatter primært kontroll og dokumentasjon av at spesifisert bestandighet blir oppnådd i løpet av byggeperioden. Det omfatter også kontroll og dokumentasjon av både oppnådd bestandighet på byggeplass og konstruksjonens potensielle bestandighet slik som definert ovenfor. For tykke betongoverdekninger og tett armering kan det være et problem å få kontrollert betongoverdekningen basert på vanlig utstyr for overdekningsmåling. Selv om det ikke er helt representativt, kan kontrollen i slike tilfeller være basert på manuelle kontrollmålinger på utstikkende stål i støpeskjøter. Det samme kan også være aktuelt ved bruk av rustfri armering, da slik armering ikke reagerer på magnetbasert utstyr for overdekningsmåling. 4.4 Elektrisk kontinuitet Hvis det er satt krav til elektrisk kontinuitet i armeringssystemet slik som angitt i norsk standard for katodisk beskyttelse av betongkonstruksjoner [60], må dette også fortløpende kontrolleres og dokumenteres for hvert støpeavsnitt i løpet av byggeperioden. Normalt bør dette utføres og kvalitetssikres av et spesialfirma for katodisk beskyttelse slik som kort beskrevet i Vedlegg C.

38 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 38 av 73 5 OPPNÅDD BYGGVERKSKVALITET 5.1 Generelt Fra den funksjonsbaserte kvalitetskontroll av alle betongarbeider slik som beskrevet i Kapittel 4 framkommer oppnådde gjennomsnittsverdier og standardavvik for både kloriddiffusivitet og betongoverdekning. Når byggeperioden er over, er det resultatene av dette som skal brukes som inngangsparametere for en ny bestandighetsanalyse for å dokumentere samsvar med den spesifiserte bestandighet. Da den oppnådde kloriddiffusivitet fra en slik kvalitetskontroll bare er basert på prøvning av noen små separat utstøpte betongprøver etter vannlagring i laboratoriet over en periode på 28 døgn, kan en slik kloriddiffusivitet bli svært forskjellig fra det som oppnås på byggeplass. I løpet av byggeperioden skal det derfor også framskaffes en dokumentasjon av oppnådd kloriddiffusivitet under mer realistiske forhold på byggeplass. Når byggeperioden er over, skal en slik kloriddiffusivitet i kombinasjon med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning danne basis for å dokumentere oppnådd bestandighet på byggeplass. De verdier for kloriddiffusivitet som både blir oppnådd etter 28 døgn i laboratorium og på byggeplass i løpet av byggeperioden er basert på en ufullstendig hydratasjon og utvikling av betongens kloriddiffusivitet. Det skal derfor også framskaffes en dokumentasjon av betongens kloriddiffusivitet basert på en mer fullstendig hydratasjon. En slik kloriddiffusivitet i kombinasjon med oppnådd betongoverdekning skal danne basis for å dokumentere den aktuelle konstruksjons potensielle bestandighet. 5.2 Samsvar med spesifisert bestandighet I utgangspunktet har det vært spesifisert et overordnet kvalitetskrav til konstruksjonens bestandighet basert på en gitt bruksperiode før en sannsynlighet for armeringskorrosjon på 10 % vil bli nådd. For å dokumentere samsvar med et slikt bestandighetskrav, skal det gjennomføres en ny bestandighetsanalyse etter at byggeperioden er over, og denne analysen skal være basert på oppnådde gjennomsnittsverdier og standardavvik både for kloriddiffusivitet og betongoverdekning i løpet av byggeperioden. Selv om de første bestandighetsanalyser som ble gjennomført i en tidlig prosjekteringsfase skulle være basert på flere inngangsparametere som kan være nokså usikre, vil alle disse patrametere i denne nye bestandighetsanalysen nå være de same. Etter at byggeperioden er over, vil derfor den nye bestandighetsanalysen primært gjenspeile de oppnådde kontrollverdier for kloriddiffusivitet og betongoverdekning i løpet av byggeperioden. Det som også her er viktig er at denne analysen samtidig tar hensyn til den spredning og variasjon både for kloriddiffusivitet og betongoverdekning some blir observert i løpet av byggeperioden. Det er denne nye bestandighetsanalysen som danner grunnlaget for å dokumentere samsvar med det spesifiserte bestandighetskrav. 5.3 Bestandighet på byggeplass Som allerede nevnt burde en dokumentasjon av oppnådd bestandighet på byggeplass i prinsippet bare være basert på prøvning av et stort antall uttatte borkjerner fra den aktuelle konstruksjon. For ikke å svekke en tett armert betongkonstruksjon med altfor mye

39 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 39 av 73 kjerneboring, skal det derfor i en tidlig fase av betongarbeidene produseres ett eller flere separat utstøpte referanseelementer på byggeplass, og det er fra disse elementene at de fleste borkjerner skal taes ut i løpet av byggeperioden. I tillegg skal det også taes ut et visst omfang av borkjerner fra den aktuelle konstruksjon, men da bare fra steder som ikke vil svekke konstruksjonen. De separat utstøpte referanseelementer på byggeplass som enten kan være et uarmert veggelement eller plateelement eller begge deler, skal produseres så representativt som mulig både med hensyn til dimensjoner, utstøpning og etterbehandling. Fra disse betongelementene skal det senere taes ut en rekke Ø100 mm borkjerner med forskjellig alder, og etter hvert uttak skal prøvene umiddelbart sendes til laboratorium for prøvning av oppnådd kloriddiffusivitet. For å framskaffe en best mulig utviklingskurve for oppnådd kloriddiffusivitet på byggeplass, skal prøvene taes ut etter en alder på ca. 14, 28, 60, 90, 180 og videre opp til minst 365 døgn. I tillegg skal et visst omfang av uttatte borkjerner fra den aktuelle konstruksjon også være med på å dokumentere oppnådd kloriddiffusivitet på byggeplass. Basert på oppnådd kloriddiffusivitet etter ca. ett år i kombinasjon med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning, skal det gjennomføres en ny bestandighetsanalyse, og også her skal alle øvrige inngangsparamertere holdes konstant. Det er dette som danner grunnlaget for å dokumentere oppnådd bestandighet på byggeplass i løpet av byggeperioden. 5.5 Potensiell bestandighet I en tidlig fase av alle betongarbeider blir det utstøpt en rekke betongprøver for etablering av den nødvendige kalibreringskurve for senere kontroll av betongens kloriddiffusivitet basert på måling av betongens elektriske motstandsevne (Kapittel 4). Kloriddiffusiviteten blir da bestemt på vannlagrede betongprøver i laboratoriet etter herdeperioder på ca. 7, 14, 28 og 60 døgn. For å bestemme betongens potensielle kloriddiffusivitet skal også den videre utvikling av betongens kloriddiffusivitet bestemmes på prøver som holdes ytterligere vannlagret i perioder på ca. 90, 180 og opp til minst 365 døgn. Noe avhengig av bindemiddeltype kan det ta meget lang tid før kloriddiffusiviteten reduseres til en konstant verdi. For betong med de fleste bindemiddeltyper vil imidlertid kloriddiffusiviteten ha nådd en omtrent konstant verdi i løpet av en herdeperiode på ca. ett år. Basert på oppnådde kontrollverdier for kloriddiffusivitet etter ett år kombinert med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning skal det gjennomføres en ny bestandighetsanalyse. Også her blir alle andre inngangsparametere i bestandighetsanalysen holdt konstant. Det er dette som danner grunnlaget for å dokumentere konstruksjonens potensielle bestandighet. Hvis det skulle vise seg at utviklingen av betongens kloriddiffusivitet blir ytterligere noe redusert utover en herdeperiode på ca. ett år, kan også en slik kloriddiffusivitet benyttes som inngangsparameter for bestandighetsanalysen. En slik dokumentasjon vil da bare ligge på den sikre side. 6 TILSTANDSKONTROLL OG FOREBYGGENDE VEDLIKEHOLD 6.1 Generelt I en driftsfase er den typiske situasjon for de fleste havnekonstruksjoner av betong at lite og ingen ting blir gjort før det har utviklet seg et til dels avansert stadium av synlige skader (figur 16). For kloridbaserte korrosjonsskader vil en reparasjon på et slikt stadium både være teknisk

40 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 40 av 73 komplisert og uforholdsmessig kostbar i forhold til å gjennomføre en regelmessig tilstandskontroll og et forebyggende vedlikehold i konstruksjonens driftsfase. For alle nye betongkonstruksjoner hvor sikkerhet og levealder er av stor betydning, må det derfor være et viktig krav fra byggherren å få utarbeidet en drifts- og vedlikeholdsplan som viser hvorledes den nye konstruksjonen senere bør driftes og vedlikeholdes i bruksperioden [5]. Å utarbeide en slik drifts- og vedlikeholdsplan utgjør derfor også en viktig og naturlig del av bestandighetsprosjekteringen for nye betongkonstruksjoner. Selv om en slik plan i hovedsak må være basert på generelt etablerte prosedyrer for tilstandsanalyse og tilstandskontroll av betongkonstruksjoner [76-78], må alle betongkonstruksjoner i et kloridholdig miljø ha et spesielt opplegg for kontroll og overvåkning av den aktuelle inntrengningshastighet av klorider [7]. Figur 16. Dekkedrager med redusert lastkapasitet og sikkerhet på grunn av armeringskorrosjon [19]. 6.2 Kontroll av kloridinntrengning For alle betongkonstruksjoner viser omfattende erfaringer at både oppnådde betongoverdekninger og betongkvalitet alltid vil vise en stor variasjon og spredning [7]. Når de aktuelle miljøbelastninger også viser store variasjoner, kan det derfor i praksis være vanskelig å vite både hvor og når de første kloridene begynner å nærme seg det innstøpte armeringsstål i en stor betongkonstruksjon. Selv om en regelmessig kontroll av kloridinntrengningen i konstruksjonens driftsfase ikke nødvendigvis klarer å følge opp kloridinntrengningen i de svakeste områdene av konstruksjonen, er det likevel meget viktig å ha en detaljert plan som angir hvor på konstruksjonen slike kontroller skal gjennomføres. I utgangspunktet er det naturlig å velge de mest kritiske og mest kloridbelastede deler av konstruksjonen for en slik kontroll. Det er også viktig at de enkelte kontrollmålinger hele tiden foregår på samme steder i konstruksjonen, da det er dette som gjør det mulig å kontrollere hastigheten av den aktuelle kloridinntrengning.

41 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 41 av 73 Figur 17. Observert kloridinntrengning i betongen under byggeperioden for Nye Filipstadkaia (2002) i Oslo [8]. Hvis enkelte kritiske områder av en betongkonstruksjon vil være vanskelig tilgjengelig for senere kontroll, er det også naturlig å installere en instrumentert overvåkning av kloridinntrengningen basert på innstøpte sonder i løpet av byggeprosessen [79-84]. Normalt blir imidlertid de enkelte kontrollmålinger gjennomført manuelt etter etablerte prosedyrer for slike målinger [76,77]. For å etablere et aktuelt referansenivå for senere kontrollmålinger, bør kloridinntrengningen første gang kontrolleres umiddelbart etter at konstruksjonen er ferdig. Deretter bør kloridinntrengningen kontrolleres etter en bruksperiode på 5 til 10 år. Den videre oppfølging med kontrollmålinger vil da være avhengig av hvor hurtig den observerte kloridinntrengning foregår. Etter hvert som det foreligger kontrollmålinger av den aktuelle kloridinntrengning fra flere tidspunkt, blir det stadig sikrere å kunne ekstrapolere hastigheten av den videre kloridinntrengning og basert på dette vurdere den framtidige sannsynlighet for utvikling av armeringskorrosjon. 6.3 Sannsynlighet for armeringskorrosjon I prinsippet kan den framtidige sannsynlighet for armeringskorrosjon analyseres på samme måte som tidligere beskrevet for sannsynlighetsbaserte bestandighetsanalyser av nye konstruksjoner [30,85,86]. Etter hvert som kloridene trenger inn i betongen, vil det fra hver ny tilstandskontroll foreligge en karakteristisk kloridprofil slik som tidligere vist på figur 5. Ved å plotte de enkelte data fra en slik kloridprofil inn i eksisterende programvare [32,33], vil det basert på en regresjonsanalyse og kurvetilpasning til Fick s 2. lov framkomme verdier både for den effektive kloriddiffusivitet D E og miljøbelastning C S. I tillegg til informasjon om den aktuelle betongoverdekning og en antatt verdi for betongens kritiske kloridinnhold C CR, må sannsynlighetsanalysen også være basert på informasjon om kloriddiffusivitetens tidsavhengighet, For de to første tidspunkt for ekstrapolasjon, må sannsynlighetsanalysen

42 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 42 av 73 bare være basert på en empirisk -verdi fra andre konstruksjoner med en tilsvarende betongkvalitet og miljøbelastning (tabell 3). Fra og med tredje ekstrapolasjon vil det imidlertid være mulig å bruke en -verdi for den aktuelle konstruksjon som er basert på hvorledes kloridinntrengningen har utviklet seg over tid for den aktuelle konstruksjon i det aktuelle miljø. I praksis foregår dette ved å plotte inn de enkelte verdier for D E i den eksisterende programvare [32,33], og jo flere verdier for D E som kan plottes inn, jo mer pålitelig vil de oppnådde -verdier være. Etter hvert som de enkelte -verdier blir mer pålitelige for den aktuelle konstruksjon, jo sikrere blir de enkelte analyser for å vurdere den framtidige sannsynlighet for armeringskorrosjon. I praksis er det dette som danner grunnlaget for å vurdere behovet for aktuelle beskyttelsestiltak. 6.4 Aktuelle beskyttelsestiltak Hvis risikoen for en framtidig armeringskorrosjon etter hvert blir for høy, er det naturlig å vurdere aktuelle beskyttelsestiltak slik som tidligere beskrevet i Kapittel 3. Avhengig av beskyttelsesmetode kan dette enten redusere eller eventuelt helt stoppe den videre inntrengning av klorider. Hvis kloridinntrengningen ikke har kommet for langt inn i betongen, vil en effektiv overflatebeskyttelse kunne bremse den videre inntrengningshastighet av klorider. Hvis kloridinntrengningen nesten har nådd inn til armeringen, er det bare en katodisk forebygging som på en effektiv måte kan stoppe den videre kloridinntrengning. 7 PRAKTISKE ANVENDELSER 7.1 Generelt I løpet av de senere år har det blitt bygd en rekke nye viktige infrastrukturkonstruksjoner av betong langs norskekysten, og for de fleste av disse konstruksjonene har den spesifiserte bestandighet i det vesentligste vært basert på etablerte standardkrav og vanlig byggepraksis [2,48,49,69]. For å framskaffe noe tilleggsinformasjon om kloriddiffusiviteten for den betong som har vært benyttet på disse utbygningsprosjektene, ble det fra noen av disse byggeplassene innsamlet prøver av betongen for å få dokumentert utviklingen av betongens kloriddiffusivitet basert på RCM-metoden. Selv om betongen i alle disse utbygningsprosjektene oppfylte de spesifiserte bestandighetskrav etter eksisterende standarder, framgår det av tabell 7 at disse betongkvalitetenes motstandsevne mot kloridinntrengning eller kloriddiffusivitet varierte innen vide grenser. Alle de aktuelle betongprøver ble utstøpt på byggeplass og etter ett døgns herdning sendt til laboratoriet hvor de ble holdt vannlagret inntil prøvning.

43 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 43 av 73 Tabell 7. Kloriddiffusivitet for betong brukt i noen nye utbygningsprosjekter i norske marine miljø [7]. Kloriddiffusivitet (x m 2 /s) Byggeplass Alder (døgn) Nye Filipstadkaia Oslo (2002) 13,5 6,0 4,4 3,8 3, Havneterminal Aukra (2005) 17,6 6,8 4,3 2, , Eiksundbrua Eiksund (2005) 14,1 4,4 3,8 3,4 3, ,0 - - Containerterminal Sjursøya Oslo (2007) 14,0 6,9 4,6 2,4 1,2 0, ,7 Nye Tjuvholmen Oslo (2005-) 4.7 1,6 0,4 0,4 0,3 0, For å oppnå en økt og mer kontrollert bestandighet og levealder, ble det for noen av de aktuelle konstruksjoner også gjennomført en bestandighetsprosjektering med etterfølgende kvalitetskontroll av alle betongarbeider slik som anbefalt av Norsk Havneingeniørforening. I dette kapittel er noen av resultatene fra dette og de praktiske erfaringer som hittil er oppnådd kort oppsummert og diskutert. Én av disse konstruksjonene var det første utbygningstrinnet av den nye Containerterminal Sjursøya i Oslo som sto ferdig i 2007 [75], mens de andre konstruksjonene utgjør deler av det nye byutviklingsprosjektet som for tiden er under utførelse på Tjuvholmen i Oslo havneområde [87]. Som et referanseprosjekt er en dokumentasjon av oppnådd bestandighet og byggverkskvalitet for Nye Filipstadkaia i Oslo også kort beskrevet. For denne konstruksjon var bestandigheten bare spesifisert etter gjeldene standardkrav og byggepraksis for en bruksperiode på 100 år. 7.2 Nye Filipstadkaia, Oslo (2002) Generelt Nye Filipstadkaia er en typisk norsk havnekonstruksjon som består av et åpent dragerdekke av betong på betongfylte stålrørspeler (figur 4). Konstruksjonen som har en kaifront på 144 m, ble bygget i to byggetrinn og sto ferdig i Da denne konstruksjon ble bygget i en periode før de foreliggende anbefalinger og retningslinjer fra Norsk Havneingeniørforening forelå, ble spesifisert bestandighet her bare basert på eksisterende standardkrav og byggepraksis for en bruksperiode på 100 år. Dette omfattet bruk av en betongkvalitet av type C 45 MA med følgende tilleggskrav: - Luftinnhold: 5,0 ± 1,5 % - Minimum sementmengde (C): 370 kg/m 3 - Silikastøv (S): 6-8 % av C - V/(C+kS) med k = 2: 0,40 ±0,03

44 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 44 av 73 Samtidig var det spesifisert en nominell betongoverdekning for konstruktiv armering på 75 ± 15 mm. Like etter at de aktuelle byggearbeider for første byggetrinn ble igangsatt, ønsket byggherren (Oslo Havn KF) at alle betongarbeider skulle kontrolleres etter de samme praktiske retningslinjer som senere skulle danne grunnlaget for de foreliggende anbefalinger og retningslinjer fra Norsk Havneingeniørforening. Selv om det på dette tidspunkt ikke var utviklet noen prosedyrer for en regelmessig kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet, ønsket byggherren likevel å få en best mulig dokumentasjon av oppnådd bestandighet og byggverkskvalitet i løpet av byggeperioden Oppnådd bestandighet For å få et best mulig utgangspunkt for prøvning og vurdering av den anvendte betongkvalitet, ble det i en tidlig fase av betongarbeidene utstøpt et uarmert referanseelement på byggeplass med krav om at både utforming, utstøpning og etterbehandling skulle være så representativt som mulig for den aktuelle konstruksjon. Fra dette referanseelement som ble et veggelement med dimensjoner 1,0 x 0,3 x 2,0 m, ble det i løpet av byggeperioden uttatt et antall Ø100 mm borkjerner etter varierende alder. Umiddelbart etter uttak ble alle disse borkjerner sendt til laboratorium for å bestemme utviklingen av betongens kloriddiffusivitet under mest mulig realistiske forhold på byggeplass. I tillegg ble det i løpet av byggeperioden også uttatt et visst omfang av borkjerner fra den aktuelle konstruksjon for tilsvarende prøvning. Disse borkjerner ble uttatt på 13 forskjellige stadier av byggeperioden, og alle borkjerner ble bare uttatt der hvor dette var mulig uten å svekke konstruksjonen. Samtidig som det uarmerte veggelementet ble utstøpt på byggeplass, ble det fra samme betongleveranse også utstøpt et antall Ø100 mm betongsylindre. Allerede neste dag ble også disse betongprøvene sendt til laboratorium hvor de ble holdt vannlagret inntil prøvning. Hensikten med denne prøvning var å bestemme utviklingen av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden under mest mulig kontrollerte forhold i laboratorium. Basert på alle gjennomførte kontrollmålinger er utviklingen av oppnådd kloriddiffusivitet på byggeplass vist i figur 18. Til sammenligning viser denne figuren også utviklingen av oppnådd kloriddiffusivitet basert på separat utstøpte prøver som ble holdt vannlagret i laboratorium. All prøvning av betongens kloriddiffusivitet ble basert på RCM-metoden (Vedlegg A). I løpet av byggeperioden ble det også gjennomført en regelmessig kontroll av oppnådde betongoverdekninger etter at betongen var plassert i forskalling. Basert på 153 enkeltmålinger ble det observert en gjennomsnittsverdi for oppnådd betongoverdekning på 65 mm med et standardavvik på 7 mm.

45 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 45 av Kloriddiffusivitet (m 2 /s ) Byggeplass Laboratorium Alder (døgn) Figur 18. Utvikling av betongens kloriddiffusivitet på byggeplass og i laboratorium. Basert på separat utstøpte og vannlagrede prøver i laboratorium ble det etter 28 døgn oppnådd en kloriddiffusivitet (D 28 ) på 6,0 x m 2 /s. Kombinert med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning på byggeplass, ble det gjennomført en bestandighetsanalyse for å få en dokumentasjon av oppnådd bruksperiode før en sannsynlighet på 10 % for armeringskorrosjon ville bli nådd. Alle inngangsparametere for denne analysen er vist i tabell 8, hvor kloridbelastningen (C S ) er basert på langtidserfaringer fra tilsvarende konstruksjoner i Oslo havn etter driftsperioder på opptil 80 år. Da det viste seg at den aktuelle konstruksjon ble utsatt for en kloridbelastning allerede i løpet av byggeperioden før betongen hadde oppnådd en tilstrekkelig herdning og tetthet, ble det valgt et tidspunkt for første klorideksponering (t ) på 28 døgn. Som en del av miljøbelastningen ble det også antatt en gjennomsnittlig årstemperatur (T) for konstruksjonens driftsfase på 10 0 C. Da det for betongen ble brukt en sement av type CEM I 52,5 LA (NORCEM Anlegg) kombinert med 6 % silikastøv, ble det antatt en empirisk aldringsfaktor for betongens kloriddiffusivitet (α) på 0,40. For kritisk kloridinnhold (C CR ) ble det også valgt en empirisk verdi på 0,40 % av bindemiddelvekt. Som det framgår av figur 19 viste den gjennomførte bestandighetsanalyse at det ble oppnådd en bruksperiode på ca. 30 år før sannsynligheten for armeringskorrosjon ville overskride 10 %. Tabell 8. Inngangsparametere for analyse og kontroll av oppnådd bestandighet i Nye Filipstadkaia. Inngangsparameter 1) Kloridbelastning, C S (% av bindemiddelvekt) N(3,8;0,9) Betongalder ved eksponering, t (døgn) 28 Årstemperatur, T ( 0 C) 10 Kloriddiffusivitet, D 28 (x m 2 /s) N(6,0;0,6) Betongalder ved prøvning, t (døgn) 28 Aldringsfaktor, α N(0,40;0,08) Kritisk kloridmengde, C CR (% av bindemiddelvekt) N(0,40;0,08) Betongoverdekning, X (mm) N(65;7) Driftsperiode (år) 100 1) Normalfordeling med gjennomsnittsverdi og standardavvik

46 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 46 av Sannsynlighet for korrosjon (%) Driftsperiode (år) Figur 19. Utvikling av sannsynlighet for armeringskorrosjon i Nye Filipstadkaia Bestandighet på byggeplass For å få en dokumentasjon av oppnådd bestandighet på byggeplass, ble det gjennomført en ny bestandighetsanalyse. Denne analysen ble basert på en oppnådd verdi for kloriddiffusivitet på 3,9 x m 2 /s fra betongprøver etter 200 døgn på byggeplass kombinert med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning. Alle andre inngangsparametere for analysen ble ellers holdt konstant slik som vist i tabell 8. Dette ga en oppnådd sannsynlighet for armeringskorrosjon på ca. 80 % etter en bruksperiode på 100 år Potensiell bestandighet For å få en dokumentasjon av konstruksjonens potensielle bestandighet, ble det gjennomført enda en ny bestandighetsanalyse. Denne analysen ble basert på en oppnådd verdi for kloriddiffusivitet på 3,0 x m 2 /s fra vannlagrede betongprøver i laboratorium etter 180 døgn kombinert med oppnådde kontrollverdier for betongoverdekning. Også her var alle andre inngangsparametere for analysen holdt konstant (tabell 8). Basert på denne analysen ble det oppnådd en sannsynlighet for armeringskorrosjon på ca. 60 % etter en bruksperiode på 100 år. Basert på alle oppnådde sannsynlighetsverdier for armeringskorrosjon indikerer eksisterende erfaringer at det må forventes et relativt høyt framtidig vedlikeholdsnivå for å opprettholde den aktuelle konstruksjons funksjonsdyktighet over en bruksperiode på 100 år. 7.3 Containerterminal Sjursøya, Oslo (2007) Generelt I løpet av perioden fra januar 2005 fram til juni 2007 ble det første utbygningstrinn av Containerterminal Sjursøya i Oslo gjennomført. Selve kaikonstruksjonen som har en en

47 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 47 av 73 kaifront på 650 m, består av et åpent kaidekke av betong på betongfylte stålrørspeler. I en tidlig prosjekteringsfase av denne nye havnekonstruksjon ble det avholdt et møte hos byggherren (Oslo Havn KF) for å diskutere hva som kunne gjøres for å oppnå en best mulig sikkerhet mot en framtidig armeringskorrosjon. Da både sikkerhet, bestandighet og levealder her var av stor og spesiell betydning, var byggherren interessert i å investere noe ekstra for å oppnå en økt og mer kontrollert sikkerhet mot armeringskorrosjon enn det som ellers ville være mulig bare basert på etablerte betongstandarder og byggepraksis. På dette møtet ønsket byggherren at konstruksjonens bestandighet skulle sikres etter de anbefalinger og retningslinjer for bestandige betongkaier som i 2004 nylig var utgitt av Norsk Havneingeniørforening. Som et overordnet kvalitetskrav til konstruksjonens bestandighet ønsket byggherren samtidig at sannsynligheten for armeringskorrosjon ikke skulle overskride 10 % i løpet av en bruksperiode på minst 100 år Spesifisert bestandighet Basert på det spesifiserte kvalitetskrav til konstruksjonenes bestandighet slik som beskrevet ovenfor ble det gjennomført en innledende bestandighetsanalyse for å kunne angi aktuelle krav til betongens kloriddiffusivitet og nødvendig betongoverdekning. De enkelte inngangsparametere for denne bestandighetsanalysen er vist i tabell 9. Også her ble kloridbelastningen (C S ) basert på langtidserfaringer fra tilsvarende konstruksjoner i Oslo havn etter driftsperioder på opptil 80 år. Da det tidligere hadde vist seg at Nye Filipstadkaia ble utsatt for en kloridbelastning allerede i løpet av byggeperioden, ble det også her valgt et tidspunkt for klorideksponering (t ) på 28 døgn. Som en del av miljøbelastningen ble det samtidig antatt en gjennomsnittlig årstemperatur (T) for konstruksjonens driftsfase på 10 0 C. Betongens kloriddiffusivitet (D 28 ) ble basert på RCM-metoden ved en prøvningsalder (t) på 28 døgn. For en mulig bruk av flygeaskesement ble det videre antatt en aldringsfaktor for betongens kloriddiffusivitet (α) på 0,60 og et kritisk kloridinnhold (C CR ) på 0,40 % av bindemiddelvekt. Tabell 9. Inngangsparametere for den innledende bestandighetsanalyse for Containerterminal Sjursøya. Inngangsparameter 1) Kloridbelastning, C S (% av bindemiddelvekt) N 1) (3,8;0,9) Betongalder ved eksponering, t (døgn) 28 Årstemperatur, T ( 0 C) 10 Kloriddiffusivitet, C 28 (x m 2 /s) N(5,0;1,0) Betongalder ved prøvning, t (døgn) 28 Aldringsfaktor, α N(0,60;0,12) Kritisk kloridmengde, C CR (% av bindemiddelvekt) N(0,40;0,08) Betongoverdekning, X (mm) N(90;11) Driftsperiode (år) 100 1) Normalfordeling med gjennomsnittsverdi og standardavvik Den gjennomførte bestandighetsanalyse viste at en betongkvalitet med kloriddiffusivitet på D 28 5,0 x m 2 /s i kombinasjon med en nominell betongoverdekning på 90 ± 15 mm ville kunne tilfredsstille det spesifiserte kvalitetskrav til konstruksjonens bestandighet med

48 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 48 av 73 god margin. Disse verdier for kloriddiffusivitet og betongoverdekning ble derfor spesifisert som aktuelle kvalitetskrav. For å imøtekomme det spesifiserte krav til betongens kloriddiffusivitet, ble det av entreprenøren gjennomført en utprøvning av tre forskjellige betongvarianter med et varierende innhold av flygeaske (FA) på 20, 40 og 60 % av vekt portlandsement (CEM I 52,5 LA - NORCEM Anlegg). Det ble samtidig tilsatt 4 % silikastøv av sementvekt. Basert på resultatene fra dette, valgte entreprenøren å bruke betongvarianten med 60 % FA. Selv om denne betongen hadde en noe høyere verdi for kloriddiffusivitet etter 28 døgn (D 28 ) i forhold til hva som var spesifisert, viste det seg samtidig at denne betongen ga en meget god videreutvikling av kloriddiffusivitet. Denne betongtypen ble derfor akseptert for bruk i den aktuelle konstruksjon. En dokumentasjon av denne betongens frostbestandighet viste seg også å være meget tilfredsstillende Samsvar med spesifisert bestandighet For å bestemme utviklingen av betongens kloriddiffusivitet under mest mulig realistiske forhold på byggeplass, ble det i en tidlig fase av betongarbeidene utstøpt et uarmert referanseelement på byggeplass med krav om at både utforming, utstøpning og etterbehandling skulle være så representativt som mulig for den aktuelle konstruksjon. Fra dette element som var en plate med dimensjoner 2,0 x 2,0 x 0,5 m, ble det senere uttatt et antall Ø100 mm borkjerner etter varierende alder. Samtidig som plateelementet ble utstøpt på byggeplass, ble det fra samme betongleveranse også utstøpt et antall 100 mm terninger og Ø100 mm betongsylindre. Allerede neste dag ble disse betongprøvene sendt til laboratorium for etablering av den nødvendige kalibreringskurve for senere kontroll av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden. Etter at prøvene var ankommet laboratoriet, ble alle prøvene holdt vannlagret fram til prøvning. Her ble utviklingen av betongens kloriddiffusivitet målt på de mottatte betongsylindre, mens utviklingen av betongens elektriske motstandsevne ble målt på de mottatte betongterninger. Alle målinger av betongens kloriddiffusivitet ble bestemt etter RCM-metoden (Vedlegg A), mens alle målinger av betongens elektriske motstandsevne ble bestemt ved bruk av Wenner-metoden (Vedlegg B). Etter at det nødvendige antall parallellmålinger av kloriddiffusivitet og motstandsevne var gjennomført og kalibreringskurven etablert slik som vist på figur 20, ble et ytterligere antall av betongsylindrene fortsatt holdt vannlagret i laboratorium for å bestemme den videre utvikling av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden. Den etablerte kalibreringskurve i figur 20 ble senere brukt for å gjennomføre all indirekte kontroll av spesifisert kloriddiffusivitet (D 28 ) basert på regelmessige målinger av betongens elektriske motstandsevne. Alle disse målingene ble gjennomført på de betongterninger som ellers ble brukt for kontroll av betongens trykkfasthet etter 28 døgn (Vedlegg B).

49 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 49 av Kloriddiffusivitet (m 2 /s ) R 2 = Elektrisk motstandsevne (kohm cm) Figur 20. Kalibreringskurve for kontroll av betongens kloriddiffusivitet basert på måling av betongens elektriske motstandsevne. I løpet av byggeperioden ble det i alt utført 344 målinger av betongens elektriske motstandsevne, og det var dette som dannet grunnlaget for den fortløpende kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet. Denne kontrollen viste at de oppnådde verdier for betongens kloriddiffusivitet gjennom hele byggeperioden holdt et akseptabelt nivå uten store avvik. Som et resultat av denne kvalitetskontrollen ble det oppnådd en gjennomsnittsverdi for betongens kloriddiffusivitet på 7,9 x m 2 /s med standardavvik på 3,2. I løpet av byggeperioden ble det også gjennomført en regelmessig kontroll av oppnådde betongoverdekninger etter at betongen var utstøpt for de enkelte støpeavsnitt. Pga. stor betongoverdekning og meget tett armering slik som vist på figurene 21 og 22, var det ikke mulig å oppnå pålitelige måleresultater basert på bruk av konvensjonelt utstyr for overdekningsmåling. Alle kontrollmålinger ble derfor gjennomført manuelt på utstikkende armeringsstål i støpeskjøter. Basert på i alt 68 kontrollmålinger ble det registrert en gjennomsnittlig betongoverdekning på 99 mm med standardavvik på 11 mm.

50 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 50 av 73 Figur 21. Betongoverdekningen ble kontrollert på utstikkende armeringsstål i støpeskjøter. Figur 22. Betongdekket hadde en meget tett armering. Etter at alle betongarbeider var ferdig, ble det gjennomført en ny bestandighetsanalyse for kontroll av samsvar med spesifisert bestandighet. Dette ble basert på alle kontrollverdier for kloriddiffusivitet og betongoverdekning som regelmessig ble registrert i løpet av byggeperioden. De øvrige inngangsparametere var her ellers de samme som benyttet i den innledende bestandighetsanalyse (tabell 9). Som resultatet ble det oppnådd en sannsynlighet for armeringskorrosjon på ca. 5 % etter en bruksperiode på 100 år. Dermed var det spesifiserte kvalitetskrav til konstruksjonens bestandighet blitt oppnådd med god margin Bestandighet på byggeplass Omfattende erfaringer viser at oppnådd bestandighet basert på kontroll av små betongprøver etter 28 døgns herdning i laboratorium kan være svært forskjellig fra oppnådd bestandighet i konstruksjon. Derfor skal det også framskaffes en viss tilleggsdokumentasjon av oppnådd bestandighet på byggeplass i løpet av byggeperioden. Som et minimum skal denne dokumentasjon være basert på kontrollmålinger av oppnådd kloriddiffusivitet på uttatte prøver fra byggeplass over en periode på opptil ett år. Basert på det plateelement som ble utstøpt på byggeplass ble det uttatt en rekke Ø100 mm borkjerner ved varierende alder av opptil ett år. Umiddelbart etter uttak ble alle disse borkjerner sendt til laboratorium for prøvning av oppnådd kloriddiffusivitet. I tillegg ble det i løpet av byggeperioden også uttatt et antall borkjerner fra den aktuelle konstruksjon for tilsvarende prøvning, men dette ble bare gjort der hvor dette var mulig uten å svekke konstruksjonens bestandighet. Alle resultater av disse kontrollmålinger er vist i figur 23. Til sammenligning viser denne figuren også utviklingen av betongens kloriddiffusivitet basert på separat utstøpte prøver som ble holdt vannlagret i laboratorium.

51 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 51 av 73 Kloriddiffusivitet (m 2 /s ) Byggeplass Laboratorium Alder (døgn) Figur 23. Utvikling av betongens kloriddiffusivitet på byggeplass og i laboratorium. Basert på en oppnådd kloriddiffusivitet på byggeplass etter ca. ett år på 1,5 x m 2 /s med standardavvik på 0,54 i kombinasjon med oppnådde betongoverdekninger ble det gjennomført en ny bestandighetsanalyse. Som et resultat av dette ble det oppnådd en sannsynlighet for armeringskorrosjon på 0,6 % etter en periode på 100 år. Basert på eksisterende erfaringer indikerer dette at oppnådd bestandighet på byggeplass var meget god Potensiell bestandighet Da dokumentasjonen av både spesifisert bestandighet og oppnådd bestandighet på byggeplass i løpet av byggeperioden bare er basert på en ufullstendig utvikling av betongens kloriddiffusivitet, skal det også framskaffes en viss tilleggsdokumentasjon av konstruksjonens potensielle bestandighet. Som et minimum skal denne dokumentasjon være basert på kontrollmålinger av betongens kloriddiffusivitet på vannlagrede prøver i laboratorium over en periode på minst ett år. Derfor ble det gjennomført enda en ny bestandighetsanalyse basert på en kloriddiffusivitet på 0,7 x m 2 /s med standardavvik på 0,02 % etter ett år i kombinasjon med oppnådde betongoverdekninger. Denne analysen ga en sannsynlighet for armeringskorrosjon på 0,01 % etter en periode på 100 år. Basert på eksisterende erfaringer indikerer dette at også konstruksjonens potensielle bestandighet var meget god. 7.4 Nye Tjuvholmen, Oslo ( ) Generelt I forbindelse med den nye byutvikling som for tiden foregår på Tjuvholmen i Oslo havneområde blir det bygd et stort antall betongkonstruksjoner som blir stående i sjøvann med varierende dybder på opptil ca. 20 m (figur 24). De fleste av disse betongkonstruksjonene som omfatter store parkeringsarealer, består delvis av tykke bunnplater som blir utstøpt på bunn i de mest grunne sjøområder og omgitt av betongvegger som blir stående eksponert i tidevannssonen og delvis av åpne dragerdekker på betongfylte stålrørspeler i dypere sjøområder. For de dypeste sjøområdene blir det produsert noen

52 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 52 av 73 prefabrikkerte parkeringshus i betong som først bygges i tørrdokk og deretter bukseres på plass og monteres neddykket slik som vist på figur 25. Figur 24. Oversikt over Nye Tjuvholmen i Oslo havneområde. Figur 25. Modell som viser ett av de prefabrikkerte parkeringshus som først bygges i tørrdokk og deretter monteres neddykket på Nye Tjuvholmen. I en tidlig prosjekteringsfase ble det også her avholdt et møte hos byggherren (Tjuvholmen KS) for å diskutere hva som kunne gjøres for å oppnå en best mulig sikkerhet mot armeringskorrosjon for alle de aktuelle betongkonstruksjoner. Disse betongkonstruksjonene skulle senere danne grunnlaget for en betydelig bygningsmasse med store investeringer. Også her ønsket byggherren at konstruksjonenes bestandighet skulle prosjekteres og kvalitetssikres

53 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 53 av 73 etter Norsk Havneingeniørforenings anbefalinger og retningslinjer for nye havnekonstruksjoner i betong. Samtidig ønsket byggherren en bruksperiode for alle de aktuelle betongkonstruksjoner på 300 år Spesifisert bestandighet Da det teoretiske grunnlaget for å kunne vurdere sannsynligheten for en armeringskorrosjon etter en bruksperiode på 300 år verken er gyldig eller relevant, ble anvendelsen av alle bestandighetsanalyser begrenset oppad til en bruksperiode på 150 år. En spesifisert bruksperiode utover dette måtte derfor sikres med ekstra strategier og beskyttelsestiltak slik som anbefalt i de foreliggende praktiske retningslinjer. I utgangspunktet var det imidlertid viktig å få spesifisert en kombinasjon av betongkvalitet og betongoverdekning som ville gi en så lav sannsynlighet for armeringskorrosjon som mulig etter en bruksperiode på 150 år og som ikke måtte overskride 10 %. Erfaringsmessig ville en betong basert på slaggsement i kombinasjon med silikastøv kunne gi en meget høy motstandsevne mot kloridinntrengning [7,88]. Basert på erfaringer med en slik bindemiddelkombinasjon ble det derfor i utgangspunktet valgt en kloriddiffusivitet på D 28 = 2,0 x m 2 /s som inngangsparameter for en innledende bestandighetsanalyse. For denne analysen ble det også valgt en nominell betongoverdekning på 100 ± 10 mm, mens de andre inngangsparametere for analysen er vist i tabell 10. Som resultat av denne analysen ble det oppnådd en sannsynlighet for armeringskorrosjon i de mest utsatt deler av konstruksjonene på mindre enn 0,3 % etter en bruksperiode på 150 år. Det ble derfor spesifisert en kloriddiffusivitet D 28 2,0 x m 2 /s i kombinasjon med en betongoverdekning på 100 ± 10 mm for den første av de aktuelle betongkonstruksjoner. For å redusere risikoen for rissutvikling i en så stor betongoverdekning, ble det samtidig spesifisert en tilsetning av syntetiske fibre. For alle tykke bunnplater ble den spesifiserte kombinasjon av betongkvalitet og betongoverdekning vurdert til å gi en god nok sikkerhet mot armeringskorrosjon uten ekstra beskyttelsestiltak. Som en ekstra beskyttelse av alle eksponerte vegger i den første betongkonstruksjon ble det imidlertid foreskrevet en forberedelse for katodisk forebygging kombinert med en instrumentering for senere overvåkning av kloridinntrengning. Tabell 10. Inngangsparametere for den innledende bestandighetsanalyse for betongkonstruksjonene på Nye Tjuvholmen. Inngangsparameter 1) Kloridbelastning, C S (% av bindemiddelvekt) N 1) (3,8;0,9) Betongalder ved eksponering, t (døgn) 28 Årstemperatur, T ( 0 C) 10 Kloriddiffusivitet, C 28 (x m 2 /s) N(2,0;0,4) Betongalder ved prøvning, t (døgn) 28 Aldringsfaktor, α N(0,50;0,1) Kritisk kloridmengde, C CR (% av bindemiddelvekt) N(0,40;0,08) Betongoverdekning, X (mm) N(100;7) Driftsperiode (år) 150 1) Normalfordeling med gjennomsnittsverdi og standardavvik

54 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 54 av 73 For noen av de etterfølgende betongkonstruksjoner ble det av forskjellige årsaker også benyttet andre betongkvaliteter basert på andre sementtyper så som flygeaskesement. Selv om disse betongkvalitetene ga en lavere motstandsevne mot saltinntrengning, ble alle disse betongkvalitetene samtidig kombinert med spesielle beskyttelsestiltak så som rustfri armering eller forberedelse til katodisk forebygging. Basert på de erfaringene som etter hvert ble oppnådd med de forskjellige tekniske løsninger, viste det seg imidlertid snart at kombinasjonen av den først spesifiserte betongkvalitet basert på slaggsement og silikastøv i kombinasjon med rustfri armering både ga en meget enkel, sikker og robust teknisk løsning. Selv på korttidsbasis viste det seg at bruk av rustfri armering også var økonomisk konkurransedyktig sammenliknet med forberedelse for katodisk forebygging kombinert med en instrumentert kloridovervåkning. I det etterfølgende er det derfor bare erfaringene med bruk av betong basert på slaggsement og silikastøv kombinert med bruk av rustfri armering som kort skal omtales. Det ble her spesifisert en rustfri armering av type W eller tilsvarende, hvorav type W ble brukt. Da et yttersjikt av rustfri armering i alle yttervegger ga en betydelig betongoverdekning på mer enn 150 mm inn til nærmeste vanlige armeringsstål, kunne den spesifiserte nominelle betongoverdekning for den rustfrie armering samtidig reduseres til 85 ± 10 mm. Dermed var det ikke lenger nødvendig å spesifisere noen fibertilsetning til denne betongen. For alle bunnplater ble det imidlertid fortsatt bare spesifisert en kombinasjon av den aktuelle slaggsementbetong og vanlig armeringsstål med en nominell betongoverdekning i underkant av dekkeplate på 100 ± 10 mm. For denne betongen ble det fortsatt spesifisert en tilsetning av fiber. Både for yttervegger og bunnplater ble betongen ellers basert på slaggsement av type CEM III/B 42.5 LH HS med 70 % slagg og 10 % silikastøv. En omfattende dokumentasjon viste at denne betongen også hadde en meget høy frostbestandighet både med og uten tilsetning av luft [50] Samsvar med spesifisert bestandighet Da entreprenøren i utgangspunktet ikke hadde noen praktiske erfaringer med bruk av betong basert på slaggsement, ble det i en tidlig produksjonsfase gjennomført noen aktuelle prøveutstøpninger med den foreslåtte betongkvalitet på byggeplass (figurene 26 og 27). Etter en del justeringer for å oppnå en betong med bedre avrettingsegenskaper, ble det etablert en betongkvalitet med en typisk kloriddiffusivitet etter 28 døgn på 1,6 x m 2 /s (tabell 7).

55 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 55 av 73 Figur 26. Prøvestøp på byggeplass med den aktuelle betong basert på slaggsement og silikastøv. Figur 27. Prøvestøp på byggeplass med den aktuelle betong basert på slaggsement og silikastøv.

56 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 56 av 73 For et så stort utbygningsprosjekt som Nye Tjuvholmen inngår mange byggetrinn. For hvert nytt byggetrinn ble det derfor på et tidlig stadium av alle betongarbeider produsert ett eller flere separat utstøpte referansegelementer på byggeplass med krav om at både utforming, utstøpning og etterbehandling skulle være så representativt som mulig for de aktuelle konstruksjoner. Fra hvert av disse uarmerte referanseelementene som enten kunne være et veggelement eller plateelement eller begge deler, ble det senere uttatt et antall Ø100 mm borkjerner etter varierende alder opp til ca. ett år. Hensikten med dette var å bestemme utviklingen av betongens kloriddiffusivitet under mest mulig realistiske forhold på byggeplass. Samtidig som disse elementene ble utstøpt, ble det fra samme betongleveranser også utstøpt et antall 100 mm terninger og Ø100 mm betongsylindre. Allerede neste dag ble alle disse betongprøvene sendt til laboratorium for etablering av de nødvendige kalibreringskurver for den senere kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet. En typisk kalibreringskurve er vist på figur 28. Etter at de enkelte kalibreringskurver ble etablert, ble noen av de separat utstøpte sylinderprøvene fortsatt holdt vannlagret i laboratorium for å bestemme den videre utvikling av betongens kloriddiffusivitet fram til minst ett år. 3 Kloriddiffusivitet (m 2 /s ) Elektrisk motstandsevne (kohm cm) Figur 28. Kalibreringskurve for kontroll av betongens kloriddiffusivitet basert på måling av betongens elektriske motstandsevne. Basert på fortløpende kontrollmålinger av betongens elektriske motstandsevne og bruk av de aktuelle kalibreringskurver ble betongens kloriddiffusivitet etter 28 døgn regelmessig kontrollert og bestemt for hvert byggetrinn. Samtidig ble det gjennomført regelmessige kontrollmålinger av oppnådde betongoverdekninger for hvert støpeavsnitt. På grunn av store betongoverdekninger ble alle disse kontrollmålinger gjennomført manuelt på utstikkende armeringsstål i støpeskjøter. Bruk av rustfri armering gjorde det heller ikke mulig å kontrollere betongoverdekningen med magnetbasert utstyr for overdekningsmåling. For betong i eksponerte yttervegger ble det oppnådd en typisk gjennomsnittsverdi for kloridiffusivitet etter 28 døgn (D 28 ) på 2,1 x m 2 /s med standardavvik på 0,4. Samtidig ble det observert en typisk gjennomsnittsverdi for betongoverdekninger på 83 mm med standardavvik på 6 mm. Sammen med en antatt konservativ verdi for kritisk kloridmengde for det aktuelle rustfrie stål på 2 % av sementvekt og ellers de samme inngangsparametere som angitt i tabell 10, ble det oppnådd en sannsynlighet for armeringskorrosjon på mindre enn 0,1

57 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 57 av 73 % etter en bruksperiode på 150 år. Dette viser at den spesifiserte bestandighet ble oppnådd med svært god margin Bestandighet på byggeplass Da oppnådd bestandighet basert på kontroll av små laboratorieprøver etter 28 døgn kan være nokså forskjellig fra oppnådd bestandighet i konstruksjon, ble det for hvert byggetrinn også framskaffet en tilleggsdokumentasjon av oppnådd bestandighet på byggeplass. Denne dokumentasjon ble primært basert på kontroll av oppnådd kloriddiffusivitet på uttatte Ø100 mm borkjerner fra de separat utstøpte betongelementer på byggeplass i løpet av byggeperioden. I tillegg ble betongens kloriddiffusivitet også kontrollert på et visst antall borkjerner fra hver betongkonstruksjon. Alle borkjerner fra de aktuelle konstruksjoner ble bare uttatt der hvor dette var mulig uten å svekke konstruksjonens bestandighet. Noen typiske resultater av oppnådd kloriddiffusivitet på byggeplass er vist i figur 29. Denne figuren viser også den typiske utvikling av betongens kloriddiffusivitet basert på vannlagrede prøver i laboratorium. 3.0 Kloriddiffusivitet (m 2 /s ) Byggeplass Laboratorium Alder (døgn) Figur 29. Utvikling av betongens kloriddiffusivitet på byggeplass og i laboratorium. Basert på oppnådde kloriddiffusiviteter på byggeplass etter ca. ett år i kombinasjon med oppnådde betongoverdekninger ble det for hvert byggetrinn gjennomført nye bestandighetsanalyser. Med en typisk oppnådd kloriddiffusivitet etter ett år (D 365 ) på 0,45 x m 2 /s med standardavvik på 0,12 og alle andre inngangsparametre holdt konstant (tabell 10), ble det oppnådd en typisk sannsynlighet for armeringskorrosjon på mindre enn 0,001 % etter en bruksperiode på 150 år. Basert på eksisterende erfaringer indikerer dette at oppnådd bestandighet på byggeplass var særdeles god Potensiell bestandighet Da dokumentasjonen av både spesifisert bestandighet og oppnådd bestandighet på byggeplass i løpet av byggeperioden bare er basert på en ufullstendig utvikling av betongens

58 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 58 av 73 kloriddiffusivitet, ble det for hvert byggetrinn også framskaffet en tilleggsdokumentasjon av konstruksjonenes potensielle bestandighet. Som et minimum skal denne dokumentasjon være basert på kontrollmålinger på vannlagrede prøver i laboratorium over en periode på minst ett år. Med en typisk oppnådd kloriddiffusivitet etter ca. ett år på 0,2 x m 2 /s med standardavvik på 0,06 i kombinasjon med oppnådde betongoverdekninger ble det oppnådd en typisk sannsynlighet for armeringskorrosjon på mindre enn 0,001 % etter en bruksperiode på 150 år. Basert på eksisterende erfaringer indikerer dette at også konstruksjonenes potensielle bestandighet var særdeles god. 7.5 Vurdering av oppnådde resultater For en mer generell vurdering og tolkning av de resultater som er vist ovenfor henvises til avsnitt Både som diskutert og presisert her må de aktuelle bruksperioder med en angitt sannsynlighet for armeringskorrosjon ikke oppfattes som reelle bruksperioder for de aktuelle konstruksjoner, men bare oppfattes som relative verdier for å kunne sammenlikne forskjellige tekniske løsninger og oppnådde resultater. De enkelte bestandighetsanalyser ble imidlertid gjennomført for å oppnå en best mulig ingeniørmessig vurdering av de viktigste faktorer som var antatt å påvirke den enkelte konstruksjons bestandighet, inkludert den spredning og usikkerhet som alle disse faktorene har. Den gjennomførte kvalitetskontroll av alle betongarbeider gjorde det samtidig mulig å framlegge en dokumentasjon på at spesifisert bestandighet ble oppnådd i løpet av byggeperioden. I tillegg ble det mulig å framlegge en dokumentasjon av både oppnådd bestandighet på byggeplass og konstruksjonenes potensielle bestandighet. For alle de aktuelle konstruksjoner ble det registrert at den økte fokus på kvalitetskontroll og oppnådd byggverkskvalitet også i seg selv hadde en høyst positiv effekt på kvaliteten av de utførte betongarbeider. For Nye Filipstadkaia som bare var basert på bestandighetskrav etter eksisterende betongstandarder og byggepraksis, ble det her oppnådd en bruksperiode på ca. 30 år før en sannsynlighet for armeringskorrosjon på 10 % ville bli nådd. Basert på kontrolldata fra byggeplass og betongprøver i laboratorium etter ca. 180 døgn, ble det videre oppnådd sannsynligheter for armeringskorrosjon på henholdsvis ca. 80 og ca. 60 % etter en bruksperiode på 100 år. Disse resultatene indikerer at det må forventes et relativt høyt framtidig vedlikeholdsnivå for å opprettholde en god funksjonsdyktighet over den spesifiserte bruksperiode på 100 år. For Containerterminal Sjursøya var det spesifisert en bruksperiode på minst 100 år før en sannsynlighet for armeringskorrosjon på 10 % ville bli nådd. Etter endt byggeperiode kunne byggherren her motta en dokumentasjon på at sannsynligheten for armeringskorrosjon etter 100 år bare var ca. 5 %. Dermed var det spesifiserte kvalitetskrav til konstruksjonens bestandighet blitt oppfylt med god margin. Basert på kontrolldata fra byggeplass og betongprøver i laboratorium etter ca. ett år, ble det samtidig oppnådd sannsynligheter for armeringskorrosjon på henholdsvis 0,6 og 0,02 % etter en bruksperiode på 100 år. Disse resultatene indikerer at både oppnådd bestandighet på byggeplass og konstruksjonens potensielle bestandighet også var meget god. For alle betongkonstruksjonene på Nye Tjuvholmen var det spesifisert en bruksperiode på 300 år. Da det teoretiske grunnlaget for å beregne en sannsynlighet for armeringskorrosjon etter en så lang bruksperiode ikke vurderes som relevant og anvendbart, ble det her bare spesifisert at sannsynligheten for armeringskorrosjon etter en bruksperiode på 150 år skulle være så lav som mulig og ikke overskride 10 %. For ytterligere å sikre konstruksjonenes bestandighet ble det for alle konstruksjonene samtidig spesifisert ekstra beskyttelsestiltak så

59 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 59 av 73 som rustfri armering eller forberedelse for katodisk forebygging. For de fleste av konstruksjonene ble det imidlertid spesifisert en delvis bruk av rustfri armering, og erfaringene med dette viste at rustfri armering både ga en meget enkel, sikker og robust teknisk løsning for å tilfredsstille det aktuelle krav til konstruksjonenes bestandighet. Selv på kortidsbasis viste det seg at rustfri armering også ga en konkurransedyktig økonomisk løsning sammenliknet med forberedelse for katodisk forebygging kombinert med en instrumentert kloridovervåkning. Etter endt byggeperiode ble det for betongkonstruksjonene på Nye Tjuvholmen oppnådd en typisk sannsynlighet for armeringskorrosjon på mindre enn 0,1 % etter en bruksperiode på 150 år. Dermed var den spesifiserte bestandighet oppnådd med svært god margin. Både basert på kontrolldata fra byggeplass og betongprøver i laboratorium etter ca. ett år, ble det oppnådd typiske sannsynligheter for armeringskorrosjon på mindre enn 0,001 % etter en bruksperiode på 150 år. Disse resultatene indikerer at både oppnådd bestandighet på byggeplass og konstruksjonenes potensielle bestandighet også var særdeles god. For alle konstruksjonene som er omtalt ovenfor, utgjør den detaljerte drifts- og vedlikeholdsplan for hvorledes de konstruksjoner senere bør driftes og vedlikeholdes i bruksperioden en meget viktig del av bestandighetsprosjekteringen. I driftsfasen er det bare en regelmessig oppfølging av den virkelige kloridinntrengning i den enkelte konstruksjon og en kontroll av denne kloridinntrengning med effektive beskyttelsestiltak som i praksis vil kunne gi konstruksjonen en mer kontrollert bestandighet og levealder. 8 REFERANSER Gjørv, O.E., Erfaringer med dagens standarder og praksis for å sikre betongkonstruksjoners bestandighet og levealder, Levetidsprosjektering av betongkonstruksjoner, Kompendium No. 1, Norsk Betongforening, TEKNA, Oslo, 2004, 19 s. NS-EN Betong Del 1: Spesifikasjon, egenskaper, fremstilling og samsvar, Standard Norge, Oslo, Bestandige betongkaier - Anbefalte kravspesifikasjoner for nye havnekonstruksjoner i betong med økt sikkerhet mot armeringskorrosjon, Norsk Havneingeniørforening, TEKNA, Oslo, 2004, 17 s. Bestandige betongkaier - Anbefalte kravspesifikasjoner for nye havnekonstruksjoner i betong med økt sikkerhet mot armeringskorrosjon, Norsk Havneingeniørforening, TEKNA, Oslo, 2. Utgave, 2007, 18 s. Bestandige betongkaier - Praktiske retningslinjer for bestandighetsprosjektering og kvalitetskontroll av betongarbeider, Norsk Havneingeniørforening, TEKNA, Oslo, 2. Utgave, 2007, 48 s. Bestandige betongkaier - Anbefalte kravspesifikasjoner for nye havnekonstruksjoner i betong, PIANC Norge/Norsk Havneingeniørforening, Oslo, 3. Utgave, 2009, 26 s. Gjørv, O.E., Durability Design of Concrete Structures in Severe Environments, Taylor & Francis, London and New York, ISBN , 2009, 232 pp. Gjørv, O.E., Durability and Service Life of Concrete Structures, Proceedings, The First fib Congress 2002, Session 8, Vol. 6, Japan Prestressed Concrete Engineering Association, Tokyo, 2002, pp Levetidsprosjektering av betongkonstruksjoner, Kompendium No. 1, Norsk

60 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 60 av Betongforening, TEKNA, Oslo, Malhotra, V. M., (ed.), Proceedings, First International Conference on Concrete in Marine Environment, St. Andrews By-The-Sea, Canada, ACI SP-65, Malhotra, V. M., (ed.), Proceedings, Second International Conference on Concrete in Marine Environment, St. Andrews By-The-Sea, Canada, ACI SP-109, Malhotra, V. M., (ed.), Proceedings, Third International Conference on Performance of Concrete in Marine Environment, St. Andrews-By-The-Sea, Canada, ACI SP-163, Metha, P.K. (ed.), Proceedings, Odd E. Gjørv Symposium on Concrete for Marine Structures, CANMET/ACI, Ottawa, Sakai, K., Banthia, N. and Gjørv, O.E., (eds.), Proceedings, First International Conference on Concrete Under Severe Condtions - Environment and Loading, E & FN Spon, London and New York, ISBN , Gjørv, O.E., Sakai, K. and Banthia, N., (eds.), Proceedings, Second International Conference on Concrete Under Severe Conditions - Environment and Loading, E & FN Spon, London and New York, ISBN , Banthia, N., Sakai, K., and Gjørv, O.E, (eds.), Proceedings, Third International Conference on Concrete Under Severe Conditions - Environment and Loading, University of British Columbia, Vancouver, ISBN X, Oh, B.H., Sakai, K., Gjørv, O.E. and Banthia, N. (eds.), Proceedings, Fourth International Conference on Concrete Under Severe Conditions - Environment and Loading, Seoul National University and Korea Concrete Institute, Seoul, ISBN X 93530, Toutlemonde, F., Sakai, K, Gjørv, O.E. and Banthia, N., (eds.), Proceedings, Fifth International Conference on Concrete under Severe Conditions Environment and Loading, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, ISSN , Gjørv, O.E., Durability of Reinforced Concrete Wharves in Norwegian Harbours, Ingeniørforlaget, Oslo, 1968, 208 pp. Collepardi, M., Marcialis, A. and Turriziani, R., Kinetics of Penetration of Chloride Ions in Concrete, l Industria Italiana del Cemento, Vol. 4, 1970, pp Collepardi, M., Marcialis, A. and Turriziani, R., Penetration of Chloriode Ions into Cement Pastes and Concretes, Journal, American Ceramic Society, Vol. 55, No. 10, 1972, pp Tuutti, K., Corrosion of Steel in Concrete, Report Fo 4-82, Cement and Concrete Research Institute, Stockholm, ISSN , 1982, 468 pp. DuraCrete: General Guidelines for Durability Design and Redesign, The European Union Brite EuRam III, Project No. BE : Probabilistic Performance Based Durability Design of Concrete Structures, Document R 15, February 2000, 109 pp. Model Code for Service Life Design, fib Bulletin 34, Fédération Internationale de la Précontrainte - FIP, London, Gehlen, C., Durability Design According to the New Model Code for Service Life Design, Proceedings Vol. 1, Fifth International Conference on Concrete under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by F. Toutlemonde, K. Sakai, O.E. Gjørv and N. Banthia, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, ISSN , 2007, pp Takewaka, K. and Mastumoto, S., Quality and Cover Thickness of Concrete based on the Estimation of Chloride Penetration in Marine Environments, ACI SP 109, American Concrete Institute, 1988, pp

61 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 61 av Tang, L. and Gulikers J., On the Mathematics of Time-Dependent Apparent Chloride Diffusion Coefficient in Concrete, Cement and Concrete Research, Vol. 37, No. 4, 2007, pp Polder R.B. and derooij M.R., Durability of Marine Concrete Structures - Field Investigations and Modelling, HERON, Vol. 50, No. 3, 2005, pp NS-EN 3490 Prosjektering av konstruksjoner. Krav til pålitelighet, Standard Norge, Oslo, Gjørv, O.E., Durability Design and Construction Quality of Concrete Structures, Proceedings Vol. 1, Fourth International Conference on Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by B.H. Oh, K.Sakai, O.E. Gjørv and N. Banthia, Seoul National University and Korea Concrete Institute, Seoul, ISBN X 93530, 2004, pp Ferreira, M., Årskog, V., Jalali, S. and Gjørv, O.E., Probability-Based Durability Analysis of Concrete Harbor Structures, Proceedings Vol. 1, Fourth International Conference on Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by B.H. Oh, K. Sakai, O.E. Gjørv and N. Banthia, Seoul National University and Korea Concrete Institute, Seoul, ISBN X 93530, 2004, pp DURACON: Probability-Based Durability Analysis of Concrete Structures Software Manual, University do Minho, Department of Civil Engineering, Guimaraes, Portugal, 2004, Ferreira, M., Årskog, V., Jalali, S. and Gjørv, O.E., Software for Probability- Based Durability Analysis of Concrete Structures, Proceedings Vol. 1, Fourth International Conference on Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by B.H. Oh, K. Sakai, O.E. Gjørv and N. Banthia, Seoul National University and Korea Concrete Institute, Seoul, ISBN X 93530, 2004, pp Hofsøy, A., Sørensen, S.I. og Markeset, G., Erfaringer fra kaier, Rapport No. 2.2, NFR-prosjektet Bestandige Betongkonstruksjoner, Vegdirektoratet, Oslo, Fluge, F., Bakgrunnen for de nye kravene for kloridutsatte konstruksjoner, Kompendium, Norsk Betongdag 2001, Norsk Betongforening, TEKNA, Oslo, 2001, 11 s. Ferreira, M., Probability Based Durability Design of Concrete Structures in Marine Environment, Doctor Dissertation, Department of Civil Engineering, University of Minho, Guimarães, 2004, 178 pp. Gjørv, O.E., High-Strength Concrete, in Developments in the Formulation and Reinforcement of Concrete, ed. by S. Mindess, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, ISBN , 2007, pp Bijen, J., Blast Furnace Slag Cement for Durable Marine Structures, VNC/BetonPrisma, DA s-hertogenbosch, ISBN , 1998, 62 p. NT Build 355, Concrete, Repairing Materials and Protective Coating: Diffusion Cell Method, Chloride Permeability, NORDTEST, Espoo, ISSN , NT Build 443, Concrete, Hardened: Accelerated Chloride Penetration, NORDTEST, Espoo, ISSN , NT Build 492, Concrete, Mortar and Cement Based Repair Materials: Chloride Migration Coefficient from Non-Steady State Migration Experiments, NORDTEST, Espoo, ISSN , Nilsson, L., Ngo, M.H. and Gjørv, O.E., High-Performance Repair Materials for Concrete Structures in the Port of Gothenburg, Proceedings Vol. 2, Second

62 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 62 av International Conference on Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by O.E. Gjørv, K. Sakai and N. Banthia, E & FN Spon, London and New York, ISBN , 1998, pp Mangat, P.S. and Molloy, B.T., Prediction of Long-Term Chloride Concentration in Concrete, Materials and Structures, Vol. 27, 1994, pp Thomas M.D.A. and Bamforth, P.B., Modelling Chloride Diffusion in Concrete Effect of Fly Ash and Slag, Cement and Concrete Research, Vol. 29, 1999, pp Thomas M.D.A., Shehata, M.H., Shashiprakash, S.G., Hopkins, D.S. and Cail, K., Use of Ternary Cementitious Systems Containing Silica Fume and Fly Ash in Concrete, Cement and Concrete Research, Vol. 29, 1999, pp Bamforth, P.B., The Derivation of Input Data for Modelling Chloride Ingress from Eight-Year Coastal Exposure Trials, Magazine of Concrete Research, Vol. 51, No. 2, 1999, pp Bertolini, L., Elsener, B., Pediferri, P. and Polder, R., Corrosion of Steel in Concrete Prevention, Diagnosis, Repair, Wiley-VCH, Weinheim, ISBN , 2004, 392 pp. NS 3473 Prosjektering av betongkonstruksjoner. Beregnings- og konstruksjonsregler, Standard Norge, Oslo, NS 3465 Utførelse av betongkonstruksjoner, Standard Norge, Oslo, Årskog, V. og Gjørv, O.E., Slaggsementer og frostbestandighet, Rapport BML200604, Institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU, Trondheim, 2006, 32 s. Årskog, V., Liu, G., Ferreira, M. og Gjørv, O.E., Slaggsementer og kloridmotstand, Rapport BML200701, Institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU, Trondheim, 2007, 15 s. Materen, von, S. og Paulsson-Tralla, J., Vägsaltet Stoppa skadeeffekterna på utsatta betongkonstruktioner med kamjärn av rostfritt stål, Betong, No. 2, 2001, s Knudsen, A. og Goltermann, P., Rustfritt stål som armering i betong, Levetidsprosjektering av betongkonstruksjoner, Kompendium No. 1, Norsk Betongforening, TEKNA, Oslo, 2004, 12 s. NS-EN : Stainless steels Part 1: List of stainless steels, Standard Norge, Oslo, Clemena, G.G. and Virmani, Y.P., Comparing the Chloride Resistances of Reinforcing Bars, Concrete International, Vol. 26, No.11, 2004, pp Isaksen, T., Byggherrens gevinst ved å investere i økt bestandighet, Levetidsprosjektering av betongkonstruksjoner, Kompendium No. 1, Norsk Betongforening, TEKNA, Oslo, 2004, 10 s. Cramer, S.D., Covino, B.S., Bullard, S.J., Holcomb, G.R., Russell, J.H., Nelson, F.J., Laylor, H.M. and Stoltesz, S.M., Corrosion Prevention and Remediation Strategies for Reinforced Concrete Coastal Bridges, Cement & Concrete Composites, Vol. 24, 2002, pp Hole, A.R., Fiberkompositter som armering i betong, Levetidsprosjektering av betongkonstruksjoner, Kompendium No. 1, Norsk Betongforening, Oslo, TEKNA, 2004, 10 s. BlackBull, Non-Metallic Reinforcement Based on Alkaline Resistant High- Strength Basalt Fibre, BlackBull AS, Oslo, 2008, NS-EN Cathodic protection of steel in concrete, Standard Norge, Oslo, Vælitalo, S.H., Katodisk beskyttelse som forebyggende tiltak Levetidsprosjektering av betongkonstruksjoner, Kompendium No. 1, Norsk

63 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 63 av Betongforening, Oslo, TEKNA, 2004, 6 s. Aarstein, R., Rindarøy, O.E., Liodden, O. and Jenssen, B.W., Effect of Coatings on Chloride Penetration into Offshore Concrete Structures, Proceedings Vol. 2, Second International Conference on Concrete under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by O.E. Gjørv, K. Sakai and N. Banthia, E & FN Spon, London and New York, ISBN , 1998, pp Hinatsu, J.T., Graydon, W.F. and Foulkes, F.R., Voltametric Behaviour of Iron in Cement. Effect of Sodium Chloride and Corrosion Inhibitor Additions, Journal of Applied Electrochemistry, Vol. 20, No. 5, 1990, pp Nürnberger, U., Special Measures for Corrosion Protection of Reinforced and Prestressed Concrete, Otto-Graf-Institute Series No. 79, Stuttgart, Ngala, V.T., Page, C.L. and Page, M.M., Corrosion Inhibitor Systems for Remedial Treatment of Reinforced Concrete, I. Calcium Nitrite, Corrosion Science, Vol. 44, No. 9, 2002, pp Evonic Gedussa GmbH, 2008, Helland, S., Aarstein, R. and Maage, M., In-Field Performance of North Sea HSC/HPC Offshore Platforms with Regard to Chloride Resistance, Proceedings, 8 th International Symposium on Utilization of High-Strength and High- Performance Concrete, Japan Concrete Institute, Tokyo, 2008, pp Gjørv, O.E., Betongkonstruksjoners funksjonsdyktighet og dokumentasjon av oppnådd byggverkskvalitet, Levetidsprosjektering av betongkonstruksjoner, Kompendium No. 1, Norsk Betongforening, Oslo, TEKNA, 2004, 17 s. Prosesskode 2, Standard arbeidsbeskrivelse for vegarbeidsdrift, Bruer og kaier Hovedprosess 8, Håndbok no. 026, Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Oslo, Tong, L. and Gjørv, O.E., Chloride Diffusivity based on Migration Testing, Cement and Concrete Research, Vol. 31, 2001, pp Tang, L. and Sørensen, H.E., Precision of the Nordic Test Methods for Measuring the Chloride Diffusion/Migration Coefficients of Concrete, Materials and Structures, Vol. 34, 2001, pp ChlorTest: WP 5 Report Final Evaluation of Test Methods, The European Union Fifth Framework Program, Growth Project G6RD-CT : Resistance of Concrete to Chloride Ingress From Laboratory Tests to In-Field Performance, Atkins, P.W. and De Paula, J., Physical Chemistry, 8. ed., Oxford University Press, Oxford, ISBN , Gjørv, O.E., Durability of Concrete Structures and Performance-Based Quality Control, Proceedings, International Conference on Performance of Construction Materials in The New Millenium, ed. by A.S. El-Dieb, M.M.R. Taha and S.L. Lissel, Shams University, Cairo, ISBN , 2003, 10 pp. Årskog, V. and Gjørv, O.E., Probability-Based Durability Design and Performance-Based Concrete Quality Control of a Concrete Harbor Structure, Proceedings, First International Symposium on Life Cycle Civil Engineering, ed. by F. Biondini and D.M. Frangopol, CRC Press/Balkema, Leiden, ISBN , pp NS 3424 Tilstandsanalyse for byggverk Innhold og gjennomføring, Standard Norge, Oslo, (Veiledning, Publikasjon 378). Lindland, J. (red.), Tilstandsanalyse av betongkonstruksjoner, Rådgivende Ingeniørers Forening ANS, Oslo, ISBN , Inspeksjonshåndbok for bruer, Håndbok no. 136, Statens vegvesen, Vegdirektoratet, Oslo, Gjørv, O.E. and Vennesland, Ø., A New Probe for Monitoring Steel Corrosion in

64 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 64 av Offshore Concrete Platforms, Materials Performance, Vol. 21, 1982, pp Raupach, M. and Schiessl, P., Monitoring System for the Penetration of Chlorides, Carbonation and the Corrosion Risk for the Reinforcement, Construction and Building Materials, Vol. 11, 1997, pp Eri, J., Vælitalo, S.H., Pruckner. F. and Gjørv, O.E., Automatic Monitoring for Control of Steel Corrosion in Concrete Structures, Proceedings Vol. 2, Second International Conference on Concrete under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by O.E. Gjørv, K. Sakai and N. Banthia, E & FN Spon, London and New York, ISBN , 1998, pp Tromposch, E.W., Dunaszegi, L., Gjørv, O.E. and Langley, W.S., Northumberland Strait Bridge Project Strategy for Corrosion Protection, Proceedings Vol. 3, Second International Conference on Concrete under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by O.E. Gjørv, K. Sakai and N. Banthia, E & F Spon, London and New York, ISBN , 1998, pp Mork Olsvik, M., Overvåker forholdene i Filipstadkaia, ByggAktuelt, Vol. 11, 2002, s Germann, CorroWatch Multisensor & ERE 20 Reference Electrode, Germann Instruments A/S, 2008, Årskog, V., Ferreira, M., and Gjørv, O.E., Durability and Performance of Norwegian Concrete Harbor Structures, Proceedings Vol. 1, Fourth International Conference on Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by B.H. Oh, K. Sakai, O.E. Gjørv and N. Banthia, Seoul National University and Korea Concrete Institute, Seoul, ISBN X 93530, 2004, pp Årskog, V., Ferreira, M., and Gjørv, O.E., Durability Analysis and Performance of Concrete Barges, Proceedings Vol. 2, Fourth International Conference on Concrete Under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by B.H. Oh, K. Sakai, O.E. Gjørv and N. Banthia, Seoul National University and Korea Concrete Institute, Seoul, ISBN X 93530, 2004, pp Årskog, V. and Gjørv, O.E., A New City Development Project in Oslo Harbor with 300 Years Service Life Requirement, Proceedings Vol. 1, Fifth International Conference on Concrete under Severe Conditions Environment and Loading, ed. by F. Toutlemonde, K. Sakai, O.E. Gjørv and N. Banthia, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, ISSN , 2007, pp Årskog, V., Ferreira, M., Liu, G. and Gjørv, O.E., Effect of Cement Type on the Resistance of Concrete Against Chloride Penetration, Proceedings Vol. 1, Fifth International Conference on Concrete Under Severe Conditions - Environment and Loading, ed. by F. Toutlemont, K. Sakai, O.E. Gjørv, and N. Banthia, Paris, Laboratoire Central des Ponts et Chauseés, Paris, ISBN X, 2007, pp Tang, L., The RCM Test (NT BUILD 492) for Evaluating the Resistance of Concrete to Chloride Ingress, Tang s Cl Tech, Gothenburg, 2008, (tang.luping@bredband.net). Gjørv, O.E. and Vennesland, Ø., Electrical Resistivity of Concrete in the Oceans, Prcoeedings, 9th Annual Offshore Technology Conference, Houston, Texas, Paper No. 17, 1976, 13 pp. Polder, R., Andrade, C, Elsener, B., Vennesland, Ø., Gulikers, J., Weidert, R. and Raupach. M., RILEM TC 154-EMC: Electrochemical Techniques for Measuring Metallic Corrosion, Materials and Structures, Vol. 33, 2000, pp Polder. R., Test Methods for On Site Measurement of Resistivity of Concrete a

65 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 65 av RILEM TC-154 Technical Recommendation, Construction and Building Materials, Vol. 15, 2001, pp Sengul, O. and Gjørv, O.E., Electrical Resistivity Measurements for Quality Control During Concrete Construction, ACI Materials Journal, Vol. 105, No. 6, 2008, pp Concrete Resistivity Meter RM MKII, CNS Farnell, 2008, CM2 Rebar Continuity Tester, Protector AS, 2008,

66 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 66 av 73 VEDLEGG A MÅLING AV BETONGENS KLORIDDIFFUSIVITET Generelt For bestemmelse av betongens kloriddiffusivitet D 0 finnes flere forskjellige standardiserte prøvningsmetoder [39-41]. I prinsippet er alle disse prøvningsmetodene akselererte prøvningsmetoder, og som derfor alle vil gi en kloridinntrengning som er høyst forskjellig fra hva som foregår under mer naturlige forhold i en betongkonstruksjon. Som tidligere diskutert i avsnitt 4.2 har imidlertid den såkalte RCM-metoden (NT Build 492) [41] vist seg å være mest anvendbar for en enkel og hurtig kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden. Da denne prøvningsmetoden krever meget kort tid, er det primært dette som gjør denne metoden spesielt godt egnet for en regelmessig kvalitetskontroll i løpet av byggeperioden. Spesielt gjelder dette når denne metoden også kombineres med måling av betongens elektriske motstandsevne slik som beskrevet i Vedlegg B. Det er ikke meningen her å beskrive alle detaljer for å kunne måle betongens kloriddiffusivitet D 0 basert på den aktuelle prøvningsmetode. Da en slik prøvning både krever spesialutstyr og erfaring, er det bare etablerte prøvningslaboratorier som vil kunne gjennomføre en slik prøvning. Både for å kunne bestille en slik prøvning og for bedre å kunne vurdere resultatene fra en slik prøvning, kan det imidlertid være nyttig å kjenne til metoden i grove trekk slik som kort beskrevet i det etterfølgende. Betongprøver I utgangspunktet er metoden basert på prøvning av 3 stk. betongskiver med dimensjon Ø100 x 50 mm. Disse skivene kan enten være skåret ut fra en utstøpt Ø100 x 200 mm betongsylinder eller fra en uttatt borkjerne med samme diameter. Av hensyn til det aktuelle prøvningsutstyr er det viktig at alle betongprøver holder en diameter på /-1 mm. Måleprosedyre Umiddelbart før prøvning blir de aktuelle betongskivene vannmettet etter en standard prosedyre. Deretter blir betongskivene montert inn i gummihylser og plassert i en beholder med en standard NaCl-løsning som vist på figur A1. Samtidig blir gummihylsene innvendig fylt opp med en standard NaOH-løsning. Den prinsipielle oppsetning for prøvningsmetoden er vist på figur A2.

67 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 67 av 73 Figur A1. Prinsippskisse for bestemmelse av betongens kloriddiffusivitet D 0. I figuren er (a) gummihylse, (b) NaOH-løsning, (c) anode, (d) betongprøve, (e) NaCl-løsning, (f) katode, (g) plastunderlag og (h) plastbeholder [41]. Figur A2. Eksperimentell oppstilling for prøvning av av betongens kloriddiffusivitet etter RCM-metoden [89]. Med en elektrode plassert på hver side av betongskivene blir prøvene utsatt for en ytre påtrykt spenning, og den elektriske strøm som går gjennom betongprøvene blir samtidig registrert. Avhengig av den strømstyrke som først registreres og som gjenspeiler betongens motstand mot kloridinntrengning, justeres prøvningstiden ved å velge en påtrykt spenning som kan variere fra 10 til 60 volt. I dette spenningsfeltet blir kloridene presset inn i betongprøvene i løpet av en relativt kort periode. For vanlige betongkvaliteter vil denne perioden kunne være ca. 24 timer, mens det for betongkvaliteter med meget høy motstand mot kloridinntrengning kan ta noe lengre tid. Deretter blir betongprøvene splittet og påsprøytet en AgNO 3 -løsning som gjør det mulig å måle den inntrengte kloriddybde slik som vist på figur A3. Basert på den gjennomsnittlig observerte inntrengningsdybde og de øvrige aktuelle prøvningsbetingelser, foreligger en etablert prosedyre for å beregne betongens kloriddiffusivitet D 0. Betongens kloriddiffusivitet blir deretter oppgitt som middelverdi med standardavvik for de tre eksponerte betongskiver.

68 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 68 av 73 Figur A3. Observert kloridinntrengning etter at den splittede betongprøve er påsprøytet en standard AgNO 3 -løsning. Vurdering av resultater Det er viktig å være klar over at en akselerert prøvningsmetode slik som beskrevet ovenfor ikke gir noe absolutt uttrykk for betongens kloriddiffusivitet under mer naturlige forhold i et kloridholdig miljø. Denne metoden vil primært bare gjenspeile forskjellen i kloridmobilitet i de forskjellige betongtyper, men vil aldri helt kunne fange opp de forskjellige sementpastaers evne til å binde klorider under mer naturlige inntrengningsforhold. Alle resultater basert på en slik prøvningsmetode må derfor bare oppfattes som et forenklet grunnlag for å kunne sammenligne forskjellige betongtypers motstandsevne mot kloridinntrengning under definerte forhold. Da denne prøvningsmetoden bare krever en kort prøvningsperiode, kan metoden benyttes på betong etter en tilfeldig valgt herdeperiode. Metoden er derfor godt egnet for å bestemme utviklingen av betongens kloriddiffusivitet allerede fra en tidlig alder og fram til et tidspunkt hvor kloriddiffusiviteten nærmer seg en redusert konstant verdi og som derved gjenspeiler betongens potensielle motstandsevne mot kloridinntrengning (figur 14). Som et empirisk grunnlag for å kunne vurdere forskjellige betongtypers motstandsevne mot kloridinntrengning basert på oppnådde 28-døgnsverdier for D 0 er det angitt noen veiledende empiriske verdier i tabell A1. Tabell A1. Empirisk sammenheng mellom betongens kloriddiffusivitet D 28 og betongens motstandsevne mot kloridinntrengning [42]. Kloriddiffusivitet, D 28 x m 2 /s > < 2.5 Motstandsevne mot kloridinntrengning Lav Moderat Høy Svært høy Ekstremt høy

69 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 69 av 73 VEDLEGG B MÅLING AV BETONGENS ELEKTRISKE MOTSTANDSEVNE Generelt I prinsippet kan betongens elektriske motstandsevne bestemmes på flere forskjellige måter [90-92]. Selv om også metoden basert på to elektroder kan anvendes for den aktuelle kvalitetskontroll [7], har det i praksis vist seg at metoden basert på fire elektroder (Wennerelektroden) både gir et enkelt og tilstrekkelig godt grunnlag for en rutinemessig kvalitetskontroll i løpet av byggeperioden (figur B1). Prinsippet for Wenner-elektroden er at det sendes en strøm (I) mellom de to ytterste elektrodene, mens spenningsfallet (V) mellom de to innerste elektrodene blir registrert slik som vist på figur B2. Betongens elektriske motstandsevne ( ) avleses deretter for den innstilte elektrodeavstand (a). Selv om avstanden mellom de fire elektrodene kan varieres, må avstanden mellom elektrodene hele tiden være den samme for å kunne sammenligne avleste verdier. Jo større avstand det er mellom elektrodene, jo større blir dybden av betong som inngår i målingen. Måleresultater oppnådd med forskjellig elektrodeavstander kan derfor ikke sammenlignes. Måleresultater oppnådd på betongprøver med forskjellig geometri kan derfor heller ikke sammenlignes. Ved bruk av Wenner-elektroden er det derfor hele tiden meget viktig å gjennomføre målingene på samme måte og på samme type betongprøver som brukt for etablering av den aktuelle kalibreringskurve [93]. Da betongens fuktighetsinnhold også i stor grad vil påvirke måleresultatet, er det meget viktig å ha god kontroll over betongens fuktighetsinnhold når den elektriske motstandsevne skal måles. Derfor blir alle kontrollmålinger gjennomført på betongprøver som hele tiden har vært holdt vannlagret. For å sikre en god elektrisk kontakt når Wenner-elektroden gjentatte ganger presses mot overflaten av flere forskjellige betongprøver, må apparatets enkelte elektroder oppfuktes før hver kontrollmåling. Figur B1. Måling av betongens elektrisk motstandsevne ved bruk av en Wenner-elektrode [94].

70 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 70 av 73 Figur B2. Prinsippet for måling av betongens elektriske motstandsevne ved bruk av en Wenner-elektrode. Måleprosedyre Når det skal etableres en kalibreringskurve for å kunne bestemme betongens kloriddiffusivitet basert måling av dens elektriske motstandsevne slik som tidligere vist på figur 13, skal alle målinger av betongens motstandsevne baseres på vannlagrede prøver i laboratorium etter ca. 7, 14, 28 og 60 døgn. Parallelt med dette blir utviklingen av betongens kloriddiffusivitet målt slik som beskrevet i Vedlegg A. Hvis den regelmessige kvalitetskontroll av betongens trykkfasthet blir basert på 100 mm betongterninger, skal også både kalibreringskurven og den regelmessige kontroll av betongens elektriske motstandsevne gjennomføres på 100 mm terninger. I praksis gjøres dette ved å foreta to diagonale målinger av betongens elektriske motstandsevne på hver av terningens to motsatte sideflater (figur B3). For hver måling skal det minst brukes to terninger, og det skal aldri måles på terningenes toppflater. For hvert prøvetidspunkt blir betongens elektriske motstandsevne registrert som en gjennomsnittsverdi med standardavvik for alle enkeltmålinger. Hvis den regelmessige kvalitetskontroll av betongens trykkfasthet blir basert på Ø100 x 200 mm sylindere, skal også både kalibreringskurven og den regelmessige kontroll av betongens elektriske motstandsevne gjennomføres på samme type sylinder. I praksis gjøres dette med tre målinger langs sylinderens sideflate slik som vist på figur B4. For hver måling skal det minst brukes to sylindre. For hvert prøvetidspunkt blir betongens elektriske motstandsevne registrert som en gjennomsnittsverdi med standardavvik for alle enkeltmålinger. Alle målinger av elektrisk motstandsevne skal normalt gjennomføres med en konstant elektrodeavstand på 25 mm. Det er også viktig at det ikke er fritt vann på betongoverflaten når motstandsmålingene foretas, men elektrodene på Wenner-elektroden må dyppes i vann før måling på hver betongprøve. For å oppnå mest mulig entydige måleresultater, er det også

71 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 71 av 73 viktig at prøvene legges på et stødig, elektrisk isolerende underlag og samtidig unngå enhver berøring av prøvene under måling. Så snart den nødvendige sammenheng mellom betongens kloriddiffusivitet og dens elektriske motstandsevne er etablert i form av en kalibreringskurve, kan den regelmessige kvalitetskontroll av betongens elektriske motstandsevne gjennomføres på alle betongprøver som ellers inngår i den etablerte kvalitetskontroll av betongens trykkfasthet i løpet av byggeperioden. 100 o o o 100 o 25 Figur B3. Måling av betongens elektriske motstandsevne på betongterning (alle mål i mm) Figur B4. Måling av betongens elektriske motstandsevne på betongsylinder (alle mål i mm).

72 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 72 av 73 Vurdering av resultater Når kontroll av betongens elektriske motstandsevne skal inngå i en utvidet, regelmessig kvalitetskontroll av alle betongarbeider, er det viktig å hele tiden gjennomføre dette på samme måte slik som beskrevet ovenfor. Når alle målinger blir gjennomført på vannlagrede kontrollprøver ved romtemperatur i laboratorium, kan den etablerte kalibreringskurve mot betongens kloriddiffusivitet brukes for en indirekte og regelmessig kvalitetskontroll av betongens kloriddiffusivitet i løpet av byggeperioden.

73 Bestandige betongkaier Del 2: Praktiske retningslinjer Side 73 av 73 VEDLEGG C MÅLING AV ELEKTRISK KONTINUITET I ARMERINGSSYSTEMET Generelt Både for å kunne anvende eller forberede en katodisk forebygging før en armeringskorrosjon starter, må det allerede i en tidlig prosjekteringsfase spesifiseres en tilstrekkelig elektrisk kontinuitet i armeringssystemet. Det samme gjelder også for å kunne anvende en framtidig katodisk beskyttelse i en reparasjonsfase på en billigere måte. Krav til en slik elektrisk kontinuitet er angitt i norsk standard for katodisk beskyttelse av betongkonstruksjoner NS-EN [60]. Den nødvendige kontinuitet for tett armerte konstruksjoner vil ofte kunne etableres ved en grundig binding av jernet, men som regel vil det være nødvendig å supplere dette både med punktsveising og nødvendige tilleggskoblinger mellom forskjellige deler av armeringssystemet. Den nødvendige kontinuitet må imidlertid fortløpende kontrolleres og dokumenteres for hvert støpeavsnitt i løpet av byggeprosessen. Normalt bør en slik kontroll utføres og kvalitetssikres av fagfolk med spesiell kompetanse i katodisk beskyttelse. Måleprosedyre I prinsippet skal den elektriske kontinuitet kontrolleres ved å måle den ohmske motstand mellom forskjellige punkter i armeringssystemet. I praksis gjøres dette ved å sende en relativt stor strøm (1 A) mellom de forskjellige kontrollpunktene slik at det blir mulig å unngå den usikkerhet som ellers er knyttet til måling med et tradisjonelt multimeter. Ved å bruke et instrument slik som for eksempel vist på figur C1 måles både ohmsk motstand og restpenning mellom målepunktene 0,1 sekund etter at målestrømmen er avbrutt. Figur C1. Måleutstyr for kontroll av elektrisk kontinuitet i armeringssystemet [95].