Betongskader på marine konstruksjoner – gjelder det deg?

«Vi må dytte oss forsiktig forbi,» sa jeg til båtføreren. Over oss hang et stort betongflak, flere kvadratmeter stort, det hang kanskje bare i de siste, avspiste armeringsjernene. Ingen av oss ville finne ut hvor løst det var. Vi dyttet båten forsiktig fremover i halvmørket under kaien, lyste med hodelyktene. 

«Det har sikkert hengt sånn lenge, det er ingenting som gjør at det skal falle ned akkurat nå» - men vi unngikk å ta i underkant av kaidekket til vi var forbi det verste området. Litt lenger fremme var vi ute av skyggen fra båten foran kaien, og sjøen var lysende grønn omkring oss. Blant steinene i vannet under lå store og små betongflak som hadde falt ned tidligere, over hang sørgelig redusert armering i underkant av kaidekket. Armeringen så gjennomrusten ut, den var ikke rund, men flat og porøs på undersiden og så stedvis ut som mus hadde gnagd på den (fra en typisk, men anonym kai et sted mellom Stadt og Lofoten).

Armert betong er et fantastisk materiale. Betong tar opp trykkrefter og armering tar opp strekk. Dersom du holder et av de gammeldagse, lange viskelærene godt fast mellom pekefinger og tommel og trykker med den andre pekefingeren på midten av viskelæret fra langsiden, slik at det ser ut som en banan, vil du se at på motsatt side av lasten (fingeren på midten) oppstår det små riss fordi viskelæret strekker seg. I en betongbjelke eller dekke med last på, legges det armeringsjern av stål for å ta opp strekket som oppstår av ulike laster, slik at det ikke blir riss og kollaps. Betong kan ta store trykk-krefter, hvor store avhenger av kvaliteten på betongen, som igjen avhenger av hvor mye sement som ble blandet i sammen med vann og sand/grus (tilslag) da konstruksjonen ble bygget. Her har man altså to materialer, betong og stål, som sammen blir et helt fantastisk byggemateriale. Robust, sterkt og formbart.

Det blir bedre: Stål og jern har en lei tendens til å ruste når det ikke er beskyttet. Betong beskytter jernet mot å ruste blant annet fordi betong er veldig basisk (fersk betong er omtrent like basisk som plumbo) og da får jernet som er innstøpt i betong en oksidert overflate som ikke ruster selv om betongen og armeringen er søkkvåt. Alt vel så langt.

Men over tid skjer det noe med betong. I passe tørt klima, vil sement i betong reagere med CO₂ i luften (betongen karbonatiserer) og blir litt mindre basisk, akkurat nok til at armeringen ikke har den beskyttelsen den har i basisk betong, og armering kan ruste. Jern som ruster og har god tilgang på luft, vil øke volumet voldsomt. 1 mm stål blir til 0,5-1 cm rust. En slik volumutvidelse klarer ikke betongen å holde igjen: Betongen sprekker opp og det rustne armeringsjernet åpenbarer seg.

I marint miljø, som kaier, er ikke karbonatisering av betong noe stort problem. Der er problemet sjøvann. Sjøvann inneholder klorider. Akkurat som sjøvann får leidere og pullerter til å ruste, kan det få armeringen til å ruste. Når det kommer klorider fra salt sjøvann inn til armeringen, brytes passivfilmen ned, og det oppstår en lokal skade, såkalt pittingkorosjon, eller groptæring i stålet. Korrosjonsproduktet fra kloridinitiert korrosjon tar ikke så stor plass, så her kan det foregå en stille nedbryting som ikke kommer til syne på lang tid. Det gjør ikke skaden mindre alvorlig. Armeringen brytes ned. Lokalt kan armeringstverrsnittet reduseres til null. Det ser ut som om mus har gnagd på armeringsjernene: Det dannes små groper langs stålet. Et armeringsjern kan se helt fint ut på et sted, og en snau halvmeter lenger unna er det nesten ingenting igjen av ståltverrsnittet. Til slutt blir skaden så ille at betongen løsner og armeringen blir eksponert og skaden veldig synlig. Da blir det som for den anonyme kaia: Armeringen ruster, det gjør at store betongflak løsner og i underkant eller på siden av bjelkene blir det store riss på langs, etter hvert kommer bøylearmeringen frem, som ribb-bein. Pæler av betong slipper heller ikke unna. Noen gnages til timeglassfasong, noen får store riss, noen har dårlig utstøpning under vann og i noen tilfeller ruster armeringen stille bort uten spor på grunn av mye klorid og lite oksygen.

Og så da? Kaia står. Er det så farlig? Ja. Armeringen tar opp strekk i konstruksjonen, uten armering har ikke konstruksjonen den lastekapasiteten den bør ha. Viskelæret brekker i to. Mengden armering som er lagt inn i konstruksjonen fra kaia ble bygget henger sammen med hvor mye last som kan legges på kaia. Dersom halvparten av armeringen ikke virker som den skal, så har ikke lenger kaia den lastkapasiteten som er opplyst. Som regel går det ganske bra ganske lenge. Det er spøkefullt sagt at plass-støpt betong tåler kommafeil. Men det har også hendt at trucker har gått ned gjennom et kaidekke.

Skadene oppstår ikke med en gang. Kloridene trenger inn betongen over tid. Tiden det tar før kloridene når armeringen kalles initieringsfasen og den varierer ut fra hvor langt det er mellom betongoverflaten og armeringen (overdekningen) og hvor porøs betongen er. Betongens porøsitet henger sammen med hvor mye sement (og pozzolaner) betongen har i utgangspunktet. I lite porøs betong med høy fasthet tar det mye lenger tid for klorider å trenge inn enn i betong med lite sement. Stor overdekning beskytter mye lenger enn liten overdekning.

Hva er problemet? Er det ikke bare å bygge ordentlig? Det gjør vi stort sett - nå for tiden. Det stilles krav i standardverket til konstruksjoner i marint miljø. Betong skal tilfredsstille krav til fasthet (og da mengde vann til mengden sement/pozzolaner) og det er krav til overdekning over armering.

Problemet er at det ikke har vært slik bestandig:

· Lenge var det tillatt med et kloridinnhold i betong som vi i dag vil karakterisere som «over kritisk kloridnivå»

· I tillegg var det lenge lav overdekning over armeringen, kanskje bare 25 mm planlagt overdekning, altså litt under halvparten av i dag. Og som vi vet, så blir det sjelden som planlagt. Armering i søyler står skjevt, noen har tråkket i forskallingen. Overdekning over armering kan være null mm.

· På 1950- og 1960-tallet var materialene dyre, ikke arbeidskraften. Altså sparte entreprenøren på materialene og brukte ikke mer sement i betongen enn absolutt nødvendig. Gamle dagers B- og C- betong tilsvarer kvaliteter langt nede på skalaen av det vi bruker i dag. Lite sement i betongen gir altså betong som kloridene lettere slipper gjennom. Noen gamle sementer herder veldig sakte, slik at de kan ha bedre fasthet enn angitt, men det kan man ikke gå ut fra, spesielt i en tid da det ikke fantes fabrikkblandet betong, men betong ble blandet på stedet og kanskje litt på slump også.

Alt var altså ikke bedre før, men lenge var ikke betongskader / armeringskorrosjon et problem. Et raskt søk på nasjonalbiblioteket sine nettsider viser at det frem til 1980-tallet nesten ikke ble utgitt litteratur om betongskader. Først på 1980- og 1990-tallet eksploderer forskning, kunnskap og litteratur om betongskader. Årsaken: Bygging med betong økte stort etter midten av 1950-tallet. Det tar tid for klorider å trenge inn til armeringen, det tar tid før betongen har karbonatisert. Synlige skader dukker ikke opp med en gang, og når de først dukket opp måtte man forstå hvorfor og hva som kunne gjøres. Meter på meter med forskningsrapporter, mye gjort i regi av Statens Vegvesen og Vegdirektoratet, viste at man måtte endre måten det bygges på. Mot midten og slutten av 1990-tallet kom nye retningslinjer.

Hva gjør man da, som eier av en gammel konstruksjon som står i eller ved sjøvann? Det finnes knapt et sted som er mer utsatt for klorider enn undersiden av kaidekker: Sjøen spruter stadig opp under og det er ikke regn som vasker vekk litt klorid innimellom. Det kommer stadig mer klorid til. Derfor er det ofte under kaidekker og på bjelkene de største skadene finnes, mens oversiden kan se helt grei ut.

Som eier bør du kjenne tilstanden til kaien din. Få utført en tilstandsanalyse om du er i tvil. Ved en tilstandsanalyse måles som regel overdekning over armering og hvor langt kloridene har trengt inn i betongen for å finne ut om kloridene har nådd armeringen og kan forårsake skade, eller om skadene er så store at kaien ikke lenger tåler de lastene den må ta for effektiv drift av virksomheten på kaien. Når tilstanden er kartlagt er det på tide å finne ut hva som bør gjøres. Skader på armering og betong kan repareres. Skadd betong og armering skiftes ut, og armeringen kan beskyttes mot videre skader ved for eksempel katodisk beskyttelse – altså en bitteliten påtrykket elektrisk strøm som gjør at kloridene ikke skader armeringen eller i noen tilfeller katodisk beskyttelse med offeranoder. Dersom skadene er små og få kan det hende det er enkle tiltak som kan iverksettes for å forlenge levetiden til konstruksjonen. Er skadene større, må det sterkere lut til.

Det er mange forhold som spiller inn når konstruksjoner skal repareres, eller kanskje må rives og byttes ut. Dersom skadeomfanget er stort og man ønsker en kai med større lastekapasitet eller annen utforming kan det være mest økonomisk lønnsomt å rive, ikke reparere. På den annen side kan det hende at man må ha kaien i drift, og ikke har mulighet til å ha lengre stans i driften, rive og bygge nytt. Løsningen må tilpasses hvert tilfelle. Det beste er selvsagt å ta tak i problemet tidlig, før skadene blir for store, slik at levetiden til konstruksjonen kan forlenges på en rimelig måte. Ikke minst fordi den mest bærekraftige betongen er den som får lang levetid, men også fordi det er økonomisk lønnsomt å ha konstruksjoner med lang levetid. Hvert år levetiden forlenges er et år hvor investeringskostnadene kan forrentes i stedet for å brukes.

Med betongrehabilitering som med andre arbeider er det viktig for et godt resultat at de som utfører arbeidene vet hva de driver med. Norsk forening for betongrehabilitering holder jevnlig kurs for å utdanne håndverkere til å utføre reparasjon av betong på en god måte, slik at resultatet av en rehabilitering blir en konstruksjon med lang levetid. 

Dessverre kan manglende kompetanse og feil utførelse av reparasjoner gjøre ting verre, slik at skadeomfanget øker kort tid etter reparasjon, og det er i alle fall å hive penger på sjøen. Kunnskap om hvordan det bør gjøres riktig er nøkkelen for et godt resultat. NFB ønsker å dele denne kunnskap med flere og arrangerer derfor mini seminaret: «Marine Betongskader/reparasjoner for Dummies» - Dette vil bli gjennomført som et Teams møte den 14. september kl. 14:00. NFB arrangerer også «Betongrehabiliteringsdagene» 30. november og 1. desember på The Hub i Oslo.