Projekt 12684 – Avslutat Materialegenskaper för betongs livslängd

Forskning vid Chalmers och CBI. I rapporten presenteras resultat från ett forskningsprojekt som behandlar klorid-inträngning i betong utsatt för havsmiljö efter exponering i över 20 år. I början av 1990-talet placerades ett stort antal betongplattor av cirka 40 olika betongsammansättningar, vid en fältprovplats i Träslövsläges hamn i Varberg på svenska västkusten. Betongplattorna har använts för provtagning i flera tidigare forskningsprojekt och kloridinträngningsprofiler är uppmätta efter exponering i mellan efter mellan ett halvt och två år, efter fem år och efter tio år.

I detta projekt har kloridinträngningsprofiler i alla tillgängliga betongplattor uppmätts efter cirka 20 års exponering. Kloridprofilerna används för validering av modeller för kloridinträngning. Beräkningsresultat från två modeller, en empirisk och en mekanismbaserad, jämfördes med de uppmätta kloridprofilerna. I detta projekt undersöktes också korrosionsförhållandena för armeringsstål inbäddade i betong-plattor med hjälp av en icke-förstörande metod. Metoden är baserad på principen om galvanostatisk pulsteknik. Dessutom genomfördes okulärbesiktning på ett stort antal armeringsstål som sågades fram och frigjordes från betongplattorna. Okulärbesiktningen genomfördes för att bekräfta resultaten från den icke-förstörande metoden.

Resultaten visar att kloridinträngningen i allmänhet är större i den zon av provplattorna som varit nedsänkta under vattenytan jämfört med skvalpzonen och den atmosfäriska zonen. Resultaten visar också på att de betongsammansättningar som innehåller puzzolanska tillsatsmaterial så som flygaska och/eller kiselstoft erhåller en långsammare kloridinträngning jämfört med övriga betongsammansättningar. Den mekanismbaserade modellen ger en rimlig bedömning av kloridinträngningen från 1 upp till 20 års exponering. Den empiriska modellen baserad på kortsiktiga fältdata underskattar däremot kloridinträngning i betong med låga vattenbindemedelstal och puzzolanska tillsatsmaterial. Resultat från den mekanismbaserade modellen för kloridinträngning visar att den bästa åtgärden för att erhålla 100 års livslängd med ett täckskikt på 60 mm är att använda en betongsammansättning med portlandcement tillsammans med antingen 5 % kiselstoft eller 20 % flygaska eller en kombination av båda flygaska och kiselstoft och med ett vattenbindemedelstal på 0,35.

Genom analys av korrosionsförhållanden och kloridhalt vid armeringsstålen efter 10 respektive 20 års exponering har en bedömning av kloridtröskelvärden utförts. Resultaten visar att för betongkonstruktioner i marin miljö är det rimligt att anta ett kloridtröskelvärde för initiering av korrosion på armeringsstål på åtminstone 1 % av bindemedelvikten. Detta tröskelvärde verkar gälla för betong med olika bindemedel med en eller två huvud-beståndsdelar såsom ordinära portlandcement, sulfatresistenta portlandcement och portland-silikacement med 5 % silikastoft, och för olika vattenbindemedelstal i intervallet 0,3 till 0,5. För betong med bindemedel sammansatt av de tre beståndsdelarna portlandcement, silikastoft (5 %) och flygaska (10 %) och med vattenbindemedelstalet 0,35 kan kloridtröskelvärdet vara så högt som 2 % av bindemedelsvikten. Den bedömning som gjorts här gällande kloridtröskelvärden är baserad på resultat från undersökningar på provkroppar med i de flesta fall litet täckande betongskikt. För ingjutet stål i konstruktioner med större täckande betongskikt är det rimligt att förvänta sig något högre kloridtröskelvärde då förhållandena vid stålet med avseende på fukt- och syrehalt är mer stabila.

Slutredovisningen utgörs av rapporten "Chloride Ingress in Concrete Exposed to Marine Environment - Field data from up to 20 years' exposure", Tang Luping, Chalmers, samt Dimitrios Boubitsas och Peter Utgennant, bägge CBI Betonginstitutet (137 sidor med bilagor).