Projekt 12319 – Avslutat Korrosionsskydd av bergbultar

Bergbult av kolstål, förzinkat kolstål, förzinkat och epoxibelagt kolstål och rostfritt stål är alternativ för bergförstärkning i tunnlar och bergrum. Eftersom man numera ibland specificerar mer än 150 års teknisk livslängd, finns osäkerhet avseende korrosionsrelaterad livslängd hos ingjutna bergbultar i de fall grundvattnet innehåller klorider eller att grundvattnets sammansättning av annan anledning är mycket aggressivt.

Denna slutrapport redovisar resultat från upp till två års korrosionsprovning av delvis ingjutna bergbultar exponerade i bergväggen i Muskötunneln och i Äspötunneln. I undersökningen ingår bergbultar av obelagt kolstål, rostfritt stål och varmförzinkade samt varmförzinkade och epoxibelagda bergbultar.

Provmaterial var rundstång av kolstål och kommersiellt tillverkade bergbultar som var varmförzinkade, utförda i rostfritt stål och som var både varmförzinkade och epoxibelagda. För att studera korrosionen och korrosionsskyddsförmågan för injekterade bergbultar tillverkades provkroppar genom att gjuta in provmaterialen i anläggningscement.

Provkroppar har införts i förborrade hål i Muskötunneln och i Äspötunneln. Dessa två tunnlar utvaldes som provplatser på grund av känd hög kloridhalt i grundvattnet.
För att accelerera korrosionen i tunnelatmosfär sprutades saltlösning på de utstickande delarna på ett urval av bergbultar under det första året. Samtliga korrosionsprovade bergbultar har varit utsatta för ett relativt stagnant vatten i berget under den större delen av provningstiden.

- Obelagt kolstål hade efter två års exponering i tunnelmiljö frätgropar upp till 350 mikrometer i Muskötunneln. Synliga lokala korrosionsangrepp förekommer varken på de ingjutna bergbultsdelarna eller på stålytor omgivna av vatten inne i berget. För de ändar som under ett år sprutats med 3 % NaCl, var frätgroparna upp till 465 mikrometer i Äspötunneln.
- Bergbultar i rostfritt stål hade inga synliga korrosionsangrepp, varken efter ett års sprutning med 3 % NaCl eller efter två års korrosionsprovning i någon av tunnlarna.
- Varmförzinkade bergbultar har vitrost på ytor exponerade i tunnlarna och på ytorna i borrhålen. För bultar med cirka 45 mikrometer ursprunglig zinkskikttjocklek var zinkskiktet lokalt helt bortfrätt i kontakt med anläggningscement efter två års korrosionsprovning. Korrosionshastigheter för både ingjutna ytor och fritt exponerade för vatten längst in i berget var cirka 20 mikrometer zink per år. Den höga korrosionshastigheten för zink var oväntad.
- Samtliga epoxibelagda och varmförzinkade bergbultar är helt oskadade efter två års korrosionsprovning.

Analyser av vattnet i borrhålen efter ett år kunde påvisa att pH-värdet och alkaliniteten ökade genom inverkan av anläggningscement. Vattenomsättningen var dock så hög att efter två år hade pH-värdet börjat sjunka och alkaliniteten var åter på samma nivå som före monteringen av provkropparna.

Efter två års provning är rekommendationen att om inte höga klorider i grundvattnet kan uteslutas, ska man överväga bergbultar i rostfritt material eller varmförzinkade bergbultar med epoxibeläggning för mycket lång teknisk livslängd. Detta på grund att man har påvisat att cementens alkaliserande verkan kan förvinna inom två år och att varmförzinkning kan förbrukas snabbt.
För en säker bedömning av den tekniska livslängden hos olika bergbultar i bergtunnlar med höga kloridhalter i grundvattnet, är en 2-årig provning alldeles för kort. Därför bör provningen pågå ytterligare några år.

Slutredovisningen utgörs av rapporten "Korrosionsprovning av olika typer av bergbultar", Bror Sederholm och Patrik Reuterswärd, bägge Swerea KIMAB (48 sidor med bilagor).