Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Erfaringar med bruk av sprøytebetong

Advertisement
Like dokumenter
Varige konstruksjonar Teknologidagane 7. oktober 2014 Levetid av sprøytebetong, førebels resultater

Bestandigheit og levetid av sprøytebetong til bergsikring. Erfaringar

Varige konstruksjonar Fagdag Felix konferansesenter, Oslo. 31 Mai 2016 Tilstandsutvikling i sprøytebetong som bergsikring i ulike miljø

Varige konstruksjoner Tilstandsutvikling Tunneler. Fagdag 2013 Oslo

Tilstandskontroll av sprøytebetong

Nedbrytningsmekanismer, reparasjon og vedlikehold av betongkonstruksjoner

Varige konstruksjoner et etatsprogram i Statens vegvesen Brukonferansen 2012

Etatsprogrammet Moderne vegtunneler

Teknologidagane oktober (1) Betongen skal sikres gode herdebetingelser og beskyttes i tidlig fase:

Etatsprogrammet Moderne vegtunneler

Etatsprogrammet Moderne vegtunneler

Bestandighet bergbolter

Varige konstruksjoner bruer og tunneler. Fremtidens brubetonger undersøkelse av slaggsementer i samarbeid med TNO

NOTAT 30. september Sak: Vannkjemisk overvåking i Varåa og Trysilelva våren 2013

Alkaliereaksjoner, fenomen, tilstand og lastvirkning.

Internt sulfatangrep i sprøytebetong med perlitt

Betongregelverk i Statens vegvesen

Anbefalte vann- og frostsikringsløsninger

Korrosjon av stålarmering i betong

Alkalireaksjoner skader bruer og dammer

Miljøbelastningar i vegtunnelar

Bruk av vannglass som korrosjonsinhibitor

Nedre Berglia garasjer Vedlegg 4, armeringskorrosjon i betong s. 1/5

Høye doseringer flygeaske og slagg i betong

Mål. Ikke ras på stuff. Ikke behov for rehabilitering av bergsikring

Kap 4. Typer av kjemiske reaksjoner og løsningsstøkiometri

Alkalireaksjoner Årsak og skader og hvordan unngå dette

Tunnelstrategi for nye vegtunneler

Tilstandsutvikling Bruer Eksempler på hva som gjøres

UNDERSØKTE KONSTRUKSJONER I OPPLAND

D14 BESTANDIGHET AV BETONGELEMENTKONSTRUKSJONER MILJØKRAV OG UTFØRELSE

OPPGRADERING etter 22 år AV ÅLESUNDSTUNNELENE 1 ÅR MED NATTARBEID OG TRAFIKK PÅ DAGTID. Prosjektleder Ole Kristian Birkeland

(7) Betong under herding. Egenskapsutvikling, volumstabilitet, mekaniske egenskaper (basert på kap. 3.3 i rev NB29)

Dam Langevann. Del 2: Reparasjoner av damplater og skader i reparasjoner.

Tiltak for bedre vannmiljø ved veg

Eksempel D Kontorbygg i innlandsstrøk D14 BESTANDIGHET AV BETONGELEMENTKONSTRUKSJONER - MILJØ OG UTFØRELSE

Kartlegging av miljøbetingelser i tunneler. Presentasjon av rapporten, av Jon Luke, Norconsult

Teknologidagene 2015 Norsk tunnelteknologi et rent ingeniørgeologisk domene? Gjøvik Olympiske anlegg - Fjellhallen

Materialvalg og korrosjonsbeskyttelse i tunneler

UNDERSØKTE KONSTRUKSJONER I HEDMARK

Full kontroll ved tunneldriving Innledning

Mona Lindstrøm Statens vegvesen, Vegdirektoratet

Fremtidens brubetonger, spesifikasjoner

Saksnr Utval Møtedato Samferdselsutvalet Fylkesrådmannens tilråding Fylkesutvalet Fylkestinget

Nye regler i NB7 August 2011 Hva er nytt og hvorfor? Thomas Beck

Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Fagdag Betongregelverk. relatert til bestandighet. Betongbruer i et historisk perspektiv.

Etatsprogrammet Varige konstruksjoner Tilstandsutvikling bruer

Korrosjon. Øivind Husø

Resultater av pumpetest og geotekniske utfordringer ved masseutskiftning av myr med svart- og alunskifer på Rv 4.

Reviderte betongspesifikasjoner i Prosesskode-2. Reidar Kompen Statens vegvesen Vegdirektoratet Tunnel og Betong seksjonen

UNDERSØKTE KONSTRUKSJONER I TELEMARK

Armeringsfiber og sprengsteinkabler til besvær - eksempler på lokal marin forsøpling

Yngres Betongnettverk 27. februar 2014

Vann, ph, jord og jordanalyser. Norsk Landbruksrådgivning Viken v/ Torgeir Tajet

Ødegård og Lund AS Rødbergveien 59 B 0591 OSLO Telefon: , Telefax: e. mail:

Håndbok N500 Vegtunneler, revisjon og nye krav.

Desinfeksjon med klor

Bakgrunn for SVVs tunnelkartlegging/-dokumentasjon

NB7 Sprøytebetong til bergsikring

Askimporten overflatebehandling for å skape lyse betongoverflater

Kvikkleire - kva er det og kvifor er det så farleg?

Tverrfjellet Gruver rensing av gruvevann på naturens premisser

RUTINAR KRING ARKEOLOGISKE UNDERSØKINGAR AREAL MED POTENSIAL FOR SPESIELT BIOLOGISK MANGFALD - ISTANDSETTING

FRÅSEGN MALME OG RØSHOL KRAFTVERK I FRÆNA KOMMUNE

OPS/Norenvi. Bruken av passivt vannbehandligssystemer for behandling av sigevann fra deponier, og forslag til alternativ bruk av deponier.

Hvordan møter Statens Vegvesen nye forskriftskrav om betong- og teglavfall?

Synnøve A. Myhren og Øyvind Bjøntegaard Statens vegvesen Vegdirektoratet, Tunnel og betongseksjonen

Mobile renseløsninger vaskevann fra veitunneler

Tynningsfiske i Skrevatn Rapport 2010

All-round sement produsert med ubetydelig CO 2 utslipp, og som gir tett betong uten synlige svinnriss. Harald Justnes SINTEF Byggforsk Trondheim

UNDERSØKTE KONSTRUKSJONER I AKERSHUS

Vi skal her beskrive hva årsaken er og hvordan det kan unngås.

Tunnelsikkerhet kompetanse og utvikling

Ionekromatografi. Rolf D. Vogt & Hege Orefellen Kjemisk Institutt, Universitetet i Oslo. Bestemmelse av hovedioner i Naturlig vann ved bruk av

Påvirker variabel regulering langsiktig stabilitet av vannveier i kraftverket?

Pelefundamentering NGF Tekna kurs april 2014

Flygeaske og slagg i brubetong

Vannkvalitetsendringer fra kilde til tappekran

Kjemi 1 Årsprøve vår 2011

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator «Huskelapp» -A4 ark med skrift på begge sider Enkel norsk-engelsk/engelsk-norsk ordbok

Brukerveiledning for utfylling av befaringsskjema og utboring av betongkjerner

Weber Betongrehabilitering

6-åringar på skuleveg

3. Balansering av redoksreaksjoner (halvreaksjons metoden)

Den eksakte levetidsmodellen

ph-regulering av tunneldrivevann

Viktige sortseigenskapar for bær til industri. Arnfinn Nes

Fasthetsklasser og kontrollalder - Konsekvenser av tilgjengelige sementer - Litt om effekter av tilslag

Hvordan unngå korrosjon på pulverlakkert aluminium i bygg? Astrid Bjørgum, SINTEF Materialer og kjemi

Oslo for analyse, hvor de ble analysert etter akkrediterte metoder. Vannkjemiske resultater er presentert i tabell 1.

Xypex Admix Durability 5000

Nye N500 Vegtunneler og V520 Tunnelveiledning. Mona Lindstrøm Statens vegvesen

1. UTTAKSPRØVE. til den. 41. Internasjonale Kjemiolympiaden 2009 i Cambridge, England

Tunnelstrategi for nye vegtunneler

VTF Nord Norge 3. september Repvåg Kraftlag. Dam Ørretvatn. Status og hva skjer videre.

Figur s Figurer kapittel 9: Elektrokjemi. ytre krets. ioner. oksidasjon. reduksjon. indre krets

Erfaringar med bruk av vannglass

Framlegg til tiltak og eksempel på tiltak for betre vassmiljø

Luft og luftforurensning

LAVKARBONBETONG. Klimaeffektive Materialer FutureBuilt, 11. Oktober 2011 Miljøsjef: Liv-Margrethe Hatlevik Bjerge

Advertisement
Transkript:

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Erfaringar med bruk av sprøytebetong Per Hagelia Tunnel og betongseksjonen TMT Vegdirektoratet

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Varige konstruksjonar - hovudmål «Programmets hovedmål er å legge til rette for at riktige materialer og produkter benyttes på riktig måte i Statens vegvesen sine konstruksjoner. Formålet er å oppnå ønsket kvalitet, forutsigbart vedlikehold og definert levetid for ulike konstruksjonsløsninger, i første rekke for bruer og tunneler».

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Dette foredraget: TT3 Miljølaster/TT5 Sprøytebetong & Problemstillingar Oppsummering av tidlegare prosjekt/erfaringar med sprøytebetong Planar og behov

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Varige konstruksjonar Tilstandsutvikling tunnelar: «TT5 Sprøytebetong» og «TT3 Miljøbelastningar i vegtunnelar» henger nøye saman: Tekniske installasjonar (TT6) Boltar (TT1/TT2) Miljøbelastningar (TT3) Membranar (TT4) Sprøytebetong (TT5)

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 TT5 Sprøytebetong Forutsetningar: At regionene er villige til å bidra. Samarbeid med TT3 Aktivitetar i 2013: - Skrive en rapport som oppsummerer tidligere arbeid på bestandighet for sprøytebetong (under arbeid) - Be regionene om hjelp til å en overflatisk status på de ca. 50 tunnelene som ble undersøkt i prosjektet «Riktig bruk av sprøytebetong 1995-1997» - Utføre prøving av e-modul og kapillær absorpsjon på tidligere produserte prøver (ifm e- abs over tid) og sammenligne støpte og sprøytede prøver (under arbeid). Vurdere å prøve frostmotstand og analyse av planslip - Utføre prøving av kapillær absorpsjon samt lage tynnslip på prøver fra Oslofjordtunnelen (bestilt) Planar for 2013-2014: Velge ut 5-10 av dei 50 tunnelane i pkt 2, og gjøre grundigare undersøkingar av sprøytebetongen. Utlysing går ut snart. Vekt på sprøytebetong som bergsikring, men også brannsikring Planar for 2015: - Supplerande undersøkingar (jan-mars ca.) - Testfelt Oslofjorden: 5 års resultat sprøytebetongtilstand/lab (våren 2015) - Rapportar

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 TT3 Miljøbelastningar i vegtunnelar Forutsetningar: Samarbeid med tunnelforvaltarar for tilgang til tunneler og tekniske installasjonar, samt tett samarbeid med impliserte personer i TT1, TT5 og TT6 og nokre aktivitetar i etatsprogrammet NORWAT Hovudmål: - Karakterisering av alle viktige miljølaster i vegtunnelar (grunnvatn, partiklar, luftkvalitet, tunnelvask) - Effektar på betong og materialar brukt i tekniske installasjonar. Aktiviteten høyrer nøye samen med TT2, TT5 og TT6. 2013-2014: - Tre tunnelar undersøkt i 2011 (i forprosjektet til VK) undersøkast mht miljøbelastningar, saman med andre utvalde tunnelar - Innsamling av støvprøver (o.l.) frå kabelbruer, vifter etc. - Testfeltet for sprøytebetong i Oslofjordtunnelen (etablert 2010) og boltar (etablert 2012) blir følgd opp med supplerande vasskjemi, anna prøvetaking (utfellingar, biofilm m.m.) - Effektar av biofilm på betong. Det er utført ei førebels DNA undersøking av biofilm i Oslofjordtunnelen (av Dr T Haverkamp, CEES ved UiO).(muleg PhD oppgåve) 2015: - Supplerande undersøkingar (jan-mars) - Testfelt Oslofjorden: 5 års resultat (overlapp m TT5) - Rapportar

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 International Tunnelling and Underground Space Association (ITA): Bestandighetsundersøkingar av sprøytebetong krev følgjande dokumentasjon: Fullstendig informasjon om miljøpåkjenningar (vasskjemi, bergmasseforhold, trafikk, etc.) Alle nødvendig materialdata for å bestemme exposure resistance capacity (avh. av betongresept, sprøytebetongtykkelse, styrke, etc.) Eksponeringstid: Om nødvendig, skilje mellom ulike lokale nedbrytingsprosessar (tida som spr. bet. er påverka av ei definert miljølast: f.eks. sulfatangrep, kloridinntrenging, fryse/tine syklar) Balanse mellom kvalitetskrav og design (samanlikning av forventa levetid og spesifikasjon/utførelse) Venta levetider (eksempelvis): - Bergsikring; 50-100 år - Midlertidige konstruksjonar 5 år

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Varige konstruksjonar Sprøytebetong og «miljø»: Vegsalt; nedre delar Fordamping i tunnelrommet; vatn kan bli meir aggressivt

Statens vegvesen Samtidig effekt av nedbryting og leire kan føre til for tynn sprøytebetong med tida Endeleg tykkelse (F) vs. design kriterium(d) Sikring: (SVV = Hb 21) D F Effekt av uoppdaga aktiv leire Tap av bærande tverrsnitt ved nedbryting

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Erfaringar: - tidlegare rapportar og prosjekt Diverse prosjekt og rapportar (ca 1980-1995) Riktig bruk av sprøytebetong (1995-1997) (Miljø og samfunnstjenlige tunneler, 1998-2002) (Vegkapital, 2002-2006) Nedbrytingsmekanismar i sprøytebetong (2003-2007) PhD (2011) Moderne vegtunneler (2007-2011) Varige konstruksjoner forprosjekt (2011)

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Sprøytebetong erfaringar - Diverse prosjekt og rapportar (til tidleg på 90-talet) Korte trekk: undersjøiske tunnelar - Vardøtunnelen (1982). Påvist utfelling av salter, inkl Mg, Cl, S og tydeleg nedbryting (C25) - Ellingsøy, Valderøy, Kvalsund, Godøy (1987-1989), omdanning i heftsona (C35-C45). - Svært varierande luftinnhald (4 13 %) - Udispergert mikrosilika i fleire prøver - Fiber (stål) nokså jamt fordelt (gjelder desse tunnelane) Landtunnelar: - Det finst fleire rapportar, mykje blei oppsummert i «Riktig bruk av sprøytebetong»

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Riktig bruk av sprøytebetong (1995-1997) A- Innkjøring og midtsoner B- Undersjøiske tunnelar C- Frostsoner D- Sprakefjell E- Brannsikring av PE-skum Sluttrapport

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Riktig bruk av sprøytebetong Hovudresultat (mange tunnelar var nokså nye i 1995-1997): Generelt ingenting alarmerande Karbonatisering, og Ca utluting lokalt Stålfiberkorrosjon ikkje noko problem, lokalisert til karbonatisert ytterhud Undersjøiske, udefinert laus betong i enkelte tunnelar, blei tolka som prelletap *) Behov for oppfølging av enkeltpunkt Langtidseffektar i u sjø tunnel: særleg behov for seinare oppfølging Alkalireaksjonar: usikkert, behov for seinare oppfølging Ingen typiske frostskader, delaminering beton/berg forekommer Sprakefjell, behov for å kunne ta store laster (høg E modul) PE-Brannsikring, dokumenterte skadetyper behov for utvikling (nå utført) Heftsona (betong/berg): ganske ofte svak. Tilrådingar (oppfølging, forslag til NB 7, seinare prosjekt) Nedbryting (visuelt) er knytta til vasslekkasjar: synleg problem knytta til tynne sprøytebetongsjikt (< 5 cm). Undersøkte svær mange tunnelar, i dei fleste miljø VEKT PÅ FYSISKE BETONGPARAMETRAR. ALUNSKIFERMILJØ IKKJE UNDERSØKT *) IKKJE SPESIELL VEKT PÅ Å DIAGNISTISERE ÅRSAKER

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Riktig bruk av sprøytebetong Eksempel. Innkjøring & midtsoner Konklusjonar basert på 8 tunnelar (Fidjestøl 1994): - Tunnelar på Vestlandet viste få teikn til karbonatisering. Nemner spesielt tunnelar i Bergen, og meiner at dette er knytta til høgare luftfuktigheit - Tunnelar utan ventilasjon synte tendensar til at karbonatiseringsdjup var størst nede nær vegbana, og midt i tunnelen - Tunnelar med ventilasjon viste derimot djupare karbonatisering i hengen enn nede nær vegbana, tolka som at viftene drar avgassar opp i tverrsnittet, samt at ventilasjon sørgjer for ein større grad av uttørking av betongen i hengen enn nede ved vegbana. - Overflatebehandling viste seg å bremse karbonatiseringa. - Karbonatiseringsdjup maksimum 10 mm, kan ikkje reknast som problematisk. - Vegsalt: Dei høgste kloridverdiane blei observert i eit belte frå omkring 0,2-1 m over vegbana. - Kloridnivået varierte med høgde over havet, med høgste verdiar nærmast havet - Overflatebehandling (maling) verka ikkje bremsande på kloridinntrenging

Statens vegvesen Teknologidagene 2013 Riktig bruk av sprøytebetong (1995-1997): Minimumstykkelsen blei auka frå 5 til 6 cm Betre kontroll med lekkasjar (dreneringstiltak) NB 7 blei oppdatert Ein del resultat gikk inn i ITA sin erfaringsbase NB! Tunnelar bygd med moderne sprøyteteknologi/reseptar var unge (< 10- (15) år) Erfaringar basert på eldre tunnelar er ikkje like viktig Restlevetid vanskeleg å bestemme, svært avhengig av lokale forhold

Statens vegvesen Teknologidagene 2013 Undersøkingar frå 2000-2011 2000: Pilotundersøkingar av sprøytebetong på Alunskifer: 2000-2003: Samarbeid med Building Research Establishment (BRE), Garston, Storbritannia innan sulfatangrep. 2003-2008: Prosjektet «Nedbrytingsmekanismar i sprøytebetong» vekt på kjemisk nedbryting, forvitring, aggressivt vatn, geologiske forhold 2009-2011: Prosjektet «Moderne vegtunneler». - Tilstand i 3 tunnelar - Etablering av «Oslofjord testfelt» (2010) 2011: PhD ved TU-Delft: «Deterioration Mechanisms and Durability of Sprayed Concrete for Rock Support in Tunnels» (PH)

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Konklusjonar om sprøytebetong som bergsikring (2000-2011): Ionefattig vatn /landstrekningar er relativt lite problematiske Alunskifermiljø Begrensa sulfatangrep i sulfatresistent betong og full fiberkorrosjon problemet er ikkje fullstendig løyst (thaumasitt sulfatangrep nært knytta til Ca-utluting og indre karbonatisering ) Undersjøiske tunnelstrekningar: Ein del tunnelar har ytre nedbryting av sprøytebetong med tverrsnittsredukasjon (0,5-10 mm/år). Dette er eit kombinert angrep (Mn og Fe bakteriar danner syre, samverkar med klorid, magnesium, thaumasitt) U-sjø: gipsutfelling på overflater etter 10-15 år (må fjerne før rehabilitering/oppgradering) Alkalireaksjonar er ikkje viktig har ikkje sett skadeleg utvikling hittil Grunnvannstrykk: gir større inntrenging av aggressivt vatn enn Trekk i tunnelar kan føre til sterk oppkonsentrasjon av ionar/auka aggressivitet Effektane av ustabil bergmasse er vanskeleg tilgjengeleg (dynamiske laster gir mikroopprissing). Må kjenne Q-verdiar + deformasjonsmålingar for å komme nærmare)

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Doktoravhandling 2011 Utført i samsvar med ITAs tilrådingar på basis av bl.a. Riktig bruk. Over 200 tynnslip, frå 9 tunnelar SEM, XRD, kjemi/vatn, stabilisotopar, etc. Fokuserte på tunnelar i : - Alunskifermiljø - Lite vekt på landtunnelar generelt - Undersjøiske tunnelar Fagleg vektlegging: - Reaksjonsmekanismar - Miljø (vatn, aggressiver, mikro-organismar) - Konsekvensar for regelverk/standard etc - Vegar vidare

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Alunskifermiljø (XSA) Avskaling langs lag sterkt nedbrutt av thaumasitt sulfat angrep (TSA ) og intern karbonatisering i form av Shoul d Popkorn-calsitt (PCD): Stålfibrane var fullstendig øydelagt 1-2 cm sone: full nedbryting Åkebergveien, Oslo 2000: Thaumasite hadde erstatta C-S-H in stålfiberarmert sprøytebetong basert på sulfatresistent sement med silikastøv 13 år gammal Thaumasitt «eter» sementpasta

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Ferskvatn +Alunskifermiljø Locality (n) ph Cl mg/l NH 4 + μg/l NO 3 μg/l SO 4 2- mg/l HCO 3 - mg/l Na + mg/l K + mg/l Mg 2+ mg/l Ca 2+ mg/l Exposure classes: NS-EN-206-1 Lier (1) 8.18 2.8 < 5 < 1 22.3 173 15.0 0.79 12.1 44.5 X0(XA1?)/XC1 Harpefos s (4) 5.7-6.1 12.2-16.9 n.a. < 1. 102-111 n.a. 3.2-11 0-7.8 1.5-3.9 38.5-59.9 X0/XC1 Freifjord, f (2) 7.0-9.16 24-26 n.a. n.a. 124-146 n.a. 168 5.8 0.89-1.0 2.54-13.3 X0/XC2 Byfjord, f (1) Oslofjord, f (3) Åkeberg (1) Ekeberg (2) Svartdal (1) 8.33 260 < 5 465 51.2 141 193 14.3 15.4 14.6 X0/XC2 7.43-8.16 9.4-123 <5-41 55-570 13.3-21.1 64-165 12.8-76.3 1.6-3 2.98-5.57 20.7-39.6 X0/XC2 7.6 29 n.a 25000 1841 274 26 22 110 615 XSA (XA2)/XC2 7.0 10 n.a 14000-18000 592-2031 56-100 25-43 16-22 20-74 106-574 XSA (XA2)/XC2 6.84 18.7 100 300 541 67 44.4 9.09 21.4 172 XSA (XA1)/XC2

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Saline grunnvatn i undersjøiske tunnelar Locality ph Cl mg/l NH 4 + μg/l NO 3 μg/l SO 4 2- mg/l HCO 3 - mg/l Na + mg/l K + mg/l Mg 2+ mg/l Ca 2+ mg/l Exposure classes: NS-EN- 206-1 Freifjord 5.5-7.33 5110-19900 <5-96 81-1335 410-2710 23-101 1680-8550 11-36.9 158-1310 1340-4040 XA1- XA3/XC2 & XS2 Flekkerøy 7.12-8.07 11100-27900 <5-8100 56-47000 1380-2600 43-146 5080-12800 136-369 745-1420 429-3100 XA2- XA3/XC2 & XS2 Byfjorden 7.50-8.15 1000-50200 119-7400 290-52000 50-3830 41-151 5720-27800 50.7-507 998-3280 562-1660 XA2- XA3/XC2 & XS2 Oslofjord 6.64-7.83 16900-19300 5-5-1535 2550-2740 132 161 8640-9300 160-348 1180-1340 394-1360 XA3/XC2 & XS2 Seawater Oslofjord 7.74 18600 < 5 146 2630 144 10800 390 1370 413 (XA3)

Statens vegvesen Bakterielt angrep: Oslofjord tunnelen (ca <0.1 to 10 mm/år): lokalt sterk nedbryting Forsuring til ph = 5.5-6.5 (bakg runns ph = 7.5-8 i g runnvatnet) Fe-biomats on Mn-crusts growing from saline waters. Overall process had destroyed concrete and steel fibres σcomp = 50-60 MPa Situation at age = 5 years

Statens vegvesen Nedstrøms Ca- anriking i vatn p.g.a. nedbryting av sementpasta 6.6 3 6.6 7.2 6.8 6.4 6.4-6.6 Liknar sjøvatn -Sulfat -Klorid -Magnesium -Bicarbonat Strøm A ph varierte mellom 5.5 7 med tida Stagnant 1 Strøm B 3 Ca = 1110 mg/l ph = 6.89 Running 2 6.2-6.4 6.4 1 2 6.2 6.4 Ca = 1320 mg/l ph = 6.6 Ca = 1360 mg/l ph =6.64 Mobilt vatn er meir aggressivt enn statisk vatn

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Mn og Fe bakteriar (biofilm) bryter ned frå utsida (hhv mørk & rustfarga) Intakt betong (ph > 12-13) Bare overflatekorroderte stålfibrar Mn-oksyd blir danna av Mn-bakteriane (dominerande ph ca 6-6.2) Stålfiberkorrosjon pga Gallionella ferruginea (ph ca 5.5-6) + klorid m.m. Nedbryting under biofilm

Statens vegvesen Norwegian Public Roads Administration Ferskt slim av mangan- og jernbakteriar O/Fe = 3.00 O/Fe = 2.88 O/Fe = 2.48 Leptothrix discophora (?) Mn-bakt dannar biomineral O/Mn = 2.48 Mn-skorpe O/Mn = 2.57 O/Mn = 2.14 O/Fe = 2.89 Gallionella ferruginea og Fe(OH)2

Statens vegvesen Syredannande reaksjonar 1) Oksidasjon av Fe 2+ and Mn 2+ til Fe 3+ and Mn 4+ (gir syre: H+) (også reduksjon av Fe 3+ og Mn 4+ av organisk materiale djupare inni biofilm) 2) Mellombels reduksjon av sulfat: 2CH 2 O + SO 4 2- H 2 S* + 2HCO 3 - (* lokalt også Fe-sulfid) Sulfid blir vidare oksidert til svovelsyre 3) 2Fe 2+ + MnO 2 + H 2 O 2FeOOH + Mn 2+ + 2H + (stålfibrar bidrar med Fe 2+ og mørke skorper bidrar med Mn 4+ ) 4) Organiske syrer Carboxylsyre frå nedbryting av bakteriar 5) Karbonsyre (ph= 5-6: 90 % til 50% av tot. oppløyst karbonat er H 2 CO 3 *) Basert på petrografi, SEM, vasskjemiks analyse, S and C stabil isotopar etc.)

Statens vegvesen Nedbryting under biofilmar, delvis frå bergsida (abiotisk) Mg trenger inn frå sjøvatnet: svekker sementlimet (M-C-S-H) Intakt sementlim Thaumasitt sulfatangrep (TSA) Fullstendig nedbryting av sementpasta pga av thaumasitt (E) Brucitt (Mg(OH) 2 ) & stålfiberkorrosjon (F) + Mykje indre karbonatisering! Senker ph i porevatnet (= ikkje særleg bra over tid)

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Gipsutfellingar dukka opp på overflater etter ei tid: Må fjernast før ny påsprøyting for å unngå sulfatangrep/ avskaling (utført i Freifjordtunnelen)

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Alkalireaksjonar (ASR) er uvanlege i sprøytebetong Silikastøv (SF) er vanlegvis ekstremt godt dispergert og vil då motverke ASR Tilfeldig observasjon av ASR gel på sjeldne SF-globular (udispergert) Elles, nokre få eksempel på ASR, men ikkje i skadeleg omfang SF SF ASR gel 50 μm NB! Mesteparten av tilslaga var i tillegg ikkje-reaktive!

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Trekk i tunnel fører til at vatnet blir meir aggressivt 3500 3000 XA3 2500 Mg (mg/l) 2000 1500 XA2 Fordamping XS2 to XS3 Seawater mixing 1000 XA1 500 0 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Cl - (mg/l)

Norwegian Statens vegvesen Public Roads Administration Hydrogen og oksygenisotopar viser kor mykje 20 0-20 -40 Opphavleg salinititet Sjøvatn 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 Fordamping δ 2 H -60-80 -100 Frå fjell På platetak rett ved -120-140 Miksinglinje av sjøvatn og ferskvatn Cl mg/l Saliniten kan auke 10x p.g.a. fordamping i tunnelrommet!

Statens vegvesen Innverknad av vatn/hydrogeologi på sprøytebetong som bergsikring Surface Mn-Fe + Ca Ytre påverknad av undersjøisk angrep aukar med sjødjupet (hydraulisk gradient) Flekkerøytunnelen pr.1996 (betongalder 8 år) Depth beneath sea level (m) Trykkstyrken blir noko svekka i takt med drypplekkasje (i % av tunnelarealet) 40 % 73 % 76 % 100 %

Varige konstruksjonar Teknologidagane 23. oktober 2013 Sprøytebetong Kva kan vi seie om levetid i 2013? - Alunskifer: sulfatangrep reduserer levetida, særleg det er kombinert med svovelsyre (< truleg 25år) - Undersjøisk miljø: Mest problematisk der bakterialt angrep og angrep frå salt grunnvatn foregår samtidig (< truleg 25 år) - Ferskvatn: ikkje særlege problem, men bør auke kunnskapen. Kvar tunnel har si eiga problemstilling Varige konstruksjonar bør etablere monitor-lokalitetar for lang tids overvakingi typiske tunnelar. Vi har alt eit testfelt i Oslofjordtunnelen

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Oslofjord testfelt: laser scanning av tre testfelt for sprøytebetong som bergsikring (2010). Skal bore ut i 2015 og 2020

Statens vegvesen Reseptar i Oslofjord testfelt: Sprøytebetong og utplasserte prøver Mixes M45S/Field 1 M45P/Field 2 M40S/Field 3 Cement (kg) Norcem Std FA 1014 Norcem Std FA 1014 Norcem Std FA 964 w/b 0.43 0.43 0.39 Silica fume (kg) 41 41 96 Sand (0-8 mm) 2961 2961 3018 Air entrain. (kg) 3.4 3.4 2.8 SP (kg) 9.1 9.0 12 PP-fibre (kg) 6 6 Steel fibre (kg) 40-40

Statens vegvesen Oslofjord testfelt Mn-Fe bakteriane invaderte dei nye betongoverflatene etter få dagar!

Statens vegvesen Prøver eksponert for korrosiv-vassmetta luft

Statens vegvesen Grøft A Eksponerte for rennande rustfarga vatn med bakteriar

Statens vegvesen Grøft A Eksponerte for rennande rustfarga vatn med bakteriar

Statens vegvesen Grøft B Eksponerte for Mn og Fe rikt stagnerande vatn

Statens vegvesen Vasskjemien endrar seg med tida! Sample date 2010-March 2011-April Ditch A Ditch B Ditch A Ditch A Ditch B From pipe Downstream Sample nr. Oslof-1-2011 Oslof-2-2011 OT-1-2011 OT-1b-2011 OT-2-2011 ph 6.53 7.44 7.65 7.41 7.58 Conductivity 4660 4710 4529 4529 4433 Alkalinity 2.592 1.402 2.451 2.239 2.520 - HCO 3 158 86 150 137 154 + NH 4 1.810 1.470 1.260 0.096 0.179 - NO 3 < 0.020 < 0.020 <0.100 1.310 1.200 TOC 0.69 0.87 0.92 1.3 28 P < 0.05 < 0.05 0.059 0.12 0.33 K 310 336 350 350 300 Na 9720 9740 10300 10300 9940 Cl - 17800 17800 18600 18700 18200 2- SO 4 2480 2480 2560 2550 2500 Ca 448 412 421 422 791 Mg 1140 1180 1160 1170 1200 Mn 1.62 1.31 1.27 1.72 28 Fe 0.420 0.023 1.53 27.5 238 Al < 0.005 < 0.005 < 0.005 0.350 11.100 As < 0.03 < 0.03 < 0.03 0.037 0.063

Statens vegvesen Vidare undersøkingar i framtidige prosjekt Kriminalteknisk tilnærming, ein fordel i mange tilfelle Analyser forvitringsprodukt (nøkkel til å forstå kva som foregår) Analysere lokalt vatn (kor godt står betongen seg mot aggressivt vatn?) Stort behov for ordnære data (sugporøsitet, styrke, etc, etc.) Bakteriell nedbryting (korleis påverkar dei kjemien?) Ta utgangspunkt i veldokumentert betong (resept etc. etc.) - Undersøke intakt betong og påverka betong: begge deler viktig!! - Ulik alder på betongane vi undersøker (tidslinje) - Ikkje vektlegge resultat frå for gammal spr. bet. teknologi ( Utfordringar: - Kvar tunnel har si problemstilling (levetid?) - Effekt av bergmasse (Q-verdi?, er nedbroten betong påverka av dynamiske laster?) - Heftsona!!!! (kor stort areal har heft?, Årsaker til dårleg heft? ) - Finne gode monitorlokalitetar for lang tids overvaking i «typiske miljø»

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Nyttige opplysningar frå regionane framover: Tilstandsrapportar (systematisk vedlikehald) Tekniske rapportar Tidspunkt for reparasjonar/rehabilitering m.m. (før og nå) Stengetid! Når kan vi komme inn? (ikkje alltid like lett å finne ut) Den som er oftast i ein og same tunnel veit mest! - Kva har du sett? (foto) - Miljølaster på staden (lekkasjar, bergforhold, trafikk/støv, m.m.) - Kor er det nedbryting av betong?/kor er betongen intakt?

Varige konstruksjonar Teknologidagane 22. oktober 2013 Takk!