Arktinen betonitekniikka

Betonin ominaisuuksia tutkittiin kolmella koesarjalla, joissa kaikissa käytettiin huokoistamatonta, lisähuokoistettua ja mikrohuokoistettua betonia. Pakkasenkestävyys tutkittiin jäähdytyssulatuskokeilla +20 ° C:n ja -65 °C:n välillä. Huokoistetut betonit kestivät kokeen hyvin, mutta huokoistamattomat ja mikrohuokoistetut betonit menettivät lujuutensa huomattavasti nopeammin kuin normaaleissa kokeissa +20 °C:n ja -20 °C:n välillä. Jäätymislujuus tarkistettiin jäätymislämpötilan ollessa -65 °C ja todetiin, että 5 MPa on riittävä arvo myös tällöin. Puristuslujuus ja kimmokerroin tutkittiin eri kosteuspitoisuuksilla +20 °C:ssa, 20° C:ssa ja -70 °C:ssa. Puristuslujuus kasvoi lämpötilan laskiessa sitä enemmän, mitä kosteampaa betoni oli. Kimmokerroin kasvoi lämpötilan laskiessa hitaammin kuin puristuslujuus ja hieman jopa laski osittain kuivalla betonilla -20 °C:ssa. Betoniterästen ja jänneterästen ominaisuuksia alhaisissa lämpötiloissa selvitettiin kirjallisuuden perusteella. Molempien myötö- ja murtolujuus sekä kimmokerroin kasvavat ja murtovenymä, murtokurouma, lämpölaajenemiskerroin, iskusitkeys ja jänneteräksillä myös relaksaatio alenevat lämpötilan laskiessa. Kylmähaurastumisesta ulkoilman lämpötila-alueella ei ole riittävästi tietoa, mutta ainakaan jänneteräksillä se ei ole todellisissa olosuhteissa ilmeistä. Teräsbetonirakenteiden ja jännitettyjen rakenteiden suunnittelusta ja käyttäytymisestä alhaisissa lämpötiloissa selvitettiin kirjallisuuden perusteella seuraavia asioita: palkkien toiminta, betonirakenteiden halkeilu, rakenteiden suunnittelu lämpörasitukset huomioon ottaen sekä alhaisen lämpötilan aiheuttamat lisäjännitykset betoniteräksessä. Ontelolaatoille suoritettiin kylmähaurauskokeita -30 °C:ssa ja todettiin niiden säilyttävän iskusitkeytensä täysin. Kirjallisuuden perusteella selvitettiin lämmitettävien, tilapäisten, koko rakennustyön kattavien sääsuojien käyttöä betonirakentamisessa. Tällä menetelmällä mahdollistetaan rakennustöiden suoritus ja varmistetaan betonin kovettuminen jopa alle -40 °C:n lämpötiloissa. Tutkittiin kokeellisesti betonin kovettumista -10 °C:ssa käytettäessä erilaisia jäätymisenestoaineita sekä esisäilytysajan vaikutusta tähän. Lupaavimmiksi osoittautuivat lisäaineyhdistelmät NaNO2 + Na2SO4, NaNO2 + CaC12, K2CO3 + hidastin ja Ca(NO3)2 + Na2SO4. Betonirakenteiden liitoksia ja saumoja kylmissä olosuhteissa selvitettiin kirjallisuuden perusteella.