Alkalireaksjoner og oppsprekking i betong

Alkalireaksjoner er en fysisk-kjemisk nedbrytingsmekanisme som forårsaker skadelig oppsprekking i betong; ustabile bergartsmineraler reagerer med alkalihydroksider i betongens porevæske og danner en alkali-gel som sveller og kan gi oppsprekking. Hoveddelen av arbeidet har tatt for seg effekter av såkalte fillere (partikler mindre enn 0,125 mm) fra ulike alkalireaktive bergarter, og fra andre alkalireaktive materialer, som knust resirkulert glass. Arbeidet har vist at enkelte alkalireaktive fillere (ryolitt fra Island, knust glass) har en preventiv effekt på alkali-reaksjoner, det vil si at man for slike materialer kan snu en potensielt skadelig reaksjon til en positiv effekt ved å knuse dem ned til fillere. Pedersen viser at effekten ikke er generell, fordi undersøkte norske bergartsfillere ikke gir tilsvarende positiv effekt. Han påviser at materialenes evne til å gi potensielt skadelige reaksjoner, eller til å gi en preventiv effekt, er styrt av deres evne til å reagere med kalsiumhydroksid og gi reaksjonsprodukter av samme type som sement gir (såkalt pozzolan reaksjon) under ulike forhold. Fillermaterialenes effekt på betongens flytegenskaper i fersk fase er også studert, inkludert studier av selvkomprimerende betong. Effektene kan i stor grad relateres til fillernes partikkelstørrelsesfordeling, men også andre forhold, som mineralogi, har betydning. Bakgrunnen for doktorgradsarbeidet har vært store uutnyttede ressurser med finsand på Norstones anlegg på Tau i Ryfylke, og usikkerhet om potensialet for industriell utnyttelse av materialet til betongformål. Arbeidet gir økt forståelse for fundamentale mekanismer bak paradokset alkalireaksjoner/pozzolane reaksjoner, og økt innsikt i fillerens betyding for den ferske betongens reologi. Det vil også føre til økt grad av ressursutnyttelse, som er positivt for miljøet og for lønnsomheten for betong- og pukk/grusbransjen. Avhandlingen har tittelen «Alkali-reactive and inert fillers in concrete. Rheology of fresh mixtures and expansive reactions / Alkalireaktive og inerte fillere i betong. Reologiske egenskaper hos ferske blandinger og ekspanderende reaksjoner (i herdet betong).» Arbeidet er utført ved Institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU, med professor Magne Maage som hovedveileder og sivilingeniør Sverre Smeplass som medveileder. Arbeidet er finansiert av NorBetong AS, et selskap i Heidelberg Cement Group.