SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Frågor att belysa
• Vad är Akali-Silika-Reaktioner (ASR) ?
• Hur identifierar man ASR-skador ?
• Vilka kan konsekvenserna bli ?
• Vad kan man göra åt det ?
• Hur ligger det till med svenska betongdammar ?
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Vad är ASR ?
• Reaktionen behöver tre komponenter för att initieras
Reaktiv ballast
(omvandlad kvarts)
Alkalier
ASR - gel
(from cement)
Fukt
(> 80%)
Expansion / Sprickor
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Vad är ASR ?
• Långsamma reaktioner vanligen synliga efter 10-20 år ?
• Expansionshastigheten beror på - typ av ballast (reaktivitet)
- typ av cement (alkaliinnehåll)
- tillgänglig fuktmängd
- ev. tösaltning
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Vanliga områden med reaktiv ballast
A - Snabbt reaktiva bergarter
Opal flinta, lågmetamorfa sedimentära bergarter typ gråvacka och opal
sandsten
B - Medelreaktiva bergarter
Mycket finkorniga (flintlika) metavulkaniter, finkorniga myloniter som
inte rekristalliserat, lågmetamorfa sandstenar (sparagmiter), gråvackor
och finkorniga kvartsrika metasediment
C - Långsamt reaktiva bergarter
Porfyrer och andra finkorniga metavulkaniter, finkorniga graniter,
gnejser med finkornig undulös kvarts, finkorniga kvartsiter,
fin- /medelkorniga omkristalliserade metasediment
[Trägårdh, 2012]
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Vanliga svenska cement
Limhamn std.
Vika std
Köping std
Slite std
Byggcement
Alkaliinnehåll (Na2Oekv)
0,40 % (?)
0,80 %
0,85 %
1,10 %
0,98 %
Limhamn LH
Anläggningcement
0,40%
0,55%
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Hur identifierar man ASR ?
• Okulär besiktning:
-
sprickor
sprickorientering
sprickmönster
bestämning av sprickfrekvens (SCI)
utfällningar av ASR-gel
tecken på expansion (förskjutningar, ihoptryckta
rörelsefogar, klämda luckor etc.)
- “pop-outs”
• Tester:
- kärnborrning
- tunnslip / petrografisk undersökning
- svälltester på urborrade kärnor (betong – 1år)
• Övervakning
- sprickvidd
- expansion
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Surface Crack Index (SCI)
[Birkeland, 2006]
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Vilka kan konsekvenserna bli ?
• Omfattande uppsprickning - accelererad/sekundär nedbrytning
- läckage
- sänkt bärförmåga
• Expansion
- manöverproblem på luckor / överströmning
- “stängda” rörelsefogar / uppsprickning
Reparationskostnader
Kostnader för utrivning / nybyggnad
Potentiella dammsäkerhetsproblem
10 | Långsam ASR i svenska betongdammar | Erik
Nordström | 2012.10.23
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Vad kan man göra åt det - befintliga dammar?
• Ingen etablerad (fungerande) metod för att stoppa reaktionen !
• Åtgärder vidtas för att:
- minska expansionstakten
(försegling / skydd av ytor,
sprickreparation, dränage/bortledning)
- reducera effekten av svällning
(sågning av slitsar)
VRF – Hotagen
- 40 års drift
- reaktiv ballast
- std.cement
- utriven/ersatt (-08)
15 | Långsam ASR i svenska betongdammar | Erik
Nordström | 2012.10.23
VRF – Lossen
- 50 års drift
- reaktiv ballast
- lågalkaliskt.cement (?)
- oskadad
VRF – Rörhå
- 50 års drift
- reaktiv ballast
- std.cement
- reparerad (90-talet)
- nya skador !
16 | Långsam ASR i svenska betongdammar | Erik
Nordström | 2012.10.23
Vattenfall – Långbjörn
- 50 års drift
- reaktiv ballast (15% + 11%)
- lågalkaliskt cement (0,2%)
- reparerade (-09)
17 | Långsam ASR i svenska betongdammar | Erik
Nordström | 2012.10.23
EON – Ramsele, brobana
- 54 års drift
- reaktiv ballast (24% + 3%)
- lågalkaliskt cement (0,3%)
- inga reparationer ännu
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Kompletterande Elforskstudie
• Identifiera några anläggningar i områden med risk för reaktiv ballast
• Lågalkaliskt cement ska ha använts
Älv
Gardikfors Ume
Ajaure
Ume
Klippen
Ume
Håckren Indal
Ägare
VRF
Vattenfall
Skelleftekraft
VRF
Byggår
1963
1970
1994
2008
[Kalinowski & al., 2012]
Ålder
49
42
18
4
Cement
LH
LH
Anl
Anl
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Kompletterande Elforskstudie
• Okulärbesiktning
• Kärnborrning
• Lab.analyser (kärnkartering, plan-/tunnslip, svälltester)
Ålder
Gardikfors
49
Ajaure
42
Klippen
18
Håckren
4
Uppmätt
Na2Oekv.
Cement
LH
0,5
LH
0,3
Anl
0,4
Anl
0,2
Pot.
Reaktiv
ballast
<1%
20%
<2%
20%
Tunnslip
Ingen ASR
Ingen ASR
Ingen ASR
Ingen ASR
Svällprov
(mod. RIII)
Ingen exp.
Ingen exp.
Ingen exp.
Ingen exp.
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Hur förebygga i nya projekt ?
• Gängse rekommendationer ger att man ska:
Begränsa:
- halten reaktivt material, <15%
- halten alkali i cementet, Na2O + K2O < 0,6
- totalhalt alkali, < 3,0 kg/m3 ? (motsv. ca. 500 kg/m3 anl.cement)
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Slutsatser
• ASR-problemet får hittills betraktas som relativt ovanligt för storskaliga svenska
dammar.
• Begränsat med dokumenterade erfarenheter från användning av högre halter
(>20%) reaktiv ballast och lågalkaliska cement.
• Oklart vilken halt reaktivt material som är acceptabel.
• Restriktiv hållning rekommenderas
• Mer forskning/utredning på området behövs!
SWECO ENERGUIDE
REGION VATTENKRAFT OCH DAMMAR
Tack till:
• Jan Trädgårdh, Mariusz Kalinowski – CBI
• Gunnar Sjödin, Marcus Hautakoski, Rickard Stenberg – Vattenregleringsföretagen
• Carl-Oskar Nilsson - EON
• Stefan Norberg – Fortum
• Martin Rosenqvist – Vattenfall Research & Development
23
