Langtidsholdbarhedafbetonimarintmiljø: Undersøgelseafdanskebroer HenrikErndahlSørensen UllaHjorthJakobsen Disposition HenrikErndahlSørensen: Prøveudtagning Chloridprofiler Chloridindtrængningsparametre UllaHjorthJakobsen: OptiskmikroskopiogSEMEDX Analyseafionprofiler
Broer Vejlefjordbroen 197580 Alssundbroen 197881 Farøbroerne 198085 Øresundsbroen 19932000 Undersøgelsesfartøj Rheologiog udstøbningsmetoder
Kerneudboringundervand Udtagnebetonkerner Prøve numre Bro Byggeår Kote [m] Udtagnings dato Ekspone ringstid Bindertype V1V4 Vejlefjordbroen 19751980 18012012 Ca.34år 400kgslaggecement(Aquafirm) 180kgvand(v/c=5) A1A4 Alssundbroen 19781981 1,5 17012012 Ca.31år 380kgALScement (AaP) 150kgvand(v/c =9) F1F4 Farøbroen 19801985 1,5 03022012 Ca.30år 330kgLavalkalicement(AaP) 100kg FAfraDanaske 150kgvand(eq.v/c=9) ingen Øresundsbroen 19932000 2,0 08102010 Ca.12år 365kgLavalkalicement(Degerh.) 12kgMSfraElkem (som slurry) 147kgvand(eq.v/c=8) Kerner fravejlefjordbroen Kerner fraalssundbroen Kerner frafarøbroen
Chloridanalyser Alssundbroen chloridprofiler Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold(korrigeret) Alssundbroen Pille6,kote1,5 2012A2k 2012A4k
Alssundbroen chloridindtrængningsparametre Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold(korrigeret) Alssundbroen Pille6,kote1,5 2012A2k 2012A4k 2012 År 2012 Enhed Exp.tid 31 år D a 5 x10 12 m 2 /s C s 08 vægt%clafbe C i 01 vægt%clafbe K 5 13,5 mm/år ½ Vejlefjordbroen chloridprofiler Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold(korrigeret) Vejlefjordbroen Pille8,kote1,1 1995D1k 1995D4k 2012V2k 2012V3k
Vejlefjordbroen chloridindtrængningsparametre Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold(korrigeret) Vejlefjordbroen Pille8,kote1,1 1995D1k 1995D4k 2012V2k 2012V3k 1995 2012 År 1995 2012 Enhed Exp.tid 17 34 år D a 0 8 x10 12 m 2 /s C s 85 46 vægt%clafbe C i 01 01 vægt%clafbe K 5 8,3 8,0 mm/år ½ Farøbroen chloridprofiler Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold Farøbroerne PilleSF06(1992&2004)ogSF07(2012),kote1,3 1992K1 1992K2 1992K4 2004K1 2004K2 2012F1 2012F4k
Farøbroen chloridindtrængningsparametre Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold Farøbroerne PilleSF06(1992&2004)ogSF07(2012),kote1,3 1992K1 1992K2 1992K4 2004K1 2004K2 2012F1 2012F4k 1992 2004 2012 År 1992 2004 2012 Enhed Exp.tid 1 22,4 30 år D a 0 5 2 x10 12 m 2 /s C s 44 71 32 vægt%clafbe C i 10 10 10 vægt%clafbe K 5 14,0 12,0 13,5 mm/år ½ Øresundsbroen chloridprofiler Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold(korrigeret) Øresundsbroen CaissonE08,kote2,0 201028Jk 201029Jk 201030Jk
Øresundsbroen chloridindtrængningsparametre Chloridindhold(vægt%afbeton) Chloridindhold(korrigeret) Øresundsbroen CaissonE08,kote2,0 201028Jk 201029Jk 201030Jk 2010 År 2010 Enhed Exp.tid 12 år D a 1,50 x10 12 m 2 /s C s 63 vægt%clafbe C i 10 vægt%clafbe K 5 18,2 mm/år ½ Chloridindtrængning efter1117år 3broer Chloridprofiler 3broer,kote1til2 Chloridindhold(vægt%afbeton) Farø11årseksp. Øresund12årseksp. Vejlefjord17årseksp. Farø Øresund Vejlefjord Enhed Exp.tid 11 12 17 år D a 0 1,50 0 x10 12 m 2 /s C s 44 63 85 vægt%clafbe C i 10 10 01 vægt%clafbe K 5 14,0 18,2 8,3 mm/år ½
Chloridindtrængningsparametre 4broer D a [x10 12 m 2 /s] 3,0 2,5 2,0 1,5 DiffusionskoefficientenD a Vejlefjord Alssund Farø Øresund K 5 [mm/år ½ ] IndtrængningsparameterenK 5 30 Vejlefjord 25 Alssund Farø 20 Øresund 15 10 5 0 10 20 30 40 Eksponeringstid[år] 0 0 10 20 30 40 Eksponeringstid[år] Derses ikke entidsafhængig diffusionskoefficient som f.eks. idetotilfælde,hvor derefter deførste 10års eksponering er målt til mereen1termin OptiskmikroskopiogSEMEDX
Formål Beskriveogdokumenteredemineralogiskeogkemiskeomdannelser,derskeri overfladenafhavvandspåvirketbeton,somfunktionafalder,position,cement type,scm s (FA,MS&BFS),overfladebeskaffenhed,pastastruktur,homogenitet, etc. Foretageensystematiskmikroskopiskundersøgelse ikkekunmedoptisk mikroskop menogsåmedbrugafsemedx. Udarbejdeelektroniskedatablademedgenerelinformationomkringmix design& alder,ogmikroskopiskbeskrivelseinkl.kemiskedata,fasesammensætningog fotodokumentation. Betonfra5gamlebroererundersøgt:Øresund,Farø,Alssund,Storstrøm, Vejlefjord. Resultaternebliversammenlignetmedlignendebetontyper(Femerntest betoner)afnyerealder(eksponereti2år). Microscopy andsemedxanalysis Macroanalysis: Crack pattern,homogeneity Microanalysis OPM:Paste porosity,leaching, carbonation,precipitates, microcracks SEMEDX: Structural analysis,chemicaltrends, phaseidentification,phase analysis Depth:mm Depth:mm Depth:23mm
GeneralTrendsinSurface region ØresundbroenversusFemernE(CEMISR 4%MS) Concreteabovewaterhasdifferentprofilepatterns comparedtoconcretebelowwater. Femern Econcretehasthemostdistinctzoningwiththe highestconcentrationsofmg,s&cl.
FarøbroenversusFemernBetonD(CEMISR,25%FA) Similarchemicalpatternswhichmovesintotheconcrete withtime. Newconcretehaveconcentrationsimilartooldconcrete. Clzoneseemtowidenswithtime. Alssund,StorstrømversusFemernA(CEMISRpure) Alssund surfaceiscoveredbya calcite/brucite crust. Femern Ahasanintactcarbonated surface. VariationofS,MgandCl thoughconcrete Alssund similartofemern A. OnlyweaksignsofMgandSingress. VerydistinctCl profilestartingveryclosetosurface.
VejlefjordbroenversusFemernK(CEMIII) Similarchemicalpatternswhichmovesintotheconcrete withtime. NewconcretehaveMg&Sconcentrationsimilartoold concrete. MuchhigherClconcentrationappearsinoldconcrete. Phase composition Generallysamplesbelowwater showdistinctdecalcificationatthe surface.exception:alssund Samplesabovewatershowlittle decalcification.
DepthofChemicalProfiles Bridge SC M w/c Age, year Above below water PhaseAssemblage Na Mg S Cl ØresundF16 MS 0.40 12 Above 00.9 00.5 00.1 1.020 ØresundF17 MS 0.40 12 Above CHCSH 00.9 00.4 0.060.5 2.013 ØresundH23 MS 0.40 12 Above 00.4 0.43 0.720 Øresund J28 MS 0.40 12 Below CHCSH Ett/mCS 00.6 0.37.5 0.930 FemernE MS 0.40 2 Splash CHCSHEtt/mCS 00.02 00.7 0.55.0 4.020 Farø FA 30 Below CSHmC Ett 03.0 330 5.060 FemernD FA 0.40 2 Splash CSHmC Ett/mS 00.9 0.72 3.015 Alssund 0.39 31 Below CHCSH 00.6 0.32 0.5100 Storstrøm 75 Below CHCSHmC Ett 00.8 0.813.5 9.033 FemernA 0.40 2 Splash CHCSH(mCS) 00.06 00.2 0.31 0.370 Vejlefjord BFS 0.43 34 Below CSHmS ms 00.5 02.0 3.07.0 3.060 Femern K BFS 0.40 2 Splash CSHmS mcs 00.5 0.312.5 0.76 Microscopy andsemedx datasheet 1
Microscopy andsemedx datasheet 2 Microscopy andsemedx datasheet 3
Microscopy andsemedx datasheet 4 SammenfatningafmikroskopiogEDXanalyser Allebetonervisertegnpåhavvandspåvirkningveddannelseafdistinktezoner berigetmedmg,sogclinævnterækkefølgefraoverfladen. DenydersteMgzoneertotaltdecalcifiseret ogbestårstortsetkunafmgsi hydrat.zonenfremstårsvag,porøsogopsprækket.overfladenertypiskafskallet. Denefterfølgendezone,Szonen,indeholderendelettringit oglignendefaseri hulrumefterhydratiserede cementkorn,iluftporerogipasta.zonenerdecalci fiseret,ogdersesoftepopcorn karbonatiseringmodclzonen. MikroskopiskskillerClzonen sigikkeudmed,menmegetstorforstørrelsesses Friedelssalt ofteihulrumefterhydratiserede cementkorn.pastaenerikkede calcifiseret. Breddenogformenafzonerneogelementkoncentrationensynesatafhængeaf følgendefaktorer: Overfladebeskaffenhed;Intaktversusafskallet. CementtypeogSCM s;dendannedefasesammensætningharbetydningfor elementtransportogfixering afioner. Positioniforholdtilvandspejl.