AKR-skader i beton
Hvor meget bæreevne mister beton med AKR-skader?
Hvor alvorligt er det, når en betonbro har omfattende revner som følge af alkalikiselreaktioner (AKR)?
Danske forsøg har vist, at betonens mekaniske egenskaber kan være stærkt forringede, uden at konstruktionens forskydningskapacitet falder tilsvarende. Det fremgår af forskningsartiklen AKR-skadede broers bæreevne – nye forskningsresultater og vejledning, offentliggjort i Trafik & Veje i februar 2025.
Det har særlig betydning for ældre danske pladebroer uden forskydningsarmering, hvor forskydningskapaciteten i høj grad afhænger af betonens egenskaber.
Trykstyrken faldt med over 67 procent
Mange danske broer fra før 1987 kan indeholde tilslag, der er følsomme over for AKR. Det år indførte Basisbetonbeskrivelsen skærpede krav til sand og sten, som reducerede risikoen for skadelig AKR i nye broer.
AKR kan udvikle sig over årtier, efterhånden som reaktive kiselholdige mineraler reagerer med betonens alkaliske porevæske. Ekspansionen kan medføre revnedannelse og forringede mekaniske egenskaber.
Undersøgelser af borekerner fra svært AKR-skadede danske pladebroer viste en reduktion i betonens trykstyrke på over 67 procent i de mest revnede prøver.
Men styrketabet afhænger også af revnernes orientering.
I undersøgelserne var trykstyrken målt parallelt med AKR-revnerne mellem 14 og 61 procent højere end styrken målt vinkelret på revnerne.
Betonen udviser dermed anisotrope, altså retningsafhængige, materialeegenskaber. Det komplicerer bestemmelsen af en repræsentativ styrke, fordi både borekernernes orientering og revnernes udbredelse påvirker måleresultaterne.
Armeringen kan skabe en uventet forspænding
En del af forklaringen på den bevarede forskydningskapacitet findes i samspillet mellem beton og armering.
Når AKR får betonen til at ekspandere, begrænser armeringen deformationen. Det kan fremkalde trækspændinger i armeringen og trykspændinger i betonen.
Denne AKR-inducerede forspænding kan bidrage positivt til konstruktionens forskydningskapacitet og dermed delvist modvirke virkningen af betonens reducerede materialestyrke.
I de danske broforsøg er der ifølge forskningsartiklen fra 2025 bestemt AKR-inducerede armeringsspændinger på op til cirka 270 MPa.
Det er et betydeligt spændingsniveau, men ikke en effekt, man uden videre kan medregne i alle AKR-skadede konstruktioner.
Forspændingen afhænger blandt andet af armeringsmængden, konstruktionens geometri og ekspansionens udvikling. Desuden kan forspændingen nå et maksimum, selvom revnedannelsen fortsætter.
Derfor skal bidraget vurderes for den konkrete konstruktion.
AKR-skader ændrer også brudmekanismen
De danske fuldskalaforsøg har vist, at forskydningsbrud i AKR-skadede plader kan udvikle sig markant anderledes end i tilsvarende uskadde konstruktioner.
Eksisterende AKR-revner kan påvirke brudforløbet under belastning. Derfor giver beregningsmodeller udviklet til uskadt beton ikke nødvendigvis retvisende resultater for AKR-skadede broplader.
Forsøgene har dermed bidraget til udviklingen af beregningsmetoder, der tager højde for både ændrede brudmekanismer og AKR-induceret forspænding.
Tre danske broforsøg gav ny viden om AKR-skader
Fuldskalaforsøg med tre danske broer har bidraget til forståelsen af, hvordan alkalikiselreaktioner påvirker konstruktioners forskydningskapacitet.
2010 – Gammelrand-broen
Et kraftigt AKR-skadet brodæk blev belastet til forskydningsbrud. Bæreevnen var mindre reduceret end forventet, og AKR-induceret forspænding blev foreslået som en mulig forklaring.
2013 – Vosnæsvej-broen
Dele af et AKR-skadet brodæk blev testet som udkragede plader. Borekerner blev desuden undersøgt for at bestemme betonens mekaniske egenskaber.
2015 – Lindenborg Pæledæk
Seks store pladefelter blev udtaget til fuldskalaforsøg og materialeundersøgelser ved DTU og Syddansk Universitet.
Kilde: AKR-skadede broers bæreevne – nye forskningsresultater og vejledning, Trafik & Veje, februar 2025.
Nye beregningsmetoder til AKR-skadede broer
De danske forskningsresultater har også fået betydning for beregningen af eksisterende betonbroers bæreevne.
Ifølge forskerne blev Vejdirektoratets bilag D.5 til håndbogen Eftersyn af bygværker opdateret i maj 2024.
Det reviderede bilag beskriver ifølge forskerne en særlig model til beregning af forskydningskapaciteten i AKR-skadede broplader uden forskydningsarmering, hvor der blandt andet tages højde for AKR-induceret forspænding.
Vejdirektoratets Vejledning til belastnings- og beregningsgrundlag for broer, med rettelser fra september 2025, henviser også til bilag D.5 ved fastlæggelse af forskydningsbæreevnen for denne type konstruktioner.
Også bestemmelsen af betonens mekaniske egenskaber kræver særlig opmærksomhed. Traditionelle spaltningsforsøg kan være vanskelige at fortolke ved omfattende AKR-skader.
Forskerne fremhæver derfor Wedge Splitting-testen til bestemmelse af relevante trækegenskaber, selvom metoden kræver relativt store borekerner og omfattende prøveforberedelse.
Armeringens forankring er et andet vigtigt opmærksomhedspunkt. Tidligere undersøgelser har vist reduktioner i forankringskapaciteten på op til 40 procent i AKR-skadede bjælker. Resultaterne kan dog ikke uden videre overføres til broplader uden forskydningsarmering.
Mere præcise vurderinger kan forlænge broers levetid
Resultaterne understreger, at vurderingen af en AKR-skadet bros restbæreevne kræver mere end visuel registrering og traditionelle styrkemålinger.
Revneorientering, armeringsforhold, materialets retningsafhængige egenskaber og konstruktionens mulige brudmekanismer skal vurderes samlet.
Det kan give et mere retvisende grundlag for at afgøre, om en bro fortsat kan anvendes, skal forstærkes eller må udskiftes.
Mere præcise vurderinger kan dermed bidrage til at bevare eksisterende konstruktioner længere og undgå unødvendige indgreb, når den nødvendige sikkerhed kan dokumenteres.
De danske forsøg viser, at selv markante materialeskader ikke nødvendigvis medfører et tilsvarende tab af konstruktiv bæreevne. Hvor alvorlige AKR-skaderne er for den enkelte bro, afhænger af konstruktionens virkemåde og mulige brudmekanismer.
Læs mere:
Kontakt
Få hjælp nu
Find relevante, kvalitetssikrede kurser og efteruddannelse.