Provkroppar

De fyra provkropparna som användes för testen i detta examensarbete tillverkades av betong och förstärktes i tre fall med kolfiber enligt två olika metoder; NSMR och med

laminat, se Tabell 9.2. Provkropparna hade samma fysiska dimensioner vilka uppgick till en längd på 4000 mm och ett tvärsnitt med rektangulär form, 300x200 mm.

Provkropparna var konstruerade för studier av böjmomentkapacitet vilket fick till följd att provkropparna var tungt armerade med byglar av Ks500, φ10 med centrumavstånd 75 mm. Huvudarmeringen utgjordes av 2 stycken φ16 i över respektive underkant innanför bygelarmeringen. Täckskiktet var 30 mm. Dessutom var lyftdon ingjutna för enkel hantering.

Provkropparna BS32cf och BS32f var försedda med frästa spår i underkant för

applicering av kolfiberförstärkning enligt NSMR-metoden. Spåren hade dimensionerna 15x15 mm och gick över provkroppens hela längd. För BS32cf var tvärsnittsmåttet på spåret dock något litet då önskat mått var 20 mm. Detta spår frästes då upp till denna dimension innan applicering av förstärkningen. Anledningen till varför spåren frästes var inte bara att likna förhållanden för efterförstärkning i fält utan även för att skapa

vidhäftningsytor i betongen utan gjutyta med cementlager.

Tabell 9.2 Beskrivning av provkroppar nyttjade i tester.

Provkropp Förstärkningsmetod Kolfibertyp Limtyp

Referens Ej förstärkt - -

LS32f Laminat BPE Laminate 155 Lim BPE 567 BS32cf NSMR BPE NSMR 101 Q StoCrete GM1

BS32f NSMR BPE NSMR 101 Lim BPE 567

Övriga provkroppar hade en slät gjutyta. Valet av provkropparnas dimensioner och konfiguration vad gäller förstärkningsmetod, fiberkomposit och lim gjordes i linje med de provkroppar som nyttjades i examensarbetet av Hejll & Norling (2001).

Kolfiber

Kolfiberkompositerna levererades från BPE Systems AB och i dessa försök används genomgående kolfiber av samma kvalitet, i detta fall HS. Kolfiberkompositen var tillverkad med kontinuerliga längsgående fibrer genom en pultruderingsprocess.

Matrismaterialet var av vinylester av härdplasttyp och fibermängden uppgavs enligt tillverkaren vara mellan 65 och 68 %.

Tabell 9.3 Materialparametrar och dimesnioner för nyttjad kolfiberförstärkning.

Provkropp Kolfibertyp Dimension [mm] E-modul

[GPa] Draghållfasthet [MPa]

LS32f BPE Laminate 155 3200x1,5x49 160 2800 BS32cf, BS32f BPE NSMR 101 Q 3200x10x10 160 2800

Kolfibrerna i kompositen var tillverkade genom en PAN-process. Fiberkompositen BPE NSMR 101 Q ytbehandlades med kvartssand för en bättre vidhäftning mot limmet StoCrete GM1.

Innan applicering av kolfiberkompositen putsades ytan vilken vidhäftning skulle ske mot. Problem med vidhäftning kunde uppstå då kompositens yta behandlas med ett

”släppmedel” vid tillverkningen. Dessutom kan problem med vidhäftningen mellan vinylester och epoxi förekomma. Slipningen utfördes för hand med sandpapper och smärgelduk, varefter kompositen tvättades med aceton för att avlägsna putsdamm och andra eventuella föroreningar i form av exempelvis fett.

För vidhäftning av kolfiberkompositen mot betongen i provkropparna nyttjades två Lim olika typer av lim; ett tvåkomponentslim från BPE Systems AB och ett cementbaserat bruk från Sto Scandinavia AB. För alla provkropparna gällde att ytan för limmet vidhäftning skulle vara ren för att ombesörja en god vidhäftning. För provkroppen LS32f innebar detta en preparering av ytan med vinkelslip så att gjutytan avlägsnades.

Gränsen för detta sattes till att större aggregat i betongen var synliga, se bilder i

Appendix A Därefter blåstes ytan ren med hjälp av tryckluft och tvättades sedan för att säkerställa renheten.

För provkropparna förstärkta enligt NSMR-metoden var tvättning svår att genomföra då de frästa spåren var relativt smala. Här nyttjades endas tryckluft i rengörande syfte.

Vid preparering av BS32cf ställdes också de frästa spåren under vatten i ett dygn innan appliceringen av cementbruket. Detta för att minimera risken för att betongen i provkroppen drar åt sig vattnet i bruket och då förändrar brukets egenskaper.

Tvåkomponentslimmet var av typen Lim BPE 567 och bestod av härdare och bas vilka blandades innan applicering enligt de rekommendationer som föreskrivits av

leverantören. Limmet är fritt från lösningsmedel och ett tixotroperat epoxilim, speciellt framtaget för applikationer inom betongförstärkning med utanpåliggande limmad komposit. Enligt tillverkaren skall limmet ha en draghållfasthet på 31 MPa. Efter applicering av lim och kolfiberkomposit fick systemet härda i minst en vecka i normal

rumstemperatur och luftfuktighet innan nedfrysningen av provkroppen i kylrummet startade. I Appendix A kan fotografier från tillredningen av limmet studeras.

Cementlimmet StoCrete GM1 är ett polymerförstärkt, cementbaserat torrbruk vilket tillreddes enligt specifikationer föreskrivna av leverantören. Detta innebar en blandning med vatten i viktförhållandet 1:0,16. Efter applicering av bruket härdade provkroppen i minst tre veckor i normal rumstemperatur och luftfuktighet innan nedfrysning av provkroppen vidtog. Enligt tillverkaren har bruket efter 7 dagar en böjdraghållfasthet på 5 MPa och efter 28 dagar 9 MPa. Enligt Hejll & Norling (2001) uppfyller bruket kraven för undergjutning enligt BRO 94.

Betong

Provkropparna göts av Br. Hedmans Cementgjuteri & Smidesverkstad AB i Älvsbyn som del i två olika beställningar. LS32f och BS32cf levererades under slutet av februari 2001 och de övriga två balkarna under slutet av november 2001. Betongen i

provkropparna skulle enligt beställningen ha en tryckhållfasthet på mellan 50 och 55 MPa vid 28 dygns ålder. För att bestämma betongens hållfasthetsparametrar precis vid provtillfället göts även 6 stycken provkuber av standardtyp med måtten 150x150x150 mm till varje provkropp. Av dessa testades tre stycken för bestämning av tryckhållfasthet och tre för spräckhållfasthet. Utöver detta hade provkropparna LS32f och BS32cf vardera 3 kuber extra för provning av tryckhållfastheten i kallt klimat.

Kapitel 10:

10 Resultat från laboratorieförsök

etta kapitel sammanfattar de experimentella data som insamlats under de fyra olika försök som genomförts. Dessutom visas en jämförelse med tidigare nämnda referensprovkroppar provade under normala förutsättningar. Dessa har notationen

”Ref.” framför respektive provkroppsbeteckning. I kapitlet sammanfattas de mest intressanta och lämpliga resultat för respektive provkropp och samt dess referens. De resultat, sammanställda i form av digram, som ej presenteras i detta kapitel ligger samlade för vidare studier av läsaren i Appendix B. Fotodokumentation från det experimentella arbetet finns presenterat i Appendix A.