Projekt 12266 – Avslutat Undersökning och utveckling av materialegenskaper hos sprutbetong för bergtunnlar

Projektet bidrar till en ökad förståelse av de strukturella egenskaperna hos sprutbetong, som skiljer sig mycket från gjuten betongs. Inom projektet har mekaniska egenskaper hos sprutbetong som funktion av ålder, lufttemperatur, accelerator- och fibertillsats studerats med syfte att klarlägga väsentliga skillnader mellan sprutbetong och konventionell betong.

Försöksresultat visar hur de mekaniska egenskaperna tryckhållfasthet, böjdraghållfasthet, vidhäftningshållfasthet och krympning utvecklas med tiden hos betong sprutad på hårt berg. Även de speciella härdningsbetingelser som tunnelmiljön medför har till viss del studerats. Genom projektet fås kunskap och möjligheter att förstå hur sprutbetongs egenskaper kan förbättras samt underlag att genomföra avancerad analys av sprutbetong under statisk och dynamisk last för att bättre förstå dess samverkan med berg i undermarksanläggningar.

Bindningen mot berg är en av de viktigaste egenskaperna för sprutbetong som används vid bergförstärkning. Under den första tiden direkt efter sprutning är den fysikaliska bindningen mot berg beroende av tillstyvnadsacceleratorn och den mikrostruktur hos sprutbetongen som acceleratorn gett upphov till. Den nyligen utvecklade metoden har provats och utvärderats och visat sig vara användbar för vidhäftningshållfasthet redan ett par timmar efter sprutning. Bindningen eller adhesionen beror av flera olika faktorer, så som texturen hos berget, typ av tillstyvnadsaccelerator, applikationsteknik med mera.

Förhindrad krympning hos sprutbetong, speciellt sprutad på mjuka dräneringsmattor ingående i ett tunnelsystem där kontinuerlig bindning till berget inte föreligger, kan vara skadlig för beständigheten hos tunnelsystemet och ge upphov till höga underhålls- och reparationskostnader. Den utvecklade provningsmetoden uppvisar ett realistiskt sätt att fånga beteendet hos en dräneringskonstruktion in situ. Metoden kan användas i utvärderingen av olika tekniska lösningar i syfte att förhindra eller minimera sprickbilning i mjuka dräneringskonstruktioner.

Tidigare har materialdata för nysprutad och hårdnande sprutbetongs egenskaper i stort sett saknats. Den typ av data som presenteras gör det möjligt att optimera sprutbetongförstärkningar så att säkerhet, ekonomi och beständighet hos tunnlar och bergrum ökar. De i projektet framtagna nya provningsmetoderna kan direkt tillämpas för att jämföra alternativa konstruktionslösningar och sprutbetongtyper. Detta gäller särskilt provning av vidhäftning vid mycket tidig sprutbetongålder, vilket tidigare inte har varit möjligt att genomföra.

Slutredovisningen utgörs av doktorsavhandlingen "Time dependant material properties of shotcrete for hard rock tunnelling", Lars Elof Bryne, KTH (79 sidor, fem vetenskapliga artiklar och svensk sammanfattning).