Slutrapport

Projekt:

Reparation och förstärkning av betongkonstruktioner med korroderad armering

Sammanfattning:
Projektet startade 1 augusti 2019 och avslutades 30 september 2022. Vi har studerat
lämpliga reparations- och förstärkningsmetoder för slakarmerade balkar. Arbetet har
huvudsakligen utförts inom ett doktorandprojekt (Jincheng Yang, disputerade i mars 2021)
och två examensarbeten (Milan Gotame och Carl Lindqvist Franklin under våren 2021, samt
Akash Roshan och Omar Darwish under våren 2022).
En försöksserie om tio balkar har utförts, se Yang (2021) och Yang m.fl. (2021). Två balkar
fungerade som referensprov: de var oskadade armerade betongbalkar utan förstärkning. De
övriga åtta balkarna förbelastades så att de erhöll böjsprickor och exponerades därefter för
accelererad korrosion. Två av de skadade balkarna var inte förstärkta, tre var förstärkta med
glasfiberkompositlaminat och tre med kolfiberlaminat på balkarnas undersidor. På de sex
förstärkta balkarna installerades dessutom omslutande kolfiberlaminat i U-form, lutande i
förankringszonerna och vertikala längs spännvidden. Balkarna belastades till brott i
fyrpunkts-böjning. Därefter togs armeringen ut och dess lokala korrosionsnivå längs
stängerna utvärderades med 3D-skanningsteknik. Korrosionsmönstret varierade längs
stängerna med lokal gropkorrosion i närheten av böjsprickorna, på ett liknande sätt som vid
naturlig kloridinitierad korrosion i böjspruckna konstruktioner. Gropfrätningarna
försämrade balkarnas last- och framförallt deformationsförmåga väsentligt för de
korroderade balkarna jämfört med de oskadade. Förstärkningsåtgärderna var effektiva i att
förbättra bärförmåga och böjstyvhet, trots genomsnittliga korrosionsnivåer på 20 %, lokala
korrosionsnivåer upp till 57 % och upp till 1,9 mm breda korrosionsinducerade sprickor.
Deformationsförmågan förbättrades dock inte märkbart.
I ett första examensarbete utfördes icke-linjära finita elementanalyser av de provade
balkarna, se Gotame och Lindqvist Franklin (2021) och Gotame m.fl. (2022). En
modelleringsmetod som inkluderar effekten av den korrosionsinducerade sprickorna och
vidhäftning mellan olika material i 3D-analyser togs fram och validerades genom
jämförelser med de provade balkarna. Därigenom kan analyserna beskriva, och vi kan bättre
förstå, de komplexa brottmoderna som styr verkningssättet. I ett uppföljande examensarbete
användes den utvecklade modelleringsmetoden för att undersöka ytterligare varianter av
förstärkningsåtgärder (Darwish och Roshan 2022). Variationer av parametrar studerades,
som spännvidd, balkbredd, korrosionsskadornas omfattning och konfiguration av vertikala
och lutande omslutande kolfiberlaminat i U-form. Analyserna bekräftade att
förstärkningsåtgärder med kolfiberlaminat på balkens dragna sida kombinerad med
omslutande kolfiberlaminat i U-form är effektiva, och kan användas för att förbättra
bärförmåga och böjstyvhet för varierande geometrier och skador. Lutande omslutande
kolfiberlaminat i U-form i förankringszonerna bidrar till betydligt högre kapacitet, medan
omslutande kolfiberlaminat i U-form för övriga delar inte hade någon större effekt i


Sid 2(4)
analyserna. Det vore önskvärt att utföra uppföljande provningar för att säkerställa detta
resultat experimentellt. Återigen är det dock viktigt att påpeka att balkens
deformationsförmåga, som reduceras kraftigt om det finns djupa gropfrätningar på
armeringen, inte förbättras i någon av de undersökta förstärkningsåtgärderna.



Vi har kartlagt befintlig litteratur, och konstaterat att det för oskadade konstruktioner finns
väl beskrivna råd och normer. Dessutom kommer förstärkning att täckas i den kommande
normen Eurocode 2. Däremot saknas råd och normer för reparation och förstärkning av
korroderade konstruktioner. Följande punkter är viktiga att beakta:
 Åtgärder som borttagning av betong i förankringsregioner (inklusive skarvregioner)
samt utbyte av armeringen kräver avlastning för att bära befintliga laster (som
egenvikt och eventuella andra laster) under ombyggnadsfasen.
 Deformationsförmågan reduceras dramatiskt vid djupa gropfrätningar som kan
uppstå vid kloridinducerad korrosion. Förmågan att omfördela laster, exempelvis
mellan spann i kontinuerliga balkar, försämras därför avsevärt, och risken för sprött
brott ökar.
För att kunna ta fram heltäckande råd och normer för reparation och förstärkning av
korroderade konstruktioner behövs förbättrad kunskap inom följande områden:
 Metoder för att dimensionera omslutande förstärkningsåtgärder saknas. Till
exempel: hur många fiberlaminat i U-form krävs, och vilka dimensioner?
 Metoder för att kartlägga detaljerad information om korrosionsmönster i befintliga
konstruktioner saknas.
 Metoder för att återställa deformationsförmågan för konstruktioner med armering
skadad av gropfrätningar saknas.
Vi rekommenderar att kommande insatser inom forskning och utveckling inom området
fokuserar på dessa angivna områden.

Länk till publikation i fulltext (pdf-fil, 140,9 kB. Öppnas i nytt fönster)

Författare: Karin Lundgren
Utgivare: Chalmers
Utgivningsdatum: 2022-12-16
Diarienummer: TRV 2019/64827
Antal sidor: 4
Språk: Svenska
Kontaktperson: Ebbe Rosell, UHtab
Beställ från: Chalmers