Mapping of Shrinkage Cracks with Dye Penetrant on Sprayed Concrete Cores

Abstract

Ein ny metode for kartlegging av svinnriss på sprøytebetongkjernar blei testa i denne masteroppgåva. Dette vart gjort med penetrantvæske med fargemiddel. Metoden er ein ikkje-destruktiv test metode på sprøytebetongkjernar. All testing vart utført på sprøytebetongkjernar frå Nordøyvegen. Dette vart gjort i samarbeid med forskingsprosjektet SUPERCON.

Kapittel 2 er eit litteraturstudie på sprøytebetong og svinnriss. Det startar med å sjå på bestanddelane til sprøytebetong, sprøyteteknikk og herding. Dette er for å bygge opp ei forståing på kva faktorar som påverkar eigenskapane til sprøytebetong. Deretter ser det på korleis og kvifor sprøytebetong startar å krympe og sprekke opp. Ulike typar svinn vert vist. Dei forskjellige typane svinn er plastisk-, autogent-, termisk- og uttørkingssvinn. Ein ser på korleis sprøytebetong festar seg til overflata og korleis dette påverkar rissa. På slutten av kapitelet vert det sett på sjølvlæking og måtar å minke svinn.

Metodane som vart nytta er forklart i kapittel 3. Det startar med ei beskriving av prosjektet sprøytebetongkjernane kom frå, Fv. 659 Nordøyvegen. Metoden brukt for å ta ut kjernane vert forklart. Resepten til sprøytebetongen vert presentert. Deretter vert alle testane beskriven. Testane som vart utført var penetrantvæske med fargemiddel, einaksiell trykkfastheit, måling av tettleik og fiberinnhald. Det vert avslutta med å forklara korleis bergmassen under sprøytebetongen vart klassifisert.

Testinga viste at penetrantvæska med fargemiddel hadde lite sensitivitet til å kartlegge sprekker i sprøytebetong. Berre nokre få sprekker vart synlege. Einaksielle trykktestinga viste at sprøytebetongen hadde ein styrke som var mykje høgare enn fastheitsklassen. Fiberinnhaldet og tettleiken i kjernane var lågare enn i resepten. Bergmassen hadde god kvalitet på lokasjonane kjernane vart tatt ut.

I analysen av test resultata kom det indikasjonar på at mengda riss og bergmassen påverka fastheita til sprøytebetongen. Fleire riss eller ein betre bergmassekvalitet minka fastheita til sprøytebetongen. Bergmassen påverka tettleiken og fiberinnhaldet i sprøytebetongen. Betre bergmassekvalitet gav lågare tettleik og fiberinnhald i sprøytebetongkjernane.

Det vart konkludert med at testinga med penetrantvæske ikkje var egna for å kartlegge svinnriss på sprøytebetongkjernar. Betre bergmassekvalitet gav lågare styrke på sprøytebetong, samanlikna med dårlegare bergmassekvalitet.

Det siste kapitelet kjem med forslag til vidare arbeid som kan bli gjort for å betra forståinga av svinnriss i sprøytebetong.

A new method to map shrinkage cracks on sprayed concrete cores has been tested in this master's thesis. This was done with dye penetrant. The method is a non-destructive test method on sprayed concrete cores. All the testing was done on sprayed concrete cores from the road project Nordøyvegen. It was done in cooperation with the research project SUPERCON.

Chapter 2 is a literature review on sprayed concrete and shrinkage cracking. It starts with constituents of sprayed concrete, spraying technique, and hardening. This builds up an understanding of what factors affects the sprayed concretes abilities. Then it looks on how and why sprayed concrete starts to shrink and crack. The section shows the different ways concrete shrinks. The different types of shrinkage are plastic-, autogenous-, thermal- and drying shrinkage. The adhesion between sprayed concrete and the rock surface was investigated. The investigation showed how the bond strength affected the cracking. In the end of the chapter, it looks on self-healing and how to mitigate shrinkage.

The methods used are explained in chapter 3. It starts with a description of the project the sprayed concrete cores came from, Fv. 659 Nordøyvegen. The method used for sampling the cores is explained. The mix design of the sprayed concrete is presented. Then all the lab tests are described. The tests conducted were dye penetrant inspection, uniaxial compressive strength, density, and fibre content measurements. It ends with an explanation on how the rock mass under the sprayed concrete was classified.

The testing showed that the dye penetrant had low sensitivity to mapping cracks in sprayed concrete. Only a few cracks became visible. The compressive strength testing showed the sprayed concrete had a strength much higher than the strength class. The fibre content and density in the cores was lower than in the mix design. The rock mass was of good quality at the locations where the cores were taken from.

The test results were analysed. The analysis indicated that the number of cracks and rock mass affected the compressive strength of the sprayed concrete. More cracks or a better rock mass quality lowers the strength of the sprayed concrete. The rock mass influenced the density and the fibre content of the sprayed concrete. Higher rock mass qualities gave lower densities and fibre content in the sprayed concrete cores.

It was concluded that the dye penetrant test method is not suitable for mapping shrinkage cracks on sprayed concrete cores. Higher rock mass qualities gave lower sprayed concrete strength, compared to lower rock mass qualities.

The last chapter comes with suggestions on further work. The suggestions are things that can be done to increase the understanding of shrinkage cracks in sprayed concrete.