Hydratationssprickor i väggkonstruktioner av betong: sprickriskklassificering för WSP Byggprojektering

Sammanfattning: Hydratationssprickor i betong behandlas vanligtvis vid arbete med grövre
konstruktioner. Det är av stor vikt att behandla dessa även i tunnare
konstruktioner såsom väggar i hus och industrier, Bernander (1998).
Uppkomna sprickor kan bland annat påverka konstruktionens hållbarhet,
beständighet, ljudisolering, täthet, utseende och komfort, Bernander
(1998). På grund av detta är det viktigt att i ett så tidigt skede som
möjligt kunna bedöma om risk för sprickbildning föreligger.
Examensarbetet behandlar riskklassificering av hydratationssprickor i
vägg-konstruktioner av betong och har utförts på uppdrag av
konsultföretaget WSP Byggprojektering
Hydratationssprickor beror på flera olika orsaker, men grunden till
sprickornas uppkomst är den värmeutveckling som sker då betongens
huvudkomponent cement kemiskt reagerar med vatten. Under värmeutvecklingen
och den därpå efterföljande avsvalningen sker volymförändring. Om
volymförändringen under avsvalningsskedet förhindras kommer tvångskrafter
att uppstå i betongen. Då dessa krafter överskrider betongens hållfasthet
kommer sprickor att uppstå. Trots att det är ett välkänt faktum att det i
betongkonstruktioner, till följd av volymförändringen, uppstår spänningar
sker det alltför ofta att nygjutna konstruktioner spricker, Nilsson (2003b).
I detta arbete presenteras en sprickriskklassificering, där väggens
användnings-område ligger till grund för vilken säkerhet som används vid
sprickriskbedömning. Det klassificerade sprickriskkriteriet grundar sig på
WSP Byggprojekterings klassificering av olika väggklasser. Väggens
klasstilldelning beror på vilken konsekvens en spricka i väggen har. Målet
är att skapa en tydlig och lättanvänd sprickriskbedömningsguide. Detta har
utförts genom ett stort antal simuleringar i datorprogrammet ConTeSt Pro
(1999). I dessa simuleringar har betongens hållfasthetstillväxt och
uppkomna töjningar simulerats för olika väggkonstruktioner. Simuleringarna
har utförts för två olika cementsorter, bygg- och anläggningscement, under
olika omgivningstemperaturer och olika initialtemperaturer på den färska
betongen, samt med olika mått på konstruktionen. De uppkomna töjningarna
har jämförts med uppnådd brottstöjning i ett kritiskt tvärsnitt på väggen.
Jämförelsen leder fram till en spricksäkerhetsfaktor som kan användas vid
bedömningen av vilken väggklass som väggen uppfyller. Då anläggningscement
är välanvänt inom framförallt brobyggnad, finns uppmätta materialegenskaper
för denna cementsort. Detta är däremot inte fallet för byggcement för
vilken det i dagsläget saknas exakta mätserier. Därför har
materialparametrar för byggcement uppskattats av Professor Jan-Erik
Jonasson vid Luleå tekniska universitet.
Resultaten från simuleringarna presenteras i tabeller där uppfylld
väggklass anges för respektive simuleringsförutsättning. Simuleringarna har
tydligt visat att sprick-risken ökar då gjutetappens längd eller väggens
tjocklek ökar. Därtill har det visats att då skillnaden mellan
omgivningstemperaturen och betongens initialtemperatur ökar, ökar även
sprickrisken. Med detta i åtanken kan konstruktören under projekterings-
skedet och entreprenören under entreprenadskedet med enkla åtgärder skapa
förutsättningar för att undvika att hydratationssprickor uppkommer i
konstruktionen.