0 Generelt

01 Innhold

Dette bladet gir oversikt over typiske skader og skademekanismer på betongkonstruksjoner i driftsbygninger i landbruket. Bladet skisserer aktuelle metoder for reparasjon og vedlikehold og angir generelle tekniske krav til betongkonstruksjoner (kvalitet, overdekning, rissvidde). Konstruksjoner som omtales, er surfôrsiloer, gjødselkjellere, spaltegolv og låvebruer. Målgruppen er tiltakshavere (bønder) og entreprenører samt byggetekniske konsulenter.

02 Henvisninger

Plan- og bygningsloven (pbl)

Teknisk forskrift til pbl (TEK) med veiledning

Forskrift om saksbehandling og kontroll i byggesaker med veiledning (SAK)

Melding HO-6/98 Driftsbygningar i landbruket. Temarettleiing. Statens bygningstekniske etat (BE)

Standarder:

NS 3420 Beskrivelsestekster for bygg, anlegg, installasjoner

NS 3424 Tilstandsanalyse for byggverk. Innhold og gjennomføring

NS 3473 Prosjektering av betongkonstruksjoner. Beregnings- og konstruksjonsregler

prEN 1504-9 Products and systems for the protection and repair of concrete structures. Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity. Part 9: General principles for the use of products and systems

Byggdetaljer:

520.026 Betongkonstruksjoners bestandighet. Konsekvenser av miljøklasse

520.035 Overdekning av armering i betongkonstruksjoner

520.061 Armeringskorrosjon

542.661 Overflatebehandling for betong

Byggforvaltning:

700.305 Tilstandsanalyse som grunnlag for vedlikeholdsplan

720.111 Tilstandsanalyse av betongkonstruksjoner

720.112 Skader på betongkonstruksjoner. Skadesymptomer, tilstandsgrader og utbedringsmåter

720.232 Armeringskorrosjon i betongkonstruksjoner. Utbedring av skader

1 Betong i landbruket

11 Generelt

Betong har lange tradisjoner som konstruksjonsmateriale i landbruket. Anslagsvis 40 % av de totale byggekostnadene for driftsbygninger med surfôrsiloanlegg går til betong [621]. Betongkonstruksjoner i landbruket eksponeres for store kjemiske belastninger i kontakt med for eksempel husdyrgjødsel og surfôrproduksjon. Påkjenningene bidrar til å bryte ned betongen og ødelegger betongens evne til å hindre armeringskorrosjon, som kan være kritisk for konstruksjonens bæreevne. Mange av de til dels omfattende skadene som registreres på betongkonstruksjoner i landbruket, skyldes uheldige byggetekniske løsninger, mangelfull utførelse og begrenset betongkvalitet. Stadig tyngre landbruksmaskiner og -utstyr har gitt økt belastning på landbruksbygningene og hyppigere sammenbrudd av konstruksjonsenheter. Slike sammenbrudd kan få dramatiske konsekvenser med tap av husdyr, lengre driftsavbrudd og forurensningsskader. Skadene er ofte ikke dekket av landbruksforsikringer.

12 Tilstandsanalyse

Å vente med vedlikeholdsarbeider til skader har oppstått, krever høy utbedringsberedskap og store disponible beløp. Hensikten med en tilstandsanalyse er tidligst mulig å fange opp skader som må utbedres. Jevnlige tilstandsanalyser og planlagt vedlikehold bidrar til å opprettholde bygningens tekniske standard og redusere vedlikeholdskostnadene i bygningens brukstid. Se også Byggforvaltning 700.305. Tilstandsregistrering kan utføres på tre nivåer. Hvilket nivå man velger, avhenger av hvor grundig tilstandsanalysen skal være og hva som er hensikten med den. I landbruket må tilstandsregistreringen planlegges slik at man har tilgang til de ulike betongkonstruksjonene. Siloer må f.eks. være tømt. Inspeksjon av gjødselkjellere kan kreve spesielt sikkerhetsutstyr på grunn av avgassing. Tilstandsregistrering av betongkonstruksjoner er behandlet detaljert i Byggforvaltning 720.111 og 720.112.

2 Generelle skademekanismer

21 Miljøbetingelser

211 Aggressivt miljø. Gjødsel og surfôr gir aggressive miljøbetingelser som utsetter eksponert betong for nedbrytning. Utsatte betongkonstruksjoner er surfôrsiloer, fôrbrett, gjødselkjellere og spaltegolv.

212 Husdyrgjødsel (bløtgjødsel) frigjør ulike gasser. De mest aktuelle med tanke på nedbrytning av betong er karbondioksid (CO2), hydrogensulfid (H2S) og ammoniakk (NH3). Kombinert med fuktighet, varme og bakterier kan hydrogensulfid bli omdannet til salpetersyre, som bryter ned sementpastaen i betongen, se pkt. 26.

213 Pressaft fra surfôr inneholder organiske syrer (pH < 7), for eksempel melkesyre, eddiksyre, propionsyre og maursyre. Typisk pH er rundt 4, dvs. at syrene bryter ned sementpastaen i betongen på samme måte som svovelsyre.

22 Armeringskorrosjon

De vanligste årsakene til armeringskorrosjon i betongkonstruksjoner i landbruket er:

– for liten betongoverdekning (uheldig armeringsplassering)

– for dårlig betongkvalitet i overdekningssonen (permeabel, utett betong)

Liten betongoverdekning kombinert med dårlig betongkvalitet gir hurtig initiering av armeringskorrosjon som følge av:

– karbonatisering av betongen, se pkt. 23

– inntrenging av klorider i betongen utenfra (urin fra husdyr, kraftfôr), se pkt. 24

– syreangrep som fjerner betongoverdekningen (surfôrsiloer)

Når stål korroderer, danner det seg rustprodukter med et volum som er to til sju ganger større enn stålets volum. Volumøkningen kan føre til:

– riss-/sprekkdannelse, ofte med utfelling av korrosjonsprodukter

– avskalling (når strekkfastheten i betongen er overskredet)

– redusert armeringstverrsnitt og dermed redusert bæreevne. Over tid vil faren for sammenbrudd øke.

Se også Byggdetaljer 520.061.

23 Karbonatisering

Karbonatisering er en naturlig prosess i betongen, som går ut på at karbondioksid (CO2) i luften trenger inn i betongen, reagerer med bl.a. kalsiumhydroksid Ca(OH)2 og danner kalsiumkarbonat (CaCO3) slik at betongens pH-verdi reduseres. Blir pH-verdien lavere enn ca. 9,5, kan armeringsstål korrodere dersom det er tilstrekkelig tilgang på fukt og oksygen. Først idet karbonatiseringsfronten når armeringen, starter selve armeringskorrosjonen.

Nedbrytning av husdyrgjødsel gir bl.a. økt konsentrasjon av karbondioksid (CO2) i luften, se pkt. 212. Dette kan føre til raskere karbonatisering av betongen i gjødselkjellere enn normalt. Se også pkt. 32.

24 Klorider

Klorider i betong kommer enten fra kloridholdige delmaterialer (tilslag, vann, tilsetningsstoffer) eller fra det ytre miljøet som for eksempel kraftfôr, urin og spendrypp.

Når klorider forekommer i tilstrekkelig mengde i betong, bryter de ned den korrosjonshindrende filmen på armeringsoverflaten og kan dermed initiere armeringskorrosjon. Hvor lang tid det tar før kloridinnholdet blir kritisk ved armeringen, avhenger av miljøet (fukt, kloridkonsentrasjon, oksygentilgang), betongkvaliteten og sementens kapasitet til å binde klorider. Høyt kloridinnhold kan gi pittingkorrosjon, dvs. kraftig korrosjon på en liten del av armeringsjernet. Pittingkorrosjon kan redusere armeringstverrsnittet betydelig uten at det er synlige skader på betongoverflaten. Se også 520.034 Bestemmelse av kloridinnhold i betong. Prøveuttak og analysemetoder.

25 Utluting

Utluting er en annen kjemisk nedbrytningsprosess i betong. Kalk i betongen i form av kalsiumhydroksid, Ca(OH)2, er lett løselig i vann og kan vaskes ut når vann trenger gjennom porøs betong eller gjennom riss i betongen. Nedbrytningen kan skje raskere fordi utvaskingen fører til redusert tetthet. Over tid kan lekkasjene gjennom riss og sprekker bli betydelige. Utluting reduserer betongens pH-verdi.

Utlutet kalk fra betongen reagerer videre med CO2 i luft ved betongoverflaten og danner kalsiumkarbonat, CaCO3, i form av et hvitt, porøst overflatebelegg med store, åpne luftrom. Vanligvis er utluting av kalk bare et estetisk problem, men lokalt rundt riss kan utlutingen bli såpass omfattende at den kan føre til konsekvenser for konstruksjonen i tillegg til merkbare lekkasjeproblemer.

26 Syreangrep

Betong som ikke er overflatebeskyttet eller svært diffusjonstett, har liten evne til å motstå angrep fra syrer. Selve sementpastaen i betong brytes ned i kontakt med syrer (pH < 7). Pastaen brytes ned fordi kalk i form av kalsiumhydroksid, Ca(OH)2, omdannes til vannløselige kalsiumsalter som så vaskes ut. Nedbrytningshastigheten avhenger av syrens konsentrasjon og kalsiumsaltenes oppløselighet. Ekspansjon som følge av dannelse av etringitt er en annen mulig nedbrytningsprosess. Karakteristisk for syreangrep er at tilslaget frilegges etter hvert som sementpastaen løses opp og forsvinner. Over tid blir betongoverdekningen tæret bort og armeringen blottlagt.

3 Vanlige betongskader i driftsbygninger

31 Surfôrsiloer

Silosaft fra surfôrsiloer har så lav pH-verdi at kraftige syreangrep må forventes uten god overflatebeskyttelse av betongen, se pkt. 26. Stadig større siloer, raskere fylling og nye innhøstingsteknikker har ført til økt væsketrykk og konstruktiv belastning. En konsekvens er større fare for opprissing og initiering av korrosjonsskader på armeringen. Lekkasjer i svinnriss og andre utettheter i betongen kan også forekomme.

32 Gjødselkjellere

Høy temperatur og høy fuktighet i lukkede gjødselkjellere betyr at nedbrytningsgasser fra husdyrgjødsel oksideres på betongoverflater som utsettes for syreangrep, se pkt. 26 [622]. Karbonatisering av betongen med påfølgende armeringskorrosjon er nokså vanlig [623], se fig. 32 a og 32 b.

Fig. 32 a

Armeringskorrosjon i dekkekonstruksjonen over gjødselkjeller forårsaket av karbonatisering av betongen og begrenset betongoverdekning. Foto: Byggforsk

Fig. 32 b

Frilagt, korroderende armering i underkant av typisk dekkekonstruksjon i driftsbygning. Karbonatisert betong og begrenset betongoverdekning. Foto: Byggforsk

Utluting ser ut til å være en framtredende nedbrytningsmekanisme, mens sulfatangrep er mer sjelden [622]. Høy temperatur og høy fuktighet kan videre legge forholdene til rette for en hurtig korrosjonsutvikling med påfølgende rask reduksjon av armeringstverrsnitt og bæreevne, se fig. 32 c.

Fig. 32 c

Brudd i bjelke i gjødselkjeller etter 19 år som følge av redusert armeringstverrsnitt etter korrosjon. Foto: Bondebladet

33 Spaltegolv

Det er registrert til dels omfattende skader på spalteplank som er benyttet i husdyrrom av både eldre og nyere dato, se fig. 33 a og 33 b. Spalteplank er ofte utsatt for armeringskorrosjon som følge av begrenset betongkvalitet (liten diffusjonstetthet) og betongoverdekning. I tillegg kan lange spenn og tunge dyr gi stor rissutvikling. Klorider fra urin kombinert med karbonatisering kan gi korrosjonsskader etter mindre enn ti år [623], [624]. Se også pkt. 2. Kloridene trenger gjennom betongoverdekningen og inn til armeringen, som så begynner å korrodere. Over tid vil korrosjonsprosessen redusere armeringstverrsnittet slik at spalteplanken får mindre bæreevne.

Fig. 33 a

Spalteplank med omfattende armeringskorrosjon etter 19 år. Foto: Bondebladet

Fig. 33 b

Spalteplank med tydelig armeringskorrosjon etter tolv år. Foto: H. Tynes

34 Låvebruer

Steinreir og støpesår som følge av mangelfull utstøping av betongen og liten betongoverdekning er typisk på låvebruer. I tillegg er det ofte et fuktig og stabilt klima under bruene. Armeringskorrosjon på grunn av karbonatisering av betongen, se pkt. 23, er en vanlig skade. Redusert bæreevne er spesielt uheldig på låvebruer som blir benyttet til å transportere tunge landbruksmaskiner. Sammenbrudd kan i verste fall forårsake personskader.

35 Andre skadesteder

All betong rundt luker, nedslipp og renner er hyppig eksponert for urin med klorider, se fig. 35. Slike bygningskomponenter må sjekkes jevnlig for å avdekke eventuell nedbrytning av betong, mekaniske skader eller armeringskorrosjon. Syreangrep som følge av lagring av rundballer på betongkonstruksjoner er et eksempel på at nye driftsformer kan gi nye muligheter for nedbrytning av betong og armering.

Fig. 35

Nedbrytning av betong rundt nedslipp til gjødselkjeller. Foto: Byggforsk

4 Reparasjon og vedlikehold

41 Generelt

Armeringskorrosjon i betongkonstruksjoner kan bl.a. utbedres mekanisk og med elektrokjemiske metoder som realkalisering, kloriduttrekk og katodisk beskyttelse. Metodene er behandlet nærmere i Byggforvaltning 720.232.

42 Overflatebehandling

Overflatebehandling beskytter betongen mot påkjenninger fra det ytre miljøet i form av gasser, bl.a. oksygen, samt væsker og ioner. Levetiden til konstruksjonen blir dermed forlenget før alvorlige skader, som armeringskorrosjon, oppstår. Overflatebehandling for betong må velges ut fra hensyn til aktuell overflate, type konstruksjon, miljøet konstruksjonen står i samt skadetype og -omfang. Type overflatebehandling velges ut fra prioritering av ønskede egenskaper. De fleste typene overflatebehandling setter krav til fuktinnholdet i underliggende betong.

Erfaringene med ulike overflatebehandlinger er varierende, men to-komponent epoksy, tjæreepoksy og produkter basert på fluorsilikater har vist gode bestandighetsegenskaper [625], [626], [627]. Nærmere informasjon om overflatebehandling av betong er gitt i Byggdetaljer 542.661.

Eldre surfôrsiloer kan overflatebehandles etter grundig rengjøring med kaldt vann (høytrykksspyling) uten syrevasking eller sandblåsing. Ny betong må syrevaskes. Sår og hull i silooverflater kan utbedres med epoksysparkel eller tilsvarende produkter, og overgangen mellom golv og vegger bør forsterkes for eksempel med glassfibermatter.

43 Mekanisk reparasjon

Mekanisk reparasjon er den vanligste metoden for å reparere armeringskorrosjon i betongkonstruksjoner. Selv om man også bruker andre metoder, er det som regel nødvendig å utføre mekaniske reparasjoner i tillegg. Framgangsmåten går ut på å fjerne betongen der det er synlige tegn til skader, fjerne korrosjon på armeringen og støpe på nytt. Dersom mekanisk reparasjon er den eneste utbedringsmåten, må all skadet betong tas vekk. Aktuelle deloperasjoner ved mekanisk reparasjon er vist i Byggforvaltning 720.232.

Et godt sluttresultat avhenger av at man velger produkter som passer til hverandre, eksisterende betong og miljøet rundt betongkonstruksjonen. Videre er det viktig å bruke reparasjonsproduktene riktig og følge Ieverandørens anvisninger for utstøping, herdetiltak, herdetemperatur etc. Vanligvis bør ikke arbeidene utføres ved lavere temperaturer enn + 5 °C. Før arbeidene starter, kan det være aktuelt å lage et referansefelt. Referansefeltet utføres med alle aktuelle deloperasjoner og bør være et representativt område for konstruksjonen.

44 Økt armeringsoverdekning

Øking av armeringsoverdekningen er aktuelt for å hindre videre inntrenging av karbondioksid eller kloridioner i konstruksjoner hvor grenseverdier (Cl, CO2) for korrosjonsinitiering ennå ikke er nådd. Sprøytebetong har vært benyttet med hell i gjødselkjellere. Metoden forutsetter at konstruksjonen har tilstrekkelig bæreevne, at påsprøyting er praktisk gjennomførbar og at den er et økonomisk konkurransedyktig alternativ. Se også Byggforvaltning 720.232.

45 Utskifting og riving

Ofte er omfanget av korrosjonsskadet armering så stort at utskifting av konstruksjonselementer er teknisk og økonomisk forsvarlig selv for elementer med relativt kort brukstid. Fôrbrett og spalteplank er typiske eksempler på utskiftbare elementer. Mulighet for å skifte ut konstruksjonselementer bør planlegges allerede i prosjekteringsfasen. Riving av større konstruksjonsdeler som gjødselkjellere kan være aktuelt dersom skadeomfanget er stort og andre utbedringer er vanskelig å utføre.

5 Tekniske krav til betongkonstruksjoner

51 Byggesak

Driftsbygninger i landbruket er meldingspliktige og derfor fritatt fra ordinær kontroll i henhold til pbl. Dette gjelder også installasjoner som inngår i driftsbygningen. I mange tilfeller er det likevel hensiktsmessig å søke om tillatelse i stedet for å bruke meldingsordningen, fordi man da får en formell ansvarsplassering og en vurdering av foretakenes kompetanse. Se Planløsning 241.013 Meldingssaker og 241.015 Søknad og godkjenning – enkle tiltak.

52 Betongkvalitet

Prosjektering etter NS 3473 innebærer at alle betongkonstruksjoner skal beskrives i henhold til en av miljøklassene (LA – Lite Aggressivt, NA – Noe Aggressivt, MA – Meget Aggressivt eller SA – Særlig Aggressivt). Om klassifiseringen, se tabell A.6 i tillegget til NS 3473. NS 3420 setter krav til materialsammensetning for fersk betong i klasse MA, NA og LA. For hvert enkelt tilfelle skal man vurdere hvor aggressivt miljøet som konstruksjonen skal stå i, vil bli. NS 3473 nevner særlig forhold som kan føre til armeringskorrosjon.

Bygningsdeler som golv på grunn, vegger og dekker samt fundamenter og surfôrsiloer med overflatebehandling har vanligvis betongkvalitet tilsvarende miljøklasse NA etter NS 3420, se tabell 52. Imidlertid må søyler, bjelker og dekke over gjødselkjellere samt surfôrsiloer uten overflatebehandling etter NS 3473 utføres i betongkvalitet tilsvarende miljøklasse MA eller bedre. Surfôrsiloer og andre konstruksjonsdeler av betong som er i kontakt med silosaft, trenger ekstra overflatebeskyttelse av betongen med mindre spesielle hensyn er tatt for å oppnå en tett betong (for eksempel ved bruk av pozzolaner i form av silikastøv [628]).

Tabell 52

Betongkvalitet i ulike bygningsdeler i landbruksbygg

Strengere krav til betongkvalitet samt utstøping og etterbehandling av betongen i gjødselkjellere og surfôrsiloer sikrer tettere betong med større motstandsevne mot nedbrytning både av betong og armering.

53 Betongoverdekning

Krav til minimumsoverdekning etter NS 3473 er vist i tabell 53. Kravene gjelder også for monteringsstenger. Tillatt avvik ifølge NS 3420 del 2 er ± 10 mm for konstruktiv armering. For monteringsstenger tillates en toleranse på ± 5 mm i forhold til det som er angitt.

Tabell 53

Minste overdekning med hensyn til korrosjonsbeskyttelse, etter NS 3473

54 Rissviddekrav

Kravene i NS 3473 skal sikre begrensede rissvidder ved forutsatte laster og når tvangskrefter oppstår. Standarden forutsetter at man treffer tiltak som hindrer uønsket rissutvikling av andre årsaker. Tilpassede herdetiltak er eksempelvis en forutsetning for riktig bruk av standarden, se også Byggdetaljer 520.029 Herdetiltak for betongkonstruksjoner. Det er stilt krav til karakteristiske rissvidder av hensyn til faren for armeringskorrosjon. Kravene til beregnet rissvidde er avhengig av miljøklasse. For kamstål med diameter 8 – 32 mm gjelder kravene i tabell 54.

Tabell 54

Karakteristisk rissvidde, øvre grense

6 Referanser

61 Utarbeidelse

Dette bladet er utarbeidet av Olav Lahus. Saksbehandler har vært Grete Kjeldsen. Redaksjonen ble avsluttet november 2000.

62 Litteratur

621 Betong i landbruket. Informasjonsbrosjyre utgitt av NORCEM AS, 1990. Bondebladet, s. 6 – 7, 12. mai, 1999

622 Bathen, L. Kjemisk nedbrytning av betong i lukkede gjødsellagre. Hovedoppgave, Institutt for tekniske fag, Norges Landbrukshøyskole. Ås, 1991

623 Lundevall, G. Tynnslipanalyse av spalteplank. Norcem FoU-rapport 9D4/R93006. Brevik, 1993

624 Nonstad, L. B. Durability of concrete floor slats in diary farms. Proceedings fra Int. Symp. On CONCRETE FOR A SUSTAINABLE AGRICULTURE agro-, aqua- and community applications. Red. Egil Berge, Hallvard Magerøy og Knut R. Berg, s. 208 – 215. Stavanger, 21. – 24. mai, 1997

625 Mortensen, B., Hjuler, L. og Rasmussen, T. Surface treatments tested for slatted concrete floors. Proceedings fra Int. Symp. On CONCRETE FOR A SUSTAINABLE AGRICULTURE agro-, aqua- and community applications. Red. Egil Berge, Hallvard Magerøy og Knut R. Berg, s. 187 – 197. Stavanger, 21. – 24. mai, 1997

626 Holmquist, R. Skyddbehandling av betongsilor för ensilage. Spesialmeddelande 82 – Jordbruk. Sveriges Lantbrukuniversitet, Institutionen för lantbrukets byggnadsteknik. Lund, 1979

627 Svennerstedt, B. Byggnadsmaterials beständighet i lantbruksmiljön. Spesialmeddelande 184, Sveriges Lantbrukuniversitet, Institutionen för lantbrukets byggnadsteknik. Lund, 1991

628 Knutsen, K. og Obuchowicz, M. Microsilica for concrete durability in agriculture applications, Proceedings fra Int. Symp. On CONCRETE FOR A SUSTAINABLE AGRICULTURE agro-, aqua- and community applications. Red. Egil Berge, Hallvard Magerøy og Knut R. Berg, s. 73 – 82. Stavanger, 21. – 24. mai, 1997

© SINTEF Byggforsk

Materialet i dette dokumentet er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med SINTEF Byggforsk er enhver eksemplarfremstilling, tilgjengeliggjøring eller spredning utover privat bruk bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar, og kan straffes med bøter eller fengsel.