Uppströmsvy av isutskovet. Till vänster slaggbetong och till höger anläggningsbetong. Magasinet avsänkt för provtagning.
Artikelförfattare: Ingemar Löfgren Thomas Concrete Group och Chalmers, Mårten Janz, AFRY
Framtidens cement och betong kommer innehålla lägre andel ren portlandklinker, men exakt vilka bindemedel eller kombinationer av bindemedel som kommer finnas på marknaden i Sverige och därmed tillgängliga för vattenkraftens konstruktioner får framtiden utvisa. Intensiv forskning och utveckling pågår världen över med vulkanaska, flygaska från annan förbränning än kolkraftverk, slagg, kalksten, kalcinerad lera etc. Tillgången till väl beprövade rena portlandcement såsom Anläggningscementet kommer dock vara högst begränsad. Vattenkraftsbranschen måste därför följa med i utvecklingen och skaffa så mycket långtidserfarenheter som möjligt om alternativa bindemedel för att även framöver kunna bygga beständiga betongkonstruktioner. Denna artikel sammanfattar kortfattat resultat och slutsatser från ett projekt inom ett forskningsprogram som drivs av Energiforsk.
År 2013 göts isutskovet vid Unipers anläggning Skogsforsen i Ätran igen med två betongkvaliteter, dels med idag traditionell vattenbyggnadsbetong med Anläggningscement (CEM I) och dels med betong med inblandning av mald granulerad masugnsslagg och cement med kalksten (CEM II/A-LL). Samtidigt tillverkades 5+5 provpaneler av samma betongkvaliteter som placerades på dammens uppströmssida i vattenlinjen. Nu efter cirka 10 års exponering är det tid för en första utvärdering av denna gjutning och de provpaneler som utplacerades. Det övergripande syftet med projektet är att öka kunskapen kring beständighetsaspekter då portlandklinker ersätts med alternativa bindemedel. Undersökningen begränsas till betong med slagg och kalkstensfiller men kan tillsammans med andra pågående fältförsök såsom långtidsexponeringen i Älvkarleby (Nordström och Bryne, 2021) ge en delmängd till en ökad förståelse.
Material och konstruktion
Två betongtyper användes, dels en referensbetong med Anläggningscement och en betong med slagg. Den betong med slagg som användes vid Skogsforsen var framtagen för att ha motsvarande värmeutveckling som en traditionell vattenbyggnadsbetong med Anläggningscement. För att uppnå detta användes Byggcement Skövde (CEM II/A-LL 42,5 R) i kombination med slagg och där andelen slagg var 29 procent av totalt bindemedel. Byggcement Skövde innehåller upp till 20 procent kalkstensfiller. Den bindemedelskombination som användes motsvarar således ett CEM II/C-M (S-LL) enligt SS-EN 197-5.
Referensbetongen med Anläggningscement har vct = 0,42 och hållfasthetsklass C32/40. Betongen med slaggcement har vctekv = 0,44 och hållfasthetsklass C32/40. Betongsammansättning framgår av Tabell 1.
Provpaneler
Provpaneler tillverkades i samband med igengjutningen av isutskovet i december 2023. Totalt tillverkades 5+5 provpaneler som placerades på dammens uppströmssida så att de vid normal drift sitter i vattenlinjen. En panel av respektive kvalitet togs upp för vidare analys i maj 2023, det vill säga cirka 9,5 år efter gjutning.
Resultat urlakning
Urlakningen kontrollerades dels genom strukturanalys i tunnslip och dels genom en kemisk analys av betongens sammansättning med SEM/EDS. Urlakningen är för båda betongtyperna fortsatt liten, men det finns vissa skillnader. I Figur 2 visas den relativa kvoten mellan CaO/SiO2 för de två betongerna och hur den varierar över djupet jämfört med opåverkat djup av 25 mm. Det är tydligt att betongen med Anläggningscement har en bredare zon (ca 4 mm) med betydligt lägre andel CaO. För betongen med slagg är det inte lika tydligt och det är större variationer nära ytan.
