Værktøjer til beregning af chloridindtrængning i beton

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

LEVETIDSMODELLERING FOR CHLORIDBELASTEDE

Felteksponering og monitorering til forlængelse af anlægskonstruktioners levetid

Anvendelse af værktøj til simulering af kloridindtrængning

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

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

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

Betonhåndbogens kapitel 19.3 om Kloridindtrængning

Durability Design - Workshop om nyt koncept

Langtidsholdbarhed af beton i marint miljø: Undersøgelse af danske broer

Bygherrens syn på holdbarhed. Christian Munch-Petersen IDA

19.3 Chloridindtrængning

DBF Temadag 2018 Betonkonstruktioner i havvand

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

Styrke og holdbarhed af beton gennem 24 år i strømmende ferskvand

Tekniske Forundersøgelser Trin 1

Materialeundersøgelser

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

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

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

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

Baggrunden for fremtidens betonkrav

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

EKSPONERINGSKLASSER OG NYE BETONKRAV DS/EN 206 DK NA

Christian Busch COWI A/S, Parallelvej 2, 2800 Kongens Lyngby

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

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

Materialer beton og stål. Per Goltermann

Reaktionskinetik - 1 Baggrund. lineære og ikke-lineære differentialligninger. Køreplan

Katodisk beskyttelse af konstruktioner i marint miljø

FIBER BETON TEKNOLOGI

Holdbarhed af CRC. Belastede bjælker i saltvand

Dansk Betonreparationsdag, 18 november Betonskader, forundersøgelser, årsager, strategi, D&V m.m.

Udførelsesstandard for betonarbejder

Styring af revner i beton. Bent Feddersen, Rambøll

Metoder til identifikation og reduktion af udførelsesfejl på anlægskonstruktioner

By- og Landskabsstyrelsens Referencelaboratorium Interferens fra chlorid ved bestemmelse af COD med analysekit

Sammenligning af estimerede koefficienter i makroforbruget med beregnede strukturelle koefficienter

Betonkonstruktioners tilstand. En håndbog i tilstandundersøgelse

Syntetisk prøve (COD Cr 247 mg O 2 /L)

Alkalikiselreaktioner i armerede betonkonstruktioner

BioCrete TASK 7 Sammenfatning

Undervisningsbeskrivelse

Økonometri Lektion 1 Simpel Lineær Regression 1/31

Undervisningsbeskrivelse

Ammoniak i flyveaske Bestemmelse af afdampningshastigheden

Bestemmelse af stofdispersion

Holdbarhed af stålfiberarmeret beton

VEJLEDNING VEJLEDNING OM EFTERSYN AF ÆLDRE BETONALTANER. Vejledning i identifikation, vedligehold og reparation

TUNGE SKILLEVÆGGE PÅ FLERE LAG TRYKFAST ISOLERING. Input Betondæk Her angives tykkelsen på dækket samt den aktuelle karakteristiske trykstyrke.

Bilag 5.A Klorid - RTC

11 TVANGSDEFORMATIONER 1

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

Erfaringer med brug af simple grundvandsmodeller

Introduktion til benchmarking af varmevirksomheder

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

1504-serien af standarder for reparation og beskyttelse af betonkonstruktioner

Vand- og chloridindtrængning i beton under tryk

Research and Development Centre Research and Development Centre

19.2 Karbonatisering. Af Jens Mejer Frederiksen. Betonhåndbogen, 19 Betons holdbarhed

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

Beton er miljøvenligt på mange måder

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

Undersøgelse af spildevandsudledning i Vesterhavet

Undervisningsbeskrivelse

Materialer og historisk byggeteknik Arkitektskolen i Aarhus

Betonkonstruktioner, 6 (Spændbetonkonstruktioner)

Langtidsholdbarhed af beton i marint miljø: Undersøgelse af danske broer

Opsætning af MIKE 3 model

Udvikling af modstandsdygtige betonrør til aggressive miljøer

Undervisningsbeskrivelse

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

Anvendelse af matematik til konkrete beregninger

Beregning af SCOP for varmepumper efter En14825

Farlige Alkalikiselreaktioner (AKR) og frostskader belyst ved praktiske eksempler

Årsplan 9. Klasse Matematik Skoleåret 2015/16

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

CO 2 footprint. Hvor adskiller Connovate s betonbyggesystem sig fra traditionelle betonbyggesystemer:

WDP brugervejledning version 1.01

1 α K = A t, (SS1) n + g + δ eller: ln yt =lna t +

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

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

DANISH METEOROLOGICAL INSTITUTE MINISTRY OF TRANSPORT TECHNICAL REPORT KLIMAGRID - DANMARK

Sag nr.: Matrikel nr.: Udført af: Renovering

Genberegning af costdriveren renseanlæg

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

Temperatursimulering og kontrol i beton som et optimeringsværktøj i elementproduktion

Dig og din puls Lærervejleding

Undervisningsbeskrivelse

Modellering 'State of the future'

Statik og jernbeton. Lars Pedersen Institut for Byggeri & Anlæg Aalborg Universitet. Okt. 2016

Statik og jernbeton. Lars Pedersen Institut for Byggeri & Anlæg Aalborg Universitet. Hvad kan gå galt? Hvordan undgår vi, at det går galt? Okt.

En ny standard for vurdering af påvirkninger på vandløb fra

Undervisningsbeskrivelse

Betonelement-Foreningen

Undervisningsbeskrivelse

Fag- og indholdsplan 9. kl.:

Undervisningsbeskrivelse

Årsplan i matematik 8 klasse. 2018/2019 Abdiaziz Farah

Undervisningsbeskrivelse

Transkript:

Værktøjer til beregning af chloridindtrængning i beton Søren L. Poulsen, konsulent, Teknologisk Institut, Beton IDA temaaften på Navitas: Tunneller, alternativ armering og chloridindtrængning i beton, 17. november 2015

Nedbrydningsmekanismer i betonkonstruktioner Nedbrydningsmekanismer: Armeringskorrosion pga. chlorider Armeringskorrosion pga. karbonatisering Alkali-kisel-reaktioner Sulfat-angreb Frost/tø-påvirkninger Udmattelse forårsaget af dynamisk belastning Andre mekanismer

Chloridindtrængning i beton Havvand Beton Armeringsstål CL CL - - CL - CL - CL -

Chloridkonc. (vægt% af cement) Måling af chloridprofiler Betonprøve 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Dybde (mm)

Chloridindtrængning i beton Havvand Beton Armeringsstål Chloridtærskelværdi for korrosionsstart Chloridindhold i beton Dybde

Modellering af chloridindtrængning: Collepardis model Matematisk model for chloridindtrængning i beton: C x,t = C i Cs C i erf x 4 D t C x,t = chloridkonc. i dybden x til tiden t C i = initiel chloridkoncentration i betonen Cs = chloridkoncentration ved betonoverfladen erf = fejlfunktionen D = diffusionskoefficient for chlorid-ioner Chloridindhold i beton Dybde

Modellering af chloridindtrængning: Collepardis model C x,t = C i Cs C i erf x 4 D t Kilde: Wikipedia. C i

Modellering af chloridindtrængning: Collepardis model C x,t = C i Cs C i erf x 4 D t C s Kilde: Wikipedia. C i

Modellering af chloridindtrængning: Collepardis model C x,t = C i Cs C i erf x 4 D t Diffusionskoefficienten D beskriver henfaldet af det beregnede chloridprofil C s Kilde: Wikipedia. C i

C S og D: Konstante eller tidsafhængige parametre? I Collepardis model antages C S og D at være konstante C S og D kan dog mere præcist opfattes som tidsafhængige parametre, i det mindste gennem de første 5 10 års chlorideksponering

C S og D: Konstante eller tidsafhængige parametre? Tidsafhængigheden af D inkluderet i de fleste modeller til beregning af chloridindtrængning i betonkonstruktioner (dvs. levetidsmodeller). Tidsafhængigheden af D udtrykkes typisk gennem en potensfunktion, f.eks.: tex ageing factor Da t = D aex t

HETEK-modellen Empirisk og deterministisk model for chloridindtrængning i beton. Träslövsläge Kaliberet mod 39 forskellige betontyper fra den marine eksponeringsplads ved Träslövsläge i Sverige. Eksponeringstider på op til 20 år. Anvendelig for følgende eksponeringsmiljøer: Marin atmosfærisk zone Marin splash zone Neddykket i havvand

HETEK-modellen Indtrængningsmodellen repræsenterer en analytisk løsning til Ficks 2. lov, hvor både C S og D indgår som tidsafhængige parametre. Den traditionelt anvendte fejlfunktionsløsning er erstattet af nogle generaliserede fejlfunktioner, de såkaldte Mejlbro p funktioner.

HETEK-modellen Fordele Tidsafhængigheden af både C S og D tages i regning. Som input har modellen kun brug for oplysninger om betonsammensætning og eksponeringsmiljø. Begrænsninger Modellen er stærk afhængig af gode måledata for det givne eksponeringsmiljø og den givne betontype, man ønsker at modellere chloridindtrængning for. Ingen kommerciel software er tilgængelig. Baseret på kompleks matematik (kan måske anses som lidt af en black box ). Er kalibreret mod betoner med bindere indeholdende flyveaske og/eller mikrosilica, men ikke mod betoner med slagge.

fib Mode Code for Service Life Design Baseret på tidligere arbejde i det europæiske projekt DuraCrete (1996-1999). Inkluderer fire forskellige tilgange til levetidsdesign: Fuldt probabilistisk Semi-probabilistisk (deterministisk) Deemed-to-satisfy Avoidance of deterioration Inkluderer modeller for følgende nedbrydningsmekanismer: Chlorid-initieret armeringskorrosion Karbonatiserings-initieret armeringskorrosion Frost/tø-påvirkning

Reliability index β fib Mode Code for Service Life Design: Eksempel på probabilistisk levetidsdesign Figur fra Bertolini et al. (2013) 55 mm dæklag kræves for at opnå en levetid på 50 med et reliability index på 1.29 Tykkelse af dæklag (mm) Gennemsnitlig dæklagstykkelse i armeret betonelement, der skal til for at garantere en levetid på 50 år plottet mod reliability index (Eksponeringsforhold: Splash zone, årlig gennemsnitstemp. på 20 C)

fib Mode Code for Service Life Design Chlorid-initieret armeringskorrosion Limit state-ligning for initiering af armeringskorrosion: C crit = C x=a,t = C 0 + C s, x C 0 a x 1 erf 2 D app,c t Modificeret version af fejlfunktionsløsningen til Ficks 2. lov. Konstant C S og tidsafhængig D: D app,c k e D RCM k t t t 0 n Ageing factor Migrationskoefficient for chlorid

fib Mode Code for Service Life Design Fordele Inkluderer forskellige typer af nedbrydningsmekanismer Kan anvendes for en række af forskellige eksponeringsmiljøer. Begrænsninger/ulemper Empiriske modeller kræver store databaser for at være pålidelige i alle tilfælde. Kræver gennemførelse af laboratorietest med den given betontype for at opnå gode inputdata til modellen. Modellen er meget følsom over for selv små ændring i vise af modelparametrene, f.eks. ageing factoren.

Chloridkonc. (wt% af cement) Eksempel fra Alssundbroen Chloridprofiler målt på Alssundbroen efter 31 års eksponering i havvand. Kilde: Wikipedia. Sammenligning med beregnet chloridindtrængning 6 5 4 3 2 Målte data (kerne A2) Målte data (kerne A4) HETEK fib Model Code for Service Life Design 1 0 0 25 50 75 100 125 150 Dybde (mm)

Forslag til ny model for chloridindtrægning Resultater fra betonkonstruktioner marine eksponeringsmiljøer: Chlorid-diffusionskoefficienter bliver mere eller mindre konstante efter 5 til 10 års eksponering. Foreslået ny model for chloridindtrængning i beton: Mere simpel tilgang uden anvendelse af en ageing factor. Indtrængningen modelleres ved en simpel lineær relation mellem indtrængningsdybden og kvadratroden af eksponeringstiden. Kan benyttes til at estimere levetiden for betonkonstruktioner i marine miljøer.

Chloridkonc. [vægt% af betonvægt] x 0,05 [mm] Forslag til ny model for chloridindtrængning Beton 12-35 fra Träslövsläge, Sverige Eksponeringsmiljø: Neddykket i havvand Binder: 85% PC + 10% flyvaske + 5% mikrosilica 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 20,6 y 10,2 y 5,23 y 2,07 y 0,67 y 140 120 100 80 Neddykket Lineær (Neddykket) x 0.05 = a Cr t + b Cr 0.4 60 y = 6.6666x + 8.3004 0.3 40 0.2 0.1 20 0.0 0 10 20 30 40 50 60 0 0 5 10 Dybde [mm] Eksponeringstid [år ½ ]

Forslag til ny model for chloridindtrængning x Cr = a Cr t + b Cr C r = referencekoncentration af chlorid, f.eks. 0.05 %Cl af beton a Cr = indtrængningsrate af referencekoncentration (C r ) når en konstant indtrængningssituation er opnået b Cr = sum af yderligere indtrængning hidrørende fra f.eks. hurtig tidlig indtrængning pga. initiel kapillarsugning og forhøjet permeabilitet i tidlig alder

Levetidsberegninger for hypotetisk beton med ny model t = x C r b Cr a Cr C r = C crit (chloridtærskelværdi) 2 t = levetid [år] 60 50 40 30 20 a Cr = 12 mm/ år b Cr = 7 mm x Cr = x Ccrit = tykkelse af dæklag af beton over armeringsstålet t = levetid indtil begyndende armeringskorrosion 10 0 0 20 40 60 80 100 Dæklagstykkelse = x Cr [mm]

Chloridkoncentration (%Cl af binder) Forslag til ny model for chloridindtrængning: Eksempel 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 Betontype H8 fra Träslövsläge (80 cement + 20% flyveaske) 20 år 10 år 5 år 2 år 1 år Ny model 1.0 0.5 0.0 1 2 5 10 20 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Dybde (mm) Modellen er kalibreret med data fra de viste profiler efter 1, 2 og 5 år.

Forslag til ny model for chloridindtrængning Nærmere beskrivelse af modellen i Magasinet Beton, nr. 1, februar 2015, s. 12-15.

Tak for opmærksomheden!