slutsatser
6.1 Yttre avflagning
Fyra års exponering i en miljö med saltning är inte tillräcklig tid för att kunna utläsa en betongs motstånd mot salt-frostavflagning genom att registrera ändring i massa eller volym hos provkroppar. Under de första åren i en fuktig miljö sker en fortskridande hydratisering och/eller puzzolanreaktion som binder ytterligare vatten kemiskt, och ökar provkroppens densitet och hållfasthet. Detta gäller i synnerhet för betongblandningar med flygaska som har en betydligt långsammare reaktionshastighet och strukturutveckling under de första tre månaderna än vad en ren portlandcementbetong har. Även slaggbetong har en något långsammare reaktionshastighet initialt, främst under den första månaden, men inte i lika hög grad som flygaskebetong. Det är inte förrän efter c:a ett års exponering, då reaktionerna har avstannat helt eller nästan, som förändringar i vikt eller massa kan börja relateras till yttre nedbrytning.
Baserat främst på förändring mellan år ett och år fyra kan några tendenser utläsas. • Sammansättningarna utan luftporbildare samt R och A35F, har ökat sin sin
volym. Detta tyder snarare på inre sprickbildning eller inre skador.
• Övriga sammansättningar, bl.a. samtliga med slagg, har minskat sin volym. Om volymminskningen beror på avflagning eller andra fysiska faktorer, till exempel krympning, går inte att avgöra baserat på dessa mätningar.
I övrigt är förändringarna efter 4 års exponering för små för att dra några slutsatser om den yttre avflagningen.
Det har heller inte skett någon klart märkbar förändring av den exponerade ytan efter fyra års exponering hos provkropparna, inte ens hos de som inte innehåller tillsatt luft.
6.2 Inre nedbrytning
De fortgående reaktionerna under i synnerhet det första årets exponering ökar densiteten hos provkropparna och kan även påverka den uppmätta egenfrekvensen och transmissionstiden, och kan därmed dölja en mindre inre nedbrytning. När det gäller mätning av minskningen av dynamisk E-modul genom registrering av egenfrekvens (RDMFF) fås dock betydligt mer utslagsgivande resultat än vid registrering av massa och
volym. Provkroppar från två blandningar uppvisar en betydande minskning, ner till c:a 60 % av ursprunglig E-modul: R35S och A20FU. A20FU uppvisade också stark nedbrytning då betongblandningarna testades med avseende på inre nedbrytning under salt-frostcyklingen enligt SS 137244, medan R35S då inte visade några tecken på inre nedbrytning. A20SU och R65S har efter 4 år minskat E-modulen till ca 85% av den ursprungliga. Dessa båda blandningar visade också tendens till inre nedbrytning vid salt- frostcyklingen. För vissa blandningar uppvisar en av de fyra provkropparna betydande nedbrytning mätt med egenfrekvens efter 4 år, men inte de övriga tre. Det gäller för A20F, R35F, A20S och A25SK10. Av dessa var det bara R35F som visade tendens till nedbrytning vid salt-frostcyklingen. Övriga blandningar (A, R, B8(16F), A35S och AU), uppvisade inte signifikanta tecken på nedbrytning mätt med egenfrekvens.
Då mätning av egenfrekvens försvåras då ytan bryts ner av t.ex. avflagning, vilket inte har inträffat i någon högre grad hos provkropparna efter 4 års exponering, kompletterades egenfrekvensmätning av mätning av transmissionstid (UPTT). För denna mätning saknas dock någon mätning vid starttidpunkten, men utvecklingen kan följas vid kommande mätningar.
En viss korrelation finns dock mellan mätvärdena för egenfrekvens och UPTT, med ett par undantag. När det gäller R35S, som vid egenfrekvensmätningen uppvisade stor nedbrytning, så återspeglas inte det i UPTT-värdena. Mätvärdet för R65S med UPTT indikerar en större nedbrytning än mätvärdet med egenfrekvens.
För att försöka se om det är något i provkropparna som orsakar de observationer som gjorts främst vid mätningen av den inre nedbrytningen undersöktes vissa provkroppar med mikroskopi.
I proverna med R-cement och slagg, R35S och R65S, noteras en ganska hög sprickfrekvens, men mer slående är att de har en dålig fördelning av luftporerna, vilka tenderar att ansamlas runt ballastkorn, vilket troligtvis är en avgörande faktor för det dåliga motståndet mot inre nedbrytning. Detta kan bero på att den luftporbildare som
använts inte är lämplig för slagg i kombination med R-cementet. Provet med A-cement och slagg, A35S, (lika mycket slagg som i R35S) uppvisar inte samma nedbrytning. Denna har dock inte analyserats med mikroskopi. Generellt konstaterades i [1] att luftporbildare inte har samma positiva inverkan på frostresistensen när större mängder slagg ingår som i blandningar utan slagg. I blandningar med flygaska är de däremot av stor vikt för frostbeständigheten.
I provet utan luftporbildare och med betydande inre nedbrytning (A20FU) noterades en hög sprickfrekvensen, och sprickorna som utgår från kanten av ballast korn och viker av ut i cementpastan hade en betydande längd (40-50 mm). I vissa fall har det bildats en luftspalt mellan ballastkorn och cementpasta.
I de prover med flygaska som analyserades i mikroskop noterades reaktionsprodukter, troligtvis ettringit, i luftporerna vilket kan bidra till en sämre frostresistens genom att luftporernas funktion försämras. Detta kan påverka både den inre frostbeständighet och salt-frostavflagningen.
6.3 Kloridinträngning
Kloridprofiler från den sågade överytan och inåt i fältprovkropparna analyserades med två olika metoder. På några provkroppar användes titrering och på några µ-XRF. Titreringen gjordes ner till 25 mm djup, medan µ-XRF gav profilen ner till 60 mm djup. När flygaska används fås en större kloridinträngning efter 4-5 års exponering vid RV40 i skiktet ner till ca 20 mm djup, och ju högre andel flygaska desto längre in från ytan återfinns den punkt där halten klorid är som högst. Däremot är kloridhalten vid 25 mm:s djup alltid lägre i betong med flygaska än om detta material inte ingår. Detta gäller för fältexponerade provkroppar och har även konstaterats i ett annat projekt med blandningar med lägre vbt där även högre flygaskehalter än 35 % ingick [4].
Med slagg i blandningen minskar kloridinträngningen. I detta projekt är motståndet mot kloridinträngning när R-cement används som störst med 35 % slagg och när A-cement används med 20 % slagg. Med 65 % slagg (R65S) fås en betydligt större kloridinträngning och fluktuerande kloridprofil än med 35 % (R35S). Detta kan bero på inverkan av den mycket ojämna och dåliga luftporfördelningen i denna provkropp, med ansamling av luftporer vid ballastkorn, vilket kan öka permeabiliteten för klorider. I det ovan nämnda parallellprojektet [4] konstaterade att ett lägre vbt (0,39) inte har den förväntade effekten att ge lägre kloridinträngning än ett vbt på 0,44, utan att det faktiskt var tvärtom. Däremot gav högre slagghalt (74%) i det fallet större motstånd mot loridinträngning än lägre slagghalt (48%).
6.4 Karbonatisering
En viktig frågeställning i basprojektet [1] var att kartlägga karbonatiseringens inverkan på salt-frostbeständigheten och modifiera den använda salt-frostprovningsmetoden så att denna inverkan beaktades.
Karbonatiseringsdjupet hos en av de exponerade provkropparna från vardera blandning mättes. I basprojektet hade karbonatiseringen accelererats dels genom att utsätta provytan för 1 % CO2 en vecka innan frysprovningen startades, och dels genom att låta
provytan exponeras för 65% RF och normal laboratorieluft under tre månader innan frysprovningen. Det konstaterades att för att simulera 4-5 års naturlig karbonatisering i vägmiljö, med resultat på säker sida, borde provkropparna sågas vid c:a 50-60 dygn och därefter utsätts för 1 % CO2. Tidigare sågning, vid till exempel 21 dygn som i salt-
frostprovningsmetoden [2], ger större karbonatiseringsdjup och även större salt- frostavflagning. Dock måste man ha i åtanke att 4-5 år är en kort tid i förhållande till en betongkonstruktions livslängd som kan var upp till 120 år eller längre, och för det fallet kan det kanske vid framtida studier av provkropparna visa sig att accelererad karbonatisering vid 21 dygn inte är orimligt.
Karbonatiseringsdjupet ökade ju högre andel av portlandcementklinkern som ersattes med flygaska eller slagg, proportionellt sett mest med flygaska. Det mer finkorniga R- cementet gav något mindre karbonatiseringsdjup än A-cementet. Tillsättning av luftporer ger något högre karbonatiseringsdjup än om ingen luftporbildare används.
6.5 Urlakning vid ytan
Exponering för väder och vind vid en stor väg under fyra-fem års tid gör att betongytan, utöver frysning och salt, även exponeras för omväxlande perioder med vatten i form av regn, spolning eller skvätt från vägbana och torra perioder. Detta leder till urlakning och bortspolning av lättlösliga ämnen i ytan och att skillnader i fuktnivå och kemiskt innehåll uppstår i betongkroppens olika delar. Dessa gradienter kan driva på en kemisk omfördelning av lösliga ämnen i provkroppen genom migration via betongens porlösning.
Utöver kalciumhalt och kloridhalt erhölls µ-XRF profiler för ett antal andra ämnen, bland annat natrium, kalium, svavel, magnesium och aluminium.
Halten av alkalierna natrium och kalium är reducerade i ytskiktet. Även om Na tillförs genom saltning med NaCl så ersätter det inte de alkalier som fanns i cementet från början och som lakas ut i de yttersta millimetrarna. Den lokala urlakningen vid ytan har lett till en diffusion av alkalier mot ytan, och en alkaliprofil med högst halt i provkroppens inre som sluttar svagt mot den exponerade ytan har uppstått.
Någon urlakning av kalcium verkar däremot inte ha uppstått efter 4-5 års exponering. Flygaska innehåller större mängd aluminium än övriga i bindemedelskomponenter, vilket framgår av µ-XRF-profilerna. I blandningarna med flygaska visas tecken på urlakning av aluminium, vilket tyder på att detta ämne i dessa blandningar till viss del är bundet i lättlösliga föreningar.
Den använda slaggen innehåller relativt hög andel magnesiumoxid., vilket också tydligt framgår av µ-XRF-profilerna. I blandningar med rent portlandcement eller med upp till 35 % flygaska eller slagg syns inga tendenser till urlakning av magnesium. Men i den som har 65 % slagg har urlakning skett.
Ett annat ämne som också visar tecken på urlakning i vissa blandningar är svavel. Där syns inga tecken på urlakning i rena portlandcementblandningar, eller blandningar med upp till 35 % slagg. Däremot ökar tendensen till urlakning med ökande andel flygaska, och vid 65 % slagg och 35 % flygaska är den tydlig.
Baserat på observationerna när det gäller aluminium, magnesium och svavel kan man anta att det är fråga om Al- och Mg-föreningar med svavel (sulfater) som urlakas.