Betongens hållfasthet vid moderata temperaturbelastningar

Rapportnummer:  13:84
Artikelnummer: 
Spridning: free
Författare:  Henrik Jönsson och Robert Tornberg
Pris (tryckt rapport, ex. moms): 
Lagerstatus (tryckt rapport): Slut
Referat:
Reaktorn på ett kärnkraftverk är innesluten i en stor spännarmerad betongkonstruktion, den så kallade reaktorinneslutningen, vilken under drift utsätts för förhöjda temperaturer. Enligt den amerikanska standarden ACI 349, vilken även används i Sverige, bör två gränsvärden på temperaturer beaktas noggrant. Dessa temperaturer är 66°C (150°F) och 93°C (200°F). Tidigare studier av betongs påverkan vid temperaturhöjningar fokuserar oftast på hur betongen påverkas vid ett brandförlopp, därmed är just de tidigare nämnda moderata temperaturbelastningarna ej vida studerat i hänsyn till hur betongen påverkas.
Syftet med examensarbetet är att sammanställa olika studier i ämnet samt utföra tester påbetong som utsatts för moderata temperaturbelastningar, mellan 20 – 120 °C. Detta ska ge en bättre bild av hur betongen i reaktorinneslutningar påverkas i drift. Det är främst tryck- och draghållfasthet som undersökts men även elasticitetsmodulen och viktminskningen har mäts. Totalt gjordes tre olika gjutningar med samma betongrecept. Detta recept är samma som använts vid tidigare gjutningar på LTH och ger en betong med hög hållfasthet. Äldre betongprover som ingått i studien tillverkades under 2007 och 2009. De nygjutna provkropparna blev efter 28 dagars härdning utsatta för temperaturbelastningar på 20°C, 66°C, 93°C och 120°C medan de äldre betongproverna belastades med
temperaturerna 20°C, 66°C och 93°C. Provkropparna som utsattes för 20°C fungerar som referensgrupp.
Resultaten visar tydligt att den nygjutna betongen uppvisar en större hållfasthetsminskning än äldre betong vid temperaturbelastningar. Det är inga stora hållfasthetsminskningar som uppvisas i tryck och det kan till och med urskiljas en ökning i tryckhållfasthet vid en temperaturbelastning på 93°C respektive 120°C. Draghållfastheten uppvisar en minskning för de nygjutna provkropparna medan den äldre betongen har fått en svag hållfasthetsökning. Resultaten för de nygjutna betongproverna stämmer bra överens med tidigare studier inom området.
Elasticitetsmodulen minskar med en ökande temperatur. Denna egenskap är starkt kopplad till vikten som även denna minskar med höjning av temperatur och beror på avdunstning av vatten. Vid temperaturbelastning genomgår betong och dess beståndsdelar många processer. De viktigaste i hänsyn till hållfasthetsegenskaper är accelererande hydratation, avdunstning av fukt samt längdutvidgning av de olika beståndsdelarna. En accelererande hydratation stärker hållfastheten hos betongen medan fukttransporten och olika längdutvidgningsegenskaper mellan cement och ballast medför inre spänningar som leder till mikrosprickor i betongen.
Dessa mikrosprickor har negativ effekt för hållfastheten. Slutsatsen är att det är viktigt att välja rätt beståndsdelar och proportioner mellan dem vid tillverkning av reaktorinneslutningar. Dessutom bör fukten beaktas och all betong bör ha en längre härdningstid än den minimalt rekommenderade innan den utsätts för höjning i temperatur.

Svenska Elföretagens Forsknings- och Utvecklings- Elforsk - AB, 101 53 Stockholm, Besöksadress: Olof Palmes gata 31, Tel: 08-677 25 30, Kontakt, Cookies