Undervattensgjutning med
självkompakterande betong
Underwater casting with self-consolidating concrete
Författare
:
Matilda Cantera Roth
Josefin Tanndal
Uppdragsgivare
:
Peab Anläggning
Handledare
:
Selim Aydin, Peab Anläggning
Mikael Eriksson, KTH ABE
Examinator
:
Per Roald, KTH ABE
Examensarbete
:
15 högskolepoäng inom Byggteknik och design
Utbildningsenhet
:
KTH ABE
Godkännandedatum
:
2018-06-20
Sammanfattning
Att gjuta med betong under vatten är utmanande, och det ställs höga krav på både betongen och utförandet för att resultatet ska bli bra. Peab Anläggning har uppmärksammat en del problem med denna typ av gjutningar och ville därför tydliggöra problematiken för att öka chansen för bra resultat vid framtida undervattensgjutningar. Problemen bestod dels av gjutskador på den färdiga
betongkonstruktionen, och dels av problem med betongen under gjutningens gång i form av skum och separation. Examensarbetet sammanställer svårigheterna med undervattensgjutning med
självkompakterande betong (SKB) och undersöker vilka faktorer som påverkar det färdiga
gjutresultatet. Detta har gjorts genom en litteraturstudie, intervjuer med kunniga personer inom ämnet samt besök på arbetsplatser där undervattensgjutningar utförts.
De svårigheter som identifierats delas in under fyra huvudrubriker; planering inför gjutning, betong, form samt utförande. Planeringen inför gjutningen är mycket viktig men svår då många faktorer måste tas hänsyn till, såsom väder och trafik. För att minimera risken för oönskade gjutuppehåll krävs det även en förberedande plan med lösningar på problem som kan uppstå under gjutdagen. Svårigheten med färskbetong är att det är ett levande och därmed oförutsägbart material. Det är nödvändigt att betongen har god sammanhållning så att betongens cementpasta inte vaskas ut i vattnet. Det är även viktigt att betongen har rätt konsistens för att kunna omsluta all armering och fylla ut hela formen. Betongen testas när den kommer till arbetsplatsen. Bland annat kontrolleras betongens lufthalt samt homogenitet och flytbarhet, det senare med hjälp av flytsättmått. Det är viktigt att ta hänsyn till dessa kontroller och att ta beslutet att inte gjuta med dålig betong. Det ställs även höga krav på formen vid undervattensgjutningar. Den måste vara helt tät och byggas på rätt sätt så att skum och bottenslam kan rinna ut ur formen. En svårighet är att dykarna behöver utföra en del av formbyggandet under
vattenytan. Utförandet är en stor utmaning, då arbetsmomentet är komplicerat och man gjuter i blindo. Metoden går ut på att betong pumpas ner under vattenytan genom ett betongrör med en
undervattensventil. Under gjutningens gång är det viktigt att rörets mynning hela tiden är under betongytan och att gjutröret hålls vertikalt. Slutligen är det värt att nämna att litteraturen som finns idag om undervattensgjutningar är bristfällig, något som gör det svårt att lära sig om ämnet.
De förslag på lösningar som grundas på slutsatsen är att all betong som kommer till arbetsplatsen bör testas, trots att det inte alltid är ett krav. Detta så att ett beslut kan tas kring varje enskilt betonglass om betongen är godkänd att gjuta med. För att öka chansen att betongen har önskade egenskaper är det viktigt att betongbilen som levererar betongen till arbetsplatsen är ren och inte innehåller rester av annan betong. Det krävs under hela arbetet en god kommunikation mellan både pumpmaskinist, dykare och arbetsledning för att de gemensamt ska kunna lösa eventuella problem som uppstår. Slutligen rekommenderas att ta hjälp av varandra och dra nytta av den kompetens och erfarenhet som finns inom företaget.
Abstract
Casting with concrete under water is challenging, and requires high standards on both the concrete and the work practice to achieve good results. Peab noticed problems with this type of casting, and wanted to clarify the difficulties to increase the chance of good results with future underwater
castings. The problems were injuries on the finished concrete structure and troubles with the concrete during casting such as foam and separation in the concrete. This paper compiles the difficulties with underwater casting with self-consolidating concrete (SCC) and investigates the factors that affect the final result. This has been done through interviews with experienced people, a literature review and visits to construction site that performed underwater casting.
This paper identifies four main issues; pre-casting planning, concrete quality, form and work
procedure. The planning is very important but difficult, as many factors need to be considered, such as weather, land traffic and boat traffic. In order to minimize the risk of unwanted breaks during casting, it is good to have a preparatory plan with solutions to problems that may occur. The difficulty with concrete is that it's a living, and thus unpredictable, material. It is very important that the concrete has good cohesion so that the concrete's cement paste is not washed out in the water. It is also necessary that the concrete has good consistency to ensure it will enclose all reinforcement and fill in the entire form. The concrete is tested when it arrives to the construction site. Among other things, the air content as well as homogeneity and flowability are controlled, the latter controlled by a slump flow test. It is important to take these controls into consideration, and to make the decision not to cast with bad concrete. The requirements on the form used during underwater casting are high. It must be completely dense and properly constructed so that foam and sludge can flow out of the form. One difficulty is that the divers sometimes need to build parts of the form under the water. The work practice is challenging as it's complicated and done blindly. The used method is to pump concrete under the water surface through a concrete pipe with an underwater valve. During the casting process, the mouth of the pipe must always be below the concrete surface and the casting tube should be kept vertically. Finally, it is worth mentioning that the literature available today about underwater casting is inadequate, which makes it difficult to learn about the subject.
The suggested solutions presented in the report are that all concrete coming to the construction site should be tested, even though it is not always a requirement. Thus, the decision of whether the concrete had a high enough quality for casting would be made for each delivery. In order to increase the chances of the concrete having desired properties, it is important that the truck delivering concrete to the construction site is clean and does not contain residues of a different concrete. Throughout the work, a good communication between pump operator, diver and management is needed to jointly solve problems. At last, it is recommended to help each other and take advantage of the expertise and experience within the company.
Förord
Detta examensarbete är genomfört under våren 2018 och är det avslutande momentet på
högskoleingenjörsprogrammet i byggteknik och design vid Kungliga Tekniska Högskolan. Arbetet omfattar 15 högskolepoäng.
Vi vill börja med att tacka vår handledare Selim Aydin, för stöttning och hjälpsam feedback under arbetets gång. Vi vill även tacka Mikael Eriksson, vår akademiska handledare, för värdefull handledning genom arbetet.
Vi vill slutligen rikta ett stort tack till alla de personer som ställt upp och svarat på våra frågor via intervjuer, samtal och mail. Deras hjälp har varit avgörande för vår förståelse för ämnet och för examensarbetets resultat.
Matilda Cantera Roth Josefin Tanndal
Innehåll
1 Inledning 1
1.1 Bakgrund 1
1.2 Målformulering 2
1.3 Syfte och frågeställning 2
1.4 Avgränsningar 2 2 Metod 3 2.1 Litteraturstudie 3 2.2 Intervjuer 3 2.3 Platsbesök 4 2.4 Dokumentation från projekt 4 3 Nulägesbeskrivning 5 3.1 Peab 5 4 Teoretisk referensram 6 4.1 Betong 6 4.1.1 Undervattensbetong 6 4.1.2 Självkompakterande betong (SKB) 7 4.1.3 Bedömning av SKB 7
4.1.4 Betong ur ett hållbarhetsperspektiv 8
4.2 Undervattensgjutning 8
4.2.1 Äldre metoder för undervattensgjutning 9
4.2.2 Dagens utförandemetod 10
4.2.3 Förberedelser inför gjutning 12
6.4 Svårigheter med undervattensgjutning 27
6.4.1 Planering inför gjutning 27
6.4.2 Form 28
6.4.3 Betong 28
6.4.4 Utförande 31
7 Analys 33
8 Slutsatser 35
8.1 Förslag till kommande examensarbeten 36
Referenser 37
Begreppsförklaringar
Antiutvaskningsmedel Även auv-medel. Tillsatsmedel i betongen som förhindrar utvaskning. Cementpasta Blandning av cement, vatten och eventuella tillsatser.
Cementslam Den utvaskade cementpastan kallas ibland cementslam.
Frostbeständig Betong med ett luftporsystem som gör att det fria vattnet i betongen kan frysa och expandera utan att betongens spricker av detta är frostbeständig. Luftporbildande medel tillsätts betongen för att göra den frostbeständig.
Frostfritt djup Djup under vattenytan där betongen aldrig riskerar att frysa.
Levande material Med detta menas att betong är en färskvara som kan förändras under tiden den är arbetbar, alltså innan den stelnat.
SKB Självkompakterande betong. SCC på engelska, self-consolidating concrete.
Skum Cementslammet blandat med luft bildar ett skum.
Skvalpzon Delen av en betongkonstruktion som befinner sig både över och under vattenytan.
Slam Slam från botten bestående av nedbrutet organiskt material.
Stabilitet Stabiliteten är ett uttryck för betongmassans sammanhållning. Betong med god stabilitet är mindre separationsbenägen.
Undervattensbetong Syftar i denna rapport på betong med auv-medel.
Utvaskning Cementpastan sköljs/vaskas ut i det omgivande vattnet.
Vattenbila Metoden innebär att en vattenstråle med mycket högt tryck träffar betongytan och avlägsnar den skadade betongen.
1 Inledning
1.1 Bakgrund
Betong är ett material som har funnits i flera tusen år. Med flera fördelaktiga egenskaper
sträcker sig användningsområdena från byggande av bostäder, till broar och vägar. Betong är därför ett byggnadsmaterial som har en betydelsefull roll i byggandet av ett hållbart samhälle
(svenskbetong.se). Som ett av världens mest använda byggnadsmaterial är betong ständigt under utveckling (Silfwerbrand, 2017).
I Japan på mitten av 1980-talet uppmärksammades problem med beständigheten hos betongkonstruktioner i hela landet. Med anledning av detta startade utvecklingen av
självkompakterande betong (nedan SKB). Syftet med SKB var att utveckla en betong som var oberoende av betongarbetarnas skicklighet och kompetens, och som kunde fylla ut formen och
omsluta all armering utan att något mekaniskt kompakteringsarbete krävdes. I början av 1990-talet tog Sverige upp utvecklingen av SKB som ett av de första länderna utanför Japan. I Sverige används idag SKB i bostadsproduktion, främst inom elementindustrin, men har även visat sig fungera mycket väl vid undervattensgjutningar (Billberg, Peterson & Westerholm, 2017).
Det har genom åren funnits olika metoder för att gjuta med betong under vatten. Kunskaper kring ämnet kommer till största delen från praktiska erfarenheter (Montin, 1982). Detta gör att litteraturen som finns om ämnet är begränsad, vilket leder till att misstag upprepas då tydliga instruktioner saknas. Att reparera misslyckade gjutningar är både dyrt och tidskrävande och därför finns det ett stort
intresse hos både entreprenör och beställare att gjutningen blir bra vid första försöket.
1.2 Målformulering
Målet med detta examensarbete är att identifiera faktorer som påverkar resultatet vid
undervattensgjutning. Förhoppningen med denna rapport är att ge ett underlag som skulle kunna underlätta för framtida gjutningar under vatten.
1.3 Syfte och frågeställning
Syftet med arbetet är att ge en ökad förståelse för processen vid gjutning under vatten, och därmed kunna minimera riskerna för dåliga gjutresultat.
De frågeställningar som eftersträvas att besvaras av rapporten är - Vad är svårigheterna med undervattensgjutning? - Identifiera specifika faktorer som påverkar resultatet.
1.4 Avgränsningar
Detta examensarbete avgränsas till Peabs arbetssätt vid undervattensgjutning med tre utvalda projekt som utgångspunkt. Med Swerock som betongleverantör till samtliga projekt avgränsas arbetet till deras betongrecept.
Vid undervattensgjutningar används olika sorters betong med olika recept. I samtliga projekt som besöktes under arbetet användes SKB. Detta leder till en naturlig avgränsning där SKB blir den sorts betong som arbetet fokuserar på. Vad gäller den färska betongens egenskaper kommer endast de kontroller på betongens flytbarhet och lufthalt som görs på arbetsplatsen att studeras och analyseras. Att undersöka betongens recept och sammansättning hade varit intressant, men omfattas inte av detta examensarbete.
2 Metod
2.1 Litteraturstudie
Information om betongens egenskaper och dess historia har hämtats från böcker och kursmaterial till en kurs om undervattensgjutning. Flera olika delar och upplagor av betonghandboken från Svensk Byggtjänst har varit till hjälp med information om SKB och undervattensbetong samt
begreppsförklaringar. Genom kontakt med personer som undervisar på CBI Betonginstitutets kurs om undervattensgjutning fick vi tillgång till det material som används i kursen.
Risker med att hämta information från litteratur är att den fakta som finns i böcker kan vara gammal och inte längre aktuell. Denna risk är speciellt påtaglig inom ett ämne som är under ständig
utveckling, precis som betong är. En lösning på problemet med föråldrad litteratur är att hämta och jämföra informationen från flera olika källor. Detta leder i sin tur till en bredare bild och förståelse av ämnet. Fördelen med kursmaterialet som använts är att det är framtaget av personer som har goda kunskaper och bred praktiskt erfarenhet av undervattensgjutningar.
2.2 Intervjuer
En stor del av informationsinsamlingen till detta examensarbete har skett via intervjuer med personer som har kunskap och erfarenhet av undervattensgjutningar.
Intervjuer hölls dels med platschefer och arbetsledare på tre pågående eller nyss avslutade projekt som har genomfört gjutningar under vatten. De respektive projekten var det centrala i intervjuerna och frågorna handlade främst om utförandet vid gjutningarna samt vilka fel som uppstått.
Intervjuer hölls även med andra kunniga inom ämnet. Syftet med dessa intervjuer var inte att ställa exakt samma frågor till alla, utan att få fram en bred bild av problematiken kring ämnet. Olika frågor ställdes till olika personer med hänsyn till deras yrkesroll och erfarenhet av undervattensgjutningar. Fördelar med att använda intervjuer som metod för informationsinsamling är att det är lätt att få fram just den information som söks, utan omvägar via ämnen som inte är relevanta för arbetet. Det är möjligt att ställa följdfrågor och be personen att utveckla det som är otydligt. Informationen som fås av en intervju är aktuell och baseras på den intervjuades egna uppfattningar och erfarenheter, vilket kan vara både positivt och negativt. För att ändå få en så bred och objektiv bild av problematiken som möjligt löses detta genom att intervjua flera personer med olika yrkesroller och erfarenheter.
Nackdelar med intervjuer är att det ställs höga krav på att den som intervjuar är påläst och ställer rätt frågor. Om frågorna inte är tillräckligt genomtänkta är det lätt att den som blir intervjuad inte ger tillräckligt tydliga svar samt att missuppfattningar uppstår. En lösning på detta är att spela in intervjuerna, samt att efter intervjun be att få återkomma via mail om ytterligare frågor uppstår. Ytterligare en nackdel med intervjuer inom detta område kan vara att just
2.3 Platsbesök
Intervjuer utfördes på plats på projekten. I samband med dessa intervjuer gjordes iakttagelser och observationer av arbetsplatserna och gjutresultaten. De olika besöken skiljde sig åt då de hade kommit olika långt i arbetet.
Möjligheten att få besöka en arbetsplats och göra egna iakttagelser och observationer är en bra metod då det bidrar till en ökad förståelse och ger ett tydligare samband mellan teori och praktik. Det är även fördelaktigt att besöka flera olika projekt. Alla arbetsplatser arbetar inte likadant och därför ökar chansen att få en bättre förståelse för svårigheterna vid undervattensgjutningar.
En tänkbar nackdel med platsbesök som metod är om projektetet är försenat och de som arbetar är under stor tidspress. Risken är då att besöket blir påskyndat och förlorar sitt värde.
2.4 Dokumentation från projekt
3 Nulägesbeskrivning
Sveriges nationella infrastrukturplanen för åren 2018-2029 säger att det ska satsas 700 miljarder kronor på just infrastruktur. Planen omfattar både nybyggnation och upprustning av befintlig infrastruktur, samt satsningar på sjöfart (regeringen.se). Eftersom Sverige består av många sjöar och vattendrag kommer mängden betong som gjuts i vatten att öka i hela landet i och med detta. Stora projekt pågår i våra större städer men reparationer och nybyggnad kommer likväl genomföras i hela landet. Svenska bygg- och anläggningsföretag måste öka kvaliteten på sina resultat vid
undervattensgjutningar. Detta både för att samhället kräver det, och för att kunna konkurrera med företag som kommer in från övriga EU. Kvalitet ska vara konkurrensmedlet när priset inte är det. Därför är den här studien relevant och blir förhoppningsvis startskottet på något mycket viktigt - nämligen mer forskning om just undervattensgjutning (M. Johansson, personlig kommunikation, 8 juni 2018).
3.1 Peab
Med cirka 15.000 anställda är Peab ett av Nordens ledande bygg- och anläggningsföretag. Företaget har en omsättning på 50 miljarder kronor och har kontor i Sverige, Norge och Finland. Peab är indelat i fyra affärsområden; bygg, anläggning, industri och projektutveckling (peab.se). Detta examensarbete går under affärsområde Peab Anläggning.
Peab Marin, tidigare Stockholm Hamnentreprenad, arbetar med projekt i eller intill vatten. Projekt som tillhör undervattensarbeten är bland annat pålning samt ombyggnationer av kajer och bryggor. Uppdragen görs åt kunder som till exempel kommuner, myndigheter, båtklubbar och
bostadsrättsföreningar (peabmarin.se). Peab Marin har under det senaste året blivit en del av Peab Anläggning, vilket har gett anläggningsverksamheten möjlighet att ta sig an fler sjönära projekt. I samband med detta blev problematiken med undervattensgjutningar alltmer påtaglig och ett behov uppstod av att få ämnet undersökt.
Detta examensarbete undersöker tre av Peabs projekt. Arbetet begränsas till dessa tre eftersom de är de enda pågående undervattensgjutningarna under examensarbetets tid. Alla tre projekt är belägna i Stockholm och omfattar någon typ av kajreparation.
Peabs förhoppning med detta examensarbete är att tydliggöra problematiken med
4 Teoretisk referensram
4.1 Betong
Betong är ett material som består av cement, vatten och ballast, och idag innehåller nästan all betong som tillverkas dessutom någon form av tillsatsmedel. Tillsatsmedlen gör det bland annat möjligt att påverka betongens arbetbarhet och konsistens. Det finns en mängd olika tillsatsmedel som ger betongen olika specifika egenskaper och dessa varieras efter behov (Billberg et al. 2017). Betongen härdar genom en reaktion mellan vatten och cement, till en produkt som är beständig mot vatten. Allt vatten ska alltså inte torkas bort utan en del binds till cementen, vilket gör att härdning av betong med fördel kan ske under vatten. (Johansson, 2017) Det är möjligt att med hjälp av retarderande
tillsatsmedel reducera reaktionshastigheten mellan vatten och cement. På så sätt förlängs tiden innan betongen börjar stelna och förblir arbetbar en längre tid än den annars skulle ha varit (Johansson & Löfgren, 2017). Förhållandet mellan vattenhalten och cementhalten i betong beskrivs genom dess vattencementtal, vct (Ericsson & Gram, 2017).
Ett vanligt problem med färsk betong är separation mellan betongens ingående material. Separation uppkommer på grund av olika densitet hos cementpastan och ballasten. Detta leder till att ballasten inte fördelas jämnt i betongen utan samlas på vissa ställen eller sjunker till botten (Billberg et al. 2017).
Vid gjutningar under vatten används idag, något förenklat, två olika typer av betong. Den ena är vanlig betong med tillsatsmedel som förhindrar utvaskning, denna kallas undervattensbetong. Den andra är en typ av självkompakterande betong. Utvaskning innebär att betongens cementpasta sköljs ur i vattnet och bara ballasten blir kvar, vilket är ett problem som uppstår vid gjutning under vatten (Ljungkrantz & Westergren,1997). Oavsett vilken typ av betong som används vid
undervattensgjutning ska den ha sådan konsistens att den fyller ut formen och omsluter armeringen utan bearbetning, alltså utan att betongen behöver vibreras. Det är viktigt att betongmassan har god sammanhållning så att separation inte uppkommer (Gram & Vogt, 2017).
4.1.1 Undervattensbetong
För att få en undervattensbetong tillsätts till betongen ett antiutvaskningsmedel (nedan auv-medel). Auv-medel är tillsatsmedel som innehåller hydrofoba och viskositetshöjande ämnen som ger betongen en mycket bra sammanhållning samt gör att betongen får goda flytegenskaper (Johansson & Löfgren, 2017). Vid gjutning under vatten är det viktigt att betongen har god sammanhållning för att förhindra utvaskning (Ljungkrantz et al. 1997).
Problemet med undervattensbetong är att auv-medlet ger betongen dålig frostbeständighet då det förstör betongens luftporsystem (Ljungkrantz et al. 1997). När betongen fryser övergår vattnet i porerna till is. Om det inte finns tillräckligt med utrymme för vattnet att expandera till is uppstår spänningar i betongen som kan leda till att betongen spricker (Fagerlund, 1994). Detta gör att undervattensbetong endast är lämplig att använda under vatten, på frostfritt djup, och inte i
skvalpzonen eller över vattenytan. Skvalpzonen är den mest utsatta delen av en betongkonstruktion och är den del som befinner sig både under och över vatten. Det är den del där vattenståndet varierar, och så alltså även betongens fukttillstånd (sbuf.se).
4.1.2 Självkompakterande betong (SKB)
Vid undervattensgjutning används idag alltmer självkompakterande betong (nedan SKB), då denna betong har konstaterats fungera mycket bra vid gjutningar under vatten. SKB är inte en enda speciell typ av betong utan ett samlingsnamn för betong som klarar att fylla ut formen och omsluta all armering utan att vibreras. SKB används idag i Sverige i bland annat bostadsproduktion, främst inom elementindustrin, men även för konstruktioner under vatten. Den SKB som används under vatten har ett lägre vct för att minska mängden fritt vatten i betongen och därmed minska risken att cementpastan sköljs ur. Denna betong görs även mer viskös än den som används vid bostadsproduktion, detta för att en bättre sammanhållning av betongen krävs vid undervattensgjutningar (Billberg et al. 2017).
SKB för undervattensgjutning innehåller inget auv-medel. Fördelen med SKB framför undervattensbetong är alltså att SKBn klarar att hålla ihop i vattnet och samtidigt behålla ett fungerande luftporsystem, vilket medför att den är frostbeständig. Detta innebär att SKB är bra att använda till konstruktioner som ska vara både under och över vattenytan, exempelvis en kaj (Billberg et al. 2017).
För att betongen ska vara frostbeständig krävs att ett luftporsystem skapas, vilket görs med hjälp av ett luftporbildande tillsatsmedel. Det luftporbildande medlet stabiliserar de luftbubblor som skapas under blandningen av betongen. Stabiliteten hos den luftporstruktur som skapas påverkas av ett antal faktorer, bland annat temperatur och transport av betongen (Johansson et al. 2017). Om betongen ska gjutas helt under vatten, på frostfritt djup, krävs inget luftporsystem och det går då bra att använda en SKB utan lufttillsats.
4.1.3 Bedömning av SKB
När SKBn kommer till arbetsplatsen utförs flera tester på betongen för att säkerställa att den är bra nog att gjuta med. Det genomförs bland annat test på betongens hållfasthet, flytbarhet och lufthalt (Billberg et al. 2017).
4.1.4 Betong ur ett hållbarhetsperspektiv
Hållbart byggande anses idag som en självklarhet och bör därför nämnas i denna rapport. Det är extra aktuellt vid byggande med just betong, då tillverkningen av materialet ofta nämns som en källa till koldioxidutsläpp i sammanhang där klimat och miljö diskuteras.
Betongens största påverkan på klimatet ligger vid produktionen av cement. Cementproduktionen står för 5 % av de globala koldioxidutsläppen. Cement tillverkas genom att kalksten värms upp i en ugn med mycket hög temperatur och omvandlas till cementklinker. Denna process, samt ugnarna i sig som ofta eldas med fossila bränslen, avger koldioxid. Cementindustrin började aktivt att arbeta med frågan om cementtillverkningens klimatpåverkan i början på 1990-talet. Innan detta gav tillverkningen av cement utsläpp på ca 1 ton CO2 per ton cement. Idag har denna mängd koldioxidutsläpp minskat med 30 %. Minskningen av utsläppen är ett resultat av effektivare ugnar och byte till icke fossila bränslen. Utsläppen av koldioxid som kommer från den kemiska processen vid skapande av cementklinker går inte att påverka. Forskningen och utvecklingen är dock fortfarande på framfart. Arbete har lagts på att ersätta delar av cementen i betongen med andra bindemedel, bland annat flygaska och andra
restprodukter från industrier. En stor fördel med betong ur ett hållbarhetsperspektiv är att den är möjlig att både återvinna och återanvända. Krossad betong kan användas som ballast i väg- och järnvägsbyggande (Silfwerbrand, 2017).
Visionen i Sverige om ett hållbart byggande handlar om att kvaliteten av landets bebyggelse ska hålla en jämn nivå samt att byggandet ska vara resurseffektivt och miljövänligt (boverket.se). Betong är ett material med god beständighet, förutsatt att betongkvaliteten anpassas på rätt sätt efter den miljö konstruktionen ska vistas i. Med dagens kunskap om materialets beständighet i olika miljöer är det förhållandevis enkelt att bygga betongkonstruktioner med mycket lång livslängd. Betong är ett fuktbeständigt material, vilket är en bestående egenskap trots att betongkonstruktionen befinner sig i vatten. Materialet är även tolerant mot både värme och kyla, men kan under vissa förutsättningar i kombination med fukt och salt få frostskador på ytan. Problemet undviks genom rätt sammansättning av betongen (svenskbetong.se).
De betongkonstruktioner som byggdes för 50-60 år sedan har inte lika god beständighet som de konstruktioner som byggs idag, och många av dem behöver repareras. Alla material bryts ner med tiden, även betong. Med ett kontinuerligt underhåll och en god tillsyn av konstruktionen både under och efter byggandet går det att undvika stora och kostsamma reparationsinsatser. Reparationer av betong innebär ofta att man tar bort skadad betong och ersätter den med ny. En väldigt effektiv metod är vattenbilning. Metoden innebär att en vattenstråle med mycket högt tryck träffar betongytan och avlägsnar den skadade betongen. Den nya ytan blir fri från sprickor och får en god vidhäftning. Tekniken är även väldigt effektiv för undervattensgjutna betongkonstruktioner.På detta sätt kan man enkelt förlänga livscykeln med 30 år istället för att riva konstruktionen, vilket både är en miljövänlig och ekonomisk vinst (cbi.se).
4.2 Undervattensgjutning
Det finns flera olika typer av undervattensgjutna betongkonstruktioner. Man skiljer på gjutning helt under vattenytan, på frostfritt djup, och gjutning som även befinner sig i skvalpzonen och ovanför vattenytan (Hansson, 2016). Man talar även om tätgjutning i spontgrop, även kallat tätkaka. En tätgjutning är ett fundament på havsbotten, oftast i form av bottenplattor. Dessa gjuts kring en tillfällig spont så att spontgropen kan länsas från vatten. Därefter kan gjutningen fullföljas i torrhet
4.2.1 Äldre metoder för undervattensgjutning
Anläggningsdykning började redan på mitten av 1600-talet. Dykarnas arbetsförhållanden och arbetssätt har förändrats under historiens gång, men deras roll inom anläggningsarbeten under vatten är idag, som då, mycket omfattande och betydelsefull (Hansson, 2016).Även olika utförandemetoder för undervattensgjutning har utvecklats genom åren. Konstruktioner gjutna under vatten får en kvalitet som beror på vald gjutmetod, den noggrannhet och precision som arbetet utförs med samt betongens sammansättning. Det ställs också stora krav på samtliga personer som medverkar under
arbetsmomentet, och på deras erfarenhet och kunskap (Montin, 1982).
Nedan beskrivs ett antal metoder som visar utvecklingen av undervattensgjutningar fram till idag. Dessa tillvägagångssätt bör dock inte tillämpas för bärande konstruktioner då de är mycket svåra eller omöjliga att utföra med den kvalitet som normalt krävs (Ljungkrantz et al. 1997). Metoderna hänvisas till Betonghandboken utförande 1982. Denna litteraturkälla bygger på rekommendationer och
synpunkter utifrån praktiska erfarenheter och undersökningsresultat (Montin, 1982).
Säckmetoden
Denna metod bygger på att säckar fylls med betong, som sänks ner till botten och placeras nära intill varandra. Detta gjutsätt rekommenderas endast vid temporära arbeten, till exempel fångdammar eller tätningar runt formar (Montin, 1982).
Behållarmetoden
I torrhet, alltså ovan land, fylls behållare med betong. Dessa sänks sedan ner till botten och gjutning sker vid tömning av behållaren. Behållarmetoden medför en ganska stor risk för utsköljning av finpartiklar, men trots detta har den gett bra resultat vid ett flertal gjutningar (Montin, 1982).
Injekteringsbetong
Betong gjuts genom att det sprutas in med lågt tryck genom ett rör i tidigare utplacerad ballast. Det är viktigt att ballasten inte innehåller sand eller grus och att processen sätter fart så fort som möjligt efter att ballasten är utlagd. På så vis minimeras risken för att materialet förorenas av alger. Under tiden arbetet utförs höjs rören i förhållande till stigningen av betongytan (Montin, 1982).
Hydroventilmetoden
Denna metod utvecklades i Holland i slutet på 1960-talet. Genom en mjuk gummislang utrustad med en så kallad bottentratt förs betongen ner under ytan till gjutstället. Tratten placeras direkt på botten till följd av att betongen fylls på. Till en början är slangen ihoppressad av det omgivande
Contractormetoden
Tekniken användes första gången i Frankrike under slutet av 1800-talet. Anordningen består av ett rör försett med en gjuttratt i rörets översta del. Innan gjutningen börjar fylls hela röret med betong. Under processens gång ska gjutröret hållas nedsänkt i betongen med ett djup på 0,5 till 1 m, detta för att förhindra utvaskning av betongen. Är djupet korrekt anpassat pressas betongen från röret in under tidigare gjuten betong. Är nedstickningsdjupet för litet ökar risken för att betongen trycks upp längs med röret och väller ut på den redan gjutna betongen. På så vis bildas skiktningar och en ojämn yta hos betongen. En annan möjlig risk är att vatten pressas upp i gjutröret och det sker ett så kallat vattengenomslag. Repetitiv höjning och sänkning av gjutröret under gjutningen bidrar till en ökad risk för vattengenomslag. Betongens utströmningshastighet ska vara jämn och ska så gott som möjligt hållas vid en konstant nivå i tratten. Gjutrörets mynning i förhållande till betongens yta bör
kontinuerligt kontrolleras under arbetets gång för att minimera de risker som finns med gjutmetoden (Montin, 1982).
Bild 2 - Contractormetoden. Bildkälla: masterbuilder.co.in
4.2.2 Dagens utförandemetod
Bild 3 - Pumpbil med gjutslang, Samsöviken.
Det ställs även krav på dykarna som medverkar vid en undervattensgjutning. Kraven varierar beroende på vad som skall gjutas och i vilken miljö det ska ske, där till exempel djupet spelar roll. Dykarna arbetar i lag på minst 3 personer. Innan gjutning har dykarna som uppgift att placera och täta formen samt placera armeringen. Under gjutningen har de som uppgift att övervaka, styra
undervattensventilen och täta formen. Efter gjutningen tar de bort formen, spolar rent och utför provtagningar (Wallin et al. 2016). Omfattningen av deras arbetsuppgifter baseras på dykarlagets utbildning, kompetens, erfarenhet och utrustning (Hansson, 2016). Anläggningsdykare är alltså anläggningsarbetare som utför samma arbeten som på land men med en arbetsplats under vattenytan. Arbetena har möjlighet att utföras på ett djup ner till 50 meter, men sker oftast i grundare vatten. Det ställs inte bara krav på dykarnas yrkesskicklighet, utan även på deras fysik (byggare.com).
gjutriktningen med ett avstånd på 6-8 meter.Ventilen öppnas igen när mynningen är under betongytan och gjutningen fortsätter. Syftet med detta arbetsutförande är att slam som bildas på betongens överyta ska tryckas ut, med hjälp av betongens rörelse, till formens kanter och bräddavlopp (Ljungkrantz et al. 1997).
Betongmassan som lämnar gjutröret breder ut sig över botten och förflyttar sig ofta flera meter längs botten. Den första betongen lägger sig som ett skikt. Det är viktigt att denna betong fortfarande är tillräckligt lättflytande när efterföljande betong pumpas ut, då denna ska kunna trycka undan den första betongen. Annars finns risken för skiktbildning. Kunskapen om hur betongens
utbredningsmönster i vatten ser ut är betydelsefull för utförandet och förståelsen av riskerna. Utbredningen beror bland annat på betongens sammansättning och konsistens samt på armering i konstruktionen. Armering bromsar betongmassan, och ökar risken för gjutskador (Ljungkrantz et al. 1997).
För att minimera risken för ursköljning är det viktigt att hela röret fylls med betong innan betongen släpps ut i formen. Gjutrörets längd mäts innan det sänks ner det i formen och på så sätt är det möjligt att under gjutningen kontinuerligt kontrollera rörets nedsänkningsdjup i betongen. Det är även viktigt att kontinuerligt kontrollera betongytans läge. Bedömning av ett lämpligt nedsänkningsdjup för gjutröret beror bland annat på betongmassans utströmningshastighet och konsistens. Däremot bör rörets mynning inte ha ett avstånd på mindre än 0,5 m till betongens överyta. Detta är viktigt då cementpastan annars riskerar att vaskas ut i det omgivande vattnet (Ljungkrantz et al. 1997). Maximal utströmningshastighet för betongen rekommenderas till 0,5 m/s (Wallin et al. 2016). Gjutningen ska utföras kontinuerligt och med en stighastighet i formen på minst 0,3 m/h. Gjutavbrott bör undvikas i så stor utsträckning som möjligt. För retarderad betong rekommenderas en uppehållstid på högst 45 minuter. Om betongen inte innehåller retarderande tillsatsmedel bör denna uppehållstid inte vara längre än 30 minuter. Vid uppehåll ska mynningsventilen stängas, detta för att undvika att luft sugs in i röret. Det är även noga att pumpens betongtråg inte körs tomt, då även detta kan leda till att luft sugs in i gjutröret. Sugs det in luftbubblor i röret riskeras dessa att expandera när de når betongytan och orsaka ursköljning av cementpastan (Ljungkrantz et al. 1997). Avbrott i gjutningen kan tex orsakas av vattengenomslag i gjutröret. Vattengenomslag, som innebär att vatten tränger upp i gjutröret, kan uppstå om nedsänkningsdjupet är för litet. Sker detta måste röret tömmas innan
gjutningen kan starta på nytt. En annan anledning till avbrott i gjutningen är att det blir stopp i
gjutröret. Det kan bero på en för styv betong, kraftig segregation, låg halt av finmaterial eller läckage i rörskarvar (Montin, 1982). Gjutning med för styv betong kan också resultera i att betongmassan stiger upp längs gjutrörets utsida och sedan rullar ut på den tidigare gjutna betongens yta, vilket kan leda till en ojämn och dålig yta (Ljungkrantz et al. 1997).
För att få en jämnare överyta och bättre kringgjutning av armering kan betongen vibreras lätt i samband med att gjutningen avslutas. Att däremot vibrera betongen under gjutningens gång ökar risken för utvaskning av cementpastan (Ljungkrantz et al. 1997).
När undervattensgjutning ska utföras i trånga och slutna utrymmen, där det inte är möjligt att gjuta med en slang från toppen av formen, används ventiler på sidan av formen. Betongen kan då pumpas in i formen genom dessa ventiler. Principen är densamma som för gjutning med rör och
undervattensventil, att betongen börjar pumpas i formens lägsta läge för att sen pressas uppåt (Billberg et al. 2017).
4.2.3 Förberedelser inför gjutning
gjutningens start, vilket dessutom är ett krav enligt AMA. En genomgång av arbetsbeskrivningen bör alltid hållas med projektets alla inblandade. Beroende på miljön där undervattensgjutningen ska ske varierar riskerna. Därför ska faktorer som väder, båttrafik, vindriktning och vattnets
strömningshastighet tas med vid planering (Hansson, 2016).
Arbetsbeskrivningen ska vara sammanställd och presenterad för samtliga inblandade innan
gjutningens start. Den ska omfatta det totala arbetets gång i grova drag, inklusive dykarlagets insatser. Den ska även innehålla en tydlig planering för eventuell pålning, spontning och schaktning. Likaså ska det framgå information om armering och gjutning samt finnas en upprättad provnings- och kontrollplan. Det är viktigt att i ett tidigt skede veta konstruktionens ungefärliga mått för att kunna ta reda på erforderlig leveranskapacitet av betong. En betydelsefull förberedelse inför en gjutning är också en färdigställd tidsplan, gjutplan och ett schema över gjutningarna (Wallin & Vogt, 2016). Den som leder förberedelserna inför en gjutning och den som sen leder arbetsmomentet bör vara samma person. Denna person måste ha erfarenhet av undervattensgjutning samt ha goda kunskaper om betong (Ljungkrantz et al. 1997).
Förberedelser av schaktning under vatten består ett flertal riktlinjer som bör följas. Dessa ska tydligt beskrivas i projektets arbetsbeskrivning. Undersökning av grundförhållanden och schaktningsarbetet ska genomföras av en kunnig geotekniker (Wallin et al. 2016). Vid vissa undervattensgjutningar kan schaktbotten behöva förstärkas. Den kan bland annat förstärkas genom ett lager grus eller en
förstärkningsplatta av betong. Anledning till förstärkning är att skydda botten mot skadlig punktbelastning under gjutningens gång (Ljungkrantz et al. 1997).
Vid gjutning av kraftiga betongkonstruktioner finns en risk för temperatursprickor. För att undvika detta kan formen ibland behöva värmeisoleras eller betongen kylas. Ytterligare en förberedelse inför en undervattensgjutning är att kontrollera så att gjutrörets alla skarvar är täta. Det är även fördelaktigt att reservutrustning finns på plats. På så vis garderar man sig från eventuella skadliga gjutuppehåll (Ljungkrantz et al. 1997).
4.2.4 Efter gjutning
5 Genomförandet
Arbetet startade med informationssökning om undervattensgjutning på internet för att få en bakgrund till problematiken. Det blev väldigt snabbt påtagligt att informationen som fanns om detta var bristfällig. Sökning efter redan skrivna examensarbeten om undervattensgjutning utfördes, utan resultat. På KTH-biblioteket fanns en del litteratur om betong samt lite om arbetsutförande vid gjutningar generellt. Denna litteratur var dock mycket gammal och inte aktuell, då
självkompakterande betong kom till Sverige efter att denna litteratur skrevs. Informationen i dessa böcker om att gjuta under vatten var i princip obefintlig.
För att komma vidare i informationsinsamlingen besöktes CBI Betonginstitutet, som håller i kurser om undervattensgjutning. Med hjälp av CBI kunde vi kontakta personer som undervisar i ämnet för att få möjlighet att ta del av deras kunskaper och erfarenheter.
Tidigt i examensarbetet gjordes ett platsbesök på ett av Peabs projekt som låg på Skeppsholmen i Stockholm. Där intervjuades platschef och arbetsledare om projektets syfte, utförande och resultat. Efter intervjun gjordes observationer av arbetsplatsen, där platschef och arbetsledare visade resultatet av gjutningarna samt reparationerna av de gjutskador som uppstått. Att gjutningarna på denna
arbetsplats var helt klara var både till fördel och nackdel för detta arbete. Fördelarna var att var lätt för den intervjuade att besvara frågor om resultaten av gjutningarna samt att det gick att veta vilka skador som uppstått och se de lagningar som utförts. Nackdelen var att en större del av betongen redan byggts in och det endast gick att se delar av den. Att det första platsbesöket gjordes i ett så pass tidigt skede av examensarbetet var både positivt och negativt. Det gav oss en inblick i problematiken, vilket var nödvändigt då litteratur saknades. Det negativa var att vår bristande kunskap om ämnet påverkade intervjuns innehåll och hur frågorna ställdes. Tack vare mailkontakt i ett senare skede besvarades och kompletterades de frågor och svar som ansågs bristfälliga under intervjun.
I samband med informationsinsamlingen uppkom en del frågor angående betongens
materialegenskaper då informationen var tvetydig. Produktchef på Swerock erbjöd sig att hjälpa till att reda ut dessa oklarheter. På ett möte fick vi möjlighet att ställa frågor samt ta del av den litteratur han hade som kunde vara till hjälp. Även Peab hade litteratur som var av nytta för undersökningen. Pelle Hansson, VD på Svenska Undervattensentreprenader AB, erbjöd sig att hjälpa till med att besvara frågor då han har stor erfarenhet av undervattensgjutningar och andra anläggningsarbeten under vatten. Ett möte hölls på ett av deras projekt i centrala Stockholm. Samtal med erfarna dykare samt en intervju med Hansson var till stor hjälp för förståelsen av hela processen vid
undervattensgjutningar.
Inför nästa platsbesök fanns mer kunskap om ämnet och det blev lättare att ta fram relevanta frågor till intervjun. Detta besök gjordes på ett annat projekt tillhörande Peab, vid Samsöviken i Djursholm. Besöket gjordes i samband med en gjutning där möjligheten erhölls att vara med och ställa frågor, fota samt göra egna iakttagelser kring svårigheter med utförandet. Erik Persson, säljchef på Swerock, var på plats och förklarade under gjutningens gång vad som skedde och varför. Iakttagelser gjordes även vid de tester av betongen som utfördes när den kom till arbetsplatsen. Att få delta vid gjutningen var mycket bra då detta gav svar på många frågor samt gav en bredare bild av ämnet och frågeställningen. Efter gjutningen hölls en intervju med projektchef och arbetsledare på projektet.
endast ser ner i formen ovanifrån, och sikten i vattnet är väldigt begränsad. Detta undersöktes närmare för att se om det var möjligt och rimligt att genomföra ett sådant experiment. Prisförslag på olika varianter av formbyggnad togs fram. Experimentets utförande och syfte diskuterades. En bedömning gjordes att ett sådant experiment blev för stort och tidskrävande för detta examensarbete.
Det tredje och sista projektet som skulle ingå i undersökningen låg i Frihamnen. Där gjordes inget platsbesök då detta projekt var avslutat. Personen som varit platschef på det projektet möttes därför istället upp på Peabs kontor. En intervju hölls, på samma sätt som tidigare, om projektets syfte, utförande och resultat. Då arbetsplatsen inte besöktes var det svårt att bilda en egen uppfattning av projektet. Problemet löstes till viss del genom bilder och dokumentation som visades i samband med intervjun. Platschefens tidigare erfarenheter av undervattensgjutningar berördes också, samt en del frågor allmänt om utförandemetoder och olika typer av betong.
Med anledning av att ett platsbesök på Frihamnen uteblev gjordes ytterligare ett besök på
Samsöviken. Syftet med detta var att delta vid ännu en gjutning och på så sätt få möjlighet att göra fler iakttagelser vid utförandet. Nu fick vi även möjlighet att intervjua platschefen för detta projekt. Efter samtliga platsbesök och en tid av både informationssökande och rapportskrivande hölls den sista intervjun som var med Mikael Johansson, byggledare och teknisk konsult vid undervattensgjutningar. Intervjun bestod till största del av de frågor och funderingar kring undervattensgjutningar och betong som fortfarande kvarstod. Det var till en stor fördel att ytterligare en intervju hölls en bit in
examensarbetet, då Johansson med sin breda erfarenhet av undervattensgjutningar kunde besvara de sista frågorna.
6 Resultat
6.1 Projekt 1, Skeppsholmen
Följande information kommer från intervju och mailkontakt med platschef på projektet på Skeppsholmen. Intervjun hölls på plats på projektet. Även arbetsledaren var med på intervjun och delade med sig av sina erfarenheter.
6.1.1 Om projektet
Det första projektet som besöktes låg på Skeppsholmen. Syftet med detta projekt var att reparera och förstärka en drygt 100 meter lång kajkant, från Kastellholmsbron till hållplatsen för djurgårdsfärjan. Fyllnadsmassor under kajen hade släppt på vissa ställen och glidit ut i vattnet. Den befintliga kajkanten bestod av en träspont som var i stort behov av att förstärkas, så utanför den göts en ca 1 meter tjock betongkonstruktion. Ovanpå denna byggdes en
promenadvänlig brygga. Utanför sponten satt det träpålar i vattnet, dessa skulle inte tas bort utan gjutas in i betongen. På bild 4 syns kajkonstruktionen i genomskärning. De gamla träpålarna är stagade in mot land, och dessa pålar och stag göts alltså in i betongen. Vattennivån syns på ritningen på den högra sidan av
konstruktionen. Betongkonstruktionen fortsätter upp över
vattenytan. Bild 4 - Ritning på den nya kajkonstruktionen Djurgårdsfärjan hade sin hållplats i nära anslutning till där det skulle gjutas, något som skulle kunna ha påverkat dykarnas arbetsmiljö negativt. Båttrafik i närhet av en gjutning bidrar till vågor och rörelse i vattnet som försvårar dykarnas arbete. Lösningen blev en god dialog med SL som gick med på att tillfälligt flytta hållplatsen.
Bild 5 - Bild av bryggan innan arbetet påbörjades Bild 6 - Den gamla träsponten och pålarna
Att byta från en icke frostbeständig till en frostbeständig betong är sällan en bra lösning då
vattennivån kan variera. Detta leder till att bytet av betongkvalitet riskerar att hamna på fel ställe och att icke frostbeständig betong hamnar i skvalpzonen, något som förkortar livslängden på
konstruktionen. I just detta projekt var vattennivån låg och väldigt varierande. Som mest på denna sträcka var det ca 4 meter djupt och som minst ca 0,5 meter djupt. Detta gjorde det ännu svårare att kunna få till en bra övergång mellan olika betong och se till att betongen i skvalpzonen blev helt frostbeständig. Därför valdes i detta projekt att gjuta med SKB för hela konstruktionen.
6.1.2 Utförandet
Gjutningarna var uppdelade i flera olika etapper och utfördes vid 14 tillfällen. Betongen som användes var en frostbeständig SKB för hela betongkonstruktionen.
Gjutningarna utfördes enligt AMA och gick till så att betong pumpades ner i vattnet genom ett gjutrör med en undervattensventil. En dykare var hela tiden i vattnet för att bland annat säkerställa att formen inte läckte.
och för dykaren som befann sig i vattnet. Det grumliga vattnet gjorde det svårt för dykaren att se vad som skulle kunna vara cementpasta från en läckande form eller bara bottenslam.
Under gjutningens gång uppstod en del skum på betongens yta. Skummet skyfflades bort så att inget skum blev kvar i formen.
Under några av gjutningarna uppstod pumpstopp. Dessa åtgärdades genom att slangen togs upp ur vattnet och stoppet slogs loss. Om detta inte hjälpte skruvades slangdelarna isär för att avlägsna den betong som fastnat. Betongstationen kontaktades och receptet justerades för att undvika ytterligare pumpstopp. Det spekulerades kring att orsaken till pumpstoppen troligen berodde på separation i betongen.
Under intervjun diskuterades alternativa arbetsutföranden för denna typ av projekt. Att länshålla formen och gjuta i torrhet är egentligen en säkrare metod än att gjuta i vatten. På det här projektet var detta inte ett alternativ då trycket från vattnet krävdes för att hålla den nuvarande sponten på plats. Det hade varit möjligt att slå en ny stålspont och sen använda denna metod, men detta är både mer
kostsamt och störande för omgivningen då det låter mycket.
6.1.3 Gjutresultat
När formen revs upptäcktes en del skador på ytan av betongen. Dessa syntes i form av sprickor, porösa delar och frilagd ballast.
Bild 10 - Gjutskador på betongens yta
Bilderna ovan är tagna av en dykare på delar av betongkonstruktionen som är under vattenytan. Gjutskadorna åtgärdades genom att den dåliga betongen vattenbilades bort och ny betong göts på det gjutskadade området. Skadorna som uppstod på Skeppsholmen berodde troligtvis på dålig
formutfyllnad och/eller separation i betongen.
Den befintliga träsponten och -pålarna var täckta med organiskt material som inte tvättades bort innan gjutningen. Innan gjutningen startade föreslogs det att sponten och pålarna skulle tvättas rent, men detta gjordes aldrig då konstruktören inte ansåg att det var nödvändigt. Funderingar uppkom efter gjutningen om det organiska materialet kunde ha varit en orsak till gjutskadorna.
6.2 Projekt 2, Samsöviken
Följande information kommer från intervjuer med projektchef, platschef och arbetsledare på projektet på Samsöviken samt från egna observationer under två gjuttillfällen. Förutom provtagare och
pumpmaskinist var även annan personal från Swerock på plats vid ett av tillfällena och hjälpte till med att svara på frågor.
6.2.1 Om projektet
Detta projekt gick ut på att rusta upp och förstärka en ca 400 meter lång kaj för att kunna bygga ett promenadstråk samt utöka antalet båtplatser vid kajen. Kajlinjen spontades och därefter göts en krönbalk. Vattnets djup längs kajen varierade men vid besöken på arbetsplatsen var vattenståndet ca 1 meter.
Bild 12 - Den nya kajkonstruktionen under arbetets gång Bild 13 - Den undervattensgjutna
betongkonstruktionen som fortsätter upp över vattenytan
6.2.2 Utförandet
Gjutningarna var uppdelade i etapper och genomfördes vid 25 olika tillfällen. Betongen som användes var en frostbeständig SKB, alltså en SKB med lufttillsats, eftersom konstruktionen gick upp över vattenytan. Gjutningarna på detta projekt gick till på samma sätt som på det föregående projektet, alltså att betongen pumpades ner i vattnet genom ett gjutrör med en undervattensventil.
Dykare deltog vid samtliga gjutningar, både vid formbyggnaden och under själva gjutningen för att hjälpa till att kontrollera formen. Under båda tillfällena som projektet besöktes utfördes gjutningarna på ett så pass grunt vattendjup att dykaren kunde stå upp och kontrollera formens täthet samt armera nästa form med överkroppen ovanför ytan.
Vid varje gjuttillfälle testades betongen för att kontrollera att betongen var godkänd och hade de egenskaper som beställts.
Bild 14 - Lufthalten i betongen mäts
Betongen var beställd med flytsättmått 600 mm, alltså att diametern på den utflutna betongen skulle vara 600 mm. Detta mått togs och en bedömning gjordes om det var godkänt eller inte. Även en okulär bedömning gjordes av hur betongen såg ut och om den visade antydan till separation. Om betongen inte var bra nog att gjuta med användes den inte utan bilen skickades tillbaka till fabriken.
Bild 17 -Betong som visar tendens till separation Bild 18 - Stabil betong
Bild 17 visar ett dåligt flytsättmått, eftersom det är för stort och visar tendens till separation.
Diametern är 700 mm men borde för denna gjutning vara ca 600 mm. Bilden visar tydligt att ballasten inte följer med cementpastan ända ut i kanten, vilket innebär att betongen inte är tillräckligt homogen och kommer med stor sannolikhet att separera vid gjutningen. Flytsättmåttet på bild 18 är bättre då det visar en betong med en jämn fördelning mellan ballast och pasta.
Samma kontroller som gjordes på arbetsplatsen hade även utförts på fabrik innan betongen skickades. Provtagaren hade kontinuerlig kontakt med fabriken där varje lass beskrevs utifrån de kontroller som utförts, för att se hur betongen förändrats på väg till arbetsplatsen. Om något av testerna visade att betongen hade oönskade egenskaper, exempelvis att den var på gränsen till för lös, justerades detta på fabriken. Ett problem med detta är att nästa bil troligen redan skickats från fabrik och att det då dröjer två eller flera bilar innan betongen med justerat recept kommer till arbetsplatsen.
sammansättningen av betongen på fabrik, vilken var att mängden flyttillsatsmedel minskades för att uppnå ett mindre flytsättmått. Detta gav en styvare och trögare betong.
Bild 19 - Skummande betong Bild 20 - Skummande betong på ena sidan av
sponten
Bilderna ovan är från två olika gjuttillfällen när betongen skummat. På bild 20 har betong endast gjutits på den vänstra sidan av sponten. Gjutningen fortsatte sedan i vattnet på den andra sidan, och slutligen göts betong upp över sponten i torrhet.
Vid något gjuttilfälle uppstod andra problem än skum under utförandet. Betongen visade stor
separation precis efter den pumpats ner i formen. Ballasten hade sjunkit ner och cementpasta hade lagt sig på ytan. Den vattniga cementpastan som lagt sig på ytan togs bort tills en mer homogen betong visades och gjutningen fortsatte.
6.3.3 Gjutresultat
Precis som på det föregående projektet fick den största delen av gjutningarna bra resultat.
Bild 21 - Skum som stelnat på toppen av betongen Bild 22 - Skum som stelnat på toppen av betongen
När formen revs upptäcktes separation i betongen på några enstaka ställen. Det syntes genom att betongen skiktat sig och att ballasten lagt sig i olika lager. Orsaken till detta misstänktes vara att betongen vid dessa gjutningar varit för lös. Separation i betongen är något som kan påverka hållfastheten hos konstruktionen negativt och därför togs borrprover på dessa ställen för att se hur betongen såg ut runt armeringen. Svar på proverna tar ca 4 veckor och hade därför under platsbesöket inte kommit än. Det är viktigt att det finns både cementpasta och ballast runt armeringen för att den ska kunna verka på rätt sätt. De skador som uppkommit på betongens yta till följd av separation reparerades genom att den dåliga betongen vattenbilades bort och ny betong göts.
6.3 Projekt 3, Frihamnen
Här gjordes inget platsbesök då projektet redan var avslutat. En intervju hölls med personensom varit platschef på projektet som berättade om utförandet och resultatet av projektet. Även platschefens tidigare erfarenheter av undervattensgjutningar berördes under intervjun. Informationen nedan kommer från denna intervju.
6.3.1 Om projektet
Projektet låg i Frihamnen där det uppstått problem med en spontkaj. De stora fartygen som lägger till i hamnen gör att materialet på botten rörs runt och det bottenmaterial som legat närmast sponten hade spolats bort. Detta ledde till att sponten frigjorts och det hade bildats gropar in mot sponten som ökade risken för sättningar i kajplanet. För att säkerställa kajen jämnades botten till, varpå en 60 cm tjock betongplatta göts på botten längs sponten. Plattan gick ut 10 meter från sponten och göts 273 meter lång, i en sen kvarsittande form. Hela gjutningen skedde under vatten på ca 10-12 meters djup, till skillnad från de två tidigare projekten där konstruktionen fortsatte upp i skvalpzonen och över vattenytan.
6.3.2 Utförandet
Gjutningen utfördes i tre etapper, alla tre ungefär lika stora. Den största gjutdagen göts 700
kubikmeter betong. Med anledning av den stora mängden betong avsattes två betongfabriker till detta projekt de dagar då gjutningar utfördes. Detta innebar att fabrikerna endast blandade betong till detta projekt under dagen och att betongbilarna endast innehöll samma betong, istället för att betongen i bilarna riskerades att blandas med en annan typ av betong som varit i bilen innan.
Flytsättmått togs på de första lassen betong som kom till arbetsplatsen och alla lass blev godkända och kunde användas. Betongen var beställd med ett högt flytsättmått på 700 mm, alltså ganska lös betong. Detta skulle kunna medföra risk för separation i betongen, men det var inte ett problem här då
betongen inte hade några större krav på hållfasthet eftersom konstruktionen inte skulle bära upp någon last. Eftersom betongen skulle flyta ut över stora ytor var det här fördelaktigt med en lösare betong. Mått på lufthalten i betongen togs inte på detta projekt då betongen inte behövde ha något
luftporsystem. Detta eftersom det inte fanns krav på att betongen skulle vara frostbeständig då den göts helt på frostfritt djup.
Swerock och Peab la gemensamt upp gjutplaner för de olika etapperna på ett startmöte. Två pumpar användes samtidigt på grund av den stora mängd betong skulle gjutas. Gjutrören placerades bredvid varandra och förflyttades i samma riktning.
Bild 23 - Betongpumparna placerade bredvid varandra
6.3.3 Gjutresultat
Resultaten av gjutningarna på detta projekt blev bra. Då formen inte togs bort, samt att hela konstruktionen är belägen under vattenytan, är det svårt att svara på hur betongens yta ser ut. Detta spelade dock inte någon roll på detta projekt då syftet med konstruktionen endast var att förhindra att bottenmaterialet skulle sköljas bort och frilägga sponten.
6.4 Svårigheter med undervattensgjutning
Nedan följer information från intervjuer och samtal med följande personer. Intervjuer hölls mellan 2018-03-22 och 2018-04-27.
Staffan Carlström, produktchef för Swerock AB
Pelle Hansson, VD på Svenska Undervattensentreprenader AB
Mikael Johansson, byggledare och teknisk konsult vid undervattensgjutningar på Askrå AB. Har skrivit det nya (sedan 2017) utbildningsmaterialet för undervattenskursen på CBI Betonginstitutet. Erik Persson, säljchef på Swerock AB
Thommie Östman, kalkylingenjör på Peab AB
Information är även hämtad från kursmaterial till CBIs kurs i undervattensgjutning. Detta material består av föreläsningsanteckningar från ett flertal olika personer. Till dessa källhänvisas med namn på föreläsare.
6.4.1 Planering inför gjutning
Planeringen inför en undervattensgjutning är mycket viktig menar både Johansson och Persson. Om det finns brister i planeringen är risken stor att utförandet inte blir bra vilket med stor sannolikhet påverkar gjutresultatet. Det krävs en noggrann förberedelse inför själva utförandet, men även en bedömning av möjliga risker under gjutningens gång. Anledningen till att detta är extra viktigt vid den här typen av arbete är att när gjutningen väl är igång går den oftast inte att avbryta utan att
konstruktionens kvalitet påverkas. De problem som uppstår måste alltså lösas omgående. Om det finns en medvetenhet kring detta och en plan för lösningar på problem är chansen större att gjutningen kan flyta på bra trots störningar längs vägen.
Hansson menar att hela kedjan är mycket viktig, från betongleverantör till dykare, och att det är viktigt att alla är insatta i projektet. Detta gäller allt från planering och utförande till besiktning och eventuell reparation. Att dykarna är väl insatta i projektet är nödvändigt då de utför en stor del av arbetena inför och under gjutningen. Dykarnas kunskaper är viktiga och de måste ha erfarenhet av allt anläggningsarbete på land för att kunna utföra samma arbete under vatten, anser Östman.
Nedan följer ett antal punkter som enligt Carlström är viktiga att tänka på vid planeringen inför en undervattensgjutning.
- Det måste finnas en lämplig uppställningsplats för pumpen. Betongbilarna ska lätt kunna ta sig till och från pumpen samt att pumpmasten ska nå hela området som ska gjutas.
- Utrymme måste finnas för provtagning av betongen. Betongbilarna ska lätt kunna backa till platsen.
- Formen behöver vara byggd på rätt sätt och ge möjlighet till att ta bort slam och skräp under gjutningens gång.
- Intervallen mellan betongbilarna behöver tänkas igenom och planeras.
En fråga som ställdes till Carlström var hur han ser på betongleverantörens medverkan i planeringen inför en undervattensgjutning. Han svarade att betongleverantören kan bidra med sina erfarenheter och ge respons på entreprenörens gjutupplägg. Betongen är inkluderad i planeringen och där kan de bidra med både sin kunskap om betong som material, samt om erfarenheter av att gjuta med just SKB under vatten.
Det finns alltså enligt Carlström en poäng i att låta betongleverantören vara med under planeringen av en gjutning. Johansson håller med om detta och menar att många på Swerock har mycket kunskap och erfarenhet av undervattensgjutningar som kan vara till fördel i planeringsskedet.
Johansson menar även att bortsett från svårigheterna med att planera en avancerad gjutning så är en extra svårighet att det finns fler parametrar att ta hänsyn till vid en undervattensgjutning, utöver själva gjutningen. Väder, fartygstrafik, långa transporter för betongbilarna och dykarens kunskap och erfarenhet spelar stor roll för resultatet. Både fartygstrafik och väder är omständigheter som har stor inverkan på dykarens arbetsmiljö och är därför nödvändiga att planera arbetet efter. Vid planering av det tidsintervall som betongbilarna bör ha under gjutningen krävs vetskap om hur mycket betong betongstationen kan leverera per timme samt vilken stighöjd betongen ska ha i formen. Vid denna planering måste, så gott som möjligt, hänsyn tas till den trafik som kan uppstå och riskera att
leveransen fördröjs. Det är av stor vikt att entreprenören har en bra dialog med betongstationen för att i ett tidigt skede kunna identifiera möjliga fel och åtgärder för dessa.
6.4.2 Form
Formen som används vid undervattensgjutning är betydelsefull för både utförande och resultat. Den måste vara helt tät och klara formtrycket. Det är fördelaktigt för formtrycket att formen befinner sig i vatten då det omgivande vattentrycket på utsidan av formen motverkar till en viss del. I formskarvarna är det vanligt att cementpastan tränger igenom, vilket kan leda till separation som måste repareras. Detta gör det extra viktigt att formen är helt tät, menar Östman.
Johansson höll med till viss del men ville även belysa att en form i vatten utsätts för andra
Denna rapport är avgränsad till gjutningar med SKB, men Johansson anser att en undervattensbetong med auv-medel är stabilare och lättare att gjuta med. SKB har en tendens att flyta ut väldigt snabbt i formen vilket gör att risken för att den vaskas ur är stor. Risken för dålig betong är större med SKB än med en undervattensbetong, men en SKB med lufttillsats är mer stabil än en SKB utan lufttillsats. För gjutningar av konstruktioner som går upp över vattenytan är SKB ett bra alternativ då den kan göras frostbeständig. För konstruktioner helt under vatten som ska uppta en statisk last är dock
undervattensbetong med auv-medel att föredra, menar Johansson. Ett tredje alternativ är att använda en undervattensbetong som är frostbeständig. Detta tycker Johansson är ett mycket bra alternativ, den är däremot mycket dyrare än resterande betongsorter. Om betongen inte är kostnadsdrivande i
projektet är det denna typ av betong som bör användas, menar han, då den är mycket stabil och går att gjuta med i skvalpzonen. SKB är däremot inget dåligt alternativ, så länge den testas ordentligt. En stor svårighet med färsk betong generellt är att det är ett levande material som inte alltid beter sig som förväntat. Trots att betongen är beställd och tillverkad med vissa specifika egenskaper finns det inga garantier att betongen ser ut på samma sätt som den gjorde i fabrik när den anländer till
arbetsplatsen. Persson tog upp detta vid en av gjutningarna som nämns i rapporten och menade att detta är komplext och att det finns många faktorer som påverkar betongen. Vad för typ betong som har varit i bilen innan är en faktor, och vad den betongen innehållit för olika tillsatsmedel. Betongen från två betongbilar som kommer till arbetsplatsen direkt efter varandra, och som har samma recept, skulle därför kunna ha olika egenskaper. En stor svårighet är alltså att betongen förändras på väg från fabriken till arbetsplatsen, och hur denna förändring blir går inte att svara på i förväg. Detta skulle kunna vara en bidragande faktor till att gjutningen i Frihamnen gick bra, att bilarna under gjutdagen endast innehöll samma typ av betong.
Flytsättmåttet på SKBn kan varieras något beroende på vad betongen ska användas till. Är formen väldigt smal kan det vara fördelaktigt med ett högt flytsättmått, alltså en lösare betong, för att
betongen ska flyta ut ordentligt menar Hansson. Johansson tyckte utifrån sina erfarenheter att SKB vid undervattensgjutningar alltid bör vara 670 mm ± 20 mm. Ett för litet flytsättmått gör att betongen inte fyller ut formen ordentligt, vilket kan orsaka ojämna ytor på den färdiga betongen. Om flytsättmåttet är för stort kan det leda till liknande skador, att ytorna blir ojämna på grund att cementpastan
försvinner och bara ballasten blir kvar, alltså att det uppstår separation i betongen. Störst risk för dålig betong uppstår i hörnen av formen.
När flytsättmåttet tas ges möjlighet att se om betongen visar antydan till separation. Att göra en bedömning av betongen med detta avseende och besluta om den ska användas eller inte är svårt. Har gjutningen påbörjats och det kommer en bil med betong som inte är tillräcklig bra måste en
riskbedömning göras. Vad kan ge störst skada - att gjuta med en betong som riskerar att separera, eller att riskera ett längre gjutavbrott? Flera av de intervjuade är överens om att detta är en svårighet. Carlström menar att det är viktigt att entreprenören i detta skede har rätt kunskaper och kan tolka flytsättmåttet på rätt sätt. När detta görs hade det även varit bra att ha en kunnig tekniker från betongleverantören på plats, då denne kan hjälpa till att avgöra om betongen är tillräckligt bra eller inte. Johansson fick frågan om hur man ska resonera kring dålig betong och om det är värt att ta ett gjutuppehåll. Han vände på frågan; är det värt att gjuta med dålig betong? Han menade att detta troligen leder till större problem då det både är kostsamt och tidskrävande att ta bort och åtgärda dålig betong. Betong som separerat har dålig hållfasthet, beständighet och frostbeständighet och måste bytas ut. Frågan ställdes hur det kommer sig att det ändå gjuts med dålig betong. Både Johanssons och Perssons svar på detta var att det kan handla om bristfällig erfarenhet och kunskap hos personen som bedömer betongen.
