Sprutbetongens hållfasthetstillväxt

Vid användning av sprutbetong som bergförstärkning är det viktigt att denna utvecklar en tidig hållfasthet för att undvika skador på grund av rörelse i berget, krymprörelser i betongen och vibrationer från bergsprängning. Accelerator tillsätts för att momentant göra sprutbetongen stel och denna bidrar också till att det i den färska betongen snabbt bildas en materialstruktur av kalciumsilikathydrat eller ettringit.

Den verkliga hållfasthet som utvecklas med tiden kommer att bero på cement-hydratisering inuti denna struktur som har skapats av acceleratorn. Sprutbetongens sammantagna förmåga att agera effektiv bergförstärkning redan från tidig ålder beror på hur dess hållfasthetsegenskaper utvecklas relativt varandra. För sprutbetong är dock den viktigaste materialegenskapen förmågan att bilda en stark bindning med berget.

En provserie med sprutade provkroppar ingår, där betongmixens sammansättning, mängden accelerator och sprutavståndet varieras. Hållfasthetsutvecklingen ska observeras under de tre första dygnen och kompletteras med provning av sparade provkroppar då sprutbetongen har närmat sig hårt tillstånd. Den ökade kunskapen om sprutbetongens hållfasthetstillväxt kommer att kortsiktigt ge en säkrare tunnelbyggnadsprocess, med tids- och kostnadsbesparingar samt ökad säkerhet under byggtiden. Långsiktigt fås en sprutbetong med högre kvalitet vilket leder till mindre behov av driftsavbrott och reparationer, en längre teknisk livslängd och i stort ett mer uthålligt byggande och förvaltande av tunnlar.

Studien syftar till att undersöka inverkan av faktorer som påverkar kvaliteten hos sprutbetong. Här studeras våtsprutad betong anpassad till tunnelbyggande i hårt berg. Särskilt fokus kommer att vara på sprutbetongens tidiga hållfasthetstillväxt, och då speciellt avseende dess vidhäftning mot berg-underlaget. Utvecklingen av vidhäftnings- och draghållfasthet hos betongen är avgörande för hur tjocka lager som kan sprutas i en omgång, men av praktiska skäl används ofta tryckhållfastheten som ett kvalitetsmått eftersom denna är den enklaste materialparametern att mäta för ung och för hårdnad sprutbetong. Det som är speciellt intressant är hur praktiska åtgärder och anpassningar i samband med blandning och sprutning av betongen kommer att påverka uppbyggnaden av dess kvalitet och hållfasthetsegenskaper. De faktorer som är möjliga att variera och testa är förhållandet mellan mängden cement och andelen alternativa bindemedel i betongmixen, samt sprutavståndet och mängden tillsatt accelerator, där de två senare kan väljas och regleras under betongsprutningen.

Deltagare

Anders Ansell är professor i betongkonstruktioner vid Kungliga tekniska högskolan, specialiserad på avancerade betongkonstruktioner och material, konstruktionsteknik och konstruktionsdynamik och en av de huvudsakliga forskarna i studien.

Under de senaste 15 åren har Anders handlett ett tjugotal doktorander och leder för närvarande en forskargrupp inom området betongkonstruktioner. Pågående projekt är inom områdena bbetongkonstruktioner och projekteringsmetoder, betongmaterial, bergstöd och sprutbetonganvändning, anläggning och underhåll av infrastruktur, mätningar och övervakning samt betongkonstruktioner för vattenkraftsindustrin

Anders arbetar tillsammans med Fadi Jameel, Andreas Sjölander, Erik Nordström och Annika Gram och stöds av en referensgrupp bestående av Alf Nilsson, Iad Saleh, Lars Olof Bryne, Anders Selander, Gustav Cederholm och Patrik Vidstrand.