Projekt 12948 – Avslutat Reparation av frostskadad betong

Forskning vid LTH. Frostnedbrytning av betong kan få allvarliga konsekvenser för en konstruktions säkerhet, beständighet och funktionsduglighet eftersom betongens hållfasthet försämras. Frostskador uppstår vanligtvis i konstruktioner med hög fuktbelastning och som periodvis utsätts för frostangrepp.

Olika typer av betongskador, vilka kan misstänkas vara frostrelaterade, har påträffats i svenska vattenkraftsanläggningar. Följaktligen har frågor väckts kring betongens beständighet i vattenbyggnader i kalla klimat. Vattenbyggnader är ett samlingsnamn för konstruktioner i anslutning till vatten - vattenkraftstationer, dammar, slussar, kanaler, hamnar och bropelare. I föreliggande avhandling har olika typer av misstänkta frostrelaterade skador i svenska vattenkraftverk identifierats och kategoriserats. De bakomliggande orsakerna har undersökts experimentellt genom laboratorie- och fältstudier.

Kunskap om betongens nedbrytning är viktig i syfte att säkerställa och möjliggöra lång livslängd för vattenbyggnader. Erhållna resultat kan användas som underlag dels vid reparation av befintliga konstruktioner, dels vid om- och nybyggnationer. Erhållna slutsatser från de olika studierna bedöms även vara tillämpbara för vattenbyggnader i andra länder med liknande förhållanden. Miljöförhållandena vid de flesta vattenbyggnader i Sverige kan antas vara hårda. Många vattenbyggnader står i kontakt med vatten året om, samt utsätts för frostangrepp vintertid. Vattnet i svenska sjöar och vattendrag kan generellt klassas som mjukt till följd av de geologiska förutsättningarna i Sverige. Dessutom kan is och övrigt drivgods orsaka nötningsrelaterade skador på vissa konstruktioner. Successiv nedbrytning av betongens yta längs vattenlinjen sker på de flesta vattenbyggnader. Skadorna påminner om avskalning orsakad tösalter trots att konstruktionerna står i kontakt med sötvatten. Nedbrytningen av betongytan leder till friläggandet av grövre ballastkorn, samt i förlängningen även armeringsjärn. Genom bestämning av cementpastans kemiska sammansättning har det visats att långvarig kontakt med mjukt vatten orsakar urlakning av det yttre betongskiktet. Urlakningen leder i sin tur till att ytans beständighet gentemot frost och nötning försämras. Även betong som anses vara frostbeständig uppvisar frostskador om ytan urlakas innan frostangreppet inträffar. Att olika nedbrytningsmekanismer kan förstärka varandras effekter bekräftades experimentellt genom att samverkan mellan urlakning, frysning och nötning orsakade mer omfattande skador på betongens yta än vad de enskilda mekanismerna gjorde tillsammans.

Slutredovisningen utgörs av doktorsavhandlingen "Frost-induced deterioration of concrete in hydraulic structures", Martin Rosenqvist, LTH.