Advanced

Frysegenskaper hos kalciumurlakad betong – hur kan SFR påverkas av långvarig kontakt med grundvatten och de temperaturer som råder vid förvaret vid en permafrost? Experimentella studier.

Fridh, Katja LU (2017)
Abstract (Swedish)
Svensk Kärnbränslehantering (SKB) har som en av sina uppgifter att skapa kunskap om hur betongen i slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall (SFR) kommer att åldras och hur det i sin tur kommer att påverka betongbarriärens skyddande förmåga. I tre studier har därför avdelningen för Byggnadsmaterial vid Lunds Tekniska Högskola med olika experimentella undersökningar studerat hur betongens egenskaper påverkas vid frysning under inverkan av tvång (Pålbrink & Rydman, 2013), för betong med olika grad av urlakning (Karlsson, 2017) samt denna rapport. Resultaten visar att då betongen i förvaret kommer att omges av vatten i vilken frysningen kommer initieras, kommer underkylningen i betongen att vara väldigt liten. Det innebär att även om... (More)
Svensk Kärnbränslehantering (SKB) har som en av sina uppgifter att skapa kunskap om hur betongen i slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall (SFR) kommer att åldras och hur det i sin tur kommer att påverka betongbarriärens skyddande förmåga. I tre studier har därför avdelningen för Byggnadsmaterial vid Lunds Tekniska Högskola med olika experimentella undersökningar studerat hur betongens egenskaper påverkas vid frysning under inverkan av tvång (Pålbrink & Rydman, 2013), för betong med olika grad av urlakning (Karlsson, 2017) samt denna rapport. Resultaten visar att då betongen i förvaret kommer att omges av vatten i vilken frysningen kommer initieras, kommer underkylningen i betongen att vara väldigt liten. Det innebär att även om enbart ett par minusgrader kommer att uppnås i förvaret kommer det att ske isbildning i betongen. Då denna kommer att ske efter omgivande vatten frusit kommer tvånget att vara stort. I de försök som skall efterlikna dessa förhållande genom att frysa betong omgiven av grus och vatten i en stålbehållare, erhölls för ej
åldrad betong med vattenmättnadsgrader ≥ 0,92 en sänkning av betongens dynamiska elasticitetsmodul med 85 %. Då samma prover spräcktes erhölls en sänkning av spräckkraften på ca 30 %. För prover med vattenmättnadsgrader kring 0,4 erhölls ingen förändring av betongens dynamiska elasticitetsmodul och inte heller en förändring av spräck‐kraften. Hur vattenfylld betongen i förvaret kommer att vara när den utsätts för frystemperaturer (permafrost) avgör hur mycket betongens egenskaper påverkas. Observera att dessa resultat erhölls vid studier på ej åldrad betong. Betongen kommer att vara i kontakt med grundvatten under mycket lång tid innan permafrosten sker vilket innebär betongen kommer att vara påverkad av urlakning. Karlsson (2017) studerade hur en urlakad betong påverkas av permafrost genom att bygga en kopia av urlakningsuppställningen som togs fram i Babaahmadi (2015). Uppställningen innebär att accelererad urlakning av Ca skapas genom elektrisk migration. Mikrobetong (stenmax 8 mm) utsattes för urlakning under olika lång tid och frystestades därefter under inverkan av tvång. Mätningarna visade att enbart accelererad urlakning påverkade betongens dynamiska elasticitetsmodul med 20‐60 % beroende på urlakningstid. Efterföljande frysning under tvång innebar en ytterligare sänkning med 15‐20 % för proven som urlakats minst. Mätningar visade att urlakning och frysning ökad porositeten med ca 20 % vilket i sin tur
hjälper till att öka vattenmättnadsgraden i betongen vilket då ger en större skada vid permafrost (frysning under tvång).
För att försöka kvantifiera urlakningsgraden efter migrationsförsöken för att därigenom försöka kvantifiera hur mycket mer isbildning denna urlakningsgrad ger, gjordes ICP‐AES för att se hur relationen Ca/Si hade ändrats i betongen för en viss urlakningstid med efterföljande lågtemperaturkalorimetribestämning av isbildningen. Mätningarna visade att en minskning av Ca/Si på 30 % gav upp till 50 % mer isbildning vid höga frystemperaturer (‐3 °C och högre) som predikteras kommer att råda vid förvaret vid permafrost. Slutsatserna för dessa studier blir att frysning av förvaret vid en permafrost kommer att leda till negativ påverkan av betongens mikrostruktur. Hur stor nedbrytningen blir kommer att bero på hur
lång tid det dröjer innan permafrosten slår till. Ju längre tid innan permafrosten, ju högre urlakningsgrad och vattenmättnadsgrad desto större skador. Dock pekar ingenting i dessa studier pekar på att betongen kommer att spricka upp helt. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
organization
publishing date
type
Book/Report
publication status
published
subject
keywords
betong , urlakning, frysning under tvång, lågtemperaturkalorimetri, lågtnedbrytning av betongförvar
pages
30 pages
publisher
Avd Byggnadsmaterial, Lunds tekniska högskola
language
Swedish
LU publication?
yes
id
395505ae-7556-4240-a78f-3a7f9ea11cbd
date added to LUP
2017-04-21 15:27:54
date last changed
2017-04-24 07:43:55
@techreport{395505ae-7556-4240-a78f-3a7f9ea11cbd,
  abstract     = {Svensk Kärnbränslehantering (SKB) har som en av sina uppgifter att skapa kunskap om hur betongen i slutförvaret för kortlivat radioaktivt avfall (SFR) kommer att åldras och hur det i sin tur kommer att påverka betongbarriärens skyddande förmåga. I tre studier har därför avdelningen för Byggnadsmaterial vid Lunds Tekniska Högskola med olika experimentella undersökningar studerat hur betongens egenskaper påverkas vid frysning under inverkan av tvång (Pålbrink &amp; Rydman, 2013), för betong med olika grad av urlakning (Karlsson, 2017) samt denna rapport. Resultaten visar att då betongen i förvaret kommer att omges av vatten i vilken frysningen kommer initieras, kommer underkylningen i betongen att vara väldigt liten. Det innebär att även om enbart ett par minusgrader kommer att uppnås i förvaret kommer det att ske isbildning i betongen. Då denna kommer att ske efter omgivande vatten frusit kommer tvånget att vara stort. I de försök som skall efterlikna dessa förhållande genom att frysa betong omgiven av grus och vatten i en stålbehållare, erhölls för ej <br>
 åldrad betong med vattenmättnadsgrader ≥ 0,92 en sänkning av betongens dynamiska elasticitetsmodul med 85 %. Då samma prover spräcktes erhölls en sänkning av spräckkraften på ca 30 %. För prover med vattenmättnadsgrader kring 0,4 erhölls ingen förändring av betongens dynamiska elasticitetsmodul och inte heller en förändring av spräck‐kraften. Hur vattenfylld betongen i förvaret kommer att vara när den utsätts för frystemperaturer (permafrost) avgör hur mycket betongens egenskaper påverkas. Observera att dessa resultat erhölls vid studier på ej åldrad betong. Betongen kommer att vara i kontakt med grundvatten under mycket lång tid innan permafrosten sker vilket innebär betongen kommer att vara påverkad av urlakning. Karlsson (2017) studerade hur en urlakad betong påverkas av permafrost genom att bygga en kopia av urlakningsuppställningen som togs fram i Babaahmadi (2015). Uppställningen innebär att accelererad urlakning av Ca skapas genom elektrisk migration. Mikrobetong (stenmax 8 mm) utsattes för urlakning under olika lång tid och frystestades därefter under inverkan av tvång. Mätningarna visade att enbart accelererad urlakning påverkade betongens dynamiska elasticitetsmodul med 20‐60 % beroende på urlakningstid. Efterföljande frysning under tvång innebar en ytterligare sänkning med 15‐20 % för proven som urlakats minst. Mätningar visade att urlakning och frysning ökad porositeten med ca 20 % vilket i sin tur<br>
hjälper till att öka vattenmättnadsgraden i betongen vilket då ger en större skada vid permafrost (frysning under tvång).<br>
För att försöka kvantifiera urlakningsgraden efter migrationsförsöken för att därigenom försöka kvantifiera hur mycket mer isbildning denna urlakningsgrad ger, gjordes ICP‐AES för att se hur relationen Ca/Si hade ändrats i betongen för en viss urlakningstid med efterföljande lågtemperaturkalorimetribestämning av isbildningen. Mätningarna visade att en minskning av Ca/Si på 30 % gav upp till 50 % mer isbildning vid höga frystemperaturer (‐3 °C och högre) som predikteras kommer att råda vid förvaret vid permafrost. Slutsatserna för dessa studier blir att frysning av förvaret vid en permafrost kommer att leda till negativ påverkan av betongens mikrostruktur. Hur stor nedbrytningen blir kommer att bero på hur<br>
lång tid det dröjer innan permafrosten slår till. Ju längre tid innan permafrosten, ju högre urlakningsgrad och vattenmättnadsgrad desto större skador. Dock pekar ingenting i dessa studier pekar på att betongen kommer att spricka upp helt.},
  author       = {Fridh, Katja},
  institution  = {Avd Byggnadsmaterial, Lunds tekniska högskola},
  keyword      = {betong ,urlakning,frysning under tvång,lågtemperaturkalorimetri,lågtnedbrytning av betongförvar},
  language     = {swe},
  month        = {04},
  pages        = {30},
  title        = {Frysegenskaper hos kalciumurlakad betong – hur kan SFR påverkas av långvarig kontakt med grundvatten och de temperaturer som råder vid förvaret vid en permafrost? Experimentella studier.},
  year         = {2017},
}