I denna sammanställning har Ölandsbrons reparationer undersökts och allmänna reparationer kring betongkonstruktioner. För att kunna bestämma om en reparationsåtgärd är nödvändig eller om man kan vänta med reparationen kan det vara intressant med kunskap från denna sammanställning. De flesta skador som förekommer på betongkonstruktioner är korrosionsangrepp och frostskador på nya och gamla betongkonstruktioner. Skadorna av detta slag är ofta kopplade till i vilken miljö betongkonstruktionen befinner sig, alltså vilken exponeringsklass. Exponeringsklassen är viktig för betongkonstruktioner för att bygga hållbara konstruktioner. En av dessa miljöer som kan ha stor påverkan på betongkonstruktionens livslängd är fuktig miljö, till exempel havsvatten (som innehåller salt).
En annan orsak till de omfattande skadorna på Ölandsbron var det äldre regelverket som ställde mindre stränga krav på brons beständighet, som till exempel vct, lufthalt eller täckande betongskikt. En viktig faktor till det goda skicket på Ölandsbrons pelare kan också vara det nya skalets betong som har förbättrat motståndet till korrosionsangrepp och förbättrat bärförmågan Armeringskorrosion är vanligaste orsaken till den skadan som förekommer på brons konstruktionsdelar och den främsta orsaken till reparationsåtgärder. Frostskador på betongkonstruktioner kan vara i form av vittring.
8 Diskussion
Anledningen till att Ölandsbron har genomgått många omfattande reparationer beror på många faktorer. Dessa faktorer har undersökts i denna rapport. En av dessa anledningar som är avgörande är att på 1970-talet ställde regelverket mindre stränga krav gällande beständighet, till exempel gällande vct, lufthalt eller täckande betongskikt. Detta ledde till att bara tio år efter att bron byggdes så upptäcktes omfattande skador på brons pelare i lågnivådelen och andra delar. Dessa skador förekommer även på kantbalkar på bron. Enligt Maglica (2019) är armeringskorrosion den främsta orsaken till skadeproblem på konstruktionsdelarna och därför uppstår behov av reparationsåtgärder. Reparationer på kantbalkar orsakas oftast på grund av klorider som leder till korrosionsangrepp. Frostskador är inte så vanliga på bron och det är svårt att tolka dessa skador som uppkommer på grund av frost. Det är svårt att dra slutsatser avseende frostskador och bedöma omfattningen av det.
Enligt Hassanzaheh (2014) är användning av en betong med hög kvalitét och tillräckligt tjockt täckande betongskikt avgörande för att en brokonstruktion ska uppnå en lång livslängd. Genom att ha ett tillräckligt tjockt täckskikt och en betong med hög kvalitét kan reparationsåtgärder förebyggas eller fördröjas. Vid Ölandsbrons uppförande begicks misstaget som ledde till ökade skador på bron. En orsak till det var ett icke korrekt utförande som ledde till att det uppstod omfattande sprickor på brons konstruktioner för att betongens härdning inte hanterades korrekt. I denna undersökning studerades Ölandsbron med avseende på reparationer som gjordes på brons konstruktion. Dessa skador uppstod främst på pelarna och kantbalkar. För att förhindra tösalt från vägbanan att tränga sig genom brokonstruktionen måste tätskikten på betongkonstruktionen bytas ut. Tösalt kan tränga igenom asfalten eller otätheter till de nedanliggande konstruktionerna, det vill säga ner till betongen som har armering och detta kan leda till korrosionsangrepp.
Ett förslag på en framtida sammanställning inom brokonstruktioner är att genomföra en konstruktionsberäkning på gamla broar för att undersöka bärförmågan och vidare koppla kunskaperna till framtida broar. Ett annat förslag kan vara att göra en undersökning av befintliga broar, alternativa lösningar och design med moderna material som kompositmaterial. Dessutom hade det varit intressant med en undersökning av Ölandsbrons kostnader om myndigheten hade ställt högre krav på hållbarheten på bron i stället för att sträva efter den lägsta kostnaden.
9 Slutsats
Slutsatser dras för denna sammanställning i detta kapitel, det vill säga angående reparationsåtgärder på Ölandsbron och allmänt om betongkonstruktioner. De skador som uppkommer på Ölandsbron beror främst på kloridangrepp/inträngning som leder till korrosion. Detta gäller även reparationsåtgärder som gjordes på bron och den främsta orsaken till korrosionen var klorider från Kalmarsund. Pelarna som genomgick omfattande reparationsåtgärder var i stor utsträckning skadade på grund av kloridinträngning och att kantbalkarna var utsatta för växelvis fukt och klorider.
Det är svårt att dra slutsatser gällande frostskador eftersom de är svåra att urskilja från korrosionsskador enligt BaTMan. Därför kan det inte dras några riktiga slutsatser hur allvarlig frostskadorna är och vilken omfattning skadorna har. Malmströms (1996) studie tyder på att betong har låg beständighet gällande frostangrepp. Studien har utförts med hjälp av frostprovning. Detta behöver inte betyda att det måste uppstå frostskador på betongkonstruktioner.
De delar på Ölandsbron som är mest utsatta för allvarliga skador är pelare och kantbalkar. Kantbalkar är de mest förekommande konstruktionsdelarna som behöver bytas ut eller repareras. För att minska reparationer på kantbalkar är det viktigt med utformningen på konstruktionsdelen.
I denna sammanställning undersöktes på vilket sätt reparationer kan förlänga livslängden på bron och även hur korrosion hanteras, som uppstod på grund av användning av saltvatten som beståndsdel i betongen. De reparationsåtgärder som gjordes på brons pelare säkerställer brons funktioner. Reparationsåtgärder valdes genom att konstruktören valde tre metoder för att reparera skadorna på pelaren. Utifrån de tre metoderna valdes sedan en metod som var lämplig för att reparera brons pelare. Ett nytt betongskal byggdes för att hindra klorider från att ta sig in till armeringen. Denna metod har säkerställt brons funktioner och livslängd. En viktig aspekt som måste tas upp är att denna metod är en lösning som med tiden kommer att vittra sönder precis som andra delar av bron.
Utifrån denna rapport kan slutsatsen dras att en betong med god kvalitét har stor påverkan på broars livslängd och hållbarhet. Detta kan även påverka hur ofta en bro behöver reparationsåtgärder. Ett par faktorer som påverkar brons beständighet är tjocklek på täckskikt, krav på lägsta lufthalt och vct. Under byggnationen ska betongen för konstruktionen gjutas korrekt. Om inte betongen gjuts korrekt kan det leda till allvarliga konsekvenser, som i detta fall stora sprickbildningar på brons pelare och kostsamma omfattande reparationer.
Kantbalkar är extra utsatta för klorider vilket gör att om betongen har låg kvalitét kan det snabbare ledda till att korrosionsangrepp uppstår på armeringen. Brobaneplattan kan skyddas genom att utföra korrekt tätning för att inte klorider från vägbanan ska tränga sig genom betongkonstruktionen och förorsaka skador på brobaneplattan. Brobaneplattan är väl skyddad i många fall och det är ovanligt att det uppstår korrosionsskador på dessa konstruktionsdelar. Dessa slutsatser kan användas av entreprenader som arbetar med reparationer och underhåll av broar och kan även appliceras av byggherrar för att förebygga och minimera reparationsåtgärder på kommande broar. En annan viktig faktor är att innan en bro ska byggas behöver det göras en omfattande undersökning kring miljön som bron ska byggas i. En bro ska vara i bruk cirka 100 år och en undersökning kring brons hållbarhet är nödvändig innan byggnationen av bron sätts igång, vilket kan vara en bra lösning för att förebygga omfattande reparationer.
En reparationsåtgärd påverkas av många faktorer och det finns inte en specifik reparationsmetod som kan användas vid alla skador. En metod som kan användas generellt kan vara att täcka eller bygga ett nytt skal på den skadade betongytan och även i vissa fall kan den skadade betongytan rengöras och sedan ersättas med ny betong. Den skadade betongytan ersätts sedan med en ny betong som ska ha ett tillräckligt täckskikt för att klara de krav som ställs av regelverket. Det är skadetypen som påverkar vilken reparationsåtgärd som ska tillämpas och varje skada som uppstår på betongkonstruktioner kräver en speciell metod. Regelverkets krav kan gälla till exempel täckskikt, exponeringsklass och bärförmåga. Det finns hjälpmedel exempelvis litteratur och BaTMan för att kunna välja en lämplig reparationsåtgärd och dessa källor har även använts i denna rapport.
Referenslista
Ahlström, J. (2014). Corrosion of steel in concrete at various moisture and chloride levels, Division of Building Materials, Faculty of Engineering, Lund University.
Al-Emrani, M. Engström, B. Johansson, M. Johansson, P. (2011). Bärande konstruktioner del
1. Göteborg. Chalmers tekniska högskola. (Rapport 2011:11)
Almgren, T. Holmgren, L. Martinsson, J. Sköld, M. (2009). ”Betong- och armeringsteknik”. Sveriges Byggindustrier. Borås/Göteborg.
BaTMan. (2019).
https://batman.trafikverket.se/externportal. [Hämtad 2019-01-18]. BE Group. (2012). ”Handbok armering i grunden”.
http://www.begroup.com/upload/Sweden/Broschyrer/BEArmeringshandboken. Pdf [Hämtad 2019-01-18].
Belie, D ,N. A. Beeldens, E. Vincke, D. V, G, W, Verstraete. (2004). ”Experimental
research and predicition of the effect of chemical and biogenic sulfuric acid on different types of commercially produced concrete sewer pipes”. Cement and concrete research, vol. 34, pp.
2223-2236.
Bergström, S. (1998). ”Betonghandbok Reparation”, AB svensk Byggtjänst. Stockholm, ISBN 91-7332-327-6
Bergöö, J. (20018).
https://www.barometern.se/kalmar/folj-med-in-i-olandsbrons-ihaliga-jatterum/[Hämtad 2019- 01-18].
Burström, P, G. (2007). ”Byggnadsmaterial – Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper”. Lund, Studentlitteratur.
Bolin, J.O., Lindbladh, L. & Nilsson, P:A. (1997). The Management of the Öland Bridge – A challenge to the Bridge Owner. In Proceedings of International Conference “Repair of
Concrete Structures – From Theory to Practice in a Marine Environment”: 69-88. Svolvær,
Norway.
Byfors, K. Tuutti, K. (1994). ”Betonghandbok material – Armeringskorrosion”, AB Svensk Byggtjänst och Cementa AB, ISBN 91-7332-709-3, Stockholm
Byfors, K. Tuutti, K. (1994). ”Armeringskorrosion”, Betonghandbok Material. AB Svensk Byggtjänst, Stockholm, sid 785-808.
Byfors K., Fratesi R,. Grønvold F, Gudmundsson G., Janz M., Klinghoffer O., Mattila J.,. Miller J. B, Poulsen E. (2004). ”Repair and Maintenance of Concrete Structures.
Repair Methods – A Review”, Norwegian Public Roads Administration. ISBN
82-91228-28-0
Bygginnovationen. (2010). ”Reparation av betongkonstruktioner”.Bygginnovationen Reparation.
Ekdahl, R, P. Hellman, M. Kjeller, Å, C. Silfwerbrand, J. ( 2016). Skulden till underhåll. DET KOMMUNALA UNDERHÅLLSBEHOVET FÖR GATOR, BROAR OCH BELYSNING. Sveriges Kommuner och Landsting.
European Standard, EN 1504: ”A simplified, illustrated guide for all involved in concrete
repair”.
Fagerlund, G. (1992). ”Effect of the freezing rate on the frost resistance of concrete”. Nordic Concrete Research, Norsk Betongforening, Publication No. 11, Oslo, sid 20-26.
Fagerlund, G. (2011). ”Ytreparation av betongkonstruktioner –Metoder, Beständighet”. Lunds Tekniska Högskola.
Fagerlund, G. (2014). Reparation av betongkonstruktioner – Skador och reparationsmetoder
från 1970-talet och framåt – Reparationsbehov, forskningsbehov, effektivitet, Lunds tekniska
högskola, Lund, sid 1-36.
Fuzier, J, P. (2002). ”Managemant, maintenance and strengthening of concrete structures, fib
Technical report Bullentin”.17, 2002, ISSN 1562-3610
Hassanzadeh, M. (2014). ”REPARATIONER AV BETONGKONSTRUKTIONER : Skador och
reparationsmetoder från 1970-talet och framåt. Reparationsbehov, forskningsbehov, effektivitet – bidrag till projekt Byggnationen”. Teknisk rapport, Lund universitet.
HORNBACH. (2019). https://www.hornbach.se/?wt_mc=se.paid.sea.google.alwayson_brand..hbbrand.1318475741. 52730669909.&wt_cc1=1318475741&wt_cc2=52730669909&wt_cc3=258601385655&wt_c c4=hornbach&wt_cc6=&wt_cc7=&gclid=CjwKCAiAg9rxBRADEiwAxKDTuvPQ6PjvYkyT Lt20jEakd_woxt5jsqUSRgV8DzScFm_cm572ndxk8xoCxawQAvD_BwE [Hämtad 2019-01- 18].
JORDAHL & PFEIFER BYGGETEKNIK. (u.å).
https://www.habit.se/company/view/28287/jordahl_pfeifer_byggeteknik_as Hämtad 2019-01- 18].
Lambert, P, P, C, L. Vassie, P, R,W. (1991). ”Investigation of reinforcement corrosion 2,
Electrochemical monitoring of steel in chloride-contaminated concrete”, Materials and
Structures, (24):143, sid 351-359.
Malmström, K. (1996). ”Betongkonstruktioners frostbeständighet – fältinventering”, SP Rapport 1996:04, Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, Borås.
Mattsson H, Å. Sundquist H. Silfwerbrand J. (2007). “The Real Service Life and Repair Costs
for Bridge Edge Beams Restoration of Buildings and Monuments”, Vol.13, N. 4, pp 215-228.
Mårtensson, A. (2000). ”Betongkonstruktioner”. Avdelningen för Konstruktionsteknik, Lunds Tekniska Högskola.
Olnhausen, V, W. (1991). ”Sveriges vägbroar”: Återblick-Nuläge-Utblick. Teknisk rapport, Vägverket.
Olofsson, T. (2010). Rapportserie Bygginnovationen fas1. Delrapport: Bro.orskningsprogrammet Bygginno‐ vationen, fas 1
Pettersson, K. (1992). ”Corrosion threshold value and corrosion rate in reinforced concrete”, CBI report 2:92, Stockholm.
Peterson, N. (1994). ”Betonghandboken”, kap 19 Sprickor. AB Svensk Byggtjänst, Stockholm.
Silfwerbrant, J. Sundquist, H. (2001). ”Drift, underhåll och reparation av konstbyggnader”, Kungliga Tekniska Högskolan Institutionen för byggkonstruktion, TRITA-BKN. Rapport 53, Brobyggnad utgåva 2 2001, ISSN 1103-4289
SP Trätek. (2009) Broar av trä, SP INFO 2009:03 Statens vägverk. (u.å.)
https://web.archive.org/web/20060110172222/http://www.vv.se/filer/publikationer/Broar_tun nlar.pdf [Hämtad 2019-01-18].
Steel Building System. (2011). ”Rostfritt armering”.
http://www.steelbuilding.se/Produkter/Rostfriarmering[Hämtad 2019-01-18]. Svensk Trä. (2018). https://www.svenskttra.se/anvand-tra/byggande/olika-trakonstruktioner/trabroar/[Hämtad 2019-01-18]. Svenskt Trä. (2019). https://www.svenskttra.se/om-oss/aktuellt/2019/2/fler-trabroar-kravs-for-att-na-klimatmalen/ [Hämtad 2019-12-18].
Svensk Betong. (u.å.). ”Exponeringsklasser betong”.
https://www.svenskbetong.se/bygga-med-betong/bygga-med-platsgjutet/hallbart- byggande/exponeringsklasser-betong[Hämtad 2019-01-18].
Trafikverket. (2000).
https://web.archive.org/web/20060910172222/http://www.vv.se/filer/publikationer/Broar_tun nlar.pdf [Hämtad 2019-01-18].
Trafikverket. (2014). "Val av beläggning"
https://trafikverket.ineko.se/Files/sv SE/12329/RelatedFiles/2014_173_val_av_belaggning.pdf [Hämtad 2019-01-18].
Tuutti, K. (1991). ”Armeringskorrosion. Livslängdsberäkningar”, FoU rapport 91009, Cementa AB, Danderyd.
Täljsten, B. (2000). ”Förstärkning av befintliga betongkonstruktioner med kolfiberväv eller
Täljsten, B. (2006). ”FRP Strengthening of Existing Concrete Structures”. Teknisk rapport, Luleå Tekniska Universitet.
Vägverket. (2008). OBJEKTSPECIFIK TEKNISK BESKRIVNING, UNDERHÅLL AV BRO
(OTBbu). Reparation och katodiskt skydd av kantbalk. Teknisk rapport, Trafikverket.
Yin, R, K. (2003). ”Fallstudier: design och genomförande”. Liber, Sverige
Muntlig källa
Maglica, A. (2019). Trafikverket Nationell samordnare, Stora broar Verksamhetsområde Underhåll, Vägsystem. Telefonintervju, 15 februari 2019, 23 februari 2019 och 01 mars 2019.
Bilaga 1 och 2
Färjleder över Kalmarsund innan Ölandsbron (Statens vägverk, u.å.)
Bilaga 3 och 4
Pelarsektioner på Ölandsbron (Statens vägverk, u.å.)
Bilaga 5 och 6
Ölandsbron öppnades med två körbanefiler (Statens vägverk, u.å.)
Bilaga 7 och 8
Ökat krav på bärförmåga för broar (Statens vägverk, u.å.)
Tillåtna fordonslaster (Statens vägverk, u.å.)
Bilaga 9, 10 och 11
Tabellerna 10, 11 och 12 nedan redovisar relationen mellan skadetyp,
skadeorsak och skada på betongkonstruktioner
Armeringskorrosion (Hassanzadeh, 2014)
Yterosion (Hassanzadeh, 2014)
Bilaga 12, 13 ,14, 15 och 16
Tabellerna nedan redovisar relationen mellan skadetyp, skadeorsak och
skada på betongkonstruktioner
Expansion av betongens yta (Hassanzadeh, 2014)
Urlakning (Hassanzadeh, 2014)
Sprickbildning av fuktrörelser och temperaturrörelser (Hassanzadeh, 2014)
Skador av överbelastning (Hassanzadeh, 2014)
Bilaga 17
Intervjuguide
I detta arbete genomfördes öppna intervju, vilket innebär att frågor ställdes kring Ölandsbrons reparationer och sedan diskuterades dessa. Svaren till intervjuerna har använts till att besvara frågor kring reparationer på bron. De ansvariga på Trafikverket kontaktades och den ansvariga chefen för Ölandsbron. En tid bestämdes för samtal via telefon.
Intervjuguiden redovisas nedan. Dessa frågor ställdes till broförvaltare på Trafikverket: • På vilket sätt kan reparationen av Ölandsbron förlänga livslängden för bron?
• Hur genomförs reparationer för att hantera korrosion i konstruktionen som uppkommer på grund av användningen av saltvatten som beståndsdel i betongen på Ölandsbron? • Hur kan Ölandsbrons reparationer påverka framtida reparationer?
• Varför gjordes ingen miljöundersökning innan brons byggnation sattes igång kring vilka omständigheter skulle bron befinna sig?
• Kan lärdomar dras av Ölandsbrons reparationer? • Hur genomfördes reparationer på brons pelare?
Bilaga 18
Sammanfattning av tre intervjuer med Adriano Maglica
Trafikverket är den myndighet som ansvarar för vägbroar och järnvägar och utför reparationer och underhållsarbete i samarbete med olika byggkonsulter och bebyggelse av statliga vägbroar och järnvägar. För att förebygga och minimera reparationer inspekteras dessa utifrån en systematisk plan. Efter att en vägbro är färdigställd och ska komma i bruk, tar trafikverket över som förvaltare och har ansvar tills vägbron ska tas ur bruk. Broförvaltarens uppdrag är att inspektera och reparera de skador som kan uppstå på bron.
Vid tre tillfälle har telefonintervjuer genomförts med Adriano Maglica vid dessa datum: 15 februari 2019, 23 februari 2019 och 1 mars 2019. Adriano Maglica har titeln ”Nationell samordnare” med ”inriktning Stora broar Verksamhetsområde Underhåll” när det gäller vägsystem vid Trafikverket. Maglicas jobb är att underhålla ett antal broar. Intervjuerna som genomfördes med Maglica handlade om reparationers åtgärder och hur dessa reparationer kan förlänga Ölandsbrons livslängd.
I denna sammanställning riktades frågorna till att skapa en helhetssyn kring reparationer på Ölandsbron och därför svarade Maglica på frågor mer allmänt och dessa svar har använts i den brödtexten. Vissa frågor specificerades kring reparationer som Maglica menade att detta beror på armeringskorrosion som uppstår på grund av kloridangrepp. Kloridangrepp är det vanligaste och mest förekommande problemet som drabbar broar i Sverige. Maglica upplyser även om karbonatisering som orsakar korrosion på betongkonstruktioner, men denna korrosion på grund av karbonatisering har blivit mer ovanlig. Skador som uppstår i följd av korrosion beror oftast på kloridangrepp och drabbar kantbalkar eftersom dessa är extra utsatta i vägmiljöer. Korrosion på kantbalkar drabbar framförallt de äldre betongbroarna. För att åtgärda dessa skador rivs kantbalkar bort och ersätts med nya kantbalkar. Äldre broar har kantbalkar som har ett tunt täckskikt, vilket gör att vägsalt lättare kan tränga sig in i betongen.
Reparationer leder till att armeringskorrosion och andra nedbrytningsmekanismer förhindras att bryta ned brokonstruktioner. Detta resulterar i att livslängden på bron kan förlängas. Reparationer minimerar inträngning av klorider som vill tränga in i brokonstruktionen. I intervjun påpekade Maglica vikten av reparationen eftersom om reparationer görs på broar leder detta till att nedbrytningen av brokonstruktionen kan stoppas eller förhindras i många fall. Av den orsaken är det viktigt att veta hur och varför reparationer genomförs på brokonstruktionen. Reparationer är viktiga för att säkerställa brons funktioner. Vid upptäckt av skador i samband med besiktning analyseras först skadeorsaken. En analys om skadans storlek ska genomföras för att få en helhetsbild av skadans omfattning. För att kunna göra en lämplig reparation är det viktigt att ha god kunskap om vilka nedbrytningsfaktorer som påverkar bronskonstruktioner. Kunskapen behövs för att fastställa om en reparation är erforderlig eller om det kan väntas med reparationsåtgärder.
En del skador som uppkommer på betongkonstruktioner beror på något fel som görs vid gjutningen av betongen. Felhantering av betong kan leda till att betongen härdas för snabbt eller kyls för snabbt, vilket kan leda till sprickbildning. Ölandsbron har inga skadeproblem på brobaneplattan men skador har uppstått på andra broar där klorider kan sippra in i nedanliggande delar av brobanan. Detta kan leda till korrosion. Genom att täta ovanpå brobaneplattan riktigt bra kan sådana skador förhindras.