Betonkonstruktioner

Når man taler om betonkonstruktioner, tænkes der oftest på store anlæg såsom broer, dæmninger m.m. eller nyere kontor- og boligblokke, opført af betonelementer. Men også ældre huse kan have betonkonstruktioner, hvis fortsatte eksistens er af afgørende betydning for husets udseende og brugsværdi.

Her bliver der alene taget sigte på betonkonstruktioner i håndværksmæssigt opførte huse og problemer fra det industrialiserede byggeri dækkes derfor ikke. Herom henvises til en righoldig litteratur, bl.a. angivet i:Beton 1-6, fra Statens Byggeforskning Institut (SBI). Beton-Bogen, udgivet af Aalborg Portland, 1985.

Cement er et meget gammelt byggemateriale. Vi ved, at romerne kendte til at blande brændt kalk med vulkansk aske og på denne måde få en cement, der ved tilsætning af vand hærder meget hurtigt til en stenagtig konsistens. Dette er i modsætning til brændt, læsket kalk, der kræver tilstedeværelse af luftens kuldioxyd for at kunne hærde.

Betegnelsen romancement blev i 1796 patenteret i England som brænding af en naturligt forekommende kalk- og lerblanding. Portlandcementen, forløberen for nutidig cement, blev opfundet i 1824 af englænderen Joseph Aspdin, der blandede lige dele kalk og ler, brændte blandingen i en almindelig kalkovn og malede den til et fint pulver. Portlandcement fik sit navn, fordi den ligner den naturligt forekommende Portlandsandsten i farven.

I 1844 opdagede englænderen Isaac Charles Johnson, at hvis man brændte en kalk-ler slam ved en højere temperatur, end man hidtil havde benyttet, fik man efter formaling en cement, der gav en meget stærkere beton. Denne fremgangsmåde benytter man stort set den dag i dag ved fremstilling af Portlandcement.

Betonkonstruktionernes historie i Danmark starter for alvor med opførelsen af søfortet Prøvestenen ved København i perioden 1859-63 samt med støbningen af krudtmagasiner og blokhusfundamenter i skanserne ved Dybbøl i begyndelsen af 1860'erne.

Cementen til Prøvestenen blev dels fremstillet på Fredens Mølle på Amager, dels importeret fra Tyskland og England. I 1868 blev cementfabrikken Hertha ved Ringsted oprettet, og få år efter kom fabrikker i Rødvig, ved Mariager, og fra 1891 omkring Aalborg, hvor al dansk cementproduktion har været samlet siden 1975.

De første betonkonstruktioner til husbygning var uarmerede. Ved etageadskillelser blev betonen udstøbt mellem bærende jernbjælker, men ved opførelsen af Statens Museum for Kunst i begyndelsen af 1890'erne blev anvendt jernbetondæk, dvs. et betondæk med indstøbte, tynde jernstænger. Jernstængerne (armeringen) optager trækket, og betonen trykket i dækket.

Den meget elegante jernbetonbro, der fra Gefion Springvandet fører hen over den tidligere vejforbindelse til Københavns Frihavn, blev udført efter denne metode i 1894 efter tegninger af professor A. Ostenfeld. I samme periode begyndte anvendelsen af beton for alvor at tage fat i bolig- og erhvervsbyggeriet - bl.a. til etageadskillelser, karnapper, altaner m.m.

I karnapper og altaner vil det normalt være jernbjælker, der bærer vinkelret på facaden, og betonen parallelt med facaden. Betonen skal beskytte jernbjælkerne og skal derfor være tæt.

Betonkonstruktioner i form af udkragede altaner, overliggere for hjørnevinduer i funkishuse eller andre bærende betondele i husets konstruktion behøver ikke at give særlige problemer. Ved regelmæssig eftersyn og vedligehold kan disse ofte meget markante bygningsdele holdes i god stand for begrænsede omkostninger.

Som ejer eller bruger af et bevaringsværdigt hus, der indeholder betonkonstruktioner, er der dog en række faresignaler, man bør være opmærksom på:

• afsprængning af beton
• revnedannelser
• rustudfældninger
• gennemsivning af vand

Hvis man konstaterer et eller flere af ovennævnte faresignaler, bør der gennemføres en byggeteknisk undersøgelse. Undersøgelsen skal udføres af en rådgivende ingeniør eller anden byggetekniker med særlig indsigt i betonkonstruktioner.

Ved en byggeteknisk undersøgelse af betonkonstruktioner udføres først en besigtigelse af skaderne. Det første - og altafgørende - spørgsmål er, om konstruktionens sikkerhed er i orden. Hvis dette ikke er tilfældet, må man naturligvis straks foretage en afspærring og enten afstive eller nedtage den svækkede bygningsdel. Vurderer man, at den skadede konstruktion kan repareres, går man videre til en mere systematisk undersøgelse og registrering af skaden.

Faste punkter er registrering af:

• revnedannelser, hvor der kan være tale om enkeltrevner med et klart markeret forløb, og netrevner med et mønster, der ligner et trådnet, ses lettest, når betonen stadig er fugtig, men selve overfladen lige netop er blevet tør
• rust / korrosion, hvor der viser sig rustpletter eller afsprængninger på grund af rustdannelse på jerndele
• afskalninger og springere - ved afskalning går sammenhængende stykker af betonoverfladen af i flager, typisk 5-10 mm tykke, og ofte således, at sten i betonen helt eller delvist fritlægges; springere er en afsprængning som følge af, at porøse sten i betonen er ekspanderet med et kegleformet hul til følge
• forvitring, hvor overfladen omdannes til pulver og småstykker af sand og sten
• gennemsivning, hvor der på undersiden af betonen evt. afsættes hvidlige udfældninger, der kan blive til drypsten
• begroninger i form af lav, mos, alger, vedbend m.m. på betonen
• defekte fuger, hvor fugematerialet (mørtel, fugemasse) mangler eller ikke slutter tæt
• delaminering, hvor betonen har dybereliggende revner parallelt med overfladen; dette kan konstateres ved lette slag med en hammer; sund beton vil klinge lidt i retning af slag på en ambolt, medens delamineret beton er mere dødt - lidt i retning af slag på en tyk bog

For at gøre registreringen mere systematisk kan man benytte et skema, hvor man ud for hver konstruktionsdel noterer, hvor alvorlig tilstanden er. Til denne karaktergivning bruges ofte en skala gående fra 1, der betyder en lille, næsten usynlig skade, over 2 til 3 der angiver en stor, tydelig skade. Hvis der ingen skade er noteres dette også på skemaet som tegn på, at konstruktionsdelen er efterset. Skemaet skal normalt suppleres med tegninger, og det er en god idé at fotografere nogle af detaljerne ved hver gennemgang.

Skemaet kan i øvrigt også med fordel bruges til løbende eftersyn af alle slags konstruktioner. Hvis man med jævne mellemrum efterser bygningen med skemaet som hjælp, kan man i tide få afsløret og udbedret mindre skader, inden de når at udvikle sig. Skemaet bør revideres ved hvert eftersyn.

Den oftest forekommende skadeårsag i forbindelse med betonkonstruktioner er vand - specielt i forbindelse med:

• manglende vandafledning på overfladen
• utætte samlinger, fuger, støbefejl i overfladen og støbeskel
• revner
• frost og brug af tøsalt

Det er vigtigt, at vand hurtigt ledes bort fra betonoverfladen. Vandmættet beton kan være i fare for kemisk nedbrydning og for frostskader. Når vand fryser, fylder isen ca. 9 % mere end vandet, og trykket fra iskrystallerne kan blive så stort, at betonen revner og smuldrer.

Hvis beton desuden er blevet saltet for at fjerne is, forstærkes de skader, som frysning af det rene vand har forårsaget. Beton, der ellers i mange år har kunnet tåle frost, kan i nogle tilfælde blive ødelagt på få år, hvis der benyttes tøsalt.

En meget vigtig undersøgelse af betonen foretages ved en ophugning, hvor man dels kan undersøge armeringens placering og tilstand, dels under hugningen få en fornemmelse af betonens kvalitet. Armeringsjern og indstøbte jernbjælker viser sig ofte at ligge en del anderledes end forventet. Ophugninger kan ved mere komplicerede undersøgelser suppleres ved at udbore betonkerner, der dels afslører revner eller andre skader i dybden, dels kan danne grundlag for laboratorieundersøgelser af betonen.

Når beton udsættes for luftens kuldioxid, sker der en kemisk proces kaldet karbonatisering. Når betonen er karbonatiseret omkring armeringen, vil der indtræde rustskader, hvis der er tilstrækkeligt med fugt tilstede, mens ukarbonatiseret beton beskytter armeringen. Brug af tøsalt, selv i små mængder, kan ødelægge denne beskyttelse.

Karbonatisering starter på overfladen og langs med revner og kan ved porøs / fugtig beton ske med en hastighed på ca. 1-2 mm i dybden om året, mens karbonatiseringshastigheden ved tæt / tør beton kan være så lille som få mm på 100 år. Man kan kontrollere, i hvor høj grad beton er karbonatiseret, ved at påføre en væske, der hedder fenolphtalein (1 % opløsning) på en friskhugget, fugtig betonoverflade eller i et nyboret hul. Ukarbonatiseret beton, der stadig beskytter jernet mod rust, bliver farvet kraftigt rødviolet, mens karbonatiseret beton ikke farves.

De to nævnte undersøgelser er meget simple, men vil i mange tilfælde være tilstrækkelige til at danne baggrund for et udbedringsforslag,

I mere komplicerede tilfælde og i tilfælde, hvor betonen har været tøsaltet, kan der være behov for at udføre supplerende undersøgelser i form af bl. a.:

• dæklagsmålinger, hvor det betonlag, der dækker armeringen, måles ved hjælp af et minesøgerlignende instrument; resultatet sammenholdes med undersøgelse af betonens karbonatisering for at afgøre, om armeringen stadig kan regnes for rustbeskyttet
• bestemmelse af saltindhold (chlorider), idet forhøjet saltindhold dels fremmer nedbrydningen af betonen, dels kan forårsage tæringer i armeringen, uden at der samtidig behøver at vise sig rustafsprængninger; salte kommer normalt fra brug af tøsalt, men kan være blandet i betonen, f.eks. ved brug af uvasket grus fra havbunden
• mikroskopisk undersøgelse (strukturanalyse) af udtagne borekerner
• styrkeprøvning

Som supplerende litteratur kan anbefales BPS-publikation 56: Vejledning: Metoder til undersøgelse af betonkonstruktioner - altangange, juni 1987.

Et støbeskel er ofte det svageste led i en betonkonstruktion. Når man skal reparere, er det meget vigtigt at udføre gode og holdbare støbeskel ved overgangen mellem gammel beton og ny reparationsmørtel eller beton. For at sikre en god vedhæftning er det altafgørende, at ophugning og afrensning af den gamle beton bliver udført meget omhyggeligt. Reparation af betonkonstruktioner kræver viden og erfaring, og det er absolut anbefalelsesværdigt at lade den kyndige rådgiver, der har udført undersøgelsen, forestå de nødvendige separationer.

Ophugning afsluttes med kanter, der er stort set vinkelrette på overfladen, og der skal hugges til hård og klingende beton. Jern med rustangreb skal blottes til alle sider, indtil der viser sig rent jern uden rust. Samtidig bør ophugningen udføres så dyb, at der bliver 20-30 mm frit under jernet for at sikre en god omstøbning. Jern i udsatte, fugtige betonkonstruktioner må ikke efterlades i karbonatiseret eller saltholdig beton uden særlig beskyttelse.

Rensningen af udhuggede betonflader og fritlagt jern deles normalt i to: bearbejdning og rengøring.

Bearbejdningen kan være sandblæsning, højtryksspuling eller lignende. Sandblæsning er oftest det mest effektive, men valg af metode må altid tilpasses den enkelte opgave. Hvis jernet er tæret på grund af salte i betonen, skal det afrenses særligt omhyggeligt. Evt. udskiftes eller suppleres skadede armeringsjern. Rengøring for støv, betonflager og rustpartikler sker ved afkostning, blæsning med trykluft eller støvsugning. Fladerne skal være helt støvfrie, og jern skal være renset til rent metal.

Betonen på reparationsstedet skal være fugtmættet, men tør på overfladen, umiddelbart inden reparationsmørtelen påføres. Udendørs betonkonstruktioner vil ofte være tilstrækkeligt våde til, at en let fugtning af overfladen er tilstrækkelig.

Hvis reparationen ikke sikrer et beton- eller mørteldæklag på mere end 20 mm over jernet, bør der udføres supplerende beskyttelse. Dette kan f.eks. udføres ved at smøre jernet med opløsningsfri epoxy. Der henvises til producenternes anvisninger og Arbejdsmiljølovens bestemmelser. Supplererende beskyttelse af jern med f.eks. opløsningsfri epoxy bør kun foreskrives efter nøje undersøgelse af konstruktionen. Hvis jernet generelt har for lille dæklag, kan partielle reparationer medføre øget nedbrydning ved overgangen til urørt beton.

Ved valg af reparationsmaterialer skal man først gøre sig klart, hvilke påvirkninger reparationen vil blive udsat for i fremtiden. Samtidig skal man tage højde for, om de materialer man vælger, kan arbejde sammen med den eksisterende konstruktion.

Et reparationsmateriale vil nemlig altid være et kompromis mellem flere ønskværdige egenskaber, der delvist kan udelukke hinanden, og derfor er det vigtigt, at man vælger en type der nøje svarer til ens behov.

Ved mindre reparationsopgaver kan det normalt anbefales at benytte færdigfremstillede produkter, f.eks. i form af samlede reparationssystemer. Ved et reparationssystem forstås en samling af materialer fra samme producent.

Systemet indeholder de nødvendige materialer til reparation og vedligeholdelse af beton, og producenten har sikret, at materialerne indbyrdes kan arbejde sammen. Producentens anvisninger skal tydeligt fortælle om produktets anvendelsesområde, helst med præcisering af fordele og ulemper, og selve fremgangsmåden skal være nøje beskrevet.

Reparationer med beton og cementbaserede reparationsmørtler skal beskyttes mod udtørring og mod frost, mens de hærder. Reparationen bør være afdækket i mindst 1 uge, men man skal samtidig være opmærksom på, at de første timer efter udstøbningen er de mest kritiske.

Beskyttelse mod udtørring er især vigtigt, når der er valgt lave vand- og cementtal (forholdet mellem vand og cement), hvor alt vandet er nødvendigt, for at de kemiske reaktioner, der foregår ved betonens hærdning, kan forløbe tilfredsstillende.

Den nødvendige fugtighed i hærdningsperioden kan sikres ved tildækning med plastfolie, ved anvendelse af forseglingsmembran eller ved at vande betonoverfladen. Beskyttelse mod frysning bør normalt være en ekstraordinær foranstaltning, idet udendørs reparationsopgaver bør udføres udenfor vinterperioden.

Ved anvendelsen af epoxy-produkter til armeringsbeskyttelse skal temperaturen normalt være minimum +10 grader C. Hvis der skal udføres reparationer ved lave temperaturer, kan der vælges specialmørtler, eller man kan udføre vinterforanstaltninger i form af varmetilførsel og afdækning med isolering.

Istandsættelse af betonkonstruktioner

BYG-ERFA, Byggetekniske Erfaringsformidling (kræver abonnement og password):

Renovering af utætte kælderydervægge af beton (94 12 20)

Titel

Betonkonstruktioner i muret byggeri

Oplæg

Tekstoplæg: Jens Brendstrup, Akademiingeniør og Carl de Fornenay, civilingeniør, lic.tekn. Illustrationer: Jens Chr. Varming, arkitekt m.a.a. Fotosom skadeseksempler er hentet fra SBI-pjecen: Beton 3. Øvrige er taget af Jens Frederiksen.

Ansvarlig institution, Copyright, redaktion og udgiver

Kulturarvsstyrelsen, Kulturministeriet

Opdateret

December 2004

Yderligere oplysninger

Kulturarvsstyrelsen
H.C. Andersens Boulevard 2
1553 København V
Telefon 33 74 51 00

Litteratur

SBI Rapport 142, Københavns etageboligbyggeri 1850-1900; En byggeteknisk undersøgelse, Jesper Engelmark, arkitekt m.a.a.

BPS-publikation nr. 56. Vejledning i metoder til undersøgelse af betonkonstruktioner - altangange, juni 1987.

SBI, Beton 1-6 Aalborg Portland, Betonbogen og heri angivet litteratur.