Flygeaske og slagg i brubetong

Transkript

1 Flygeaske og slagg i brubetong hvor langt kan vi gå? Delprosjekt FB1 Framtidens brubetong Øyvind Bjøntegaard Statens vegvesen, Vegdirektoratet Tunnel og betongseksjonen FoU-programmet Varige konstruksjoner, avsluttende fagdag, 31. mai 2016

2 FA og slagg Innledning Hvor langt kan vi gå --- teknisk? Hvor langt kan vi gå -- mht. tilgjengelighet? (ikke diskutert) Dagens SVV-regelverk, MF40 og MF45 Flygeaske (FA), generelt godkjent i dag er: SVV: 3 spesifikke sementer og opptil 30% FA (opptil 40% for SV-Lavvarme) NS: Alle CEM II/A-V sementer (opptil 20% FA) Slagg, generelt godkjent i dag er: SVV: Cemex Miljøsement (ca 30% slagg) NS: Alle CEM II/A-S sementer (opptil 20% slagg) + Cemex Miljøsem (30%) Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

3 VK, delprosjekt Framtidens Brubetong - FB1 Aktiviteter (FB1) Flere feltstasjoner langs norskekysten: Ca. 20 år Arr. en internasjonal workshop på FA og Slagg i 2012 Egen FoU, og egen gjennomgang av internasjonal litteratur FoU-samarbeid med TNO: Nederlandske erfaringer med slaggsementbetong FoU-samarbeid med Reg. Midt og NCC: Lab.program på feltbetonger fra Møllenberg betongkulvert, Trondheim FoU-samarbeid med CBI/Borås: Frostbestandighet i betong med høye doseringer FA eller Slagg: Relasjon lab./felt Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

4 FA og Slagg i betong Generelle erfaringer med høye doseringer Redusert varmeutvikling Mer robust mot høye herdetemperaturer (og gir red. herdetemp.!) Økt kloridmotstand (FA krever noe mer tid) Økt elektrisk motstand Økt motstand mot Alkalireaksjoner Økt sulfatbestandighet Redusert CO2 Karbonatisering (arm.korr.): Ikke noe problem for våre lave masseforhold Karbonatisering (frost): Redusert frostmotstand i aks. laboratorieforsøk (overflateavskalling). > 25-30% FA > 40-50% Slagg Sagt om slagg: «Større behov for gode herdebetingelser» (for bl.a. å unngå tidlig karbonatisering). Hvor sårbart / hvor kritisk? Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

5 FoU-samarbeid mellom SVV og CBI i Borås Studie av relasjonen mellom salt/frostmotstand i akselererte forsøk i laboratoriet og ved naturlig eksponering i felt (i saltet vegmiljø med «norske vintre») Prosjektet har varighet Har altså i dag pågått bare litt over 1 år (går mao. videre etter VK) Feltprøvene har vært ute kun en vinter Mye av laboratorieprogrammet er gjennomført (smakebiter) Høye doseringer av FA og Slagg; for å studere vide intervaller og evt. få klare effekter («mulighetsstudie») Alle betongene, så nær som en, ligger derfor utenfor dagens SVV-grenser for generelt godkjente bindemidler Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

6 Bindemidler 10 betonger alle med 4% silikastøv der det er tilsatt FA, k FA =0,7 % FA eller slagg = pr. kg cem+silika+fa eller slagg Betong Bindemedel Masseforhold nr. 1 Anlegg FA 17 % FA 0,39 2 Anlegg FA 35 % FA 0,39 3 Anlegg FA 50 % FA 0,39 4 Standard FA 35 % FA 0,39 5 Aalborg 35 % FA 0,39 6 Cemex III/A 49 % slagg 0,39 7 Cemex III/B 75 % slagg 0,39 8 LH Anlegg FA 50 % FA 0,44 9 LH Cemex CEM III/A 49 % slagg 0,44 10 LH Cemex CEM III/B 75 % slagg 0, Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

7 Det blir tatt tynnslip av 1 årsprøvene rett før start frosteks.

8

9 Støping av store feltprøver 0,3 x 0,3 x 1,0 m Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

10 Støping av små feltprøver - terninger 0,15 x 0,15 m som etterpå sages i to Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

11 Feltprøver Satt ut ved Rv 40 (ved Borås) Desember 2014 Hver vinter, eksponert for veisalt og frost Reg. av Cl-inntrengning og fuktprofil (fra kjerner) Reg. av frostskader Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

12 Målet var 4 % luft (oppnådd luft 4-6 %) 180 mm synk

13 Frost Luftporestrukturanalyse Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

14 Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

15 Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

16 Kloridmigrasjon (RCM) Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

17 Elektrisk motstand Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

18 Noen øvrige data fra andre aktiviteter Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

19 Data fra Nederland (SVV-rapp 270) Kloriddiffusjon - Slagg Ref. R.Polder et al (2014) Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

20 Fra FoU-samarbeid Møllenberg (SVV-rapp 415) Akselererte kloridforsøk på in-situ kjerner Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

21 Fra FoU-samarbeid Møllenberg (SVV-rapp 415) Akselerert frostforsøk (Borås) på in-situ kjerner Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

22 Fra AnlFA-prosjektet (SVV-rapp 275) Kloriddiffusjon Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

23 Tresfjordbrua SVV-rapp 421 Marint eksponert lavvarmebetong (39% FA) effekt av tidlig overflatebehandling med hydrofoberende impregnering - utført på fund./søyler/landkar + egne FoU-undersøkelser (på stedet) Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

24 Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

25 Prøvetaking er utført etter 0,5 år og 1 år (se SVV-rapp 421) (Prøvetaking etter 2 år gjøres nå) Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

26 Hvor langt kan vi gå? Oppsummering Flygeaske Teknisk ytelse («alle» egenskaper, inkl. fasthet) og øvre FA-grenser synes å være «samkjørt». (fortsatt fokus på frost og tidlig klorid for høy FA-dos.) Pr. i dag; vanskelig å se for seg særlig høyere FA-doseringer Slagg Potensiale for mye høyere slagginnhold enn dagens regelverk. Men usikkerheter må «ryddes unna» (herdeforhold, frost) Sementtype / og type FA og slagg Sementtyper innen en og samme klasse har forskjellige egenskaper Separat tilsetning av ulike typer FA (evt. slagg): fare for økte forskjeller(?) Vi må (i alle fall pr. i dag) vurdere spesifikke materialer, ikke klasser

27 Relevante VK-rapporter Durability aspects of fly ash and slag. Workshop proceedings fra et Nordisk miniseminar. Oslo, Norway, Nordic Concrete Research, 2012 Pedersen, B. (redaktør): Bestandighetsaspekter ved bruk av flygeaske og slagg i betong; presentasjoner fra Nordisk workshop. Statens vegvesens rapport nr. 149, 2012 Pedersen, B.: Sementer med flygeaske og slagg: Lab- og felterfaringer. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapport nr. 517, 2016 Polder, R.B., Nijland, T.G. og de Rooij, M.R. (TNO, Nederland): Slag cement concrete the Dutch experience. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapport nr. 270, 2014 Bjøntegaard, Ø. og Rodum, E.: Effekt av flygeaske på betongegenskaper. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapport nr. 275, 2014 Bjøntegaard, Ø.: Møllenberg betongtunnel FoU bestandighet. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapport nr. 415, 2015 Polder, R.B. (TNO, Nederland): Chloride resistance of slag cement mortars. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapport nr. 500, 2016 Gabrielsson, I., Ewertson C. og Utgenannt P. (CBI, Sverige) og Bjøntegaard Ø.: Motstand mot tinesalter og frostskader i betong. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapport nr. 515, 2016 De Weerdt, K., Geiker, M. og Orsakova, D.: Undersøkelse av betonger fra Solsvik feltstasjon. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapporter nr. 353, 2015 Rodum, E.: Tidlig overflatebehandling av lavvarmebetong. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapporter nr. 421, 2015 Geiker, M. (NTNU): Fly ash in concrete, Danish experience. Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Statens vegvesens rapporter nr. 370, 2015 Artikler Bjøntegaard, Ø. and Rodum, E.: Concrete properties in young and mature age Effect of fly ash. Proc. of the Concrete Innovation Conference CIC2014, Oslo, June 11-13, 2014 Polder, R., Nijland T., de Rooij, M., Larsen, C.K., Pedersen, B.: Innovation based on tradition: Blast Furnace Slag Cement for Durable Concrete Structures in Norway? Proc. of the Concrete Innovation Conference CIC2014, Oslo, June 11-13, 2014 Polder, R.B., Rooij, M.R. de, Larsen, C.K., Pedersen, B.: Chloride transport testing of blast furnace slag cement for durable concrete structures in Norway: from 2 days to one year age, Proc. of the fib symposium, Performance-based approaches for concrete structures, Cape Town, November, to be published, Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard

28 Hvor langt kan vi gå? Oppsummering FA SV-Standard (krav: 14-30% FA + 3-5% silikastøv) trolig nær et optimalt FA-intervall mht. teknisk ytelse i forhold til «alle egenskaper» inkl. frost (i aks. lab.-forsøk) gir mulighet for å lage betong med redusert herdevarme (gir langsommere f c -utvikling!) SV-Lavvarme (krav: maks T i herdekasse, opptil 40% FA + 3-5% silikastøv) Spesialbetong («kulvertbetong») for massive tverrsnitt, høy fastholding, ytre vanntrykk, etc. «Vill opprissing» defineres som mest kritisk «eksponering», salt/frost tones ned som «kritisk skademekanisme» sen f c -utvikling, god bestandighet (>noen mnd), men «formell» trøbbel vdr frost i akselererte lab.-forsøk 10 års felterfaring gir ingen spesiell grunn til bekymring vdr. frost Krevd fasthet (B35 og oppover) gir i praksis liten mulighet for høyere FAdoseringer enn dagens øvre grenser Teknisk ytelse og øvre FA-grenser («alle» egenskaper, inkl. fasthet) synes å være «samkjørt». Pr. i dag; vanskelig å se for seg særlig høyere FAdoseringer

29 Hvor langt kan vi gå? Oppsummering Slagg I dag bare en spesifikk sementtype godkjent (30% slagg) På markedet: CEM III/A (<65% slagg) og CEM III/B (<80% slagg) Lavvarmeegenskaper mulig Generelt veldig høy kloridmotstand «Enda større» usikkerhet mht. salt/frostmotstand under norske vinterforhold (meldes å fungere godt «lenger sør») Usikkerhet vdr. «ryktet» om behovet for større behov for gode herdebetingelser (i relasjon til karbonatisering) Det er et potensiale for mye høyere slagginnhold enn dagens praksis for SVV. Men usikkerhetene må «ryddes unna» Generelt: Ingen nedre grense for masseforhold; i teorien muligheter her i dag (fasthet, frost). for høye doseringer gjelder både FA og Slagg men lite tenkbart at utviklingen går mot m=0,35 og lavere Flygeaske og slagg i brubetong - Ø. Bjøntegaard