Alkalireaksjoner hvor utbredt er dette i Norge, konsekvenser, hva gjøres av forskning?

Transkript

1 Alkalireaksjner hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning? Jan Lindgård Senirfrsker SINTEF Byggfrsk Eva Rdum Sjefingeniør Statens vegvesen REBET-dagen, Stckhlm 13. ktber 2015 Byggfrsk 1 Innhld Litt m skademekanismen alkalireaksjner (AR) Krt histrisk versikt ver AR i Nrge Eksempler på skader - knsekvenser Frskning på AR i Nrge Hva er utført? Hva pågår? Framtidig FU-behv? Byggfrsk 2 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 1

2 Litt m skademekanismen alkalireaksjner Alvrlig skademekanisme fr betngknstruksjner Kun alkali-silika reaksjner (ASR) i Nrge (kalles alkalireaksjner AR) Høy ph i betngen (~ ) løser pp silika (SiO 2 ) fra alkalireaktive tilslag (sand g stein) Det dannes en alkali-silika-gel sm absrberer vann g sveller Byggfrsk Svellingen av alkali-silika-gelen fører til ekspansjn g pprissing Nrge: Nrmalt >10-20 år Internasjnalt: Raskere reaksjn hvis hurtigreagerende bergarter eller varmt klima Krakeleringsriss på frie flater Riss parallelt med lastretningen Byggfrsk REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 2

3 Tre betingelser må være ppfylt fr at AR skal utvikles Alkalireaktive tilslag AR vil ikke pptre hvis ett av hjørnene kuttes Nødvendige parametere Hastigheten av AR øker med økende temp. Høyt alkaliinnhld (= høy ph) Høyt fuktinnhld Byggfrsk 5 Hvr finner vi alkalireaktive tilslag? I tillegg: Frkastnings-/frskyvningssner Løsmasser Siltstein Mylnitt Byggfrsk 6 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 3

4 Krt histrisk versikt ver AR i Nrge Nrge har langsmt-reagerende" bergarter Første indikasjner (krakeleringsriss) nrmalt etter år Ca. 25 års erfaring Betraktet sm et "ikke-eksisterende prblem før ca Et strt antall fuktbelastede knstruksjner har utviklet AR-skader Bruer Dammer Fundamenter Støttemurer Jernbanesviller Svømmebasseng (spesielt spa-anlegg) Pre-fabrikerte betngelementer i fasader Betngvarer (avløpsrør, betngblkker) Kun nen få nrske knstruksjner er revet pga. AR Relativt gd versikt ver prblemet i dag FU ved SINTEF fra dr. grader ved NTNU Byggfrsk 7 Nrsk regelverk vedr. AR 1993: Prøvingsmetder fr tilslag Alkalireaktivt tilslag? 1996: "Hvrdan bruke alkalireaktive tilslag på en trygg måte?" Nrsk Betngfrenings publikasjn nr. 21 (NB21): "Bestandig betng med alkalireaktivt tilslag" Frivillig rdning, men hurtig implementert i bransjen 2001: NB21 ble frmelt nrmativ referanse 2004: Revidert NB21 (gjeldende i dag) Nrmativ referanse til NS-EN 206 Litt skjerpede krav 2005: Reviderte prøvingsmetder (gjeldende i dag) NB32: "Alkalireaksjner i betng. Prøvingsmetder g krav til labratrier" 3 metder 1. Petrgrafisk analyse C Mørtelprismemetde C Betngprismemetde Byggfrsk 8 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 4

5 Eksempler på skader Landkar på bru Merk: rennende vann har str betydning Byggfrsk 9 Mastefundament Ft: Statnett Byggfrsk 10 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 5

6 Bru i Nrdland Ft: Jan Lindgård Byggfrsk 11 Tpp av søyle (kabelføring) Ft: Jan Lindgård Byggfrsk 12 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 6

7 Søyle Merk: Krakeleringsriss der det regner Ft: Jan Lindgård Byggfrsk 13 Fundament fr søyle Merk: Omfattende krakeleringsriss Ft: Jan Lindgård Byggfrsk 14 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 7

8 Kjerneprøver bret ut fra søyle Merk: 1. Risset stpper i dybde ca. 50 mm 2. "Hvedriss" parallelt med trykkretningen Ft: Jan Lindgård Byggfrsk 15 Søyle med krakeleringsriss Merk: Rissviddene er mindre enn de ser ut til på avstand Ft: Benit Furnier, Laval University, Canada Byggfrsk 16 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 8

9 Alkalireaksjner i nrske betngbruer Krakeleringsriss i søyle (1959, ftgrafert 2010) Ft: Eva Rdum Ft: Eva Rdum Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen Alkalireaksjner i nrske betngbruer Vertikal pprissing i søyle (1950, ftgrafert 2014) Ft: Eva Rdum Ft: Eva Rdum Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård 9

10 Alkalireaksjner i nrske betngbruer Opprissing i tårnsøyle (1969, ftgrafert 2012) 0,7 mm Ft: E. Rdum, Statens vegvesen Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen Bæreevnemessige knsekvenser (frts.) Dam med mfattende ekspansjner Den reduserte strekkfastheten vil gi redusert kapasitet fr alle strekkrelaterte bæremekanismer (skjær, trsjn, heft, frankring g skjøting av armering) eks. jernbanesviller: redusert heft langs spenntau reduserer bæreevnen Dammer: damluker kan kile seg praktiske prblemer dilatasjnsfuger kan tettes tvangskrefter kan ppstå (f. eks. hvis + T) Bruer: lagere kan få bevegelser/frskyvninger verskredet kapasitet? søyler kan få defrmasjner/tvangskrefter i tppen Ft: Jan bæreevne? Lindgård dilatasjnsfuger kan tettes kan få tvangskrefter (f. eks. hvis + T) Byggfrsk 20 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård10

11 Knsekvens av "vksende" dampilarer - fare fr kiling av luker Ft: Jan Lindgård Byggfrsk 21 Knsekvens av tvangskrefter Ft: Jan Lindgård Byggfrsk 22 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård11

12 Tpp dam - kraftig pprissing Ekspansjn lkal knusning i fuger Ft: Jan Lindgård Byggfrsk Dekke på grunn Merk: Utpresset fugemasse pga. ekspansjn 24 Byggfrsk REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård12

13 Knsekvenser av AR? Ekspansjn g (krakelerings-) riss Visuelt skjemmende Er det plass til å ekspandere? Fasthldingskrefter? Redusert kapasitet? Reduserte materialegenskaper? Primært strekkfasthet g E-mdul Delaminering? Redusert kapasitet? Initiering av andre skademekanismer? Fryse/tine-skader? Armeringskrrsjn? Hver knstruksjn må vurderes separat Tilstandskntrll/-vurdering viktig Ft: Jan Lindgård Byggfrsk Planslipanalyse gir gd versikt ver intern pprissing Tynnslip? Tynnslip? Byggfrsk 26 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård13

14 Frskning på AR i Nrge: Hva er utført? Hva pågår? Framtidig FU-behv? FU krt histrikk Omfattende FU har pågått de siste 25 årene Utstrakt internasjnalt samarbeide (Eurpa, Canada, RILEM) Hvedfkus: Unngå skader på nye knstruksjner Utbredelse av AR alkalireaktive bergarter Nrge: Prøvingsmetder fr tilslag Nrske prsjekter: EU-prsjekter: (STAR, PARTNER) RILEM: Link lab./felt (pålitelighet av lab.metder; kritiske grenseverdier fr metdene) : Omfattende feltkartlegging (ca. 160 knstruksjner, primært bruer) Grunnlag fr revisjn av nrsk regelverk (NB21 g NB32) 2004: Etablering av feltstasjner (SINTEF, Nrcem) Byggfrsk 27 SINTEF field site Established 2004 (upgraded 2014) - verview July 2015 Surface treatment Dam elements 55 cubes (several parallel cubes in Lisbn) Other (2012 ) COIN (2010) Dam blcks PARTNER (2004) Sheltered strage Byggfrsk 28 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård14

15 Pågående FU ved SINTEF Hvedfkus: Funksjnsprøving "Hvrdan bruke alkalireaktive tilslag på en trygg måte?" : "COIN" Nrges Frskningsråd + partnere PhD Jan Lindgård (2013) ("pålitelighet av prøvingsmetder") : "KPN-ASR" Nrges Frskningsråd + partnere Utvidet internasjnalt samarbeide (Eurpa, Canada, RILEM) Deltema: Pålitelighet av funksjnsprøvingsmetde Alkalibidrag fra tilslag ("alkali release") Internt alkaliinnhld/ph (pst-dc. NTNU) Link lab./felt (feltstasjner, bruer, dammer; "re-knstruksjn" av resepter) Karakterisering av riss i felt g i lab. Restekspansjn AR i lettbetng Byggfrsk 29 Andre SINTEF-aktiviteter Parallelt med pågående FU-aktiviteter (i ca. 25 år) Dkumentasjnsprøving (NB32) Tilslag Funksjnsprøving ("trygge sementer, bindemidler, betnger") "Standardiseringsarbeid" Nrge: NB21, NB32 RILEM: Nrsk ledelse i ny kmité (TC "AAA", ) Skadeundersøkelser/-vurderinger Tilstandsvurdering i felt Labratrieprøving (skademekanismer, rissmfang, fukt,.) Knsekvensvurderinger Oppfølging ver tid (riss, fukt) Byggfrsk 30 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård15

16 Pågående FU i regi av Statens vegvesen Etatsprgram «Varige knstruksjner» ( ) Prsjekt TB: Tilstandsutvikling bruer TB1: TB2: Alkalireaksjner (ledes av Eva Rdum) TB3: TB Prsjekt TT: Tilstandsutvikling tunneler Prsjekt FB: Fremtidens bruer Prsjekt FT: Fremtidens tunneler Ft: Eva Rdum. Statens vegvesen Statens vegvesen er viktigste bidragsyter i Nrge vedr. FU på knsekvenser g tiltak Byggfrsk 31 Varige knstruksjner ( ) TB2: Alkalireaksjner Hvedmål System fr kartlegging g ppfølging i felt Deltema Preventive tiltak fr å bremse utviklingen Knstruktive knsekvenser g frsterkning Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård16

17 Varige knstruksjner TB2: Alkalireaksjner System fr kartlegging g ppfølging i felt Revisjn av Inspeksjnshåndbk fr bruer vedr Prsedyre fr presis diagnstisering Prsedyre fr måling av riss/ekspansjn g ppfølging ver tid Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen Varige knstruksjner TB2: Alkalireaksjner Preventive tiltak fr å bremse utviklingen Litteratursøk utført Rapprt fra Mannvit Langtids feltfrsøk med 2 hydrfberende impregneringer g 1 belegg Oppfølging av vekt, RF g ekspansjn Samarbeid med SINTEF Ft: Ola Skjølsvld, SINTEF Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård17

18 Varige knstruksjner TB2: Alkalireaksjner Knstruktive knsekvenser g frsterkning Freliggende rapprter Nautesund bru knstruktiv prøving Elgeseter bru frsøk med karbnfiber Rapprt under utarbeidelse Veiledning i knstruktiv analyse g evaluering av bruknstruksjner med alkalireaksjner Ansvarlig: Hans Stemland, SINTEF Ft: Eva Rdum Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen Varige knstruksjner TB2: Alkalireaksjner Nautesund bru - hengebrutårn ( ) Ft: Eva Rdum Ft: Eva Rdum Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård18

19 Varige knstruksjner TB2: Alkalireaksjner Rapprter pr. september 2015 Kan lastes ned her: Guðmundssn g Einarssn, Mannvit Wigum, Mannvit Rdum, SVV g Stemland, SINTEF Threnfeldt, SINTEF Rebet Eva Rdum, Statens vegvesen Framtidig FU-behv? Frtsatt fkus på: Funksjnsprøving link lab./felt Antatt hvedfkus: Skadeutvikling, knsekvenser, tiltak / rehabilitering Karakterisering av skademfang Overflateriss + intern pprissing (inkl. bildebehandling,..) Ekspansjn (SDT,.. ) Vurdering av knsekvenser (ulike knstruksjnstyper) Spenningsppbygging? Redusert kapasitet? Estimering av videre skadeutvikling Restekspansjn Endring av materialegenskaper Synergi med andre skademekanismer Tiltak / rehabilitering Behv fr tiltak? Effektive tiltak fr å bremse skadeutviklingen? Metder fr frsterkning / ppgradering? Byggfrsk 38 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård19

20 Takk fr ppmerksmheten! Byggfrsk 39 REBET-dagen 2015 "ASR-hvr utbredt er dette i Nrge, knsekvenser, hva gjøres av frskning?",j. Lindgård20