Undersøgelsesmetoder - 12 Specialundersøgelser af beton

Specialundersøgelse af beton

I store betonledninger eller i bygværker kan det være relevant at gennemføre en række specielle undersøgelser med henblik på at fastlægge reststyrke og dermed restlevetid for betonen. Som eksempel på sådanne undersøgelser kan nævnes:

• Strukturanalyse
• Trykstyrkebestemmelse

Metoderne beskrives kort i det følgende:


12.1 Strukturanalyse

Metodebeskrivelse
En strukturanalyse er en laboratorieundersøgelse af udtagne prøver fra en betonledning, en brønd eller et bygværk.

Der skal normalt udtages flere prøver (borekerner) på karakteristiske steder i ledningen eller bygværker for at kunne vurdere kvaliteten.


Makroanalysen
Makroanalysen er en vurdering af de observationer, som umiddelbart kan iagttages på borekernen eller et plansnit af kernen.


Revnedetektering
Revner og porer fyldes op med et fluorescerende materiale, og prøven belyses med ultraviolet lys. Revne- og porestrukturen kan nu ses tydeligt.


Karbonatisering af betonen (nedbrydning)
Cementpastaen i betonen kan reagere med luftens kuldioxid, hvorved den omdannes til karbonat (kalk). Når dette sker, falder pH fra ca. 12 til omkring 8. Når pH i betonen falder til under 9-10, så er armeringen ikke længere beskyttet af det basiske miljø, som ellers hersker i betonen. 

For at måle, hvor dybt betonen er karbonatiseret (omdannet), påføres en nyudtaget prøve en indikatorvæske (phenolphtalein), hvorved den ukarbonatiserede beton får en kraftig rød-violet farve. Den karbonatiserede del af betonen skifter ikke farve. Ved at måle tykkelsen af den ufarvede del af betonen, kan man få en indikation om karbonatiseringsdybden. 


Mikroanalysen
Mikroanalysen foretages ved mikroskopering af tyndslib (0,02 mm). Tyndslibet imprægneres med et fluorescerende materiale. Ved at belyse tyndslibet gennem forskellige filtre, kan forskellige karakteristika trækkes frem. Der sammenlignes med standardslib.

Tyndslib kan give oplysninger om:


Figur 12.1
Foto taget i mikroskop af tyndslib. Billedet viser overflade til venstre. Der ses urene kalkaflejringer yderst (K), derunder et tyndt lag rent kalk (X) og derunder porøs mørtel. S er tilslag (Betoncentret, Teknologisk institut)


Tilslagsmaterialerne og cementpastaen
Det kan afgøres om betonen fra starten er udført i en dårlig kvalitet.


Betonens tæthed og styrke
Ved optisk styrkebestemmelse kan betonens trykstyrke bestemmes ud fra et tyndslib.


Fine revner
Fine revner, der ikke kan ses med det blotte øje, kan ses på et tyndslib. Fine revner kan medføre, at vand og stoffer, der kan nedbryde betonen, trænger ind. Ved nedbrydning af betonen nedsættes betonens styrke.


Overfladens tilstand (revner, nedbrydning, porøsitet mv.)
Det kan afgøres, hvor stor en del af godstykkelsen (hvis borekernen dækker hele godstykkelsen), der er nedbrudt, og hvor stor en del af godstykkelsen, der stadig er sund. Det kan afgøres, om nedbrydningen skyldes mekanisk slid eller syreangreb. Det kan ligeledes afgøres, om syreangrebet skyldes svovlsyre (eller andre sulfater), eller om det skyldes saltsyre (chlorid).


Anvendelsesområde
Strukturanalyse kan anvendes, når der er behov for en mere nøjagtig kvalitetsvurdering af en betonlednings eller betonbygværks tilstand.


Fordele

• Vurdering af skader der ikke kan ses med det blotte øje
• Reststyrken i rørmaterialet kan bestemmes

12.2 Trykstyrkebestemmelse

Metodebeskrivelse
Materialets trykstyrke kan enten bestemmes ud fra et tyndslib eller ved knusning af en udtaget prøve i en trykprøvemaskine.

Teknologisk Institut kan udtage prøver til bestemmelse af trykstyrker. Typisk udtager man Ø100mm borekerner ved hjælp af et vandkølet diamantbor.

Trykstyrkebestemmelsen er mest nøjagtig ved store borekerner. Prøverne anbringes i en trykprøvemaskine og knuses. Prøvens trykstyrke kan direkte aflæses.


Figur 12.2
Foto af borekerne (Betoncentret, Teknologisk Institut)


Anvendelsesområde
Bestemmelse af rørmaterialets trykstyrke - specielt i store betonrør


Fordele

• Sikker måling af styrken

Ulemper

• Prøveudtagning ikke mulig i rør med små godstykkelser
• Destruktiv prøveudtagning

12.3 Bygværker


Figur 12.3
Foto: Undersøgelse af afløbsledning fra 1890 i forbindelse med anlæg af bygværk ved Sankt Annæ Plads (Krüger A/S)


I bygværker er det muligt at benytte de metoder, der er beskrevet ovenfor, for at vurdere betonens kvalitet. Til forskel for vurderingen af afløbsledninger, er det desuden muligt at foretage visuel vurdering af det enkelte bygværk. Der er desuden plads til, at måling af betonens styrke kan ske ved at anvende en schmidthammer, hvilket er en simpel og ikke-destruktiv metode.


Figur 12.4
Schmidthammer til måling af betonstyrke (Foto: www.corvib-int.com)