Blåsbildning vid applicering av tätskikt på träbroar
Typ
Examensarbete på grundnivå
Program
Publicerad
2021
Författare
Angervall, Simon
Hellsröm, Simon
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Att bygga broar i trä är något som gjorts sedan lång tid tillbaka. Kraven på
beständighet har förändrats mycket sedan träbroar började byggas för flera hundra år
sedan och särskilt med avseende på fuktskador. Fuktskyddet på moderna broar består
vanligtvis av en bitumenmatta och ovanpåliggande gjutasfalt. Dessa två material
bildar ett tätskikt och skyddar konstruktionen från vatten. Vid applicering av tätskiktet
på brobjälklaget är blåsbildning ett vanligt förekommande problem. Fenomenet
uppstår i kontaktytan mellan tätskiktsmattan och träbjälklaget efter applicering av
gjutasfalt som håller en temperatur kring 200 °C. För att påvisa fenomenet har
numeriska beräkningar och tester utförts för att redogöra för de fysikaliska faktorerna,
exempelvis materialegenskaper och temperaturförhållanden vid applicering av tätskikt
som styr händelseförloppet.
I undersökningen har inspiration tagits från testdata av ett tidigare försök som ett
företag vid namn Duo Asfalt gjort. Det testet gick ut på att prova olika primers som
målats på träunderlaget innan mattan appliceras för att undersöka om valet av primer
har en inverkan på blåsbildning. Flera provbitar med olika sorters primers påmålade
på respektive bit testades. Efter avsvalning av provbitarna samt att alla primers härdat
utfördes dragtest av både primers och tätskiktsmatta. Det gjordes för att utreda
vidhäftning mellan bitumenmattan och underlaget vid ett nerkylt tillstånd för
respektive provbit. Anteckningar kring blåsbildning togs för de olika primers även
efter att gjutasfalten applicerats och därigenom kunde den primer som hindrar
blåsbildning bäst fastställas.
I andra studier som gjorts kring träbroar har blåsbildning tagits upp mer som en notis
om att det sker. De undersökningar som görs i denna rapport är därför baserade på
samma förutsättningar som testet Duo Asfalt gjort men riktar sig istället mot att förstå
fysikaliska processer och förlopp som leder till blåsornas uppkomst direkt efter
applicering av tätskikt. Hypotesen som arbetet bygger på är att byggfukt i träet
förångas av den värme som tillförs när gjutasfalten läggs uppepå bitumenmattan och
skapar ett övertryck som leder till att blåsorna uppkommer. För att undersöka
hypotesen måste en uppskattning av hur höga temperaturer som uppnås i
träunderlaget, samt hur länge det varar göras. Uppskattningen görs med hjälp av en
egenutvecklad numerisk beräkning i programmet Matlab. Temperaturfördelningen
räknas fram för två olika sammansättningar, en med enkel matta samt en med dubbla
mattor varav ett lager gjutasfalt läggs uppepå respektive sammansättning.
Temperaturprofilen för ytterligare två varianter av de föregående sammansättningarna
II
beräknas med skillnaden att ett andra lager gjutasfalt lagts uppepå det föregående
lagret gjutasfalt. I slutändan fås alltså fyra olika typer av sammansättningar.
Beräkningarna visar att temperaturen i ytskiktet av trä varierar. Ju fler skikt som finns
ovanpå träet ju lägre blir temperaturen i träet. Maxtemperaturen för ytskiktet av trä för
respektive sammansättning är 127 °C, 105 °C, 65 °C samt 59 °C.
Efter att temperaturprofilen beräknats behövs en uppskattning av vilket luft övertryck
som kan uppnås för de olika temperaturerna som tagits fram. Det är svårt att veta hur
mycket fukt som förångas, därför behövs ett test göras där träbitar värms upp i en
tryckkammare till dessa framräknade temperaturer. Ingen tryckkammare hittades som
var optimerad för denna typ av undersökning och därför byggdes en egen. För att
kontrollera att tryckkammaren ger sanningsenliga resultat görs inledningsvis två
tester. En med enbart luft i kammaren och en med ett vattenbad. Innan testen
uppskattas övertrycket för respektive fall med hjälp av ideala gaslagen till 35,9 kPa
samt 305 kPa. Resultatet från testen är inom ramarna med max +-5 kPa avvikelse
vilket betyder att testerna som görs med denna utrustning kan anses som trovärdiga.
För testerna med trä fås olika resultat beroende på träbitarnas geometri. Som högst
uppnås ett övertryck på 240 kPa och som lägst 120 kPa.
Slutsatsen som görs är att blåsbildningsproblematiken beror på fukt och värme. För att
kunna ge exakta svar på hur man löser problemet behövs vidare undersökningar men
ett förslag är att tillverka en matta som är tjockare och med högre värmeisolerande
förmåga.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
Blåsbildning, tätskikt, gjutasfalt, bitumenmatta, tätskiktsmatta, primer, ideala gaslagen, trycktest, numerisk beräkning