Undersökning av kloridinträngning, armeringskorrosion, frysning och fukttillstånd på sju brokonstruktioner exponerade för tösalter

Report, 2000

I följande rapport presenteras en studie av fukttillstånd, kloridinträngning, frostbeständig-het och tröskelvärden för armeringskorrosion gjord på sju vägbroar belägna i Storgöte-borg. Studien har utförts under hösten 1998 och hösten 1999. De undersökta broarna är mellan 26 och 32 år gamla och både kantbalkar och pelare har undersökts. Broarna har valts ut i samråd med Vägverket och studien har genomförts så att broarna inte skadats, t.ex. har nästan ingen armering borrats av. På broarna som undersökts under hösten 1999 har en eller två pelare på samma bro undersökts på olika höjder över och orienteringsriktningar mot trafiken. Fukttillståndet i de undersökta broarna har bestämts som relativ fuktighet, RF, och kapillär mättnadsgrad, KMG. En betongkonstruktion exponerad i en vägmiljö kan delas in i en torr och en våt zon. I den torra zonen finns de delar av konstruktionen som är skyddade mot nederbörd, t.ex. pelare, och i den våta zonen finns de delar av konstruk-tionen som är oskyddade mot nederbörd, t.ex. kantbalkar. Analysen av fukttillstånden i de undersökta broarna visar att det finns en viss skillnad mellan fukttillståndet i den torra respektive våta zonen. Tillsammans med information om betongens sorptionskurvor kan det konstateras att det i de torra zonerna sker en uppfuktning medan i de våta zonerna sker en uttorkning vid provtagningstillfällena. Analysen av kloridtillståndet visar att det finns stora variationer i kloridinträngning i kantbalkar och pelare både mellan olika broar men också på en enda bro. En stor del av dessa variationer kan förmodligen förklaras med variationer i exponeringsmiljön och betongkvalitet. Variationer i kloridinträngningen beroende på höjd över vägbanan och orienteringsriktning mot trafiken har konstaterats. Resultaten från studien tyder på att det inte finns någon större skillnad i kloridinträngning mellan horisontella och vertikala ytor på kantbalkar. Dock har stora variationer observerats mellan olika broar. Vidare har ingen effekt konstaterats från hastighetsbegränsningen på vägen på kloridinträngning i kant-balkar. Vid en jämförelse mellan en kantbalk och en pelare exponerade längs samma väg observerades att kloridinträngningen var störst på de ytor på pelaren som vetter mot trafiken, därefter kantbalken och slutligen de ytor på pelaren som vetter från trafiken. Frostbeständigheten har undersökts på fyra av broarna enligt SS 13 72 44 (”Borås-metoden”). Både ytterytor och inre sågade ytor på utborrade kärnor har undersökts. Resultaten visar att frostbeständigheten är god för samtliga uttagna prover utom för den inre delen av betongen på en av broarna. Ett av syftena för den genomförda studien har varit att undersöka tröskelvärden för armeringskorrosion. Om armeringen korroderar eller inte har undersökts visuellt, t.ex. om det finns rostfläckar eller sprickor på betongytan. Armeringskorrosion har inte konstateras på någon av de undersökta pelarna eller kantbalkarna. Endast på undersidan av brobane-plattan på en av broarna (täckskikt på ca 22 mm och kloridkoncentration på ca 1,5 vikt-% av CaO – ca 0,9% av cementvikten) har korrosion konstaterats. Exponeringen för klorider har skett genom läckage av kloridhaltigt vatten från vägbanan genom en övergångs-konstruktion mellan två brobaneplattor. I samband med provtag-ningen observerades också skador på översida av pelare och rullager under övergångs-konstruktionen. Läckage av kloridhaltigt vatten genom övergångskonstruktionen är förmodligen orsakat av bristfälligt underhåll av bron. Tröskelvärdet för kloridinitierad armeringskorrosion har konstaterats att ligga mellan ca 1,0 vikt-% (ingen korrosion konstaterad) och 1,5 vikt-% (korrosion konstaterad) av CaO, d v s ca 0,6% till 0,9% av cementvikten. Inverkan av hydrofobering av betongen har studerats på två broar. Resultatet tyder inte på att det finns någon signifikant skillnad på kloridinträngningen mellan betong som är hydrofoberad respektive ej hydrofoberad. Dock kan hydrofobering ha effekt på fukttillståndet i konstruktionen. Detta har inte undersökts i studien. Slutsatser som har dragits av den genomförda studien är att det är svårt att på ett enkelt sätt att systematisera mätningar av kloridinträngning i betongbroar. Stora variationer i kloridinträngning har observerats både mellan olika broar men också på en enda bro. Exponeringsmiljön för konstruktionen har stor inverkan på kloridinträngningen och det är därför viktigt att ha kännedom om denna. Korrosionsskador har observerats endast på konstruktionsdetaljer där dåligt arbetsutförande eller underhåll konstaterats. Tillsammans med arbetsutförande och underhåll har mikroklimatet en avgörande inverkan på hur god beständigheten för betongen blir. Vid en tillståndsbedömning är det alltså viktigt att identifiera de delar av en bro där mikroklimatet är aggressivt och eventuella brister i arbetsutförande samt underhåll kan finnas. Framtida undersökningar som föreslås är att ytterligare utreda vilka effekter avstånd till och höjd över vägbanan samt orienteringsriktning mot trafiken har på kloridinträng-ningen. Ett lämpligt objekt för en sådan studie är en bro som skall rivas, där prover kan tas utan hänsyn till säkerhet för konstruktionen och om givande trafik. Vidare föreslås att ytterligare studier görs av vilken inverkan arbetsutförande och underhåll har på klorid-inträngning och fukttillstånd. Det viktigaste är dock att få ett underlag för att säkrare kunna förutsäga hur stor kvarvarande livslängd en bro har. De undersökta broarna är 26-32 år gamla och kloridinträngningen har ännu inte initierat någon armeringskorrosion i riktigt utförda delar. Det finns idag inte tillräckligt underlag för att förutsäga om armeringskorrosion startar inom t.ex. tio år eller om broarna kanske har 100 års kvarvarande livslängd.