Holdbarhed af CRC. Belastede bjælker i saltvand

Transkript

1 Holdbarhed af CRC Matricen i CRC er ekstremt tæt og har stort set ikke nogen kapillarporøsitet - kun gelporer - og derfor er permeabiliteten meget lav. Det betyder at CRC er meget bestandigt overfor påvirkninger fra eksempelvis klorider og karbonatisering, og der kan derfor anvendes meget mindre dæklag til armeringen med CRC, end med traditionelle betoner. Dette er eftervist ved undersøgelser hos bl.a. Force-Instituttet i Danmark og Instituto Eduardo Torroja i Spanien, primært i tilknytning til EUREKA-projektet Compresit og EU-projektet MINISTRUCT, hvor alle forsøg er udført på matricer med 6 vol.% stålfibre. Da CRC ofte vil blive anvendt under ekstreme forhold, adskiller forsøgene med CRC sig på en række punkter fra den type forsøg, der udføres med almindelig beton. Belastede bjælker i saltvand Eksempelvis vil CRC ofte blive anvendt med en væsentligt højere brugslast end en tilsvarende betonkonstruktion fordi CRC sædvanligvis benyttes i slanke konstruktioner, og det har derfor været væsentligt at undersøge om kloridindtrængning foregår hurtigere ved kraftigt belastede konstruktioner. Dette er undersøgt i en speciel opstilling, hvor små bjælker er udsat for kloridpåvirkning samtidig med, at de er belastede. Figur 1 Opspænding hvor armerede bjælker kan belastes til konstant nedbøjning. Undersøgelsesresultaterne er bl.a. tilgængelige i [1] og [2]. Arbejdskurven for bjælkerne er vist på fig. 2. Bjælker blev undersøgt med nedbøjninger på 0, 0,2, 1 og 2 mm. Nedbøjningen på 2 mm svarer til en bøjespænding på 75 MPa og selv med denne belastning er kloridindtrængningen ikke accelereret. Antallet af mikrorevner forøges ganske vist ved de høje belastninger, men mikrorevnerne er af en størrelse, der ikke har betydning for kloridtransport. Det vil selv ved kraftig eksponering vare lang tid før klorid vil trænge ind til armeringen - selv med meget små dæklag. Eksempelvis er CRC anvendt til dæksler i tunnellerne på Storebælt med kun 10 mm dæklag til armeringen, selv om der er tale om kloridholdigt miljø og et levetidskrav på 100 år. CRC Technology BA side 1 af oktober 2002

2 Figur 2 Arbejdskurve for 500x100x50 mm bjælker. Figur 3 Kloridprofiler målt på emne med 1 mm nedbøjning svarende til en bøjespænding på ca. 42 MPa - efter ca. et års eksponering. CRC Technology BA side 2 af oktober 2002

3 På figur 3 er vist et kloridprofil for en opspændt bjælke målt efter lidt over et år. De målinger, der blev foretaget viste en vis tendens til, at indtrængningshastigheden for kloriderne ikke er konstant, men aftager med tiden en observation der også er gjort for andre meget tætte betoner. Hvor kraftigt bjælkerne var belastede havde ingen betydning for kloridprofilet. Revner og salt i blandevand Ved mere naturlige eksponeringsforsøg blev der ikke observeret nogen tilfælde af korrosion i CRC-emner, og der blev derfor iværksat en række mere specielle undersøgelser. Disse undersøgelser omfattede forsøg, hvor der blev tilsat store mængder klorid i blandevandet under støbning af bjælkerne. Heller ikke i disse forsøg forekommer der korrosion, idet der ikke foregår transport af vand og ilt i matricen pga. manglen på kapillarporøsitet. Der er også udført forsøg, hvor bjælkerne er belastet op til begyndende flydning til en last på lige under 130 kn - således at der er fremkommet tydelige revner, hvorefter bjælkerne igen er eksponeret. I disse tilfælde er revnerne efterhånden udfyldt med hydratiseringsprodukter og er således blevet lukket igen. Dette skyldes, at CRC indeholder en del uhydratiserede cementkorn, der simpelthen har reageret med det vand, der er trængt ind i revnen. Dette er bekræftet ved tyndslibsundersøgelser og XRD-analyser [3]. Disse bjælker har været eksponeret i op til 4 år på Force-Institutterne, hvor de skiftevis har været placeret i saltvand og er blevet udtørret, uden at der er observeret korrosion af armeringsjern. Også på Eduardo Torroja Instituttet har en del af de eksponerede bjælker haft tydelige revner. Bjælkerne, der blev testet i Spanien, var ikke så kraftigt armerede som de bjælker, der blev testet af Force. Et eksempel på en bjælke med revner er vist i fig. 4. Revnevidden på forskydningsrevnen var på 1 mm. Ved de spanske forsøg var det ikke som på Force hele bjælken, der blev dyppet i saltvand, men eksponeringen foregik på den måde, at der på bunden af bjælken hvor armeringen var placeret blev lagt en siliconekant hele vejen rundt. Her inden for blev der hældt saltvand, der løbende blev erstattet, efterhånden som der foregik fordampning. Forsøgene på Eduardo Torroja Instituttet strakte sig over 3 år, og i ingen af tilfældene er der observeret korrosion af armeringsjern. Karbonatisering Der er endvidere udført forsøg med karbonatisering og selv ved accelererede forsøg er der efter flere års eksponering kun tale om overfladisk karbonatisering i størrelsesordenen et par tiendedele mm. Dette blev observeret i forbindelse med forsøg på Eduardo Torroja Instituttet i Madrid, hvor bjælker igennem flere år blev eksponeret i en atmosfære med 100% CO 2 [4]. Ved tidligere forsøg på Force Institutterne i København blev bjælker igennem et par år eksponeret ved en relativ luftfugtighed mellem 55 og 60% og ved en koncentration af CO 2 der var 50 gange højere end i atmosfæren. Ved disse forsøg kunne der ikke konstateres tegn på karbonatisering [5]. CRC Technology BA side 3 af oktober 2002

4 Figur 4 Bjælke belastet til centernedbøjning på 3 mm før eksponering for saltvand. CRC Technology BA side 4 af oktober 2002

5 Referencer 1. Klinghoffer, O. & Aarup, B., "Effect of Microcracks on Durability of Ultra High Strength Concrete". 4th International Symposium on Corrosion of Reinforcement in Concrete Construction, Robinson College, Cambridge, 1-4 July, Andrade, C. & Frías, M. & Aarup, B., "Durability of Ultra High Strength Concrete: Compact Reinforced Composite (CRC)". BHP96 Fourth International Symposium on Utilisation of High-Strength/High-Performance Concrete, May, 1996, Paris, France. 3. Soler, Laura, Microcracking Effects on CRC Durability. Brite/EuRam Fellowship study, CBL Report No. 53, Aalborg Portland A/S, December MINISTRUCT Final Technical Report, Aalborg Portland A/S, July EUREKA project EU264 Compresit. Sub-task 1.13 Durability, Final Report, Force Institutterne, May CRC Technology BA side 5 af oktober 2002