Forsøg skal skabe grundlag for beton med endnu længere levetid

Betoncentret på Teknologisk Institut vil blandt andet finde meget efterspurgte data om betons chloridtærskelværdi

I forbindelse med rollen som eksternt betonlaboratorium for Femern A/S tager Betoncentret på Teknologisk Institut nu fat på en række feltforsøg, der skal føre til betonkonstruktioner med endnu bedre holdbarhed og levetid i saltholdige miljøer – som fx broer og tunneler i havvand, vejbroer og parkeringshuse, der udsættes for tøsalt, samt svømmebade.

Projektet kan gennemføres, fordi bygherren for den faste forbindelse til Tyskland har igangsat forsknings- og udviklingsaktiviteter, der ud over at dække egne behov også kan komme fremtidige projekter til gode. Samarbejdet omfatter blandt andet, at Betoncentret driver et anlæg til felteksponering af beton i Rødby Havn, hvor store betonemner kan placeres delvist nedsænket i havnens vand.

- Ud over de omfattende forsøg, der er direkte rettet mod betonen til den kommende faste forbindelse, har Femern A/S bedt os gennemføre yderligere forsøg med chloridindtrængning i beton og selvreparation af revner. Derfor har vi støbt og monteret seks ekstra betonemner. Forsøgene skal blandt andet give os viden om den såkaldte chloridtærskelværdi, som er meget vigtig for at få pålidelige resultater fra levetidsmodeller for betonkonstruktioner, fortæller teamleder Henrik Erndahl Sørensen fra Betoncentret.

Helt overordnet er baggrunden, at chlorid fra tøsalt eller saltvand langsomt vil trænge ind i beton, så betonens stålarmering på et tidspunkt vil begynde at ruste og derved miste styrke. Det er der intet nyt i, men alligevel er viden om armeringskorrosion efterspurgt som aldrig før. Det skyldes ønsket om betonkonstruktioner med lang levetid – Femern-forbindelsen skal fx have en levetid på 120 år – kombineret med et ønske om at optimere materialeforbruget, så konstruktionerne ikke overdimen­sioneres unødigt.

Chloridtærskelværdien er et udtryk for, hvor meget chlorid, der skal være i betonen tæt på armeringen, før korrosionen går i gang. For at forudsige levetiden af en given betonkonstruktion er det således ikke nok at kunne beregne, hvor lang tid chlorid er om at trænge gennem betonen ind til armeringen. Man skal også kende tærskelværdien for at kunne sige, hvornår korrosionen reelt begynder.

- Lige netop tærskelværdien har vi ikke nok kendskab til i dag. Den varierer fra beton til beton og afhænger af en lang række faktorer som fx cementtype, defekter i betonen, iltadgang, temperatur og mere endnu, siger Henrik Erndahl Sørensen.

De seks betonelementer er derfor fremstillet med tre forskellige typer bindemiddel – lavalkali sulfatbestandig cement, en trepulver-blanding med lavalkali sulfatbestandig cement, flyveaske og mikrosilica (meget lig det bindemiddel, der blev brugt til Storebæltsprojektet) samt slaggecement. Elementerne har en række indstøbte sensorer, så der er mulighed for at detektere korrosion og måle bl.a. temperatur og fugt i betonen.

En række forskellige sensorer er indstøbt i betonelementerne. Her ses en såkaldt korrosionstrappe før udstøbningen. De fire trappetrin har forskellige afstande til betonoverfladen og kan derfor elektrisk registrere, hvordan chlorid trænger dybere og dybere ind i betonen.

Målet med projektet er at fastlægge chloridtærskelværdien for disse blandinger under realistiske forhold. Det sker med henblik på at kunne bruge værdierne til at kalibrere resultaterne fra en ny, accelereret laboratoriemetode, som Betoncentret er med til at udarbejde. Laboratoriearbejdet foregår under Dansk ekspertcenter for konstruktioner til infrastrukturen og i samarbejde med en international arbejdsgruppe under RILEM, der er en verdensdækkende sammenslutning af laboratorier for byggematerialer. 

- På længere sigt er det målet at kunne bestemme chloridtærskelværdien for en given beton ved forholdsvis hurtige laboratorieforsøg. Derfor er det væsentligt at have værdier, der er målt under realistiske forhold, så vi kan sikre os, at laboratoriemetoderne giver de rigtige resultater, siger Henrik Erndahl Sørensen.

Tre af elementerne er udført med kontrollerede revner for at se, hvad det betyder for chloridindtrængningen. Samtidig vil Betoncentret undersøge de tre betoners evne til selv at ”reparere” små revner i betonen.

Betoncentret er netop nu i gang med at etablere dataforbindelser, så betonelementerne i Rødby Havn kan overvåges fra Taastrup. Det er ikke mindst en fordel, fordi der er tale om langtidsforsøg. Henrik Erndahl Sørensen håber således, at målingerne vil fortsætte i 50 år eller mere.