Fakultet for ingeniørvitenskap og teknolog
Betongkonstruksjoner under vann
Underwater concrete structures Vår 2019
Kristian Skjelstad, Per Kristian Ludvigsen og Knut Harberg Bacheloroppgave i Anlegg- og samfunnsteknikk
Sammendrag
Prosjektrapporten omhandler den praktiske gjennomføringen av betongkonstruksjoner under vann. Det vil si konstruksjoner av AUV- og normal UV-betong støpt under vann.
Det legges fokus på praktisk gjennomføring og avklaring om hvorvidt det er mulig å utføre tilfredsstillende støpeskjøter under vann. En korrekt utført støpeskjøt vil være tett, sammenhengende og motstandsdyktig mot karbonatisering og kloridinntrenging.
All tilgjengelig litteratur fraråder støpeskjøt. For å dokumentere heftfasthet ble
feltundersøkelser foretatt. Feltundersøkelsen inneholder en støp uten heftforbedrende tiltak og en støp med geonett i forskalingen. Bruk av geonett ga betydelig forbedret heft, men overflatestrukturen ble skadelidende.
Summary
The project report deals with the practical implementation of underwater concrete structures. That is, constructions of AUV and normal UV concrete cast underwater. The focus is on practical implementation and clarification as to whether it is possible to perform satisfactory casting joints under water. A properly molded joint will be tight, continuous and resistant to carbonation and chloride penetration.
All available literature discourages mold joints. Field studies were carried out to document adhesion strength. The field survey contains a casting without adhesion- enhancing measures and a casting with geogrids in the formwork. The use of geogrids significantly improved the adhesion, but the surface structure suffered.
Innholdsfortegnelse
Sammendrag ... 2
Summary ... 2
Terminologi ... 7
1 Innledning ... 8
1.1 Oppdragsgiver ... 8
1.2 Bakgrunn for oppgaven ... 8
1.3 Problemstilling ... 10
1.3.1 Effektmål ... 10
1.3.2 Resultatmål ... 10
1.4 Begrensninger ... 11
1.4.1 Miljøpåvirkninger og økonomi ... 11
1.4.2 Trykkfasthet ... 11
1.4.3 Overgang normal UV-betong til AUV ... 11
2 Teoretisk grunnlag ... 12
2.1 Kort om betong ... 12
2.1.1 Normal UV-betong ... 13
2.1.2 AUV-betong ... 14
2.2 Nedbrytningsmekanismer ... 16
2.3 Støping under vann ... 17
2.4 Riggplan ... 18
2.5 Støpemetoder ... 19
2.6 Forskalingsmetoder ... 20
2.7 Overgang fra AUV-betong til Normal undervannsbetong ... 21
2.8 Metoder for reparasjon i vann ... 22
3 Material og metode ... 28
3.1 Kildegrunnlag ... 28
3.2 Metode ... 29
3.3 Materialer ... 30
4 Praksis ved anleggsplass ... 31
4.1 Magring ... 31
4.2 Kumring ... 31
4.3 Rørstøp med oppsugingsmedium ... 32
4.4 Kommunikasjon med dykker ... 32
4.5 Slange med knekk ... 33
5 Feltundersøkelse ... 34
5.1 Metode 1 – Støp med geonett i forskaling ... 34
5.1.1 Utstyr: ... 34
5.2 Metode 2 – Støp uten geonett i forskaling ... 36
5.2.1 Utstyr: ... 36
5.3 Hypotese ... 37
5.4 Visuell kontroll etter støp ... 37
5.5 Feltundersøkelse vedheftmåling... 39
5.6 Feilkilder ... 40
5.7 Resultat vedheftmåling ... 41
5.8 Resultat feltundersøkelse ... 42
6 Drøfting ... 43
6.1 Drøfting teoretisk grunnlag ... 43
6.2 Drøfting feltundersøkelse ... 45
6.2.1 Metode 1 – støp med geonett i forskaling ... 45
6.2.2 Metode 2 – støp uten geonett i forskaling ... 46
6.2.3 Sammenligning av resultater ... 47
7 Konklusjon ... 48
7.1 Evaluering av oppnådde resultatmål ... 49
7.2 Evaluering av effektmål ... 49
Vedlegg ... 50
Referanseliste ... 52
Tabelliste
Tabell 1.1-1 – Terminologi ... 7
Tabell 3.1-1 – Kildegrunnlag ... 28
Tabell 3.3-1 – Materialer benyttet i prosjektet ... 30
Tabell 5.6-1 – Feilkilder og tiltak ... 40
Tabell 5.7-1 – Resultater målinger, prøve med geonett ... 41
Tabell 5.7-2 – Resultater målinger, prøve uten geonettprøve uten geonett ... 41
Figurliste
Figur 1.2-1 – Skjøt HT vaskes med 300 bar [Harberg 2019] ... 8Figur 1.2-2 – Måling av skadedybde med meterstokk [Harberg 2019] ... 9
Figur 1.4-1 – Avfallshierarki [14] ... 11
Figur 2.1-1 – Volumforhold betong [Ludvigsen 2019] ... 12
Figur 2.1-2 – L-kasse [Harberg 2019] ... 14
Figur 2.3-1 – Prefabrikkert forskaling med neoprenlist [Harberg 2019] ... 17
Figur 2.4-1 – Separat heisekran tar egenvekten til støperøret [Ludvigsen 2019]. ... 18
Figur 2.6-1 – Kofferdam mot vann, forskalling mot betong [Skjelstad 2019] ... 20
Figur 2.6-2 – Undervannstøp [Skjelstad 2019] ... 20
Figur 2.6-3 – Tørrstøp med stor risiko for lekkasje/utvasking [Skjelstad 2019] ... 20
Figur 2.7-1 – Minimum mengde AUV-betong [12, s. A2.2.1] ... 21
Figur 2.8-1 – Forskaling rundt skadested med påfyllingsslange for spesialepoxy [4] ... 22
Figur 2.8-2 – Maksimalt 10% fylles med epoxy [4] ... 22
Figur 2.8-3 – Mørtelen fylles inni lommen med epoxy [4] ... 22
Figur 2.8-4 – Prinsippskisse forskaling av sår [Ludvigsen 2019] ... 23
Figur 2.9-1 – Prinsipp for synkmål [mm] [5, s. 308] [7, s. 247] ... 24
Figur 2.9-2 – Prøvestykke presset til brudd [Ludvigsen 2019]... 25
Figur 2.9-3 – Måleinstrument for kontroll av luftinnhold [Harberg 2019] ... 26
Figur 2.9-4 – Stålplate med standard avmerkinger [7, s. 250] ... 27
Figur 2.9-5 – L-kasse [12, s. B4.3.2] ... 27
Figur 4.1-1 – Magring av ujevn overflate på hyllekant [Skjelstad 2019] ... 31
Figur 4.2-1 – Kumring som forskaling og fundament for rørstøp [Ludvigsen 2019] ... 31
Figur 4.4-1 – Dykker med nødvendig utstyr [Harberg 2019] ... 32
Forord
Denne rapporten er den avsluttende bacheloroppgave ved Institutt for bygg, energi og materialteknologi, Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi, Universitetet i Tromsø.
Arbeidet er gjennomført våren 2019 i samarbeid med Statens vegvesen region nord.
Oppgaven utgjør 20 studiepoeng.
Temaet for oppgaven ble valgt sammen med Statens vegvesen. Oppgaven er belyst gjennom litteraturstudie, intervjuer, besøk hos entreprenør og leverandør. I tillegg er det utført feltundersøkelser for å dokumentere heften i skjøt med AUV-/AUV-betong.
Prosessen med arbeidet har vært spennende og lærerik. Studentene har fått dypere fagkunnskap om betong, og særlig AUV-betong. Gruppens samarbeid og kommunikasjon har vært svært god.
Vil rette en stor takk til:
Hjalmar Kristensen, Statens vegvesen – veileder oppdragsgiver Boy-Arne Buyle, Universitetet i Tromsø – veileder studiested J.R Dykkerservice – utførende feltundersøkelse
HAK Entreprenør AS – utførende feltundersøkelse
Norsk Betongforening – revisjonsgruppe for publikasjon nr. 5 I tillegg en takk til:
Bodø kommune Byteknikk Nordland Betong
Nordland Betongsagservice AS UiT Betonglab
Andre medvirkende entreprenører Bodø, 22.05.2019
Kristian Skjelstad Per Kristian Ludvigsen Knut Harberg
Terminologi
Begrep Beskrivelse
AUV-Betong Betong tilsatt AUV-stoff (anti-utvaskings tilsetningsstoff) Normal UV-betong Undervannsbetong uten AUV-stoff
SVV Statens vegvesen
HT-Spyling Høytrykksspyling (her 300-600 bar)
NB5 Norsk betongforening Publikasjon nr. 5 – Prosjektering og utførelse av betongkonstruksjoner i vann
AUV-stoff Antiutvaskingsstoff for tilsetting i betong Dolly Prøvekopp for fratrekks apparat
Støpeskjøter Med støpeskjøter menes skjøter i konstruksjonen. Altså støp som ikke utføres ved kontinuerlig utstøping av hele konstruksjonen Magring Uarmert avretting med betong for å skape et plant underlag
Tabell 1.1-1 – Terminologi
1 Innledning
1.1 Oppdragsgiver
Statens vegvesens oppgave er å planlegge, bygge og vedlikeholde riks- og fylkesveger i Norge. Dette omfatter også vedlikeholdsarbeider av eksempelvis broer og ferjekaier samt tilsyn med kjøretøy og trafikanter. SVV består av vegdirektoratet og fem regioner.
1.2 Bakgrunn for oppgaven
Det bygges daglig i det langstrakte land, med betong som er det mest brukte byggematerialet for varige strukturer. Gjennomføring av en god støp krever høy kompetanse innen flere felt, særlig om konstruksjonen skal støpes under vann.
Undervannstøp er et krevende område hvor detaljer i utføringen og valg av
betongprodukter kan være avgjørende for å oppnå ønsket resultat, samtidig er mye av kunnskapen innenfor området erfaringsbasert som igjen byr på egne utfordringer.
Det finnes begrensede mengder litteratur på området i dag.
«Norsk betongforening Publikasjon nr. 5 - Prosjektering og utførelse av
betongkonstruksjoner i vann» er i all hovedsak faglitteraturen det henvises til både i Statens vegvesens håndbøker og annen relevant litteratur.
Publikasjon nr.5 tar utgangspunkt i å støpe hele konstruksjonen kontinuerlig uten avbrudd. Byggherre har hatt konstruksjoner under rehabilitering i distrikts Norge, hvor logistikk er problematisk. Det var derav ønskelig å avvike fra oppskriften til publikasjonen.
Entreprenør og byggherre går i gang med støping av flere konstruksjoner hvor det planlegges støpeskjøter.
Både entreprenør og byggherres representant har lang erfaring med lignende arbeider.
Figur 1.2-1 – Skjøt HT vaskes med 300 bar [Harberg 2019]
Byggherre engasjerer i ettertid uavhengige dykkerfirma for tredjemannskontroll av konstruksjonen. Funnene gjort av
dykkerfirma dokumenteres med video og bilder. Resultatene viser ingen heft i
støpeskjøtene, mens øvrig betong i stor grad samsvarer med forventet resultat.
Figur 1.2-1 og 1.2-2 viser finstoffer som enkelt kan spyles ut med høytrykksvasker. Det ble målt skader med ulike dybder langs støpeskjøtene. På bildet er meterstokken 17 cm inn i konstruksjonen, armeringsjernene her har imidlertid bare 10 cm overdekning.
Tema for hovedoppgaven er valgt med bakgrunn i utfordringene oppdragsgiver har opplevd. Betongkonstruksjoner under vann er et krevende område og veien mellom suksess og fiasko er ofte smal.
Figur 1.2-2 – Måling av skadedybde med meterstokk [Harberg 2019]
1.3 Problemstilling
I hovedoppgaven skal det teoretiske grunnlaget til undervannstøp gjennomgås.
Fokus vil ligge på praktisk gjennomføring og avklaring om det er mulig å utføre støpeskjøter ved undervannstøp. Det vil også bli lagt søkelys på om teorien bak praksisen er kjent blant utførende. Blir teorien benyttet og er den entydig.
• Er det mulig å utføre støpeskjøter ved undervannstøp?
• Er det teoretiske grunnlaget for undervannstøping entydig og er teorien kjent ute i bransjen?
1.3.1 Effektmål
• Oppdragsgiver ønsker å forbedre fremtidige arbeidsbeskrivelser.
• Medvirke til forbedringer av NB5.
1.3.2 Resultatmål
• En forbedret arbeidsbeskrivelse vil gi sluttproduktet økt kvalitet. Gode og entydige rutiner vil gi lik kvalitet på sluttprodukt i alle prosjekter.
• Funn og resultater i rapporten kan gi et nyttig tilskudd til Norsk betongforenigs revisjon av publikasjon nr. 5.
1.4 Begrensninger
Hovedoppgaven begrenser seg grunnet tid til rådighet og i hvilke aspekter som prioriteres ved feltundersøkelser knyttet til oppgaven. Dette kapitlet redegjør for de ulike begrensningene. Punktene nedenfor er begrensninger som er valgt å ikke gjennomgås i oppgaven.
1.4.1 Miljøpåvirkninger og økonomi
Miljøgevinster ved å kunne utføre en undervannskjøt med et tilfredsstillende resultat etter utilsiktet avbrudd vil i hovedsak innebære at en slipper å rive en påbegynt støp.
En viktig målsetting i forurensingsloven er å redusere avfallsmengdene og fremme en bedre behandling av avfall.
[11] Avfallsreduksjon og gjenbruk er god økonomi. Varige konstruksjoner som oppnår forventet levetid er
økonomisk fordelaktig både for byggherre, entreprenør og kan gi samfunnsøkonomisk lønnsomhet. Dette vil være viktige aspekter, men disse er ikke gjennomgått videre i oppgaven.
1.4.2 Trykkfasthet
Prøvestykker av støpeskjøt utført under vann kan også kontrolleres for å undersøke om trykkfastheten påvirkes i utstrakt grad av skjøten. Det anses som mulig at
trykkfastheten svekkes i dette området. En trykkfasthetsprøve vil kunne avdekke dette.
Grunnet tid til rådighet er det ikke utført trykkfasthetsprøver ved feltundersøkelsen.
Figur 1.4-1 – Avfallshierarki [14]
2 Teoretisk grunnlag
2.1 Kort om betong
Betong er et svært bestandig bygningsmateriale. Konstruksjoner av betong
dimensjoneres av SVV for en brukstid på 100 år [10, s. 1]. Det latinske ordet for betong er «concretus» som betyr blanding eller grodd sammen og er egentlig en god
beskrivelse. Betong er sammensatt av vann, sement, tilslag, tilsetningsmaterialer og tilsetningsstoffer. [11, s. 10]
Betongkvaliteten bestemmes først og fremst av mengden vann (ca. 15-20%) og mengden sement i betongen. Dette vektforholdet kalles v/c-tallet og er ett av de mest sentrale begrepet innen betongteknologi. [1, s. 36]
I dag brukes masseforholdet (v/b) som beskriver forholdet mellom vann og bindemiddel. Bindemiddelet er
fellesbetegnelse på sement, silika, flyveaske og eventuelle andre tilsetningsmaterialer.
Sement reagerer med vann i blandingen, og utgjør limet mellom bestanddelene. Det finnes en rekke typer sement. i Norge brukes nesten bare standardsement fra Norcem med en andel flyveaske, altså Cem II A-V og B-V. I tillegg finnes det fra Cemex tilgang til slaggsement Cem III.
Slaggsement rapporteres å ha fordeler i klorid miljø. For at en sement skal kunne benyttes må den oppfylle alle krav angitt i norsk standard NS-EN 197-1. [1, s. 35-36]
Sand, grus og steinmaterialer er vanlig tilslag i betong og utgjør mesteparten av innholdet (ca. 60-70%). Maksimal kornstørrelse på stein (Dmax) og andelen av de forskjellige kornstørrelsene vil variere for forskjellige betongresepter. [1, s. 35-36]
Figur 2.1-1 – Volumforhold betong [Ludvigsen 2019]
Tilsetningsmaterialer er finfordelte materialer i pulverform som enten utgjør en del av bindemidlet eller en del av tilslaget i betongen. Materialer som flyveaske eller slagg kan benyttes for å gi herdet betong endrede egenskaper som økt tetthet, lavere vannbehov eller høyere trykkfasthet. [1, s. 35-36] Bruk av flyveaske, slagg og silika reduserer behovet for sement og gir derfor en miljøgevinst.
Tilsetningsstoffer benyttes for å oppnå eller forbedre egenskaper for fersk og/eller herdet betong. Det kan kun benyttes godkjente tilsetningsstoffer som tilfredsstiller krav gitt i NS-EN 934-2. Betongen kan tilføres for eksempel superplastifiserende stoff,
luftinnførende, eller AUV-stoff. [1, s. 36]
Betong har høy trykkfasthet, men svært liten strekkfasthet. Derfor er det svært vanlig å benytte armering i betong for å tilføre strekkfasthet. [1, s. 39]
2.1.1 Normal UV-betong
Med normal UV-betong menes det betong helt eller delvis uten tilsetning av AUV-stoff, noe som gjør at betongsammensetningen ikke oppfyller kravene til AUV-betong.
Utvaskingsevnen til betongen er likevel slik at den er egnet for å kunne benyttes i vann.
[12, s. A1.3]
Ved bruk av normal UV-betong er man avhengig av å ha etablert en pute med AUV- betong før overgang til normal UV-betong. Overgangen skal skje ved kontinuerlig utstøping av hele konstruksjonen slik at støperøret som leverer betong hele tiden er neddykket i puten. Normal UV-betong kan luftinnføres for å øke frostmotstanden.
[12, s. A2.1.4]
2.1.2 AUV-betong
For å oppnå en betong som er mer motstandsdyktig mot utvasking i vann tilsettes AUV- stoff hos blandeverket. Selv om betongen er mer motstandsdyktig mot utvasking vil den ved feil utførelse likevel kunne utvaskes. Det finnes flere leverandører av AUV-stoff.
Valg av produsent og dosering vil kunne gi noe forskjell i egenskapene til betongen.
Mapei er en av de største leverandørene av AUV-stoff. Mapeis AUV-stoff heter Rescon T, og ved tilsetning oppgis det at betongen oppnår følgende egenskaper [2]:
• Betongen blir kohesiv, som hindrer utvasking av sementen og gir god sikt i vannet ved utstøpning
• Betongen blir stabil og separerer ikke i vann
• Betongen blir selvkomprimerende
• Betongen blir stabil ved pumping
• Betongen får svært god utflytningsevne
Utflytningsevnen er viktig for å kunne ha støperører på samme plass i forskalingen mens støpen foregår, samtidig som
betongen flyter godt ut rundt armering og til hjørner i
forskaling. Utflytningsevnen er dårligere under vann siden den effektive gravitasjonskraften er mindre under vann enn i luft.
Ofte vil støpefronten under vann være usynlig for dykker. [12, s. B3]
En god utflytningsevne er derfor viktig for et godt resultat.
For å teste utflytningsevnen benyttes en L-kasse.
Fremgangsmetoden er godt beskrevet i NB5 og kan benyttes på laboratorium og i felt.
Figur 2.1-2 – L-kasse [Harberg 2019]
Stoffet skal tilsettes i betongen i blandemaskin eller direkte i automixer. Ved tilsetting i blandemaskin skal det minimum blandes i 5 minutter. Ved tilsetting skal hastigheten på trommelen til automixeren være på høyeste hastighet. Siden pulveret støver ved
dosering, skal det minimum benyttes åndedrettsvern for å unngå å inhalere stoffet. [3]
Ved tilsetting av AUV-stoff vil ikke betongen kunne luftinnføres slik normal UV-betong kan. AUV-betong bør derfor ikke benyttes høyere opp enn 2 meter under laveste stedlige lavvann. Derfor er det ofte overgang til normal undervannsbetong underveis i støpen.
[12, s. A2.1.4]
Det er ikke kjennskap til frostskader på AUV-betong i praksis ved utendørs eksponering.
«Ved støpeoppgaver hvor AUV-betongens egenskaper er ønskelig, vil det som hovedregel være riktig å benytte AUV-betong selv om det skulle være i frostsone.» [12, s B4.2.3]
2.2 Nedbrytningsmekanismer
Betong blir som de fleste andre byggematerialer utsatt for nedbrytende påkjenninger.
En nedbrytende påkjenning reduserer levetiden til konstruksjonen. I hovedsak er det enten biologiske, elektrokjemiske, kjemiske eller fysiske påkjenninger betongen kan nedbrytes av. Nedbrytingsmekanismene vil kunne redusere betongkonstruksjoners bæreevne. [11, s. 20]
Korrosjon i armering er den vanligste skadeårsaken i betongkonstruksjoner.
Kloridinnhold akselerer korrosjonen, og det stilles derfor krav til en tett
betongkonstruksjon for å beskytte armeringen. Betongen i seg selv har høy pH verdi (13-14), noe som danner en oksidfilm rundt armeringsjernet. Oksidfilmen beskytter armeringen mot korrosjon. Ved kloridinntrenging vil pH verdien synke, oksidfilmen nedbrytes og korrosjonsprosessen starter. Kritisk grenseverdi ligger mellom 0,2 – 2 % klorider av betongens sementvekt. Når armeringen korroderer utvider jernet seg.
Volumutvidelsen medfører en sprengvirkning inne i betongen. Når sprengvirkningen blir større enn betongens strekkfasthet oppstår først riss og deretter avskallinger, såkalt rustsprenging. Korrosjonshastigheten er først og fremst styrt av fuktighetsnivå og oksygentilgang, men også temperatur, elektrisk ledningsevne i betongen og
anode/katode forholdet. Vannmettet betong stopper korrosjon siden porene i betongen er mettet med vann og forhindrer inntrenging av oksygen. [11, s. 20-27]
Karbonatisering av betong oppstår når betongen reagerer med CO2 i luften.
Dette medfører at pH verdien i betongen synker fra 13-14 til under kritisk grense 9,5.
Under denne pH verdien vil oksidfilmen som beskytter armeringen nedbrytes.
Karbonatisering oppstår ikke dersom konstruksjonen er neddykket i vann.
[11, s.20-27]
Herdet betong kan få frostskader når vannmettet betong utsettes for kuldegrader.
Frostskader for betong starter normalt i overflaten ved at flak av betongen skaller av og nye avskallinger vil spise seg innover i betongen. Denne typen skade er et langt mindre problem i Norge enn armeringskorrosjon. [11, s. 20-27]
2.3 Støping under vann
Støping under vann er et arbeid som krever god planlegging i forkant av arbeidet.
En kan på generell basis si at arbeid under vann tar lengre tid enn på land – dette gjelder i aller høyeste grad arbeid med betong under vann. Derfor bør det legges opp til at alt arbeid som på forhånd kan gjøres på land
blir utført på land.
Hvis et arbeid kan gjøres på land, med større tilgjengelighet for inspeksjon kan man på en enklere og bedre måte
opprettholde, kontrollere og dokumentere god kvalitet. Eksempler på arbeider som bør kunne utføres på land er
armeringsbinding og produksjon av
forskalingselementer. [8] Figur 2.3-1 – Prefabrikkert forskaling med neoprenlist [Harberg 2019]
2.4 Riggplan
En riggplan er et situasjonskart hvor man tegner inn plassering for aktuelle riggfasiliteter. Ved planlegging av rigg er det viktig å etablere godt gjennomtenkte transport- og gangveier. Riggområder stilles i mange tilfeller til disposisjon fra
byggherren. En gjennomtenkt riggplan er ofte avgjørende for et godt prosjekt og for god HMS på anleggsplassen. [8]
Figur 2.4-1 viser en godt planlagt rigg der det er rikelig plass til anleggsmaskinene og rom for arbeid rundt maskinene. Betongbilen leverer fersk undervannsbetong fra automixer til pumpebil som støttes av mobilkran slik at støperørets vekt avlastes fra pumpebil. Dykker er på tur ut i vannet fra båten og kontrollingeniør observerer.
Figur 2.4-1 – Separat heisekran tar egenvekten til støperøret [Ludvigsen 2019].
2.5 Støpemetoder
Pumpestøp er ofte å foretrekke. Pumpestøp reduserer risikoen for feil betydelig. Med pumpestøp føres betongen ned til støpestedet gjennom et støperør. NB5 beskriver oppstart av støp på følgende måter: [12, s. B2.2]
• Ved bruk av munningsventil som kan åpnes og lukkes ved enden av støperøret
• Ved bruk av skumplastball, også kalt «vaskeball»
• Støperøret kan fylles opp med betong ved nedsenking av ventil (som ved konvensjonell dykket rørstøp)
Ved pumping forutsettes det bruk av rør med tette skjøter og enderør med pigg – for å besørge 10-15 cm avstand fra bakken. Rør må ha tilstrekkelig lengde og diameter på 5-6‘’.
Ved større lengder kan man benytte talje eller separat kran for å holde vekten til røret.
På denne måten avlastes pumpebilen. [8]
AUV-betong er seig og er derfor tung å pumpe. Ved å kjøre pumpen for hardt vil det ikke oppnås høyere støpehastighet, men større slitasje på pumpen. Det anbefales derfor å la betongen gå i sitt eget tempo og heller kalkulere inn et redusert støpehastighet.
[12, s. B5.2.1]
En kan også bruke bøttestøp eller tobb med strømpe. Støpemetodene er egnet for små volumer. [12, s. B2.3]
2.6 Forskalingsmetoder
Det finnes flere gode forskalingsmetoder for sikker støping under vann. Figur 2.6-1 og 2.6-2 viser to ulike utførelsesmetoder med samme mål – en vedlikeholdsfri og god betong konstruksjon.
Figur 2.6-1 viser en kofferdam som holder vannet tilbake og en separat forskaling innenfor som skal holde støpetrykket fra betongen. Før oppstart pumpes vannet ut av forskalingen og den kontrolleres for lekkasjer. Med metoden kan betongen støpes tørt selv om ferdig konstruksjonen befinner seg under vann. Her trenges ikke undervannsbetong, og armeringen kan holdes fri for klorider ved støp i saltvann.
Figur 2.6-2 viser en forskaling som er nedsenket i vann og
forankret til bunnen. Dette er en metode som krever bruk av AUV- betong. Støping starter i laveste punkt og fortsetter med slangen neddykket i fersk betong. Prinsippet baserer seg på at betongen er tyngre enn vann og presser vannet opp og ut av forskalingen. Det må etableres overløp slik at vannet kan flyte ut av toppen på forskalingen underveis.
Figur 2.6-3 er et uheldig alternativ. Denne konstruksjonsmåten er utsatt for vanninntrenging. Vanninntrenging gjennom
kofferdam/forskaling vil resultere i utvasking av sementen.
Det er generelt viktig at forskallingen er tett, og da spesielt i bunnen siden både vanntrykket og støpetrykket er høyest her. Forskalingen må bygges for å tåle de påkjennelsene den blir utsatt for. Det vil være en fordel om forarbeid gjøres på land, slik at det blir montasjevennlig for dykker. [8]
Figur 2.6-1 – Kofferdam mot vann, forskalling mot betong dvs.
tørrstøp [Skjelstad 2019]
Figur 2.6-2 – Undervannstøp [Skjelstad 2019]
Figur 2.6-3 – Tørrstøp med stor risiko for lekkasje/utvasking [Skjelstad 2019]
2.7 Overgang fra AUV-betong til Normal undervannsbetong
Ved oppstart av en undervannstøp bør AUV-betong benyttes. Avhengig av forholdene og kravene til konstruksjonen kan en enten utføre hele konstruksjonen med AUV-betong, eller om man har behov for frostbestandig betong, kan man gå over til normal
undervannsbetong underveis. [12, s. A2.1.5] Det er verdt å nevne at AUV-betong har ca.
dobbel pris av Normal UV-betong. Det er derfor lønnsomt å gå over til normal-UV betong hvis dette lar seg gjøre.
Figur 2.7-1 viser at ved et horisontalt tverrsnittsareal på for eksempel 6 m2 skal det benyttes minimum 4 m3 betong før overgang til normal UV- betong. Ved tverrsnitt mindre enn 4 m2 skal det minimum være 1 meters høyde på betongen før eventuell overgang til normal
UV-betong. [12, sA2.2.1]
Overganger skal skje uten avbrudd i støpingen. Det vil si kontinuerlig utstøping av hele konstruksjonen. [12, s. A2.2.1]
Figur 2.7-1 – Minimum mengde AUV-betong [12, s. A2.2.1]
2.8 Metoder for reparasjon i vann
2.8.1 Rescon-metoden
Rescon-metoden er en tidligere patentert metode for støpearbeider under vann.
Metoden som i hovedsak er brukt til reparasjon av skadesår går ut på å benytte en spesialepoxy i kombinasjon med reparasjonsmørtel. Epoksyen vil grunnet lavere egenvekt (1,4 kg/dm3) danne en tett pose rundt mørtelen. Dermed hindrer epoksyen utvasking av mørtelen samtidig sikres god vedheft til eksisterende konstruksjon. [4] [11, s. 202]
Fremgangsmåte Rescon-metoden: [4] [11, s. 202]
o Skadestedet rengjøres ved hjelp av HT-Spyling eller sandblåsing for å fjerne skadet betong og sikre tilstrekkelig vedheft.
o Det bygges en tett forskaling rundt skadestedet o Pumpeslange for spesialepoxy senkes til bunnen av
forskalingen.
o Inntil 10 % av forskalingens totale volum fylles med spesialepoxy.
o Umiddelbart etter føres pumpeslange for reparasjonsmørtel ned i epoxyen
o Forskalingen fylles videre med reparasjonsmørtel o Flytende spesialepoxy vil nå danne en pose rundt
mørtelen som hindrer utvasking og sikrer god vedheft.
Figur 2.8-1 – Forskaling rundt skadested med påfyllingsslange for spesialepoxy [4]
Figur 2.8-2 – Maksimalt 10% fylles med epoxy [4]
Figur 2.8-3 – Mørtelen fylles inni lommen med epoxy [4]
Rescon-metoden har flere fordeler. Temperaturutvidelseskoeffisient og E-modul for spesialepoxy og mørtelen er tilnærmet lik betongen. Samtidig hindrer spesialepoxyen utvasking og gir god vedheft mellom eksisterende betong og reparasjonsmørtel.
[4] [11, s. 202]
Metoden er i senere år ikke benyttet grunnet mangel på produkter. Spesialepoxyen som tidligere er benyttet er trukket fra markedet grunnet miljøkrav fra det europeiske kjemikalieregelverket REACH. Produsenten av spesialepoxyen har gjort flere forsøk på å oppfylle miljøkravene og samtidig skape et produkt med ønskede egenskaper, men har til nå ikke lykkes. Forhåpentligvis kommer tilsvarende produkter tilbake på markedet snarlig.
2.8.2 Reparasjon med forskaling og mørtler
Mindre reparasjoner kan utføres med forskaling. Da er det ofte økonomisk gunstig og hensiktsmessig å benytte en AUV- mørtel. Pumpestøp vil også her være å foretrekke. Hele forskalingen fylles med mørtel.
Skadestedets geometri og størrelse samt beliggenhet på konstruksjonen vil være avgjørende for utførelse.
[11, s. 198-204]
Alternativ for mindre skader (under 50-100 liter) er å benytte flytende epoxymørtler. Disse gir en sikker korrosjonsbeskyttelse og tetting av mindre sår.
Ferdig blandet masse kan pumpes eller helles ned i
2.9 Kvalitetskontroll av betong
Som et ledd i kvalitetssikring foretas det kontroller av betongen slik at den forventede kvaliteten kan dokumenteres og feilleveranser kan lukes ut så tidlig som mulig. I all hovedsak skiller vi mellom kvalitetskrav som kontrolleres av betongleverandør og kvalitetskrav som kontrolleres på anleggsplass av utførende. Det stilles kompetansekrav til leverandør og mottaker av betongen i form av egne kurs. [9]
2.9.1 Kvalitetskontroller som utføres av betongleverandør
«Håndbok R210 – Laboratorieundersøkelser» omtaler metodebeskrivelser for
laboratorieanalyser som utføres i Statens vegvesen. Håndboken er utviklet av Statens Vegvesen, men benyttes også av eksterne aktører. Metodene beskrevet nedenfor bør utføres av betongprodusent i forbindelse med undervannstøp.
Konsistens; synkmål
Som metode for bestemmelse av fersk betongs konsistens/synkmål benyttes synkekjegle. Kjeglen plasseres på et glatt, ikke absorberende underlag.
Hensikten er å avdekke eventuelle reseptfeil før betongen er benyttet ute på anlegget. Prinsipp for metoden er vist i figur 2.9-1. [5, s. 308-309]
Synkmål for normal UV-betong bør ligge mellom 200- 240 mm mens AUV-betong bør ligge mellom 230-270 mm. Støpeligheten til betongen burde imidlertid ikke vurderes ut fra konsistensen alene. [12, s. B4.2.4]
Figur 2.9-1 – Prinsipp for synkmål [mm]
[5, s. 308] [7, s. 247]
Trykkfasthet, terninger og sylindre
Betongens trykkfastheter kan kontrolleres på støpte eller utborede prøvestykker. Som bestemmelse av trykkfasthet benyttes
trykkprøvingsmaskin som presser betongen til brudd og angir trykkfasthet i MPa (N/mm2) med 1 desimal.
[5, s. 317-318] Normalt vil en produsert batch betong kontrolleres ved trykkprøving av prøvestykker som herdes i henholdsvis 2 og 28 dager.
Betongklassene beskriver hvor stort trykk en sylinder med diameter 150 mm og høyde 300 mm skal tåle etter foreskrevet herding. B30 betong skal tåle trykk på 30 Mpa (Megapscal), som tilsvarer ca. 30 tonns trykk. Omregnet til prøvestykke på 100 x 100 x 100
mm vil den samme betongen ha et trykkrav på 37 Mpa. [13]
Forskjellene mellom krav til trykkfasthet for terning og sylinder er forklart i SVV rapport nr.177: «Forskjellene i trykkfasthet mellom terning og sylinder skyldes
friksjons/fastholdningseffekten. De ulike spenningstilstandene som opptrer i terning og sylinder skyldes ulik geometri. Sylinderfasthet representerer i langt større grad en «sann»
trykkfasthet, fordi høyde/diameter-forholdet på 2 fører til at midtpartiet av sylinderne får en enaksiell spenningstilstand. For terninger, med lavere høyde/bredde-forhold, vil
fastholdningseffekten fra kontaktflatene påvirke hele prøvestykket, som dermed vil få en triaksiell spenningstilstand og dermed en «tilsynelatende» høyere trykkfasthet enn
Figur 2.9-2 – Prøvestykke presset til brudd [Ludvigsen 2019]
2.9.2 Kvalitetskontroller som utføres av entreprenør
«Håndbok R211 – Feltundersøkelser» omtaler metodebeskrivelser for feltundersøkelser som utføres i Statens vegvesen. Håndboken er utviklet av Statens Vegvesen, men benyttes også av eksterne aktører.
Normalt foretas kontroller før støp starter. Dette kan gi differensiert resultat da den første betongen som transporteres ut til tappested drar med seg sand og smuss fra renna. Derfor vil det være fordelaktig å kjøre betongen fram til tappested for så å reversere rotasjonen og sende betongen helt tilbake til bilen en til to ganger før prøvetaking. Dette vil gi et bedre bilde av den faktiske betongkvaliteten.
Metodene beskrevet her bør utføres av entreprenør i forbindelse med undervannstøp.
Kontroll av luftinnhold i fersk betong
AUV-betong lar seg ikke luftinnføre. [12, s. B4.2.3] For kontroll av luftinnhold i normal UV-betong benyttes samme metode som for betong som skal
benyttes over vann. Kalibrert luftmåler fylles med betong i tre omtrent like tykke lag som komprimeres med 25 støt fra en glatt stålstang. Støtene fordeles jevnt over beholderen.
Beholderen rengjøres slik at en lufttett forsegling mot overdelen oppnås. Overdelen av måleinstrumentet har manometer og to kuleventiler som benyttes for å erstatte luften i overdelen med vann. Når all luft i beholderen er erstattes med vann benyttes en pumpe for å bygge opp trykk i beholderen. Verken vann eller betong lar seg komprimere.
Prosentandelen luft i betongen vises da på manometeret.
[7, s. 245-246]
For normal UV-betong er kravet 5 ± 1,5% luftinnhold målt i fersk betong da normal UV- betong ikke skal prosjekteres med høyere fasthetsklasse enn B45. [12, s. B4.2.2]
Figur 2.9-3 – Måleinstrument for kontroll av luftinnhold [Harberg 2019]
Konsistens, synkutbredelse og viskositet
Ved mottak av betong anbefales ny kontroll av synkmål lik beskrivelsen gitt i kapittel 2.6.1.1.
For måling av viskositet og synkutbredelse benyttes en plan stålplate i tillegg til synkekjegle. Stålplaten skal minst være 900 x 900 mm med avmerkede sirkler på 210 og 500 mm (±1 mm). Tiden betongen bruker på å flyte ut til 500 mm diameter og total utflyting måles.
Resultatene sammenlignes med utbredelseskrav for den aktuelle betongen. [7, s. 247-248]
AUV-betong bør ha en total synkutbredelse etter endt måling på 48-58 cm. [12, s. B4.3.2]
Støpelighetsprøving, laboratorieskala (L-kasse test)
Metoden er beskrevet i NB5 og egner seg for støpelighetsprøving av undervannsbetong.
L-kasse testen anbefales for å dokumentere utflytningsevnen til betong.
L-kassen består av et tårn og et nedre kammer som skilles med en vanntett luke. Nedre kammer har også oppmerkinger for å måle utflytning, se figur 2.9-5. [12, s. B4.3.2]
Tårnet i kassen fylles med 53 liter betong som ikke
komprimeres nevneverdig. Deretter fylles nedre Figur 2.9-5 – L-kasse [12, s. B4.3.2]
Figur 2.9-4 – Stålplate med standard avmerkinger [7, s. 250]
3 Material og metode
3.1 Kildegrunnlag
Rapporten er basert på en sammenfatning og analyse av informasjon fra ulike kilder med god kompetanse innenfor undervannstøp.
Tabellen nedenfor gir oversikt over de viktigste kildene:
Informasjonskilde Beskrivelse
Revisjonsgruppe NB5 Norsk betongforening er en interesseorganisasjon med tilknytning til Tekna (Teknisk-naturvitenskaplig forening). Revisjonsgruppen har en gruppesammensetning som spenner over flere fagfelt.
Entreprenør Prosjektgruppen har vært i kontakt med flere entreprenører med kompetanse innenfor undervannsstøp.
Statens vegvesen Oppdragsgiver har stilt med ressurspersoner innenfor flere kompetanseområder. I oppgaven er det benyttet blant annet kontrollingeniør og byggeleder.
Betongprodusent Nordland Betong som produserer undervannsbetong er også ansvarlig for transport og leveranse av betong.
Produktleverandør Mapei leverer en rekke stoffer som er tilpasset undervannstøp og har høy kompetanse på området. Som et ledd i undersøkelsene er det gjennomført samtaler med Mapei i tillegg til gjennomgang av produktblader, produktkatalog og informasjonsvideoer.
UiT betonglab Betonglaboratoriet i Narvik utfører typeklassifiseringer av tilslag, kontroll av betongkvalitet for entreprenører og forskning på betong.
Tabell 3.1-1 – Kildegrunnlag
3.2 Metode
Metoder kan enten være kvalitative eller kvantitativ. Kvantitative metoder tar sikte på innhenting av målbare enheter og statistikk. Kvalitative metoder derimot fanger opp meninger og opplevelser.
Det er valgt både kvantitative og kvalitative metoder for å løse problemstillingen. Våre kvalitative metoder er litteratursøk, intervju og feltobservasjoner. Som kvantitativ metode er en feltundersøkelse med målbare resultater benyttet.
Litteraturstudie benytter seg av eksisterende forskning og litteratur innenfor det valgte tema. Innenfor prosjektering og utførelse av betongkonstruksjoner under vann er NB5 den mest sentrale litteraturen tilgjengelig i Norge. Annen litteratur henviser til NB5 for detaljer når det gjelder utførelse av støp under vann. Når det gjelder testmetoder av betong er det Statens vegvesens håndbok R210 og R211 som er retningsgivende.
Det er anvendt et knippe datablader i oppgaven som Adda AUV-pulver, Rescon-T, Mapei UV-S, Mapei 50UV-T og Mapei UV-L. Studentene har også deltatt på U3 støpeleder-kurs for å tilegne seg ytterligere kunnskaper innen betongfaget.
Feltstudie er benyttet for å dokumentere reell praksis på anleggsområdene og innhøste erfaringer som har positiv effekt.
Under feltstudie er det besøkt ulike anleggssteder hvor rollene til entreprenør,
betongprodusent, betongleverandør og byggherre er belyst. Feltstudie begrenser seg til tre forskjellige entreprenører som alle har lang erfaring med undervannstøp i Nord- Norge. Det vites ikke om situasjonen ville forespeilet seg annerledes i andre deler av
3.3 Materialer
Type utstyr Beskrivelse Benyttet til
IKT-utstyr Microsoft Windows, Word og Excel. Rapport, litteratursøk, prosjektstyring
Microsoft Onedrive Fildeleing internt, backup og samhandlingsplatform
Filstrukturering
Autocad DAK tegneverktøy Utarbeidelse av tegninger
Forskaling OSB-plater, pallekarmer og halvpaller
Benyttet til feltforsøk
Betong AUV-betong etter SVV resept Benyttet til feltforsøk Borerigg Shibuya Dymodrill TS-1801,
kjernebor med 50mm innvendig mål, kjølevann og strøm
Uttak av kjerner
Måleutstyr Meterstokk, vinkelhake, skyvelære og vater
Måling
Betongbearbeiding Betongbryne, stålbørste, unirens, filler og trykkluft
Rens og
overflatebehandling Festemiddel Loctite Power Epoxy Universal Liming av Dolly
Fratrekk apparat Elcometer 510 Måling av strekk/
heftfasthet Verneutstyr Hjelm, vernebriller,
arbeidshansker, vernesko, vernejakke og hørselsvern
Obligatorisk ved
anleggsbesøk, HMS tiltak ved feltforsøk.
Tabell 3.3-1 – Materialer benyttet i prosjektet
4 Praksis ved anleggsplass
Virkelig praksis ved besøkte anleggsplasser avviker noe fra gjeldende litteratur uten at det nødvendigvis gir dårligere resultat. Metodene som er benyttet er bygd på erfaringer og valgt med bakgrunn i tidligere gode resultater.
4.1 Magring
Sprenging under vann er kostbart og kan medføre større risiko for skade på
eksisterende konstruksjoner.
Konstruksjoner som fundamenteres under vann vil enklere kunne utføres på en plan flate. Metoden kalles magring og
gjennomføres med pumpe AUV-betong ned som avrettingsmasse. Når betongen har herdet vil det ha dannet seg en plan flate som gir godt grunnlag for videre arbeid.
4.2 Kumring
Bruk av kumring som forskaling er en kjent metode som gir godt grunnlag for videre støp og er ofte benyttet som start på rørstøp. Kumringen senkes
Figur 4.1-1 – Magring av ujevn overflate på hyllekant [Skjelstad 2019]
4.3 Rørstøp med oppsugingsmedium
Rørstøp er beskrevet i NB5 og utføres med eksempelvis stålrør som forskaling. Røret kan enten pæles eller støpes fast mot bunnen. Under tørrstøp i rør må oppdriften særlig hensyntas samt at røret må være dimensjonert for å tåle det hydrostatiske trykket. [12]
Røret pumpes tørt og innsiden støpes som en ordinær tørrstøp. Erfaring tilsier at det alltid vil være vannrester igjen i bunnen av røret når pumpen fjernes. Disse fjernes med engangsbleier som oppsugingsmedium. Tre-fire bleier knytes fast i enden av et tau og fires ned til laveste punkt. Når vannet er absorbert heises bleiene opp og tørrstøpen kan iverksettes.
4.4 Kommunikasjon med dykker
Dykkers rolle ved undervannsstøp må ikke undervurderes. For å oppnå godt resultat er det essensielt at kommunikasjon mellom dykker og øvrig personell fungerer. Kommunikasjon mellom dykker og øvrig personell foregår med videokamera montert i dykkerhjelm samt samband som lydoverføring. Dykkerteamet som jobber sammen daglig har ofte en god forståelse seg imellom, men det kan for tredjepart være vanskelig å forstå hva som blir sagt. Eksempel på uhell som kan skje ved manglende
kommunikasjon er dersom pumping starter før slangen er åpen og dykker er klar.
Dykker må inneha grunnleggende
betongforståelse og kjenne til nødvendig
nedsynkingsdybde på pumpeslange. Dersom jobben gjennomgås i detalj med alle involverte før dykket iverksettes vil mange misforståelser kunne unngås.
Figur 4.4-1 – Dykker med nødvendig utstyr [Harberg 2019]
4.5 Slange med knekk
NB5 anbefaler størrelse på pumpeslanger 5" alternativt 4"
ved dybder inntil 10 m. [12, s. B5.2.2]
Videre skal slangen ha enderør med avstandspinner og vaskeball/ventil. [12, s. B5.2.4]
På besøkt anleggsplass benyttes 3" gummislange som fylles med betong og brettes dobbelt i enden. Bretten festes sammen med ståltråd for å forhindre lekkasjer, noe som lokalt betegnes som «å sette kank» på slangen. Metoden utføres både ved nedsenking av slangen til dykker og ved flytting av slangen under vann.
Det skal bemerkes at besøkte anlegg er av relativt lav dybde (2-5 m) og risiko for kollaps av støpeslangen ikke er til stede.
Liten dimensjon på støpeslange gir lav egenvekt og kan ved kort lengde forhindre behov for kran som hjelp til å holde
vekten. Det vil være enklere for dykker å styre en mindre og lettere slange. 3" slange vil også komme letter til mellom armering og forskaling noe som gir god kontroll på støpen.
Figur 4.5-1 – 3" slange med knekk [Harberg 2019]
5 Feltundersøkelse
For å avklare om det er mulig å utføre støpeskjøter ved undervannstøp er det i tillegg til litteraturundersøkelse og samtaler med erfarne fagfolk benyttet en feltundersøkelse.
Undersøkelsen består av to ulike prøvestøper hvor det er benyttet to ulike metoder for skjøt. Metodene er valgt i samråd med oppdragsgiver og er beskrevet nedenfor.
5.1 Metode 1 – Støp med geonett i forskaling
5.1.1 Utstyr:
o Halvpalle (60x80 cm) o Osb plate (60x80 cm)
o Forskaling (pallekarmer 60x80 cm) o Nødvendig festemateriell (skruer og beslag) o Egnet fugemasse
o Kamstål for ballast
o Nerlat ® N4 LATTICE geonett o AUV-betong
Gjennomføring del 1:
o Støpekasse blir påført ballast og sunket ned i sjø
o Kassen blir plassert i sjøen på et egnet sted hvor den står støtt og i vater.
o Nedre forskaling fylles med AUV-betong
o AUV-betong overfylles for å sikre god kvaliteten på betongen o Pumpeslangen holdes i betongen under hele utfyllingen
Figur 5.1-1 – Støpekasse med geonett del 1 [Ludvigsen 2019]
Gjennomføring del 2:
o Kassen løftes på land etter 7 dager
o Porøst betonglag fjernes ved høytrykksspyling
o Øvre forskaling monteres med 20 mm avstand fra nedre o Geonett monteres mellom forskalingene
o Kassen senkes tilbake i sjøen
o Øvre forskaling fylles med AUV-betong
o AUV-betong overfylles for å sikre god kvaliteten på betongen o Pumpeslangen holdes i betongen under hele utfyllingen
Figur 5.1-2 – Støpekasse med geonett del 2 [Ludvigsen 2019]
5.2 Metode 2 – Støp uten geonett i forskaling
5.2.1 Utstyr:
o Halvpalle (60x80 cm) o Osb plate (60x80 cm)
o Forskaling (pallekarmer 60x80 cm) o Nødvendig festemateriell (skruer og beslag) o Egnet fugemasse
o Kamstål for ballast o AUV-betong
Gjennomføring del 1:
o Støpekasse blir påført ballast og sunket ned i sjøen
o Kassen blir plassert ved egnet sted hvor den står støtt og i vater.
o Nedre del av forskaling fylles med AUV-betong
o Pumpeslangen holdes i betongen under hele utfyllingen Gjennomføring del 2:
o Porøst betonglag fjernes ved høytrykksspyling etter 7 dager o Øvre forskaling fylles med AUV-betong
o AUV-betong overfylles for å sikre god kvaliteten på betongen o Pumpeslangen holdes i betongen under hele utfyllingen
Figur 5.2-1 – Støpekasse uten geonett [Ludvigsen 2019]
5.3 Hypotese
Metode 1 er valgt siden geonett teoretisk kan benyttes i støpeskjøt for å tillate finstoffer og vann å slippe ut gjennom nettet. Nettet vil gi vann og eventuelle forurensninger som antas å ødelegge heften en utvei slik at disse ikke blir støpt inn i konstruksjonen.
Metode 2 er valgt for å ha en referanse. Metoden representerer en ordinær skjøt hvor HT-vask er eneste tiltak for å oppnå heft. På bakgrunn av tidligere forsøk utført av byggherre og entreprenør forventes liten til ingen heft med denne metoden.
5.4 Visuell kontroll etter støp
En uke etter siste støp ble prøvestøpene hevet til overflaten og fraktet til oppvarmet lokale for å forbedre herdeforholdene. Etter tre uker ble forskalingen revet for visuell kontroll.
Bildene viser et noe uventet resultat. Prøven med geonett var forventet å gi det beste
Figur 5.4-1 – Prøvestykke uten geonett [Harberg 2019]
Figur 5.4-2 – Prøvestykke med geonett [Harberg 2019]
Som et ledd i visuell kontroll ble det tatt ut kjerneprøver med langsgående og tverrgående skjøter. Prøvene viser homogen betong uten synlige riss eller sprekker. Visuell kontroll viser tydelig heft ved begge prøvestøpene.
Observasjoner viser ingen synlig forskjell på kjerneprøver fra de to forskjellige
prøvestøpene.
Figur 5.4-3 – Kjerneprøve med tverrgående skjøt uten nett [Skjelstad 2019]
Figur 5.4-4 – Kjerneprøve med langsgående skjøt med nett [Ludvigsen 2019]
5.5 Feltundersøkelse vedheftmåling
For å dokumentere vedheft i støpeskjøtene benyttes prøvemetode «15.541 Heftprøving / overflatetrekkfasthet betong».
Prøvemetoden er hentet fra «Håndbok R211 – Feltundersøkelser». Prøven er en metode for bestemmelse av heftfasthet mellom påstøp og underlagsbetong. Hensikten er å dokumentere bindingen mellom forskjellige betonglag. [7, s. 260-261]
Metoden vil kunne avklare hvorvidt heft oppnås i støpeskjøter.
Figur 5.5-1 viser teststøp sett ovenfra med målsatt plassering av 50 mm Dolly (prøvekopper) for vedheftmåling. (markert i blått)
Dollyer ble etter angitt plassering limt med 2- komponent epoxylim til overflaten av
prøvestykkene. Deretter ble det benyttet
kjernebor for å bore forbi støpeskjøten på Dolly 1-3. Fratrekk apparatet ble så montert, og det ble utført målinger av heftfastheten.
Dolly 4 ble benyttes som referanse og det er
Figur 5.5-1 – Plassering av Dolly sett ovenfra [Ludvigsen 2019]
5.6 Feilkilder
Feilkilde Tiltak
Øverste betonglag har en kupert overflate som ikke er egnet for fratrekksprøver.
Prøveemner er snudd slik at bunnen av støpen blir toppen på prøveemnet.
Øverste betonglag er svakere og av mer porøs karakter enn resterende betong.
Prøveemner er snudd slik at bunnen av støpen blir toppen på prøveemnet.
Om kjerner ikke bores ut normalt fra overflaten vil skjærkrefter påføres ved fratrekk.
Kjernebor er vinklet opp slik at vinkel mellom bor og overflaten er 90° rundt hele kjerneboret.
Dolly monteres skjevt på overflaten. Kjernebor brukes for å legge press på Dolly under liming for å sikre korrekt montering.
Smuss og slam blir liggende under måleinstrumentet.
Smuss og slam fjernes før montering.
Redusert vedheft ved liming av Dolly. Betongoverflaten er slipt med betongbryne.
Ujevn matehastighet ved utboring av kjerner.
La boret jobbe i eget tempo.
Bruke samme boreopperatør under hele prosessen.
Tabell 5.6-1 – Feilkilder og tiltak
5.7 Resultat vedheftmåling
Testobjekt: Prøve med geonett
Temperatur: 5 °C
Dato: 30.04.2019
Dolly type / Størrelse: Aluminium / 50 mm
Heftfasthet Dolly 1 [N/mm2] / type brudd 1,222 / Brudd i skjøt
Heftfasthet Dolly 2 [N/mm2] / type brudd 1,922 / Brudd i topp betong Heftfasthet Dolly 3 [N/mm2] / type brudd 1,412 / Brudd i topp betong Strekkfasthet Dolly 4 [N/mm2] / type brudd 2,285 / Brudd i topp betong
Tabell 5.7-1 – Resultater målinger, prøve med geonett
Testobjekt: Prøve uten geonett
Temperatur: 5 °C
Dato: 30.04.2019
Dolly type / Størrelse: Aluminium / 50 mm
Heftfasthet Dolly 1 [N/mm2] / type brudd 0,637 / Brudd i skjøt
5.8 Resultat feltundersøkelse
Vedheftmåling viser heft i begge støpeskjøtene. Det er likevel vesentlig forskjell mellom metode 1 og metode 2 når det gjelder styrken på heftfastheten.
Metoden som benytter geonett i skjøten viser høyere heftfasthet enn støpen uten nett. Prøvene viser bare en kjerne hvor bruddet var i skjøt. Resterende kjerner hadde brudd ved øverste betonglag.
Dessverre viser testemnet store overflatesår som vil gi redusert
overdekning til armering. Overflaten er heller ikke estetisk tilfredsstillende og kan
ikke aksepteres ved synlige konstruksjoner. Betongoverflaten vil aldri bli penere enn speilbildet av forskalingen. Skadeomfanget er vanskelig å vurdere da sprekker og riss kan ha større utbredelse enn det som er synlig fra utsiden.
Figur 5.8-1 – Dolly med brudd i øverste betonglag [Ludvigsen 2019]
6 Drøfting
Denne delen av rapporten er en drøfting av funn i oppgaven. Funnene blir diskutert og det blir pekt på fordeler og ulemper. Resultatene av feltundersøkelsen blir vurdert og drøftet.
6.1 Drøfting teoretisk grunnlag
Det eksisterer en begrenset mengde litteratur som omhandler undervannstøp. Sintef Byggforsk som ellers er en vanlig informasjonskilde for byggearbeider har ingen gjeldende detaljblad. Eneste relevante byggdetaljeblad 520.045 utgikk i 2012 og omhandlet mindre støpearbeider.
Tilgjengelig litteratur, anbudsbeskrivelser og lovverk henviser til NB5. Norsk anneks til NS-EN 13670 – Utførelse av betongkonstruksjoner [8] henviser også til NB5 og angir derved den som normativ for alle støpearbeider under vann. Noe som understreker publikasjonens viktighet. På den andre siden oppleves NB5 som lite kjent i
byggebransjen. Publikasjonen er ment å gi et teoretisk grunnlag i undervannsstøp før arbeidet tiltredes, men synes ikke å ha lyktes. Norsk betongforening anslår at kun ca.
50% av prosjekterende benytter NB5. Anslag for utførende er enda lavere.
Publikasjonen oppleves som lite konsekvent og uklare i sine anbefalinger.
Sitatene «Utstøping med normalbetong må følge umiddelbart etter AUV-betongen, uten noe opphold eller avbrudd i støpingen» [12, s.A2.2.1]
Pkt. B8.3.2 lyder «Eventuell støpeskjøt bør bare legges inn i overgangen mellom fundament/søyle (sokkel) og eventuell sokkel/søyle.» [12, s. B8.3.2]
Del C av NB5 omtaler reparasjoner av støpefeil i betongkonstruksjoner under vann.
Store deler av de arbeidene som foretas er rehabilitering eller omkonstruering av eksisterende konstruksjoner. Dagens utgave av NB5 har ingen metoder som beskriver hvordan slike arbeider skal utføres. Forskjeller mellom nystøp og rehabilitering omtales ikke.
NB5 pkt. C2.2 lyder «Ved forhold hvor begroing skjer raskt, har det vært registrert hefttap på anslagsvis 8-10% etter 2 dager og 20-30% etter 7 dager.». [12, s.C2.2]
Gruppens antagelser er at hefttap skjer langt raskere enn hevdet. Finstoffer og partikler i vannet kan legge seg som en film over støpestedet. Rengjøringen bør utføres så nært opp mot støpeoppstart som mulig for å unngå dette.
NB5 gir ingen målsatte krav for hvordan en skjøt under vann skal rengjøres. Flatene skal rengjøres for eventuelt slam og mørtelrester. Alle flater skal være rengjort for begroing.
Pkt. B6.5.11 «Rengjøring kan utføres f.eks. med høytrykkspyling og slamsuger etter at betongen har begynt å binde av, alternativt med sandblåsing eller vannjet etter at betongen har herdnet.» [12, s. B6.5.11] synes lite målbart. Det stilles ingen krav til vannmengde og barstyrke - forhold som har vesentlig betydning for vedheft.
6.2 Drøfting feltundersøkelse
Det ble i samråd med oppdragsgiver valgt to ulike metoder for videre undersøkelse.
Etter endt feltundersøkelse er det ingen av støpene som peker seg ut som soleklart bedre enn den andre. Begge støpene har både gode og dårlige kvaliteter.
6.2.1 Metode 1 – støp med geonett i forskaling
Metoden hvor geonett ble benyttet oppnådde betydelig høyere heftfasthet enn metoden uten geonett. Det ble målt heftfasthet fra 1,222 N/mm2 til 1,922 N/mm2, tilsvarende fratrekk på 245-385 kg ved Ø50 mm kjerne. Den laveste målingen i testen ga brudd i skjøt. De resterende resultatene utgjorde brudd like under toppen av kjernen hvor Dollyene ble limt fast. Brudd i toppen av
kjernen impliserer at heftfastheten i skjøten er større enn strekkfastheten til betongen på toppen av kjernen.
Resultatet gir nødvendigvis ikke hele svaret. Det kan ikke utelukkes at betongen ved toppen av kjernen er svakere enn resterende betong. Siden toppen av kjernen er bunnen av støpen kan utvasking ved oppstart forårsake dette.
Ut fra undersøkelsens omfang er det vanskelig å konkludere om laveste verdi skyldes reell svakhet ved skjøt eller om det er feilkilder som forårsaket bruddet. Feilkilder kan
Figur 6.2-1 – Brudd i toppen av kjernen [Ludvigsen 2019]
6.2.2 Metode 2 – støp uten geonett i forskaling Metoden uten geonett viser et svakere resultat fra heftfasthetsmålingen. Det ble målt heftfasthet fra 0,530 N/mm2 til 0,666 N/mm2, tilsvarende fratrekk på 106-133 kg ved Ø50 mm kjerne. Alle målinger som ble gjort ga brudd i skjøt.
Visuell inspeksjon av testemne viser et estetisk godt resultat. Det er ingen sår eller sprekker i overflaten. Det estetiske gode resultatet kan gi et uriktig bilde av støpen. Skjøter som legges i konstruksjoner med denne metoden kan ha svakheter som ikke blir avdekket.
Vedheftmålinger vil være svært vanskelig å uføre ved virkelige konstruksjoner grunnet tykkelsen til påstøp.
Figur 6.2-2 – Fratrekk med brudd i skjøt [Harberg 2019]
6.2.3 Sammenligning av resultater
Begge metoder ga målbare resultater av heftfastheten. Hvilken heftfasthet som er
tilfredsstillende for å oppnå en sikker skjøt vites ikke. Betongens lave strekkfasthet er en iboende egenskap og det benyttes armering for å ta opp strekkrefter i konstruksjonen.
På tross av dette vil det ikke uten videre være positivt å redusere strekkfastheten ytterligere ved å legge inn støpeskjøter i konstruksjonen.
Heftfastheten i en skjøt bør ligge opp mot betongens egen strekkfasthet og metoden med geonett synes ut fra dette å gi det beste resultatet. For at metoden skal benyttes må det imidlertid utføres videre undersøkelser for å avdekke hvilke egenskaper geonettet har som øker heftfastheten og om disse kan bevares samtidig som støpeskader unngås.
Resultater som er oppnådd gir rom for ytterlige spekulasjoner. Det anses som nødvendig å gjennomføre flere forsøk. Feltundersøkelsen er utført under liknende forhold som en reell konstruksjon vil bli støpt under. Likevel er det langt enklere å legge til rette for ideelle forhold da størrelsen på prøvelegemene er mindre. Det er heller ingen armering å ta hensyn til. Parameter som rengjøring og utvasking blir dermed enklere å kontrollere. Resultater fra feltundersøkelsen behøver derfor ikke være direkte overførbare til en reell konstruksjon. Flere undersøkelser med ulike testemner trengs for å etterprøve resultatene og dermed kunne gi en entydig konklusjon.
7 Konklusjon
Med bakgrunn i funnene som er avdekket i oppgaven kan ikke støpeskjøt anbefales.
Undersøkelser foretatt viser at anbudsbeskrivelser ikke burde omtale støpeskjøt under vann som en mulighet for entreprenør. Det vil alltid være en vurderingssak som
byggherre må vurdere fortløpende dersom det skulle oppstå uforutsett stopp i støpearbeidet. Risikoen som påtas ved å tillate skjøt av undervannsbetong vil være betydelig.
Kjennskap og bruk av NB5 synes ikke å være tilstrekkelig. Det bør stilles større krav til kompetanse om undervannstøp og innholdet i NB5, gjerne gjennom eget obligatorisk kurs for både prosjekterende, kontrollerende og utførende part.
Det vil alltid være en bedre løsning å foreta støp slik det er beskrevet i NB5 - nemlig kontinuerlig utstøping av hele konstruksjonen. Under planlegging av undervannsstøp må det alltid tas hensyn til så mange uforutsette hendelser som mulig. Reserveutstyr og mannskap bør stå parat ved utilsiktet stopp. God planlegging med en gjennomtenkt rigg-/støpeplan, hvor støpemetode og forskalingstype er vurdert vil alltid være å foretrekke.
Kontroll av betong bør utføres og dokumenteres både av leverandør og utførende før støpearbeidet starter. Synk-, konsistens- og L-kasseprøvinger sikrer god kontroll på kvaliteten til betongen. Disse vil i tillegg til prøver av trykkfasthet og evt. luftinnhold gjøre det langt enklere å dokumentere produkt og kvalitet. Dokumentasjonen vil lette arbeidet med å finne ut hva som gikk galt dersom sluttresultatet ikke er tilfredsstillende.
Tredjepartskontroll med dykker eller drone, vask av betongoverflater og bomkontroll vil være et viktig virkemiddel for å avdekke virkelig kvalitet på konstruksjoner.
Intensivering av dette arbeidet antas å gi bedre sluttkontroll i fremtiden.
7.1 Evaluering av oppnådde resultatmål
Basert på våre undersøkelser vil anbefalinger være å revidere arbeidsbeskrivelser for undervannstøp slik at det alltid samsvarer med NB5. Viktigheten av tett oppfølging bør ikke undervurderes.
Funn og resultat i rapporten er oversendt Norsk betongforenings revisjonsgruppe for publikasjon nr. 5 og vil forhåpentligvis være et nyttig tilskudd.
7.2 Evaluering av effektmål
Effektmål som er satt i oppgaven er av langsiktig karakter og kan ikke konkluderes med på nåværende tidspunkt siden revisjonsarbeidet med NB5 ikke er ferdigstilt.
Vedlegg
Vedlegg 1 Følgeseddel betong 1. støp i feltforsøket
Vedlegg 2 Følgeseddel betong 2. støp i feltforsøket
Referanseliste
o [1] Bjørn Normann Sandaker, Malvin Sandvik og Bjørn Vik, Materialkunnskap, 1. utgave. Oslo: Byggenæringens Forlag, 2017.
o [2] Mapei Norway, Rescon T: Antiutvaskingsmiddel for undervannsbetong, 2018.
Hentet fra: Rescon T produktblad
o [3] Mapei Norway, Produksjon av undervannsbetong med Rescon T antiutvaskingsmiddel, 2012.
Hentet fra: Produksjon av undervannsbetong
o [4] Rescon Mapei, Betongstøp og rehabilitering under vann, 2009.
Hentet fra: Betongstøp og rehabilitering under vann
o [5] Statens Vegvesen, «Håndbok R210 – Laboratorieundersøkelser», SVV, 2016.
Håndbok R210
o [6] Bård Pedersen og Reidar Kompen, «Trykkfasthet og E-modul for SV-40 betong» SVV, Norge, Nr. 177, 16.12.2013
Hentet fra: Trykkfasthet og E-modul for SV-40 betong
o [7] Statens Vegvesen, «Håndbok R211 – Feltundersøkelser» SVV, 2018.
Håndbok R211
o [8] Lise Bathen, Personlig kommunikasjon, 22. februar 2019 o [9] Utførelse av betongkonstruksjoner, NS-EN 13670, 2010.
NS-EN 13670
o [10] Lise Bathen, «Sikring av overdekning for armering», SVV, Norge, Nr. 388, 21.12.2017
Hentet fra: Sikring av overdekning for armering
o [11] Jan Lindland, red., Betongrehabilitering: Reparasjonsmetoder, utførelse og kontroll, 1. utgave. Oslo: Norsk Forening for Betongkonstruksjoner. August 2016.
o [12] Norsk betongforening, Prosjektering og utførelse av «betongkonstruksjoner i vann», NB, Trondheim, Publikasjon nr. 5, september. 2011.
o [13] Nordland betong, Kvalitet.
Hentet fra: Nordland betong Lastet ned: 23.02.2019
o [14] LOOP – Stiftelsen for Kildesortering og Gjenvinning, «avfallshierarki», i Store Norske Leksikon, 2018
Hentet fra: Avfallshierarki Lastet ned: 06.03.2019
