Alkalireaksjoner i betong - felterfaringer

Alkalireaksjoner i betong - felterfaringer Redigert av Jan Lindgård SINTEF Bygg og miljø, Sement og betong Børge Johannes Wigum ERGO Engineering Geology Ltd. Mars 2003

2 PROSJEKTDELTAGERE Pukk- og grus industri: Brødrene Skolt Etne sand og pukk Franzefoss Pukk G. Holt Grusforretning www.franzefoss.no www.g-holth-grus.no Høisand Siloanlegg as John Myrvang a.s KOLO Veidekke AS Lierskogen pukkverk www.hoisand-siloanlegg.no www.myrvangnorway.com www.veidekke.no Mona sand og singel Nord-Fosen pukkverk NorStone a.s Svelviksand AS www.mona.no www.nordfosenpukkverk.no www.norstone.no www.svelviksand.no Norsk betongforening www.betong.net Bransjeorganisasjoner: Pukk- og Grusleverandørenes Landsforening (PGL) www.pgl.no Byggherrer: Forsvarets bygningstjeneste Jernbaneverket Statens vegvesen www.forsvarsbygg.no www.jernbaneverket.no www.vegvesen.no Hafslund Produksjon Holding Glommens og Laagens Brukseierforening (GLB) Norske Skog Union www.hafslund.no www.glb.no www.unionco.no Konsulenter: ERGO Engineering Geology Ltd. www.this.is/ergo Forskningsmiljø: SINTEF Bygg og miljø, Sement og betong www.sintef.no Kontrollorgan: Kontrollrådet for betongprodukter www.kontrollbetong.no Universiteter: NTNU - Institutt for konstruksjonsteknikk: (Dr. ing. student: Bård Pedersen) Sementprodusenter: NORCEM AS www.norcem.no Betongprodusenter: NorBetong Hallingdal Betong Tynset tre og betong Unicon www.norbetong.no www.unicon.no Spenncon www.spenncon.no Betongelementprodusenter: Contiga AS www.contiga.no

TITTEL SINTEF RAPPORT SINTEF Bygg og miljø Sement og betong Postadresse: 7465 Trondheim Besøksadresse: Richard Birkelands vei 3 Telefon: 73 59 52 24 Telefaks: 73 59 71 36 Foretaksregisteret: NO 948 007 029 MVA FORFATTER(E) Jan Lindgård, SINTEF og Børge Johannes Wigum, ERGO (red.) OPPDRAGSGIVER(E) Pukk- og Grusleverandørenes Landsforening (PGL) RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. STF22 A02616 Åpen Elisabeth Gammelsæter GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG Åpen 22M205 127 / 8 ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) \\kondor\bm_2271\pro\22m205\rapportering\ Jan Lindgård stf22 a02616 doc ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) SAMMENDRAG 2003-03-04 Einar Aassved Hansen, forskningssjef Ola Skjølsvold I denne rapporten er resultatene fra forskningsprosjektet Optimal utnyttelse av tilslagsressurser i Norge. Alkalireaksjoner i betong oppfølgende feltprosjekt presentert. Prosjektet har vært gjennomført i regi av PGL med støtte fra Norges forskningsråd, samt en rekke aktører i bransjen. Hovedmålsetningen med prosjektet er å bedre utnyttelsen av tilslagsressurser i Norge, ved å gi et faglig grunnlag for å fastsette stabile, forutsigbare og tilstrekkelig dokumenterte grensekriterier for klassifisering av alkalireaktivitet for norske tilslagsmaterialer basert på felterfaringer. De viktigste delmålene er å; - benytte erfaringer fra konstruksjoner i felt, sammen med kvantitative målinger av betongkjerner, til en kritisk vurdering av grensekriteriene som i dag er satt for den petrografiske analysen - danne grunnlag for en revisjon av de retningslinjer for produksjon av bestandig betong med reaktivt tilslag, som er gitt i Norsk Betongforenings publikasjon nr 21(NB21). Som ledd i dette arbeidet er det søkt å besvare uavklarte spørsmål vedrørende den kanadiske betongprismemetoden Rapporten vil gi den allerede konstituerte revisjonskomitèen for NB21 et godt faglig grunnlag for sitt arbeid. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Materialteknikk Material technology GRUPPE 2 Betong Concrete EGENVALGTE Alkalireaksjoner Alkali aggragate reactions Felterfaringer Field experiences Regelverk Regulations

2 Sammendrag Generelt I denne rapporten er resultatene fra forskningsprosjektet Optimal utnyttelse av tilslagsressurser i Norge. Alkalireaksjoner i betong oppfølgende feltprosjekt presentert. Prosjektet har vært gjennomført i regi av PGL med støtte fra Norges forskningsråd, samt en rekke aktører i bransjen. Hovedmålsetningen med prosjektet er å bedre utnyttelsen av tilslagsressurser i Norge, ved å gi et faglig grunnlag for å fastsette stabile, forutsigbare og tilstrekkelig dokumenterte grensekriterier for klassifisering av alkalireaktivitet for norske tilslagsmaterialer basert på felterfaringer. De viktigste delmålene er å; - benytte erfaringer fra konstruksjoner i felt, sammen med kvantitative målinger av betongkjerner, til en kritisk vurdering av grensekriteriene som i dag er satt for den petrografiske analysen - danne grunnlag for revisjon av retningslinjer for produksjon av bestandig betong med reaktivt tilslag, som er gitt i Norsk Betongforenings publikasjon nr 21 (NB21). Som ledd i dette arbeidet er det søkt å besvare uavklarte spørsmål vedrørende den kanadiske betongprismemetoden (spesielt om metoden egner seg for prøving av sandstein). Omfang av undersøkelser Det ble funnet mest interessant å undersøke konstruksjoner i Østlandsområdet, da det er flere store forekomster i dette området med et innhold av risikobergarter mht alkalireaktivitet fra ca 10-30 %, dvs rundt dagens kritiske grenseverdi på 20 %. På grunn av begrensede kontantmidler har prosjektet i egen regi kun hatt anledning til å foreta kartlegging av skadeomfang på et fåtall konstruksjon i felt. Prosjektet fikk imidlertid etablert et samarbeid med vegkontorene til Statens vegvesen i Akershus, Hedmark, Oppland, Oslo, Telemark, Østfold og Vestfold. Totalt er ca 160 konstruksjoner kartlagt i felt, derav ca 80 % i regi av Statens vegvesen i forbindelse med deres hovedinspeksjoner. Vegkontorene har også bidratt med betydelige eksterne midler til laboratorieprøvning på kjerner fra disse bruene. Ca 90 prøveserier (à 3 betongkjerner) er totalt boret ut fra de undersøkte konstruksjonene, og vel halvparten av prøveseriene er undersøkt i henhold til alle de valgte laboratoriemetodene. For de resterende prøveseriene er det foretatt et begrenset omfang av prøving. Prosjektet har heller ikke hatt tilstrekkelig med midler til å sette i gang egne forsøk med kanadisk betongprismemetode. Noen forsøk er imidlertid startet opp hos Norcem FoU i Brevik. Representativitet Tilslaget i ca 1/3 av de undersøkte konstruksjonene (av de 48 som er undersøkt nøye i laboratoriet) er ved petrografisk analyse klassifisert som ikke-reaktivt i henhold til dagens regelverk beskrevet i NB21. I tillegg har ca 1/3 av konstruksjonene et samlet innhold av risikobergarter fra 15-29 % (men tilslaget i disse er klassifisert som reaktivt). Representativiteten av de utvalgte konstruksjonene mht tilslagssammensetning må derfor sies å være meget tilfredsstillende. Gjennomsnittlig alder for konstruksjonene er ca 35 år (de fleste ligger i intervallet 20-45 år). Prøveutvalget for å kunne evaluere dagens kritiske grense for maksimalt tillatt alkali-innhold (3,0 kg/m 3 ) basert på felterfaringer er imidlertid betydelig mindre enn ønskelig (kun 7 av konstruksjonene har et alkali-innhold < 3,5 kg/m 3 ).

3 Skadeomfang i felt Det er observert nettriss på mange av konstruksjonsdelene, men det er ikke påvist alkalireaksjoner i utborede kjerner fra alle disse konstruksjonene. Dette betyr at også andre skademekanismer opptrer. Da mange personer har vært involvert i feltkartleggingen, og fordi resultatene av den grunn er beheftet med en viss usikkerhet, har vi ikke funnet det formålstjenlig å foreta omfattende behandling av disse feltdataene. For hver enkelt konstruksjon er imidlertid feltobservasjonene sammenholdt med resultatene fra eventuelle utførte laboratorieundersøkelser. I laboratorieundersøkelsene av de utborede kjernene ble det dokumentert at de fleste kjernene med nettriss hadde en rissvidde i overflata i o mrådet fra 0,05-0,15 mm, og at omfanget av grove riss var lite. Kun for 3 av de 80 konstruksjonene som utgjør hovedmaterialet i FoU-prosjektet (6,5 %) ble det mottatt kjerner med rissvidder i kjerneoverflata > 0,35 mm. I følge feltobservasjonene er det imidlertid observert at 13 av de 80 undersøkte konstruksjonsdelene (16 %) har maksimal rissvidde > 0,35 mm. Den tilsynelatende store forskjellen mellom feltobservasjoner og observasjoner i utborede kjerner (mht maks rissvidde) kan ha sammenheng med usikkerheter ved feltkartleggingen. Men, dersom feltregistreringene hovedsakelig er korrekte, så kan dette indikere at de utborede kjernene ikke representerer alle de mest skadde områdene i felt godt nok. Omfang av nettriss varierer på de ulike konstruksjonene, og er avhengig av type konstruksjonsdel, lokalisering, miljø, alder, armeringsføring og betongsammensetning. For 9 av de ca 20 konstruksjonene (blant de 48 som er detaljert undersøkt i laboratoriet) som har fått påvist alkalireaksjoner, er det enten angitt i registreringsskjemaet eller det fremgår av foto at det foregår ekspansjoner. For èn av disse har det oppstått store tvangskrefter som har medført oppsprekking av et landkar. Resultater fra laboratorieundersøkelser - metodeutvikling Generelt er det ved laboratorieundersøkelsene lagt opp til å benytte metoder som gir tilstrekkelig god nøyaktighet, og som vi har gode erfaringer med. På noen områder finnes det imidlertid ikke slike tilgjengelige metoder, i alle fall ikke metoder som vi har tilstrekkelig erfaring med i Norge. Det har derfor vært nødvendig å legge mye ressurser i å utvikle egnede metoder for å bestemme følgende parametre for de utborede betongkjernene; - alkali-innhold - innhold av risikobergarter, både i sand- og steinfraksjonen (inkl. utseparering av tilslag) - skadegrad ( rissintensitet / risstall ) ved telling i planslip (dvs. omfang av riss som antas å ha sammenheng med alkalireaksjoner). Erfaringene fra laboratorieundersøkelsene er at de nye metodene har fungert etter hensikten. Spesielt har utsepareringsteknikken av tilslag fra utborede betongkjerner vært en suksess. Dette har gjort oss i stand til å utføre petrografiske analyser av tilslaget ved tilsvarende metode (petrografisk analyse) som benyttes for jomfruelig tilslag, noe som sikrer nøyaktigheten i analysene. Det har også vært mulig (med rimelig grad av sikkerhet) å linke de fleste av de utseparerte tilslagene til bestemte geografiske områder og forekomster. Prosjektet har også lykkes med å beskrive skadeomfang i utborede betongkjerner forårsaket av alkalireaksjoner kun ved bruk av èn parameter, et såkalt risstall (basert på tellinger i planslip). I rapportens kapittel 5 er det presentert en hel rekke figurer og tabeller som viser sammenhengen mellom ulike parametre bestemt ved laboratorieanalysene, mens de viktigste resultatene herfra er sammenholdt med feltobservasjoner i kapittel 6.

4 Av viktige resultater fra laboratorieundersøkelsene vil vi trekke frem følgende: For risstall < 5 er det ikke påvist alkalireaksjoner. For risstall fra 5-8 er det delvis påvist alkalireaksjoner i lite omfang (for kun 3 punkter er risstallet > 5 uten at alkalireaksjoner er påvist). For alle kjerner med risstall > 8 er det påvist alkalireaksjoner. For 8 av de 9 betongene med risstall > 15 er alkalireaksjonene vurdert å være av relativt stort omfang. Risstallene for konstruksjoner eldre enn vel 30 år er større enn for konstruksjoner med alder ned mot 20 år. Dette indikerer at skadegraden (dvs intern opprissing) i betongen øker over tid. I prosjektet mangler det imidlertid konstruksjoner med alder > 50 år. Det er derfor vanskelig å vurdere skadeutviklingen ut over alder 50 år. Dette vil avhenge av mange forhold, både av betongens sammensetning og miljøforhold. Hvorvidt de innsamlede dataene kan benyttes for å verifisere regelverket for konstruksjoner med 100 års levetid er derfor usikkert. Fuktinnholdet (i dybde ca 20-30 cm fra betongoverflaten) er generelt høyt i de undersøkte konstruksjonene. Det er målt verdier for kapillær vannmetningsgrad fra vel 80 opp til 100 %, med et gjennomsnitt for de 80 prøvene på vel 91 %. Det er funnet en klar sammenheng mellom risstall og kapillær vannmetningsgrad. Med meget få unntak er vannmetningsgraden høy (> 90 %) når risstallet er > 5. Dette antas å ha sammen-heng med at det for de fleste av disse betongene (dvs med risstall > 5) også er påvist alkalireaksjoner. Sagt med andre ord er det stor sannsynlighet for at det i en konstruksjon foregår alkalireaksjoner dersom risstallet er noe høyere enn 5 og vannmetningsgraden samtidig er > 90 %. Det er ikke funnet noen entydig sammenheng mellom totalt innhold av risikobergarter i tilslaget og henholdsvis rissvidde i kjerneoverflatene og dybde av riss. Dette var heller ikke forventet, i og med at de ulike punktene representerer ulike konstruksjonsdeler, ulike fuktinnhold og miljø, ulike alkali-innhold og ulike aldre. Det er imidlertid en tendens til at dybden av rissene er mindre for veldig lave innhold av risikobergarter, selv om det finnes mange eksempler på høye innhold av risikobergarter og påviste alkalireaksjoner, til tross for at rissvidde og rissdybden er liten. Det er funnet brukbar sammenheng mellom risstall og innhold av risikobergarter, noe som gjør oss i stand til å evaluere dagens kritiske grenseverdi med rimelig grad av sikkerhet. Resultatene bekrefter også vårt generelle inntrykk, som er at omfanget av skader forårsaket av alkalireaksjoner virker å være verre når innholdet av risikobergarter i steinen er over en viss verdi. Det ser altså ut til at det er mer ugunstig at steinen inneholder en viss mengde risikobergarter enn at sanda gjør det. Det er også observert at enkelte steintyper fører til større skader enn andre. Våre observasjoner støtter derfor opp om dagens regelverk nedfelt i NB21, som tillater blanding av tilslag der sanda er den reaktive parten, men ikke i tilfeller der steinen er reaktiv. For å undersøke en eventuell sammenheng mellom ulike parametre nærmere, og for å forsøke å skille ut hvilke parametre som antas å ha størst betydning for dannelse av riss på grunn av alkalireaksjoner, har Ketil Svinning ved Norcem FoU i Brevik foretatt en såkalt multivariat modellering av laboratorieresultatene. Resultatene fra denne statistiske analysen samsvarer meget godt med vurderingene som er gjort ved SINTEF basert på den univariable modelleringen (dvs ved å se på sammenhengen mellom kun 2 eller 3 parametre av gangen). Det kan oppsummeres at Svinning fant best sammenheng mellom parametrene; innhold av risikobergarter i stein, totalt innhold av risikobergarter, betongens vannmetningsgrad og omfang av alkalireaksjoner, som i følge analysen best beskrives ved parametrene; hyppighet av riss i stein ut i pasta og hyppighet av riss i stein (denne parameteren ble imidlertid ikke inkl i vårt

5 definerte risstall, da det ble funnet relativ stor hyppighet av riss i stein også for betonger med lavt innhold av risikobergarter og som heller ikke hadde utviklet alkalireaksjoner). Verken SINTEF eller Norcem FoU fant noen korrelasjon mellom skade (representert ved observasjoner av riss i kjerner og i planslip) og henholdsvis v/c-tall eller makroporøsitet (luft). Dette kan delvis skyldes usikkerhet i tallgrunnlaget. For å kunne samkjøre feltregistreringen med resultater fra laboratorieundersøkelser er det i kapittel 6 laget plott som viser rissomfang i felt (i henhold til klassifiseringssystemet gitt i 4 ) mot rissomfang i utborede betongkjerner karakterisert ved risstallet. Av figuren sees at risstallet skiller godt mellom rissomfang i ulike betonger, og viktigst av alt, risstallet skiller godt mellom betonger som har fått påvist alkalireaksjoner og betonger uten denne skadeformen, noe ikke feltregistreringene alene gjør. Det er med andre ord ikke mulig, kun basert på feltobservasjoner og tilhørende inndeling i skadeklasser, å avgjøre om nettriss skyldes alkalireaksjoner eller andre skademekanismer. For å dokumentere dette er det helt nødvendig med laboratorieundersøkelser på utborede kjerner. Som ledd i FoU-prosjektet har Norcem FoU utført innledende pilotforsøk for å vurdere om det er mulig å separere ut tilslag fra betongkonstruksjoner, for så å gjennomføre akselererte mørtelprismeforsøk på samme måte som man gjør for jomfruelig materiale. Resultatene viser at oppnådde ekspansjonsverdier vil være avhengig av grad av opprinnelige reaksjoner i materialet. Dette betyr at tilslag tatt rett fra sandtak trolig vil få en høyere ekspansjon enn samme tilslag tatt ut fra en betongkonstruksjon. Laboratoriedokumentasjon av resepter: For å kunne trekke lærdom av erfaringene med funksjonsprøving av resepter, har vi i dette FoUprosjektet også foretatt en sammenstilling av resultatene fra de fleste forsøk i henhold til kanadisk betongprismemetode utført ved SINTEF og Norcem i perioden 1990-1998. Relevante resultater av interesse for evaluering av reglene i NB21 (dvs. vedr sandstein, alkali-innhold, flyveaske og silika) er oppsummert i kapittel 7. Status internasjonalt Det har internasjonalt i flere ti-år foregått et svært omfattende FoU-arbeid i forbindelse med alkalireaksjoner. I kapittel 8 er det presentert en kortfattet gjennomgang av status internasjonalt, med fokus på spesifikasjoner og guidelines som er utarbeidet i enkelte land. Det har imidlertid ikke vært mulig innenfor prosjektmidlene å foreta en fullstendig status vedrørende forskning, spesifikasjoner og retningslinjer som foreligger internasjonalt. Oppsummerende diskusjon av grensekriterier anbefalinger Som dokumentert i rapporten er det ikke bare tilslagets reaktivitet som er avgjørende for om det utvikles skadelige alkalireaksjoner i en betongkonstruksjon. Også alkali-innholdet og det lokale miljøet (dvs fuktforholdene) har betydning. For å sette observerte skader inn i en større sammenheng, som grunnlag for å vurdere hva som er skadelige alkalireaksjoner, er det i kapittel 6.2.1 kort oppsummert hvilke skadekonsekvenser som normalt kan opptre ved alkalireaksjoner. Det er også diskutert hvor streng man bør være når nye grensekriterier skal vedtas. I kapittel 9 er det gitt en oppsummerende diskusjonen rundt grensekriterier, samt noen anbefalinger. Samlet gir rapporten revisjonskomitèen for NB21 et godt grunnlag for sitt arbeid.

6 Summary Background More than a decade of research and development in Norway has provided reliable and reproducible testing methods regarding AAR. This is the case both for classification of the reactivity of the aggregate itself and the potential of the reactivity of various concrete mixes. Until today a critical limit of up to 20 % reactive rock types in an aggregate is accepted for making a non-reactive concrete, i.e. no other preventive actions have to be carried out. A critical limit (0.10 %) is also set for the expansion in the accelerated mortar bar test, where the prisms (40x40x160 mm) are exposed in 1N NaOH at 80 o C for 14 days. The reliability of the present acceptance/ rejection criteria for aggregate material has been somewhat uncertain, due to a lack of correlating data from actual alkali-reaction damaged concrete structures in the field. To reduce these uncertainties and as a basis for suggesting new critical limits, quantitative data on drilled cores from existing structures have been gathered and evaluated. The project This project was initiated in 2000. The national society for aggregate producers in Norway (PGL) hosted the project, in which aggregate-, precast- and concrete producers, cement producer Norcem, both the road and the railroad authorities, the Control Council for Concrete Products, the Norwegian Concrete Association and the Norwegian army corps of engineers all have participated. SINTEF Civil and Environmental Engineering, Department for Cement and concrete, managed the whole project, while ERGO Engineering Geology Ltd was in charge of the steering committee. Total budget was about NOK 7 million (included man-hours within the different companies), and the Norwegian Research Council funded the project with NOK 1.5 millions. The aims of the project were to; use experience from concrete structures in the field, together with quantitative measurements on concrete cores (environment, type of aggregates and mix design of concrete), to carry out an assessment of the current critical limits given by the Norwegian petrographical method and the accelerated mortar bar test find correlation between type of structure, local environment (humidity) and degree of damage in the field, with the ambition of obtaining more differentiated guidelines for production of non-reactive concrete make suggestions for revision of the current guidelines for production of durable concrete given by the Norwegian Concrete Association (publication no. 21). The report This report contains the following topics: 1. Introduction Background regarding AAR research in Norway Aims and the development of the project with its limitations 2. Evaluation of the petrographic method and petrographical data Collection of petrographical data (amount of reactive constituent) in a national database Statistical evaluation of variations in the petrographical data and evaluation of the Norwegian petrographical method to determine reactive aggregate.

7 3. Field inspection and sampling Field inspection and classification of a total of 160 concrete structures, where degree of damage is registered, based on a new developed registration scheme. Sampling of about 90 series with concrete cores (3 cores in each series). 4. Laboratory examination and testing and development of new methods Extensive laboratory examination and testing of approximately half of the drilled cores. For the rest a limited laboratory examination has been carried out. Measurements of total alkali content in field-concrete. Separation of aggregates from sampled concrete cores with a new method assessed and tested in this project. Point counting of reactive constituent in thin-sections of separated aggregates by use of petrographical microscope according to the Norwegian petrographic method (a variant of this method is recommended adopted as a RILEM method, and will also be assessed further in the Partner-project regarding AAR funded by the European Union). Assessment of degree of damage in the polished sections of half-cores. Petrographic thin-section examination of thin-sections from concrete cores. Accelerated mortar-bar testing of separated aggregates from concrete cores. 5. Laboratory results For a total of 240 concrete cores (3 in each series) the following measurements were performed: Visual examination and control (focus on crack width and crack depth) Porosity, water content and degree of capillary water saturation For 46 of the concrete structures, the following additional measurements were performed: Determination of alkali-content Determination of amount of reactive constituent in the sand- and gravel fractions Determination of degree of damage measured in the polished sections of half-cores Thin-section examination to determine alkali-gel and reactive rock types 6. Relations between observations in the field and laboratory results In order to compare laboratory results with observations in the field, the degree of reaction in the field was quantified with a classification system. 7. Documentation of non-reactive mix design (pozzolans, alkali content etc.). A review of more than 10 years of experience with the Norwegian version of the Canadian concrete prism test has been carried out. Some few additional concrete prism tests were carried out in order to examine the effect of silica-fume and sandstone as reactive constituent 8. International status on test methods and guidelines A brief review on international status on test methods and guidelines regarding how to minimise the risk of deleterious AAR are performed 9. Discussions regarding critical limits - recommendations Based on the investigations performed, suggestions are given for revision of the current Norwegian guidelines for production of durable concrete given by the Norwegian Concrete Association (publication no. 21).

8 10. Conclusions Several of the investigated structures have map cracking. However, laboratory analyses have shown that alkali aggregate reactions are not the cause of damage for all the map-cracked structures. Also other mechanisms, e.g. drying shrinkage and temperature movements are present. For 20 of the 48 structures investigated in detail in the laboratory (with age from about 20-45 years) AAR is documented to be one of the main causes for the observed map cracking. However, the crack widths are rather small, varying from about 0,05-0,15 mm. The maximum crack width was > 0,35 mm for only 3 of the about 80 structures (6,5 %) of which cores were drilled out. For 9 of the 20 structures with documented AAR expansions are most likely present. The project has succeeded in developing a method for separating the sand- and coarse aggregate fractions from the drilled cores, and thus made it possible to perform petrographical analyses in a similar way as for virgin material. It was also possible to link most of the aggregates to geological areas and known deposits. The project has also succeeded in characterising the degree of damage in the drilled cores by introducing a so-called crack number (based on counting of 3 crack parameters in the polished sections). The moisture content within the concrete structures (in depths from about 20-30 cm) is in general very high. The degree of capillary suction (DCS) varied from about 83-100 %, with a mean value of about 91 %. A good correlation was found between the crack number in the polished sections, the DCS and the presence of AAR. These findings are also verified by statistical analyses. A reasonable correlation was found between the content of reactive rock types in an aggregate and the crack number. It seems likely that coarse aggregates lead to more damage (i.e. is more severe) than the sand fractions. No good correlation was found between the observed damage due to AAR and the water/binder ratio or the air content of the concrete, respectively. To download a Norwegian pdf-version of the complete report, please visit the website of the Forum for Alkali aggregate Reactions In Norway (FARIN) at; www.this.is/ergo/efarin. At this site you also will find more information about AAR in Norway, including a Norwegian picture atlas with micrographs of reactive rock types.

9 INNHOLDSFORTEGNELSE Sammendrag...2 Summary...6 1 Innledning...13 1.1 Bakgrunn...13 1.1.1 Forutsetning for bedre utnyttelse av våre tilslagressurser...14 1.1.2 Historikk prøvningsmetoder og regelverk i Norge...14 1.1.3 Litt om prosjektinitiering og gjennomføring...16 1.2 Målsetning...16 1.3 Gjennomføring - Begrensninger...16 1.4 Rapportens oppbygging...18 2 Variasjon av innhold av risikobergarter i norske forekomster...19 2.1 Generelt...19 2.2 Status for den petrografiske metoden...19 2.2.1 Gjennomgang av bruk av nomenklatur hos ulike operatører...19 2.2.2 Metodens nøyaktighet...21 2.2.3 Erfaringer fra ringprøvninger...21 2.2.4 Prøvingshyppighet og krav til operatører...24 2.3 Statistisk gjennomgang av petrografiske resultater...25 2.4 Oppsummering - diskusjon...30 3 Feltkartlegging...31 3.1 Generelt...31 3.2 Pilotforsøk i 2000...31 3.3 Brukerveiledning for feltkartlegging erfaringer fra bruk...32 3.4 Omfang av undersøkelser...32 3.5 Representativitet...33 3.6 Skadeomfang...34 4 Laboratorieundersøkelser - Metodeutvikling...37 4.1 Generelt...37 4.2 Metode for bestemmelse av alkaliinnhold i herdnet betong...37 4.2.1 Generelt...37 4.2.2 Utførte undersøkelser...37 4.2.3 Våtkjemiske analyse...38 4.2.4 Kjemisk bundet vann...38 4.2.5 Direkte bestemmelse av betongens alkali-innhold...38 4.2.6 Punkttelling i plan og tynnslip...39 4.2.7 Bestemmelse av sugporøsitet...40 4.2.8 Bestemmelse av tilslagsandel ved utseparering av tilslag...40 4.2.9 Oppsummering...41 4.2.10 Valgt prøvingsmetode for alkali-innhold...42 4.3 Metode for estimering av andel risikobergarter i betongkjerner...44 4.3.1 Generelt...44 4.3.2 Utseparering av tilslag ved frysemetode...44 4.3.3 Petrografisk telling...45 4.4 Bestemmelse av skadegrad i betongkjerner ( risstall )...46 4.4.1 Generelt...46 4.4.2 Utprøving av DRI-metoden...46 4.4.3 Utprøving av metode for bestemmelse av rissintensitet...47

10 4.5 Metode for akselerert mørtelprismeekspansjon på utseparert materiale...49 4.5.1 Bakgrunn - målsetning...49 4.5.2 Opplegg for pilot-forsøkene...49 4.5.3 Metode for utseparering og prøving...49 5 Laboratorieresultater...50 5.1 Utførte laboratorieundersøkelser...50 5.2 Presentasjon av laboratorieresultater...51 5.3 Alkali-innhold i undersøkte betongkjerner...51 5.4 Andel risikobergarter i undersøkte betongkjerner erfaring fra bruk av metoden...53 5.5 Skadegrad i undersøkte betongkjerner...54 5.5.1 Rissvidder i overflata og dybde av riss...54 5.5.2 Telling av rissintensitet i planslip...59 5.6 Porøsitet/vanninnhold/vannmetningsgrad...61 5.7 Sammenheng mellom vannmetningsgrad og andre relevante parametre...65 5.8 Sammenheng mellom luftinnhold og andre relevante parametre...67 5.9 Sammenheng mellom rissomfang og andre relevante parametre...69 5.9.1 Rissvidde og rissdybde versus andre relevante parametre...69 5.9.2 Risstall versus andre relevante parametre...72 5.10 Sammenheng mellom innhold av risikobergarter og andre relevante parametre...74 5.11 Sammenheng mellom alkali-innhold og andre relevante parametre...77 5.12 Sammenheng mellom v/c-tall og andre relevante parametre...78 5.13 Sammenheng mellom ulike parametre multivariat modellering...80 5.14 Akselererte mørtelprismeforsøk på utseparert materiale...81 6 Sammenheng mellom feltobservasjoner og laboratorieresultater...84 6.1 Generelt...84 6.2 Rissomfang skadegrad...85 6.2.1 Skadekonsekvenser av alkalireaksjoner hvor streng bør man være?...85 6.2.2 Rissomfang i felt versus skadegrad i utborede betongkjerner...86 6.2.3 Omfang av alkalireaksjoner i ulike konstruksjonsdeler...88 6.3 Link fra konstruksjon til ulike kjente forekomster...90 6.4 Fuktforhold i ulike konstruksjonsdeler...90 6.5 Case: Støttemur Skolebakken, Oslo...91 6.6 Prosjektoppgave ved NTNU: Alkalireaksjoner skadekonsekvenser, restbæreevne 91 7 Laboratoriedokumentasjon av resepter...93 7.1 Generelt...93 7.2 Sammenstilling av tidligere utførte kanadiske betongprismeforsøk...93 7.2.1 Generelt...93 7.2.2 Sandstein...94 7.2.3 Alkali-innhold...94 7.2.4 Flyveaske...96 7.2.5 Silika...96 7.3 Supplerende (nye) kanadiske betongprismeforsøk...97 7.3.1 Omfang av forsøk...97 7.3.2 TEFT-prosjekt...98 7.3.3 Norcem-FoU...98 8 Status internasjonalt...100 8.1 Generelt...100 8.2 Kommende internasjonale standarder for tilslag og betong...100 8.3 Kommende internasjonale prøvningsmetoder...101 8.3.1 Nye RILEM-metoder...101

11 8.3.2 Petrografisk metode (AAR-1)...102 8.3.3 Akselerert mørtelprisme metode (AAR-2)...102 8.3.4 Betongprisme metode (AAR-3)...103 8.4 Anbefalinger og spesifikasjoner for å unngå alkalireaksjoner ( guidelines )...103 8.4.1 Generelt...103 8.4.2 Canada...103 8.4.3 Australia...107 8.4.4 England...107 8.4.5 Samleoversikt over kriterier i ulike land...108 8.4.5.1 Kritisk andel risikobergarter...108 8.4.5.2 Alkali-innhold...108 8.4.5.3 Silika...109 8.5 Felterfaringer...109 8.5.1 Generelt...109 8.5.2 Feltundersøkelse i sør-vest England...109 8.5.3 Prøvestasjoner for å kalibrere lab.metoder grensekriterier...110 9 Oppsummerende diskusjon av grensekriterier anbefalinger...111 9.1 Oppfyllelse av FoU-prosjektets målsetninger hvor overtar NB21-komitèen?...111 9.2 Kritisk grense for innhold av risikobergarter...112 9.2.1 Dagens regelverk...112 9.2.2 Konsekvens av å innføre karakteristiske verdi...113 9.2.3 Konsekvens av at flere operatører utfører petrografisk analyse...116 9.2.4 Anbefalinger for tillatt innhold av risikobergarter i tilslaget...116 9.3 Kritisk grense for alkali-innhold...118 9.3.1 Internasjonale guidelines...118 9.3.2 Nye data fremkommet i dette FoU-prosjektet...118 9.3.3 Anbefalt kritisk grense for alkali-innhold...119 9.4 Erfaringer ved bruk av flyveaske...119 9.4.1 Internasjonale erfaringer...119 9.4.2 Norske erfaringer...120 9.4.3 Anbefalinger vedr. bruk av flyveaske...121 9.5 Silika...121 9.5.1 Internasjonale erfaringer...121 9.5.2 Norske erfaringer...121 9.5.3 Anbefalinger vedr. bruk av silika...122 10 Konklusjoner...122 11 Vedlegg...124 12 Referanser...125

12

13 1 Innledning I denne rapporten er det gjort rede for resultater og konklusjoner vedrørende forskningsprosjektet; Optimal utnyttelse av tilslagsressurser i Norge. Alkalireaksjoner i betong oppfølgende feltprosjekt. Prosjektet ble startet med konstituerende styringsgruppemøte 29.mai 2000. I prosjektperioden er det totalt avholdt 9 styringsgruppemøter, og prosjektet avsluttet ultimo desember 2002. Prosjektet har vært ledet av Jan Lindgård fra SINTEF Bygg og miljø, avdeling for Sement og betong. PGL ved Elisabeth Gammelsæter har vært prosjektansvarlig, mens Børge Johannes Wigum fra ERGO Engineering Geology Ltd har vært leder for styringsgruppen. Øvrige medlemmer i styringsgruppen har vært; Arne Vik Jernbaneverket Bård Pedersen Norbetong/NTNU Cecilie Hagby Kontrollrådet for betongprodukter Eivind Heimdal Unicon Finn Fluge Statens Vegvesen (Reidar Kompen vara) Per Arne Dahl Norsk betongforening Per Christian Vedeler Svelviksand AS Terje F. Rønning Norcem (Sigrun Bremseth - vara) Prosjektet har vært gjennomført i regi av PGL med støtte fra Norges forskningsråd samt en rekke aktører i bransjen (se liste over prosjektdeltagere fremst i rapporten). I tillegg har vegkontorene til Statens vegvesen fra Akershus, Hedmark, Oppland, Oslo, Telemark, Østfold og Vestfold bidratt spesielt med kartlegging av sine konstruksjoner, samt med eksterne midler for laboratorieprøvning av kjerner fra disse (seks av vegkontorene). 1.1 Bakgrunn En utstrakt forskningsinnsats i Norge tidlig på 90-tallet vedrørende alkalireaksjoner i betong har utviklet relevante testmetoder for å påvise ulike tilslags- og betongsammensetningers potensiale for skadelige alkalireaksjoner. Metodenes kritiske grensekriterier for skadelige reaksjoner har derimot vært beheftet med for stor grad av usikkerhet. Det samme har vært tilfelle for de foreløpige administrative retningslinjer for produksjon av bestandig betong ved bruk av alkalireaktivt tilslag Norsk betongforenings publikasjon nr. 21 1. En revisjon med forbedring av disse administrative retningslinjer, kunne kun skje ved å fremskaffe tilfredstillende kvantitative erfaringer fra eksisterende betongkonstruksjoner, der fasit finnes på hvilke resepter som gir skadelige alkalireaksjoner. Det ligger også en utfordring i å fokuseres på hva som er skadelige alkalireaksjoner, dvs ikke bare visuelt skjemmende. Et best mulig faglig grunnlag for reviderte administrative retningslinjer vil også være av stor betydning ved innføring av den Europeisk betongstandard 2, NS-EN 206-1, der det gis rom for benyttelse av nasjonale regelverk både for dokumentasjon av alkalireaktivitet for tilslag og for sammensetning av bestandig betong.

14 1.1.1 Forutsetning for bedre utnyttelse av våre tilslagressurser I Norge er behovet for gode grus- og pukkmaterialer stort. Til enkelte formål har naturlig grus normalt bedre egenskaper enn knust tilslag (i betong er derfor ofte sandandelen dominert av naturlig sand). Tilgangen til naturlige grusressurser blir imidlertid mer og mer begrenset. Hvorvidt en forekomst blir klassifisert som alkalireaktiv eller ikke har i dag stor betydning for om den blir utnyttet til betongformål (med stor verdiskaping) eller om den blir forbrukt til andre mindre høyverdige formål, for eksempel fyllmasse. Bedre utnyttelse av tilslagsressursene forutsetter at grensekriteriene for klassifisering av alkalireaktivitet er stabile, forutsigbare og tilstrekkelig dokumentert basert på felterfaringer. Et svært viktig spørsmål er ved hvilke kritiske grenseverdier (både for innhold av risikobergarter og ved sammensetning av betong) det kan utvikles skadelige alkalireaksjoner i fremtiden. Dette vil ha betydning både for ressursutnyttelse, for muligheter for eksport av norske tilslag, og for kvaliteten og usikkerheten vi bygger inn i våre fremtidige betongkonstruksjoner. Dersom det er grunnlag for å foreta en lemping av kravene som gjelder i dag, vil dette kunne øke verdien av flere store og viktige forekomster, deriblant i Østlandsområdet. 1.1.2 Historikk prøvningsmetoder og regelverk i Norge Det har i perioden 1988- og frem til i dag pågått et betydelig forskningsarbeid for å danne grunnlag for en praktisk håndtering av problemstillingen rundt alkalireaksjoner i betong for norske forhold. Norsk forskning innen fagfeltet har kommet opp på et høyt internasjonalt nivå, og det er knyttet relasjoner til de fleste større internasjonale forskningsmiljøer og til RILEM (Réuninon Internationale des Laboratoires d Essais et de recherches sur les Matériaux et les constructions The International Union of Testing and Research Laboratories for Materials and Structures). Følgende større arbeider har vært gjennomført: I FoU-prosjektet "Alkalireaksjoner i Sør-Norge" (1990-93) 3 ble det foretatt en generell kartlegging av alkalireaksjoner i betongkonstruksjoner, med hovedformål å finne ut hvilke bergarter i Norge som var alkalireaktive. Arbeidet inkluderte bl.a. tre diplomoppgaver ved NTH og var knyttet opp mot Viggo Jensen sin dr. techn. oppgave 4. I løpet av denne perioden ble petrografisk metode med punkttelling i tynnslip innført som trinn I i analyse av tilslagsmaterialer, mens akselerert mørtelprismemetode ble innført som trinn II. I samme periode ble også tilhørende kritiske grensekriterier for klassifisering av tilslag innført. I prosjektet "Alkalireaksjoner i Nord- Norge" (1994-96) 5 ble tilsvarende kartlegging som i Sør-Norge foretatt, i tillegg til at det ble utviklet målemetoder for fukt og ekspansjon. Det ble også foretatt vurderinger av variasjoner i utførelsen av den petrografiske metoden. I B.J.Wigums dr.ing. prosjekt; "Alkalireaksjoner i betong - Egenskaper, klassifisering og testing av norske kataklastiske bergarter" (1992-95) 6, ble det sett nærmere på bl.a. hvordan petrografisk metode kunne forbedres ved å kvantifisere petrografiske parametere, inklusive kornstørrelsen til kvarts. I tillegg ble variasjoner for den akselererte mørtelprismemetoden vurdert nærmere. Bransjeprosjektet "NORMIN 2000 - Forprosjekt" (1995-1996) 7, ble iverksatt med målsetning om å få etablert dagens status innen fagfeltet. På bakgrunn av forprosjektet ble det mulig å definere behov, mål og innhold i en konkret arbeidsplan som i et oppfølgende hovedprosjekt kunne føre frem til vurderingsregler for klassifisering av tilslagsmaterialer til betongformål. Norsk Betongforening utarbeidet i 1996 1 foreløpige administrative retningslinjer for produksjon av bestandig betong med reaktivt tilslag.

15 Prosjektet "NORMIN 2000 - Hovedprosjekt" (1997-99) 8 ble iverksatt med den målsetning å komme frem til enklest mulig, men tilfredstillende testmetoder for å kunne dokumentere tilslagsmaterialers potensielle alkalireaktivitet i betong. Metodene, grensekriteriene og retningslinjene som har vært benyttet ble valgt tidlig på 90-tallet utfra eksisterende viten, men på det tidspunktet var erfaringsgrunnlaget relativt begrenset (dvs. grensekriteriene ble satt ut fra et begrenset antall forsøk). Man har dermed hatt et behov for å kunne dokumentere riktigheten av de benyttede grensekriterier og retningslinjer. Det var enighet i NORMINs styringsgruppe at de punkter som var "frosset" i regi av Kontrollrådet kl. P. var de som først burde avklares. Det var også en intensjon å avklare nærmere om de gjeldende kritiske grensekriterier gjenspeilte de erfaringer man hadde fra virkelige konstruksjoner. Ideen om frysing av testmetoder og grensekriterier ble lagt frem på et laboratoriemøte mai 1994 i regi av DGB der Veglab, SINTEF, Norcem, Noteby, NGU og PGL deltok. Ideen bak dette var at produsenter og brukere av betongtilslag skulle ha forutsigbare premisser. Frysing av metoder, grenseverdier og listen over risikobergarter ble vedtatt i DGB s gruppeutvalg 08.02.95. Det var særlig et poeng at Statens Vegvesen var enig i og forpliktet seg til å overholde frysetid, fordi det var SVV som i de fleste tilfeller stilte krav vedrørende alkalireaktivitet. Frysetiden ble satt til ut 1996. I etterkant av NORMIN prosjektet ble det foretatt en revisjon av bergartslisten og det ble foretatt mindre revisjoner av petrografisk analyse og akselerert mærtelprisme testing. Kontrollrådet klasse P har derimot opprettholdt "frysperioden" der de opprinnelige kritiske grenseverdier står ved lag. Disse vil være gjeldende inntil det foreligger tilstrekkelige dokumentasjon om sammenhengen mellom laboratorieresultater og felterfaringer. Sammenstilling av resultatene i NORMIN-prosjektet viste at grensen for kritisk andel risikobergarter (20 %), gitt ved petrografisk analyse, ikke samsvarer med kritisk ekspansjon etter 14 døgn (0,10 %) gitt ved akselerert mørtelprismemetode. Det lå her en utfordring i hvordan dette skulle håndteres videre, dvs. hvilke av grensene som burde justeres. Dessverrre ble det av ressursmessige årsaker ikke mulig å fremskaffe tilstrekkelig datagrunnlag i NORMIN-prosjektet for direkte å kunne benytte felterfaringer for å vurdere "riktigheten" av dagens grensekriterier. Det ble derfor i prosjektet konkludert med at gjennomføring av et oppfølgende prosjekt med kvantitativ vurdering av feltdata er en forutsetning for å kunne revidere dagens grensekriterier. I Norge er det foretatt et grunnleggende arbeid vedrørende forskning og utvikling av den petrografiske analysemetoden. Det har også vært utført betydelig forskningsinnsats i tilknytning til den akselererte mørtelprismemetoden. Det er fra norsk side nødvendig å sikre at vi får internasjonale prøvingsmetoder som tar hensyn til norske erfaringer og som egner seg for norske tilslag, og som blir akseptert av internasjonale kjøpere av norske tilslag. Ved utforming av CENstandarder for prøving av tilslags alkalireaktivitet vil det bli lagt stor vekt på RILEMs forslag til prøvingsmetoder. Norge har derfor engasjert seg i utarbeidelse av prøvingsmetoder i RILEMkomitè TC106 Alkali reactions Accelerated test methods, og denne innsatsen har ført til at den petrografiske metoden har blitt foreslått som standard RILEM-metode. Norsk innsats har også satt sitt preg på den internasjonale utvikling og forskning vedrørende den akselererte mørtelprismemetoden. Det er derfor viktig at man kommer i mål med å dokumentere hvilke grenseverdier som passer med felterfaringer for norske tilslag. Dette vil også kunne gi et viktig forskningsmessig bidrag internasjonalt, spesielt for de landene som har tilsvarende geologi som Norge. Det har blitt etablert et nasjonalt forum (FARIN - Forum for AlkaliReaksjoner I Norge) som bl.a. vil fortsette den grunnleggende diskusjon vedørende FoU av de to nevnte metodene, i tillegg til å fungere som referansegruppe for dette prosjektet, samt for pågående doktorarbeider.

16 1.1.3 Litt om prosjektinitiering og gjennomføring På bakgrunn av ovennevnte og erfaringer fra det avsluttede NORMIN 2000-prosjekt, ble det høsten 1999 tatt initiativ til å initiere et nytt prosjekt som skulle benytte erfaringer fra konstruksjoner i felt, sammen med kvantitative målinger av betongkjerner til en kritisk vurdering av grensekriteriene som har vært satt for den petrografiske analysen og den akselererte mørtelprismemetoden. Det ble også straks poengtert at prosjektet i tillegg ville danne grunnlaget for en revisjon av de retningslinjer for produksjon av bestandig betong med reaktivt tilslag, som er gitt i Norsk Betongforenings publikasjon nr 21. Det er i den publikasjonen poengtert at retningslinjene må revideres etter en prøveperiode på 3-5 år, der det i perioden samles inn erfaringsdata samtidig som det faglige grunnlaget utvides. I NORMIN 2000-prosjektet ble det i tillegg forventet at eventuelle påviste sammenhenger mellom konstruksjonstype, det lokale miljøet (spesielt fukt) og skadegrad i felt, på sikt kunne føre til mere differensierte retningslinjer for produksjon av bestandig betong med alkalireaktivt tilslag. 1.2 Målsetning Hovedmål: Bedre utnyttelsen av tilslagsressurser i Norge. Forutsetningen for dette er at grensekriteriene for klassifisering av alkalireaktivitet for norske tilslagsmaterialer er stabile, forutsigbare og tilstrekkelig dokumentert basert på felterfaringer. Delmål: - Benytte erfaringer fra konstruksjoner i felt, sammen med kvantitative målinger av betongkjerner, til en kritisk vurdering av grensekriteriene som i dag er satt for den petrografiske analysen. - Danne grunnlag for en revisjon av de retningslinjer for produksjon av bestandig betong med reaktivt tilslag, som er gitt i Norsk Betongforenings publikasjon nr 21. Som ledd i dette arbeidet må uavklarte spørsmål vedrørende den kanadiske betongprismemetoden avklares. - Påvise sammenhenger mellom konstruksjonstype, det lokale miljøet (spesielt fukt) og skadegrad i felt, med formål å oppnå mer differensierte retningslinjer for produksjon av bestandig betong med reaktivt tilslag. 1.3 Gjennomføring - Begrensninger Det ble funnet mest interessant å undersøke konstruksjoner i Østlandsområdet, da det er flere store forekomster i dette området med et innhold av risikobergarter mht alkalireaktivitet fra ca 10-30 % - dvs rundt dagens kritiske grenseverdi på 20 %. Mange andre områder i Norge har enten for høyt eller for lavt innhold av risikobergarter til at konstruksjonene der har direkte relevans til å vurdere kritiske grenseverdier for innhold av risikobergarter. Med hensyn til evaluering av den kritiske grensen for alkali-innhold kunne man imidlertid ha valgt andre alternative områder. For å kunne velge ut/evaluere de ulike kartleggings- og undersøkelsesmetodene som inngår i prosjektet, ble det sommeren 2000 gjennomført en pilotkartlegging av noen konstruksjoner på Østlandet (jfr kapittel 3.2). Utvelgelsen av relevante konstruksjoner ble foretatt basert på opplysninger fra ressurspersoner i bransjen fremkommet i NORMIN-2000 prosjektet. Dessverre viste det seg i løpet av pilot-forsøkene at arkivmaterialet som var mulig å fremskaffe om tilslagstype og resepter benyttet i ulike konstruksjoner var veldig mangelfullt. I tillegg ble det registrert at mottatte opplysninger for omtrent 2/3 av konstruksjonene som ble befart i pilotrunden ikke var korrekte. Det er spesielt opplysninger om type tilslag og uttakssted for tilslag som har vist seg å ikke være riktige. Det ble også observert at det for samme konstruksjon var endret tilslagssammensetning underveis under produksjonen. Dette medførte at det ble helt nødvendig å

17 utføre laboratoriedokumentasjon av alle befarte betongkonstruksjoner som skulle benyttes som grunnlag for å verifisere dagens grensekriterier. Dette medførte igjen et betydelig større laboratorieprogram enn planlagt, som både gjorde det påkrevd med en utvidet tidsramme og mer kontantmidler enn opprinnelig planlagt. Det ble derfor høsten 2001 sendt en tilleggssøknad til Norges forskningsråd, der det ble argumentert for behovet for mer midler til å gjennomføre nødvendig dokumentasjon i laboratoriet, på bakgrunn av de uforutsigbare utfordringer som kom frem under første del av prosjektet. I tillegg ble det søkt om mer midler for å kunne øke omfanget av datainnsamlingen, samt for å kunne etablere et internasjonalt diskusjonsforum for å opparbeide oversikt over internasjonal status, utveksle erfaringer og eventuelt foreta parallelltesting med utenlandske anerkjente laboratorier. Til tross for faglig positiv tilbakemelding fra Forskningsrådet, ble prosjektet ikke innvilget økte midler. På bakgrunn av dette ble det i mars 2001 gjennomført en møterunde med syv vegkontorer i Østlandsregionen, med formål å knytte FoU-prosjektets kartlegging opp til deres hovedinspeksjon av sine bruer. Det ble lagt vekt på at eierne selv inspiserte sine konstruksjoner og fylte ut registreringsskjemaer utviklet i prosjektet, samt tok nødvendige foto (jfr kapittel 3.3). I tillegg skulle de selv bore ut kjerner etter anvisning av SINTEF. Dette ble mottatt positivt, og førte til at prosjektet fikk kartlagt mange konstruksjoner i felt. Seks av de syv vegkontorene sørget også for utboring av betongkjerner fra noen av sine egne konstruksjoner, samt bidro med hovedandelen av midlene til laboratoriedokumentasjon av disse kjernene. Valgt omfang av prøvetaking (inkl prøvestørrelser) var et kompromiss mellom hva som var praktisk gjennomførbart (det er f eks begrenset hvor mye materiale som kan bores ut fra en søyle) og tilgjengelige midler i prosjektet. Det var også et ønske om å undersøke et stort antall konstruksjoner for å få et tilstrekkelig statistisk grunnlagsmateriale. Konsekvensen ble nødvendigvis at omfang av undersøkelser på kjerner fra hver konstruksjon måtte begrenses. Midlene fra vegkontorene bidro til at prosjektet fikk mulighet til å undersøke et betydelig antall prøver fra ulike konstruksjoner i laboratoriet. I tillegg ble det gjennomført en dugnadsrunde blant tilslagsprodusenter (KOLO Veidekke AS, Franzefoss Pukk AS og NorStone/NorBetong) som bidro med ytterligere midler til laboratoriedokumentasjon. Uten disse ekstra bidragene fra bransjen hadde det ikke vært mulig å gjennomføre prosjektet i henhold til målsetningen. FBT har også bidratt med ekstra midler til sluttrapportering. Som en spin-off av de eksterne forespørslene om midler som vi har utført, har flere tilslags- og betongprodusenter oppdaget nytten av å dokumentere egne resepter i henhold til kanadisk betongprismemetode (funksjonssprøving slik det er gitt rom for i NB 21). Enkelte produsenter har allerede gjennomført forsøk ved SINTEF for fremskaffelse av slik dokumentasjon. Felles for disse "spin-off-forsøkene" er at de sammen med de øvrige resultatene fra prosjektet gir viktige bidrag til den dokumentasjonen som er nødvendig å skaffe til veie som grunnlag for å gi anbefalinger i prosjektets sluttrapport til revisjon av dagens regelverk. Imidlertid vil ikke alle resultatene fra disse forsøkene (i henhold til metodebeskrivelsen) foreligge innen prosjektets avslutning. På grunn av begrensede kontantmidler i prosjektet har ikke prosjektet hatt tilstrekkelig med midler til å sette i gang egne forsøk med kanadisk betongprismemetode (midlene ble omorganisert og ble benyttet som ledd i finansiering av laboratorieforsøkene beskrevet i det foregående). Norcem igangsatte derimot 6 forsøk med sandstein og kataklasitt med henholdsvis 3, 4 og 5 kg alkalier (Na 2 O-ekv.) per m 3 (jfr kapittel 7.3.3). Forsøkene startet opp ca. 1. juni 2002. Ett års resultater vil foreligge tidlig i juni 2003.

18 Det er i prosjektet ikke gjennomført forsøk med Norcems flyveaske-sement (Standard FA). Det ble tidlig i prosjektet vurdert at det foreligger en betydelig dokumentasjon på dette i prosjektet Ressursvennlig kvalitetsbetong 9. Det ble heller ikke gjennomført forsøk i forbindelse med undersøkelser av effekten av silika. Dette krevde ekstra midler, men silikaprodusentene ville ikke bidra til tross for at det ble lagt ned stor innsats fra prosjektledelsen i å få til et samarbeide. Det var i opprinnelig målsetting for prosjektet lagt opp til å teste utseparert tilslagsmateriale ved den akselererte mørtelprismemetoden. Det har imidlertid kun blitt gjennomført innledende pilottesting hos Norcem, da det ikke var midler i prosjektet til å ta ut prøver fra konstruksjoner for testing. 1.4 Rapportens oppbygging Jan Lindgård og Børge J. Wigum er hovedforfattere og redaktører av rapporten. Følgende har imidlertid bidratt med tekst til ulike delkapitler: Ola Skjølsvold og Marit Haugen (SINTEF), Bård Pedersen (Norbetong), Sigrun K. Bremseth (Norcem) og Cecilie Hagby (Kontrollrådet for betongprodukter). I rapporten har vi presentert og diskutert resultatene fra de utførte undersøkelsene. Inne i selve rapporten har vi beskrevet utførte undersøkelser, både omfang og metodikk, samt sammenstilt relevante resultater i tabeller og en hel rekke figurer. I tillegg er alle detaljresultatene gitt i vedleggsdelen i tabeller og supplerende figurer (utover de som er presentert inne i rapporten). For hver av konstruksjonene som er fullstendig undersøkt i laboratoriet er det i et eget vedlegg beskrevet skadeomfang i felt, presentert viktige resultater fra laboratorieundersøkelsene, samt konkludert med hensyn til omfang av dokumenterte alkalireaksjoner. Det er også presentert foto både fra felt og av planslip. Rapporten er bygd opp på følgende måte: - I kapittel 3 er det gitt en oversikt over utført kartlegging i felt, samt en kort oppsummering og diskusjon av resultatene fra feltundersøkelsene - Det har vært nødvendig å legge mye ressurser i å utvikle egnede metoder for å bestemmealkali-innhold, innhold av risikobergarter og skadegrad ( risstall ) i utborede betong-prøver, samt for prøving av utseparert tilslag ved akselerert mørtelprismeforsøk. Dette arbeidet er presentert og diskutert i kapittel 4 - I kapittel 5 er resultatene fra laboratorieundersøkelsene presentert og diskutert. Vi har da valgt å ta for oss ett tema om gangen (f eks er resultater fra målt vanninnhold/vannmetningsgrad behandlet i et eget delkapittel) - I kapittel 6 er det sett på sammenhengen mellom observasjoner i felt og resultater fra laboratorieundersøkelsene - I kapittel 9 er det gitt en endelig diskusjon av resultatene, samt gitt anbefalinger vedr. kritiske grenseverdier for innhold av risikobergarter og alkali-innhold. For å sette resultatene inn i en større sammenheng, har vi også tatt med en god del bakgrunnsstoff: - I kapittel 1 er det gitt en oversikt over problematikken alkalireaksjoner i Norge - I kapittel 2 erfaringene i Norge med den petrografiske metoden oppsummert og diskutert. I kapitlet er det også presentert en sammenstilling av de fleste petrografiske analysene utført i Norge i perioden 1993-2001 - I kapittel 7 er erfaringene med laboratoriedokumentasjon av resepter i henhold til den kanadiske betongprismemetoden presentert og diskutert - I kapittel 8 er det kort oppsummert status internasjonalt vedr. utført FoU og regelverk.