7/11 Bygg & teknik

TEMA: Sveriges Äldsta Byggtidning

Betongbyggnadsteknik

Möjligheter med betong Nr 7 • 2011 Oktober 103:e årgången

Fotograf: Pierre Mens

Cementa sticker upp Som ett mindre syskon till Turning Torso kommer Cementas ny terminal att synas över hela Malmö. Med sina 93 meter blir silon den näst högsta byggnaden i Malmö. I slutet av november ska den nya anläggningen tas i drift och den i Limhamn avvecklas. Kapaciteten blir totalt 30 000 kubikmeter fördelat på sex silokammare. En stor kammare rymmer 10 000 kubikmeter, de övriga 4 000 kubikmeter vardera. Diameter är 27 meter. Driftledningscentralen kommer att miljöcertifieras och vara utsmyckad med grafisk betong, som visar bilder från den äldre anläggningen i Limhamn. Terminalen kommer att sysselsätta tre personer, som kör anläggningen och jobbar med lossning av båtar.

Cementa AB, Box 47210, 100 74 Stockholm Cementa AB ingår i den internationella byggmaterialkoncernen HeidelbergCement, som har cirka 57 000 anställda i 50 länder.

+ยผS NRR รคHJ@ HM DM UยปQKCRMXGDSร

&@Q@MSDQ@S RยปJDQ RMXFF NBG SยปS 2SN3GDQL 5@QHN # PRยนOPACOPยธP=P @NยธJAN=J@A B=O=@OUOPAI +Q H=JOAN=N RE APP L=PAJPAN=P PRยนOPACOPยธP=P @NยธJAN=J@A B=O=@OUOPAI OKI CAN AJ HQBPPยธP BQGPOยธGAN B=O=@ IA@ CK@ EOKHANBร NIยนC= K?D Dร C >N=J@OยธGANDAP 0PK1DANI 3=NEK ! L=OO=N =HH= PULAN =R >UCCJ=@AN RE@ OยนRยธH JULNK@QGPEKJ OKI NAJKRANEJC =R OG=@=@A B=O=@AN 0UOPAIAP ยธN LANBAGP RE@ AJANCEQLLCN=@ANEJC PEHH HยนCAJANCE K?D L=OOERDQO !AJ QJEG= EOKHANOGER=J D=N HยนC REGP K?D ยธN @=IIBNE REHGAP >E@N=N PEHH AJ OQJ@ =N>APOIEHFร 0KI UP>AHยธCCJEJC G=J RE AN>FQ@= OJUCC CH=OIKO=EG J=PQNOPAJ K?D LQPO E KHEG= GQHร NAN 5ยปKI E@R@CRXRSDLDS 2SN3GDQL 5@QHN #

+ยปR LDQ Oยผ VVV RSN RD DKKDQ QHMF 2SN 2B@MCHM@UH@ ! SDK

0PK1DANI 3=NEK ! QLLBUHHAN >N=J@GN=R Bร N >UCCJ=@AN E GH=OO N QP=J >ACNยธJOJEJC Lยน =JP=H RยนJEJCOLH=J &OKHANEJCAJ ยธN >N=J@OGU@@=@ ยธRAJ QJ@AN >UCCJ=PEKJOPE@AJ

LEVEL 10 VÅRT BÄSTA FALLSPACKEL!

BUILD 10 SNABBTORKANDE & LÄTTARBETAT!

• Kor t torktid och inget “efterflyt” • Beläggningsbar efter 24 timmar • Minimal påverkan av fukt på spånskiva

• • •

Allround byggspackel För skikt på 1-50 mm Polymerförstärk

Kontakta Bostik för mer information, telefon 042-19 50 00.

Bä

Kortast ast i Test! rbet störst effsmoment, ekt.

Bäs krympnint i g s t es t !

Bostik AB, Box 903, 251 09 Helsingborg Tel 042-19 50 00 www.bostik.se

Klimatskärmsentreprenad – det enkla sättet att isolera fastigheten på.

Vi har genomfört tusentals isoleringsentreprenader med isolering av väggar, golv och tak av olika konstruktioner och utför isolering både med lösull eller skivor. Klimatskärmsentreprenad innebär att vi tar ansvaret för allt från rätt materialval, rätt isoleringsteknik, konsekvent miljötänkande till professionellt genomförd entreprenad och långsiktig funktionsgaranti.

Läs mer på www.klimatskarm.se eller kontakta oss direkt.

AB Isolerservice • Tel 08-795 64 10 • www.abis.se AB Isolerservice ingår i ELMI Gruppen AB. ”Sveriges ledande och mest erfarna isoleringsentreprenörer.”

GOLVFÄRG SOM TÅL ATT SLITAS PÅ! t INDUSTRI t LAGER t GARAGE t BALKONGER t TRAPPOR

Hagmans har ett av marknadens bredaste sortiment av färger och lacker för golv, både utom- och inomhus.

4

www.hagmans.com

Bygg & teknik 7/11

I detta nummer

• • • • • • • • • • • • • Byggnytt

Produktnytt

Projekt Bygginnovationen:

Betongreparation Göran Fagerlund

Skydd av betong i kraftigt aggressiv miljö Ylva Edwards

8

10

12

18

Temperaturrelaterade sprickor i betongdammar Tomas Ekström och Mårten Janz

21

Sim sala BIM, broar och betong Karl-Gunnar Lundström

28

Säker bedömning av hållfasthetsutveckling i betong vid tillämpning av mognadsbegreppet Jan-Erik Jonasson, Henrik Bäckström och Peter Fjellström

40

Katodiskt skydd av betongkonstruk- 25 tioner med termiskt sprutade offeranoder av zink Bror Sederholm och Anders Selander

Modern injekteringsbetong 32 i plattrambroar Niklas N Bergström, Viktor Bodin och Jonatan Paulsson-Tralla

Betongtekniska möjligheter med mineraliska tillsatsmedel Oskar Esping, Ingemar Löfgren och Anders Lindvall

44

Livscykelanalys för ekologiskt hållbar utveckling Otto During

50

Byggfrågan

49

Dubbelkrökta betongytor Mats Svensson

53

Sprickbildning i vältbetong Bertil Persson

Insänt

OMSLAGSFOTO: STIG DAHLIN GÅNG- OCH CYKELBRO VID KUNGSBROARNA I STOCKHOLM.

56

67

Chefredaktör och ansvarig utgivare: STIG DAHLIN Annonschef: ROLAND DAHLIN Prenumerationer: MARCUS DAHLIN Copyright©: Förlags AB Bygg & teknik Redaktion och annonsavdelning: Sveavägen 116, 113 50 Stockholm Telefon: 08-612 17 50, Telefax: 08-612 54 81 Hemsida: www.byggteknikforlaget.se E-post: förnamn@byggteknikforlaget.se

Tryckeri: Grafiska Punkten AB, Växjö

ISSN 0281-658X Bygg & teknik 7/11

”

ledare

Konkurrensutsättning

Ny skärpt lagstiftning för offentlig upphandling innebär att Konkurrensverket numera kan gå till domstol och kräva böter om upphandlande myndigheter, exempelvis kommuner och statliga myndigheter, gjort otillåtna direktupphandlingar – den möjligheten fanns inte tidigare.

Konkurrensverkets generaldirektör Dan Sjöblom säger sig, i ett pressmeddelande, vara övertygad om att de otillåtna direktupphandlingarna kommer att bli färre framöver och betonar att en av Konkurrensverkets huvuduppgifter är att sprida kännedom om de ärenden som de tagit till domstol för att uppnå en allmänpreventiv effekt. Dessutom ser han gärna att de kommuner och statliga myndigheter som dömts att betala böter tydligt redovisar dessa i sina bokslut till skattebetalarna.

Tre byggentreprenader ligger just nu i domstol och väntar på beslut om böter/upphandlingsskadeavgift. Ärendena rör Sigtuna kommun där hamnen har byggts om utan föregående annonsering och konkurrensutsättning, Migrationsverkets ombyggnad av ett förvar i Åstorp, och Akademiska hus uppförande av Veterinär- och husdjurscentrum i Uppsala.

”Mutor och korruption är inte acceptabelt i byggbranschen” Konkurrensen inom byggsektorn är inte alls så stark som Stig Dahlin Konkurrensverket skulle önska. Verket menar att bara ett fåchefredaktör tal företag kan ta på sig riktigt stora projekt, som fallet ofta är vid investeringar i infrastruktur. Konkurrensen från utländska företag är fortfarande svag och inträdesbarriärerna är höga. Konkurrensverket pekar också på att traditionen med bransch- och intresseföreningar där konkurrerande företag träffas är stark. Dessutom förekommer enligt Konkurrensverket också problem med mutor och korruption.

Dan Sjöblom säger sig också gärna se en framåtsyftande debatt om hur vi på bästa sätt ska ta hand om de personer som lämnar information om korruption eller karteller. Dessa så kallade ”whistleblowers” borde enligt Sjöblom behandlas med den respekt de förtjänar, vilket inte alltid är fallet i dag.

Eftertryck och kopiering av text och bild ej tillåtet utan redaktionens medgivande.

––––––––––––––––––––––––––– Nr 1 v 3 Nr 5 v 32 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 2 v 9 Nr 6 v 37 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 3 v 14 Nr 7 v 42 ––––––––––––––––––––––––––– Nr 4 v 20 Nr 8 v 47 –––––––––––––––––––––––––––

QR-kod

N u m m e r 7 • 2 011 Okto ber Å r g å n g 10 3 TS-kontrollerad fackpressupplaga 2010: 6 800 ex Medlem av

Helårsprenumeration, 2011: 373 kr + moms Bankgiro 734-5531 Lösnummerpris 70 kronor

5

En vass gänga vår styrka Starkare och snabbare infästningar utan plugg.

Med Multi Monti gör du säkra infästningar direkt i betong, sten, tegel och andra murverk – helt utan plugg. Vår patenterade skruv med vassa sågtänder, skär gängor i skruvhålets väggar, utan sprängverkan.

Du borrar mindre hål, närmare hörn och kanter med liten risk för sprickbildning.

Lär dig mer på: www.heco.se

Branschunikt ETA-certifikat för innovativ funktion.

Nyhems Industriområde, 330 33 Hillerstorp. 0370 -37 51 00. www.heco.se

6

Bygg & teknik 7/11

AKUSTIK BYGGNADSAKUSTIK LJUDUTREDNINGAR KONSULTATION BULLERMÄTNINGAR STUDIODESIGN

AUDIO DATA LAB - INGEMAR OHLSSON Katarinavägen 22, 116 45 Stockholm Telefon 08-644 58 65 www.audiolab.se

-

-

Bygg & teknik 7/11

7

Regeringen vill förlänga investeringsstödet till äldrebostäder med tre år. Förordningen om statligt stöd går ut vid årsskiftet, men regeringen vill att det ska förlängas till den 31 december 2014 och vänder sig därför till EUkommissionen.

– Det behövs både fler särskilda boenden och ett ökat utbud av bostäder som är lämpliga och attraktiva för äldre som vill välja att förändra sitt boende. Trygghetsboenden överbryggar glappet mellan vanligt boende och det särskilda boendet med heldygnsomsorg, säger barn- och äldreminister Maria Larsson.

Investeringsstöd för äldrebostäder har sedan år 2007 kunnat lämnats för byggande av särskilda boenden för äldre, och sedan år 2010 även för byggandet av trygghetsbostäder för äldre personer över 70 år.

Nytt sågverk för ökad lönsamhet

Den 3 oktober invigdes nya Södra Timber Värö av handelsminister Ewa Björling. Skogskoncernen Södra med sitt dotterbolag Södra Timber har investerat en miljard i ett nytt sågverk i Värö. Sågverket är flyttat från Tyskland.

Det är ett av Europas största och modernaste och är en satsning för ökad konkurrenskraft både när det gäller marknaden och råvaran.

Sågverket har enligt uppgift skapat nya arbetstillfällen och ger ökad sysselsättning inom skogsbruk och transportnäring. Investeringen innebär att ett befintligt sågverk i Värö ersätts och att produktionen i Värö trefaldigas till 750 000 kubikmeter.

Projektering och byggande har gjorts på förhållandevis kort tid. Beslut att bygga sågverket fattades i mars 2010. Det skedde genom förvärv av maskiner och inventarier

FOTO: THOMAS CARLÈN

8

från det tyska sågverksföretaget Klausner Groups anläggning i Adelebsen, Tyskland.

Sågverket hade då varit i produktion under knappt ett år. Det är ett samarbetsprojekt där Klausner har ansvarat för nedmontering, flytt, uppbyggnad och upplärning av personal. Majoriteten av byggnaderna är nya. Arbetet med sågverket kom igång under september förra året. Den 19 maj i år gick första stocken genom timmersorteringen och på själva midsommarafton sågades den första stocken. Produktionen i det gamla sågverket, som nu är 40 år, har pågått parallellt under byggtiden.

Stort ombyggnadsprojekt

Skanska har fått ett ombyggnadskontrakt för Sveavägen 44 i Stockholm. Kontraktssumman uppgår enligt uppgift till 750 miljoner kronor.

Kontraktet är ett partneringavtal med kunden Diligentia och omfattar 54 000 kvadratmeter fördelat på kontor och butiker. Projektet utgör en förlängning av ett avtal som undertecknades 2009 och arbetet med ombyggnad av fastigheten är redan påbörjat.

Projektet har en grön prägel och målet är att det ska nå certifiering enligt BREEAM Excellent (Building Research Establishment Environmental Assessment Method), vilket är ett brittiskt system för miljöklassning av byggnader.

Sverige invalt i ISO:s styrelse

Den 23 september blev SIS v d Lars Flink invald i ISO:s styrelse. Det innebär att Sverige genom SIS, Swedish Standards Institute under två år framåt är representerat i styrelsen för världens mest betydelsefulla standardiseringsorganisation ISO. – Det är i ISO Council som principer och policyfrågor för hur standardiseringsarbetet

Södra Timbers nya sågverk i halländska Väröbacka är hitflyttat från Tyskland.

ska gå till beslutas. Att SIS är med och påverkar arbetet är självklart positivt för våra medlemmar, säger Lars Flink.

SIS arbetar aktivt tillsammans med sina medlemmar för att ge svenska företag och organisationer inflytande över internationella standarder. SIS representerar svenska intressen i de nätverk som utarbetar europeiska standarder i CEN och globala standarder i ISO. ISO, International Organization for Standardization är världens största organisation för utveckling av standarder. ISO-standarder medverkar till att göra tillverkningen av och handeln med produkter och tjänster mer effektiv. ISO har kontor i Genève och har 162 medlemmar från lika många länder.

Nya studentbostäder i Lund

BILD: FOJAB ARKITEKTER

Investeringsstödet till äldrebostäder förlängs

För att minska bristen på bostäder för studenter bygger Helsingkrona Nation 120 nya studentbostäder i Lund.

För att minska bristen på studentbostäder har Akademiska Hus och Helsingkrona nation tagit initiativ till nya studentbostäder i Lund.

Granne med Helsingkronagården – Helsingkrona nations nuvarande hus för studentboende – planeras ett nytt bostadshus för ytterligare cirka 120 studenter.

– Studentbostäder i detta läge tror vi är mycket intressant för studenterna och utvecklingen av studentbostäder stödjer den övergripande campusplan som Akademiska Hus tillsammans med Lunds universitet arbetar fram, säger Unni Sollbe, regiondirektör Akademiska Hus Syd. Inför detaljplaneansökan, som lämnades in i juni, har löpande förankring skett tillsammans med stadsbyggnadskontoret och lantmäteriet.

Det är viktigt för alla parter att bidra till att bristen på studentbostäder minskar, men också att stödja tanken om ett levande campus samt kommunens vilja att utveckla området kring kunskapsstråket.

– Vi har länge diskuterat möjligheten att utöka antalet studentbostäder och är mycket glada över att detta nu blir en realitet, säger Peter Runnerström, Proinspektor på Helsingkrona nation. Genom vår satsning på ytterligare ett hus kan vi från år 2015 erbjuda bostäder till drygt 320 studenter. Det ger oss en bredare bas både för vår egen verksamhet och för vårt deltagande i utvecklingen av campusområdet kring Lunds tekniska högskola och EkonomiBygg & teknik 7/11

byggnytt centrum tillsammans med övriga Tornanationer.

Det nya huset blir ett komplement bestående av en solitärbyggnad på campusområdet i anslutning till Helsingkrona nations redan befintliga studentbostadshus Helsingkronagården. Huset planeras att rymma cirka nio till tio våningsplan och ett våningsplan kommer att innehålla fem till sju lägenheter för två eller tre studenter per lägenhet. I huset skapas även utrymme för café, servering och kontor samt lokaler för nationens aktiviteter.

Tre nya projekt i Helsingborg

Wihlborgs expanderar och byggstartar tre projekt i norra Helsingborg.

På Väla Södra, Rubinen 1, uppförs en byggnad på 8 500 kvadratmeter som innehåller lager, kyl- och frysrum samt kontor.

Strax intill på Berga i fastigheten Hillebarden 1, blir det nya butiks- och utställningsutrymmen på 3 900 kvadratmeter. Och inom samma område på Kroksabeln 20 byggs två nya längor på totalt 4 400 kvadratmeter med butiks- och lagerlokaler.

Wihlborgs investeringar uppgår enligt uppgift totalt till 175 miljoner kronor och inflyttningarna sker under sommaren/hösten 2012.

– Vi ser en stark efterfrågan på lokaler i Helsingborg och vi är glada för förtroendet att få hjälpa till med nya etableringar, säger Anders Jarl, v d för Wihlborgs Fastigheter AB.

Europas längsta gångbro

Nu har Peab startat bygget av Europas längsta gång- och cykelbro. Den 756 meter långa bron ska förbinda Sölvesborgs centrum med den nya stadsdelen Ljungaviken. Första spadtaget togs av barn från Markgatans Förskola i Sölvesborg.

Bron är en del av skapandet av en helt ny stadsdel, Ljungaviken. När den står klar kom-

mer invånarna i Ljungaviken, tack vare bron, att ha promenadavstånd till stadskärnan och järnvägsstationen.

– För pendlare som bosätter sig i Ljungaviken kommer det att gå snabbare att cykla till stationen än att ta bilen. Så bron är viktig för att minska det lokala bilåkandet. Dessutom slipper man leta parkeringsplats, säger Johan Braw, projektledare för Ljungaviken Sölvesborgs kommun.

Samtidigt innebär bron att Sölvesborgs stad knyts ihop med Listerlandet. Byggandet av bron beräknas ta ett knappt år.

long experience in his design office and applied research. He has been the first professor of steel structures at Luleå University of Technology and has established a research group at European level. He is author of about 150 publications: journal papers, books and conference papers, debate articles, which is a very small number having in mind his long range of activities and enormous experience. Every contribution he has written with the same seriousness and his specific very clear formulations using very short sentences, quantitative and very practical, (ready to use) conclusions.

Charles Massonnet Bygger Yrkesfiskarnas hus i Award Ystad

Professor Bernt Johansson hedrades för sina utomordentliga insatser för stålbyggandets utveckling i Sverige och internationellt. Här tar han emot plaketten som utgör Charles Massonnet Award från Rolf Luther, President of ECCS, Veronique Dehan, ECCS General Secretary, och Volkmar Bergmann, DSTV. FOTO: LARS HAMREBJÖRK

Professor Bernt Johansson tog emot den prestigefyllda utmärkelsen Charles Massonnet Award under en högtidlig ceremoni vid ECCS årliga möte i Potsdam, Tyskland den 22 september. Utmärkelsen delas ut årligen till en vetenskapsman som i mycket hög grad bidragit till stålbyggandets utveckling.

Juryns motivering: He is one of the most respected professors in Europe because of his

NCC Construction Sverige bygger ett nytt Yrkesfiskarnas hus i Ystads hamn. Uppdragsgivare är Ystad kommun. Projektet uppges ha ett ordervärde på drygt elva miljoner kronor och beräknas vara klart i mitten av maj 2012.

Bygget är ett led i moderniseringen och uppfräschningen av Ystads hamn och bekostas delvis med EU-pengar. NCC är sedan tidigare engagerat i byggandet av nya Ystads hamn, bland annat i form av att bygga bryggor till den nya småbåtshamnen.

Det nya Yrkesfiskarnas hus byggs i förtillverkade betongelement och kommer förutom förrådsutrymmen bland annat att innehålla fikarum, omklädningsrum och ett kylrum med ismaskiner.

Men först handlar det om att riva en gjuten betongkaj där yrkesfiskarna idag har sina utrymmen – 40 år gamla plåtskjul.

– Det nya Yrkesfiskarnas hus kommer att bli ett lyft för hela hamnen och passa in i stadsmiljön på ett helt annat sätt än de gamla plåtskjulen, säger Lars Lindborg, projektledare NCC Construction Sverige, region Syd. Efter rivningen av den gamla betongkajen byggs en ny kaj som är 40 centimeter lägre än den gamla. I anslutning till den nya kajen byggs också nya bryggor.

Förbättrar trafiksituationen

BILD: AFOS

Om knappt ett år beräknas Europas längsta gångbro stå klar i Sölvesborg.

Bygg & teknik 7/11

Sweco anlitas av Helsingborgs stad för att projektera en ny fem kilometer lång sträckning för E4:an mellan Malmöleden och Helsingborgs hamn. Vägen kommer att leda till minskade störningar i centrala Helsingborg och ge möjlighet till fortsatt stadsutveckling.

I Swecos uppdrag ingår att upprätta en arbetsplan och att revidera detaljplaner utifrån den nya vägens sträckning. I arbetsplanen ingår både om- och nybyggnad av vägar och gator, ett flertal planskilda korsningar och en vägtunnel. Det ingår även att utföra systemanalyser och utredningar för de järnvägsspår som berörs av den nya vägen.

Uppdraget uppges vara värt cirka tio miljoner kronor och beräknas vara klart december 2012.

9

Kap- och geringssåg

gift kännetecknas av hög kvalitet och hastighet, och är därför perfekt för att arbeta med i trä.

Elektriska lås

Den nya kap- och geringssågen GCM 12 GDL Professional från Bosch uppges vara den ideala sågen för alla hantverkare, exempelvis snickare, byggare, möbelsnickare, kök- och fönstermontörer samt golvläggare, som utför krävande och exakta snitt samt kapningar.

Till skillnad från traditionella geringssågar med horisontella glidmekanismer, har den nya kap- och geringssågen en patenterad utdragbar glidmekanism i form av en robust robotarm i gjuten aluminium. Denna utdragningsbara arm är monterad på underhållsfria kullager så att det enligt uppgift är lätt att ställa in mått för tillsågning och få hundra procent problemfri sågning under hela verktygets livslängd.

Eftersom kap- och geringssågen inte är utrustad med en traditionell glidmekanism uppges den vara mycket flexibel då man kan arbeta direkt mot en vägg och därmed spara mycket golvyta.

Sågen är konstruerad för att arbeta i trä, plast och aluminium. Med både kap- och geringssågning i reportoaren uppges den vara oumbärlig när man exempelvis ska såga till golvbrädor, anpassa vägg- och takpaneler, tillskära material på byggplatsen eller kapa paneler och profiler i rätt längd. Skärkapaciteten är på hela 104 mm x 341 mm. Vid köp av en förlängare kan skärförmågan ökas till 110 mm.

Större träpaneler upp till 165 mm höjd klarar robotarmen också.

Den kraftiga 2 000-wattsmotorn ska möjliggöra en snabb arbetstakt och styrka för de mest krävande uppgifterna. Med den integrerade soft start-mekanismen är det inga säkringar som går när maskiner startas. Alla funktionsknapparna är dessutom placerade fram på maskinen så att de är synliga och lättillgängliga för användaren. Detta uppges göra det enkelt att ställa in kap- och geringssågen i precis önskad gerings- och lutningsvinkel eller att justera skärdjup, om man behöver skära ett spår. Samtidigt har kap- och geringssågen ett dubbelt laserljus – även kallat dual laser, som med millimeterprecision lyser upp den exakta skärlinjen. Därmed är det möjligt för hantverkaren att utföra precisionsarbete varje gång sågen används.

Sågen levereras med en speciell vibrationsoch stötdämpande sågklinga som enligt upp-

10

Lås- och säkerhetsföretaget Dorma, Göteborg, kompletterar sitt låsprogram med flera elektriska lås. De nya ellåsen kompletterar befintliga motorlås och magnetlås som funnits tidigare. Totalt omfattas nu serien av elektriska lås i sex olika modellerserier.

Moderna byggnader kräver automatisering för högre användarvänlighet och säkerhet.

Vanliga lås med nycklar ersätts enligt uppgift i allt större utsträckning med ellås.

Företagets nya DEL eltryckeslås är en serie med eltryckeslås som omfattar fallås där tryckesfunktionen är elektriskt styrd. Den elektriska funktionen finns i två varianter, låst vid spänning eller låst utan spänning. Används för utvändiga och invändiga dörrar med högre krav på säkerhet. Brett användningsområde som daglås, kombinerat med tillträdeskontroll, samt flexibel användarvänlighet. De olika statusindikeringarna ger stora möjligheter till fjärrövervakning.

DES elslutbleck är två nya serier av elslutbleck: den enkla DES 7-serien för lägre säkerhetskrav och den kraftigare DES 8-serien för högre säkerhetskrav. Båda serierna uppges lämpa sig för dörrar med hög användarfrekvens. Normalt används elslutbleck tillsammans med olika former av tillträdeskontroll.

Kan med fördel användas tillsammans med automatiska dörröppnare.

Genom sitt nya innovativa sortiment hoppas företaget kunna bidra till en ökad användning av personligt skydd.

– Det räcker inte med att ett skydd ”funkar”. Det måste sitta bekvämt och får absolut inte vara ett hinder i arbetet för då används det inte. Därför satsar Zekler nu på ett utökat sortiment med fokus på både funktion, komfort och design med olika modeller och passformer, säger Maria Wiland, sortimentschef för Zekler på Skydda.

Nya tydliga guider ska också göra det lätt att hitta rätt storlek, passform och funktion.

Enligt uppgift erbjuder företaget som enda aktör på marknaden skyddsglasögon som delas in i small, medium och large, vilket ska underlätta för bäraren att hitta rätt. På hemsidan kan man även lätt hitta rätt ögonskydd beroende på vilken funktion man är i behov av. Det handlar till exempel om att välja rätt linsfärg på sina glasögon, med eller utan imskydd och olika inställningsmöjligheter.

För företagets hörselskydd finns nu en guide som på ett enkelt sätt vägleder användaren att hitta rätt produkt. Med ett graderingssystem väljer man enligt uppgift enkelt ett hörselskydd med dämpningsnivå 1, 2 eller 3.

Företagets nya andningsskydd uppges ha en mycket hög prestanda, främst tack vare sammansättningen i filtermaterialet. Det ger ett lågt insläpp av partiklar och lågt utandningsmotstånd. Dessutom uppges företaget ha satsat mycket på passform och komfort eftersom det är avgörande för skyddseffekten och hur frekvent andningsskyddet används.

Skaljackor som håller dig torr och varm

Nytt sortimentmed ögon-, hörseloch andningsskydd

Nu nylanserar Skydda sitt varumärke Zekler.

Varumärket går från att erbjuda ögonskydd till även hörsel- och andningsskydd. Tyvärr används inte alltid personligt skydd när det behövs och i vissa fall används det felaktigt.

L.Brador har tagit fram två nya skaljackor i funktionsmaterial. En lättfodrad modell och en ofodrad lättviktsjacka i fyrvägsstretch. De Bygg & teknik 7/11

produktnytt

nya innovativa skaljackorna uppges passa för såväl höst som vinter och vår. Fördelen med funktionsmaterialet är att fukten transporteras bort samtidigt som värmen behålls. Med fräck design och snygga detaljer erbjuds nu till exempel hantverkare såväl snygga som funktionella jackor.

Inom sportbranschen har man sedan länge tagit fram produkter som andas och det har företaget tagit fasta på. En idrottsman ska inte behöva bli nedkyld på grund av fysisk påfrestning och det ska inte heller en hantverkare eller andra yrkesgrupper som har ett fysiskt arbete, menar företaget.

– Vi har märkt att våra kunder i allt större utsträckning efterfrågar designade funktionskläder. De har förstått vikten av att arbeta i kläder som uppfyller de höga krav som vi ställer vad gäller att kunna transportera bort fukt från kroppen och på så sätt hålla kroppen torr och lagom varm. Samtidigt vill de känna sig snygga på jobbet, det har vi tagit fasta på, säger L.Bradors Tommy Larsson.

Många yrkesgrupper har ofta svårt att hänga av sig ytterplaggen och rör sig mellan ute- och innemiljöer, därför har företaget tagit fram en skaljacka som är lättfodrad och kan därför användas i princip året om.

Den sportiga lättviktsjackan är tunn och behaglig och är precis som den fodrade skaljackan vind- och vattentät med tejpade sömmar.

Precis som skaljackan kan man under den här jackan använda både underställ och ett värmande mellanlager. Genom att den är konstruerad i fyrvägsstretch rör man sig lätt och ledigt åt alla håll utan att det tar emot. Jackan uppges och modern och finns i sedvanlig npassadvara förtight svensk standard svart för att varje företag med lätthet ska kunna applicera sin logga. Jackan finns också i kulöOR), är en komplett karmlösning som gör montaget enkelt och lime. ör att karmenren enkelt kan monteras även om den omgivande

När man ska byta karm kan väggarna variera i både rakhet och tjocklek. Därför har företaget tagit fram en karmlösning som är justerbar. Den består av en spårad grundkarm och ett justerbart foderset.

Vid större nybyggnadsprojekt har enligt uppgift tidsbesparing på cirka 25 minuter per dörrset uppmätts då dessa karmar använts i förhållande till traditionella karm- och foderlösningar.

Vid renovering uppges skillnaden bli än mer påtaglig. Förutom den rena tidsbesparingen, döljer foderlösningen även ojämnheter och skador som kan uppstå när den gamla karmen rivs ner. Detta i kombination med att fodren är färdiggirade och monteras utan synliga spikar, gör att man oftast slipper efterarbeten som målning eller omtapetsering.

Flexkarmen har dessutom integrerad, fabriksmonterad tätningslist för att dämpa ljudgenomträngning. Den höjer även den exklusiva känslan genom att tätningslisten ger en slagdämpande effekt när dörren stängs. Tillsammans ska det skapa en elegant karmlösning med god ljuddämpning.

både rakhet och tjocklek. Därför har JELD-WEN tagit fram en n spårad grundkarm och ett justerbart foderset. I Danmark har nu har JELD-WEN anpassat mått- och flexintervall så att de

Flexibel karmlösning

ng på ca mar ch

ad,

usiva ämpande effekt när dörren stängs. det en Flexkarmen från Tillsammans Jeld-Wen skapar (tidigare Swe-

door), uppges vara en komplett karmlösning som gör montaget enkelt och resultatet proffsanvisning och kräver yrkeskunskap ellergör specialverktyg sigt.

Ettinte justerbart foderset att karmenförenkelt kan monteras även om den omgivande väggen är skadad eller ojämn. Nu lanseras lätt det är att byta karm själv finns på JELD-WENs MyNewsdesk; den i storlekar som är anpassade efter svensk /swedoor/tag/swedoor standard.

;

Bygg & teknik 7/11

Tvåstegstätat fasadsystem

Miljövänlig braskamin

en i storlekar som är anpassade efter svensk standard.

Förutom en även en gamla fodren är , gör att eller

meter, vilket ska göra det lättare att se elden över annat möblemang och ger en god arbetshöjd.

Den effektiva konvektionsprincipen gör enligt uppgift att kaminen snabbt värmer upp luften i rummet. Principen går ut på att kall luft kommer in via öppningar vid kaminens underdel. Luften leds sedan uppåt i kaminen, mellan brasa och utsida.

Nu lanserar danska Morsø den miljövänliga braskaminen 7690 som uppges förbruka mindre ved och har ett lågt partikelutsläpp. En elegant kamin i cirkelrund form och organiskt uttryck som står i kontrast till det robusta gjutjärnet.

Kaminen bevarar enligt uppgift värmen längre tack vare värmebevarande stenar i ett fack högst upp i kaminen. Stenarna värms upp under eldningen och alstrar värme även efter det att elden har brunnit ut och kräver därför mindre ved. Kaminen är Svanenmärkt och även godkänd enligt den norska standarden NS 3058/59 som endast godkänner ett maxutsläpp på tio gram partiklar per kilo bränt trä.

Kaminen är ritad i samarbete med danska bildkonstnären Monica Ritterband och har en stilren design med enkla och rundade former.

Kaminen tillverkas i stabilt gjutjärn och foten i stål. Modellen är ovanligt hög, med 141 centi-

Byggmaterialleverantören Sto Scandinavia har tagit fram ett nytt patentsökt fasadsystem där isoleringen består av en dränerande och tryckutjämnande skiva tillsammans med stomskyddet StoGuard, vilket enligt uppgift gör fasadsystemet tvåstegstätat och dubbelt säkert.

Företaget ser en mycket stor marknad då systemet uppges vara det enda i sitt slag.

– Klimatförändringar i form av intensivare och längre perioder av regn samt ökade krav på minskad energiförbrukning ställer högre krav på klimatskalet där fasader är en mycket viktig komponent. Vårt nya fasadsystem StoTherm Vario D+ är lufttätt och fuktsäkrat.

Detta innebär att vi kan fortsätta använda traditionella lättregelstommar med fukttålig stombeklädnad, vilket är fördelaktigt för småhus och utfackningsväggar, säger professor Björn Täljsten, v d på Sto Scandinavia AB. Fasadsystemet uppges kunna användas för alla typer av byggnader oavsett konstruktion, vid nyproduktion eller renovering. Systemets lufttäta egenskaper gör det också utmärkt för energiuppgradering till lågenergi-, passiv- och plusenergihus.

– Vi ser en mycket stor marknadspotential för systemet. Det fungerar utmärkt för såväl stora byggnader som småhus. Ytskiktet går att få i glasmosaik, natursten eller puts i olika strukturer i valfri kulör. En tilltalande fasad med en robust klimatskärm är något som borde efterfrågas av alla fastighetsägare, säger Björn Täljsten.

Isoleringen är brandklassad och hela systemet är brandprovat, vilket innebär att systemet uppfyller kraven för byggnader i klass Br1 utan begränsning på antal våningsplan och att isoleringen är brandskyddad även under byggnadstiden.

11

Projekt Bygginnovationen:

Betongreparation Projekt Bygginnovationen, som inleddes år 2009, är ett flerårigt forsknings- och utvecklingsprogram som är inriktat mot att åstadkomma förbättrad effektivitet inom byggnäringen. Projektet samfinansieras av Vinnova och svensk byggnäring. Ett stort antal företag och organisationer deltar. Projektet samverkar med programmet Sveriges Bygguniversitet. Ett viktigt mål är att skapa goda samarbetsformer mellan byggnäringen och den akademiska forskningen. Projektet beskrivs på hemsidan, www.bygginnovationen.se.

Arbetet inleddes med att teknikutvecklingen sedan 1970-talet inom några viktiga områden analyserades. Ett av dessa områden avser reparation av betongkonstruktioner. Analysen genomfördes av en arbetsgrupp bestående av sju personer som alla hade erfarenhet av betongreparation, som entreprenör, som konsult eller som forskare. Arbetet redovisas i en rapport Bygginnovationen (2010). Föreliggande artikel är en kort sammanfattning av denna rapport.

Betongskador

Skador i betongkonstruktioner orsakas främst av: 1. bristande beständighet hos konstruktionen mot yttre miljöpåverkan 2. mekanisk överpåverkan (till exempel påkörning eller alltför stor last).

Beständighetsskador är av tre huvudtyper: 1. yttre synliga skador, till exempel avskalning av betongytan.

2. inre skador på ingjuten armering 3. inre skador på betong, till exempel hållfasthetsförlust orsakad av expansion.

Artikelförfattare är Göran Fagerlund, Lunds tekniska högskola, Lund.

Figur 1: Avskalning av täckskiktet hos en balk.

och konstruktion. Konstruktioner som byggs i dag är oftast betydligt robustare

Åldersfördelning och livslängdsfördelning

Varje konstruktion har en viss förutbeEn översikt över olika skadetyper och stämd livslängd när den byggs. Vilken livslängd den kommer att få beror på mildess orsaker ges i tabell 1.

Ett exempel på ytavskalning orsakad jö och kvalitet hos material, konstruktion och utförande. Vid en viss tidpunkt, till av armeringskorrosion visas i figur 1.

I vissa fall uppstår synergieffekter där exempel 1970, hade populationen av alla två eller fler skadeorsaker samverkar på ett konstruktioner av viss typ, till exempel negativt sätt. Ett exempel är frostangrepp i broar, en viss åldersfördelning, men därnärvaro av salt, vilket gradvis minskar för också en viss livslängdsfördelning. täckskiktets tjocklek och därför medför att armeringskorrosion startar tidigare än vad som förutsetts. Flera sådana synergieffekter behandlas i Fagerlund (2003).

Generellt är det enklare att reparera en ytskadad konstruktion, eller en konstruktion med skadad armering, än en konstruktion med inre skador. I det senare fallet är det i många fall rimligare att riva konstruktionen och eventuellt återuppbygga den.

Skador förekommer främst i äldre konstruktioner, vilket beror på att man tidigare Figur 2: Principiell ålders- och hade en övertro på betonglivslängdsfördelning hos en grupp ens beständighet, och därför betongkonstruktioner. valde för låg kvalitet på betongmassa, arbetsutförande

Tabell 1: Beständighetsrelaterade skador på betongkonstruktioner.

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Avskalning av ytan Inre skador på armering Inre skador på betong –––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––––––– ● Frostangrepp i kombination med salt ● Pågående korrosion av vanlig ● Frostsprängning vid ytan armering ● Svällande kemisk ballastreaktion ● Täckskiktssprängning orsakad av ● Pågående korrosion av ● Sulfatangrepp (saltangrepp) armeringskorrosion spännarmering ● Fuktsvällande ballast ● Nötning av trafik, vatten, is ● Ofullständig kringgjutning av ● Kalkurlakning armering ● Syraangrepp ● Försenad ettringitbildning ● Instabil materialstruktur ● Sprickbildning av uttorkning ● Sprickbildning av temperatur

12

Bygg & teknik 7/11

Figur 3: Världens cementproduktion. Källa: Cembureau.

Figur 4: Cementförbrukningen i Sverige under 115 år. Källa: Cementa AB. Vid en viss senare tidpunkt har en viss andel av konstruktionerna redan uppnått sin livslängd, det vill säga de är skadade och behöver repareras. Tiden går vilket gör att behovet av reparation ständigt ökar. Principer för sambandet mellan åldersfördelning, livslängdsfördelning och andelen skadade konstruktioner visas i figur 2.

Ålder och skador hos svenska konstruktioner

Cementproduktionen är att gott mått på mängden betongkonstruktioner. Huvuddelen av all cementproduktion har skett efter andra världskriget. Detta framgår av figur 3 som visar den årliga världsproduktionen av cement. År 1970 var tämligen få konstruktioner mer än 30 år gamla.

Cementförbrukningen i Sverige visas i figur 4. Den följer ungefär samma trend som världsproduktionen fram till 1970, då förbrukningen uppgick till cirka fyra miljoner ton per år. Därefter minskade den snabbt i och med att miljonprogrammet avslutats, för att under de senaste tio åren ligga något under två miljoner ton. År 1970 var alltså i stort sett alla betongkonstruktioner yngre än 25 år och hälften Bygg & teknik 7/11

yngre än tio år. Följaktligen borde inga omfattande betongskador ha hunnit utvecklas. Men så var tyvärr inte fallet vilket visas nedan.

Bostadshus. Fram till cirka 1965 var det få hus som hade exponerade betongfasader. Betongen användes huvudsakligen i innebjälklag. Först i och med miljonprogrammet 1965 till 1975 kom betong att användas allmänt även i fasader, balkong-

plattor, parkeringsdäck och andra utomhusexponerade delar.

Det innebär att år 1970 hade bara en mindre andel av våra betonghus utsatts för väder och vind under längre tid. Följaktligen var erfarenheten av betongskador liten. Det tar nämligen normalt rätt lång tid innan beständighetsrelaterade skador hinner uppträda. Men redan cirka 1975 upptäcktes omfattande frostskador och korrosionsskador på betongbalkonger hos tämligen nya hus, det vill säga livslängdsfördelningen för balkonger låg tidsmässigt nära åldersfördelningen, Johansson (1976). Betongfasader var däremot i stort sett helt oskadade vid den tidpunkten trots att de exponerats lika länge som balkongerna.

Broar. År 1970 var bara cirka 25 procent av alla betongbroar äldre än 30 år, 40 procent var äldre än 20 år. År 1970 hade cirka 65 procent av då existerande broar byggts efter andra världskriget. Trots det började betongskador dyka upp redan i början av 1970-talet, framförallt frostskador på kantbalkar. Den främsta orsaken var den ökande användningen av tösalt.

Några år senare upptäcktes även att en stor andel av brobaneplattorna hade omfattande frostskador under asfaltisoleringen. Flera stora broar drabbades; till exempel Tranebergsbron, och Skurubron i Stockholmsområdet. Båda broarna var tämligen gamla år 1970, 35 respektive 55 år. Ölandsbron är det mest flagranta exemplet på en obeständig konstruktion eftersom allvarliga skador uppstod redan inom 10 år från invigningen. Vid en stor inventering som Vägverket lät göra i början av 1980-talet, då 4 500 broar undersöktes, visade sig cirka 30 procent av alla brobaneplattor ha skador på asfaltisoleringen och cirka tio procent av alla plattor visade sig vara frostskadade.

Vattenkraftkonstruktioner. Utbyggnaden av elproducerande vattenkraft har pågått under hela 1900-talet. Om man skiljer ut dammanläggningar högre än femton meter, där mer än 80 procent består av betong, så erhålls en åldersfördelning enligt figur 5, Bernstone (2006). Flertalet be-

Figur 5: Byggår för svenska dammar högre än femton meter och med mer än 50 procent betong.

13

tongdammar byggdes under 1910- och 1920-talen. Medelåldern år 1970 för betongkonstruktioner inom vattenkraften var således cirka 35 år.

Den andra stora utbyggnadsperioden var under 1950- och 1960-talen då många av de stora fyllningsdammarna uppfördes. Även om andelen betong i dammen är begränsad, utgör betongkonstruktioner en ansenlig volym. Själva kraftstationen och dess vattenvägar utgörs också huvudsakligen av betongkonstruktioner.

De största problemen har varit kalkurlakning av de tidiga konstruktionerna vilket beror på att mager betong med hög porositet och därmed hög vattenpermeabilitet användes.

Principer för val av reparationsåtgärd

Följande moment bör ingå vid val av reparationsåtgärd, se figur 6: ● Skadeorsaken klarläggs. ● Skadeomfattningen klarläggs genom mätningar på konstruktionen. ● Genom statiska beräkningar av resterande bärförmåga, och genom bedömning av fortsatt nedbrytningsförlopp avgörs om omedelbart reparationsbehov föreligger eller om man kan avvakta med reparation och i stället övervaka konstruktionen. ● Om man beslutar att reparera finns ofta ett stort antal reparationsprinciper, metoder och material att välja mellan. Olika metoder ger olika säkerhet mot fortsatt skadeutveckling, det vill säga olika förväntad livslängd. Att välja reparationsmetod är en svår uppgift som kräver stor eftertanke och erfarenhet. Risken är stor att man väljer alltför enkla och billiga lösningar.

När reparationsmetod väljs bör man överväga om nya problem kan uppkomma vilka beror på reparationen.

Dessa allmänna, rätt logiska, principer tillämpas sällan. Svagheten gäller framförallt att konsekvensen av reparationen för konstruktionens fortsatta funktion och livslängd inte beaktas vid val av reparationsprincip och -material. Till viss del beror detta på att kunskapen om samverkan mellan den gamla reparerade betongen och reparationsmaterialet, och reparationsåtgärden inte varit känd, och till dels fortfarande inte är tillräckligt känd. ●

Viktiga kunskapskrav

Analys av skadeorsaken förutsätter att man har kunskap om olika nedbrytningsmekanismer, samt att man har tillgång till metoder för analys av skador och skadeomfattning. Genom att man känner nedbrytningsmekanismen kan man även bedöma om en reparation över huvud taget är nödvändig eller om man kan avvakta med reparationen utan att konstruktionen riskerar att haverera. Man måste nämligen kunna bedöma hur skador utvecklas i tiden om ingen reparation genomförs. För en bra analys av skadeorsak och en vettig förutsägelse om fortsatt skadeutveckling före och efter reparation bör det därför finnas möjlighet att göra en realistisk livslängdsanalys.

Huvuddelen av alla skador, såväl 1970 som i dag, avser frostnedbrytning och armeringskorrosion. Båda dessa nedbrytningstyper sammanhänger med konstruktionens fukttillstånd. Därför är kunskap om betongens fuktegenskaper samt kunskaper om det fuktmekaniska samspelet mellan betong och reparationsmaterial fundamentala för en riktig analys av ska-

Figur 6: Ingående moment vid val av reparationsåtgärd.

14

deorsak och funktion hos den reparerade konstruktionen.

Kunskapsläget

1970-talet. Eftersom konstruktionerna i allmänhet var tämligen unga under 1970talet, och det tar rätt lång tid innan betongskador uppträder, var kunskapen om reparation och erfarenheter av utförda reparationer begränsad även hos dem som är experter inom betongtekniken. Det fanns få översikter och handböcker om reparation.

Grundläggande kunskap om olika nedbrytningsmekanismer fanns visserligen, men kunskapsluckorna var stora, särskilt när det gäller de viktigaste nedbrytningstyperna saltfrostnedbrytning och armeringskorrosion.

Hur olika reparationsmetoder påverkar fukttillståndet i konstruktionen och därmed livslängden hos den reparerade konstruktionen var i stort sett helt okänt.

Konsekvensen blev att man ofta valde täta polymerbeläggningar på skadad betong i tron att man därmed skulle förhindra fortsatt frostangrepp och armeringskorrosion. Följden blev i stället ofta att frostskadorna förvärrades eftersom fukt anrikades under den täta ytan, se till exempel Fagerlund & Svensson (1980).

Metoder för enkel tillståndsanalys var tämligen väl utvecklade redan under 1970talet. De baserades huvudsakligen på förstörande eller icke-förstörande mätning av resterande hållfasthet, sprickdetektering, kemisk analys med mera. Däremot saknades möjlighet att detektera pågående armeringskorrosion. Goda provningsmetoder kopplade till frostangrepp och armeringskorrosion saknades i stort sett helt.

Kunskapsutveckling under senare decennier. När skadefrekvensen ökade kraftigt under 1970- och 1980-talen uppstod en stark drivkraft för beständighetsforskning. Detta har medfört att de konstruktioner som produceras i dag kan förväntas få hög livslängd. Även området reparationsteknik har utvecklats. Omfattande litteratur inom området har publicerats. Som exempel kan nämnas att enligt en litteraturlista utgiven av American Concrete Institute (ACI) har inte mindre än cirka 1 080 artiklar och skrifter om betongreparation publicerats enbart av ACI, huvuddelen efter 1990.

I Sverige insåg man rätt tidigt att det fanns ett behov om information om reparation, till stor del beroende på att så mycket av tidigare reparationsinsatser misslyckats. Därför togs en handbok fram 1987, Bergström m fl (1987). Därvid anlitades ledande experter inom praktisk reparationsteknik. Rekommendationer för materialval och reparationsteknik ges i boken, liksom en översikt över betongbeständighet.

En stor svensk genomgång av litteratur inom reparationsområdet publicerades år 1998, Westerberg (1998). Inte mindre än Bygg & teknik 7/11

När kommer gästerna?

När vi på Strängbetong bygger hus går det undan. Det är en del av

och uppvärmda lokaler. Resultatet blir en byggnad med högre

poängen med vårt sätt att bygga. Vi tillverkar betongelement i våra

kvalitet som står klar mycket snabbare och är fri från problem med

fabriker, transporterar de färdiga delarna och monterar ihop dem där

fukt och mögel. Dessutom kommer förväntansfulla, betalande

huset ska stå. Det gör byggtiden för husets stomme rekordkort och

hyresgäster att kunna flytta in i huset betydligt snabbare. Det tycker

installatörer och hantverkare kan snabbt påbörja sitt arbete i torra

vi är smartare byggande. Läs mer på www.strangbetong.se.

Figur 7: Tidsmässig fördelning av arbeten inom betongreparation. cirka 290 rapporter studerades. De omfattade hela spektret från skadediagnos till reparationsmaterial, reparationsteknik och reparationsstandarder. Det är intressant att se hur olika publikationer som refererades fördelades tidsmässigt; se figur 7.

Som synes ”exploderade” intresset för reparation i början av 1990-talet. Tiden före 1985 publicerades i stort sett inga rapporter om betongreparation.

Under de senaste decennierna har det även genomförts flera samarbetsprojekt inom betongreparation. Exempel på arbeten i vilka svenska forskare deltog är följande: EU-projekt, Brite/Euram (1997). Där presenteras beräkningsmetoder för bedömning av den framtida skadeutvecklingen i en skadad konstruktion om ingen reparation görs. Avsikten är ge underlag för bedömning av behovet av reparation av en viss konstruktion, samt att ge underlag till prioritering mellan ett kollektiv av skadade konstruktioner.

EU-projekt, Contecvet (2001). Tilllämpning av analysmetoder beskrivna i projektet ovan gjordes på verkliga konstruktioner i Sverige, Spanien och Storbritannien.

EU-projekt, Rehabcon, (2004). Rapporten är en tämligen fullständig manual inom reparationsområdet. Den beskriver reparationsmaterial och reparationsmetoder. Rekommendationer ges för val av reparationsprincip och reparationsmaterial för olika skadetyper. Principer för övervakning av konstruktioner ges liksom metoder för ekonomiska överväganden kopplade till reparation och underhåll.

Nordiskt projekt, Norecon, (2004).

Olika reparationsmetoder beskrivs. Stan-

dards inom reparationsområdet presenteras.

En mycket omfattande manual inom reparationsområdet har publicerats i USA genom medverkan av flertalet amerikanska forskningsinstitutioner och organisationer. Concrete Repair Manual (2008).

För närvarande utarbetas i Sverige en nätbaserad reparationshandbok av Vattenfall Utveckling i samverkan med Vägverket och CBI. I samband med detta arbete utarbetades en rapport om reparation av ytskadad betong, Fagerlund (2008).

I Sverige bildades år 2001, på initiativ av CBI, ett nätverk Rebet för företag och personer som är aktiva inom reparationsområdet, Trots all denna informationsverksamhet finns det kvarvarande oklarheter om reparation. Dit hör till exempel kunskap om det fuktmekaniska samspelet mellan skadad betong och reparationsmaterial.

De livslängdsmodeller som tagits fram för skadad betong och för reparerad betong är fortfarande mycket osäkra och är därför knappast praktiskt tillämpbara.

Reparationsmetoder och -material

För varje skadetyp, skadeorsak och skada finns ett antal lämpliga reparationsmetoder. Valet av metod bör baseras på en analys enligt schemat i figur 2. Detta rationella sätt att angripa ett reparationsproblem tillämpas inte alltid. Ofta genomförs inte en ordentlig skade- och livslängdsanalys. I stället överlåter ägaren åt entreprenören att göra skadediagnos och välja reparationsmetod. Dennes val är troligen inte alltid optimalt.

Flertalet reparationer av ytskador görs genom att nytt material appliceras på konstruktionen efter det att denna rensats från defekt material. Det är viktigt att det nya materialet är kompatibelt med den skadade konstruktionen. Materialet får till exempel inte medföra att skador uppkommer på nytt, eller att den tidigare uppkomna skadan vidareutvecklas. Materialet ska alltså skydda den gamla konstruktionen under lång tid samtidigt som bärförmåga och säkerhet återställs under lång tid.

Reparationsmaterial marknadsförs ibland som ”mirakelprodukter” som skyddar konstruktionen mot allt ont. Dit hör till exempel olika produkter som ska appliceras på korroderad armering för att göra denna immun mot fortsatt korrosion. Andra produkter marknadsförs som koldioxidabsorberande eller kloridabsorberande och därmed korrosionsbromsande utan att de rimligen har den effekt som hävdas. Det finns många fler exempel på oseriös marknadsföring av reparationsprodukter. Ägarens svårighet att bedöma värdet av olika reparationsmaterial har medfört att även sådana olämpliga produkter blivit använda Det har gradvis kommit fram allt flera provningsmetoder för reparationsmaterials egenskaper i olika avseenden, vilket ökat möjligheten att välja rätt. Numera är många av dessa metoder internationellt standardiserade i standarden EN 1504.

Products and systems for the production and repair of concrete structures.

Reparationsbehov

En genomgång av förväntat reparationsbehov för svenska betongkonstruktioner görs i projektet Bygginnovationen. Behov finns hos i stort sett alla konstruktionstyper. Det är svårt att göra en total uppskattning av omfattning och kostnader. Som exempel kan nämnas att enbart den totala kostnaden för kommande reparationer av miljonprogrammets fasader bedömdes kunna bli cirka 80 miljarder kronor. Det årliga behovet är naturligtvis mindre. Kostnaden för reparation av vattenkraftanläggningar bedömdes vara av storleksordningen 1,5 miljarder kronor per år.

Forskningsbehov

Att reparera en konstruktion på ett sätt som återger konstruktionen fullgod funktion under lång tid är egentligen en mer komplicerad uppgift än att bygga nytt.

Omfattande kunskap krävs nämligen när

Täta fönsteranslutningar H-Fönstret i Lysekil tillverkar skräddarsydda aluminiumfönster med träklädd rumssida. Vår unika konstruktion medger helsäkra anslutningar mellan fönster och vägg. www.h f ons t r et .s e

16

H-Fönstret AB | Gåseberg 420 | 453 91 Lysekil | Tel 0523-66 54 50 | Fax 0523-478 74

Bygg & teknik 7/11

det gäller det komplexa samspelet, mekaniskt och beständighetsmässigt, mellan reparationsmaterial och konstruktion. Om reparationsområdet ska vidareutvecklas måste därför ökade kunskaper tas fram om hur nedbrytningsprocesser och mekanisk samverkan mellan reparation och konstruktion sker hos konstruktioner reparerade enligt olika principer. God reparationsteknik kräver även att fuktförhållandena i en betongkonstruktion exponerad för olika miljöer kan förstås och beskrivas bättre än vad som är fallet i dag.

Trots all genomförd forskning återstår alltså många oklarheter. Framförallt måste livslängden hos den reparerade konstruktionen kunna förutses på bättre sätt än vad som är fallet i dag. Ökade kunskaper inom reparationsområdet kommer även att kunna utnyttjas med framgång vid nyproduktion eftersom de medför att bättre och mera beständiga konstruktioner kan produceras. Följden blir att reparationsbehovet hos kommande konstruktioner på sikt bör minska.

Ett omfattande forskningsprogram presenteras i projektet Bygginnovationen. ■

Litteratur

Bergström, S.G., Möller, G. & Samuelsson, P. (1987): Betonghandbok Reparation. Svensk Byggtjänst.

Bernstone, C. (2006): Automated per-

formance monitoring of concrete dams.

Avdelning teknisk geologi, LTH. Brite/Euram (1997): The residual service life of concrete structures. Sammanfattning av projektet och lista över publikationer återfinns i rapport TVBM-7117, från avd. byggnadsmaterial, LTH. Bygginnovationen (2010): Reparation av betongkonstruktioner. Skador och reparationsmetoder från 1970-talet och framåt. Reparationsbehov, forskningsbehov, effektivitet.

Concrete Repair Manual (2008): Publiceras av American Concrete Institute (ACI) och International Concrete Repair Institute (ICRI).

Contecvet (2001): A validated Users Manual for assessing the residual service life of concrete structures. Fyra slutrapporter från projektet (armeringskorrosion, alkali-kiselsyrangrepp, frostnedbrytning, urlakning) kan beställas genom avd. byggnadsmaterial, LTH. Fagerlund, G. (2003): Synergetic effects of combined destructive action on concrete. Role of Cement Science in Sustainable Development. International Symposium Sep 3–4 2003, Dundee, UK. Fagerlund, G. (2008): Ytreparation av betongkonstruktioner. Beständighet och livslängd. Kommer att publiceras som Rapport TVBM-3160, från avd. byggnadsmaterial, LTH. Fagerlund, G. & Svensson, O. (1980):

Beständighet hos lagningssystem för betongbalkonger. Cement och Betong Institutet, Research, Fo 2:80.

Johansson, L. (1976): Skador hos betongbalkonger. Cement och Betong Institutet. Forskning 76:3.

Norecon (2004): Network on repair and maintenance of concrete structures.

Tre slutrapporter har utgivits av Norsk Vegvesen, Oslo.

Rehabcon (2004): Strategy for maintenance and rehabilitation in concrete structures. Den omfattande slutrapporten med ett flertal annex finns utgiven på CD-skiva som kan beställas från CBI. Westerberg, B. (1998): Reparation av betongkonstruktioner. Litteraturstudie. Opubl.

Ruukki energipaneler

Fokus på grön effektivitet.

Och på att spara pengar.

Spara upp till 30 procent på de årliga energikostnaderna Den nya energipanellösningen minskar uppvärmningskostnaderna vilket i sin tur leder till att användningen av byggnaden genererar märkbart mindre koldioxidutsläpp. En byggnad som använder energipanellösningen kommer även att få högre LEED*- och BREEAM*-klassning.

Ruukkis löfte om lufttäthet sluter avtalet Som enda tillverkare kan Ruukki lova en exakt lufttäthetsnivå för byggnader.

Garantin avtalas från fall till fall i ett separat avtal.

Genom att välja Ruukkis lufttäta energipanellösning ökar du värdet på din fastighet.

Bygg & teknik 7/11

www.ruukki.se/sandwichpanels

* Frivilliga certifikat som bedömer miljöpåverkan som byggnader har.

Lufttät toppteknik Den nya energipanellösningen från Ruukki består av lufttäta Ruukki energipaneler, detaljlösningar, tillbehör samt monteringsanvisningar.

17

Skydd av betong i kraftigt aggressiv miljö

Olika ämnen har olika nedbrytande inverkan på betong. Syrors aggressivitet bedöms som regel utifrån pH-värde, och kraftig påverkan kan förväntas från syror med pH-värde under 4. Men inte bara pH har betydelse utan även de aggressiva jonernas förmåga att ta sig fram i betongen.

Nedbrytning av betong kan också ske i kontakt med svavelväte. Biologiskt svavelväte bildas vid mikrobiologisk nedbrytning av organiska ämnen, och kan förekomma naturligt bland annat i grundvatten. I organiskt avfall ombildas svavelväte till svavelsyra under inverkan av bakterier, svampar och mögel i fuktig miljö. Svavelsyran reagerar med tillgänglig kalk i betongen och nya mineraler som ettringiter och thaumasiter bildas. Dessa mineraler är mer porösa och kräver större plats i betongen vilket resulterar i sprickbildning och söndervittring. För avloppsrör av betong anses detta vara speciellt problematiskt.

Inom vissa användningsområden behöver betong således någon form av skyddande tätskikt. Förbehandling av betongen är i detta sammanhang mycket viktig. Beroende på betongytans kvalitet kan olika typer av rengöring och justering Artikelförfattare är Ylva Edwards, tekn dr i vägteknik (från KTH) och arbetar som seniorforskare på Materialgruppen vid CBI Betonginstitutet i Stockholm.

18

FOTO: PIERRE MENS/ØRESUNDSBRON

Betongkonstruktioner utsätts ibland för mer eller mindre aggressiva yttre miljöer med nedbrytande inverkan på beständigheten. Exempel på detta är saltexponering i marina miljöer och saltade vägar, växlande temperaturförhållanden och inte minst exponering för olika kemiska ämnen såsom organiska och oorganiska syror, baser och petroleumprodukter av olika slag. De största beständighetsproblemen i Sverige anses vara frostangrepp och armeringskorrosion. Andra angrepp är sulfatangrepp, havsvattenangrepp, saltangrepp, urlakning och cementballastreaktioner.

Öresundsbron.

krävas i form av åtgärder som slipning, fräsning, blästring, spricklagning och spackling. Betonghud och membranhärdare måste alltid avlägsnas på nya betongytor.

Exempel på aggressiva miljöer

Exempel på olika användningsområden för betong i mer eller mindre aggressiv miljö är broar, garage och parkeringsdäck, djurstallar, djurfodertankar, reningsverk, inom galvaniseringsindustrin, i mejerier, inom pappersindustrin och i biologiska behandlingsanläggningar med hantering av matavfall. Även betongkonstruktioner i simhallar uppvisar skador till följd av miljön.

I brokonstruktioner utsätts betongen för inverkan från trafik och klimat, men även för en rad nedbrytningsprocesser under inverkan av vatten, vägsalt och luftföroreningar. Nedbrytningsprocesserna är av mekanisk eller kemisk natur och resulterar i betongskador och armeringskorrosion. Tätskiktets uppgift är således att skydda betongen från i huvudsak vatten- och vägsaltinträngning, så att inte betong eller armering skadas och brons bärighet därmed reduceras.

Garage och parkeringshus tillhör en mycket utsatt typ av betongkonstruktion när det gäller armeringskorrosion. Korrosionen orsakas av klorider från tösalt som bilarna drar med sig in i anläggningen vintertid. Under torra väderförhållanden torkar det tillförda vattnet bort, medan kloriderna stannar kvar och kloridhalterna i betongen ökar för varje säsong.

Här behövs täta och slitstarka skyddsbeläggningar på betongen.

I djurstallar är betong det dominerande golvmaterialet. Betongen bryts även här

Parkeringsdäck med betongskador till följd av klorider från tösalt.

Bygg & teknik 7/11

Kostall.

ner av mekaniskt slitage och kemisk påverkan. Mekanisk förslitning uppstår till följd av påverkan från djurens klövar och från utgödslingsskrapor. Den kemiska påverkan kommer från djurens urin som är basisk, vilket påverkar cementens bindning av sandkornen, men också från vissa fodermedel som exempelvis vassle som bildar syror. Materialen som används här måste kunna motstå mekanisk påverkan och angrepp från kemiskt aggressiva ämnen som urin, gödsel, tvättmedel, fodermedel och mjölksyra.

Biologiska behandlingsanläggningar för matavfall är ytterligare ett exempel på betongkonstruktioner med behov av speciella tätskikt för att undvika nedbrytning av betong och armeringskorrosion. Lakvatten från matavfall innehåller relativt höga halter av olika salter och organiska syror, främst ättikssyra, och är som regel relativt surt, med pH-värde kring 4. Det är känt att organiska syror såsom ättiksyra har en kraftigt nedbrytande effekt på cementpastan i betongen. I lakvattnet finns dessutom andra skadliga komponenter såsom ammoniumjoner och fosfater, vilka ytterligare kan skada betongen. Förväntade temperaturer på lakvattnet i själva kompostmaterialet ligger på cirka 70 °C under själva nedbrytningsprocessen. Här krävs mycket tålig betong och tillika skyddsbehandling. Golvytor i mottagningshallar behöver dessutom ha god slitstyrka mot påverkan från insamlingsutrustningar som trafikerar där. Skador uppstår dessutom inte bara på betong, utan också metallkomponenter, biofilter, luftkanaler, gummikomponenter och elektrisk utrustning kommer till skada.

sion), till den mest aggressiva klassen XA3 (med kraftig kemisk exponering).

Rekommenderade gränsvärden för betongsammansättning och egenskaper för betong inom olika exponeringsklasser listas i EN 206-1, Bilaga F. För XA3 rekommenderas: högsta vattencementtal (vct) 0,45, lägsta tryckhållfasthetsklass C35/45, lägsta cementhalt 360 kg/m³ samt sulfatresistent cement. Som komplement till SS EN 206 används i Sverige SS 137003, som beskriver kompletterande svenska krav och rekommendationer som fordras eller tillåts.

Olika typer av tätskikt till betong

Vissa basegenskaper krävs för alla typer av tätskikt. De ska vara vattentäta, beständiga mot vissa kemikalier, klara höga och låga temperaturer samt vara åldringsbeständiga. De ska också passa ihop med underlaget (betongyta och primer) liksom med eventuellt överliggande lager. Appliceringsprocessen är av avgörande betydelse för slutresultatet.

En mängd olika typer av tätskiktsmaterial används idag på betong inom olika

Miljörelaterade exponeringsklasser för betong

Miljörelaterade exponeringsklasser för betong definieras i SS EN 206-1. Arton olika klasser inom sex olika typer av exponering ingår, från den minst aggressiva klassen X0 (med ingen risk för korroBygg & teknik 7/11

Frätskada på tank i biogasanläggning.

områden, men kravspecifikationer saknas som regel. För broar finns en anpassad kravspecifikation, men däremot inte för parkeringsdäck, matavfallsanläggningar, simhallar eller andra betongmiljöer.

Exempel på tätskiktsprodukter för betong är epoxi, polyuretan, polyurea, akrylat och bitumenbaserade material. Andra produkter som kan komma ifråga är fenolbaserade produkter, polyester och djupimpregnering med vattenglas (silikat). För samtliga typer av material eller teknologier gäller att den produkt eller det system man väljer måste vara anpassat till den miljö konstruktionen ska befinna sig i.

Epoxi. Epoxiharts framställs ur epiklorhydrin och bisfenol A, och hartsets molekylvikt beror av förhållandet mellan dessa båda komponenter. Det är främst molekylvikten som avgör vad epoxiharts kan användas till. Lågmolekylära hartser kan hanteras utan tillsats av lösningsmedel och används i första hand till gjutningar och tjocka beläggningar. De högmolekylära hartserna löses som regel i organiskt lösningsmedel, och används till färg och lack.

För att omvandla epoxiharts till epoxiplast tillsätts en härdare. Reaktionen mellan epoxiharts och härdare är en exoterm irreversibel polyaddition, och typen av härdare är avgörande för reaktionshastigheten. Som tumregel gäller att epoxi som härdar vid rumstemperatur behöver cirka sju dygn vid +20 °C för att uppnå maximala slutegenskaper.

Epoxiplast kan modifieras med hjälp av olika tillsatser och utmärks kanske främst av sin förmåga att verka som ett mycket starkt lim mot olika typer av underlag.

Epoxi är tyvärr starkt allergiframkallande varför hudkontakt ska undvikas och skyddsutrustning användas vid hantering.

För epoxiharts med lågmolekylärt innehåll är allergirisken större än för epoxiharts utan lågmolekylärt innehåll.

Polyurea och polyuretan. Sprutapplicerad uretan kan kemiskt indelas i tre kategorier: polyuretan (PU), polyurea (PUA) och blandningskombinationer av dessa (PU-PUA hybrider). För samtliga system gäller att de kan vara alifatiska, aromatiska eller både alifatiska och aromatiska.

Pigment, filler, lösningsmedel och additiv kan tillsättas.

Polyuretaner fås genom polyaddition av di- eller polyisocyanater med en di- eller polyfunktionell alkohol (polyol). De flesta polyuretaner är gjorda från tre startmaterial: långkedjiga polyoler, diisocyanat och kedjeförlängare. Katalysatorer krävs som regel.

Polyurea fås när isocyanat reagerar med polyamin. Isocyanaten kan vara monomerbaserad, utgöras av en prepolymer, en polymer eller en blandning av dessa. Prepolymeren kan innehålla både amin och hydroxylgrupper, medan den 19

andra komponenten (polyamin) bara får innehålla amingrupper.

Råmaterial som påverkar polyureans egenskaper är typ av isocyanat, amin och additiv. En isocyanat är en molekyl utrustad med reaktiv grupp bestående av kväve, kol och syre (NCO). Aromatiska isocyanater är i allmänhet billigare och mer mångsidiga. Alifatiska isocyanater används om UV-stabilitet krävs, men är dyrare, reagerar långsammare och är potentiellt mer giftiga än aromatiska isocyanater. Den mest vanliga isocyanaten är MDI (difenylmetan diisocyanat) som är aromatisk och används i standardprodukter av polyurea.

Akrylatbaserade produkter. MMA (metylmetakrylat) är en färglös, flyktig och lättantändlig vätska med stark lukt som kan vara mycket irriterande för ögon, näsa och hals.

MMA-produkten härdar genom tillsats av en peroxid. I ren form utvecklar akrylaten då endast koldioxid och vatten.

Elastiska akrylater kan ha tillsats av polyuretan. Härdningstiden är kort men reaktionen kan inhiberas av fukt och luft.

Eftersom flampunkten är låg (under 23 °C) betraktas produkten som brandfarlig i samband med applicering. Uppvärmning och kontakt med öppen eld ska därför undvikas helt.

Bitumenbaserade material. De vanligast förekommande typerna av bitumenbaserat tätskikt till brobaneplattor, parkeringsdäck och andra applikationer är tätskiktsmatta och asfaltmastix. Både tätskiktsmatta och asfaltmastix beläggs som regel med gjutasfalt eller asfaltbetong.

Tätskiktsmattan är oftast SBS-modifierad med armerande stomme av polyester, och polymerbitumen på båda sidor. Stommen är impregnerad med passande impregneringsbitumen. Fyllmedel (filler) är vanligt förekommande i bindemedlet.

Bindemedlets egenskaper har avgörande betydelse för tätskiktets egenskaper och bestäms till stor del av polymertyp och halten polymer, men också av basbindemedlets sammansättning.

Asfaltmastix är en blandning av bitumen, kalkstensfiller och sand. Bitumenet

20

är som regel polymermodifierat. För tätskikt med asfaltmastix på svenska broar föreskrivs ett 10 mm tjockt skikt av SBSmodifierad asfaltmastix på gasavledande glasfibernät.

I ett system med gjutasfalt som skydds- eller beläggningslager på tätskiktet räknas även gjutasfalten som tätskikt.

Till skillnad från konventionell asfaltbetong gjuts gjutasfalt i täta skikt (ingen vältning) till en tät beläggning med hög slitstyrka. Gjutasfalt har högt bindemedelsinnehåll, vilket bidrar till goda vidhäftnings- och åldringsegenskaper. Den vanligaste polymeren i gjutasfalt är SBS. Att polymeren är beständig vid höga tillverknings- och utläggningstemperaturer är speciellt viktigt. Polymerhalten hos produkten förväntas uppgå till cirka fyra viktprocent. Gjutasfalten läggs 30 mm tjock på lämpligt tätskikt som ska tåla gjutasfaltens höga appliceringstemperatur på 200 °C eller mer. Maximal stenstorlek ligger på 8 till 11 mm.

Syrafast gjutasfalt är en produkt som sedan länge använts som golvbeläggning i speciellt kemikalieutsatta anläggningar med hantering av djurfoder, gödsel, batterisyror med mera. Golv av gjutasfalt finns således inom galvaniseringsindustrin, i mejerier, inom pappersindustrin och i olika typer av stall. Som regel skiljer sig den syrafasta gjutasfalten från konventionell polymermodifierad gjutasfalt endast med avseende på typen filler som byts ut från kalksten till kvarts. Övriga stenmaterialfraktioner, från svenska stenbrott, anses syrafasta och behöver inte bytas ut.

inleddes i april 2011 med syftet att utvärdera och verifiera föreslagen provningsmetodik genom laboratorieprovning på utvalda produkter och system. Metoderna avser resistens mot lakvatten vid hög temperatur respektive slitage. Provningen genomförs i samarbete med tillverkare och entreprenörer.

Specifikationen ska således gälla specifikt för tätskikt på betong i biologiska behandlingsanläggningar och ska kunna användas som underlag vid val av lämpligt tätskikt, samt för att underlätta vid en jämförelse av olika system. Det blir också lättare för tillverkare och entreprenörer att redovisa produktens förväntade egenskaper utifrån en anpassad specifikation för användningsområdet. Produkter som uppfyller specifikationen förväntas skydda betongen väl under lång tid.

Projektet kommer att följas av provläggning i fält vid lämplig anläggning och specifikationen användas som underlag i anslutning till denna och därefter. Med rätt produkter och skyddssystem på betong i biologiska behandlingsanläggningar kan anläggningens livstid avsevärt förlängas och dyra betongreparationer undvikas.

Målgruppen för projektet utgörs av beställare av betonganläggningar (inklusive drift- och underhållsarbeten) i avfallsbranschen, tillverkare, entreprenörer, branschorganisationer och forskare.

Information om projektet publiceras på Waste Refinery´s hemsida www.wasterefinery.se.

■

Specialfallet biologiska behandlingsanläggningar

Referenser

Insamlingen av matavfall ökar i landet.

Men problem har, som tidigare framgått i artikeln, tyvärr uppstått med att lakvatten från matavfall fräter sönder anläggningsbetongen. Hur och varför skadorna uppstår har utretts inom två Waste Refinery projekt under perioden 2009 till 2010.

Möjliga tätskiktsprodukter har kartlagts och förslag till provningsprogram och specifikation utarbetats. Ett tredje projekt

Edwards Y. & Henriksson G., Kartläggning av vittrings- och korrosionsskador på biologiska behandlingsanläggningar, Etapp II, Tätskikt på betong – State of the art, Waste Refinery rapport 34, 2010.

SS EN 206-1, Betong – Del 1: Fordringar, egenskaper, tillverkning och överensstämmelse, 2000.

SS 137003, Betong – Användning av EN 206-1 i Sverige, 2008.

Bygg & teknik 7/11

Temperaturrelaterade sprickor i betongdammar Det finns ett stort antal betongdammar runt om i Sverige, ofta i anslutning till vattenkraftverk. Det kan röra sig om betongkonstruktioner som ingår i rena dammar men kan även vara anslutande ledmurar och kraftstationer. De flesta av dessa konstruktioner är idag gamla, 50 till 60 år men upp till 90 till 100 år är inte ovanligt. Anläggningarna ligger i ett hårt klimat, utsatta för stora säsongsmässiga temperaturvariationer. I norra Sverige kan temperaturen bli över +30 °C på sommaren och på vintern ned mot, eller under, -40 °C. Det har observerats att ett antal dammar har mer eller mindre omfattande sprickbildning, speciellt i tunnare så kallade lamelldammar, det vill säga dammar med monoliter som består av en frontplatta stödda av pelare (stödskivor), se figur 1.

En hypotes är att det huvudsakligen är säsongsmässiga temperaturvariationer som åstadkommer så stor expansion och krympning hos betongen att, i delar som är mer eller mindre fastlåsta i ränderna, brottöjningen överskrider och sprickor bildas. Har sprickor uppstått redan under avsvalningsskedet, när betongen gjuts, innebär de säsongsmässiga temperaturvaArtikelförfattare är Tomas Ekström, Ph D, och Mårten Janz, Ph D, ÅF Industry AB, Malmö.

riationer att sprickorna blir fler, längre och vidare. Figur 2 visar ett exempel på hur sprickor har bildats i frontplattan och framförallt i stödpelaren. I detta fall har troligen sprickorna förvärrats genom att en stor del av stödpelarna sticker utanför den klimatvägg som finns, varvid pelarna under sommaren expanderar och under vintern krymper, figur 3. Då temperaturen i berget och frontplattan inte varierar så mycket håller dessa emot och sprickor uppstår i frontplatta och pelare.

Problemställningen vid spruckna betongdammar är: ● Hur finna orsaken till sprickorna? ● Hur uppskatta kvarvarande strukturell säkerhet?

Figur 2: Typiska sprickor i en dammonolit i dammen i figur 1.

Bygg & teknik 7/11

Figur 1: Regleringsdamm av betong i Ume älv.

Avseende hur uppskatta kvarvarande strukturell säkerhet är detta inte helt enkelt. I normalfallet med ospruckna dammonoliter betraktas monoliten vanligen som en stel kropp och stjälpning beräknas runt en fiktiv stjälpaxel i nedströmsänden av monoliten. Förhållandet mellan mothållande och pådrivande moment, Mmot och Mpå, ska vara större en ett visst värde, beroende på typ av lastfall. För att uppskatta säkerheten mot glidning beräknas resultanten av horisontella Rh och vertikala krafter Rv och villkoret Rh/Rv ska då underskrida ett visst värde.

För monoliter där sprickor är genomgående kan monoliterna ”klyvas” i mindre delar, var och en med mindre stabilitet än

Figur 3: De delar av monoliten som är utanför befintlig klimatvägg fungerar som ”kylflänsar”.

21

den ursprungliga, ospruckna monoliten på grund av kortare hävarmar för mothållande krafter, se figur 4.

Det är dock svårt att med en så enkel stelkroppsmodell realistiskt uppskatta krafter som verkar mellan betongdelarna såsom friktionskrafter och krafter i genomgående armering. Dessa krafter verkar mer eller mindre stabiliserande. Ju vidare sprickan är desto mindre mothållande friktionskraft kan överföras.

En annan nackdel med enkla stelkroppsmodeller är att det är svårt att finna orsaken till sprickorna. För att kunna föreslå bra förstärkningsåtgärder bör orsaken så långt som möjligt kunna uppskattas, så åtgärderna blir kostnads- och tidseffektiva samt inte förvärrar skadan.

Med kraftigare datorer och datorprogram finns numera större möjligheter att uppskatta orsaken till sprickorna. Ofta kan man beräkna olika fysiska skeenden samtidigt, till exempel temperaturberäkningar i dammen för en årscykel och samtidig pålagda vatten- och istryck samt egentyngder. Ett vanligt analysverktyg är något slags finita elementprogram.

Figur 5 visar en beräkning för ovanstående damm där elva år simuleras. De första två åren antas dammen se ut som idag, det vill säga med endast en tunn klimatvägg bestående av 80 mm homogen betong enligt figur 2 och figur 3. Under sommaren år 1 antas vidare en extrem varm period på 33 °C under tio dagar och under vintern en extrem kall period på -43 °C under tio dagar inträffa. Efterföljande år 2 antas mer normala utomhustemperaturer råda. År 3 antas en ny värmeisolerande vägg byggas mot nedströmssidan, figur 12, varvid hela dammen hamnar i ett mycket jämnare temperaturklimat. Med cirka 150 mm värmeisolering i den nya väggen fås cirka max +10 och min -3 °C i betongdammen, vilket är mycket mindre än +33 och -43 °C som tidigare kunde uppstå.

Figur 6 visar som jämförelse beräknad temperaturfördelning i dammen i befintligt skick och med en ny isolervägg under vintern. Som synes blir dammpelaren be-

22

Figur 4: Enkel stabilitetsberäkning av en dammonolit som är sprucken i två delar och roterar runt stjälpaxlar A respektive B.

Figur 5: I beräkningarna antagna utomhustemperaturer. År 1 till 2 beräknas för befintlig damm med befintlig klimatvägg. På sommaren och vintern år 1 inträffar en varm respektive kall period. Från och med år 3 antas dammen värmeisoleras mot nedströmssidan med en ny isolervägg.

T_water är lika med antagen vattentemperatur i magasinet, T_outdoor är lika med antagen utomhustemperatur och T_indoor är lika med antagen temperatur innanför klimatväggar.

(a) (b) Figur 6: Beräknade temperaturer i (a) befintlig damm och (b) i damm med ny isolervägg för år 1 under vinterpeaken enligt figur 5. tydligt jämnvarmare med ny isolervägg.

Figur 7 visar beräknade plastiska töjningar, det vill säga töjningar överskridande den gräns där betongen antas uppföra sig linjärelastiskt och börjar ”flyta”. I praktiken flyter inte betong som till exempel metall utan för betong är det frågan om att mikrosprickor bildas i ökande grad varvid tryck- och draghållfastheten reduceras, se figur 8. När mikrosprickorna och den plastiska töjningen fortsätter växa inträffar så småningom att materialet skiljer sig

Figur 7: Beräknade plastiska töjningar under extrem kyla vintern år 1.

Bygg & teknik 7/11

Figur 8: Teoretiska figurer för mjuknade av betong vid töjningar överskridande linjärelastisk töjning vid (a) tryck och (b) drag, Feenstra & Borst (1996).

fullständigt åt, en synlig spricka har bildats. En sådan spricka kan inte vidare ta några dragspänningar, även om sprickan sluts igen. Däremot kan tryckkrafter eller, om inte sprickan är för vid, skjuvkrafter överföras.

Dammonoliterna är dock nästan alltid armerade med stålstänger, vilka fortsättningsvis kan ta dragkrafter över sprickan.

Svårigheten är att uppskatta hur stor del av fortsatta dragkrafter som armeringen tar och hur stor del som överförs till intillliggande, ännu ej sprucken betong. Om armeringen antas fullständigt kopplad till betongen, det vill säga armeringen får samma rörelser och töjningar som betongen får erhålls att armeringen tar en större del och betongen en mindre del av krafterna än om armeringen antas glida inuti betongen. Realistiskt är dock att anta att armeringen vid en viss kraft börjar glida inuti betongen, som till exempel figur 9 visar.

töjningar för betong och visar därmed de beräknade sprickorna. Dessa sprickor överensstämmer med verklighetens damm.

Finita elementanalysen visar att säsongsmässiga temperaturvariationer troligen var den huvudsakliga orsaken till de observerade sprickorna i dammen bildades. Finita elementanalysen visar också att den strukturella säkerheten trots allt är tillfyllest för dagens situation.

Däremot bör vidare sprickbildning undvikas i möjligaste mån. Ett sätt att förhindra vidare sprickbildning är att få en jämnare temperatur i betongen över året.

Förslaget är att bygga en ny värmeisolerande vägg mot nedströmssidan, figur 12 på nästa sida. Figur 13 visar en damm

(a) (b) Figur 10: Beräknad sprickbildning i dammen under (a) första sommarens extrema värme samt (b) den efterföljande vinterns extrema kyla.

den fortfarande relativt varma frontplattan och dragspänningar uppstår. Den redan bildade sprickan i frontplattan växer och når fram till inspektionsgången samtidigt som sprickor bildas mot berget.

Figur 11 visar en bild på de områden där töjningarna överskrider antagna brott-

som nyligen har försetts med en sådan isolervägg.

Vidare bör den aktuella dammen förses med instrumentering som dels kan verifiera beräkningsmodellerna och dels kan ge varningar till dammägaren ifall någon farlig trend skulle bildas. Figur 14 visar

Figur 9: Vidhäftningsspänning jämfört med glidning för utdrag av armeringsstänger ø12 Ks600s, Berggren, (1965), presenterat i Tepfers & Törnwall (1994).

I den aktuella datormodellen antas en förenklat förhållande mellan rörelser och att armeringen glider.

Figur 10 visar sprickbildning hos monoliten under (a) den första extremt varma sommaren och (b) för den efterföljande extremt kalla vintern. Under sommaren expanderar monoliten varvid dragspänningar uppstår i frontplattan och en horisontell spricka uppstår, vilket också finns i verklighetens damm. Under vintern krymper pelaren mot berget och mot Bygg & teknik 7/11

Figur 11: Områden i dammen där det beräkningsmässigt uppstår sprickor.

23

den är större än beräknade värden, 1), är det tecken på att modellen bör justeras. Om trenden är ökande med tiden för uppmätta värden, 2), kan det vara ett tecken på att något oväntat händer i dammen. Ägaren bör ■ då varnas.

Referenser

Figur 12: För att skydda dammen mot fortsatta temperatursvängningar och sprickbildning byggs en ny värmeisolerande vägg mot nedströmssidan. ett exempel på sprickgivare tvärs och längs en spricka. De mäter kontinuerligt över året sprickans rörelser. Sådana sätts över vissa sprickor. Dessutom sätts en pendel, en lina med en tyngd i, från dammens krön ner till bergnivån. Denna verifierar beräkningsmodellens totala rörelser i dammen. Även temperaturgivare sätts i vattnet på olika nivåer uppströms dammen, i betong och i luft innanför isolerväggen samt i luft utanför densamma. Då temperatur visat sig vara så avgörande för spänningar och sprickor i betongdammar är mätningar av temperaturer en viktig jämförelse för datormodellen.

Figur 15 visar ett fiktivt exempel på hur beräknad krönutböjning kan jämföras med uppmätta värden. Om uppmätta vär-

Figur 14: Uppsatta sprickmätare vid en spricka på en betongdamm.

24

Berggren L. (1965), Utdragsprov med kort vidhäftningslängd, Chalmers tekniska högskola, Avdelningen för Betongbyggnad, Göteborg, 1965.

Bygg & teknik direkt på nätet Årgångarna 2008 till 2010 av Bygg & teknik finns nu att läsa i fulltext på vår hemsida: www.byggteknikforlaget.se

Feenstra P.H. & de Borst R. (1996), A composite plasticity model for concrete, International Journal of Solids and Structures 33.

Tepfers R. & Törnwall B. (1994), Armering, Betonghandbok Material kap 13, Svensk Byggtjänst, 1994.

Figur 13: Exempel på värmeisolerande vägg mot nedströmssidan av en betongdamm.

Figur 15: Beräknad horisontell krönutböjning nedströms åt. Höjd övy är lika med uppströmsvattenytan höjs temporärt. 1) är lika med eventuellt större uppmätta värden än beräknade, 2) är lika med eventuellt ökande uppmätta värden med tiden.

Bygg & teknik 7/11

Katodiskt skydd av betongkonstruktioner med termiskt sprutade offeranoder av zink Katodiskt skydd med termiskt sprutade offeranoder av zink har under 2000-talet använts inom kärnkraftsindustrin för att lokalt skydda stålarmeringen i betong mot korrosionsangrepp. I ett projekt som genomförts under 2010/11 av Swerea Kimab och CBI Betonginstitutet tillsammans med Elforsk och Trafikverket har långtidsegenskaperna hos termiskt sprutade offeranoder av zink på några utvalda betongkonstruktioner undersökts. Resultaten från undersökningarna visar att betongens resistivitet (fukthalt, kloridhalt och karbonatisering etcetera i betongen) har stor betydelse för den sprutade zinkanodens skyddsförmåga [1]. Det framgår vidare att zinkanodens livslängd är beroende av de yttre miljöförhållanden som råder intill anoden. Termiskt sprutade offeranoder av zink som exponeras nedsänkt i bräckt vatten har en relativ kort livslängd (mindre än åtta år) på grund av den höga egenkorrosionen hos anoden. På betongytor som termiskt sprutats med zink och utsatts för stänk av vägsalt och bräckt vatten bedöms livslängden hos den sprutade zinkanoden vara längre än elva år.

Inom kärnkraftindustrin används katodiskt skydd med termiskt sprutade offeranoder av zink för att lokalt skydda stålar-

Artikelförfattare är Bror Sederholm, Swerea Kimab, Stockholm, och Anders Selander, CBI Betonginstitutet, Stockholm.

Bygg & teknik 7/11

Figur 1: Termisk sprutning av kantbalk med flamsprutningsteknik, Ölandsbron.

meringen i betong mot korrosionsangrepp. Zinkanoden appliceras på betongen genom att den smälta zinken sprutas på en noggrant rengjord och torr betongyta.

De vanligaste sprutmetoderna vid applicering av zinkanod på betongyta är flamsprutning och ljusbågssprutning. Det påsprutade zinkskiktets tjocklek varierar normalt mellan 200 och 500 µm [2]. I figur 1 visas påsprutning av zink på kantbalken vid Ölandsbron med flamsprutningsteknik.

Undersökningar utförda mellan år 2000 och 2002 på kantbalken på Ölandsbron visade att användningen av termiskt sprutad offeranod av zink på kantbalken minskade korrosionshastigheten hos stålarmeringen med 95 procent jämfört med oskyddad armering [2]. Den goda skyddsförmågan antogs bero på betongens låga resistivitet på grund av höga kloridhalter (bräckt vatten från Kalmarsund användes som blandvatten vid gjutning av kantbalken) i betongen.

Fördelen med att använda ett galvaniskt katodiskt skydd med termiskt sprutade offeranoder av zink jämfört med ett katodiskt skydd av påtryckt ström är att den sprutade zinkanoden är betydligt enklare och billigare att installera än ett anodsystem med påtryckt ström. Nackdelen med sprutade offeranoder av zink är att den galvaniska skyddsströmmen från anoden inte kan regleras utan är helt bero-

ende av anodskiktets kemiska sammansättning, skikttjocklek, sprutmetod och vidhäftning samt betongens resistivitet.

Fuktinnehåll och kloridhalt misstänks ha en avgörande betydelse för den senare.

Det är sålunda viktigt att ta fram och kvantifiera både zinkanodens egenskaper, sprutparametrar och de betongparametrar som har stor betydelse för utmatningen av galvanisk skyddsström för att uppnå ett fullgott katodiskt skydd med termiskt sprutade offeranoder av zink. Termiskt sprutade zinkanodskikt förbrukas med tiden på grund av strömavgivning till det ingjutna armeringsstålet och genom egenkorrosion. Med egenkorrosion menas ”vanlig” korrosion av anoden utan någon strömavgivning till den korroderande ingjutna stålytan. Eftersom den påsprutade zinkanoden förbrukas genom egenkorrosion blir inte anodens strömutbyte (verkningsgrad) 100 procent. Anodens livslängd är sålunda beroende av anodens egenkorrosion och av strömavgivningen till den korroderande ingjutna stålarmeringen. Anodens egenkorrosion är beroende av aggressiviteten hos den yttre miljön.

Provobjekt

För att undersöka långtidsegenskaperna hos termiskt sprutade offeranoder av zink valdes två termiskt zinksprutade betongkonstruktioner, 30 meter kantbalk på 25

Figur 2: Provuttagning av betongkärnor med termiskt sprutad offeranod av zink från kantbalken på Ölandsbron.

Ölandsbron och 85 kvadratmeter betongväggyta i intagsbyggnaden i Forsmarksverket III, ut för undersökningar. Sprutningen av betongväggen i intagsbyggnaden i Forsmarksverket III genomfördes under 2003 och sprutningen av kantbalken på Ölandsbron utfördes under 2000. I båda fallen användes flamsprutningsteknik.

Utförda undersökningar

På de utvalda objekten har okulära undersökningar av zinkskiktens utseende och vidhäftning mot betongyta utförts under 2010/11. Ett flertal betongkärnor med påsprutat zinkskikt har tagits ut för undersökning på laboratorium av bland annat

Figur 3: Utseendet hos uttagna betongkärnor med sprutat zinkskikt från intagsbyggnaden vid Forsmarksverket III.

betongens resistivitet, kloridhalt, zinkhalt, karbonatiseringsdjup, inträngningsdjup av zink, fukthalt samt zinkskiktets tjocklek och zinkskiktets katodiska skyddsförmåga. I figur 2 visas provuttagning av betongkärnor med termiskt sprutad offeranod av zink från kantbalken på Ölandsbron.

Resultat

I figur 3 visas uttagna betongkärnor från intagsbyggnaden vid Forsmark III med termiskt sprutat zink. Betongkärnorna är uttagna två meter ovanför den normala vattenytan, vid vattenytan och 0,5 meter under vattenytan. Som framgår av figuren så är zinkskiktet (gråfärgad) helt intakt för den betongkärna som tagits ut från en

betongyta placerad två meter ovanför vattenytan. Vid vattenytan har zinken korroderat och bildat vita korrosionsprodukter, så kallad vitrost. Under vitrosten finns ett oangripet skikt av zink (gråfärgad). Zinkskiktet på betongkärnan som uttagits två meter under normalvattenytan är helt bortkorroderat. I varje betongkärna finns en bit av armeringen, figur 4. Som framgår av figuren så är armeringen i borrkärna 3A (under vattenytan) angripen av korrosion. I borrkärna 3A så är zinkskiktet helt bortkorroderat. Armeringen i betongkärnorna 1A och 2A har fortfarande zinkskikt på betongytan och armeringen är helt oangripna av korrosion.

Zinkskiktet har sålunda gett ett katodiskt skydd åt armeringen.

Framtidens byggande Prefabricerade element bygger framtidens hus.

Prefabricerade element sparar tid.

Industrialiserat byggande är Ditt val.

Så enkelt är det!

Kontakta oss nu.

www.byggelement.se

26

Bygg & teknik 7/11

Zinkskikt

Oskadad armering

Rostig armering

påverkas inte nämnvärt av det sprutade zinkskiktet. ● Betongens resistivitet, det vill säga fukthalten, kloridhalten och karbonatiseringen i betongen, har en stor betydelse för det galvaniska skyddets funktion. ● Sammanfattningsvis kan sägas att det finns goda möjligheter att använda katodiskt skydd med termiskt sprutade offeranoder av zink.

Fortsatt arbete Figur 4: Utseendet hos armeringen i uttagna betongkärnor.

Vidhäftningen mellan det sprutade zinkskiktet och betongytan efter åtta års exponering varierade mellan 1,25 och 1,65 MPa i intagsbyggnaden, Forsmarksverket III och mellan 2,65 och 3,35 MPa på kantbalken vid Ölandsbron efter elva års exponering. Betongens resistivitet, uppmätt med Wenners-4-elektrodmetod, på uttagna betongkärnor varierade mellan 89 och 230 Ωm i intagsbyggnaden, Forsmarksverket III och mellan 183 och 201 Ωm på kantbalken vid Ölandsbron. De låga resistivitetsvärden (betongkärna 3A) i intagsbyggnaden beror på att betongkärnorna är uttagna från betongytor som varit placerade under vattenytan. Zinkskiktets tjocklek varierade, efter elva års exponering, mellan 300 och 700 µm hos uttagna betongkärnor från kantbalken på Ölandsbron. För betongkärnor uttagna från intagsbyggnaden, Forsmarksverket III, varierade zinkskiktet tjocklek efter åtta års exponering mellan 0 och 700 µm. I några betongkärnor konstaterades korrosionsprodukter av zink (vitrost) cirka 3 mm in i betongen, figur 5.

Mätningar av zinkskiktets och armeringens elektrokemiska potential visade att zinkskiktets katodiska skyddsförmåga är god av armeringen i kantbalken på Ölandsbron. Detta gäller även för armeringen i intagsbyggnaden som är placerad vid och ovanför vattenytan. Under vattenytan är zinkskiktet helt bortkorroderat, vilket leder till armeringskorrosion. Resultaten stämmer väl överens med okulära

Korrosionsprodukter av zink

Zinkskikt

Betong

Figur 5: Tvärsnitt av betongkärna med zinkskikt. Korrosionsprodukter av zink har påträffats cirka 3 mm in i betongen.

observationer av utseendet av armeringens korrosionstillstånd.

Slutsatser

Från resultaten av undersökningar i intagsbyggnaden i Forsmarksverket III (efter åtta års drift) och på kantbalken på Ölandsbron (elva års drift) kan följande slutsatser dras: ● Det termiskt sprutade zinkskiktet har en god vidhäftning mot betongen. ● Skyddsförmågan hos zinkskiktet bedöms vara god. Detta gäller dock inte de zinksprutade betongytorna från Forsmark III som exponerats under vattenytan. ● Zinkskiktet är relativt öppet för fukttransport, vilket medför att risken för frostsprängning bedöms vara liten. ● Transporten av klorider in till armering

Antalet här undersökta konstruktioner har varit få, men resultaten från undersökningarna visar att det finns goda möjligheter att använda katodiskt skydd med termiskt sprutade offeranoder av zink.

För att fastställa under vilka miljöförhållanden skyddsmetoden är lämplig krävs ytterligare undersökningar av inverkan av betongens resistivitet (fuktförhållanden), kloridhalt, temperatur, ytegenskaper med mera. Detta genomförs lämpligen på befintliga skyddade konstruktioner utsatta för olika miljöpåverkan och genom systematiska och kontrollerade undersökningar på laboratorium.

Baserad på en sådan undersökning kan riktlinjer tas fram för under vilka förhållanden termiskt sprutade offeranoder av zink är effektiva.

■

Referenser

[1]. Sederholm, B & Selander A: Katodiskt skydd av betongkonstruktioner med termiskt sprutade offeranoder av zink – Erfarenhetsinsamling och fältundersökning med fokus på långtidsegenskaper – Etapp 1. Elforsk rapport nr 11:55, 2011.

[2]. Sederholm, B: Utomhusprovning av enkelt installerade anodsystem för katodiskt skydd av räckesståndare och kantbalksarmering på Ölandsbron. KI Rapport 2002:3. Korrosionsinstitutet, 2002.

Välkommen också till Bygg & tekniks hemsida: byggteknikforlaget.se

Vinnare av juryns röster och på delad förstaplats i publikomröstningen i Tekla Sverige modelltävling 2011:

Strängbetong med Swedbank Arena i Stockholm

Användningen av Tekla BIM-programvara påverkar vår omgivning över hela världen.

Tävlingen skapar mer medieexponering och blir mer populär för varje år. Vinnarna av årets tävling går automatiskt vidare till Tekla Global BIM Awards. De globala vinnarna bestäms av en jury bestående av ledande BIM-experter inom och utanför Tekla.

a www.tekla.com/se

Bygg & teknik 7/11

27

Sim sala BIM, broar och betong Är Building information modeling (BIM) den trollformel som ska upphöja byggbranschens aktörer till hjältarnas skara eller en trojansk häst, där den enorma informationsmängden kommer att tynga oss och dränka alla ambitioner?

Synen på BIM varierar och båda ytterligheterna ligger nog en bit från sanningen.

Men BIM har definitivt potential att bli ryggraden i det industriella informationsutbytet. Nu är det vi i branschen som har nya möjligheter att styra utvecklingen.

Den möjligheten måste vi ta tillvara.

BIM handlar mer om ❍ arbetsmetoder än teknologi ❍ kommunikation än modellering ❍ kvalitetskontroll än kollisionskontroll ❍ tvärfacklig projektering än enkelfacklig.

BIM handlar främst om arbetsmetodik, affärsprocesser, planering och styrning av information. Teknologin och kunskaper om teknologin har vi till stor del redan.

Blir byggprocessen snabbare med BIM?

Tidningsrubrikerna om byggbranschens bristande effektivitet avlöser varandra i flera länder.

Ofta hör man förhoppningar om att byggprojekt kommer att genomföras så mycket snabbare med BIM. Ett antal delprocesser, särskilt under själva byggskedet, kan också utföras snabbare tack vare BIM. Men samtidigt som det självfallet måste vara ett mål att få snabbare omloppstider måste vi erkänna att det mångdimensionella multidisciplinära modelleringsarbetet är mer tidskrävande än ett ritarbete med fristående beskrivningar och beräkningar. BIM-projektets största fördel jämfört med traditionella projekt är i stället möjligheten att kommunicera effektivare.

Våra projekt påverkar hela samhället.

Därmed involveras en allt vidare krets av sakkunniga inom de mest skiftande områden. I dag har byggherreorganisationerna inom infrastruktursektorn mer sällan tillgång till den tekniska detaljkunskap som var självklar för bara några få år sedan.

Att fatta rätt beslut på grundval av till ex-

Varför behöver vi BIM?

Bygg- och anläggningsbranschens största utmaning är att öka effektiviteten. Samhället kräver helt enkelt att branschen levererar mer för pengarna. Att öka industrialiseringsgraden inom byggsektorn och till exempel brobyggandet är ett uttalat mål som få opponerar sig mot. Effektivitetskravet, målet att minimera materialåtgång, arbetsinsats och tid är också den främsta anledningen till det stora intresset för samordnade BIM-modeller.

Vi BIM-förespråkare brukar ofta säga att BIM är grönt. Ur ett hållbarhetsperspektiv är det naturligtvis bättre att prova olika möjligheter och rätta till misstag i modellvärlden än i verkligheten. Det är i vissa sammanhang också viktigt att poängtera att det inte finns någon motsats mellan effektivitet och hållbarhet. Hållbarhet handlar om att optimera resurser.

Artikelförfattare är Karl-Gunnar Lundström, som till vardags arbetar med broteknik inom WSP.

28

BIM One, BIM Two, BIM Three. Ett allt vanligare sätt att beskriva BIMprojektens utveckling från enfackliga projekt till multidisciplinära projekt.

Citybanan i Stockholm. I stora multidisciplinära och komplexa projekt är BIMmodeller en förutsättning för att samordningen ska fungera.

Bygg & teknik 7/11

empel konstruktionsberäkningar eller armeringsritningar blir då inte alltid så lätt.

Med samordnade BIM-modeller kan problemställningar lättare visualiseras, vilket ger ett tydligare beslutsunderlag och följaktligen bättre förutsättningar att fatta rätt beslut. Även om delprocessen i sig tar längre tid uppvägs det då ofta av att resultatet blir lyckat. Fort men fel är som bekant inte någon smart metod för långsiktig framgång.

ter modellen. Det blir som att lämna pris på träekan och att leverera plastekan. Att hålla alla parter på gott humör i ett sådant projekt är inte det lättaste. De projektörer som tar på sig uppgiften att leverera handlingar med fullständig överensstämmelse

mellan å ena sidan mängdbeskrivningar och tvådimensionella ritningar och å andra sidan en BIM-modell tar sig oftast vatten över huvudet. Det finns bara en väg ut ur den uppkomna situationen. Släpp kravet på traditionella ritningar och mängdbeskrivningar! All nödvändig information ska istället finnas i modellen. Kalkylatorn på det anbudsgivande företaget kan själv lista de brunnsförteckningar och armeringsförteckningar som behövs för att få priser från leverantörer och underentreprenörer. Byggaren kan själv plotta ut papperskopior på de armeringssnitt han önskar i för ändamålet lämplig skala. Jag sa på årets Brobyggardag att inom fem år så kommer ingen brokonstruktör längre att leverera några tvådimensionella ritningar till förfrågningsunderlag och bygghandlingar. Ingen kommer ens att begripa vad man ska ha ritningarna till. Jag är fortfarande övertygad om att vi når dit innan de fem åren är till ända.

Våra verktyg och vägen till succé

I dag ler vi åt ministern som sa att internet var en fluga. Men vad var det som egentligen gjorde att internet blev en världsomspännande succé? Alla känner till en mängd anledningar till att det lyckades.

Kampen mot vanor och traditioner

En märklig, men inte ovanlig, och därmed sannolikt mänsklig effekt vid införandet av ny teknik är att man samtidigt vill behålla det gamla. Många plastekor tillverkas till exempel fortfarande i formar som gör att de minner om gamla tiders klinkbyggda träekor.

Träekan. Det måste varit något särskilt med den.

I dag upprättas det flerdimensionella modeller i någon form för i stort sett alla projekt. Samtidigt vill inte myndigheter och byggherrar helt släppa kravet på tvådimensionella ritningar och traditionella beskrivningar. Problemen med dubbelredovisningen blir allt mer uppenbar ju mer avancerade BIM-modeller som levereras.

Om kontraktet gäller för den tvådimensionella handlingen kan projektet endast med svårighet utföras och kostnadsregleras efBygg & teknik 7/11

Exempel på handlingar som reducerats till ointelligenta tvådimensionella handlingar för att ”komplettera” en avancerad BIM-modell. Varför?

29

Exempel på hur en allt mer avancerad BIM-modell utvecklas i ett projekt.

Men succén hade definitivt uteblivit om internet hade utvecklats så att det bara kunde nås via världens allra snabbaste nätverk. Om informationen bara hade kunnat skapas med de dyraste och mest avancerade programverktygen, kamerorna och ljudanläggningarna vem tror då att internet skulle ha blivit något annat än en fluga? Om vi skulle ha behövt den mest avancerade utrustningen för att utväxla och utveckla informationen hade internet inte ens kommit ur provröret. Här finns det en intressant koppling till BIM. Idag har vi mängder av programprodukter och leverantörer som med stolthet presenterar sina verktyg som marknadsledande.

Men de verktyg och programvaror som kommer att segra och ingå i BIM-modellerna är inte nödvändigtvis de som klarar en isolerad uppgift bäst. Att modellera armeringen i ett brolandfäste på det mest effektiva sättet eller att beräkna avropstider för material på det mest optimala sättet blir underordnat programvarornas kompatibilitet och kommunikationsmöjlighet i modellen. BIM handlar om kommunikation.

Hinder på vägen

BIM-utvecklingen bromsas av ett antal faktorer. Programverktygens oförmåga

att kommunicera tillräckligt effektivt är en sådan faktor. Att utvecklingen inte går snabbare beror i större utsträckning på att vi användare hittar omvägar runt problemen än på programleverantörernas protektionism. Det är i det enskilda problemfallet enklare och snabbare att hitta en egen lösning än att utveckla verktyget. Ett exempel på hur det kan gå till hämtas från broprojektörens vardag. I det tidiga skedet jobbar broprojektören intensivt tillsammans med andra teknikgrenar som väg- och järnvägsprojektörer, VA-projektörer geotekniker, landskapsarkitekter med flera. Där använder broprojektören de programvaror som kommunicerar bäst med övriga teknikgrenar för att skapa en modell av bron. I nästa skede ska brons struktur beräknas med Finita elementanalys (FEM). För det ändamålet modelleras bron åter. Nu med hjälp av den modelleringsmetod som är optimal för FEMprogrammet. Att nyttja den tidigare modellen för att generera geometriska indata fungerar. Men det går snabbare att skapa en helt ny modell. För olika delar av brokonstruktionen är dessutom olika beräkningsverktyg de mest optimala. Därför används ett program för att modellera och analysera pålgrupperna. Ett annat program är bäst lämpat för brons övriga

BIM-modeller gör att vi inte tappar kunskap vid skedesövergångar.

30

underbyggnad och det programmet råkar tyvärr inte vara det bästa för att analysera brons överbyggnad. Ytterligare program med fler nyproducerade modeller används för att kontrollera sprickrisker under gjutskedet och för dimensionering av olika konstruktionsdelar. I slutändan ska så den modell som ska ligga till grund för produktionen upprättas med kompletta detaljer, armeringsenheter och arbetsbeskrivningar. För det krävs ett optimerat verktyg. För att nyttja ett så avancerat och noggrant modelleringsprogram är det självklart för de flesta projektörer att ånyo bygga upp hela modellen. Den ovanstående kedjan beskriver en mindre bra process inom ett teknikområde. Men det finns många fler teknikområden med liknande problem. Då flera teknikområden och intressenter dessutom ska samarbeta under lång tid i flera skeden av ett projekt inser nog de flesta att det finns en stor förbättringspotential. Utan styrning och strategi finns en uppenbar risk är att man hamnar i något som kännetecknas av allt annat än bra kommunikation. Projekt utan bra kommunikation är inga BIMprojekt. Suboptimering och dålig kommunikation medför många uppenbara risker. För den fortsatta utvecklingen är det nödvändigt att programleverantörer bjuds in till ett aktivt deltagande i projekten med målsättningen att öka kompatibiliteten. Som sagts, fort men fel leder inte till framgång.

Är BIM bara för stora projekt?

Från många kollegor hörs röster om att branschen nu måste satsa millioner och åter millioner i utvecklings- och utbildningsresurser för att det ska bli ett riktigt driv i BIM-utvecklingen. För att visa fördelarna med BIM anser man att det måste till några riktigt stora mastodontprojekt.

Själv tillhör jag de som hittills varit skeptiska till övningskörning i allt för stora projekt. Inom infrastruktursektorn tar de stora projekten åtskilliga år. Inte för att de är tekniskt komplicerade utan snarare för att det tar tid att tillgodose samhällets krav på insyn och att lämna nödvändiga tillstånd. Ur utvecklingssynpunkt är det direkt olämpligt att jobba i för stora projekt eftersom erfarenheterna som kommer fram ofta är föråldrade när de väl kan dokumenteras. BIM är inget vi leker med bara för att ha kul även om det också är tillåtet. De BIM-projekt som drivs i dag är redan lönsamma. Inom brobranschen har BIM-modeller för numerisk styrning av skärmaskiner och svetsautomater använts flitigt under senare år för produktion av stålbalkar. Under de senare två åren har även betongbroar börjat modelleras. Hittills främst för att få bättre passning och färre felaktiga armeringsenheter.

Det behöver inte vara speciellt komplicerad geometri innan det lönar sig att låta BIM-modellen generera klippnings- och bockningsdata. Här intill visas en bropeBygg & teknik 7/11

BIM-modell av bropelartopp.

lare med cirkulärt tvärsnitt som övergår till en ovalt format tillpelartopp. Jag är inte övertygad om att en manuellt upprättad armeringsspecifikation hade varit helt felfri.

För den som fortfarande är skeptisk vill jag rekommendera den lilla film som det danska entreprenadföretaget Pihl tagit fram och som beskriver hur och varför man modellerar en järnvägsbro i Marieholm, Göteborg. Se http://www.detdigitalebyggeri.dk/case/pihl-bygger-bro-medbim-i-sverige.

Modell av Nya Röforsbron över Arbogaån.

En spännande detalj är att några av brons ursprungliga räckeståndare har återfunnits. Ståndarna har laserskannats och därefter modellerats. Med modellen som grund kommer helt nya räckesståndare att tillverkas.

BIM-modellen i förvaltningsskedet

Nya Röforsbron – ett pilotprojekt

Ett lagom stort pilotprojekt Nya Röforsbron över Arbogaån genomförs nu av Trafikverket i Eskilstuna. Målsättningen är att inga tvådimensionella handlingar ska behöva levereras. All nödvändig information för att verifiera och bygga bron ska vara direkt kopplat till modellen. I dag finns en bro som tjänat ut. Av kulturhistoriska skäl har det beslutats att den nya bron ska se likadan ut som den gamla. Därför har gamla bron laserskannats och med det underlaget som bas har den nya bron modellerats.

Samma modell utgör även det geometriska underlaget till FEManalysen och dimensioneringen. För närvarande pågår arbetet med att koppla AMAkoder och arbetsbeskrivningar till de olika konstruktionsdelarna.

Senare under hösten planeras informationsmöten med entreprenadföretagen för att informera om hur mängdningsarbetet kan gå till, hur produktionskalkyler kan utföras samt hur formtryck, Laserskannad modell av armeringsspecifikatioursprunglig ner med mera kan räckesståndare. hämtas ur modellen.

Bygg & teknik 7/11

tunnlarna. För att kunna orientera sig bland inspektionsprotokoll, och planera underhållsåtgärder finns långt framskridna planer på att koppla dokumenteringen till nyupprättade modeller av byggnadsverken som i huvudsak byggs upp efter data på gamla tvådimensionella entreprenad och relationshandlingar. Svinesundsbron, Uddevallabron och Hallandsåstunneln är några av de planerade projekten. I kommande nyproducerade projekt är syftet naturligtvis att den under byggskedet använda modellen ska leva vidare som en informationsbärare ända tills objektet rivs och återvinns.

■

Visionen med BIM. Att skapa ett oavbrutet informationsflöde genom byggprocessens alla faser ifrån tidigt planeringsskede till byggande och förvaltning samt slutlig återvinning.

När det gäller BIM-modeller för förvaltningsskedet händer det mycket inom Trafikverket. Intressant är nya förvaltningsverktyg för de allra största broarna och

31

Modern injekteringsbetong i plattrambroar Ett alternativ som kan ge lägre underhållskostnader och miljöpåverkan Av Sveriges alla broar så är plattrambroar den vanligast förekommande. Den används som såväl gång- och cykelbro som trafik- och järnvägsbro. Den ständigt växande vägtrafikens volym i dagens samhälle har ökat påfrestningen på landets vägar. Detta har medfört att belastningen på landets vägbroar också har ökat. Tätskikt, beläggning och kantbalkar är speciellt utsatta och behöver med dagens utformning åtgärdas ett antal gånger under brons livstid.

Förvaltaren av Sveriges statliga broar är Trafikverket och de står även för kostnaderna vid renovering och reparation. En stor del av Trafikverkets underhållsbudget åtgår till att upphandla utbyten av beläggning och kantbalkar på bron. Kostnaderna för utbyte av beläggning och kantbalkar kan variera beroende på brons geografiska läge. Är bron belägen centralt i en större stad kan entreprenaden ge upphov till att trafik måste omdirigeras, alternativt att utföra entreprenaden nattetid.

Om bron är belägen på en mindre trafikerad väg har entreprenaden en mindre inverkan på trafiken. Oavsett vilket, drabbas samhället (trafikantkostnader och miljöbelastning) när broar måste stängas av eller trafik måste ledas om.

Om en bro kan utformas och utföras i material som medför att brons underhålls-

Artikelförfattare är Niklas N Bergstöm, högskoleingenjör, Viktor Bodin, högskoleingenjör, och Jonatan Paulsson-Tralla, tekn dr, Projektengagemang AB, Stockholm.

32

behov kan minskas eller till och med upphöra skulle detta medföra betydande besparingar med avseende på entreprenadkostnader, trafikantstörningar, miljöbelastning av entreprenad samt miljöbelastning på grund av ökad resväg/restid.

Uppförandet av en ny bro medför en betydande miljöbelastning (stål, cement och bitumenbaserade produkter). Detta har uppmärksammats av Trafikverket som skriver i TR Bro att ”utformningar optimeras så att material som inte är förnyelsebara eller som kräver mycket energi vid framställning inte används i onödigt stor omfattning”. Vidare skriver Trafikverket i TK Bro ”Broar ska utformas på sådant sätt att minsta möjliga miljöpåverkan uppstår”. Dessa råd och krav är svåra att leva upp till med dagens utformningar och material, men genom att ta fram alternativa lösningar kan miljöbelastningen vid uppförandet och av reparationer/underhållsarbeten minskas avsevärt. Samtidigt kan livscykelkostnader och total miljöpåverkan minskas väsentligt.

För en plattrambro av armerad betong är kombinationen av injekteringsbetong och rostfri armering ett intressant alternativ. Under 1940-talet utvecklades injekteringsbetongen i USA. Metoden bygger på att en gjutform fylls med ballast och armering. Därefter fylls formen med injekteringsbruk. Metoden användes i Sverige mellan 1950 och 1970, främst vid gjutning av fundament och tunnlar. Metoden har de senaste åren förbättrats och gjutningar med modern injekteringsbetong har påvisat mindre krympning och värmeutveckling än vid gjutning med konventionell betong. Detta beror bland annat på att den moderna injekteringsbetongen har en högre stenhalt och en lägre cementhalt än konventionell betong.

Eftersom den moderna injekteringsbetongen har så pass låg krympning så reduceras även antalet sprickor. För en normal utomhuskonstruktion utsatt för nederbörd kan krympning och därtill hörande sprickbildning negligeras. Eventuella sprickor på grund av egenvikt och rörlig last kan dock påskynda kloridinträngningen in till armeringen. En lösning på detta problem är att använda rostfritt armeringsstål istället för vanligt armeringsstål i de konstruktionsdelar som är utsatta för omfattande kloridbelastning som till exempel brobanedäck och kantbalkar.

Nackdelen med rostfritt stål är dock att

Artikeln är baserad på examensarbete ”Möjligheter och fördelar med plattrambroar utförda i modern injekteringsbetong och rostfri armering” som genomfördes VT 2011 som ett samarbete mellan Kungliga Tekniska högskolan och Projektengagemang AB.

kostnaderna är flera gånger högre än för vanligt armeringsstål. Den större kostnaden kan dock vägas upp av en utökad livslängd för bron samt att tätskikt och beläggning kan exkluderas på en brobaneplatta.

Modern injekteringsbetong, tillsammans med rostfritt armeringsstål, skulle i teorin resultera i en brobaneplatta där ingen beläggning behövs. För en bro med årlig dygnstrafik (ÅDT) lägre än cirka 3 000 fordon skulle en brobaneplatta kunna utformas så att inget underhåll behöver utföras under 120 år. Vid högre årlig dygnstrafik skulle underhållsbehovet kunna minimeras till en lamellsågning av betongfarbanan för att ta bort eventuella hjulspår efter cirka 50 år.

Studie. Föreliggande artikel är baserad på examensarbetet ”Möjligheter och fördelar med plattrambroar utförda i modern injekteringsbetong och rostfri armering” som genomfördes vid KTH Haninge VT-2011 av författarna till denna artikel.

I studien modellerades ett antal plattrambroar, en del utförda med konventionell anläggningsbetong, konventionell armering och tätskikt och beläggning och en del utförda med modern injekteringsbetong, slitbetong och rostfri armering.

Den förväntade livslängden var 120 år.

Studien behandlade bland annat följande frågeställningar: ● Hur påverkas livscykelkostnaden hos en plattrambro gjuten med modern injekteringsbetong, rostfri armering och direktgjuten slitbetong? Kan livscykelkostnaden minskas genom användande av modern injekteringsbetong och rostfri armering? ● Hur påverkas miljön? Kan den totala miljöbelastningen under brons livstid minskas om bron utförs med injekteringsbetong och rostfri armering?

Modern injekteringsbetong

De tre huvudbeståndsdelarna i modern injekteringsbetong, cement, ballast och Bygg & teknik 7/11

vatten, är de samma som i konventionell betong. Det som skiljer injekteringsbetong från konventionell betong är dels utförandet vid gjutningen, dels storleken på ballasten. Genom att använda stor ballast, hög stenhalt och låg cementhalt begränsas krympningen avsevärt hos injekteringsbetong jämfört med konventionell betong. Då den grova ballasten har direktkontakt (sten mot sten) uppstår ett jämnt och utbrett inre mothåll i betongen och eventuella krympsprickor i injekteringsbruket fördelas effektivt.

Vid 50 procent relativ fuktighet (RF) kan krympningen minskas till 0,1 promille, vilket kan jämföras med 0,6 till 0,8 promille för konventionell betong. Den låga krympningen är fördelaktig då den minskar risken för uppkomst av krympsprickor i betongen samt minskar tvångskrafterna av krympning.

Vid 85 till 90 procent (normala förhållanden för infrakonstruktioner) relativ fuktighet bör krympningen hos injekteringsbetong vara försumbar om betongen härdas korrekt. Detta medför att krympsprickor och tvångskrafter av krympning bör kunna negligeras, vilket i sin tur medför ett lägre armeringsbehov och förenklad projektering.

Den låga cementhalten (cirka 240 kg/m³) medför också att behovet av åtgärder för att kontrollera sprickrisken med hänsyn till temperatur reduceras avsevärt.

För flertalet konstruktioner bör kylning kunna utelämnas helt, vilket kan medföra betydande besparingar. Givetvis medför den låga cementhalten en avsevärd minskning av koldioxidbelastningen.

Dagens plattrambroar

Trafikverket förvaltar idag cirka 16 200 vägbroar, varav cirka 6 350 är plattrambroar. Nedan beskrivs hur en typisk plattrambro avsedd för vägtrafik är uppbyggd. Överbyggnad – är den del av bron som tar upp den direkta lasten från trafik. Primärkonstruktion i en plattrambro är dess brobaneplatta, som för ner krafterna till underbyggnaden. Underbyggnaden för sedan ner krafterna i bärkraftig mark. I underbyggnaden ingår ramben och bottenplatta.

Plattrambroar kan även utföras med voter vid plattans stöd. Voterna medför ökad moment- och tvärkraftskapacitet (där det behövs som mest) men tyvärr används sällan voter idag då arbetskostnaderna ökar samtidigt som materialkostnaden inte minskar tillräckligt för att väga upp det förra.

De flesta plattrambroar avsedda för vägtrafik har tätskikt och beläggning på brobaneplattan. Tätskiktet är till för att skydda konstruktionsbetongen mot tösalter och vatten. Tätskiktet utgör en del av beläggningen. Övriga delar är slitlager, bindlager och bärlager. Den vanligaste utformningen av beläggningen på vägbroar är slitlager av asfalt, bindlager av gjutasBygg & teknik 7/11

falt, skyddslager av betong och tätskikt av bitumenbaserad armerad tätskiktsmatta eller asfaltmastix på primer. Ett alternativt på frammarsch är tätskikt av härdplast såsom metylmetaakrylat, polyurea och polyuretan.

Slitlagrets funktion är att ta det direkta slitaget från trafiken och sprida lasterna.

Ett slitlager kan bestå av exempelvis asfaltbetong, grus eller betong där det förstnämnda är vanligast.

Bind- och bärlager fyller samma funktion, nämligen att fördela trafiklasten och utgöra ett skydd för underliggande tätskikt exempelvis vid byte av slitlager.

För att skapa infästningar för räcken, samt leda undan vatten längs kanten på bron, förses brofarbanor med så kallade kantbalkar av armerad betong. Kantbalkarna gjuts fast på brobaneplattan och i vissa fall även på vingmuren. Kantbalkarna utförs i samma konstruktionsbetong som brobaneplattan, men utan tätskikt. Kantbalkarnas utformning, utförande och materialval medför att kantbalkarna ofta kräver underhåll och omfattande reparationer och inom detta område krävs stora insatser för att skapa kantbalkar som inte bryts ned i förtid.

När broar projekteras i Sverige dimensioneras de ofta för L100, vilket innebär en förväntad livslängd på 120 år med lite eller inget underhåll alls. Detta är i dagsläget i princip omöjligt, då kantbalkarna ofta byts ut efter 40 till 50 år. Tätskikten och beläggningen förväntas att bytas ut men med rätt utformning, utförande och materialval bör underhållet kunna minskas till återkommande slipning av slit-

skiktet (betong), vilket kräver ringa resurser och avstängningar och har låg miljöpåverkan.

Stora underhållskostnader på dagens broar

Tätskiktet är den del av bron som är tänkt att skydda konstruktionsbetongen och armeringen från skador orsakade av fuktoch saltinträngning. Tyvärr tar underhållet och reparationerna av tätskikten stora delar av Trafikverkets underhållsbudget och skapar ofta trafikstörningar som kan kosta samhället pengar. I tabell 1 visas utbytena av tätskikt under åren 2005 till 2009. Värdena gäller för alla typer av vägbroar som Trafikverket förvaltar.

Kostnaderna för ett utbyte av tätskikt kan variera kraftigt. Faktorer som spelar in är främst skadegraden och trafikintensiteten.

En annan stor underhållskostnad på svenska broar är reparationer och utbyten av kantbalkar. Kantbalkarna fungerar som avstyvning av brobaneplattan och inTabell 1: Utbyte av tätskikt mellan åren 2005 till 2009. Värdena gäller för alla typer av broar som Trafikverket förvaltar.

––––––––––––––––––––––––––––––– År Utbyte av tätskikt [m²] ––––––––––––––––––––––––––––––– 2005 21 636 2006 32 247 2007 21 943 2008 24 589 2009 32 308

Tabell 2. Reparation samt utbyte av kantbalk mellan åren 2006 till 2010. Värdena är för alla typer av broar som Trafikverket förvaltar. Värdena är avrundade till hela löpmeter.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– År Element Aktivitet Summa löpmeter ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2006 Kantbalk Betongreparation >30–70 mm 71 2006 Kantbalk Betongreparation >70–110 mm 33 2006 Kantbalk Betongreparation >110 mm 43 2006 Kantbalk Utbyte 2001 2007 Kantbalk Betongreparation >30–70 mm 72 2007 Kantbalk Betongreparation >70-110 mm 74 2007 Kantbalk Betongreparation > 110 mm 37 2007 Kantbalk Betongreparation > 30–70 mm med sprutbetong 25 2007 Kantbalk Betongreparation > 70 mm med sprutbtg 70 2007 Kantbalk Utbyte 2220 2008 Kantbalk Betongreparation > 30–70 mm 72 2008 Kantbalk Betongreparation >70–110 mm 118 2008 Kantbalk Betongreparation >30–70 mm med sprutbetong 52 2008 Kantbalk Utbyte 3906 2009 Kantbalk Betongreparation 0–30 mm 26 2009 Kantbalk Betongreparation >30–70 mm 1 2009 Kantbalk Betongreparation 0–30mm med sprutbetong 4 2009 Kantbalk Utbyte 1808 2010 Kantbalk Betongreparation 0–30 mm 49 2010 Kantbalk Utbyte 992

33

Användning av injekteringsbetong i produktion

Renoveringen av Gamla Årstabron startade under 2005 och förväntas bli klar 2011-2012. Projektet är det enda just nu pågående större projektet som använder sig av modern injekteringsbetong. Projektets omfattning har medfört att ett flertal beställare, konsulter och entreprenörer har erhållit goda kunskaper om metoden.

Anledningen till att modern injekteringsbetong används vid reparationerna av Gamla Årstabron istället för konventionell betong är materialets höga hållfasthet, goda vidhäftningsförmåga, låga temperaturutveckling och dess begränsade krympning.

Vid gjutning med modern injekteringsbetong krävs att en tät form då bruket har en väldigt god inträngningsförmåga. Bruket kan tränga in i sprickor och ojämnheter ända ned till cirka 1 mm. Att bygga en tät form kan ta längre tid än att utföra en form på konventionellt sätt. När formen som är avsedd för den moderna injekteringsbetongen är klar fylls den med ballast, vilket kan gå snabbt vid god åtkomst och ta tid om åtkomsten är begränsad (läs under upp). Vid injektering blandas torrbruk och vatten som sedan injekteras i formen. Vid gjutning vertikalt fylls formen nedifrån och upp, vilket visas i figur 1. Formen tas bort efter fem till sju dagar och betongen har full hållfasthet efter cirka 28 dagar.

Gjutning med modern injekteringsbetong ger större friheter vad gäller tidpunkt för gjutning. Eftersom bruket finns på arbetsplatsen så sker gjutningen när armeringen är klar och formen är fylld med ballast, vilket visas i figur 2. Detta ger stora möjligheter att komprimera tidplanen samt att jobba i skift vid till exempel trafikavstängningar med mera. Vid gjutning med konventionell betong är det av stor vikt att armering och formar är klara till utsatt tid då beställd betongbil kommer. Nackdelen med modern injekteringsbetong är dock att det kräver stora förvaringsutrymmen för ballast, bruk och pumpar.

34

FOTO: NIKLAS N BERGSTRÖM

fästning för räckena. Vanliga skador som kan uppstå på kantbalkar är påkörning, nedbrytning på grund av smuts som har samlats mellan beläggning och kantbalk, nedbrytning på grund av inträngning av vatten mellan infästning av räcke och kantbalk och korrosion på armeringsstål.

I tabell 2 på föregående sida visas hur många löpmeter kantbalk som har reparerats och bytts ut under åren 2006 till 2010. Värdena gäller för alla typer av broar som Trafikverket förvaltar.

Ovanstående påvisar tydligt att i de fall där det är konstruktionsmässigt och utförandemässigt är möjligt att bygga broar utan beläggning och kantbalkar, skulle stora resurser kunna sparas. Det skulle även vara en fördel ur trafikant- och miljösynpunkt.

Figur 1: Gjutning vertikalt med modern injekteringsbetong. Här syns det att formen fylls nedifrån och upp.

Figur 2: Form avsedd för gjutning med modern injekteringsbetong som fyllts med ballast.

Antagna parametrar för genomförda kalkyler

Vid alla typer av jämförande kalkyler med avseende på ekonomi och miljö är det viktigt att rimliga ingångsdata används. Tyvärr är det inte alltid enkelt att få fram korrekt miljöbelastning till exempel då olika materialtillverkare kan redovisa sina uppgifter på olika sätt. Föreliggande studie är utförd som ett examensarbete men ämnet är tillräckligt komplext och stort för en avhandling.

Underhållskostnader. Vid dimensionering av broarna sattes ett krav på L100, vilket innebär en förväntad livslängd på cirka 120 år med endast lättare underhållsarbeten.

Beläggning och tätskikt för de konventionellt utförda broarna förväntades ha en livslängd på cirka 30 till 40 år. Kostnaden för byte av beläggning skattades till cirka 815 kr/m² utifrån de kostnader som Trafikverket presenterar. Trafikverket redovisar dock genomsnittliga kostnader och i tätbebyggda områden kan totalkostnaden för ett tätskiktsbyte vara mångfalt större med TA-planer, nattarbeten med mera.

Kostnader på 3 000 till 4 000 kr/m² förekommer i till exempel Stockholm.

Lamellsågning av körbana för eliminera spårbildning på broarna med slitbetong

skattades enligt nedan (baserat på mätningar). För körfält med årlig dygnstrafik 1 000 till 3 000 och ett spårdjup 0,23 mm per en miljon bilar ansattes kostnad för lamellsågning till 100 kr/m. Lamellsågning av spårbildning sker då spårdjupet är 10 till 15 mm.

Livslängden för de kantbalkar på de konventionella broarna antas vara 40 år.

Delkostnader för att anlägga en bro.

Mängderna material erhölls från statiska beräkningar. Priserna räknades sedan ut som ett pris per kvadratmeter bro genom att dividera totalkostnaden för materialet med den totala arean av brobaneplatta och ramben (grundläggning tas ej med i beräkningen).

Produktionskostnad per kvadratmeter bro sattes till 15 000 kronor och adderades till priset per kvadratmeter för materialet. Konventionell betong (pumpad och klar) antogs kosta 2 200 kr/m³, konventionell armering antogs kosta 6,5 kr/kg, injekteringsbetong antogs kosta 3 200 kr/m² och rostfri armering antogs kosta 45 kr/kg.

De underhållkostnader som erfordras under brons livslängd, både material och underhållskostnader, adderades till priset för kvadratmeter bro. Ingen hänsyn togs till realränta (inflation och ränta), utan kronan antogs vara lika mycket värd om 120 år som den är idag.

I de broar som utfördes med modern injekteringsbetong placerades rostfri armering på olika sätt i tvärsnitten. I det första alternativet placerades rostfri armering i hela bron. I alternativ 2 placerades rostfri armering endast i brons brobaneplatta, och i alternativ 3 placerades rostfri armering endast i brobaneplattans överkant (se princip för utförande i figur 3 på sidan 36). Syftet var att undersöka hur en selektiv användning av rostfri armering påverkade det totala priset per kvadratmeter bro. Även tvärkraftsarmeringen utfördes på olika sätt. Broarna utförda med modern Bygg & teknik 7/11

Vi älskar betong.

Ibland kanske lite för mycket.

Men undra på det. Betong är hållbart, beständigt och flexibelt. Betong lagrar energi vilket innebar att du kan minska såväl värme- som kylbehovet. Dessutom dämpar betong ljud. Med betong bygger du för framtiden. Tillsammans med dig tar vi fram de perfekta byggelementen.

Vår kunskap och erfarenhet tillsammans med betongens egenskaper skapar många värden för dig.

Läs mer om oss, våra produkter och vår passion för det vi gör på abetong.se.

Figur 3. Utförande på broar med moden injekteringsbetong.

Broarna är förspända och saknar bygelarmering och beläggning. injekteringsbetong spännarmerades, vilket visas i figur 3, istället för att tvärkraftsarmeras med byglar, vilket visas i figur 4. Förspänningen bidrar då till såväl tvärkraftskapacitet som att säkerställa sprickfrihet i bruksgränstillståndet och därigenom kan läckage med mera undvikas. Tvärkraftsarmeringen är därigenom mer skyddad i brobaneplattan samtidigt som den totala mängden stål minskar.

Metoden är dock dyrare att genomföra men kan löna sig i längden om brobaneplattan kräver mindre underhåll.

Kostnadsjämförelsen för de olika tvärsnitten med varierande utföranden av geometri, typ av armering och olika behov av underhåll beräknades för 120 år.

Miljöpåverkan. I studien har endast miljöpåverkan av cement och armering beaktats. Detta innebär att miljöpåverkan av tätskikt, skyddslager, bindlager och slitlager inte beaktats vare sig vid nyproduktion eller underhåll. Vidare har inte miljöpåverkan av trafikavstängningar vid reparationer beaktats. Vid en avstängning av en bro under en tre månader kan en omväg på fem kilometer snabbt ge upphov till lika stor miljöpåverkan som att bygga bron, vilket dock inte beaktas då studien måste begränsas.

För att ta fram koldioxidutsläpp för de olika byggnadsmaterialen måste många parametrar vägas in. Författarnas antaganden utgår ifrån att samtligt byggnadsmaterial har producerats i Sverige. Endast koldioxidutsläpp för att producera stål och cement tas fram och inte utsläppen för färdig betongprodukt eller armeringsstål. Hänsyn till koldioxidutsläpp vid transport har inte heller tagits med i beräkningen. Vanligt armeringsstål och rostfritt armeringsstål har antagits ha samma utsläppsvärde för koldioxid.

För stål antas 25 procent av den färdiga produkten bestå av skrot. Elkraften som används (ljusbåge) för smältning av skrotet ger ett genomsnittligt utsläppsvärde på 565 kg (CO2)/ton (stål). Resten av den färdiga produkten kommer från järnmalm som då framställs stål via masugn. Vid framställning av stål med masugn sätts ett 36

Figur 4: Antaget konventionellt utförande på plattrambro.

Broarna har konventionell bygelarmering och konventionell beläggning.

utsläppsvärde på 1 985 kg (CO2)/ton (stål).

Cementen som används i anläggningsbetongen är inte utblandad med obränt kalk. Utsläppsvärdet för detta sätts till 840 kg (CO2)/ton (klinker).

Studien begränsas till låg- och medeltrafikerade broar med årlig dygnstrafik mindre än 3000.

Analys

Livslängd. De broar som förväntas att klara sig med begränsat underhåll är broarna utförda med modern injekteringsbetong och slitbetong. Slitage på slitbetongen är så begränsat att endast en lamellsågning av spårdjupen behöver utföras under brons förväntade livslängd (antaget att lamellsågning av spårdjupen utförs vid spårdjup på 10 till 15 mm). I diagram 1 visas spårdjupsutvecklingen beroende på årlig dygnstrafik. Vid årlig dygnstrafik mindre än 1 500 uppstår aldrig så pass djupa spår att slipning är nödvändigt.

Eftersom både tätskikt och kantbalkar förväntas ha en livslängd på cirka 30 till 40 år är det i princip omöjligt att undvika större underhåll för en bro utförd med dagens tätskikt och kantbalkar.

Kostnad. Dimensionerna på broarna som dimensionerades hade vissa fasta

värden, dessa var rambenens höjd som sattes till 4,5 meter vardera. Spännvidden på brobaneplattan som sattes till åtta meter och broarnas bredd som försågs med två körbanor á 4,5 meter.

Vid år noll (precis när de olika broarna har byggts) framgår det tydligt att de konventionella broarna har en lägre kostnad per kvadratmeter. Trots att de är utförda med tätskikt med mera. Diagram 2 visar totalkostnad (material och produktion) precis efter färdigställande av de olika broarna.

Anledningen till att kostnaden per kvadratmeter för broar utförda med modern injekteringsbetong har en parabelformad kurva beror på att med ökande plattjocklek minskar mängden rostfri böjarmering som är cirka sju gånger så dyrt som konventionellt armeringsstål. En ökad plattjocklek medför att den inre hävarmen ökar och då egenvikten endast utgör en begränsad del av belastningen (trafiklast dominerar) ger en ökad tjocklek mindre böjarmering. Om spännvidd och tjocklek på tvärsnittet skulle ökas ytterligare skulle istället konstruktionens egenvikt bli dominerande och mer armering skulle då krävas. Diagram 2 visar även att broarna med mindre mängd rostfri arme-

Diagram 1: Spårdjup som bildas med tiden beroende på årlig dygnstrafik.

Bygg & teknik 7/11

Diagram 2: Totalkostnad som funktion av tvärsnittshöjd direkt efter färdigställande av de olika broarna. RF anger att bron innehåller rostfri armering. ring har en flackare kurva. Detta beror på att förhållandet i pris mellan betong och konventionellt armeringsstål inte är lika stort som mellan rostfritt armeringsstål och betong.

Ett ökat tvärsnitt ökar de krympspänningar som uppkommer när betongen.

För att råda bukt på detta kommer den längsgående krymparmeringen behöva ökas ju grövre tvärsnittet blir. Broarna med modern injekteringsbetong har här flera fördelar. Då brofarbanan har utformats med ursparningar minskar den volym betong som krymper, vilket ger lägre behov av krymparmering. Dessutom utvecklar den moderna injekteringsbetongen betydligt mindre temperatur- och krympspänningar på grund av dess låga cementhalt. Sammantaget medför detta att mängden längsgående krymparmering i tvärsnittet kan minskas.

Diagram 2 visar också att merkostnaden för att en bro med injekteringsbetong och rostfri armering endast är cirka 1 000 kr/m² om tvärsnittet utformas så att denna materialkombinations fördelar nyttjas fullt ut. För föreliggande bro skulle merkostnaden sparas in direkt om en miljökostnad på cirka 6 kr/kg koldioxid användes vid utvärdering av anbud. Studien visar också att alternativet med rostfri armering och injekteringsbetong blir lönsamt redan vid den första omisoleringen.

Om lågnicklade rostfria stål typ OutoKumpu LDX 2101 används (30 till 35 kr/kg) skulle merkostnaden minska med cirka 750 kr/m² (hela bron i rostfri armering). Investeringskostnaden skulle då vara cirka 16 750 kr/m², vilket kan jämföras med 16 500 kr/m² för konventionell armering och betong. Merkostnaden för en hel bro utförd med rostfri armering av typ LDX 2101 skulle då vara cirka 250 kr/m², vilket är inom felräkningsmarginalen.

Att förspänna broarna byggda med modern injekteringsbetong är effektivt.

Förspänningen minskar behovet av tvärkraftsarmering. Spännarmeringen gör det även enklare att utforma brofarbanans Bygg & teknik 7/11

tvärsnitt då det endast raka stänger placeras i tvärsnittet istället för bockning och anpassning av byglar. Spännarmeringen placeras i rostfria foderrör som injekteras och som därigenom garanterar ett effektivt korrosionsskydd för spännarmeringen.

Då broarna med konventionell betong har beläggning och kantbalkar som kräver underhåll kostar dessa broar mer att underhålla än broarna som utförda med rostfri armering och modern injekteringsbetong utan beläggning och kantbalkar.

Diagram 3 visar på den totala skillnaden i underhållskostnad kronor per kvadratmeter under 120 år. Den totala underhållskostnaden har summerats och fördelats per år.

Diagram 3 visar att skillnaden i underhållskostnad är stor mellan de två olika brotyperna. Detta beror främst på två anledningar. Den ena är antalet underhållsåtgärder som krävs under brons livslängd.

Beläggningen förväntas ha en livslängd på cirka 30 och kantbalkarna förväntas ha en livslängd på cirka 40 år, vilket innebär tre byten av både beläggning och två byten av kantbalkar under 120 år. När be-

läggning eller kantbalkar byts ut innebär det att gammal beläggning eller kantbalk ska tas bort och ersättas med ny. Broar utförda med modern injekteringsbetong utan beläggning och kantbalkar behöver inte mer än noll till två lamellsågningar av brobaneplatta för utjämning av hjulspår, se diagram 1. Mindre underhållsarbeten innebär en minskad kostnad. Den andra anledningen till ökad underhållskostnad för broarna utförda med konventionell betong är materialåtgången. När en beläggning byts ut måste en ny läggas dit, likaså gäller kantbalkarna. För broarna utförda utan beläggning och kantbalkar behövs inget nytt material. Det bör dock poängteras att inga trafikantkostnader, kostnader för störningar eller kostnader för koldioxidbelastning av omdirigerad trafik (längre körsträcka) eller ökat slitage på andra vägar ingår.

Antaget att de konventionella broarna och de utförda med modern injekteringsbetong behöver det underhåll och medför de underhållskostnader som visas i diagram 3, blir den totala kostnaden per kvadratmeter för respektive bro efter 120 år enligt diagram 4 på nästa sida. Diagram 4 visar att kostnaderna per kvadratmeter för broar utförda med konventionell betong ökar avsevärt jämfört med diagram 2.

Diagrammen visar entydigt på kostnaderna för underhåll bör inkluderas i en kalkyl för en bro. Även om tätskikt och kantbalkar endast byts en gång är det alternativet med injekteringsbetong och rostfri armering lönsamt.

Ovanstående exempel visar att det är viktigt att hitta materialkombinationer och detaljlösningar som medför att underhållsbehovet kan minskas. Det redovisade exemplet visar att det bör gå att utforma broar så att de behöver mindre underhåll genom att hitta alternativa lösningar för till exempel beläggning och kantbalkar.

Dimensioneras broar efter L100, vilket innebär en förväntad livslängd på 120 år, bör den slutgiltiga totalkostnaden för

Diagram 3: Underhållskostnad för en bro utförd med konventionell betong (med beläggning och kantbalkar) och en bro utförd med modern injekteringsbetong (utan beläggning och kantbalkar). I jämförelsen har beläggningar bytts ut tre gånger och kantbalkar bytts ut två gånger för den konventionella bron.

Brobaneplattan har lamellsågats en gång på bron utförd med modern injekteringsbetong.

37

Diagram 4: Totalkostnad för olika tvärsnitt efter 120 år inräknat det underhåll som visas i diagram 3. RF anger att bron innehåller rostfri armering. bron ses över så att bron från början utförs på ett så kostnadsoptimalt sätt som möjligt.

Miljö. Diagram 5 visar koldioxidutsläppen för cement och stål i broar utförda med konventionell betong och broar utförda med modern injekteringsbetong.

Koldioxidbelastning av beläggning och tätskikt ingår ej. I diagram 5 syns det tydligt att utsläppen för cement för broar utförda med modern injekteringsbetong är mindre än för de utförda med konventionell betong. Detta beror främst på att cementhalten i den moderna injekteringsbetongen är drygt 40 procent lägre än för konventionell betong, men beror även på ursparningarna i brofarbanan vilket reducerar den totala mängden betong.

När stål produceras ger det upphov till en större miljöpåverkan per kilogram material än vid produktion av cement. Detta gör att broarna kan utföras med tjockare tvärsnitt och mindre böjarmering till en viss punkt för att minimera mängden koldioxid. Diagram 5 visar mängden koldioxidutsläpp för cement och stål i respektive tvärsnitt för broar utförda med konventionell betong och modern injekteringsbetong. Linjerna som visar koldioxidutsläpp för stål har parabelformad karaktär och flackar ut mot slutet, medan linjerna för cement rätlinjigt ökar. Detta beror på att mängden betong ökar för större tvärsnitt. Större tvärsnitt innebär ökad egentyngd och att mer armering i tvärsnitten kommer att behövas. Det är därför är det inte effektivt ur miljösynpunkt att dimensionera tvärsnitt för tjocka, vilket diagram 6 visar.

För att få branschen till att leva upp till de miljökrav som explicit ställs och de råd som finns i TR Bro skulle till exempel en koldioxidskatt kunna införas på byggnadsmaterial. Detta skulle medföra ett större intresse hos beställare, entreprenörer och konsulter att använda sig av material som har ett mindre koldioxidutsläpp och/eller söka andra lösningar för att reducera koldioxidbelastningen av bron.

38

I studien av koldioxidbelastning ingår inte effekten av en trafikavstängning. Antag att en bro med årlig dygnstrafik 3 000 stängs av i 100 dagar för ett utbyte av kantbalkar och tätskikt. Om avstängningen resulterar i fem kilometer längre resväg medför detta att cirka 15 000 km körs i onödan varje dag. Efter 100 dagar har 1 500 000 km körts i onödan, vilket ger en koldioxidbelastning (0,1 kg/km) på cirka 150 ton! Om 0,2 kg/km antas erhål-

ler vi en koldioxidbelastning på 300 ton, det vill säga uppemot tio gånger större än koldioxidbelastningen av uppförandet.

Om resvägen ökar med 0,5 km ökar belastningen med samma mängd som åtgick vid uppförandet. Exemplen påvisar entydigt vilken negativ miljöeffekt som en totalavstängning av bro kan ge samt nyttan av att bygga broar med så lite underhållsbehov som möjligt.

Sammanfattningsvis erhålls det minsta totala koldioxidutsläppet från de broar som har en tvärsnittshöjd mellan 0,35 till 0,4 m och är utförda med modern injekteringsbetong och rostfri armering.

Produktion. Att gjuta med modern injekteringsbetong kan anses vara omständigt istället för att gjuta med konventionell betong. Att bygga den form som krävs för att gjuta med modern injekteringsbetong kräver större noggrannhet för att den ska bli tät. Även fyllnad av ballast kan bi ett extra moment då denna måste fyllas i formen separat med försiktighet för att inte skada eller rubba de armeringsstål som ligger i formen. I andra fall kan najning även bli lättare då armeringsjärn läggs direkt på ballast. Vid flera armeringslager kan armering och ballast läggas i successivt.

Tidsmässigt är det fördelaktigt att gjuta med injekteringsbetong eftersom ingen

Diagram 5: Koldioxidutsläpp för stål och cement för respektive tvärsnitt för broar utförda med konventionell betong och modern injekteringsbetong.

Diagram 6: Totalt koldioxidutsläpp för både stål och cement för hela broar som funktion av tvärsnittshöjd.

Bygg & teknik 7/11

tid med betongbil måste passas, utan gjutning kan ske när formen är klar.

Tid bör sparas in när spännarmering används istället för att bocka och placera den bygelarmering som används i de konventionella broarna.

Logistiskt kan det vara ett problem att gjuta med modern injekteringsbetong eftersom det material som används vid gjutning ofta förvaras på byggarbetsplatsen. Även pumpar och silo ska förvaras på byggarbetsplatsen, se figur 5. Vid större byggarbetsplatser och där stora volymer betong ska gjutas är det fördelaktigt att använda sig av modern injekteringsbetong. Är det en liten arbetsplats där stora volymer ska gjutas kan det vara problematiskt att få plats med nödvändigt material och materiel. Dock kan en portabel silo och pump användas vid gjutningar upp till 15 m³.

Slutsatser. Byggs broarna utan beläggning och kantbalkar kan omfattande kostnader för såväl material som underhåll sparas. Om de nya rostfria materialen som LDX 2101 används är merkostnaden vid nyproduktion försumbar. Vidare kan betydande trafikantkostnader sparas om längre avstängningar (omisolering och kantbalksutbyten) kan undvikas.

Dimensioneras broar efter L100 bör totalkostnaden (livscykelkostnaden) för bron ses över innan den uppförs och i dagsläget tycks inte den slutgiltiga underhållskostnaden ha uppmärksammast.

Det går att minska det totala koldioxidutsläppet genom att minska mängden cement och stål i broar. Detta kan göras genom att optimera tvärsnittshöjden, använda modern injekteringsbetong istället för konventionell betong. Ursparningar kan göras i bron för att minska den totala volymen betong och spännarmering kan användas istället för bygelarmering för att minska mängden stål.

Figur 5: Silo och pump för moder injekteringsbetong.

FOTO: NIKLAS N BERGSTRÖM

Miljöbelastningen av en avstängning kan bli mycket stor om en omdirigering av trafiken är nödvändig. Detta bör beaktas vid projektering och upphandling.

För att få samtliga aktörer att bidra till att bygga mer miljömedvetet skulle en koldioxidskatt kunna användas. Även inverkan av framtida trafikavstängningar skulle kunna inkluderas i studien och därigenom skulle det bli mer intressant att använda material och byggteknik som har lägre miljöpåverkan vid såväl uppförande som i drift.

I dagsläget kräver produktion med modern injekteringsbetong större vid formbyggande. Om däremot en prefabricerad lösning på plattrambroar som kan utföras industriellt tas fram skulle formbyggandet förenklas och totalpriset bli lägre.

En tidsplan är lättare att revidera då tider inte är lika styrda av leverans med betongbil och pumpbil. Gjutningen kan utföras när allt och alla finns på plats.

Figur 6: Alternativt utförande på byte av befintlig beläggning och kantbalkar.

Bygg & teknik 7/11

Beroende på vilken typ av gjutning som ska utföras så finns det föroch nackdelar med både konventionell betong och modern injekteringsbetong. Vid en stor arbetsplats där stora volymer betong ska gjutas är modern injekteringsbetong mycket fördelaktigt. När arbetsplatsen har ont om plats och stora volymer betong ska gjutas kan den moderna injekteringsbetongen medföra logistiska problem. Dock kan gjutningar upp till 15 m³ göras med en mobil silo och pump.

Förslag på fortsatta studier. Rapporten som genomfördes avhandlade endast delar av de kostnader och den miljöpåverkan som plattrambroar står för. För att få en bredare bild av dessa faktorer föreslås att fullständiga livscykelanalyser och analyser av livscykelkostnader genomförs. Vid dessa bör effekten av att kvarvarande livslängd inkluderas. Troligtvis är livslängden för en bro med rostfri armering väsentligt längre än 120 år varför restvärdet (ekonomiskt och miljömässigt) bör inkluderas i studien.

Vidare bör användandet av rostfri armering i endast vissa delar av bron undersökas. Ett exempel kan vara att endast använda rostfri armering som överkantsarmering.

Nya rostfria materia, typ LDX 2101,l har utvecklats med lägre nickelhalter. Priset för dessa är betydligt lägre än för den autentiska armeringen som använts i föreliggande studie. Inverkan av dessa material bör givetvis studeras noggrannare.

Livscykelkostnadsanalyser för en plattrambro med räntor, inflation och trafikantkostnader bör också utföras.

Undersökning om vilken inverkan beläggning och dess utbyten har på miljö.

Både material och utförande bör studeras.

Undersökning om broar går att utföra med mindre material, exempelvis med hjälp av större ursparningar.

Industriell hantering av injekteringsbetong bör studeras. Hur kan metoderna effektiviseras? Kan man använda portabla prefabstationer vid utbyggnad av en vägsträcka? När en ny vägsträcka anläggs, kan eventuella bergsmassor som sprängs bort krossas och tjäna som ballast i de broar som behöver anläggas längs den nya vägsträckan?

Vid utbyte av befintliga broars beläggning och kantbalkar skulle en pågjutning och nya kantbalkar med modern injekteringsbetong och rostfriarmering kunna ersätta den skadade beläggningen och de skadade kantbalkarna, se figur 6. Rätt utförd skulle den tekniken kunna användas på de befintliga plattrambroarna i Sverige (Trafikverkets drygt 6 000 stycken) och därigenom skulle dess framtida underhållsbehov kunna reduceras och miljöbelastningen av till exempel framtida avstängningar undvikas.

■ 39

Säker bedömning av hållfasthetsutvecklingen i betong vid tillämpning av mognadsbegreppet Mognadsbegreppet för härdande betong utvecklades ursprungligen i England för att bedöma hållfasthetsutvecklingen vid förhöjda härdningstemperaturer. I Norden anammades mognadstekniken snabbt som en kraftfull metodik att bedöma skyddet mod tidig frysning samt hur snabbt formen kunde rivas under vintergjutningsmiljö eller vid kall väderlek. Det framkom olika hjälpmedel för både planering av och uppföljning av betonggjutningar.

För cirka två decennier sen skedde ytterligare ett intressant utvecklingssteg, som innebar en övergång från användning av så kallade objektkuber ute på byggarbetsplatser till att man gjuter in termotrådar för mätning av temperaturer, och via mognadstekniken beräknar hållfastheter. Denna teknik är numera vanlig i Sverige i samband med olika villkor kopplade till hållfasthetsutvecklingen. Behovet av att vidareutveckla metodiken finns idag, eftersom vi successivt breddar vårt sortiment av betonger, till exempel för att minska koldioxidbelastningen.

Allmänt för bestämning av hållfasthetsutveckling i betong. Det finns två viktiga

situationer då man vill bedöma hållfasthetsutvecklingen för en betonggjutning: I. Förhandsberäkning av temperatur och hållfasthetsutveckling för planering av gjutningen inklusive erforderliga åtgärder II. Uppföljning av en gjutning för att bestämma tider för uppnåendet av förvalda hållfasthetsvillkor.

I det första fallet måste man känna tre funktioner: 1. Mognadsfunktion 2. Hållfasthetsutveckling vid referenstemperaturen 3. Värmeutvecklingen vid betongens härdning och i det andra fallet räcker det att veta de två första funktionerna, eftersom man då utgår från resultatet av värmeutvecklingen genom mätning av temperaturen.

Detta senare kan ibland något oegentligt betecknas som ”mognadsgradsmätning”.

Mognadsfunktion. Man upptäckte i England, McIntosh (1949), Nurse (1949 och Saul (1951), att den tidsintergrerade ytan i temperatur-tid-diagrammet entydigt kunde kopplas till betongens mognadsutveckling, om nedre temperaturgränsen (eng. datum temperature) valdes till cirka -10 °C. Det kan tolkas som all temperatur i betongen över cirka -10 °C gynnar betongens härdningsförlopp. Denna upptäckt anammades snabbt i norden som en teknik att bedöma betongens mognad och hållfasthet vintertid och vid gjutning i kall väderlek, Bergström (1953), Rastrup (1954) och Nykänen (1956). I Sverige gick det under beteckningen TT-faktor-metoden (TT är förkortning för temperatur-tid) och det kan beskrivas med ekvationen T - T0 βT = –––––– Tref - T0 och te = ∫ βT • dt t

Artikelförfattare är Jan-Erik Jonasson, Henrik Bäckström och Peter Fjellström, Luleå tekniska universitet, Luleå.

40

(1)

(2)

där βT är en temperaturberoende hastighetsfaktor (vanligen kallad ”mognadsfunktion” i internationell litteratur); T är betongtemperatur, °C; T0 är undre temperaturgräns, vanligen lika med -10 °C; Tref är referenstemperaturen, vanligen lika med 20 °C; och te är ekvivalent tid, s, h eller d.

Ekvivalent tid kan tolkas som tiden kopplad till betongens mognad som om härdningstemperaturen hela tiden varit

lika med (”ekvivalent med”) referenstemperaturen.

Ekvation (1) användes fram till mitten av 1970-talet, då man i Danmark, Freisleben, Hansen & Pedersen (1977), och Sverige, Byfors (1980), kom fram till att temperaturkänsligheten bättre kunde beskrivas med en så kallad Arrheniusekvation enligt

( (

))

1 1 βT = exp θ • –––– - –––––– (3) 293 T +273 där θ är ”aktiveringstemperatur”, K, är lika med E/R med E är lika med aktiveringsenergi, J/mol, R är den allmänna gaskonstanten, 8,314 J/(mol K).

Ekvation (1) är en empirisk upptäckt, och ekvation (3) uttrycker en termisk aktivering via begreppet aktiveringsenergi, det vill säga i detta läge kunde man konstatera en fysikalisk anknytning till temperaturfaktorn βT. Dock är denna senare tolkning stringent endast om E eller θ är lika med en konstant, och vid betonghärdning ger utvärdering av försök att E eller θ vanligen behöver uttryckas som en funktion av temperaturen. Trots detta är det formellt lämpligt att använda ekvation (3), och man kan generellt uttrycka temperaturberoendet, Jonasson (1984), enligt

(

)

κ E 30 –– = θ = θref –––––– 3 R T + 10

(4)

där θ och κ3 är konstanter, som utvärderas från försök med härdande betong.

Idag börjar olika typer av blandcement och inblandningar av tillsatsmaterial komma fram på marknaden, vilket kommer att leda till att ekvation (4) behöver kalibreras för dessa nya cementer/betonger. Detta är också ett krav i nya europanormen (SS-EN 13670:2009 Betongkonstruktioner – Utförande) för tillämpning av mognadsmetodiken.

Hållfasthetsutveckling vid referenstemperaturen. Hållfastheten vid referenstemperaturen, Tref, är en beskrivning av tendenshållfastheten, och kan beskrivas dels som en referenshållfasthet, dels som en korrigering vid förhöjd temperatur, se vidare Jonasson m fl (2010).

Framtagning av både mognadsfunktionen och hållfasthetsutvecklingen kan ske genom provning av hållfasthetsutveckling vid varierande härdningstemperaturer, se figur 1, där temperaturnivåerna 5 °C, 20 °C och 45 °C valts vid utförandet Bygg & teknik 7/11

Figur 1: Illustration av härdning av betongprovkroppar vid olika temperaturnivåer.

ring. Priset man får betala är att man, för att kunna göra en utvärdering, måste veta hur mycket värme som avgått från betongprovet till omgivningen under testperioden. Som hjälp för att bestämma värmeavgången kan man göra en artificiell uppvärmning efter att hydratationsvärmen provningsteknisk stannat av, se det sista avsvalningsförloppet i figur 5.

För att kunna utvärdera hydratationsförloppet uttryckt som funktions av ekvivalent tid, se ekvation (2), måste mognadsfunktionen vara känd, vilket här innebär att förloppet i vänstra delen av figur 3 måste vara känd. Då kan man, med hjälp av den naturliga temperaturutvecklingen och det naturliga avkylningsförloppet i figur 5, göra en utvärdering av hydratationsvärmen, se vidare Ekerfors & Jonasson (2000). För här visat fall presenteras den utvärderade hydratationsvärmen i figur 6.

Tillämpning av mognadsbegreppet vid gjutning av betongkonstruktioner

Figur 2: Registrerade härdningstemperaturer och mätta hållfastheter för försök vid temperaturnivåerna 5 °C, 20 °C och 45 °C. Gjuttemperaturen före placering i olika vattenbad var i aktuellt fall cirka 20 °C.

Figur 3: Resulterande mognadsfunktion och referenshållfasthet för testresultaten visade i figur 2. av försöksserien. Resulterande temperaturer och mätta hållfastheter visas i figur 2. Notera att samtliga provkroppar gjutits från en och samma betongblandning för att undvika lokala skiljaktigheter mellan olika blandningar.

Utvärdering av mognadsfunktion och hållfasthet, med hjälp av ekvationerna presenterade i Jonasson m fl (2010), visas i figur 3, där resulterande funktioner anges som ”calculated”. Just i detta exempel uppkom inget hållfasthetstapp vid förhöjd temperatur, vilket är typiskt för relativt Bygg & teknik 7/11

långsamhårdnande portlandcement.

Betongens hydratationsvärme. En relativt enkel metod att bestämma betongens hydratationsvärme är att betongprovet placeras i en välisolerad låda, se figur 4 på nästa sida, vilket brukar benämnas en semi-adiabatisk mätning till skillnad från en adiabatisk situation, där ingen värme avgår till omgivningen. En adiabatisk situation går inte att åstadkomma utan reglering av temperaturen i provkroppens omgivning, medan en semi-adiabatisk situation kan ske helt utan regle-

Förberäkning av temperatur- och hållfasthetsförlopp. Med information av mognadsfunktion, hållfasthetsförlopp och hydratationsvärme kan man göra temperaturberäkningar och utifrån temperaturerna beräkna hållfasthetsutveckling i godtycklig position i en konstruktion.

Detta kan användas vid planering av gjutningar, till exempel val av: ❍ betong ❍ gjutsekvens ❍ isolering vid behov ❍ kylning vid behov ❍ värmning vid behov.

Man kan med relativt enkla beräkningar, typ Hett 97 (fritt program via Cementa), snabbt göra serieberäkningar med variation av många parametrar och sätta tid och pengar på olika val som ett rationellt led i planeringen av godtyckliga gjutningar i relation till olika hållfasthetskrav, bland annat för bedömning av formrivningstider, tider fram till uppspänning eller tider till yttre belastning av konstruktionen. Man får också ett rationellt underlag att bedöma vad som händer om lufttemperaturen eller vindhastigheten ändras. Det finns på den svenska marknaden också relativt enkla program för temperaturberäkning i två dimensioner, vilket behövs om man mer exakt ska räkna effekter av kylrör och värmekablar.

Uppföljning av hållfasthet i konstruktion genom temperaturmätning. Utifrån mätta temperaturer kan man med mognadsmetodiken med hjälp av känd mognadsfunktion och känt hållfasthetsförlopp inklusive eventuellt hållfasthetstapp vid förhöjd härdningstemperatur bedöma hållfastheten exakt i de punkter man registrerar temperaturen.

Ett exempel på en sådan temperaturmätning och direktberäkning av hållfast41

Figur 4: Schematisk skiss av en semiadiabatisk utrustning, där betongen placeras inuti en välisolerad låda.

Figur 5: Temperaturförlopp för en semi-adiabatisk mätning inklusive temperaturförloppet efter uppvärmning till en temperatur något högre än det naturliga förloppet.

Figur 6: Utvärderad hydratationsvärme utifrån semi-adiabatiska forsök i enlighet med metodiken visad i figur 5. het i en ”mognadsgradsmätare” visas i figur 7 överst på nästa sida, där gjutningen var en reparation av en brodetalj, och kravet att släppa på trafiken var att hållfastheten 28 MPa skulle uppnås. I denna mätning genomfördes också en mätning i en 42

150 mm provkub lagrad i närheten av konstruktionen, och som framgår av mätningarna hade provkubens temperatur närmat sig omgivningstemperaturen redan efter cirka två dygn. Motsvarande hållfastheter visas i högra delen av figuren, och uppnåendet av 28 MPa i konstruktionen skedde vid cirka sju dygn och i provkuben vid cirka nio dygn, det vill säga hållfastheten i kuben uppnås med en tidsfördröjning av cirka 30 procent jämfört med i konstruktionen.

Till detta ska tiden för transport av provkuben, provtryckning och återrapportering av resultatet

adderas.

Situation i figur 7 är relevant för många betonggjutningar och användningen av objektkuber kan ge tidsfördröjningar i storleksordningen 30 till 40 procent, varför användningen av temperaturregist-

reringar och omräkning till hållfastheter via mognadsmetodiken kan i vissa lägen, speciellt vid stora arbeten med många gjutetapper, innebära stora tidsbesparingar. Dessutom fångas omslag i omgivande temperatur på ett korrekt sätt i relevanta punkter i konstruktionen, vilket gör att formrivningar, uppspänningar och andra åtgärder kan ske på ett säkert sätt, även vid drastiska temperatursänkningar i omgivande temperatur. Detta är grunden till att Trafikverket (egentligen dåvarande Vägverket) i Sverige redan för cirka tjugo år sedan accepterade temperaturmätning och omräkning till hållfastheter som en säker metod att bedöma hållfasthet i konstruktion under pågående härdning.

Slutkommentarer

Situationen i Sverige har hittills varit att vi har relativt liten variation av sammansättningen av kommersiella betonger samtidigt som betongfabrikerna uppvisar liten egenskapsvariation vid tillverkning av betong. Detta har lett till att behovet att kontrollera olika egenskaper för en betongleverans har upplevts väldigt lågt, och man har kunnat utgå från i förväg kända funktioner, till exempel i form av tendenskurvor för hållfasthetsutvecklingen och någorlunda kända spridningsmått.

Situationen kan dock komma att förändras, bland annat då branschen har krav att tillverka betonger med lägre koldioxidbelasting, vilket sannolikt kommer att öka utbudet av kommersiella betonger, vilket kan leda till större variationer i olika betongegenskaper. Detta leder då till att användningen av mognadsmetodiken i framtiden måste kompletteras med ett system att, vid behov, kontrollera egenskaper för tillämpning av översättning från temperatur till hållfasthet för de betonger som faktiskt levereras till arbetsplatserna.

Framtagandet av erforderliga materialegenskaper (mognadsfunktion, hållfasthetsutveckling respektive hydratationsvärme) sker idag på ett fåtal ställen i Sverige samtidigt som utvärderingen i stort sett utförs manuellt inom en begränsad grupp personer. För att möta det framtida ökande behovet måste dels försöksmetodiken utvecklas till att bli mer systematiserad samtidigt som utvärderingen måste, i väsentligt högre grad än idag, automatiseras med bibehållen hög kvalitet i framtagna egenskaper.

Då man i övriga Europa, speciellt utanför Skandinavien, mest använder objektkuber för bedömning av hållfasthet i konstruktion, kan användningen av mognadsmetodiken vara ett område för svensk teknikexport, och i så fall måste sannolikt en metodik att bedöma egenskaper för levererad betong ingå i konceptet.

■

Referenser

S. G. Bergström (1953): Curing temperature, age and strength of concrete. MagaBygg & teknik 7/11

Figur 7: Temperaturmätningar och beräknade hüllfastheter med hjälp av en �mognadsgradsmätare� vid reparation av en brodetalj. zine of Concrete Research, 5(14), 61, 1953.

J. Byfors (1980): Plain concrete at early ages. Swedish Cement and Concrete Research Institute, Fo/Research 3:80, Stockholm 1980.

K. Ekerfors & J. E. Jonasson (2000): Maturity development in young concrete – Temperature sensitivity, strength and heat development. Nordic Concrete Research No. 25, 2/2000.

P. Freisleben Hansen & E. J. Pedersen (1977): Maturity Computer for Controlled Curing and Hardening of Concrete. Nordisk Betong, 1, 19, 1977.

J. E. Jonasson (1984): Slipform Construction – Calculations for assessing protection against early freezing. Swedish Cement and Concrete Research Institute, Fo/Research 4:84, Stockholm 1984.

J. E. Jonasson, P. FjellstrÜm & H. BäckstrÜm (2010): Inverkan av variabel härdningstemperatur pü betongens hüllfasthetsutveckling. Bygg & teknik, nr 6/2010, Stockholm.

J. D. McIntosh (1949): Electrical curing of concrete. Magazine of Concrete Research, 1(1), 21, 1949.

R. W. Nurse (1949): Steam curing of

concrete. Magazine of Concrete Research, 1(2), 79, 1949.

A. Nykänen (1956): Hardening of concrete at different temperatures, especially below the freezing point. In the proceedings of Winter Concreting – Theory and practice, RILEM Symposium, Copenhagen 1956.

E. Rastrup (1954): Heat of hydration in concrete. Magazine of Concrete Research, 6(17), 79, 1954.

A. G. A. Saul (1951): Principals underlying the steam curing of concrete at atmospheric pressure. Magazine of Concrete Research, 2(6), 127, 1951.

SuperCormed muskler av stül 3UPER#OR ŸS TBNMJOHTOBNOFU GÎS TUPSB SÎSCSPBS BW LPSSVHFSBU TU½M

Produkter pü väg frün ViaCon

,POTUSVLUJPOFO LŸOOFUFDLOBT BW TUZSLB PDI GMFYJCJMJUFU %FTT GPSN PDI M½HB WJLU CJESBS UJMM FOLFM IBOUFSJOH PDI NPOUFSJOH PDI HÎS EFO C½EF TNJEJH PDI CJMMJH BUU USBOTQPSUFSB

Supe Su perC rCor or Booxx-C Cul ulvert veerrtt frĂĽĂĽnn ViaaCo fr Con

Gabi Ga bion oner er frĂĽ rĂĽn ĂĽn ViiaCon V aCon aC on

4DIBLUBSCFUFU NJOTLBS PDI EFU ÙOOT PGUBTU JOHB CFIPW BW TŸSTLJMEB GZMMOBETNBTTPS #SPO ŸS EFTTVUPN VOEFSI½MMTGSJ VOEFS IFMB TJO M½OHB MJWTMŸOHE .FE BOESB PSE FUU UFLOJTLU FLPOPNJTLU PDI NJMKÎNŸTTJHU JOUSFTTBOU BMUFSOBUJW WJE CZHHOBUJPO BW CSPBS PDI ($ QPSUBS 3JOH PTT T½ CFSŸUUBS WJ NFS

7ÂźYFM & QPTU 8FCC Bygg & teknik 7/11

WJBDPO!WJBDPO TF XXX WJBDPO TF

LidkÜping Gävle Stockholm

Lycksele Kungälv GÜteborg

EslĂśv MalmĂś

43

Betongtekniska möjligheter med mineraliska tillsatsmaterial I följande artikel ges en kort introduktion till slagg och flygaska och hur dessa påverkar färsk, hårdnande och hårdnad betong. Den flygaska och slagg som använts i de försök och projekt som redovisas i denna artikel är Warnow Füller (flygaska) och Slagg Bremen.

slagg och stenkolsflygaska andra mineraler (bland annat Fe2O3, MgO, K2O) och spårämnen av tungmetaller i halter liknande det som återfinns i cement. Medans flygaskan består av runda partiklar, se figur 2, består cement och slagg av kantiga partiklar som ett resultat av malningen av klinkern/granulaten. Kornstorleksfördelningen, eller finheten, varierar för olika produkter men generellt så har både flygaska och slagg en finhet som är jämförbar med cement, se figur 3. På samma sätt som för cement så är både slagg och flygaska mer reaktiv ju finare de är.

Användningen av mineraliska tillsatsmaterial måste ske baserat på vilka egenskaper som eftersträvs och givetvis med beaktande av den miljö som betongen ska användas i (det vill säga exponeringsklasser) och vilken dosering som då är lämpligt i kombination med det cement som ska användas. Härdningsförhållandena är också viktiga att beakta då vissa mineraliska tillsatsmaterial kan behöva utökad fukthärdning och/ eller minsta tid innan de exponeras för att den potentiella bestänFigur 1: Portlandcement och tillsatsmaterialens digheten ska uppnås, se bland anplacering i trefasdiagram. nat Concrete Society (1991).

Att tillsätta olika mineraliska tillsatsmaterial för att påverka och i vissa avseenden förbättra betongens egenskaper är inget nytt påfund. Men i och med ökade krav på att minska energiförbrukningen och koldioxidutsläppen och med introduktionen av miljöklassade byggnader till exempel LEED och BREEAM (där det ställs krav på användning av slagg eller flygaska) har detta aktualiserats i Sverige. De bindemedel som används till betong kan generellt klassificeras enligt följande: ● Hydrauliska material, till exempel portlandcement. ● Latent hydrauliska mineraliska tillsatsmaterial, till exempel mald granulerad masugnsslagg (hädanefter benämnt slagg). ● Puzzolana mineraliska tillsatsmaterial, till exempel silikastoft, flygaska och naturliga puzzolaner (till exempel vulkanisk aska).

Skillnaden mellan dessa bindemedel är att ett hydrauliskt material binder och hårdnar efter tillsats av vatten, och detta både i såväl luft som vatten. Ett latent hydrauliskt material erfordrar, för bindning och hårdnande, utöver vatten tillsats av en mindre kvantitet av en alkalisk aktivator (detta kan vara annat än kalciumhydroxid, Ca(OH)2). Halten kalciumoxid (CaO) i dessa material är tillräcklig för att kalciumsilikathydrater (C-S-H) bildas när reaktionerna har satts igång. Ett puzzolant

Artikelförfattare är Oskar Esping, Ingemar Löfgren och Anders Lindvall, Thomas Concrete Group AB C.lab, Göteborg.

44

material, å andra sidan, binder och hårdnar endast i närvaro av vatten och löslig Ca(OH)2, vilken bildas till exempel vid hydratationen av portlandcement.

Slagg, som är en restprodukt vid tillverkning av råjärn, är i princip sammansatt av samma oxider som portlandscement, det vill säga basiska oxider av kalcium (CaO), och sura oxider av kisel (SiO2) och aluminium (Al2O3). Stenkols-

Användning av mineraliska tillsatsmaterial enligt gällande standarder

Figur 2: Flygaskepartiklar.

flygaska, som är en restprodukt från kolpulvereldade kraft- och värmeverk, har en sammansättningen som varierar beroende på kolets sammansättning, men i huvudsak består stenkolsflygaska av aluminiumsilikatglas. Den kemiska sammansättningen av de viktigaste huvudmineralerna kan redovisas i ett trefasdiagram med CaO, Al2O3 och SiO2 på axlarna, se figur 1. Förutom huvudmineralerna innehåller både

Användningen av mineraliska tillsatsmaterial vid betongtillverkning regleras i SS-EN 206-1 och SS 137003. I SS-EN 206-1 definieras tillsatsmaterial som ett finfördelat material som används i betong för att förbättra vissa egenskaper eller för att erhålla speciella egenskaper. Standarden behandlar två typer av oorganiska tillsatsmaterial:

Figur 3: Kornstorleksfördelning (Slagg Bremen och flygaska Warnow Füller Rostock).

Bygg & teknik 7/11

● Nära inerta tillsatsmaterial (Typ I) – till exempel kalkfiller. ● Typ II Puzzolana – till exempel flygaska – eller latent hydrauliska tillsatsmaterial (typ II) – till exempel slagg.

Typ II tillsatsmaterial får enligt SS-EN 206-1 och SS 137003 inräknas i cementhalten och vattencementtalet, vilket görs med effektivitetsfaktorn k. Enligt SS 137003 är effektivitetsfaktorn följande: ● För silikastoft (som överensstämmer med SS-EN 13263-1) är k = 2,0 ● För flygaska (som överensstämmer med SS-EN 450-1) är k = 0,4 ● För granulerad masugnsslagg (som överensstämmer med SS-EN 15167-1) är k = 0,6 En högre k-faktor får tillämpas för en viss flygaska eller slagg i kombination med ett visst cement det kan påvisas att aktivitetsindex för flygaskan med aktuellt cement uppgår till minst 75 procent och för slaggen till minst 80 procent, se SS 137003. Om kraven på aktivitetsindex uppfylls får k-faktorn sättas till 0,5 för flygaskan respektive till 0,8 för slaggen.

Tanken med k-faktorn i SS-EN 206-1 är den ska beskriva att tillsatsmaterialens effektivitet och hur stor del av cementet de kan ersätta med avseende på beständighet. Utvärderingen av k-faktorerna sker vanligtvis genom att studera inverkan på tryckhållfastheten (som ju i och för sig är ett indirekt mått på betongens porositet) genom att bestämma tillsatsmaterialets aktivitetsindex (som anger förhållandet i hållfasthet för betong med tillsatsmaterial jämfört med en referens utan). Problemet med detta koncept är att det är ett antal faktorer som påverkar tillsatsmaterialens aktivitetsindex och det är till exempel beroende på dosering, typ av cement, betongens vattencementtal (vct), ålder, härdningstemperatur etcetera. Tillsatsmaterialen kan dessutom ha olika effekt på betongens beständighet med avseende på olika nedbrytningsmekanismer, till exempel så kan ett tillsatsmaterial ha negativ inverkan vad gäller karbonatisering medans det har en positiv inverkan på kloridinträngning. Eftersom SS-EN 206-1 är en föreskrivande standard har dessutom kfaktorerna valts med hänsyn till att de ska täcka in tillsatsmaterial som uppfyller minimikraven i standarderna (det vill säga ingen hänsyn tas till materialets kvalité) och i kombination med olika cement med varierande beskaffenhet. Intressant att notera är att om tillsatsmaterialen inblandas direkt i cementet så är k-faktorn oavsett alltid 1.

Den mängd slagg som får inblandas i betongen regleras i SS 137003 och är beroende av exponeringsklassen. För att tillgodoräkna sig k-faktorn (k) i beräkningen av vctekv gäller maximalt 100 viktprocent av CEM I mängden (eller 100 % • 1,05 av klinkerhalten), enligt SS 137003. För exempelvis en betong med vct-krav och byggcement (med en klinkerhalt av minst Bygg & teknik 7/11

80 procent) är denna gräns då 100 % • 1,05 • 80 % = 84 % av cemetvikten. Största totala mängd slagg av CEM I som får tillsättas för respektive exponeringsklass och cementtyp redovisas i SS-137003, och är: ● för X0 & XA1 230 % ● för XC1-XC2 150 % ● för XC3-XC4, XS1-XS2, XD1-XD2, XF1-XF3 & XA2 50 % ● för XS3, XD3, XF4 25% ● för XA3 bestäms mängden i varje enskilt fall.

För att tillgodoräkna sig k-faktorn i beräkningen av vctekv gäller maximalt 33 viktprocent flygaska av CEM I mängden (eller 33 % • 1,05 av klinkerhalten), enligt SS 137003. För exempelvis en betong med vct-krav och byggcement (med en klinkerhalt av minst 80 procent) är denna gräns då 33 % • 1,05 • 80 % = 27,7 % av cementvikten. Största totala mängd flygaska av CEM I som får tillsättas för respektive exponeringsklass och cementtyp redovisas i SS-137003, och är: ● för X0, XC1-XC4, XS1-XS2, XD1XD2, XF1-XF3 & XA1-XA2 50 % ● för XS3, XD3 & XF4 25 % ● för XA3 bestäms mängden i varje enskilt fall.

Mald granulerad masugnsslagg

av mald granulerad masugnsslagg sker enbart vid SSAB Merox anläggning i Oxelösund där cirka 50 000 ton produceras årligen (SSAB:s totala potentiella slaggproduktion är cirka 600 000 ton slagg). Detta kan jämföras med årsproduktionen av cement i Sverige som är cirka 2,5 miljoner ton, vilket innebär att den granulerade malda masugnsslaggen motsvarar cirka två procent av cementvolymen, se Stripple et al (2005).

De primära faktorerna som avgör slaggens reaktivitet är följande: a) Slaggens kemiska sammansättning b) Alkali koncentrationen i det reagerande systemet (porlösningen) c) Slaggens glashalt d) Slaggens och cementets finhet e) Temperaturen under hydratationen (främst i det tidiga skedet).

Inverkan på betongens egenskaper.

Inblandning av slagg påverkar både den färska, hårdnande och hårda betongen.

För den färska betongen leder slaggens slätare och tätare partikelyta till ett minskat vattenbehov och den bidrar positivt till förbättrad pump- och arbetbarhet och konsistensförlusterna minskar men betongens tillstyvnande förlängs. För den hårdnande betongen så är det främst värmeutvecklingen och hållfasthetstillväxten som påverkas. För slagg är den den totala adiabatiska värmeutvecklingen är i princip likvärdig med portlandcement fast värmeutvecklingen för slaggbetong sker långsammare. I en verklig konstruktion (där adiabatiska förhållanden inte råder) blir temperaturökningen mindre med slagg men risken för temperatursprickor

De latenta hydrauliska egenskaperna hos mald och granulerad masugnsslagg upptäcktes 1862 i Tyskland av Emil Langen, som visade att om man snabbt kylde (granulera) slaggsmältan från järnmasugnen och sedan malde denna samt blandade den med bränd kalk, kunde hög hållfasthet uppnås. Denna utveckling ledde till den första kommersiella produktionen av slagg-kalk-cement i Tyskland 1865.

Godhard Prüssig kombinerade slagg och portlandcement, vilket ledde till den första produktionen av portlandslagg-cement i Tyskland år 1892. Sedan dess har användningen av slagg varit omfattande, bland anna i många europeiska länFigur 4: Inverkan av slagginblandning på hållfasthet der, såsom Holland, dess tillväxt, för vctekv (med k = 1) och CEM II/A-LL. Frankrike, Storbritannien och Tyskland, dels som råvara för tillverkning av cement, beror även på hur de mekaniska egenskaoch dels som ett tillsatsmaterial i kombi- perna utvecklas och slagginblandning kan nation med portlandcement, släckt kalk, leda till minskad sprickrisk men det är benaturlig gips, eller anhydrit. Det tillverkas roende av dosering, se Ji (2008). Med idag årligen cirka 100 miljoner ton ökande mängd slagg så blir den tidiga granulerad masugnsslagg i världen till ce- hållfastheten lägre men vid 28 eller 56 ment- och betongproduktion och i Europa dygn är hållfastheten ofta likvärdig eller används årligen cirka 16,7 miljoner ton högre, se figur 4. I figur 5(a) på nästa till cement-/betongproduktion (se sida visas aktivitetsindex vid olika vctekv www.euroslag.org/pages/use.html), men i (med k lika med 1) och doseringar slagg Sverige är tillverkningen och använd- och i figur 5(b) redovisas de beräknade ningen av slagg begränsad. Tillverkning effektiva k-faktorerna (med avseende på 45

(a) (b) Figur 5 (a): Samband mellan aktivitetsindex (28 dygn) vid olika Vattenbindemedelstal (vbt) (det vill säga med k lika med 1) och doseringar med CEM II/A-LL (Byggcement Skövde). (b): Beräknad effektiv k-faktor (tryckhållfasthet) för Slagg Bremen i kombination med CEM II/A-LL (Byggcement Skövde) vid olika vctekv och dosering. tryckhållfasthet). Som framgår av resultaten är aktivitetsindexet beroende av både vattencementtal och slaggdosering och den beräknade k-faktorn blir högre vid låga vattencementtal och är lägre vid höga slaggdoseringar. För Slagg Bremen i kombination med CEM II/A-LL (Byggcement Skövde) är den effektiva k-faktorn (med avseende på tryckhållfasthet vid 28 dygn) betydligt högre än den kfaktor som anges i SS 137003 (där är k lika med 0,6 eller max 0,8 om så kan påvisas genom provning med aktuellt cement).

Vad gäller hårdnad betongen och beständighet så har slagg en stor potential då den skapar en mycket tät struktur då mängden kalciumhydroxidkristaller minskar och i stället ersätts av kalciumsilikathydrat (C-S-H) som bildas när slaggen hydratiserar. Då kalciumhydroxiden är porös, och ofta finns i riklig omfattning i gränszonen mellan ballastkornen och cementpastan, minskas kapillärporositeten och permeabiliteten avsevärt. Slaggbetongens ökade täthet i kombination med en ökad förmåga att binda klorider gör att denna typ av betong ofta används för konstruktioner i marin miljö; se bland annat Bertolini et al (2004), Thomas et al (2008) och Locher (2006). När betong med höga halter slagg karbonatiserar leder detta till att porstrukturen vid ytan blir grövre vilket ökar vattenabsorptionen, och för en betong som är utsatt för frysning och tining resulterar detta i en minskad frostresistens då en successiv ytavskalning kan ske. Det har visat sig att vid doseringar av cirka 25 till 30 procent slagg av cementvikten är inte frostresistensen försämrad, men vid högre doseringar kan frostavskalningen öka, se till exempel Locher (2006) och Utgenannt (2004).

För betongkonstruktioner utsatta för sulfater eller syror så har slaggen visat sig vara fördelaktig och bland annat i Storbritannien så föreskrivs höga slagginblandningar i ”aggressiv” mark, se BRE Speci46

al Digest 1 (2005). Slagg (och även flygaska) minskar risken för skadlig expansionen från alkali ballastreaktioner, men i Sverige saknas riktlinjer för hur mineraliska tillsatsmaterial ska beaktas. I Storbritannien finns riktlinjerna vid beräkning av alkaliteten (se BRE Digest 330, 2004).

Om mängden slagg är större eller lika med 100 procent så behöver bidraget från slagg ej medräknas, vid mindre än 25 procent så medräknas hela bidraget, och däremellan medräknas 50 procent av alkalibidraget från slagg. I Tyskland finns liknande riktlinjer, se Locher (2006), och med dessa kan den effektiva (eller potentiella) alkaliteten beräknas. Så trots att alkaliteten (Na2Oekv) för slagg är likvärdigt med byggcement (cirka 0,9 till 1,0 procent) blir den effektiva alkaliteten blir lägre för betong med slagg, se figur 6.

Med exempelvis 100 procent slagg och byggcement sjunker den effektiva alkaliteten från cirka 1,0 till 0,5 procent, se figur 6. För anläggningscement är motsvarande effekt mindre (från cirka 0,6 till 0,4 procent). Genom att reducera alkaliteten minskar risken för skadlig expansionen från alkali ballastreaktioner. Potentiellt reaktiv ballast kan vara flinta och opalhaltig ballast (exempelvis Skåne), kryptokristallin och deformerad kvarts (exem-

Figur 6: Beräkning av effektiv ekvivalent alkalitet vid olika doseringar slagg.

pelvis Stockholm), samt porfyrhaltig ballast (exempelvis Dalarna).

En ytterligare aspekt att beakta vad gäller slaggen är de estetiska/visuella egenskaperna. Då slaggen är ett mycket ljust material (i princip ett vitt pulver) får betongytorna en ljusare och varmare ton och särskilt vid en hög slagginblandning (mer än cirka 100 procent av cementvikten). I och med att slaggen reagerar med kalciumhydroxiden minskar även kalkutfällningen på ytan. Internationellt är det därför vanligt att arkitekter föreskriver slaggbetong för dess estetiska egenskaper, se Bennet (2007).

Stenkolsflygaska

Tekniken med att tillverka betong med flygaska (eller material som liknar flygaska) har använts i mer än 2000 år. Exempelvis i det antika Rom uppfördes flera byggnader med cement som bestod av kalksten och vulkanisk aska, som påminner om de flygaskor som används i modern betong. Den första moderna användningen av flygaska i betong var under 1930-talet när McMillan & Powers (1934) började undersöka om flygaska kunde användas som et bindemedel, det stora genombrottet kom när US Bureau of Reclamation valde att använda flygaska i Hungry Horse Dam i USA 1948. Dock var det först under 1970-talet som användningen av flygaska i betong ökade nämnvärt, mycket på grund av stigande energipriser som i sin tur resulterade i ökade cementpriser, Malhotra & Ramezanianpour (1994). Internationellt har flygaska använts i betong med goda resultat under en längre tid, exempelvis i Danmark, Norge, Tyskland, Storbritannien, Nederländerna, Polen, Kanada, USA och Australien, se till exempel Malhotra & Ramezanianpour (1994), Nilsson et al (1996), Rønning (2001) och Thomas & Matthews (2004). I Sverige har dock inte flygaska använts som bindemedel i betong i någon större utsträckning förrän under de senaste åren. En orsak till att användningen av betong med flygaska inte har varit så stor i Sverige är att erfarenheterna av betonger med flygaska inte har varit så goda, se till exempel Betonghandboken – Material (1994). Dock har mycket hänt sedan de undersökningar som finns redovisade i Betonghandboken – Material (1994) gjordes, bland annat används andra flygaskor med högre och jämnare kvalitet i dagsläget än de askor som användes under 1980- och 1990-talen. De flygaskor som används vid blandning av betong måste uppfylla de krav som finns i SS-EN 450, vilket betyder att askorna håller både en jämn och hög kvalitet. En viktig egenskap har varit halten restkol i flygaskan (det vill säga kol som inte förbränts). Halten av restkol bestäms genom att mäta flygaskans glödförlust (viktminskningen när upphettad till 950 °C) och höga halter restkol kan leda till Bygg & teknik 7/11

Betongreparation

Sprutbetong

Korrosionsskydd

M책lning och ytskydd

Reparationsbruk Rescon Mapei AB Smidesv채gen 10, 171 41 Solna Tel: +46 8 525 090 80 Fax. +46 8 525 090 86 info@resconmapei.se www.resconmapei.se

kolutfällningar på betongens rerade metoder. Resultaten viyta och kan medföra variatiosar att betong med flygaska har ner i lufthalt om betongen ska betydligt bättre motstånd mot vara lufttillsatt. I figur 7 visas kloridinträngning, och denna hur glödförlusten kan variera effekt ökar med ökande mängd under ett års produktion i en flygaska, men kloridtröskelmodern anläggning. värdet (den kloridhalt som Inverkan på betongens medför korrosion) är troligen egenskaper. Då flygaska belägre eftersom flygaskan reastår av runda glasiga partiklar gerar med kalciumhydroxid i (se figur 2) har den en stor efbetongen, vilket leder till en fekt på den färska betongens sänkning av pH. Dessutom har egenskaper och dess arbetbarbetong med flygaska högre het och leder till ett minskat elektrisk resistivitet, vilket Figur 7: Variation i glödförlust under ett år (2009) för vattenbehov och förbättrade medför att eventuell armeKraftwerk Rostock. pumpegenskaper. Vid samma ringskorrosion går långsamvattenbindemedelstal kan vatmare (korrosionshastigheten är tenbehovet vanligtvis minskas med fem (2000), Thomas & Matthews (2004) samt omvänt proportionell mot resistiviteten). till femton procent (beroende på flygas- Baert et al (2008) har studerat karbonati- Frostbeständigheten hos betong med kans finhet). Vad gäller inverkan på håll- sering i betong med olika mängder flygas- flygaska har studerats av Rønning (2001), fasthet så varierar denna beroende på ka. Resultaten visar att vid likvärdiga Boyd & Hooton (2007), Baert et al (2008) flygaskans kemiska sammansättning, hållfastheter går karbonatiseringen lång- och Knutsson (2010). Generellt visar redess finhet, typ av cement, ålder och sammare i betong med flygaska, det vill sultaten att betong med flygaska har relahärdningstemperatur. Inverkan är dessut- säga om k-faktorer har använts. Karbona- tivt god beständighet med avseende på om beroende av vattencementtalet och tiseringen går dock snabbare om port- frost, åtminstone med tillsatser av flygasmängden flygaska. I figur 8(a) redovisas landcement har ersatts med motsvarande ka upp till cirka 30 procent (av cementsamband mellan tryckhållfasthet och mängd flygaska, det vill säga om inte ef- vikten) och med extra lufttillsats. vattenbindemedelstal (vatten / (cement + fektivitetsfaktorer har använts. Gehlen flygaska)) med tio respektive tjugo pro- (2000), Thomas & Matthews (2004) och Sammanfattning och slutord cent flygaska. Normalt ger flygaska ett Baert et al (2008) har studerats kloridin- Mineraliska tillsatsmaterial har länge anlägre bidrag till hållfastheten än motsva- trängning i betong med olika mängder vänts för att påverka och i vissa avseenrande mängd cement men av figuren flygaska, både med naturliga och accele- den förbättra betongens egenskaper men framgår att ju lägre vattenbindemedelstal (vbt) desto effektivare verkar flygaskan.

Med hjälp av hållfasthetssambanden går det att beräkna en verklig k-faktor med avseende på tryckhållfasthet och denna redovisas i figur 8(a). Som framgår så är k-faktorn högre än vad som anges i SS 137003 (där k är lika med 0,4 eller max 0,5 om så kan påvisas med aktuellt cement) och vid ett lågt vctekv är k-faktorn större än 0,8; liknande resultat redovisas även av Härdtl (1995).

En stor fördel med flygaska är dess inverkan på värmeutvecklingen i massiva konstruktioner och den minskade risken (a) (b) för temperatursprickor, se till exempel Ji Figur 8(a): Samband mellan vattenbindemedelstal och tryckhållfasthet vid olika (2008). Ett exempel på värmeutveckling i dosering. (b): Beräknad verklig k-faktor (för likvärdig tryckhållfasthet) vid olika en 1,2 m tjock bottenplatta visas i figur vattencementtal och dosering (i kombination med CEM II/A-LL Skövde).

9(a) och i figur 9(b) visas hållfasthetstillväxten för betongen.

Värmeutvecklingen i bottenplattan var cirka 5 till 8 °C lägre jämfört med om en traditionell UV-betong med 350 kg/m³ anläggningscement hade använts.

Vad gäller beständighet hos betong med flygaska så finns det omfattande studier gjorda. Initiering och propagering av armeringskorrosion hos betong med flygaska har studerats av ett flertal författare, till exempel Thomas & (a) (b) Matthews (1994), Thomas Figur 9(a): Värmeutveckling i en 1,2 m tjock bottenplatta, undervattens betong med (1997), Gehlen (2000), Thobindemedelsmängd 250 kg CEM II/A-LL och 125 kg/m³ flygaska. (b): Hållfasthetsutveckling mas & Matthews (2004) och för betongen.

Baert et al (2008). Gehlen 48

Bygg & teknik 7/11

med ökande krav på beständighet och minskad miljöbelastning så har intresset för och användningen av dessa produkter ökat, särskilt internationellt. Både granulerad mald masugnsslagg och stenkolsflygaska medför förändringar av både den färska och hårdnade betongen. De påverkar både värme- och hållfasthetsutvecklingen samt betongens täthet/permeabilitet varvid betongens förmåga att motstå sulfater ökar och transporten av klorider sker långsammare. Med slagg är det möjligt att ersätta en stor del av portlandcementen (upp till 100 procent av CEM I vikten kan tillsättas och få medräknas i vctekv) och erhålla beständiga betongkonstruktioner. Även flygaska kan tillsättas i relativt stora mängder (upp till 33 procent av CEM I vikten kan tillsättas och få medräknas i vctekv). Men mängden som kan/får tillsättas beror på exponeringsmiljön. De mängder som tillåts i SS 137003 är rimliga baserat på de resultat som redovisas i litteraturen fast i vissa exponeringsklasser är de föreskrivna maxdoseringarna konservativa. Slaggen har dessutom en estetisk fördel då den ger betongen en ljus och varm ton som ofta efterfrågas av arkitekter.

■

Referenser

Beart, G., Poppe, A.-M. & de Belie, N. (2008): Strength and durability of high-volume fly ash concrete, Structural Concrete, Vol. 9, No. 2, pp. 101–108, 2008.

Bennet, D. (2007): Architecural insitu concrete, RIBA Publishing, London.

Bertolini, L., Elsener, B., Pedeferri, P. & Polder, R.P., (2004): Corrosion of Steel in Concrete, Wiley-VCH, Weinheim.

Betonghandbok – Material (1994), utgåva 2, red. C. Ljungkrantz, G. Möller & N. Petersons, Svensk Byggtjänst, Stockholm, 1994.

Boyd, A.J. & Hooton, R.D. (2007): Long-Term Scaling Performance of Concretes Containing Supplementary Cementing Materials, Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 19, pp. 820– 825.

BRE Digest 330 (2004): Alkali-silica reaction in concrete, Part 1 Background to the guidance notes, Part 2 Detailed guidance for new construction, Part 3 Worked examples, Part 4 Simplified guidance for new construction using normal reactivity aggregates. Building Research Establishment, BRE Bookshop, UK. BRE Special Digest 1 (2005): Concrete in aggressive ground, Building Research Establishment, BRE Bookshop, UK.

Bygg & teknik 7/11

Concrete Society (1991): The use of GGBS and PFA in concrete, Technical report No. 40.

Gehlen, C. (2000): Probabilistische Lebensdauerbemessung von Stahlbetonbauwerken – Zuverlässigkeitsbetrachtungen zur wirksamen Vermeidung von Bewehrungskorrosion, Heft 510, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Berlin, 2000.

Härdtl, R. (1995): Veränderung des Betongefüges durch die Wirkung von Steinkohlenflugasche und ihr Einfluß auf die Betoneigenschaften. Schriftenreihe des Deutschen Ausschuß für Stahlbeton, 1995, Heft 448.

Ji, G. (2008): Cracking risk of concrete structures in the hardening phase: Experiments, material modeling and finite element analysis. PhD thesis Dep. of Structural Eng., The Norwegian University of Science and Technology, Trondheim.

Knutsson, A. (2010): Freeze/Thaw Durability of Concrete with Fly Ash, Master’s Thesis 2010:154, Avd. för Bygg- & miljöteknik, Chalmers.

Locher, F.W. (2006): Cement principles of production and use. Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf.

Malhotra, V.M. & Ramezanianpour, A.A. (1994): Fly ash in concrete, second edition CAN-MET, Natural Resources Canada, Ottawa, 1994.

McMillan, F.R. & Powers, T.C. (1934): A method of evaluating admixtures, Proceedings American Concrete Institute, Vol. 30, pp. 325–344, March-April 1934.

Nilsson, L.-O., Poulsen, E. , Sandberg, P., Sørensen, H.E. & Klinghoffer, O. (1996): Chloride Penetration into concrete – State of the Art – Transport processes, corrosion initiation, test methods and prediction models, HETEK report No. 53, Vejdirektoratet, København, 1996. 150 sid.

Rønning, T.F. (2001): Freeze-Thaw Resistance of Concrete. Effect of: Curing Conditions, Moisture Exchange and Materials, PhD-thesis, Division of Structural Engineering – Concrete Section, The Norwegian Institute of Technology, Trondheim, 2001.

Stripple, H., Sternhufvud, C. & Skårman, T. (2005): Utredning om möjligheterna att minska utsläppen av fossil koldioxid från mineralindustrin. IVL Rapport B1651.0 SS-EN 206-1 (2001): Betong – Del 1: Fordringar, egenskaper, tillverkning och överensstämmelse. SIS Förlag AB. SS-EN 450-1 (2005): Flygaska för betong – Del 1: Definition, specifikationer och

byggfrågan

Lektor Öman frågar…

Robert Öman, lektor i byggnadsteknik vid Avdelningen för bygg- och miljöteknik, Akademin för hållbar samhälls- och teknikutveckling (HST), Mälardalens högskola i Västerås, är här igen med en ny byggfråga.

Frågans poäng framgår som vanligt, eftersom det säger en hel del om hur utförligt svar som förväntas.

Svaret hittar du på sidan 64.

Fråga (4 p) Förklara utförligt vad det är som avgör den teoretiska undre gränsen för värmekonduktiviteten, λ-värdet, för mineralull?

Varför kan värmekonduktiviteten i praktiken inte nå denna teoretiska undre gräns?

kriterier för överensstämmelse, SIS Förlag AB. SS-EN 450-2 (2005): Flygaska för betong – Del 2: Utvärdering av överensstämmelse, SIS Förlag AB. SS-EN 15167-1 (2006): Mald granulerad masugnsslagg – Definitioner, specifikationer och kriterier för överensstämmelse, SIS Förlag AB. SS-EN 15167-2 (2006): Mald granulerad masugnsslagg – Utvärdering av överensstämmelse, SIS Förlag AB. SS 13 70 03 (2008): Användning av EN 206-1 i Sverige, Utgåva 4. SIS Förlag AB. Thomas, M.D.A, Scott, A., Bremner, T., Bilodeau, A., & Day, D. (2008): Performance of slag concrete in marine environment, ACI material Journal, Nov-Dec 2008.

Thomas, M.D.A. & Matthews, J.D. (2004): Performance of pfa concrete in a marine environment – 10-year results, Cement and Concrete Composites, Vol. 26.

Utgenannt, P. (2004): The influence of ageing on the salt-frost resistance of Concrete, Dr. avhandling, Avd. Byggnadsmaterial, LTH, Rapport TVBM-1021.

Välkommen till Bygg & tekniks hemsida: byggteknikforlaget.se

49

Livscykelanalys för ekologiskt hållbar utveckling För att hitta lösningar till en ekologisk hållbar utveckling används ibland livscykelanalys (LCA). För att få en bredare förståelse av analyserna och ett effektivare hållbarhetsarbete behövs en diskussion av metodiken. Nedan diskuteras fyra problem där det kan vara svårt att tolka resultatet av beräkningarna.

Temporär klimateffekt under en livscykel

Klimatpåverkan har blivit den mest beräknade miljöpåverkan i en livscykelanalys. Enheten som används är koldioxidekvivalenter. Det är en i många avseenden bra enhet som visar den påverkan som relativt exakt kan beräknas. Man undviker då att beräkna den egentliga effekten, temperaturökningen, som är en betydligt svårare och osäkrare uppgift. Men metoden behöver förfinas för att beskriva det som händer på ett bra sätt särskilt om man beaktar temporära effekter.

Exempel på en temporär effekt är då ett träd förbränns. Då sker en klimatpåverkan vid förbränningen men när ett nytt träd växer upp där det gamla stod binds koldioxiden igen. Ett annat exempel är i betongens livscykel då koldioxid frigörs från kalkstenen när den bränns till cement men när cementet använts till betongprodukter så tar betongen upp koldioxid genom karbonatisering om luftens koldioxid tillåts tränga in i betongens porer.

En livscykelanalys innehåller ett processchema där en produkt kan följas i olika steg från utvinning av resurser till återvinning eller destruktion. I i en livscykelanalys beräknas inte den tid som finns mellan tidiga händelser och sena händelser. Om upptag och utsläpp är lika stora tar de ut varandra men mellan de bägge händelserna så finns en påverkan som orsakar temperaturökningar, vilket inte beräknas. Den temporära effekten har inte så stor betydelse om livscyklarna är korta men i och med nya produkter med längre livslängd blir även livscyklarna längre Artikelförfattare är Otto During, LCAexpert på CBI Betonginstitutet.

Tidigare lärare i industriellt miljöskydd på KTH, Stockholm.

50

Fjällräven är hotad av uppvärmning.

kurreras ut av rödräv vid ett varmare klimat.

Delvis kan problemet med temporära effekter lösas med att i livscyklarna lägga in en tidslinje och beräkna effekten till till exempel år 2020 eller 2050. För att få en uppfattning om storleken på den temporära effekten kan nedbrytningshastigheten av den aktuella klimatgasen i atmosfären användas samtidigt som upptagshastigheten av klimatgasen i det studerade systemet för att uppskatta den sammanlagda effekten.

Sluppen påverkan

Kvarvarande växthusgaser i atmosfären efter ett engångsutsläpp.

Från Monitor 20 Naturvårdsverket.

och den temporära miljöeffekten blir därmed även större. Anledningar till att uppmärksamma problemet kan vara: ● Nya produkter utvecklas med längre livscyklar. ● Klimatmål har ofta kortare tidsperspektiv än när koldioxidupptaget i slutet av livscyklarna inträffar. ● En temporär temperaturökning medför sekundära effekter som till exempel att jordens reflektans minskar när polarisarna smälter, vilket ytterligare ger en temperaturökning. ● Vissa sekundära effekter av temperaturändringarna är inte reversibla. Vi återgår inte till det normala om vi lyckas stabilisera klimatgaserna om hundra år.

Till exempel så hotas fjällräven att kon-

När trä används som byggnadsmaterial fyller ofta träråvaran en funktion som förnybar energikälla i slutet av en livscykel. I vissa fall räknas energin som en vinst som motsvarar att användningen av fossila bränslen minskar i motsvarande grad.

Det innebär så stora vinster ur klimatsynpunkt att i vissa fall totala effekten i livscykeln blir en minskning av klimatpåverkan. Det är dock en del som talar för att en minskning av fossila bränslen inte sker.

I en livscykelanalys för en träprodukt redovisas normalt inte att energimarknaden påverkas negativt i början av livscykeln när valet görs att använda trä i en produkt. Träråvaran är inte ändlig men begränsad och behövs på många områden vid omställningen till ett fossilfritt samhälle Tar vi som exempel transportsektorn, så är träråvaran otillräcklig för det långsiktiga globala behovet av drivmedel men ett välbehövligt tillskott. Träprodukter i byggsektorn bidrar inte till ökad tillförsel av energi träbränsle till energisekBygg & teknik 7/11

Träråvarans användning. Röda markeringar visar diskuterade alternativa livscyklar. torn, eftersom det som tillförs i slutet av livscykeln är lika stort eller mindre än det som tas bort i början av livscykeln från energisektorn.

En sak som indikerar att en minskning av fossila bränslen inte kommer att ske vid ökad användning av träprodukter i byggnader är att dagens miljömål innefattar att fossila bränslen till största delen är utfasade när byggnader har tjänat ut och att de då i liten omfattning ersätter fossila bränslen.

Sammanfattningsvis kan sägas att när sluppen påverkan används inom en livscykelanalys används det för att bedöma värdet av en extra nytta som uppstår i livscykeln genom att titta på en alternativ produktion av samma nytta. Det som dock helt ignoreras är den nytta som en alternativ användning av resurser i början av livscykeln kan ge. Det går att visa att mängden alternativ användning av resurser som ingår i livscykeln närmast är oändlig. I valet av alternativ blir det lätt att en livscykelanalys styrs av subjektiva värderingar i stället för i en öppen diskussion.

En livscykelanalys har sin styrka i att beskriva en mångfacetterad verklighet.

När många miljöeffekter studeras samtidigt i samma analys kan resultaten bli motstridiga då vissa effekter ökar medan andra minskar. För att lösa problemet sker en vikting av miljöeffekterna. Viktningen handlar ofta om värderingar, vilket gör den mer lämplig för beslutsfattaren än den som utför en livscykelanalys.

Det kan därför vara klokt att sätta stopp i en livscykelanalys när en god vetenskaplig bild finns för att sedan lämna över beslutsunderlag som tydligt presenterar milBygg & teknik 7/11

jöproblemen så komplexa som de i verkligheten är. I de flesta fall betyder det att en organisation måste analyserar sina värderingar och drivkrafter för att kunna dra slutsatser från en komplicerad verklighet.

En trend är att endast analysera en enstaka effekter som till exempel energianvändning eller klimatpåverkan, vilket ger ett entydigt svar men givetvis blir det på bekostnad av helheten.

Viktning

Viktning är den del i en livscykelanalys där en total miljöpåverkan beräknas genom att man summerar påverkan inom en rad olika områden. Viktningen har en mycket stor inverkan på resultatet. När viktning sker inom miljöcertifieringssystemet av byggnad, BREEAM, används värden från en expertpanel som fått rangordna vilken miljöeffekt de tycker är vik-

tigast. Vid en granskning av viktningen så visar det sig att vattenanvändning blivit värderad till cirka hälften av klimatpåverkan. Det betyder att totala miljöbelastningen från uttag av vatten är hälften så stor som totala påverkan från klimatpåverkande gaser i Europa och 234 gånger allvarligare än försurningsproblematiken i Europa.

I Sverige är klimatproblematiken ett många gånger större problem än vattenanvändningen eftersom våra vattentillgångar är betydligt större än vattenanvändningen och några ekologiska effekter följer i regel inte med användningen.

Det ser även tveksamt ut ur ett europeiskt perspektiv. Vattenbristen i Europa beror till stor del på klimatet. Medelhavsländerna beräknas få ett torrare klimat till följd av uppvärmningen, därtill kommer alla andra effekter som klimatförändring-

Tabell 1: Viktning i BREEAM ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Miljöpåverkanskategori Viktning ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Klimatpåverkan 21,6 Vattenanvändning 11,7 Resursuttag av mineraler 9,8 Nedbrytning av ozonskiktet 9,1 Kemikalier skadliga för människor 8,6 Kemikalier skadliga för vattenlevande organismer 8,6 Radioaktivt avfall 8,2 Kemikalier skadliga för landmiljöer 8,0 Avfallsdeponering 7,7 Resursuttag av fossila bränslen 3,3 Övergödning 3,0 Marknära ozonbildning 0,2 Försurning 0,05

51

Konstbevattning.

arna medför, vilket gör att klimatproblematiken rimligen är flera gånger större än effekten av användningen av vatten även i Europa.

Hur går viktningen till?

Tio experter ombeds att besvara frågor av typen ”är nedbrytning av ozonskiktet allvarligare än resursutarmning av fossila bränslen”. Det finns möjlighet att svara på frågan genom att ge ett värde från -4 till +4. Det är viktigt att frågan är tydlig därför finns en förklaringstext till varje miljöeffekt. Den engelska förklaringstexten till vattenanvändning lyder: Water extraction: Around the world, water is becoming an increasingly scarce resource, due to increased demand and changes in the pattern of rainfall. This category aims recognize the value of water, and the damage the over-extraction from rivers and aquifers can caus.

Beskrivningen är inte fel men tar upp onödig information som inte beror på vattenuttag i Europa, vilket vilseleder: ● Miljöeffekten sätts i ett globalt sammanhang men viktningen ska avse Europa. ● Förändrade nederbördsmönster nämns som en orsak, vilket inte är en följd av vattenanvändning utan är en följd av klimatförändringar.

52

Vindkraftverk är vanliga i Clean Development Mechanism-projekt.

Risken finns att experterna svarat på om global vattenbrist är ett problem snarare än om vattenanvändning i Europa är ett stort problem, vilket är en annan fråga.

Subjektiviteten inom viktningen har gjort att viktningen länge varit ifrågasatt inom livscykelanalysen men det är viktigt att påpeka att det finns även mer naturvetenskaplig viktning som utgår från vad naturen tål. Det finns även ekonomiska värderingar där kostnader för skador och åtgärder ligger till grund för viktningen.

Beräkning av klimatnytta i Clean Development Mechanism-projekt

Åtgärder bör sätts in där de gör som mest nytta. I utvecklingsländer ger ofta en liten investering en stor nytta. Clean Development Mechanism-projekten är en sådan form av investering i ett annat land. Men det är inte bara kostnaden som är skiljer sig i olika länder utan även klimatnyttan.

Om förnybar energi byggs i ett i-land bedöms det inte leda till minskade klimat-

påverkan. Samma projekt bedöms dock ge minskad klimatpåverkan om det byggs i ett u-land. Anledningen är att u-länder har rätt till ökning av sina utsläpp enligt Kyotoprotokollet. Ökningen blir mindre med Clean Development Mechanismprojekten. Genom att bygga vindkraftverk i ett u-land minskas behovet av att bygga nya klimatstörande kraftverk.

Klimatnytta skiljer sig även mellan olika u-länder. Klimatnyttan bedöms mot den teknik som är det troligaste alternativet i landet. Nyttan bedöms större i ett land som enbart använder fossil energi än i ett land där biobränslen är vanliga.

Klimatnyttan som projektet gör får sedan dras ifrån de nationella utsläppen av det land som betalar projektet. Resultatet visar hur väl ett i-land följer Kyotoprotokollet och är en indikator på landets klimatarbete. Det ska inte förväxlas med de verkliga nationella utsläppen som är den karta utifrån det framtida nationella klimatarbetet planeras.

■

Bygg & teknik 7/11

Dubbelkrökta betongytor Med nyfikenhet och målmedvetet utvecklingsarbete har man i Danmark utvecklat metoder för att, till rimliga kostnader, gjuta betongkonstruktioner med dubbelkrökta ytor.

Datoriserade metoder för framställning av formar och för bockning av armering är några av verktygen för att gjuta betong i komplicerade geometriska former.

Sedan en tid är det möjligt att gjuta dubbelkrökta betongytor utan att plånboken behöver tömmas på sina sista kronor.

Tekniken har inte utvecklats i en handvändning, utan man har steg för steg i olika utvecklingsprojekt utvecklat metoder och skaffat sig kunskaper. Tillsammans bildar detta grundstenar när man nu kommit så långt att betongkonstruktioner med avancerad geometri kan tillverkas till rimliga kostnader, bild 1.

Betongcentrat hos Teknologisk Institut i Köpenhamn leder EU-projektet ”TailorCrete”. I projektet deltar forskningsinstitut, högskolor och industriföretag från hela Europa. Från Sverige kan nämnas Chalmers tekniska högskola som leder delprojekt kring armeringens utformning i geometriskt komplexa konstruktioner. ”TailorCrete” är ett fyrårigt utvecklingsprojekt som avslutas år 2013. Projektets övergripande mål är att utveckla ekonomiskt rimliga metoder för att på industriell väg tillverka morgondagens digitalt formgivna betongbyggnader.

För ett gott utförande ställs höga krav på betongens konsistens, på gjutformarnas geometri och ytstruktur och på att armeringen bockas så att den följer konstruktionernas ytor, bild 2. Detta är saker som det nu arbetas med i projektet och nedan ges korta beskrivningar av vad som gjorts tidigare.

Bild 1: Paviljongtak gjutet i en form som är framtagen med robot. Geometriska data till roboten är digitalt överförda från arkitektens ritning.

ligt att vibrera betongen med vibrostav. I Danmark har man valt att arbeta med självkompakterande betong (SKB) i dessa konstruktioner. Självkompakterande betong introducerades i Japan under 1980talet. Det ursprungliga syftet med självkompakterande betong var att minska behovet av utbildad arbetskraft genom att förenkla gjutningsarbetet och att förbättra betongens struktur genom att eliminera de negativa effekter vibrering kan ha på betongen. I Danmark är användningen av självkompakterande betong hög, år 2006 utgjorde andelen självkompakterande betong 30 procent av all färdigtillverkad betong. Den höga användningen har flera förklaringar och en av dem är att det bedrivits omfattande forskning och utveckling kring självkompakterande betong i Danmark. Man har fått kunskaper och erfarenheter av självkompakterande betong

som nu kan sägas vara näst intill nödvändiga när konstruktioner med avancerad geometri ska gjutas i projektet ”TailorCrete”.

Tilltalande betongkonstruktioner

Ett annat projekt där man utvecklat kunskaper att göra arkitektoniskt tilltalande betongkonstruktioner är ”Den synliga betongytan” som Teknologisk Institut drev tillsammans med högskolor, branschföreningar och privata företag 2004 till 2007. I projektet arbetade man med de tre infallsvinklarna inspiration, dialog och verktyg. Målsättningen var att skapa betongytor med mer spännande utformning, än vad vi åstadkom under miljonprogrammets dagar för 40 år sedan. Idag finns resultatet av projektet på en portal på internet, www.synligbeton.dk, där man i tre moduler kan låta sig inspireras

Anpassad betong

För att betongen ska få god utfyllnad i de komplicerade betongformar som arkitekternas digitalt ritade byggnader kräver, måste anpassad betong användas. Formarnas komplexa geometri gör att betongen ofta ska passera trånga sektioner vid gjutningen och det är inte alltid möjArtikelförfattare är Mats Svensson, civilingenjör, Teknologisk Institut AB, BetongCentrum, Karlskrona.

Bygg & teknik 7/11

Bild 2: Modell av betongkonstruktion med krökta ytor och tillhörande armeringsnät.

53

till möjligheter att åstadkomma nya betongytor, finna verktygen hur man ska göra och samtidigt få insikt i betydelsen av att det förs en aktiv dialog med deltagande parter så att slutresultatet blir det alla förväntar sig. Alla tre är viktiga infallsvinklar för att matcha utseendet på betongytorna med de arkitektoniskt designade formerna som det arbetas med i ”TailorCrete”.

Betongkonstruktioner med avancerad geometri

I projektet ”Unika Betong”, 2006 till 2009, togs stora steg mot att tillverka betongkonstruktioner med avancerad geometri. I projektet fokuserades det på att med datorbaserade metoder ta fram gjutformar från arkitekternas ritningar och att ytterligare utveckla recept på självkompakterande betong till att passa olika gjutningar. En stor del av arbetet utfördes i den högteknologiska verkstaden hos Teknologisk Institut där det finns en helautomatisk blandaranläggning och en robotcell med en sexaxlad robot, bild 3. I blandaranläggningen utvecklades betongrecepten och roboten är det centrala verktyget för att framställa digitalt tillverkade formar. Data från arkitektens digitala tredimensionella ritningar överförs till den avancerade roboten och därefter bearbetar den formmaterialet till rätta geometrier. I projektet provades olika formmaterial, till exempel stål, trä och gjutsand. Ett av de mest använda formmaterialen har varit expanderad polystyren (EPS) som både är billigt, relativt starkt och lätt att bearbeta.

Fortsatt utveckling av material och metoder

I projektet ”TailorCrete” som startade 2009 fortsätter arbetet med att utveckla

Bild 3: Roboten, som står i den högteknologiska verkstaden hos Teknologisk Institut, fräser gjutform i expanderad polystyren.

material och metoder som utnyttjar betongens fantastiska förmåga att anta önskade former och ges olika struktur i ytorna, egenskaper som rätt utnyttjade gör att materialet betong efterfrågas när vackra byggnader ska skapas. En svår uppgift i projektet är att utveckla metoder för att använda vanlig armering i geometriskt svåra konstruktioner. Redan nu kan data överföras digitalt direkt från arkitektens ritningar till bockningsmaskiner.

Metoden med direkt överföring säkrar att dimensioner på armeringsjärn och mått

inte förvanskas, något som lätt sker vid manuell överföring. Nästa steg i utvecklingen är att automatisera sammansättningen av de bockade armeringsjärnen i nät, som är färdiga att placeras i gjutformen. Detta är en utmaning att klara, men det anses kunna lösas.

Chefskonsulent Jens Ole Fredriksen på Betongcentrat hos Teknologisk Institut bedömer det troligt att traditionell stålarmering i en eller annan form alltid kommer att användas i avancerade betongkonstruktioner. Men eftersom alternativ armering, som till exempel fibrer av olika material och textilarmering, ger ökad flexibilitet vid tillverkningen av komplicerade betongkonstruktioner forskas det på sådana material i projektet. För fiberarmering är det fortsatt en stor utmaning att kunna fördela fibrerna i betongmassan och att orientera dem i de riktningar de gör mest nytta. Fördelar med textilarmering är bland annat att den kan förtillverkas i önskade former och att den inte korroderar som traditionell stålarmering. Det senare gör att täckskiktets tjocklek till en textilarmering kan minskas jämfört med vad som krävs vid stålarmering. Minskat täckskikt ger möjlighet att göra slankare konstruktioner.

Exponerad betong

Tilltalande och intressanta byggnader med betongen exponerad har uppförts under åren, bild 4, men vanligare har varit att använda betong i bärande stommar som sedan klätts in med andra material.

Betong är ett i många fall förnämligt byggmaterial som rätt utnyttjat erbjuder många möjligheter. Exempelvis är betong starkt och med armering kompenseras för materialets sämre draghållfasthet och materialets värmetröghet dämpar temperaturvariationer i inneklimatet hos betongbyggnader. Rätt utformade är betongkonstruktioner mycket beständiga, även i svåra miljöer. Betong kan formas som få andra byggmaterial och betongytor kan ges en mängd olika strukturer och utseenden. Projektet ”TailorCrete” är ett av många pågående arbeten med sikte på att utveckla möjligheterna att använda materialet betong.

■

Bild 4: Operahuset på Teneriffa, Kanarieöarna, där betongens möjligheter utnyttjats väl i formgivningen.

54

Bygg & teknik 7/11

ETT PROJEKT MED VINDEN I RYGGEN.

Högt över havet, på Trattberget och Skallberget utanför Örnsköldsvik, kommer snart en vindkraftspark att snurra.

För markarbetet och fundamenten står NCC på uppdrag av VindIn AB som investerar miljardbelopp i projektet.

Vindkraftverken är tillverkade av Siemens och anländer med båt till hamnen i Örnsköldsvik våren 2012.

Tibnor levererar den armering som ska få de 30 verken att stå stadigt. Till varje platta används 54 ton armering.

Samtidigt arbetar NCC med att uppföra 23 Vestasverk i Åmliden utanför Malå på uppdrag av Nordisk Vindkraft. Även där står Tibnor för armeringen. Vad kan vi göra för dig?

www.tibnor.se

Sprickbildning i vältbetonggolv Artikeln omfattar en genomgång av orsaker till sprickbildning och hålrum i ett cirka 10 000 kvadratmeter stort golv av vältbetong. För detta ändamål redovisas laboratoriemätningar och platsmätningar tillsammans med en hålrumskartering Sammanfattningsvis saknades dokumentation på sammansättning, blandningstider, packningssätt, fogindelning och härdning. Vältbetonggolvet uppvisade hålrum och sprickbildning som gjorde att ställda funktionskrav inte kunde uppfyllas – inte heller kravet på god beständighet.

Reparationsåtgärder hade varit misslyckade och i vissa fall försämrat funktionen hos golvet. En av konstruktör anvisad fotplåt hade minskats, vilket gav risk för genomstansning och böjbrott. Syftet med arbetet var att ge förslag på åtgärder för att återställa golvet i fullgott skick med fullgod funktion och god beständighet – utan krav på förlängd garanti.

Halva slutkrympningen efter ett halvt till ett år hos utförd vältbetong var av samma storleksordning som slutkrympningen hos en god vältbetong. Hålrum hade uppstått inom 65 procent av fria golvytor varför hela överbetongen inklusive en del av vältbetongen ned till hålrumssprickan bör bytas ut. Hålrum hade uppstått av sig självt varför vältbetongen inte ens kunde uppta belastning från trafikens egentyngd. Förskjuvningskrafter från krympningen hos överbetongen var orsaken till hålrummen i vältbetongen. Fem av tjugo uttagna betongprover visade låg hållfasthet, 17 MPa, jämfört med 43 MPa för övriga prover. Ett av proverna föll sönder av sig självt under transport. Låg hållfasthet berodde på låg densitet, vilken i sin tur berodde av dålig eller obefintligt packning av vältbetongen. För ett prov, med mycket låg hållfasthet, 15 MPa, uppmättes vältbetongtjockleken 180 mm jämfört med 220 mm som nominellt krav. Övre

Artikelförfattare är Bertil Persson, docent, Bara.

56

delen av vältbetongen uppvisade låg draghållfasthet (medelvärde 1 MPa med ett lägsta värde om 0,5 MPa). På en stor del av betongproverna hade vältbetongen brutits av mellan 15 och 25 mm från ytan varför dragprovning inte kunde utföras. Övre delen av vältbetongen kunde därför inte anses som bärande i fråga om att fördela punktlaster eller trafiklast. Dimensionerande tjocklek hos vältbetongen varierade mellan 133 och 150 mm i stället för nominellt krav om 220 respektive 180 mm.

Utförande och problemställning

Sammansättning hos vältbetong. Laboratoriemätningar av densitet, draghållfasthet och tryckhållfasthet utfördes av CBI Betonginstitutet/SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (CBI/SP) Borås. Platsmätningar utfördes av sprickbildning och hålrum. Undergrunden utfördes av välgraderat grus som hade packats väl. Cirka 30 packningsprov hade tagits ut. Efter provbelastning på 30 platser jämnt fördelade över byggnadsytan godkändes underlaget som bärlager på samtliga punkter enligt Vägverkets metodanvisningar 5606:1993. Vältbetonggolvet utfördes 180 alternativt 220 mm enligt sammansättning som ges i tabell 1. Bindemedelsmängden var lägre än vad som rekommenderas, 195 kg/m³, i stället för som minst 340 kg/m³ enligt Betonghandboken [1]. Cementbesparing uppgick således till cirka 300 ton jämfört med ett golv av god vältbetong. Bindemedlet i cement till en andra etapp av vältbetonggolvet innehöll upp till 20 procent slagg eller kalkstensfiller, vilket kan ha givit en något lägre draghållfasthet i vältbetongen än om rent portlandscement hade använts.

Partikelsprång fanns mellan fraktionerna 2 mm och 4 mm från vilket partikelsprång avrådes i Betonghandboken [1].

Blandning, utläggning, packning och härdning av vältbetong. Förundersökning hade veterligt inte utförts, vilket krävs enligt Betonghandboken [2]. Betongen blandades i fältfabrik och lades ut i

tunna skikt inomhus med avjämnande utläggare. Blandningstider och vattencementtal (vct) samt fuktkvot i delmaterialen var okänd. Vattencementtalet bör vara cirka 0,39 för god vältbetong [1]. Vattencementtal bör beräknas minst en gång per dag samt fuktkvoten kontrolleras fortlöpande. Fuktkvoten bör enligt Betonghandboken kontrolleras för varje tillverkad mängd om 100 kvadratmeter, men det är okänt om så har skett. Redovisning av provkuber saknas. Tryckhållfasthet bör kontrolleras ur det tillverkade materialet med minst en kub per dag, Kango, eller minst tre kuber per kalendervecka enligt Betonghandboken [2]. Vältning skedde omedelbart efter utläggning med vält av okänd tyngd och typ. För skikt med 150 mm i tjocklek bör vibrerande envalsvält eller tandemvält med tyngden sex ton användas i sex vibrerande överfarter för att ge skiktet en fullgod packning [3]. För skikt med 250 mm i tjocklek bör vibrerande envalsvält eller tandemvält med tyngden tio ton användas i sex vibrerande överfarter för att ge skiktet en fullgod packning. Redovisning av packningsgrad saknas. Packningsgraden bör enligt Betonghandboken provas efter första utläggningen samt därefter minst två gånger för varje mängd om 200 kubikmeter, i aktuellt fall totalt cirka 25 prover [2]. Ytan på vältbetongen härdades inomhus i luft med temperaturen cirka 10 °C. Vältbetongen bör dock, enligt Betonghandboken, skyddas mot uttorkning och härdas med en vattenabsorberande geotextilduk direkt efter vältningen [4]. Vid höga krav på ythållfasthet bör vattenhärdning ske under fem till sju dygn.

Fogning av vältbetong. Normalt är fogindelning ett konstruktörsansvar, om detta ansvar inte övertas av entreprenören, med hänsyn till särskilda produktionsförutsättningar. Rörelsefogar (isolationsfogar) synes i aktuellt fall inte ha utförts runt om eller mot fasta konstruktioner enligt kravet, inte heller mot angränsande beläggning [5]. Uppstickande rörelsefogar (isolationsfog) om cirka 25

Tabell 1: Sammansättning hos vältbetong.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Etapp I II (kg/m³) (kg/m³) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Vatten ? ?

Cement Cemex Portland CEM I 52,5 N 195 Cement Cemex Komposit CEM II/A-M (S-LL) 52,5 N 195 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– (%) (%) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Grus 50 50 Makadam 8 – 16 mm 30 30 Makadam 16 – 25 mm 20 20 Bygg & teknik 7/11

FOTO SAMTLIGA: BERTIL PERSSON

Reflektionspricka från vältbetong genom överbetong.

Reparationen – pågående spricka intill reparation.

Hålrumskrater. Fortgående spricka i reparation.

Fortgående spricka intill reparation.

mm krävs i detta fall till följd av golvets storlek i syfte att säkerställa golvets rörelsemöjlighet framgent mot nämnda fasta konstruktioner, såväl horisontellt som vertikalt. Där man är beroende av lastöverföring bör kontraktionsfogar utföras med ett inbördes avstånd av mellan fem och sex meter [5]. Kontraktionsfogar synes inte ha utförts i detta fall. Längsta möjliga avstånd mellan kontraktionsfogar vid aktuell plattjocklek är tretton meter, men kontraktionsfogar hade, som sagts, inte utförts [5]. Tvärsgående kontraktionsfogar borde ha utförts och även längsgående kontraktionsfogar med avstånd högst lika med det mellan de tvärsgående kontraktionsfogarna. De längsgående kontraktionsfogarna bör sammanfalla med en längsgående arbetsfog. Till exempel kan var tredje arbetsfog sågas upp.

Arbetsfogar synes ha utförts i riklig mängd. Arbetsfogarna synes ha stått öppna över natt. Mellanlägg har förmodligen Bygg & teknik 7/11

inte lagts mot tidigare utförd vältbetong eller asfaltklistring skett mot denna varför sprickbildning har skett okontrollerat kring fogen till följd av vidhäftning mot föregående gjutetapp. Sågning synes inte heller ha skett i arbetsfogen eller asfaltklistring i syfte att undvika vidhäftning mot den tidigare utförda vältbetongen.

Med hänsyn till det ovan sagda hade vältbetonggolvet spruckit på ett okontrollerat sätt, i alla riktningar, överallt.

Kantförstyvningar. Där punktlast finns nära en rörelsefog bör dessutom en kantförstyvning utföras, vilket i detta fall gäller alla rörelsefogar, eftersom det inte kan förutses exakt var punklaster kan placeras [6]. Kantförstyvning synes ha utförts mellan etapperna. Det är oklart om kantförstyvning har utförts i ytterkanterna av golvet vilket också är ett krav enligt Betonghandboken [6] Blandning, utläggning, fogning och härdning av överbetong. Sammansätt-

ning för pågjutning av 20 mm överbetong ges i tabell 2 på nästa sida. Överbetongen har lagts ut mot en väl vattnat och primerbehandlad vältbetong cirka tio till tjugo dygn efter utläggning av vältbetong. Primerbehandling utfördes på följande sätt: 1. Först ströks en ”vidhäftningsprimer” bestående av polymerdispersion ut.

2. Slurry bestående av cement, sand, polymerdispersion och tillsatsmedel lades ut.

Välbetongytan bedömdes dock ha varit för blöt för att överbetongen skulle kunna utföras med gott resultat. Härdning skedde inte heller av överbetongen.

Belastning och krympning. Belastning av golvet skedde cirka två månader efter utläggning av överbetong, det vill säga betongen i golvet torde ha nått nära nog sin sluthållfasthet. Tidig belastning torde således inte ha varit orsaken till sprickbildning och hålrum. Krympningen, som är fuktberoende, hade dock inte nått sitt slutvärde vid belastningen. Det kan ta upp till två till tre år tills det att fukten i golvet har kommit i jämvikt med omgivningen och därmed krympning har stabiliserats till ett medelvärde. Krympning hos vältbetong uppgår till cirka 0,10 till 0,15 promille, det vill säga cirka en fjärdedel av krympningen hos normal betong [7]. På 100 meters sträcka skulle således total krympningen efter två till tre år uppgå till mellan 100 000 • 0,1 • 0,001 = 10 mm till 100 000 • 0,1 • 0,0015 = 15 mm. Aktuellt värde på krympningen efter cirka ett halvt till ett år kan kontrolleras genom att mätning av summan av sprickvidder i jämförelse med totalsträckan. Med ledning därav kan därefter en slutprognos på krympningen göras [8], [9], [10].

Problemställningar. Efter en genomgång av utförandet kunde följande problemställningar sammanfattas: 1. Omfattande hålrum och sprickbildning gjorde att vältbetonggolvet inte uppfyllde ställda funktionskrav.

2. Vältbetonggolvet uppfyllde inte heller kravet på god beständighet.

3. Reparationsåtgärder hade varit misslyckade och hade försämrat funktionen hos golvet.

4. Exempelvis hade injektering skett, vilken i stället givit hålrum på omgivande golv.

5. Alternativt hade reparation skett med för starkt/för svagt material vilket endera givit upphov till sprickor i omgivande golv eller i reparationsmaterialet i sig självt.

Genomstansning och böjdragbrott

Vältbetonggolvets uppgift är att fördela punktlaster på en större yta än den kon som bildas i samband med ett genomstansningsbrott av betong (skjuvning) och att genom vältbetongens böjdraghållfasthet förhindra sprickor i underkanten av golvet under stora punktlaster. Om inte sprickvidden kan kontrolleras kan golvet 57

Tabell 2: Sammansättning hos överbetong (vct okänt).

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Etapp I – II (kg/m³) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Vatten Tillsätts efter behov Cement Rudersdorf Portland Cem I 32,5 420 Makadam 2 – 5 mm 800 Sand 0 – 4 mm 1 000 Polymertillsats i dispersion 60

inte heller beräknas för dessa brottfall, genomstansning av betong och böjdragbrott. I aktuellt fall var sprickbildningen okontrollerad varför golvet redan av detta skäl inte uppfyllde krav på byggnadsverkets goda bestånd. Om en kon utbildas genom stansbrott av betongen övergår punktlasten i stället till bärlagret varvid en deformation av detta sker. Detta innebär sättning. Risken för böjdragbrott är i allmänhet avgörande vid dimensionering av vältbetonggolv utom vid större tjocklekar, där även genomstansning av betong vid stora punktlaster (containerfallet) kan bli förödande för konstruktionens goda bestånd [11]. Kontrollen av konstruktionen genomfördes under förutsättning att vältbetongen hade erhållit en fogindelning genom sågning till en tredjedel av vältbetongens tjocklek i ett rutnät med avståndet tjugo gånger tjockleken, i aktuellt fall med tjocklekar 180 och 220 mm endera c/c 3,6 eller 4,4 meter [12]. Vidare förutsattes att vältbetongens krympning vara högst 0,15 promille varför fogöppningen blev liten i sprickan under den sågade delen av vältbetongen, således mellan 0,15 • 3 600 • 0,001 = högst cirka 0,5 mm respektive 0,15 • 44 400 • 0,001 = högst cirka 0,7 mm, vilket uppenbart inte var fallet.

Eftersom fogindelning inte hade skett eller kontraktionsfogar inte heller hade utförts så hade spricköppningarna blivit större än vad som förutsätts i dimensioneringsanvisningarna. Små sprickvidder är förutsättningen för att tvärkraft bör kunna upptas i sprickan. Vid en större spricka än vad som föreskrivs kan tvärkrafter inte tas upp i denna utan tillåten last intill sprickan minskas kraftigt. Om en stor punktlast placeras nära en arbetsfog får därför särskilda beräkningar göras, från fall till fall. Nedanstående beräkningar avser därför endast punktlast mer än cirka en meter från sprickor. Aktuell konstruktion hade utförts för två fall: 1. Tjocklek 180 mm med punktlast 60 kN 2. Tjocklek 220 mm med punktlast 90 kN. Tjockleksförhållanden i dessa fall antyder att dimensionering för böjdragbrott av vältbetongen har varit avgörande (kvadratiskt samband det vill säga (220/180)² = 1,5).

Genomstansning av betong. Bärförmågan beräknades med Bestämmelser för 58

Tabell 3: Maximal dimensionerande punktlast (kN) för vissa kombinationer betongtjocklek/bredd på kvadratisk fotplåt (mm) för projekterad betong C28/36.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Betongtjocklek/plåtbredd (mm) 120 150 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 180 59 66 220 81 90

Betongkonstruktioner 1994, BBK 94 [13]:

Vu = η • u1 • d • fv1 / 1,3 fv1 = ξ • 0,45 • fct / ζ fct = fctk / (ηγm • γn) u1 = 4 • b + π • d

(1) (2) (3) (4)

där b betecknar sidlängd på kvadratisk stålplåt under ben till pallställ d plattjocklek fctk karaktäristisk draghållfasthet lika med 1,95 MPa för C28/36, är lika med okänd för utförd betong u1 betecknar genomstansningsarean av betong för en kvadratisk stålplatta Vu betecknar bärförmågan beräknas med BBK 94 γn betecknar partialkoefficient för aktuell säkerhetsklass (säkerhetsklass 1) är lika med 1,0 η betecknar en excentricitetsfaktor som oftast sätts lika med 1 vid centrisk last ηγm betecknar en partialkoefficient med hänsyn till osäkerheten i bärförmågan är lika med 1,5 ξ betecknar storlekfaktorn enligt BBK 94 för vältbetong med tjockleken mindre än 0,2 m eller lika med 0,22 m, ξ är lika med 1,4 [14] ζ betecknar en spricksäkerhetsfaktor lika med 2.

Bärförmågan divideras med γn lika med 1,3 just i fallet genomstansning av betong. Insättning i ekvationer (1) till (4) ger följande uttryck:

Vu = 1 • (4 • b + 3,14 • d) • d • 1,4 • 0,45 • fctk / ((1,5 • 1,0) • (2·1,3) = 0,162 • (4 • b + (5) 3,14 • d) • d • fctk

Tabell 3 visar maximal dimensionerande punktlast (kN) för vissa kombinationer betongtjocklek/bredd på kvadratisk fotplåt (mm) för projekterad betong C28/36. Beräkningen visar att en kvadratisk 150 mm fotplåt var tillfyllest för att klara genomstansning för betong C28/36.

För en bedömning av karaktäristisk draghållfasthet för utförd betong C14/18 kan försöksdata användas, dels med hänsyn till förväntad tryckhållfasthet, dels med hänsyn till cementhalten. I bägge fallen förutsattes att utförd vältbetong hade kompakterats till 98 procent av Proctorvärdet enligt formeln [16]: Rd = ϒutborrad cylinder / ϒProctoranalys • 100 (6) där

betecknar packningsgrad (%) ϒutborrad cylinder betecknar densitet hos cylinder ϒProctoranalys betecknar densitet efter modifierad Proctoranalys.

Med ledning av provning av vältbetong packad till 98 procent kunde följande samband beräknas, figur 1 [17]: Rd

fc = 5,88 • exp(0,0066 • C)

(7)

där fc betecknar tryckhållfasthet för utborrad cylinder med diameter 100 mm och längd 100 mm (lika med tryckhållfasthet för kub med sidan 150 mm (MPa) C cementhalt (kg/m³).

Figur 1: Tryckhållfasthet efter provning av vältbetong packad till 98 procent (Proctor).

För aktuell betong enligt tabell 1 erhålls extrapolerat fc är lika med 21 MPa för vältbetong packad till 98 procent, det vill säga betongklass motsvarande C14/18. Tryckhållfastheten kan även bedömas med hjälp av andra resultat baserade på vattencementtal [18]: fc = 0,5 • (23,1 + 0,83 • (162 • (0,809 vct))) (8)

Insättning i ekvation (8) av vattencementtal lika med 0,39 enligt anvisningar i Betonghandboken och vct är lika med 0,67 enligt recept för vältbetong ovan och ger i stort sätt en halvering av hållfastheten, från fc lika med 40 MPa till fc lika med 21 MPa. Jämfört med kraven i Betonghandboken på C28/36 synes betongklass motsvarande C14/18 sannolikt ha utförts. En halvering av tryckhållfastheten torde även ha halverat draghållfastheten hos betongen, det vill säga fctk är lika cirka 1 MPa för utförd betong. Beräkning Bygg & teknik 7/11

Tabell 4: Dimensionerande last (kN) för betongklass motsvarande C14/18 vid vissa kombinationer betongtjocklek/bredd på kvadratisk fotplåt under punktlast (mm).

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Betongtjocklek/plåtbredd (mm) 120 150 380 460 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 30 34 61 70 180 220 42 46 79 90

av genomstansning av betong sker därför sambandet (kN):

Tabell 5: Dimensionerande plattjocklek för betong C28/36 vid vissa kombinationer av kvadratisk fotplåt (mm) och punktlastens dimensioneringsvärde (kN).

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Punktlastens dimensioneringsvärde (kN) 60 130 90 195 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 178 270 218 355 120 150 139 220 174 295

Vu = 0,000162 • (4·b + 3,14 • d) • d • 1 (9)

Tabell 4 visar dimensionerande last (kN) för betongklass motsvarande C14/18 vid vissa kombinationer betongtjocklek/bredd på kvadratisk fotplåt under punktlast. Fotplåten bör för betongklass motsvarande C14/18 utföras minst 380 mm (6 kN punktlast) upp till 460 mm kvadratiskt (90 kN punktlast c/c 800 mm) för att fylla krav på genomstansning enligt BBK 94.

Böjdragbrott. Även om genomstansning är det allvarligast med genombrott som följd bör även kapaciteten för böjning kontrolleras. Kontrollen har skett med beräkningsprogram GIPI [11]. I containerlastfallet förutsätts belastningsytan vara kvadratisk även om GIPI kräver en cirkulär yta. Omräkning har därför skett till en kvadratisk yta enligt vissa antaganden. Beräkningarna har utförts för C28/36 medan betongklass motsvarande C14/18 torde ha utförts varför samtliga beräkningsvärden även i detta fall har minskats enligt ett lineärt förhållande mot höjden av plattan. Tabell 5 visar dimensionerande plattjocklek för fogad vältbetongbeläggning C28/36 för samtliga klimatzoner och samtliga materialtyper i terrass, figur 2 [15]. Figur 2 visar erforderlig plattjocklek vid given kvadratisk plåtstorlek och last. Figur 2 gäller för containerlastfallet det vill säga punktlast vid vissa kombinationer av kvadratisk fotplåt under punktlast och punktlastens dimensioneringsvärde (kN). Värden för 60 kN och 90 kN har extrapolerat från givna värden för 130 kN och 195 kN enligt GIPI. Beräkningen visar att kraven på böjbrottmoment uppfylls med en 120 mm kvadratiskt fotplåt. Beräkningen får anses som mycket osäker, dels med hänsyn till att utförd betongkvalitet är okänd, dels med hänsyn till att såväl interpolation

Figur 2: Erforderlig plattjocklek vid given kvadratisk plåtstorlek och last.

som extrapolation har skett vid beräkningen. Tabell 6 visar erforderlig tjocklek (mm) för fogad vältbetongbeläggning betongklass motsvarande C14/18 för samtliga klimatzoner och samtliga materialtyper i terrass förutsatt att även böjdraghållfastheten har halverats i likhet med tryckhållfastheten [14]. Beräkningen gäller för containerlastfallet det vill säga punktlast.

Värden för punklasterna 60 kN och 90 kN har interpolerats fram. Även för böjmomentbrott krävs för betongklass motsvarande C14/18 en kvadratisk plåt med bredd upp till 450 mm.

Mätningar på plats

Metoder. Sprickvidd och hålrumsutbredning uppmättes. Belyst spricklupp användes. Tillgängligheten var dock begränsad i lokalen. För nära kontakt med golvet användes en bilmontörsvagn. Det bör understrykas att endast cirka hälften av slutkrympningen förelåg ett halvt till ett år efter gjutning varför det är rimligt att räkna med en fördubblad sprickvidd jämfört med mätvärdet. För hålrumskartering användes ett 12 mm armeringsstål med längden 1 m, vilket stöttes mot golvytan c/c cirka 200 mm intill dess hålrum erhölls varefter karteringen fortsatte. Vid

Tabell 6: Erforderlig tjocklek (mm) för fogad vältbetongbeläggning betongklass motsvarande C14/18.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Punktlastens dimensioneringsvärde (kN) 65 60 98 90 130 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 100 270 257 355 335 435 200 220 209 295 276 370 300 200 191 260 245 320 400 190 181 250 240 290 500 180 172 230 200 350

Bygg & teknik 7/11

fria ytor användes samma indelning av hålrumskarteringen. Det bör understrykas att utvecklingen av hålrum var beroende, dels av slutkrympningen, som i sitt slutläge föreligger efter cirka tre år, dels av belastningen, alternativt av deformationen av vältbetongen i vertikal led.

Resultat. Figur 3 på nästa sida visar aktuell (uppmätt) krympning, krympning hos vältbetong (sprickor större än 0,7 promille) samt halva slutkrympningen för god vältbetong enligt Betonghandboken.

Vältbetonggolvet uppvisar liten krympning, cirka 0,050 promille, att jämföra med halva slutkrympningen cirka 0,063 promille för god vältbetong enligt Betonghandboken. Låg krympning hos vältbetongen var dock till föga gagn i sammanhanget eftersom överbetongen uppvisade desto större krympning, cirka 0,119 promille det vill säga ungefär lika med det värde som slutkrympning förväntas bli för god vältbetong enligt Betonghandboken. För brukaren är krympningen i ytan avgörande för ytans goda bestånd.

Figur 4 på nästa sida visar aktuell (uppmätt) krympning parallellt med sifferlittererade linjer (sprickor längs bokstavslittererade linjer) samt halva slutkrympningen för god vältbetong. Vältbetonggolvet uppvisar stor krympning, 0,095 promille, respektive mycket stor krympning, 0,247 promille, att jämföra med halva slutkrympningen cirka 0,063 promille för god vältbetong (Betonghandboken).

Figur 5 på nästa sida visar andel hålrum i golvet. Det kan konstateras att 65 procent av tillgängliga ytor hade hålrum.

Hålrum leder på ganska kort sikt till hålrumskratrar och kan inte accepteras. Hålrumskratrar äventyrar också vältbetongens goda bestånd. Hålrum hade uppstått i övre delen av vältbetongen till följd av utebliven härdning och därmed för låg skjuvningshållfasthet i vältbetongen för att uppta krympningskrafter från överbetongen. Som för sprickbildningen kan det

Tabell 7: Relativa styvheten hos ett tvärsnitt med en dimensionerande höjd av 220 mm i förhållande till ett tvärsnitt av god vältbetong enligt Betonghandboken.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d (mm) / fc (MPa) 15 25 35 45 55 65 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 140 0,15 0,19 0,23 0,26 0,28 0,31 160 0,22 0,29 0,34 0,38 0,43 0,46 180 0,32 0,41 0,48 0,55 0,61 0,66 200 0,43 0,56 0,66 0,75 0,83 0,90 220 0,58 0,75 0,88 1,00 1,11 1,20

59

Figur 3: Aktuell (uppmätt) krympning, krympning hos vältbetong (sprickor större än 0,7 promille) samt halva slutkrympningen för god vältbetong.

också konstateras att hålrum var mest frekvent förekommande där trafiken var som störst. Överbetongen tålde inte ens trafik utan last. Figur 6 visar på samma sätt andel hålrum vid utvalda stomlinjer 0 och 134. Vid linje 134, där trafiken var större än vid linje 0, var även hålrumsfrekvensen nära nog dubbelt så stor (81 pro-

Figur 5: Andel hålrum på tillgängliga ytor. M.v. är lika med medelvärde.

Figur 6: Andel hålrum vid linje 0 (trafik utan last) och 134 (trafik med last).

M.v. är lika med medelvärde.

60

Figur 4: Aktuell (uppmätt) krympning parallellt med sifferlittererade linjer (sprickor längs bokstavslittererade linjer) samt halva slutkrympningen för god vältbetong.

cent) som vid linje 0 (45 procent). Återigen: vid den utvalda stomlinjen 134 tålde golvet inte trafik utan last, utan att hålrum uppstod i välbetongen. Hålrummet berodde av för låg draghållfasthet i vältbetongen cirka 50 mm från ytan. Hålrum uppstod förmodligen av sig självt eftersom vältbetongen inte kunde uppta förekommande krympningskrafter från överbetongen.

Orsaker till sprickbildning och hålrum. Hålrum och sprickbildning följer hand i hand. Hade väl hålrum uppstått så följde inom kort även sprickbildning. Fenomen går därför inte att strikt särskilja.

Diskussionen gäller i huvudsak krympningssprickor eftersom hålrum kan konstateras bero av utebliven härdning av övre delen av vältbetongen. En huvudorsak till sprickbildning mittför bärande pelare var avsaknad av isolationsfogar mot fasta genomföringar, stora stålpelare, ränder och anslutande golv. Sprickor i arbetsfogar/etappfogar kan förklaras av att sågning, i syfte att erhålla en kontrollerad sprickbildning, inte hade utförts. Kraftiga sprickor längs mitten av områden med trafiklast kan bero av att bjälklagets styvhet har minskat i och med bristfällig härdning av ytan på vältbetongen. Golvet böjde förmodligen uppåt med en böjmomentspricka som följd. Detta bekräftades av att en bilmontörvagnen vid inmätningen av sprickorna av sig själv på grund av gravitationen åkte från sida till sida av trafikstråket.

Lägre styvhet hos vältbetongen kan också bero av att elasticitetsmodulen hade blivit lägre än för en god vältbetong.

Elasticitetsmodulen beror nämligen av tryckhållfastheten enligt sambandet: E = 0,45 • √fc

(10)

Styvheten hos ett osprucket tvärsnitt beror av dimensionerande höjden upphöjd till tre. Om tvärsnittet spricker, som synes ha varit fallet i områden med trafiklast, minskar tvärsnittets styvhet jämfört med om tvärsnittet hade varit osprucket.

Tabell 7 på föregående sida visar relativa styvheten hos ett tvärsnitt med en dimensionerande höjd av 220 mm i förhållande till ett tvärsnitt av god vältbetong enligt Betonghandboken. Beräkning har skett med sambandet: EI = 1 / ((1 / (0,45 • (fc)0,5)) d³/ 12)) / 0,0000000001305)

•

(1 / (2860 • (11)

där d betecknar dimensionerande höjd fc betecknar tryckhållfasthet EI betecknar styvheten.

Som synes var höjden på tvärsnittet av avgörande betydelse för uppböjningen hos bjälklaget. Om vältbetongen utförs med tryckhållfasthet 15 MPa och 140 mm i dimensionerande höjd (exklusive ohärdad betong) blir till exempel styvheten endast 15 procent av den som erhålls med god vältbetong enligt Betonghandboken. Även om vältbetongen utförs med korrekt tryckhållfasthet, 45 MPa, som god vältbetong enligt Betonghandboken bör ha, men med 140 mm i dimensionerande höjd (exklusive ohärdad betong) blir ändock styvheten endast 26 procent av den som erhålls med en god vältbetong enligt Betonghandboken.

Att härda ytan av vältbetongen väl är avgörande för dess sprickbildning och därmed goda bestånd. Det framkom att vältbetongen i etapp I lufthärdades under tio dygn med värmefläkt samt att vältbetongen i etapp II lufthärdades under tjugo dygn före det att överbetongen lades.

Sannolikt hade utebliven härdning lett till Bygg & teknik 7/11

BETONGSTOMME ger ett behagligt inneklimat, utjämnar temperaturen och sänker den totala energiförbrukningen.

DALADEKK bjälklag kan monteras snabbt, enkelt och stämpfritt.

Passar de flesta stommaterial som trä, betong och stål. Ger en slät överyta att gå på under byggprocessen. Kan belastas med t ex skivmaterial (logistikvänligt). Gott om utrymme för installationer och ljudklass A uppmätt vid fältmätningar.

6HDO(FR lU KlU

För mer information om våra produkter, se vår hemsida eller ring.

0241-23500, www.dalacement.se

9L VWDUWDGH VRP 9lUQDPR *XPPL 6HGDQ KHWWH YL 7UHOOHERUJ :DWHUSURRILQJ ,GDJ NDOODU YL RVV 6HDO(FR Vi är ett nytt kraftfullt företag som är stolta över vår kunskap och erfarenhet. Du känner säkert till våra gummidukar som Värnamo gummiduk, Elastoseal, Superseal och Cladseal – utvecklade och tillverkade i Sverige. Trygga produkter och metoder som tätar, skyddar och innesluter alltifrån tak och fasader till dammar och deponier.

Den välkända sälen tar vi med oss som symbol när vi nu är ett bolag inom Nordic Waterproofing. Vi tar också med oss den organisation och den entusiasm som gjort oss till ett ledande företag för tätning av byggnader och konstruktioner sedan 1960-talet.

9lONRPPHQ WLOO 6HDO(FR

Tel: 0370-510 100 Email: info@sealeco.com www.sealeco.com Adress: Box 514, 331 25 Värnamo

Bygg & teknik 7/11

61

ett mindre dimensionerande tvärsnitt än tänkt i och med att cementet i ytan på vältbetongen inte hade hydratiserats i tillräckligt hög grad. Ytan sprack förmodligen så gott som direkt efter gjutning.

Eftersom dessutom lägre cementhalt hade använts jämfört med en god vältbetong enligt Betonghandboken, hade tryckhållfastheten blivit lägre än för en god vältbetong enligt Betonghandboken. Sammantaget förklarar dessa bägge parametrar sprickbildningen. I och med att punktlasten ökar, ökar också upptrycket från marken under vältbetong mellan punktlasterna. Betongen spricker alltmer efterhand – möjligen får en beräkning i stället utföras för sprucket tvärsnitt, vilket ökar uppböjningen etter mer.

Hålrum inträffar i övre delen av vältbetongen cirka 50 mm från ytan. Utförd dimensionerande höjd på vältbetongen minskade således. Ett närmare studium av sprickfördelningen tydde på att denna var lastberoende. I vissa områden med trafiklast fanns knappt några sprickor alls – i andra områden var antalet sprickor och sprickvidden sammantaget mycket stor.

Detta var allvarligt eftersom vältbetonggolvet, i sånt fall, synes vara underdimensionerat för ändamålet – redan efter cirka ett halvt år. Mest frapperande var koncentrationen av sprickor närmast befintlig byggnad, dels beroende av att trafiklasten där var större, dels beroende av att punktbelastningen successivt hade ökat från denna sida av vältbetonggolvet, figur 3.

Det förefaller således som om även sprickbildningen skulle vara belastningsrelaterad till följd av större trafiklast inom vissa områden än för övriga delar av golvet. All utförd vältbetong skulle då på sikt spricka eftersom golvet inte hade utförts för att uppfylla ställda krav på trafiklast.

Anledningen till större sprickbildning vid vissa områden än för golvet i övrigt skulle också kunna vara fördelningsrelaterat det vill säga större punktlast fanns eller hade funnits där än för golvet i övrigt. Utan åtgärd fick samma utveckling av sprickvidd förväntas i motstående del av vältbetonggolvet som i den del som ligger närmast befintlig del. Även av figur 4 liksom tidigare för figur 3 framgår en koncentration av sprickor där som störst där trafiken var som störst. Att sprickbildning är stor i linje 134 mellan de utvalda stomlinjerna AE och AF, kan förklaras av en smal passage där trafik passerade för att hämta/lämna last. Att golvet inte tålde trafik utan last tyder på att trafik utan belastning skapar sprickor i golvet efter ett halvt år.

Provningar i laboratorium

Material och metoder. I syfte att kartlägga orsaken till problemen togs tre prover på vardera platsen ut. Dessutom togs tre prover ut på ett område där en till synes fullgod reparation hade utförts med utbyte av överbetong. Vid fullgott utförande skulle denna reparation eventuellt kunna 62

stå modell för reparation av resten av golvet förutsatt att reparationssättet är väldokumenterat. Följande provningar och mätningar utfördes på borrkärnor om 100 mm i diameter: 1. Tjocklek hos vältbetong och pågjutning 2. Densitet baserad, dels på totalvikt hos kapat vältbetongprov, dels, ungefärlig, baserad på totalvikt, hos dragprovad pågjutning 3. Draghållfasthet, dels mellan pågjutning och vältbetong, dels i överkanten vältbetong 4. Tryckhållfasthet på vältbetongprov (kapades/slipades till cirka 100 mm i längd).

Vissa borrkärnor bröts itu under transport till CBI/SP varför antalet borrkärnor minskade. Återstående borrkärnor försågs med en pålimmad platta för provning av överbetongens draghållfasthet. Därefter kapades den pålimmade provdragningplattan bort från överbetongen för bestämning av densiteten hos överbetongen.

Densitet baserades på totalvikt hos kapat vältbetongprov. Densitet, ungefärlig, baserades på totalvikt hos dragprovad pågjutning. Draghållfasthet bestämdes mellan pågjutning och vältbetong. Draghållfasthet bestämdes alternativt i överkanten av vältbetongen (om brott först utstod där). Tjocklek hos vältbetong bestämdes genom mätning av den utborrade cylinderns totallängd. Tjocklek på pågjutning bestämdes genom mätning. Tryckhållfasthet på vältbetongprov bestämdes på kapade och slipade cylindrar till cirka 100 mm i längd.

Resultat. Figur 7 visar hållfasthet hos prover utborrade ur vältbetonggolv som funktion av uppmätt densitet. Stor spridning i resultaten tydde på brist i kontroll vid betongtillverkningen, av vattenhalt, av vattencementtal, fuktkvot, packning, utlagd tjocklek, härdning etcetera, jämfört med god vältbetongteknik. Figur 8 visar geografisk fördelning av tryckhållfasthet i vältbetonggolvet.

Figur 9 visar draghållfasthet som funktion av tryckhållfast på parallellt uttagna prover.

Analys och diskussion. Provning skedde av torr cylinder med diametern och längden cirka 100 mm. C-klassning avser våt provkropp vid 28 dygns ålder, cylinder med diameter 150 mm och längd cirka 300 mm/kub med sidan 150 mm. Omräkning av provresultaten sker därför från torr cylinder med diameter och längd cirka 100 mm till våt kub med sidan 150 mm med användning av formfaktorer.

Hållfasthetstillväxten anses dock som obetydlig eftersom vältbetongen inte härdades med vatten enligt Betonghandboken utan i luft. Omräkningsfaktor från torr till våt provkropp minskar hållfastheten med tjugo procent [19], [20]. Tryckhållfastheten för utborrad cylinder med diameter och längd cirka 100 mm är dock

Figur 7: Hållfasthet hos prover utborrade ur vältbetonggolv som funktion av densitet.

Figur 8: Geografisk fördelning av tryckhållfasthet i vältbetonggolvet.

Figur 9: Draghållfasthet som funktion av tryckhållfasthet på parallellt uttagna prover.

direkt jämförbar med tryckhållfastheten för en kub med sidan 150 mm varför ingen omräkning behöver ske härvidlag [17].

På sedvanligt sätt omvandlas cylinderhållfasthet till kubhållfasthet vid beräkning av C-klass genom division med 0,8.

Följande samband gäller således (MPa): fC1 = 0,92 • 0,8 • fc fC2 = 0,92 • fc

(12) (13)

där fC1 betecknar uppmätt hållfasthet på torr cylinder med diameter och längd 100 mm fC2 betecknar omräknad kubhållfasthet, 150 mm.

Bygg & teknik 7/11

För att erhålla C-klass bör sedan avdrag göras med 1,5 gånger standardavvikelsen. Normalt kan packningsgraden för vältbetong fastställas genom analys av tryckhållfasthet som funktion av densiteten, figur 7. Så är även fallet för utförd konstruktion. För fem betongprover med ett medelvärde på hållfastheten av 17 MPa var densiteten 2 150 kg/m³ att jämföra med densiteten 2 350 kg/m³ för övriga betongprover med ett medelvärde av 43 MPa i tryckhållfasthet. För draghållfasthet i vältbetong gäller följande samband (MPa) [17]: fct = 0,58 • fc0,54

(14)

fc = 2,74 • fct1,85

(15)

För aktuella uttagna prover, där dragbrott genomgående har skett i överkant av vältbetongen där ett krav på karaktäristisk draghållfasthet, fct lika med 1,95 MPa, gäller det vill säga ungefärligen 4 MPa i provad draghållfasthet. Samband mellan draghållfasthet och tryckhållfasthet framgår av figur 9. Draghållfastheten för vältbetongens yta minskade med ökad tryckhållfasthet vilket är en synbar effekt av utebliven vattenhärdning. Omvänt kan givetvis tryckhållfastheten för god vältbetong beräknas ur draghållfastheten enligt sambandet: Övre delen av vältbetongen hade inte härdats med vatten ned till cirka 30 till 35 mm under vältbetongens yta varför dess hållfasthet endast uppgick till en del av kravet C28/36 i betongklass. Ytskiktet på vältbetongen kan förmodligen inte ta full punklast det vill säga maximal påkänning är lika med 90 000/(150 • 150) är lika med 4 MPa att jämföra med en från dragbrottpåkänningen till tryckhållfasthet beräknad tryckhållfasthet i vältbetongens ytskikt (som lägst cirka 0,6 MPa). Övre delen av vältbetongen kunde därför inte anses uppfylla konstruktionskraven. Övre delen av vältbetongen kunde därför inte heller fördela lasten till en kon i syfte att erhålla en större kon vid lastfördelning på undergrunden utan punktlasten får anses gå vertikalt genom överbetongen och övre delen av vältbetongen. Bärigheten för genomstansning av betong minskar därför eftersom endast dimensionerande tjocklek kan beaktas. Dessutom var betongklassen lägre än kravet på god vältbetong C28/36 varför utförd vältbetong i sig endast kunde ta en del av den belastning som en fullgod vältbetong specifikt skulle kunnat ha tagit i genomstansning av betong. I fråga om böjmomentkapacitet minskades denna med kvadraten på dimensionerande höjd med hänsyn till minskad dimensionerande tjocklek. Dessutom var betongklassen lägre än för en god vältbetong. Utförd vältbetong kunde därför endast ta en del av den belastning som en fullgod vältbetong skulle ha kunnat tagit i böjmoment.

Sammantaget uppgick bärigheten för genomstansning av betong och böjmoBygg & teknik 7/11

ment till den andel som kan tas med hänsyn till minskad dimensionerande höjd jämfört med handlingarna multiplicerad med den andel som utförd vältbetong kunde ha tagit jämfört med en god vältbetong skulle ha kunnat tagit i tryckhållfasthet. Vid last över cirka 35 procent av maximal punktlast uppfylldes således inte kravet enligt BBK94 i fråga om genomstansning av betong hos golvet respektive vid last över cirka 19 procent av maximal punktlast uppfylls inte heller kravet enligt BBK94 i fråga om böjbrott av golvet. Överbetongen hade uppenbarligen utförts med alltför hög hållfasthet i förhållande till den ohärdade vältbetongens för att krympningskrafter från överbetongen skulle kunna upptas i vältbetongen. Vältbetongen hade spruckit i sin övre del på ett tidigt stadium med utbredd hålrum som följd på ett djup av 2 till 35 mm under vältbetongens yta. Vidhäftningen mellan överbetong med hög cementhalt och ohärdad vältbetong med låg cementhalt var således inte problemet. Problemet låg i stället i för hög cementhalt och liten kornstorlek i överbetongen samt fördröjd gjutning jämfört med vältbetongen, vilket gjorde att skillnaden i krympning mellan överbetong och vältbetong inte kunde överbryggas med förskjuvningskrafter. I stället uppstod skjuvningsbrott i konstruktionens svagaste del cirka 2 till 35 mm från vältbetongens yta. Denna skjuvspricka fanns redan före dragprovningen på avståndet 5 till 45 mm från vältbetongens yta. I ett reparerat parti av golvet fanns en skjuvspricka på plats cirka 15 till 25 mm från vältbetongen yta, vilket antydde att vältbetongen inte heller i detta fall kunnat uppta skjuvkrafter från krympning hos reparationsmaterialet.

Åtgärdsalternativ

Åtgärder förutsatte att utförd vältbetong efter provning visat sig ha tillräckligt hög hållfasthet för att, efter en omberäkning av stansning och böjbrott, ensam kunna ta punktlaster, även intill befintliga arbetsfogar och i detta fall utan kantförstyvning av golvet. Normalt krävs för vältbetong hållfastheten C28/36, vct lika med 0,39 eller lägre vct samt minst 340 kg/m³ cement men så hade utförandet uppenbart inte varit. Hållfastheten var i stället beräkningsmässigt cirka betongklass motsvarande C14/18 i vältbetongen. Föreliggande mätningar och provningar visar att betongkvaliteten för vissa prover var av betongklass motsvarande C14/18 och lägre än vad som förutsätts för en god vältbetong C28/36 samt att en del av utförd vältbetong hade ännu lägre hållfasthet till följd av utebliven härdning samt att isolationsfogar (rörelsefogar) och fogning inte har utförts.

Kompletterande hållfasthetsprovningar. Det gick inte att fastställa hur stor del av vältbetongen som kunde nyttjas respektive hur stor del som måste kasseras

genom att kulblästras, slipas eller fräsas bort, cirka 45 mm av vältbetongen. För att fastställa nivån på god vältbetong krävdes kompletterande prover av hållfastheten i höjdled. Då dessa prover hade utförts återstod en konstruktionslösning enligt åtgärdsalternativ, vilken fick detaljeras av ansvarig konstruktör. Hållfastheten hos den efter kulblästring, slipning eller fräsning kvarståenden ytan kunde kontrolleras med studsmätare. Andra åtgärdsalternativ torde inte kunna utföras med bibehållna lastkrav enligt handlingarna.

Förstoring av fotplåt under punktlast.

Genomförande av åtgärdsalternativet förutsätter att fotplåtar under punktlaster förstoras för att undvika genomstansning av betong hos golvet. Beräkningen förutsatte att kvarvarande vältbetong hade varierande dimensionerande tjocklek samt draghållfasthet varierar enligt föreliggande provningsresultat från CBI/SP. Ovanstående samband (9) används. För rektangulär plåt gäller att 4 • b ersätts med 2 • (b1 + b2), där b1 betecknar sidlängd för ena längdsidan av plåten och b2 betecknar sidlängd för andra tvärsgående längdsidan av plåten Vu = 0,000162 • (2 • (b1 + b2) + 3,14 • d) • d • fctk (16)

I tabell 8 på nästa sida ges exempel på beräkningar med samband (16). Dimensionerande tjocklek kan dock ändras med hänsyn till kompletterande hållfasthetsprovningar. Grundpåkänningen har beräknats vid konisk utbredning av lasten till grunden (efter genomstansning av betong).

Del av vältbetong och överbetong ersätts med ny betong. Med hänsyn till att delar av överbetongen uppvisade hålrum samt med hänsyn till att kontraktionsfogar saknades bör vältbetongens övre del ersättas med armerad betong med voter.

Eljest kommer en vertikalrörelser att uppstå på ömse sidor om fogarna vid trucktrafik. Kontrollerade sprickor med storlek över 0,7 mm förstärks genom att vältbetongen utbilas och ersätts med en votformad, dubbelt rutarmerad betong C28/36, stenmax 8 mm till en bredd av cirka 1 m vid sprickorna med armering längs med sprickan i sin tur ansluten till armerad överbetong C28/36 med förskjuten armering till exempel i form av dubbla rutnät eller en minsta armeringsmängd som enligt konstruktören bör förhindra att krympsprickor uppstår i fogar och över golvet. Detaljprojektering av den nya armerade överbetongen och av de armerade voterna bör utföras av konstruktör. Överkanten på vältbetongen kulblästras, slipas eller fräses bort för att säkerställa att allt löst material avlägsnas i syfte att undvika hålrum. Före vidare konstruktion kontrolleras hållfastheten hos betongytan efter urtag av nya borrkärnor eller med studsmätare. Primerbehandling sker av ytan på 63

Tabell 8: Med samband (16) beräknad punktlast Vu vid genomstansning enligt BB 94 (kN).

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b1 b2 d fctk Grundpåkänning vid genom stansning Vu (kN) (mm) (mm) (mm) (MPa) (MPa) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 112 110 350 220 1,95 0,26 Originalanvisningar från konstruktör 87 140 140 220 1,95 0,26 Korrekt utfört med 220 mm betong 140 140 180 1,95 0,26 Korrekt utfört med 180 mm betong 64 9 140 140 220 0,21 0,27 Utfört med defekt betong, 90 kN 75 140 140 200 1,95 0,31 Provning med korrekt betong, 90 kN 75 140 140 200 1,95 0,15 Provning med korrekt betong, 45 kN 24 140 140 150 0,95 0,46 Utfört med defekt betong, 90 kN 140 140 133 0,95 0,55 Utfört med defekt betong, 90 kN 20 27 350 1100 220 0,21 0,15 Utfört med defekt betong, 180 kN 87 550 1100 150 0,95 0,15 Utfört med defekt betong, 180 kN 79 600 1110 133 0,95 0,15 Utfört med defekt betong, 180 kN 88 550 1110 150 0,95 0,15 Utfört med provad betong, 180 kN –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Beteckningar: b sidlängd på stålplåt under ben till pallställ (mm) d betecknar tjocklek på betongen (mm) fctk karaktäristisk draghållfasthet är lika med 1,95 MPa för C28/36 (MPa) Vu betecknar bärförmågan beräknad med BBK 94 (kN)

vältbetongen minst ett dygn före gjutning av överbetong. Isolationsfogar om 25 mm utförs väl över betongytan mot alla fasta föremål och pelare. Krympningshämmande medel bör användas i betongen i syfte att minska slutkrympningen hos överbetongen. Den nya överbetongen bör direktslipas för att nå en ytfinish enligt önskemål från beställaren. Ytan härdas under minst en vecka. Ytbeläggning bör förseglas på ett effektivt sätt för att hindra tidig avdunstning från ytan. Ett fullgott och beständigt resultat torde nås på detta sätt. Behov av arbetsfogar, krympfogar etcetera, anges av konstruktör på ritning.

Minimitjockleken hos pågjutningsbetongen bör vara 80 mm.

Slutsatser

Följande slutsatser kunde dras efter analys av sprickbildning i ett vältbetonggolv: 1. Undergrunden var väl packad och uppfyllde ställda krav.

2. Vattenhallen och därmed sammansättningen hos vältbetongen var okänd.

3. Ingen som helst materialkontroll hade skett vid tillverkningen av vältbetongen.

4. Packningen av vältbetongen hade inte kontrollerats.

5. Härdningen av vältbetong hade inte skett.

6. Hållfastheten i vältbetong var hälften så stor som för god vältbetong.

7. Överbetongen hade för hög hållfasthet i förhållande till vältbetongen varvid hålrum uppstod med krympningskrafterna enbart som orsak.

8. Överbetongen hade lagts på för blöt vältbetong.

9. Hålrum hade därför uppstått som ett medelvärde i 65 procent av golvet.

10. Fogindelning hade inte skett av golvet, vilket, tillsammans med för låg 64

hållfasthet hos vältbetongen och för hög hållfasthet hos överbetongen, hade lett till stor, okontrollerad sprickbildning över golvytan, varför dess funktion och goda bestånd var satt ur spel.

11. Delar av vältbetongen torde på tas bort ned till fullgod vältbetong och eftersättas med fullgod vältbetong.

12. Alternativt, där vältbetongen i sin hela tjocklek var undermålig, torde vältbetongen få ersättas med armerad betong.

■

Referenser

[1]. Betonghandbok. Arbetsutförande.

Projektering och byggande. Svensk Byggtjänst. 1994, sid 544.

[2]. ibid, sid 556.

[3]. ibid, sid 552.

[4]. ibid, sid 554.

[5]. ibid, sid 549.

[6]. ibid, sid 548.

[7]. ibid, sid 547.

[8]. Bertil Persson. Högpresterande betongs hydratation, struktur och hållfasthet.

Rapport TVBM-1009. ISSN 0348-7911.

LTH. Lund. 1992. 400 sid.

[9]. Bertil Persson. Quasi-instantaneous and Long-term Deformations of HPC with Some Related Properties. Rapport TVBM1016. ISBN 91-630-6969-5. LTH. Lund.

1998. 500 sid.

[10]. Jan-Erik Jonasson (LTU), Bertil Persson (LTH), Elastiska deformationer, krympning och krypning, ISBN 91-7332928-2, Högpresterande betong, Svensk Byggtjänst, Stockholm, sid 173–208.

[11]. Johan Silfwerbrand. Dimensionering av platsgjutna industriytor i betong.

Rapport 63, Brobyggnad. Institutionen för Byggkonstruktion. Kungliga Tekniska högskolan. Stockholm. 2001, sid 27.

[12]. ibid, sid 23.

… och svarar

Den teoretiska undre gränsen när det gäller λ–värdet (den specifika värmetransporten i ett material) sätts i det här fallet av egenskaperna för stillastående luft. Den praktiska undre gränsen avgörs av summan av värmetransporten i materialet, som utgörs av fyra olika delar: ● värmeledning för stillastående luft ● eventuell konvektion (luftrörelse i materialet). ● värmeledning för det fasta materialet (mineralullsfibrerna) ● värmestrålning i materialet.

För stillastående luft gäller ungefär λ = 0,025 W/m ºC. Förhoppningsvis är konvektionen (luftrörelsen) i materialet försumbar. Värmeledningen i det fasta materialet och värmestrålningen är dock inte försumbara. Om man till exempel lyckas komma ner i λ = 0,030 W/m ºC för hela materialet, så motsvarar alltså bidraget från summan av värmeledningen i det fasta materialet och värmestrålningen endast cirka 0,030 - 0,025 = 0,005 W/m °C. Ungefär här ligger den praktiska undre gränsen för ett vanligt värmeisoleringsmaterial med luft. Det är alltså i huvudsak luftens egenskaper när det gäller värmetransport som orsakar att en riktigt välisolerad konstruktion blir så tjock när man använder ett vanligt värmeisoleringsmaterial!

■ [13]. ibid, sid 24.

[14]. ibid, sid 26.

[15]. ibid, sid 40.

[16]. Ronny Andersson. Beläggningar med vältbetong – fysikaliska egenskaper.

CBI rapporter 3·86, sid. 28.

[17]. ibid, sid 36.

[18]. Bertil Persson. Högpresterande betongs hydratation, struktur och hållfasthet.

LTH. Lund. 1992, sid 149, 153.

[19]. Tatiana Berglund. Omräkningsfaktorer för tryckhållfasthet. TVBM-5023.

LTH Byggnadsmaterial. Lund. 1992, sid 25.

[20]. Bertil Persson. Högpresterande betongs hydratation, struktur och hållfasthet.

LTH. Lund. 1992, sid 165.

Bygg & teknik direkt på nätet Årgångarna 2008 till 2010 av Bygg & teknik finns nu att läsa i fulltext på vår hemsida: www.byggteknikforlaget.se

Bygg & teknik 7/11

Vi spårar alltid upp nya vägar Vi levererar betong till platser var de än ligger. Kan vi inte köra dit på landsväg, växlar vi transportsätt till bland annat järnväg.

Som rikstäckande tillverkare och leverantör av fabrikstillverkad betong är vi vägledande på att ta oss fram överallt.

Täckskiktsmätare Micro Covermeter 8020 Mätare för bestämning av armeringsjärnets djup och riktning.

Nu kan du växla mellan mätdjup 0-120 mm och 0-200 mm med samma mätsond

BETONG - BALLAST - CEMENT - GEOTEKNIK

www.kontrollmetod.se Bygg & teknik 7/11

S. Långebergsgatan 18 421 32 V. Frölunda Tel 031-748 52 50 Fax 031-748 52 60

65

Klimatskärm kontra klimatskal?

Boverket har i sin, visserligen inofficiella, översättning av ID 6, se bild 1, använt ordet skal för den engelska termen fabric, se bild 2! I nämnda skrift anges i avsnitt 2.2.1, se bild 3, att skalet utgörs av byggnadsverket inklusive yttre byggnadsdelar och innerväggar med avslutande efterbehandling, men utan tekniska installationer. Denna tolkning motsvarar närmast en byggnad och speciellt dess stomme. En byggnads omslutande area, det vill säga dess ytterhölje (jämför med engelska building envelope, tyska Gebäudehülle och franska enveloppe) har, med undantag för skalkonstruktioner, numera sällan bärande funktion utan ska i huvudsak fungera som ett skydd för byggnadens inre klimat gentemot omgivningens. Skal är således ett olämpligt val, vilket ytterligare förstärks av de skäl som redovisas nedan och i den citerade texten. Ordet fabric förekommer i svenska språket i form av uttrycken fabricera, fabrik, fabrikör och dylikt.

Fabric kan i likhet med Edifice betyda en större byggnad men används företrädesvis i betydelsen Underlying Structure i bemärkelsen Framework, vilket understryker dess bärande/stödjande funktion.

Fabric används allmänt inom textilindustrin, se bild 4 och vidare för mer info, för a material that resembles cloth och vars ursprungliga uppgift förmodligen

var att utgöra ett underliggande (ej synligt) stöd för det yttre (utanpåliggande och ofta tunna) tyget för att ge detta stadga och motverka skrynkling. Även inom svensk textilindustri användes, enligt min erfarenhet i vart fall för 50 år sedan, den engelska termen fabric i denna bemärkelse.

Termen fabric har tydligen använts i den engelska versionen av ID 6, vilket tyder på att den byggnadstekniska kunskapsnivån i England, textilindustrins vagga, är jämförbar med Boverkets. Ska man nödvändigtvis hämta termer från textilindustrin borde till exempel köldskyddande, regn- och vindtäta ytterplagg vara lämpligare.

Det är således Boverket, som har infört begreppet skal och därmed termen klimatskal i Sverige. Okunniga ”energiexperter” är inte sena att uppdatera sitt fikonspråk för att stärka sin ”expertstatus” och möjligheterna att få bidrag ifrån till exempel Boverket.

Ett utdrag ur min artikel i Bygg & teknik 5/07, författad april, maj 2007, där jag en passant ger synpunkter på rubricerade termer, återges nedan. Citat:

Klimatskärm kontra klimatskal som tekniskt uttryck för en byggnads ytterhölje

Typen av indatafel har hittills koncentreBild 2.

66

Bild 1:

rats till byggnadens klimatskärm och då ett antal experter de senaste åren istället lanserat uttrycket klimatskal finns det anledning till att ge några synpunkter härpå.

Klimatskärmens uppgift är, som namnet antyder, att i första hand underlätta att upprätthålla ett behagligt och om möjligt konstant inomhusklimat oberoende av det rådande yttre klimatet med varierande temperatur, nederbörd och vind.

Ordet skal förekommer i samband med till exempel ord som skaldjur, äggskal, fruktskal och dylikt och har i intet fall någon värmeisolerande funktion men väl en Bild 3.

Bygg & teknik 7/11

I Rikstermbankens databas redovisas termen klimatskal i Formas ordlista från 1990 och i VVSföretagens ordlista från 2009. Formas har förmodligen, utan närmare eftertanke, hämtat termen direkt från Boverkets undermåliga översättning av ID 6. VVS-företagen är nog inte rätt organisation att definiera byggnadstekniska termer. Detta gäller dessvärre även för Boverket, som dessutom kan befaras ha dåligt inflytande på Tekniska nomenklaturcentralen (TNC). Uppgiften att definiera tekniska termer bör helt vila på TNC och inte överlåtas på olika särintressenter, reklambranschen eller politiker.

Klimatskydd

Bild 4. bärande och/eller en inneslutande funktion. Ytterhöljet i äldre byggnader, i klimatzoner liknande vår, hade ofta en bärande men otillräcklig värmeisolerande funktion. I moderna byggnader är det ofta tvärtom. Laster tas numera upp av pelare, balkar, plattor, inre betongväggar och dylikt. Men för att överbrygga stora spännvidder används även i dag, i likhet med till exempel under romartiden, fribärande kupoler, det vill säga skalkonstruktioner.

Det huvudsakliga skälet härtill är den bärande förmågan inte den värmeisolerande. Naturligtvis skyddar skalet mot nederbörd och vind och kan också förses med värmeisolering; likt fågeldun runt ägget.

Om man som expert tror att skalet hos till exempel ett ostron har till uppgift att skydda djuret mot ett obehagligt klimat i form av alltför höga eller låga temperaturer och besvärande nederbörd eller vind då kan man med gott samvete fortsätta att använda uttrycket klimatskal. Egendomligt att man som expert inte vet vad TNC står för.

Med numera vanligt förekommande experttermer dröjer det nog inte länge förrän en besiktning eller energideklaration kommer att sammanfattas som: En transparent integrerad validering av byggnadens åtgärdspotential indikerar att klimatskalet kräver en ombyggnation för att kvalitetssäkra dess funktionalitet och formspråk. Slut citat.

Bygg & teknik 7/11

Termen Klimatskärm syftar på att den viktigaste funktionen hos en byggnads ytterhölje (omslutande area) numera är att skärma av, det vill säga skydda, byggnadens önskvärda inomhusklimat mot ett besvärande och skadligt yttre klimat. Naturligtvis ska ytterhöljet helst även skydda mot buller, in- och exfiltration av luft och fukt, luftburna partiklar, hälsofarlig gas, strålning, virus, bakterier och dylikt. Klimatskärmens huvuduppgift är således att i första hand erbjuda ett skydd mot regn, hagel, snö, fukt, vind, kyla, hetta och dylikt. Därför borde termen Klimatskydd passa bättre. Det finns även vedertagna begrepp som stödjer detta förslag exempelvis vindskydd, regnskydd, fuktskydd, solskydd och dylikt. Om den av mig föreslagna termen klimatskydd skulle accepteras kan det minska möjligheten för Boverket att introducera nya tekniska termer som till exempel vindskal, regnskal, fuktskal och solskal. Uppfinningsrikedomen är stor när det gäller att lansera nya begrepp och att använda ”fikonspråk” för att ge intryck av hög kompetens, se föregående avsnitt! Även elementär datateknik används för få undermåliga projekt att verka avancerade, till exempel Boverkets tolkning, utformning och anpassning av EU:s direktiv (2002/91/EG) till svenska förhållanden, se [1]! Boverket borde redovisa vad detta praktfiasko kostat skattebetalarna, inklusive all extern konsulthjälp och alla nödvändiga revideringar. Det saknas till och med erforderlig kompetens för att välja rätta, det vill säga lämpliga konsulter.

insänt

Akademiska titlar och glänsande pappersmeriter utgör ingen garanti för att ett projekt ska uppnå ett gott resultat. Kontrollera resultaten av alla dessa otaliga forskningsprojekt, med undantag för grundforskning, som bedrivits de senaste tjugo åren och slukat enorma bidragsmedel!

Det borde finnas någon kunnig, djärv och oberoende expert, som kunde utvärdera dessa projekt och deras verkliga nytta för såväl bostadskonsumenten som byggbranschen i stort. Naturligtvis står den här personen inte att finna bland de bidragsgivande organen, se till exempel Bygg & teknik 4/04 (resultat av Bo01)! Ett annat exempel är ett miljonprojekt i Boverkets regi på 1990-talet, som gav det häpnadsväckande resultatet att individuell energimätning gav lägre energianvändning än kollektiv dito! Detta forskningsresultat gav tydligen för Boverket en nyvunnen kunskap väl värd bidragspengarna!

I anslutning till Plan- och bygglagen (PBL) skapades även nya ord och begrepp. Införandet av PBL innebar de facto en avreglering av tidigare gällande byggregler med deras omfattande kontrollfunktioner och inspektioner och en överförflyttning av producentens ansvar på byggherren, som ofta saknade erforderlig kompetens. Därför skapades begreppet KA det vill säga kvalitetsansvarig, som skulle ha ansvaret för att entreprenaden uppfyllde gällande byggregler. En kort kurs i företrädesvis byggregler och entreprenadfrågor med åtföljande tentamen gav kvalitetsintyg för denne byggherrens nye konsult, som ibland till och med kunde vara utsedd av entreprenören. En jämförelse med de beryktade ”certifierade energiexperterna”, som upprättar energideklarationer och ”arbetscoacherna” är ofrånkomlig, se [1]! Då de senare nu gått på grund har det bedömts nödvändigt att byta namn till arbetslivslotsar.

Tidigare måste det finnas en för bygget ansvarige arbetsledare, som utsågs av entreprenören och godkändes av byggnadsnämnden och som hade en mångårig arbetslivserfarenhet. Syftet med PBL och denna avreglering var att höja kvaliteten på nyproducerade byggnader. Målsättningen uppnåddes naturligtvis inte och därför har en ny PBL trätt i kraft med bland annat skärpt krav på kontroll och tillsyn. KA har döpts om till ”Kontrollansvarig” och ”Bygganmälan” till ”Anmälan”, med andra ord väsentliga framsteg!

Så nu är det väl slut med mögelhus och fuskbyggeri?

Clarence M Hector Svensk Byggledning AB, Sjöbo

Referenser

[1]. Bygg & teknik 5/09, sid 67. Energideklaration, en dyr och onödig nolldeklaration, C. M. Hector.

67

Akustik/Bullerskärmar:

Betonginstrument:

Formsättning:

Balkonger:

Fuktskydd:

– skivan

Fuktsäkrar husgrunder! • Snabb uttorkning • Torr grund • Varm grund • God värmeekonomi • Lüg totalkostnad

Betong/Membranhärdare:

RÜrvägen 42 • 136 50 Haninge Telefon 08-609 00 20 • Fax 08-771 82 49

Brandskydd:

www.isodran.se

Fukt, lukt, mĂśgel och radon TrygghetsVakten skyddar krypgrund & vind frĂĽn fuktrelaterade skador. s -ARKNADENS LĂ‹GSTA ENERGIFĂšRBRUKNING s -INIMALT MED UNDERHĂ?LL s Ă?RS LIVSLĂ‹NGD

Betongdukar:

Fogband:

Färg:

www.trygghetsvakten.se

annons bygg-teknik1010.indd 1

Betongelement:

Fogtätningsmassor:

Vi servar hantverkare!

031-760 2000

10-10-12 13.08.48

Geosynteter:

LeverantĂśr av fĂśnster- och fasadprodukter.

VENTILER – TÄTLISTER – BESLAG FOGMASSA – KITT – FOGBAND – VERKTYG MASKINER – SLIPMATERIAL – M.M. Beställ vür katalog pü www.leifarvidsson.se

MullsjÜ 0392-360 10 ¡ Stockholm 08-26 52 10 GÜteborg 031-711 66 90

68

59 x 46 mm

*lYOH ‡ 5LPER ‡ /XOHn 6WRFNKROP ‡ /LGN|SLQJ ZZZ IOD VH

Bygg & teknik 7/11

branschregister www.jehander.se Stockholm 08-625 63 21 Göteborg 031-86 76 50 Norrköping 011-33 16 00 Gävle 026-400 56 50

Allt pekar på att en bra epoxibeläggning skall hålla minst 40 år

Nöj dig inte med mindre!

NM Golv 100 UP har bl.a. god slitstyrka, är tryckfördelande, slagtålig, stötdämpande, kemikalieresistent och lättstädad.

För vårt kompletta golvsortiment, se vår hemsida.

Konsulterande ingenjörer:

Vi möjliggör ert projekt med säkra och genomförbara lösningar inom byggnadsakustik, rumsakustik, industriakustik och samhällsbuller.

Besök oss på www.acad.se

Nils Malmgren AB

| Box 2093 | 442 02 Ytterby Tel: 0303-936 10 | www.nilsmalmgren.se | info@nilsmalmgren.se

Golvgjutsystem:

Din Partner för mark, väg och vatten

Geoteknik:

0771-640040 viacon@viacon.se www.viacon.se

De snabbaste analyserna av inomhusmiljö med kvantitativ DNA-teknik!

Kemiska analyser av mark och vatten och luft.

Vi analyserar byggd miljö

Grundläggning:

Box 15120, 750 15 UPPSALA, 018-444 43 41 www.anoZona.com

Industrikontor:

Golvbeläggningar:

Ingjutningsgods:

Box 20179, 161 02 BROMMA Tel 08-764 68 80, Fax 08-98 05 19 www.meba.se Mobiltel 0708-55 77 89 0708-73 61 67

Bygg & teknik 7/11

69

branschregister

Konsulterande ingenjörer, forts:

Mätinstrument:

Stegar/ställningar:

Göteborg 031-727 25 00 Jönköping 036-30 43 20 Stockholm 08-688 60 00 Uppsala 018-18 35 50 Malmö 040-35 42 00 www.wspgroup.se

Kraft – ljus – klimat:

Tak- och fasadvård:

Ljus och säkerhet:

Tak/Tätskikt:

Lättbyggnadsteknik:

Takplåt:

• Byggnadsakustik • Buller • Vibrationer • Kalibrering – Ljudisoleringslab – Halvekofritt lab – Efterklangsrum

1002

Tel: 010-516 50 00 • www.sp.se/akustik SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Ackrediterad kalibrering www.sp.se

1002

Vi kalibrerar:

• Lufthastighet • Luftflöde • Luftfuktighet

Kontaktpersoner Lufthastighet, Luftflöde Harriet Standar, 010-516 51 87

Luftfuktighet Per Jacobsson, 010-516 56 63

SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

70

Bygg & teknik 7/11

www.arcelormittal.se

3DVVDU DOOD W\SHU DY EHWRQJEM¾ONODJ 3HYD ¿U LGHDOLVN DWW DQY¿QGD YLG RPE\JJQDGHU L EHILQWOLJD E\JJQDGHU

)¾UGLJW XQGHUWDN 3HYD OHYHUHUDV PHG YLWODFNDG XQGHUVLGD 3HUIHNW IÑU H[ 3 KXV RFK O¿NWDUH SÀ ROLND DUHQRU

Samverkansplåt – PEVA 45 3HYD IUÀQ $UYDO ¿U HQ NYDUVLWWDQGH SURILOHUDG VWÀO SOÀW VRP DQY¿QGV L VDPYHUNDQVEM¿ONODJ 3O¿WHQV XQLND SURILO IXQJHUDU VRP XQGHUNDQWVDUPHULQJ RFK JÑU GHW GHVVXWRP VPLGLJW DWW PRQWHUD HO RFK YYV 3OÀWHQ ¿U HQNHO DWW DUEHWD PHG Y¿JHU EDUD NJ P RFK NDQ RIWDVW PRQWHUDV PHG HQEDUW PDQNUDIW LQJD H[WHUQD O\IWKM¿OSPHGHO EHKÑYV 3HYD ¿U HQ Y¿O HWD EOHUDG NYDOLWHWVSURGXNW VRP IXQQLWV SÀ GHQ VYHQVND PDUNQDGHQ L ÑYHU ÀU , $UYDOV EUHGD VRUWLPHQW KLWWDU GX ¿YHQ VDP YHUN DQV SOÀWDUQD &RIUDVWUD RFK &RIUDSOXV

$UYDODQQRQV %\JJB7HNQLNB [ PP LQGG

Arval – skapa unika lösningar $UYDO JHU IXOO IULKHW DWW VNDSD VS¿QQDQGH DUNLWHNWXU RFK WHNQLVNW DYDQFHUDGH E\JJQDGHU 9L HUEMXGHU HWW DY PDUNQDGHQV PHVW LQQRYDWLYD VRUWLPHQW DY SURILOH UDGH SO¿WSURGXNWHU VDQGZLFKSDQHOHU VDPW WDN RFK IDVDGV\VWHP IÑU VÀY¿O Q\ VRP RPE\JJQDWLRQ 9ÀUD HJQD LQJHQMÑUHU ELVWÀU J¿UQD PHG NYDOLILFHUDG UÀG JLYQLQJ YLG EHU¿NQLQJDU RFK PDWHULDOYDO $UYDO WLOOYHUNDV L 6YHJ RFK .DUOVWDG RFK LQJÀU L Y¿UOGHQV VWÑUVWD VWÀONRQFHUQ s $UFHORU0LWWDO

BEGRÄNSAD EFTERSÄNDNING Vid definitiv eftersändning återsänds försändelsen med nya adressen på baksidan (ej adressidan)

POSTTIDNING B

Avsändare: Förlags AB Bygg & teknik Sveavägen 116, 113 50 Stockholm