Anvendelse af værktøj til simulering af kloridindtrængning

Transkript

1 Anvendelse af værktøj til simulering af kloridindtrængning Jacob Thrysøe Teknisk konsulent, M.Sc. Aalborg,

2 Hvorfor er kloridindtrængning interessant? 2 Primært i.f.m. anlægskonstruktioner - ofte op til 120 års levetid

3 Værktøj til simulering af kloridindtrængning i beton 3 Indhold Teori omkring kloridindtrængning Program til simulering af kloridindtrængning Nye testdata til brug i programmet Eksempel på brug af programmet Opsummering

4 Kloridindtrængning i beton 5 Klorider diffunderer gennem betonen mod armering 4,5 cm [Cl - ] ~ 560 mm Når tærskelværdien overskrides er der risiko for korrosion af armeringen. Kloridindhold i beton Kloridtærskel værdi Efter 35 år Efter 120 år Dybde

5 Kloridindtrængning i beton 6 Indtrængning af klorid er styret af: Betonsammensætning: Cementtype Flyveaske/mikrosilica Vand/cement-forhold Betonens tæthed udvikling over tid (afhænger af bindersammensætning) Kloridbinding (ca. 95% af kloriderne binder sig til reaktionsprodukterne) Eksponeringsbetingelser varierende? Anvendelse af beskyttende membran eller coating.

6 Kloridindtrængning i beton 7 For at opnå lang levetid for betonkonstruktioner stilles der funktionskrav til betonen på større anlægsprojekter: Kloridindtrængningshastigheden: Fx målt som diffusionskoefficient ved 28 og/eller 56 døgn målt efter CTH-metoden - NT BUILD 492 : Farvet af sølvnitrat Diffusionskoefficienten anvendes til at forudsige levetiden for betonkonstruktioner

7 Kloridindtrængning i beton 8 Normalt anvendte model for kloridindtrængning: Simplificeret model for konstant tilstrømning af kloridioner gennem betonen i en diffusionslignende proces - Fejlfunktionsløsningen til Fick s 2. lov. Kloridbinding er ikke skilt fra selve transportmekanismen Modellen skal kalibreres med empiriske data fra beton eksponeret i lignende miljø i meget lang tid (år) for at kunne forudsige kloridindtrængning ud fra en tidlig måling af diffusionskoefficienten.

8 Kloridindtrængning i beton 9 Ny model for kloridindtrængning (Aalborg Portland): Kloridbinding adskilles fra selve transportmekanismen Betonens tæthedsudvikling modelleres ud fra to tidlige bestemmelser af CTH diffusionskoefficient Diffusion løses numerisk for hver dybde fra betonoverfladen frem til den ønskede eksponeringstid. CBI data - 20,5 år AP Model Fejlfunktionsløsning - ukalibreret Lavalkali baseret beton med 25% flyveaske og 3% microsilica

9 Kloridindtrængning i beton 10 Fordele ved ny model: Modellen er mere konsistent ift. fysiske og kemiske processer Der er ikke behov for omfattende empiriske data Det er nemt i modellen at vurdere konsekvensen af ændrede betingelser: Eksponering, bindersammensætning, overfladebehandling, etc.

10 Program til simulering af kloridindtrængning 11 Transportegenskaber Betonsammensætning Kloridbinding Anvendelse af membran Eksponeringsbetingelser

11 Program til simulering af kloridindtrængning 12

12 Program til simulering af kloridindtrængning 13

13 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 Chloridindhold, mg/g-binder Program til simulering af kloridindtrængning 14 Beregnet kloridindtrængning efter 120 år 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 Valgt tærskelværdi 5,0 mg/g binder 0,00 Dybde, m Med dæklagstykkelse på 4,5 cm: Ingen problemer efter 120 år.

14 Inputdata til kloridprogram 15 CTH data på betoner med forskellige bindersammensætninger E40 beton Ækvivalent v/c-forhold: 0,38 Ren cement 20 % FA 12 % FA + 4 % MS Cement Lavalkali Rapid Hvid Lavalkali Rapid Hvid Lavalkali Rapid Hvid 28 d CTH 10,9 7,0 10,8 14,3 7,4 7,7 8,4 2,9 5,1 56 d CTH 9,2 7,0 7,4 7,1 4,3 5,7 3,9 2,4 2,7 112 d CTH 7,0 6,7 6,2 4,2 2,3 3,0 2,4 1,3 1,7 180 d CTH 6,0 5,5 5,8 2,3 1,3 2,6 1,6 1,1 1,5 360 d CTH 6,0 5,1 4,8 0,7 0,8 0,9 0,8 1,0 0,6

15 Eksempel på anvendelse af program 16 Betonkonstruktion placeret i havmiljø: Beton E40: Projekteret: 0,38 - opnået: 0,40 Dæklagstykkelse: 5 cm Tærskelværdi: 5 mg/g binder Hvilke konsekvens har det på levetiden af konstruktionen? Har det overhovedet noget at sige?

16 Eksempel på anvendelse af program 17 Vand/cement-forhold på 0,38 forventet

17 Eksempel på anvendelse af program 18 Vand/cement-forhold på 0,40 - opnået

18 Eksempel på anvendelse af program 19 Hvor stor skal dæklagstykkelsen være for at kompensere for det høje v/c-forhold: ca. 6,5 cm

19 Opsummering 20 Baggrundsmateriale vedrørende AP model: Ny model for kloridindtrængning i beton på baggrund af accelereret prøvning, Beton, maj 2015 Program til simulering af kloridindtrængning, Beton, februar 2016 Notater vedrørende beskrivelse af model og brugervejledning for program er udarbejdet.

20 Opsummering 21 At bemærke Det anbefales at vurdering af levetid varetages af fagkyndige med erfaring og viden på området Programmet er under stadig udvikling Ved interesse kan Aalborg Portland kontaktes.

21 Anvendelse af værktøj til simulering af kloridindtrængning i praksis Jacob Thrysøe Teknisk konsulent, M.Sc. Aalborg,