URLAKNING AV BETONG MED ELEKTRISK MIGRATION OCH FRYSNING UNDER TVÅNG

Sammanfattning: Titel: Urlakning av betong med elektrisk migration och frysning under tvång Författare: Kristoffer Karlsson Handledare: Katja Fridh, Avdelningen för Byggnadsmaterial, Lunds Tekniska Högskola, Lund Extern handledare: Per Mårtensson, Svensk Kärnbränslehantering AB, Stockholm Examinator: Lars Wadsö, Avdelningen för Byggnadsmaterial, Lunds Tekniska Högskola Problembeskrivning: Den dagen då Slutförvaret För kortlivat Radioaktivt avfall, SFR, i Forsmark försluts så kommer även pumparna att stängas av. Detta leder till att anläggningen kommer att stå under vatten och kommer efter lång tid att bli vattenfylld då grundvattennivån stiger. När vatten kommer i kontakt med betong så påbörjas en så kallad urlakning, det vill säga att vatten tar med sig vissa joner från ett annat ämne. I fallet med betong är det kalcium i form av kalciumhydroxid som först försvinner i och med kontakten med vattnet. Ett scenario är att om cirka 10 000 år så kommer landsområdet där anläggningen SFR finns vara täckt av permafrost, det vill säga när marktemperaturen är under 0 ˚C under ett år. Permafrosten orsakar en isbildning inuti den urlakade betongen vilket orsakar spänningar som betongen måste klara av att ta hand om. Tidigare studier är ej överens om hur betongen kommer klara av dessa spänningar, vilket är grunden för fortsatta studier i detta examensarbete. Syfte: Syftet med detta examensarbete har varit att få en ökad förståelse över hur betongen i SFR, närmare bestämt bergssalen BMA, kommer att reagera på en framtida permafrost efter att betongen har blivit urlakad på kalciumhydroxid. Metod: Examensarbetet påbörjades med en litteraturstudie för att få förståelse för hur tidigare urlakningsförsök med hjälp av elektrisk migration, samt tidigare försök till frysning under tvång har studerats. Därefter upprättades det egna försök med vissa justeringar (som att använda silikonrör istället för asfaltstejp) för att urlaka provkroppar i betong med hjälp av elektrisk migration. När provkropparna hade urlakats i ett visst antal dagar så vattenmättades de innan de placerades i en stålcylinder tillsammans med omgivande grus och vatten. Detta för att på något sätt efterlikna de verkliga förhållanden som kommer ske i SFR när permafrosten slår till. Frysningen skedde under 150 timmar från 0 ˚C till -10 ˚C. Efter att provkropparna hade utsatts för både urlakning med elektrisk migration och frysning uppskattades betongens strukturförändringar med hjälp av gångtid med ultraljud, svepelektronmikroskop och porositetsberäkningar. Slutsatser: • Studien lyckades att återskapa Dr Babaahmadi försöksuppställning och urlaka betongprov till olika grad. • Gångtiden med ultraljud ökar i snitt med 27% efter urlakning och 9% efter frysning • Porositeten ökar på grund av urlakning och frysning i snitt med 23,5%. • Isbildning sker mellan 0˚C och -3˚C. • Provkropparna håller ihop trots svår urlakning och frysning.