Ny metode til simulering af kloridindtrængning i beton. Erik Pram Nielsen Teknisk Konsulent, M.Sc., Ph.D.

Relaterede dokumenter
Anvendelse af værktøj til simulering af kloridindtrængning

Værktøjer til beregning af chloridindtrængning i beton

Rette valg af beton til anlægskonstruktioner. Erik Pram Nielsen Teknisk Konsulent, M.Sc., Ph.D.

Chloridbinding: En betons effektive våben i kampen mod armeringskorrosion? Søren L. Poulsen, Teknologisk Institut, Beton

Overfladekvalitetens betydning for kloridindtrængning

Levetidsberegninger. Søren L. Poulsen. Projekt: Ny teknologi til anlægskonstruktioner Referencegruppemøde d. 28. okt. 2013, Teknologisk Institut

Alkalikiselreaktioner i beton. Erik Pram Nielsen

Betonhåndbogens kapitel 19.3 om Kloridindtrængning

Afprøvning af betoners styrkeudvikling ved forskellige lagringstemperaturer Test til eftervisning af prøvningsmetode TI-B 103

DBF Temadag 2018 Betonkonstruktioner i havvand

Proportionering af beton. København 24. februar 2016 v/ Gitte Normann Munch-Petersen

10.7 Volumenændringer forårsaget af hydratisering

Betoncentret

Sammenhæng mellem cementegenskaber. Jacob Thrysøe Teknisk Konsulent, M.Sc.

Praktisk hærdeteknologi

Sulfatbestandighed -eller sulfatnedbrydning

EKSPONERINGSKLASSER OG NYE BETONKRAV DS/EN 206 DK NA

Sulfatbestandighed - eller sulfatnedbrydning

Felteksponering og monitorering til forlængelse af anlægskonstruktioners levetid

Svind i betongulve. Jacob Thrysøe Teknisk konsulent, M.Sc. Portland Open 2019

Absorption i tilslag til beton. Lasse Frølich Betonteknolog, M.Sc.

Dagens betonteknologi DBF-møde 4. oktober Betons egenskabsudvikling

Prøvningsmetoder til bestemmelse af chloride og carbonation resistance classes: Kommentarer og input fra workshop i Bruxelles den okt.

Hvor mangler vi viden om reparationer og reparationsprodukter? v. Gitte Normann Munch-Petersen

Den store spændvidde i brugen af beton og om Danmarks internationale rolle i udviklingen BYG-DTU 150 års jubilæum

Baggrunden for fremtidens betonkrav

Udvikling af modstandsdygtige betonrør til aggressive miljøer

10.3 E-modul. Af Jens Ole Frederiksen og Gitte Normann Munch-Petersen. Betonhåndbogen, 10 Hærdnende og hærdnet beton

BioCrete TASK 7 Sammenfatning

LEVETIDSMODELLERING FOR CHLORIDBELASTEDE

Fremtidens flyveaske - fra samfyring af kul og biomasse/affald

Langtidsholdbarhed af beton i marint miljø: Undersøgelse af danske broer

Bygherrens syn på holdbarhed. Christian Munch-Petersen IDA

Holdbarhed af CRC. Belastede bjælker i saltvand

NOVEMBER 2013 BO-VEST AFD. 10 HYLDESPJÆLDET BETONUNDERSØGELSER KLORID-, MAKRO OG MIKROANALYSER AF BOREKERNER OG PULVERPRØVER

BETONTILSÆTNINGSMIDDEL GØR DET MULIGT AT STØBE NED TIL -15 C

YDEEVNEDEKLARATION. Nr CPR 9808/05 Gyldighedsdato

Styrkeudvikling og kloridindtrængning i moderne betontyper gælder modenhedsfunktionen?

Transportegenskaber for beton med superabsorberende polymerer

Ældning af synlige betonoverflader

YDEEVNEDEKLARATION Gyldighedsdato

PELCON Pelcon Materials & Testing ApS Vandtårnsvej 104 DK-2860 Søborg, Danmark CVR nr.

Selvkompakterende Beton (SCC)

Materialer beton og stål. Per Goltermann

DS/EN 206 DK NA. Gitte Normann Munch-Petersen Teknologisk Institut

Temperatursimulering og kontrol i beton som et optimeringsværktøj i elementproduktion

Materialeundersøgelser

Revner i betonkonstruktioner. I henhold til EC2

Af Christian Munch-Petersen, Emcon A/S

Bilag 5.A Klorid - RTC

VERTIKAL TRANSPORT MODUL OG NEDBRYDNING I JAGG 2.0 ET BIDRAG TIL FORSTÅELSE AF DEN KONCEPTUELLE MODEL. Jacqueline Anne Falkenberg NIRAS A/S

Beton og bæredygtighed. Gitte Normann Munch-Petersen Teknologisk Institut, Beton

Ammoniak i flyveaske Vejledning til betonproducenter

Vurdering af eksisterende betonkonstruktioner Dansk betonforening Tirsdag d. 11. september 2018

Forbedret ressourceudnyttelse af danske råstoffer Fase 4 - Pilotprojekt

10.4 Svind. Af Jens Ole Frederiksen og Gitte Normann Munch-Petersen. Betonhåndbogen, 10 Hærdnende og hærdnet beton

3D printmaterialer. 3D printmaterialer: Hvad skal det kunne: Hvad har andre gjort Hvad har vi gjort Jens Henriksen 1

Styrke og holdbarhed af beton gennem 24 år i strømmende ferskvand

Standarder for betonreparationer, status og fremtiden

Ammoniak i flyveaske Bestemmelse af afdampningshastigheden

Af Wilson Ricardo Leal da Silva og Claus Vestergaard Nielsen

5.2 Luftindhold i frisk beton

Alkalikiselreaktioner i armerede betonkonstruktioner

Farvevariationer for nystøbt beton

Materialer og historisk byggeteknik Arkitektskolen i Aarhus

Materialer og historisk byggeteknik Arkitektskolen i Aarhus

15. AUGUST 2015 BETONUNDERSØGELSE. EF Wessels Have

Produktion af færdigblandet SCC

Hydratisering og udtørring af nystøbt cementpasta med forskellige v/c-forhold

Betonsygdomme. København 4. november 2015 v/ Gitte Normann Munch-Petersen

Hvorledes påvirker cementtemperaturen betonens friskbetonegenskaber. Teknisk konsulent, B.Sc. Jens Lauridsen

Væsentlige resultater fra den foregående resultatkontraktperiode. Dorthe Mathiesen, Centerchef Kick-off referencegruppemøde E1 d. 28. okt.

Center for Grøn Beton

Transportprocesser i umættet zone

Kemiaflevering uge 37

ALMINDELIG ARBEJDSBESKRIVELSE JORDSTABILISERING AAB UDBUD MARTS 2018

Kemisk modstandsdygtighed af 4 coatings mod vandig opløsning af syre (HCl ph 3), base (NaOH ph 12) og klor-opløsning (20 mg/l)

Beton og bæredygtighed. Gitte Normann Munch-Petersen / Claus V Nielsen Teknologisk Institut, Beton / Rambøll

Center for Grøn Beton

ER VEJSALT EN TRUSSEL MOD GRUNDVANDET?

Densitet (også kendt som massefylde og vægtfylde) hvor

TI-B 101 Prøvningsmetode Beton. Temperaturudvidelseskoefficient

19.3 Chloridindtrængning

Uventilerede undertage Erfaringer fra langtids eksponering

ISO 12944:2018. Oversigt over de vigtigste ændringer for malere og ordregivere

Forklaring. Størrelsesforhold i biologien DIFFUSION. Biofysik forelæsning 8 Kapitel 1 (8) Mindste organisme: 0.3 :m = m (mycoplasma)

CRC fiberarmeret højstyrkebeton til bærende konstruktioner

Beton afgiver ingenting til indeklimaet - tværtimod

Metoder til identifikation og reduktion af udførelsesfejl på anlægskonstruktioner

Styring af revner i beton. Bent Feddersen, Rambøll

Agenda. Ny Storstrømsbro. Indledning og Baggrund Beskrivelse af broen. Levetid og krav til beton. Geometri Konstruktion Fundering Byggemetoder

Holdbarhed af stålfiberarmeret beton

Beton optager CO 2. Har det betydning for miljøet? Jesper Sand Damtoft. Aalborg Portland Group. Research and Development Centre

UDVIKLING AF HIGHTECH BYGGE- KOMPONENTER og -MATERIALER - UDSTYR og FACILITETER

BETONS TIDLIGE EGENSKABSUDVIKLING

Hvad har betydning for luftindblanding i beton? Lasse Frølich Betonteknolog, M.Sc.

Side 1 af 7. Undervisningsbeskrivelse. Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser. Termin. Maj 2014.

Center for Grøn Beton

JORDSTABILISERING UKP-P UDBUD

Biofysik forelæsning 8 Kapitel 1 (8)

Transkript:

Ny metode til simulering af kloridindtrængning i beton Erik Pram Nielsen Teknisk Konsulent, M.Sc., Ph.D.

Hvorfor interesserer vi os for dette? 2 Primært ifm. anlægskonstruktioner Mindst 120 års levetid

Indhold 3 Baggrund Kloridindtrængning i beton modellen Vigtige parametre Kloridbinding Tæthedsudvikling Verificering Væsentlig anvendelse Konklusion Er dette en levetidsmodel?

Hvorfor interesserer vi os for dette? 4 Eksempel: Beton i havvand 4,5 cm [Cl - ] ~ 560 mm [Na + ] ~ 480 mm [Mg 2+ ] ~ 55 mm [SO 2-4 ] ~ 28 mm Kloridindhold i beton Efter 35 år Kloridtærskel værdi Dybde

Udvikling i branchernes udbudsmaterialer 5 Kloridindtrængningshastigheden er én uf ad mange parametre der indgår i den samlede vurdering af en betonkonstruktions forventede levetid I stigende grad stilles der holdbarhedsmæssige funktionskrav for vores større anlægsprojekter. Primært vedr. kloridindtrængningshastigheden. Typisk krav til egenskaber efter 28 og/eller 56 døgn Det er APs vurdering, at eksisterende modeller til simulering af kloridindtrængning ikke egner sig til at forudsige kloridindtrængningen i en beton på baggrund af disse tidlige funktionskrav. Denne model er udviklet for at svare på bl.a. Hvad betyder betonens tæthed de første 1-2 måneder i forhold til egenskaberne de efterfølgende 120 år?

Hvilken beton har længst levetid? 6 - tæthed + 28D 56D

Hvilken beton har længst levetid? 7 - tæthed Hvad er bedst? + 28D 56D ~3,5md ~20md

Indtrængning af klorider i beton primære parametre 8 Typisk anvendte modeller for kloridindtrængning Fejlfunktionsløsning Fick s 2. lov Eksponeringsmiljø Fysiske Reaktioner mellem egenskaber ioner i porevæske (bl.a. porøsitet) og binder i beton Forudsætter ingen interaktion mellem klorider og beton, samt konstante eksponeringsbetingelser!

Indtrængning af klorider i beton primære parametre 9 AP model: Diffusion løses numerisk! Koncentration af klorider Eksponeringsmiljø D for klorider i væske = 1,81x10-9 m 2 /s RF%. 95-98% af klorider er bundne! Reaktioner mellem ioner i porevæske og binder i beton Fysiske egenskaber (bl.a. porøsitet)

Reaktion mellem klorider og hærdnet beton - kloridbinding 10

22 mg/g-binder Reaktion mellem klorider og hærdnet beton - kloridbinding 11 Denne udtrykkes sædvanligvis ved såkaldte Freundlich isotermer c tot = α c f β Kloridbindingsisoterm for LAVALKALI (25%FA+3%MS), v/c=0,41 På baggrund af kendt indtrængningsprofil α = 0,352 β = 0,684 14 g/l

Tæthedsudvikling 12 To typiske metoder i Skandinavien til accelereret prøvning af kloridindtrængning i beton NT BUILD 492 Måling varer 1-3 døgn! NT BUILD 443 Måling varer 35 døgn!

Tæthedsudvikling 13 Disse to testmetoder er designet til at give de samme værdier for diffusionskoefficienter. NT BUILD 492 NT BUILD 443 Mulighed for at oversætte migrationsværdi til klorindtrængningsprofil

Tæthedsudvikling 14 Beton med LAVALKALI (25%FA+3%MS) v/c = 0,41. D nssm (migrationskoefficienter, NT BUILD 492) målt til Modenhed, D nssm x10-12 m 2 /s døgn 62 4,0 Kan overføres til kloridprofiler iht. NT BUILD 443 (bemærk kloridkoncentration i væske er 16,5%) Kloridbinding D nssm = 4,0 x 10-12 m 2 /s D = 36 x 10-12 m 2 /s

Tæthedsudvikling 15 Tæthedsudvikling kan fastsættes på baggrund af målinger til forskellige terminer NT BUILD 492 Beregnet af modellen

Tæthedsudvikling 16 Den maksimale tæthed af en beton kan også skønnes ved: Powers model for mikrostrukturudvikling Kombineret med kompositteori. Metoden er udviklet i 1990 erne af Ole Mejlhede Jensen i samarbejde med Per Freiesleben Hansen og Lauge Fuglsang-Nielsen

Tæthedsudvikling 17 Powers model for mikrostrukturudvikling i cementpasta (tilpasset af Per Freiesleben og Ole Mejlhede Jensen) Hydratiseringsgrad, α fra 0 til 100% (her sættes til 100%) Initial porøsiteten, p p = (v/c) ækv / ((v/c) ækv + ρ w /ρ binder ) - ρ w er densitet af vand, ρ binder er densitet af binder, og (v/c) ækv er den ækvivalente vandcementtal. Volumenandel af gelvand, V gw Volumenandel af kemisk svind, V cs Volumenandel af kapillarvand, V cw Volumenandel af ureageret cement, V ce Volumenandel af gelstof, V gs Volumenandel af mineraler der ikke er C-S-H gel, V CH V CH = α x 0,15 (typisk) Effektiv diffusion af klorider i gel-matrix (V gs + V gw + V ce ), D gw D gp (effektiv diffusionskoefficient af klorider i gel-proper, V gs +V gw -V CH ). Denne værdi blev foreslået til 4,6x10-12 m 2 /s af Garboczi og Bentz i Materials and Structures 25 (1992). Dette svarer til 1/400 af kloriders effektive diffusionskoefficient i vand (D cw =1,81 x10-9 m 2 /s) Effektiv diffusion af klorider i cementpasta. D p Denne ligning af foreslået af Lauge Fuglsang Nielsen. n = D cw /D gm og c = V cw + V cs Effektiv diffusion af klorider i beton, D eff Denne ligning er foreslået af Maxwell. Og kompenserer for at tilslag og luftporer ikke er tilgængelig for diffusion af klorider. ɸ er volumenandelen af tilslag og luft i betonen

Tæthedsudvikling 18 Den maksimale tæthed af en beton kan også skønnes ved: Powers model for mikrostrukturudvikling Kombineret med kompositteori Metoden er udviklet i 1990 erne af Ole Mejlhede Jensen i samarbejde med Per Freiesleben Hansen og Lauge Fuglsang-Nielsen Fra tidligere slide er D ( uendelig ) skønnet til 4,4 x 10-12 m 2 /s Ved beregning iht denne model bliver D ( uendelig ) lig 4,47 x 10-12 m 2 /s

Verificering 19 LAVALKALI beton med 25% flyveaske og 3% mikrosilica Modenhed, D nssm x10-12 m 2 /s døgn 28 12,2 62 4,0 112 1,5 Kloridbindingsisoterm, C tot = 0,352 c f 0,684 Sammenlignelig beton, eksponeret i 14 g/l havvand i 20,5 år

Verificering 20 LAVALKALI beton med 25% flyveaske og 3% mikrosilica Modenhed, D nssm x10-12 m 2 /s døgn 28 12,2 62 4,0 112 1,5 Kloridbindingsisoterm, C tot = 0,352 c f 0,684

Verificering 21 LAVALKALI beton med 25% flyveaske og 3% mikrosilica Modenhed, D nssm x10-12 m 2 /s døgn 28 12,2 62 4,0 112 1,5 Kloridbindingsisoterm, C tot = 0,352 c f 0,684 Fejlfunktionsløsningen overestimerer effekten af tidlige transportparametre

Væsentlig anvendelse 22 Hvad betyder det for kloridindtrængningen i betonens levetid, at konstruktionen er udsat for klorideksponering før tiltænkt? at betonen har en langsom tæthedsudvikling i forhold til anden beton der sammenlignes med? Eksempel Fiktive D nssm ved NT BUILD 492, for to betoner: x10-12 m 2 /s Modenhed, døgn Beton Lav tidlig D nssm Beton Høj tidlig D nssm 28 4,9 20,1 62 1,6 6,6 112 0,6 2,5 uendelig 0,55 0,55 Eksponeret i havvand med 14 g/l klorid, 14 dage efter støbning

Væsentlig anvendelse 23 3 mm forskel

Væsentlig anvendelse 24 3 mm forskel < 1 mm forskel (Husk: dæklagstolerance er ±5 mm)

Konklusion 25 For betoner designet til lang holdbarhed diffusionskoefficienter de første 2-3 måneder har forsvindende lille effekt på levetiden. Tæthed ved fremskreden hærdning er altafgørende for levetiden Skal der stilles funktionskrav? I så fald, ville 6, 8 eller 12 måneders terminer vise sig langt mere retvisende for konstruktionens holdbarhed

Er dette en levetidsmodel? 26 NEJ Der er FULD mangel på enighed omkring forskellige bindersammensætningers kritiske kloridtærskelværdi (ikke kun i DK, men også globalt) Derfor, kan eksisterende modeller kun anvendes til at sammenligne transportmekanismer og transporthastigheder, men kan ikke bruges som endelig svar på en betonkonstruktions levetid i forhold til kloridinitieret armeringskorrosion medmindre: Modellerne anvendes på velkendte betoner, der erfaringsmæssigt (gennem flere årtiers eksponering og opfølgning) har opnået veldokumenterede egenskaber i forhold til kloridinitieret armeringskorrosion i relevante» eksponeringsmiljøer» klimatiske forhold Det kan være ganske farligt, at basere konklusioner omkring en betonkonstruktions levetid udelukkende på kloridindtrængningshastigheden.