Blåsbildning vid applicering av tätskikt på träbroar

Abstract

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.