Forhold som vurderes og inspiseres av Mecamo Consulting AS – i hht. NS 3424
I løpet av betongens levetid vil den endres. Endringene skjer gjennom hele livssyklusen og etter en tid er det synlige skader. Skader er ikke noe som plutselig bare oppstår etter at det har gått mange år – de oppstår med en gang. Skal en betongstruktur ha et «godt liv» så må den vedlikeholdes jevnlig. Det er av stor betydning at vedlikeholdet er riktig. Hvis en betongstruktur vedlikeholdes riktig reduseres sannsynligheten for store vedlikeholdsprosjekter. Skadene kan være synlige, men også små og «usynlige». Alt dette er forhold som gir deg grunner til å gjennomføre en tilstandsvurdering før du tar fatt på å utbedre skadene. En tilstandsvurdering avdekker både de helt åpenbare grunnene for at du bør iverksette en rehabilitering – de synlige skadene, men også de usynlige og indre skadene.
En tilstandsvurdering kan angis på 3 nivåer.
Du som tiltakshaver må velge det passende nivået, men skal du igangsette rehabilitering og reparasjoner av en skadet betongstruktur, så er Nivå 2 et godt og typisk valg.
Under beskrives flere ulike metoder som kan benyttes innen de ulike nivåene. Struktur, alder og bruk er med på å bestemme hvilke metoder som velges. Metodene hjelper utførende å forstå avvikene og omfanget bedre slik at han kan gi deg et godt bilde av den tilstand din betongstruktur befinner seg i. samt i hvilken grad du bør igangsette tiltak og rehabilitering.
Gjennomgang av byggteknisk dokumentasjon, tegninger, beskrivelser
Bygningstegninger er en viktig forutsetning for å gjennomføre en god tilstandsvurdering av et bygg. Dette kan være originaltegninger av selve bygget med dimensjoner eller revisjoner av disse. Det kan være armeringstegninger som viser hvordan to vegger er skjøtt vinkelrett på hverandre med armeringsjern. I tillegg kan det finnes beskrivelser av utførelser. Jo eldre bygger er jo vanskelige er det fremskaffe tegninger og / eller annen dokumentasjon.
Det blir i tillegg stilt krav til byggherren om å inneha FDV-dokumentasjon for bygg i driftssituasjon. Ref. plan- og bygningslovens § 21-10 og byggtekninsk forskrift (TEK 17).
Visuell observasjon – beskrivelse av funn
En visuell observasjon er å beskrive objekt som undersøkes med referanse til et nystøpt og «feilfritt» objekt. Typiske forhold som kan observeres er; sprekker, riss, avskallinger, store skjevheter, misfarging, dårlig fordeling av tilslag i støpen, eventuelle støpereir, huller i overflaten over en viss størrelse, utvendig fukt samt direkte feil og mangler. Alle slike forhold er viktig å rapportere og beskrive kvalitativt da slike funn kan bidra til å angi bakgrunn for skader (årsaksforhold) samt at de bidrar til å bestemme det videre arbeid, dets styrke og retning. Flere av de forhold som finnes gjennom en visuell observasjon og beskrivelse kan også måles i forhold til en referanse slik at den kan beskrives kvantitativt.
Måling av riss, sprekker, avskallinger og hulrom
Riss, sprekker, avskallinger og hulrom finnes og beskrives under punktet over «visuell observasjon». Idet de er lokalisert og definert som et funn kan disse nå måles og beskrives kvantitativt. Sprekker nevnes ofte sammen med begrepet «riss» og har sin årsak fra flere forhold,
- Volumendringer i selve betongen er noe som pågår inne i betongen både ved herding og ved utveksling av fukt med omgivelsene [1]. Idet en betongstruktur er satt opp, og ofte forbundet med andre betongstrukturer, vil den holdes fast og forhindres fra fri bevegelse eller volumendring. En pågående volumendring sammen med en pågående fastholdning vil skape indre tøyninger og spenninger og derav forårsake synlige riss og sprekker. Volumendringer er forårsaket av indre prosesser som alkalireaksjoner [2], kjemisk svinn, autogent svinn eller selvuttørkingssvinn, plastisk svinn som oppstår når vann på den frie betongoverflaten fordamper og uttørkingssvinn som oppstår idet sement hydratiserer og redusert poreradius oppstår som følge av det. Redusert poreradius gir et større undertrykk i sementen, sterkere strekkspenninger og derav mer svinn.
- Nedbrytning av betongens egenskaper er noe som til dels pågår kontinuerlig. Det er særlig to indre prosesser som skaper store skader og som med det er av stor interesse. Disse er karbonatisering og kloridifisering. Prosessene omtales i større detalj lenger ned.
- Laster, som består av egenvekt og ytre laster, kan bidra til sprekker og riss rett og slett fordi de er for store i forhold til hva strukturen er dimensjonert for eller de kommer inn i andre retninger enn hva det er tatt høyde for under prosjekteringen av betongstrukturen. Alle muligheter for feil laster kan ikke beskrives her, men en feillast kan skyldes alt fra skjevheter i opplagringen av betongstrukturen, større nyttelaster eller sterkere vind- og snølaster enn hva det er tatt høyde for.
Riss og sprekker er ofte særegne og kan beskrive årsaksforholdet kun ved sitt særegne utseende. Det er derfor viktig at sprekker også beskrives godt før de måles da én av beskrivelsene ikke alene beskriver godt nok hva den underliggende årsaker for risset / sprekken kan være. Det er satt en grense for rissvidde i betong, R ≤ 0.4 mm (jmf. NS-EN 1992-1-1:2004). Den grensen er satt fordi riss, når R > 0.4 mm, regnes for å gå i gjennom betongen og inn til armeringen slik at fukt, salt o.a. lett kommer inn hvor det kan bidra til akselerasjon av korrosjon og videre skade.
Det er viktig er påpeke at riss i en struktur er normalt og som regel ikke et synlig bevis for en akutt og kritisk situasjon. Imidlertid, hvis en sprekk beveger seg eller endre størrelsesmessig, så er det et tegn på en påvirkning. En sprekk kan slik overvåkes gjennom jevnlige målinger.
Riss og sprekker måles kvantitativt (som regel) med en «rissviddemåler». Det kan også benyttes verktøy som skyvelærer og tolker. Størrelse og retning på risset rapporteres.
Saltutslag – måling av kloridmengde
Måling av salt inne i en betongstruktur kan måles i et laboratorium. Å finne den aktuelle saltmengden i en betongstruktur er nødvendig da klorider sammen med vann og oksygen forårsaker skader gjennom en kloridifiseringsprosess.
Hvor dypt salt er kommet inn i strukturen er derfor vesentlig da det forteller mye om hvor langt kloridifiseringsprosessen er kommet, hvor dypt salt har trengt inn in betongen fra yttersidene og hvor saltet befinner seg i strukturen. Med det siste menes at f.eks. i p-hus er det naturlig at det befinner seg salt nederst på søylene eller på nederst på veggene, men det er også av betydning å finne ut om enkelte områder av p-huset er mer skadet enn andre i.e. lokasjon.
Kloridifisering er en prosess som skjer ved tilgang på salt eller natriumklorid (NaCl2) fra vann og damp som trekkes kapillært opp betongstrukturen. Nedbrytningen skjer fordi de beskyttende og sterkt alkaliske forhold rundt betongarmeringen (armeringsjern) brytes ned. Resultatet er at armeringen korroderer og at rust dannes. Rust er voluminøst og vil sprenge den omgivende betongen vekk og slik forårsake avskalling og strukturelle skader.
En kloridprøve i f.eks. et garasjeanlegg utføres med drill og bor. Det bores til ulike dybder og støvet som kommer ut av de forskjellige boringene (dybdene) samles i hver sin pose og merkes (dato, lokasjon og dybde). Støvet sendes til laboratoriet hvor det kontrolleres mot tilstedeværelse av salt, eventuell saltmengde samt mot hvilken dybde det forefinnes salt i betongstrukturen. God kloridprøving og kartlegging gir derfor et godt inntrykk av de rådende forhold og hvor en skal lete etter skader i særdeleshet idet en entreprenør skal sette i gang med reparasjon eller rehabilitering.
Det er vesentlig å påpeke at det, som regel, vil være salt til stede i en betongstruktur. I tidligere tider ble salt benyttet i betongstøpen vinterstid for å senke vannet frysetemperatur. Slikt gjøres ikke i dag.
Under et visst nivå og dybde skaper salt ingen akutt situasjon eller skade. Imidlertid er det er greit å ha kunnskap om tilstedeværelsen av salt f.eks. i et p-hus samt mengde, slik at nivået kan sammenliknes med jevne mellomrom og tiltak, hvis nødvendig, kan iverksettes.
BOM-banking – kartlegging av hulrom
Det bankes på veggflater eller flater generelt for å detektere hulrom. Hulrom forekommer ofte mellom betong og puss eller mellom det ytre laget av armering og ytterside. Et hulrom detekteres av den hule lyden som oppstår idet det bankes lett og forsiktig med en hammer eller en annen hard gjenstand. En slik deteksjonsmetodikk refereres ofte også til som akustisk sondering.
Idet et hulrom er detektert markeres stedet funnet er gjort med f.eks. spray. Ved å banke jevnt og forsiktig rundt på en stor flate vil det fremkomme om et hulrom er lokalt eller om det forefinnes over hele veggen. En slik kartlegging vil gjøre det klart overfor i hvilket omfang en skade eller skadene forefinnes.
Karbonatisering – måling – restlevetid
Karbonatisering, er en prosess som skjer ved naturlig tilgang på karbondioksid (CO2) i den omgivende lufta der betongstrukturen står. Det er en langsom prosess hvor diffusjonshastigheten i snitt antas å ligge rundt 0.7 mm/år. Den dybden hvor karbonatiseringsprosessen har nådd betegnes karbonatiseringsfronten.
Kort fortalt skjer nedbrytningen fordi de beskyttende og sterkt alkaliske forhold rundt betongarmeringen (armeringsjern) brytes ned og endres gjennom kjemiske reaksjoner inne i betongen eller uttrykt i kjemiske termer – pH senkes i fra 12-13 til 9.5-9. Resultatet er at armeringen korroderer og at rust dannes. Rust er voluminøst og vil sprenge den omgivende betongen vekk og slik forårsake avskalling og strukturelle skader. Uten karbondioksid ville selvfølgelig slike indre nedbrytende prosesser gått svært mye saktere og den armerte betongen levd lenger.
Karbonatisering eller karbonatiseringsdybden finnes / måles umiddelbart ved at det lages et skår på det aktuelle stedet i betongstrukturen som skal undersøkes. Skåret (100 x 50 mm x 45 °) kan lages i hht. standard med dybde 25 mm eller det kan lages i ulike dybder, frem til standard oppnås. Skåret lages ved at det meisles ut på det aktuelle stedet. Idet skåret er laget blåses det frigjorte betongstøvet ved fra skåret slik at det blir «rent». Deretter sprayes en væske på og inne i skåret. Væsken reagerer kjemisk med stoffene i overflaten og endrer farge i den dybden hvor karbonatiseringsprosessen og med det, karbonatiseringsfronten er kommet.
Med restlevetid menes hvor lang tid det gjenstår før karbonatiseringsfronten har nådd inn til armeringsjernene og med et hvor mange år den aktuelle betongstrukturen har igjen som «frisk» struktur. Ved å anta en karbonatiseringshastighet på, si 0.7 mm/år så vil f.eks. en front 20 mm inn fra betongoverflaten, i en 25 mm overdekning, indikerere gjenstående levetid på ca. 7 til 7.5 år. Deretter fortsetter karbonatiseringsfronten fordi armeringsjernenes overflate, reduserer pH, ødelegger det beskyttende sjiktet og bereder forholdene for at korrosjonsprosessene kan aksellereres. Selvfølgelig vil det ta litt tid før rustproduktene rundt armeringsjernene blir så store at de presser vekk betongen som avskaller, men det er en prosess som må sees på særskilt og regnes derfor ikke inn i restlevetiden. Restlevetiden for nevnte eksempel er derfor 7 til 7.5 år.
Fasthetsmålinger – på stedet
Ulike typer betong har ulik fasthet. Fasthet er et kvantitativt uttrykk for hvor sterk betongen er i dermed i stand til å tåle de påkjenninger den skal utsettes for. Fasthet til nylig herdet (ny) betong måles i laboratorium ved kuber som lages i bokser for prøving eller det tas ut sylindriske kjerneprøver. Det er vesentlig å forstå at betong ikke bare er betong, men de er forskjellige med ulike egenskaper avhengig av type tilsetninger og mengder av disse. Derfor prøves ulike betonger i hht. ulike normer / standarder. For en gammel betongstruktur gjelder at denne også kan prøves i et laboratorium vha. kjerneprøver. Kjerneprøver omtales lenger ned.
For et umiddelbart svar på betongens fasthet benyttes i stedet for kjerneprøver en s.k. Schmidthammer. En Schmidthammer er et prøveapparat hvor et lodd bankes inn i betongoverflaten ved hjelp av en oppspent skruefjær. Returkraften leses av og blir et uttrykk for hvilken motstand (hardhet) som veggen yter. Er veggen bløt så returneres loddet i mye mindre grad enn hvis overflaten er hard og loddet «spretter» tilbake. En måling er ikke korrekt ved sammenlikning mot en laboratoriemåling, men har tilstrekkelig troverdighet hvis det tas mange prøver over et mindre område og gjennomsnittet beregnes. Prøven er tillegg mye raskere og billigere enn en prøve som må bringes til analyse i et laboratorium.
Kartlegging av armering og overdekning
Flere betongstrukturer er mangelfullt eller dårlig dokumentert. Idet prosessen rundt vedlikehold eller rehabilitering skal igangsettes oppstår som regel et behov for kunnskap om armeringen inne i betongstrukturen. Da den ikke kan sees må den finnes fra utsiden.
Det benyttes da et batterielektrisk verktøy som kan lese av tilstedeværelse av armeringsjern ved å sette opp et magnetfelt innover i betongstrukturen. Idet magnetfeltet omkranser armering vil det endre seg. I apparatet sitter elektronikk som kan fortelle om dybde ned til overflaten av armeringsjernet samt om dets diameter. Diameter fordi armering i all hovedsak består av stenger eller tråder som er sylindrisk runde og har en viss utstrekning. Fordi apparatet kan sette opp to lateralt like magnetfelt kan det også detektere symmetri eller asymmetri. Med symmetridelen i elektronikken kan dermed avstanden mellom to armeringsjern finnes. Med dybde, diameter, utbredelse og avstand er armeringen kartlagt.
Skjevheter og avvik – måling med laser
Gjennom mange år forkommer det bevegelser i en betongstruktur. Bevegelser kan skyldes setninger, forskyvninger i underlag, belastninger, nedbrytninger eller andre forhold. Skjevheter er ikke alltid like lette å se med kun øyet som verktøy. I stedet benyttes en laser. En laser måler helninger i forhold til både vater og lodd. Ved å stille laseren inn mot en horisontal eller vertikal kant (søyle e.a.) kan skjevheten finnes og kvantifiseres. Ved å måle den samme skjevheten over en lengre periode kan bevegelser fanges opp og ikke minst hastigheten som en bevegelse skjer ved.
Skjevheter er viktige å fange opp tidlig da de kan forårsake stor skade hvis de bare får stå og gå uten mottiltak.
Fuktighetsmåling i betongen
Det er flere ulike forhold knyttet til problemstillinger vedr. fuktskader på betonggolv som bl.a. depassivering av armeringsstål, frostbestandighet etc. Det er vesentlig at fuktigheten i betongen kommer ned på et aktabelt nivå i forhold til eventuelle belegg som skal legges oppå betongflaten. Relativ fuktighet eller RS er den faktoren som bør finnes.
Måling av RF kan gjøres metodisk vba. borehull. Det er imidlertid mange usikkerheter forbundet med en slik metode. Målingen skjer ved at det bores et hull i betongen der fuktigheten skal finnes. Et proberør settes ned i boringen og målingen kan igangsettes. For målingen benyttes det et apparat som overvåker aktiviteten i borehullet (Ø 8 mm). Det er svært viktig at det benyttes målesylindere tilpasset borehullet og sensor slik at målearealet kun blir i bunnen av hullet. Med det kan det oppnås en klar og definert måledybde. Videre fremheves viktigheten av å forsegle hull/sylinder. Bruk av elektrikertape ikke er godt nok [3]. Forskjellige urette forutsetninger, se figur under (A-E), gir et forkjært resultat. Målingen kan deretter gjøres over en lengre periode avhengig av hvor raskt RF stabiliserer seg. Etter stabilisering kan RF leses av.
Samtidig leses også rommet i nærheten av målingen av.
Kjerneboring – uttak av sylindere til fasthetsmålinger
En sylindrisk kjerne av betongen tas ut for prøving av betongens fasthet. Kjernes tas ut vba. en kraftig drill og et kjernebor. Bruk av apparatet representerer store krefter og det bør settes fast i underlaget med dyptgående bolter. Det benyttes et ID 90 mm bor. Lengdene som tas ut bør være, i laboratorieklar tilstand, 180 mm i.e. 2 x ID. Det bør tas ut flere kjerner fra samme sted samt fra forskjellige stedet avh. kartleggingsbehovet.
Tilstands- og konsekvensgrad
Byggverket eller ulike deler av byggverket beskrives med sin tilstand basert på tilstandsgrad og konsekvensgrad. Tilstandsgraden (TG) er et uttrykk for tilstanden som et byggverk eller en del / komponent har i forhold til det valgte referansenivået. Konsekvensgraden (KG) forteller om hva som kan inntreffe basert på tilstandsgraden byggverket eller delen av bygget befinner seg i. I bildet under er risikoen ved kombinert TG og KG forsøkt beskrevet med TG x KG.
GRØNT angir «Ingen fare»
GULT angir «Forhøyet fare – rehabilitering nødvendig innen en gitt tidsperiode»
RØDT angir «Høy faregrad. Bygget bør stenges umiddelbart inntil antatt truende forhold blir avklart.
Årsaksangivelser
Det finnes mange ulike årsaker og forhold til skader i og på en betongstruktur. Imidlertid er det stor forskjell på kritikalitet og omfang. Flere og typiske skader på betong kan leses om spesifikt.
Rapport – helhetlig og fyllestgjørende
Et godt eksempel på en rapport i hht. NS 3424 finner du under.
Referanser
- [1] Volumendringer og risstendens i betong. Av Øyvind Bjøntegaard v/ Statens vegvesen. Rapport nr.2565 – 2009.
- [2] Alkalireaksjoner – Karbonfiberforsøk Elgeseter bru. Erik V. Thorenfeldt v/ Statens veivesen. Rapport nr.2565 – 2015.
- [3] Fukt i betong – Målemetoder og uttørking, SINTEF v/ Stig Geving, Prosjektrapport nr. 4 – 2007.