Rapport - Torvet i Trondheim

SINTEF Byggforsk Berg- og geoteknikk 2018-02-06

SBF2017 A0168 - Åpen

Rapport

Torvet i Trondheim Testfelt Natursteinsdekke Nyhavna Realisering, eksponering, evaluering Forfatter(e) Lisbeth-Ingrid Alnæs Stein Olav Christensen, Hans Stemland

lisbetha

Stamp

2 av 23

Historikk VERSJON DATO VERSJONSBESKRIVELSE

01 2017-06-26 Rapportutkast – Fortrolig rapport

1.0 2017-09-07 Endelig rapport - Fortrolig

2.0 2017-11-30 Revidert endelig rapport - Fortrolig

3.0 2017-12-15 Åpen rapport

4.0 2018-02-06 Åpen rapport revidert

Foto forside: Forsøk med dropp av stålkule på testfeltet, juni 2017. Foto: SINTEF.

3 av 23

Innholdsfortegnelse Oppsummering ...................................................................................................................................... 4

1 Innledning ..................................................................................................................................... 5

2 Testfelt – Utforming, realisering og eksponering............................................................................. 6

3 Testfelt - Forsøk og resultater ...................................................................................................... 11 3.1 Belastningsforsøk og dropptest ................................................................................................... 11 3.2 Registrering av heftforhold og tilstand til sette- og bærelag ....................................................... 14

4 Testfeltet - Evaluering av resultater med tanke på Torvet ............................................................. 17 4.1 Visuelle hovedinntrykk fra testfeltet ........................................................................................... 17 4.2 Evaluering av prinsipp for dekkeoppbygging på Torvet............................................................... 17

4.2.1 Ubunden versus bunden oppbygging .............................................................................. 17 4.2.2 Permeabel versus tett, bunden oppbygging ................................................................... 18

4.3 Evaluering av toppdekke med settelag og skifer ......................................................................... 19 4.3.1 Supplerende kommentarer til settelag og liming ............................................................ 19 4.3.2 Forhold knyttet til steintype og -formater ...................................................................... 20

5 Konklusjon og anbefaling ............................................................................................................. 22

Referanser ........................................................................................................................................... 23

BILAG/VEDLEGG Vedlegg 1 – Åpen Rapport - Detaljutforming av hvert delfelt i testfeltet Vedlegg 2 – Åpen Rapport - Oppsummering av erfaringer fra realiseringen av testfeltet Vedlegg 3 – Åpen Rapport – Erfaringer fra Testfeltets utførelse og oppførsel ved eksponering

4 av 23

Oppsummering Et 100m2 stort testfelt med kvartsskifer er etablert på Nyhavna i Trondheim. Testfeltet er vurdert som et viktig element for å fremskaffe beslutningsgrunnlag for valg av den samlet sett mest optimale løsningen for oppbygging av planlagt natursteinsdekke på Torvet i Trondheim. Testfeltet er realisert gjennom et samarbeid mellom Trondheim kommune, AGRAFF AS, Multiconsult AS, Søbstad AS, Stein & Vei Consult og SINTEF. Testfeltet har en samlet lagtykkelse på ca. 1 m og er bygd opp fem delfelt over forsterknings- og avrettingslag. Seks norske kvartsskifre er anvendt. Skiferplatene har tykkelse 60 mm eller 60-80 mm, sagde sidekanter, er kvadratiske 500 mm x 500 mm eller har faste bredder og fallende lengder. Testfeltet har vært eksponert for trafikk i rundt 9 mnd ved rapporteringstidspunkt og har vært utsatt for varierende temperatur, nedbørsmengder, snø- og frostperioder. Trafikkbelastningen har vært relevant i forhold til en forventet belastning over tid på Torvet. Testfeltet har muliggjort å fremskaffe erfaringer og nyttig kunnskap i forhold til utførelse, materialbruk og oppførsel relativt sett mellom prinsipielt ulike oppbygginger av platedekker med skifer. Basert på gjennomførte arbeider gir SINTEF følgende anbefalinger: Prinsipp for dekkeoppbygging/overbygning:

• SINTEF anser at den mest optimale løsningen for oppbygging av planlagt natursteinsdekke på Torvet i Trondheim er å ta utgangspunkt i en permeabel oppbygging, dvs. et drenerende bærelag under et drenerende settelag for stein. Bærelag av drensbetong anses mer optimalt enn drensasfalt sett ut fra et stivhetssynspunkt.

• Drensbetongen brukt på testfeltet er relevant og aktuell for Torvet. Forhold knyttet til settelag og liming:

• Det anbefales å velge en drenerende settemørtel med et limlag som feste for skifer. • SINTEF mener det vil være mulig å etablere et stabilt, permeabelt settelag med tilstrekkelig fasthet

og med vedheft mot skifer, men systemet må optimaliseres med hensyn til teknisk kvalitet på valgte produkter og forhold knyttet til utførelse. Oppnådde felt- og laboratorieresultater er for sprikende til å gi konkret anbefaling med hensyn til type produkt.

Forhold knyttet til steinvalg: • Kvartsskifer anses å være et egnet steinmateriale på Torvet, med forventning om god styrke,

slitasjemotstand og fargebestandighet forutsatt riktig valg av sette- og fugemasser. • Tilstrekkelig fargekontrast mellom skiferplater for å oppnå ønsket, trøndersk åklemønsteret kan

betinge at det må foretas en detaljert sortering før leveranser til byggeplass og merking av skiferplater og/eller at fargekontraster oppnås gjennom varierende overflatebearbeiding.

• Overflater med naturplan anses sklisikre under tørre forhold og vil sannsynligvis oppleves som sklisikker også under normale, våte forhold. Uavhengig av valg av steintype eller overflate, er det viktig med varme "stier" i Torgflata.

• SINTEF forventer at tykkelseskalibrering kan ha positiv innvirkning på utgangsheft til kvartsskifer. • Det er sannsynlig at heft vil gå tapt over tid, men SINTEF vurderer at heft ikke er kritisk for et

funksjonelt dekke, forutsatt stabilitet og styrke i sette- og bærelag og relativt tung stein, f.eks. med plateformat 600 mm x 600 mm x min 60 mm.

• Det kan inntreffe at en del skiferplater vil spaltes over tid, og at utskifting kan bli nødvendig. SINTEF har ikke grunnlag til å si at dette må forventes å bli et utpreget problem.

5 av 23

1 Innledning SINTEF Byggforsk (SINTEF) har bistått Trondheim kommune med alternativvurderinger for oppbygging av natursteinsdekket på Torvet i Trondheim. Sentralt i foreliggende oppdrag er faglig bistand tilknyttet oppbygning, detaljering, gjennomføring og oppfølging av et testfelt med skifer ved Nyhavna i Trondheim. Hovedformålet med testfeltet har vært å fremskaffe et beslutningsgrunnlag for valg av den samlet sett mest optimale løsningen for oppbygging av planlagt natursteinsdekke på Torvet. I tabell 1 er det gitt en oversikt over de firma og aktører som har arbeidet med og/eller bistått i forhold til testfeltet. Arbeidet har vært utført i nært samarbeid med Trondheim kommune, AGRAFF AS og Multiconsult AS. Foreliggende rapport er en forkortet, åpen versjon av SINTEF-rapport STF 2017 F0168 (versjon 2.0 datert 2017-11-30) og oppsummerer arbeidet som har vært utført og resultater som er fremkommet. Tabell 1 Deltakelse og bistand i forbindelse med testfeltet.

Navn Firma/Aktør Kontaktpersoner Aktivitet/Bistand Trondheim kommune

Marit Solum Yngvar Gladsø

Byggherre/prosjekteier Prosjektleder Byrom Prosjektleder Torvet

AGRAFF AS Jan Løvdal, Trond Heggem Prosjektering Torvet Oppbygging og oppfølging testfelt Multiconsult AS Martin Totland

Søbstad AS Bjørn Storsve Utførelse/montering testfelt Nidaros Oppmåling AS Ola Aspmodal/Hans Bjørling Oppmåling/skanning av testfelt Trondheim kommune, Trondheim parkering

Geir Johansen Radartelling ved testfelt

Stein & Vei Consult René Kierstein Rådgivende rolle testfelt Betomur AS Rudi Grimelid Informasjon om betomurprodukter Trondheim Brannvesen Ivar Stenstvedt

Joacim Andresen Bistand forsøk på testfelt

Trondheim Havn Sylvi Frengen Bistand brøyting av testfelt

6 av 23

2 Testfelt – Utforming, realisering og eksponering I det følgende oppsummeres noen hovedelementer som har ligget til grunn og vært diskutert i forbindelse med konstruksjonsprinsipper for og utforming av testfeltet:

• Det er skissert et 100-årsperspektiv for hele Torvet, inkludert toppdekket med naturstein. • Det forventes et stabilt og robust dekke uten setninger, oppsprekking eller lignende. • Robusthet, teknisk og estetisk holdbarhet og tilgjengelighet for alle er avgjørende viktig for Torvet. • Dekket på Torvet i Trondheim skal tåle påkjenningene fra større mobile scener og tunge kjøretøy

skal kunne stå på og kjøre over plassen. • Det er planlagt for et flatt dekke med svakt fall og med innlagte varmekabler i soner. • Overflatevann er planlagt delvis løst med innordning av vannrenner over Torvet. • Hovedarealet er planlagt utformet som et "trøndersk åkle-mønster", se figur 1. • Oppbyggingen tar utgangspunkt i at det ikke vil bli noen ny parkeringskjeller under Torvet. • Ulike varianter av kvartsskifer skulle inngå i testfeltet, og der primærhensikten var å studere visuelle

effekter med hensyn til fargemønsteret i planlagt åklemønster ut fra skifrenes visuelle forskjeller i uttrykk.

Ovennevnte ga grunnlag for utarbeidelse av et testfelt med størrelse 100m2, bygd opp av 5 delfelt, hver med bredde 5 m og lengde 4 m, se figur 2 og detaljert beskrivelse i Vedlegg 1. Testfeltet er anlagt parallelt Losgata, like ved ny brannstasjon på Nyhavna, Trondheim. Forberedende gravearbeider ble igangsatt i mai/juni 2016, og hele feltet var ferdig lagt i løpet av september 2016. Testfeltet ble åpnet for trafikk omkring 20. oktober 2016. I tabell 2 er endelig materialbruk og oppsatte materialkrav oppsummert.Vedlegg 2 gjengir bilder tatt fra arbeidet med realisering av testfeltet. Hovedinntrykk og erfaringer fra gjennomføringen av testfeltet er samlet i vedlegg 3.

Figur 1 Illustrasjon av nytt Torv i Trondheim Sentrum, med natursteinsbelegg i trøndersk åkle-mønster og aktive kanter og nærliggende gater. Kilde: [1].

7 av 23

Figur 2 Plan- og langsnitt av testfeltet. Tegning: AGRAFF (L90.01, 23. juni 2016).

Felt 1 Ubundet dekke

Felt 2 Bundet, permeabelt dekke med drensasfalt

Felt 3 Bundet, permeabelt dekke med drensbetong

Felt 4 Bundet, tett dekke med tykkelses-kalibrert skifer

Felt 5 Bundet, tett dekke med ukalibrert skifer

8 av 23

Tabell 2 Oppsummering av endelig materialbruk i Testfeltet. Materialer Spesifikasjon Kommentarer Material-/produktkrav Kvartsskifer * Offerdal, Sverige,

Oppdal, Lys Oppdal Oppdal, Mørk Oppdal Oppdal, Trollheimen Li, Lys Li, Mørk

Fra Minera Norge AS Fra Minera Norge AS Fra Oppdal Sten AS Fra Oppdal Sten AS Fra Liskifer AS Fra Liskifer AS

NS EN 1341: Dimensjonstoleranse: Kl.2 Diagonaltoleranse: Kl. 2 Tykkelsestoleranse: Klasse 0 (ukalibrert) / Klasse 2 (tykkelseskalibrert)

Felt 1: Plater m/ tykkelse 60-80 mm, faste bredder (300-400-500-600mm), fallende lengder, sagde sider Felt 2-4: Tykkelseskalibrerte plater 60 mm, sagde sider, kvadratiske 500 mm x 500 mm Felt 5: Plater m/ tykkelse 60-80 mm, sagde sider, kvadratiske 500 mm x 500 mm

Fugemasser Felt 1 Felt 2-5 Feltavgrensning

Knust maskinsand 0-8 mm (opprinnelig) Knust maskinsand 0-4 mm (ved utskifting) BETO NaturFUG Mapeflex PB 27, to-komponent

Fra Ramlo Sandtak Fra Ramlo Sandtak Fra Betomur AS Fra Mapei

Settemasser og lim Felt 1 Felt 2 og 3 Felt 4 og 5

Vasket natursand 2-5 mm BETO naturSETTE-D med BETO naturHEFT Mapestone TBF 60 med Megarapid 2K Plus

Fra Ramlo Sandtak Fra Betomur AS Fra Mapei

Fraksjonen synes noe videre ved opptak av plater (juni 2017)

Bærelag Felt 1 og 2

Drensasfalt Da, med Dmax 11 mm, tykkelse 3 x 60mm (ca. 40 tonn)

Fra PEAB Asfalt AS (DA11 70/100 Ottersbo)

Min. hulrom 16% Min. permeabilitet/ vanngjennomgang kf > 5,4 x 10-5 m/s

Felt 3

Drensbetong Db, med Dmax 16 mm, tykkelse 220 mm**

Fra Unicon AS

Min. hulrom min 15% Min. permeabilitet/ vanngjennomgang kf > 5,4 x 10-5 m/s Trykkfasthet min. 15 MPa V/C tallet skal ikke ligge over 0,4 - «jordfuktig konsistens»

Felt 4 og 5 Dobbeltarmert betongplate/plate på mark, tykkelse 200mm

Støpt av Søbstad AS Fasthetsklasse B35 Bestandighetsklasse MF45 Kloridklasse: Cl 0,40 Armering: kamstenger B500NC, krysslagt ø12 cc 150

Avrettingslag Alle felt

Knust fjell fk 0-32 mm Fra Ramlo, Sjøla Los Angeles-verdi ≥ 35 Micro-Deval-verdi ≥ 15 Krav til komprimering målt ved statisk platebelastning med 300 mm platediameter ble satt til > 150 MPa (E2) i henhold til [4].

Forsterkningslag Alle felt

Knust fjell (Kult) 22/120 mm Fra Ramlo, Sjøla

*SINTEF har i rapporten forutsatt at fordelingen av skifertypene er som angitt i figur 2-3. Visuelt kan det være vanskelig å skille enkelte skifervarianter fra hverandre. ** SINTEF har fått oppgitt fra Betomur AS at ved utleggingen av fabrikkprodusert drensbetong DB16 som bære lag, så ble det lagt ut for lite, slik at BETO naturSETTE-D ble påført som en avsluttende påstøp, ca 60 mm, for å oppnå det rette nivå for settemørtel (i.e. BETO naturSETTE-D).

9 av 23

Testfeltet har vært eksponert og påkjent av trafikk i omtrent 9 måneder ved rapporteringstidspunkt. I eksponeringsperioden har temperaturen svingt fra -10 °C til nesten + 30 °C, og testfeltet har vært utsatt for varierende nedbørsmengder og snø/frostperioder, se figur 3. Testfeltet har vært dekket av regn og snø i perioder og har sporadisk/etter behov vært gjenstand for brøyting og sandstrøing av Trondheim havn. Feltet har ikke vært saltet.

Figur 3 Temperatur og nedbør i Trondheim i perioden mai 2016 til juni 2017. Kilde: Met.no. Testfeltet har vært eksponert for varierende trafikk. Trafikktellinger er foretatt av Trondheim Parkering med radar (Viacount 2) i tre perioder, hver på rundt 20 dager. Radarmålingene gir oversikt over antall overfarter, type kjøretøy og hastighet (gjennomsnitt og maks fart) over feltet. Resultatene er oppsummert under og i figur 4.

Trafikkbelastningen på testfeltet oppsummeres som følger:

• Testfeltet har vært utsatt for relativt stor trafikk, i frekvens større enn det som kan forventes pr. dag på Torvet.

• Det er slik sett oppnådd en viss form for akselerert påkjenning som er relevant ved vurdering av testfeltes respons.

• Hovedbelastningen har vært fra personbiler, men det har vært en relevant og merkbar trafikk av større kjøretøy daglig, med 1-2 større lastebiler (brannbiler o.l.), 6-8 små varebiler, transporter, lastebiler, semi-trailer, i tillegg til 5-15 personbiler daglig.

Sannsynlige feilkilder ved radartellingene dekker spesielt følgende:

• Avstand mellom radar og kjøretøy kan påvirke hvilken klassifisering kjøretøyet får (f. eks. lengde på kjøretøyet). Hvilken effekt dette har på type kjøretøy er usikkert, f.eks. om tellingene viser flere større kjøretøy enn reelt, eller omvendt.

• Radar kan ha telt med kjøretøy som går over Losgata, siden Testfeltet går parallelt med Losgata, der det meste av trafikken går. Dette vil gi høyere antall kjøretøy enn reelt.

Nevnte usikkerhetsmomenter anses ikke å ha påvirket nevneverdig det samlede inntrykket presentert over.

04812162024283236

-15-10

-505

1015202530

Ned

bør p

r.døg

n (m

m)

Tem

pera

tur º

C

Dato

Temperatur (lys blå) og nedbør (kornblå) (Voll værstasjon)

10 av 23

Figur 4 Trafikkregistrering over testfeltet ila eksponeringsperioden. Figuren viser antall ulike kjøretøy i de tre måleperiodene. Testfeltet ble oppmålt av Nidaros Oppmåling AS ved bruk av Leica TS15 (totalstasjon) og Leica C10 (laserskanner), se figur 5. Det ble foretatt én "nullavlesning" før trafikk ble satt på og en oppfølgende måling etter ca. 8 mnd. I figur 6 og under er resultater fra oppmålingen gjengitt.

SINTEF trekker følgende konklusjon av feltoppmåling med totalstasjon og skanner:

• Målingene bekrefter setninger ved ubunden oppbygging og setting i sand (dvs. felt 1) • Målingene indikerer en meget svak antydning til setning i alle øvrige felt (dvs. felt 2-5) • Det er sannsynlig at relativt svakt settelag kan ha influert målingene.

Figur 5. Til venstre: Oppmåling av testfeltet før påsetting av trafikk, 13. september 2016. Til høyre: Oppmåling av testfeltet etter endt eksponering, 4. mai 2017. Oppmåling foretatt av Nidaros Oppmåling. Foto: SINTEF.

11 av 23

Figur 6 Deformasjon i høyde mellom første og andre gangs innmåling. Blå farger indikerer setninger (rød og gul representerer markeringsstripene som ble lagt inn før trafikk ble påsatt (hvite markeringslinjer i feltet). Kilde: Nidaros Oppmåling AS.

3 Testfelt - Forsøk og resultater

3.1 Belastningsforsøk og dropptest Belastningsforsøk fra tung bil og med tilhørende måling av nedbøyning ble gjennomført av SINTEF med assistanse fra Brannvesenet. Figur 7 viser noen bilder fra forsøkene. Til forsøket ble anvendt Stigebil (Tango 43) med bakaksel på 10,6 tonn, og målingene ble utført med en såkalt Benkelmannsbjelke utleid fra NTNU. Ved Benkelmannsbjelke måles nedbøyning under en gitt last, som igjen kan gi et bilde på stivheten av underlaget. Resultatene fra Benkelmannsmålingene er gjengitt i figur 8. Det ble også utført en enkel "dropptest" med ei stålkule med vekt 4 kg, som ble sluppet ned fra brannbil, se figur 9 for noen bilder. Hensikten med forsøket var å studere responsen til hvert delfelt overfor en konsentrert punktlast/et støt fra en fallende gjenstand. Forsøket ble utført ved at stålkula ble sluppet fra suksessivt større høyder, og der det ble søkt å treffe én og samme plate ved hvert dropp, og fortrinnsvis omtrent midt på plata. I figur 10 er det gjort en sammenstilling og utregning av fallenergi basert på målingene.

Figur 7 Benkelmann-forsøk på Testfeltet. Utført 9. mai 2017. Foto: SINTEF.

12 av 23

Figur 8 Nedbøyning målt med Benkelmann bjelke ved testfelt Nyhavna. Punktene viser avleste enkeltmålinger langs et profil der bilen kjørte mot nord og langs et profil der bilen kjørte mot sør.

Benkelmannsforsøket oppsummeres som følger:

• Det er registrert meget små, men målbare og til dels forskjellige nedbøyninger mellom feltene som følge av belastningen med brannbil (akseltrykk 10,6 tonn).

• Målt nedbøyning er direkte overførbar til relativ stivhet av dekkeoppbyggingen i delfeltene, fordi feltene har vært utsatt for samme vekt/belastning. Målt nedbøyning for en gitt aksellast kan brukes til å beregne stivhet i kombinasjonen av settelag, bærelag og underbygning.

• Felt 1 –med skifer satt i sand over drensasfalt, viser minst stivhet/høyest nedbøyning. Dette er forventet ut fra at en slik ubunden oppbygging i utgangspunktet vil ha mindre stivhet enn bundne dekker.

• Felt 2 – med skifer satt i permeabel settemørtel over drensasfalt - indikeres å ha nest lavest stivhet. • Felt 3, 4 og 5 indikeres å ha høyest stivhet, omtrent dobbelt så høy stivhet som Felt 1. Disse

delfeltene har bunden oppbygging med bærelag av henholdsvis drensbetong (felt 3) og dobbelarmert betongplate (felt 4 og 5).

• Felt 1 og felt 5 viser måleverdier for nedbøyning som tilsynelatende varierer fra utkant av testfeltet og et stykke inn i aktuelt delfelt. Dette bildet er vanskelig å forklare, men kan være relatert til kanteffekter (utgraving av feltet og gjenfylling med masser kan ha gitt forskjeller i stivhet mellom randsonene og mer sentralt i feltet).

• Overføringsverdien for øvrig av Benkelmannsmålingene til et realisert dekke på Torvet i forhold til stivhet anses som liten.

Figur 9 Dropptest med stålkule fra stigebil. Utført 9. mai 2017. Foto: SINTEF.

13 av 23

Figur10 Diagram som viser beregnet hastighet og fallenergi for stålkuler med ulik vekt.

Forsøket med stålkula gir følgende indikasjoner:

• Ubunden utførelse med skifer satt i sand responderer med minst motstandevne mot "støtpåkjenning", det indikeres omkring 50% lavere støtmotstand enn øvrige oppbygginger.

o Skiferplate (tykkelse 60-80 mm) knakk ved belastning fra stålkule (vekt 4 kg) ved 8-10 m høyde.

o Dette indikerer tilsvarende knekking ved ca. 4 m ved vekt 10 kg og 2-3 m ved vekt 20 kg, jf. figur 10.

• De ulike variantene med bunden utførelse synes å oppføre seg relativt likt, dvs. gir ikke sprekkdannelser i skifer selv ved fallhøyde på 20 m med kulevekt 4 kg.

o Dette indikerer tilsvarende at skiferplater (tykkelse 60-80 mm) i bunden utførelse vil kunne tåle fall fra en konsentrert vekt på 20 kg fra ≥ 8 m eller 20 kg fra ≥ 5 m uten å knekke, jf. figur 10.

• Hovedforklaringen på forskjell mellom ubunden og bunden utførelse anses å være forskjellig kraftfordeling i de to tilfellene, der sand under skifer vil ha større stivhetsforskjell mot underlaget enn en bunden/stiv oppbygging.

• Ujevnheter i underlaget og forskjell i elastisitet i underlaget anses å være viktigst for oppførsel og for risiko for knekking.

• Ved treff mot fugekanter og ved hulrom under skiferplatene vil motstanden mot brekkasjer og oppsprekking generelt være lavere for alle typer oppbygging.

• Det forventes praktisk talt samme oppførsel i forhold til slagpåkjenning/knekking uavhengig av type kvartsskifer (anvendt i testfeltet).

• Basert på SINTEFs erfaring fra standard testing av bruddenergi etter NS-EN 14158 [4] kan det til sammenlikning forventes høyere motstand mot slagpåkjenning for kvartsskifer (anvendt i testfeltet) enn granitt.

Ovennevnte skulle tilsi at risikoen for brekkasje i skiferplater med planlagt tykkelse rundt 60-80 mm vil være meget stor ved en ubunden dekkeoppbygging, men liten ved en bunden dekkeoppbygging (uten setninger) i et tilfelle der gjenstander med vekt rundt 20 kg faller fra høyde omring 3 m ved montering av f.eks. en tribune.

14 av 23

3.2 Registrering av heftforhold og tilstand til sette- og bærelag Det er gjennomført flere forsøk på heftmåling gjennom uttrekksprøver i henhold til NS-EN 1542 [5] i testfeltet, se bilder i figur 11-13. Prinsippet bak denne metoden er å kjernebore ned gjennom aktuelle lag der man ønsker å studere heftforbindelsen, dvs. gjennom skifer og et lite stykke ned i settelaget (15 ± 5 mm), lime på en rondell (diameter 50 mm) i skiferoverflaten og gjøre avtrekk med apparatur. Avtrekkskraften økes jevnt og suksessivt med en hastighet på 0,05±0,01 MPa/s inntil brudd oppnås. Brudd vil oppnås der strekkfastheten er lavest.

Figur 11 Kjerneboring gjennom skifer og ned i settelag som trinn 1 ved heftforsøk. Utført 10. mai 2017 (venstre) og 14. juni 2017 (høyre). Foto: SINTEF.

Figur 12 Plater tatt opp av Søbstad AS, platene ble tatt opp ved først å sage gjennom fugene, deretter vippe platene opp fra underlaget ved bruk av brekkjern og spade. Utført 14. juni 2017. Foto: SINTEF.

Figur 13 Heftmåling gjennomført 23. og 24. august av SINTEF. Bildet til venstre viser pålimte rondeller som monteres i apparatur før "trekking. Foto: SINTEF.

15 av 23

Arbeidet med kjerneboring og heftprøving i juni 2017 oppsummeres som følger: Heft mellom skifer og underlag:

• Testfeltet (felt 2-5) kjennetegnes av praktisk talt total mangel på vedheft mellom skifer og settelag. Dette bildet gis både fra kjerneprøver og plater som er tatt opp.

• I felt 2 og 3, der skiferen er satt i BETO naturSETTE-D med BETO naturHEFT lim, viser prøveuttak og plateopptak i det alt vesentlige rene heftbrudd mellom skifer og settemørtel. Limet har ikke festet seg til settemørtelens overflate, noe som også er naturlig ut fra massens kornige struktur som kun gir kontaktpunkter mot skiferen. Lim finnes på skiferens underside, men på flere plater ikke som en heldekkende hinne.

• I felt 4 og 5, der skiferen er satt i Mapestone TBF 60 og limt med Megarapid 2K Plus er heftbildet overveiende noe bedre, ved at det stedvis er registrert rester av lim og settemørtel på skiferens underside, og stedvis heftbrudd i selve settemørtelen. Én av de platene som ble forsøkt tatt opp i felt 5 var ikke mulig å løsne med den teknikken som ble anvendt. Men i hovedsak er det rene heftbrudd også her, og der lim overveiende ligger igjen på settelagets overflate.

Styrke settemørtel: • I felt 3 er det til dels noe varierende kvalitet på settelaget; fra intakte kjerner til settemørtel med

lav fasthet ("ryen konsistens"). • Settemørtelen i felt 4 og 5 har svært varierende kvalitet/fasthet, og har stedvis utseende som

"jordfuktig mørtel". Karakteristisk er forskjell i konsistens mellom topp og bunn av settelaget. Prøver viser noe forskjellig plassering av armeringsjernet, og stedvis er armeringen rustet.

Skifer: • Skiferkjerner og –plater som er tatt opp har varierende ruhet i undersiden. Prøveopptak dekker

både Trollheimen, Lys Oppdal, Lys Liskifer og Offerdal. Det registreres at Trollheimen-skiferen ble levert med riller i undersiden (tykkelseskalibrering)

• Vedheftsbrudd forekommer i alle skifervariantene, og det er ingen klar indikasjon på forskjeller mellom type skifer eller type underside med tanke på heft.

• Felt 4 og 5 skiller seg fra hverandre ved at det er anvendt henholdsvis tykkelseskalibrert skifer og skifer med varierende tykkelse. Sistnevnte gir en viss "fortanning" i settelaget. Sammenlikningsgrunnlaget er begrenset, men det foreligger ingen indikasjon på forskjellig heftbilde avhengig av grad av "fortanning".

• Delaminering, dvs. spalting, av skiferen har skjedd i 20 % av kjerneprøvene, dvs. at skiferen spaltet seg under uttak av kjerneprøver. Dette gjaldt prøver av Lys Liskifer og Lys Oppdal. Visuelt er det vanskelig å knytte spaltingen opp mot klare kløvplan i prøvene.

Annet: • Opptatt plate i felt 1 indikerte at settelaget av natursand hadde "satt" seg og dannet et jevnt, men

relativt tynt settelag under plata. Fugemassen var kompakt og satt dels fast. • Konsistensen til drensbetongen (bærelag) i Felt 3 er homogen og fast.

Samlet vurdering

• Ingen av settelagene og setteprinsippene som ble anvendt ved oppbyggingen av testfeltet vurderes av SINTEF å ha fungert etter intensjonen. Massene fremstår for svake og inhomogene til å kunne motstå ytre påkjenninger over tid.

• Anvendte limprodukter har ikke gitt tilstrekkelig heft mellom skifer og underlag, selv om utførelsen har vært i henhold til beskrivelsene og gjennomført så optimalt som praktisk mulig.

• Påføring av lim på skiferens sagde sidekanter har gitt bra heft i fuger, men liming av skiferens underside har ikke vært nok til å oppnå heft mot settemassen.

• SINTEF vurderer det samlet slik at man må tilstrebe bedre resultat for settelaget i et reelt natursteinsdekke på Torvet, enn det som er erfaringen fra testfeltet etter 9 måneder.

16 av 23

Usikkerhetsmomentene rundt sette- og limlag erfart i testfeltet førte til gjennomføring av følgende, supplerende undersøkelser i tiden juli-oktober 2017:

• Tilleggsforsøk med 2 varianter settemørtler og heftforbedrende tiltak samt heftmålinger på testfeltet, • Laboratorieprøving med bestemmelse av trykkfasthet og permeabilitet på de samme 2 settemørtlene.

I arbeidet ble inkludert følgende produkter; • Settemørtel: BETO naturSETTE-D, lim: BETO naturHEFT, fugemørtel: BETO NaturFUG • Settemørtel: MARBOS MBV 4ED, lim: MARBOS PFB, fugemørtel: MARBOS PFM ZE-MELAN

Feltforsøk: Én rad med skiferplater inkludert settelag i felt 3 på testfeltet ble tatt opp, og raden reetablert med ovennevnte masser. Releggingen ble gjennomført av Søbstad AS under ledelse av Trondheim kommune. Utboring og heftforsøk ble gjennomført av SINTEF omtrent en måned etter montering. Resultatet av heftforsøket er oppsummert i tabell 3. Tabell 3 Oppsummering av inntrykk fra supplerende heftforsøk august 2017

Settemørtel + lim Overordnet bilde vedr. heft Øvrige kommentarer MARBOS MBV 4ED + MARBOS PFB

3 av 11 boreprøver ga reelle avtrekksverdier. Verdier mellom 1,75-2,15 kN er oppnådd, hhv med brudd i øvre del av settemørtel og brudd i skifer. Boreprøver som løsnet under boring viser god vedheft mellom lim og skifer, men at boreprøvene i hovedsak er delt øverst i settelaget.

Limlag er meget tynt; < 2 mm. Settemørtel er lagt ut i lag med tykkelse ca. 30-45 mm

BETO naturSETTE-D + BETO naturHEFT

4(5) av 7 boreprøver ga reelle avtrekksverdier. Verdier mellom 1,15-2,95 kN er oppnådd, i hovedsak med brudd i skifer. De aller fleste boreprøver, også de som løsnet under boring viser full vedheft mellom lim og skifer og mellom lim og settemørtel.

Limlag er meget tykt; > 10 mm. Settemørtel ser ut til å være lagt ut i lag kun med tykkelse ca. 20 mm. Mørtelen har en svak konsistens i opptatte prøver

Laboratorieprøving: Resultatet av prøvingen er oppsummert i tabell 4. Tabell 4 Resultater fra laboratorieprøving av settemørtel

Prøver Densitet (kg/m3) Trykkfasthet (Mpa) Permeabilitet (x10-5 m/s) Betomur – kjerneprøve testfelt*

2120 (tørr) 8,7 95

Betomur – Lab 7 døgn 2280-2320 28,9-32,5 8-30 Betomur- Lab 28 døgn 29-35,8 Marbo – kjerneprøve testfelt*

2085 (tørr) - 170

Marbo – Lab 7 døgn 2250-2280 18,2-21,3 15-28 Marbo – Lab 28 døgn 16,7-21,4

*Dette representerer kjerneprøver tatt ut fra testfeltet ved tilleggsforsøk med settemørtel og heftforbedrende tiltak. Laboratorieprøvingen viser variasjoner mellom de to prøvde mørtler, og at både trykkfasthet og permeabilitet (og densitet) avhenger mye av "komprimeringsgrad". Resultatene kan ses opp mot foreslåtte krav i ny N200 (Kilde: René Kierstein): Permeabilitet kf ≥ 10-5 m/s Trykkfasthet min. 16/20 MPa etter 7 døgn og Min 25/30 Mpa,).

17 av 23

Oppnådd trykkfasthet på kjerner tatt ut fra testfelt viser at selv ikke ved oppfølgende forsøk på testfeltet ble det oppnådd tilstrekkelig fasthet. I gjennomført laboratoriemåling ble oppnådd best styrke for Betomur settemørtel, men SINTEF kan ikke gi en anbefaling med hensyn til type settemasse for natursteindsekket på Torvet ut fra gjennomførte, supplerende forsøk. Overordnet indikerer forsøkene at det bør være mulig både å optimalisere styrke til settemørtel og heftbildet for skifer-lim-settemørtel i et realisert anlegg ved Torvet, men at resultatet vil være meget avhengig av utførelsen.

4 Testfeltet - Evaluering av resultater med tanke på Torvet I foreliggende kapittel evalueres egnethet i forhold til Torvet med bakgrunn i samlede hovedfunn fra arbeidene som har vært utført.

4.1 Visuelle hovedinntrykk fra testfeltet Testfeltet fremstår etter 9 måneder som et intakt skiferdekke stort sett uten visuelle skader. Dekket har praktisk talt samme planhet som opprinnelig, med unntak av felt 1, der det både er tegn til ujevnheter i dekket som følge av påkjenningene dekket har vært utsatt for, forskyvninger og begrenset knusningsskade i skifer, samt tapt fugemasse inkl. avstandsklosser. Det er bekreftet en målbar setning av dekket på ca. 8 mm i løpet av eksponeringsperioden. Skiferens overflate har beholdt farge og struktur. Med unntak av enkeltplater i felt 1, har skiferen motstått de påkjenningene – og belastningsforsøkene - testfeltet har vært utsatt for, uten at det har inntruffet markante overflateavskallinger eller brekkasjer. Valgte, tette utførelse med skifer satt i armert settemørtel på glidesjikt over dobbeltarmert betongplate viser visuelt svake tegn til "fugerender" i skiferoverflaten, selv etter 9 måneders eksponering (felt 4 og 5). Dette fenomenet oppsto rett etter montering og relateres primært til betongkvalitet i settelag og avsettelse av lettløselige, alkaliske salter. Tilstedeværelse av tett glidesjikt av plast antas å ha påvirket fugevandring og slik sett fenomenet. De elastiske fugene i testfeltet er intakte og uten sår eller tegn på skader. De sementbaserte fugene i testfeltet viser full heft mot skifer og er uten sprekkdannelser/vedheftsbrudd etter 9 måneders eksponering. Noe overflateavskalling er inntruffet. Etter 9 måneder har fugemørtelen gulnet.

4.2 Evaluering av prinsipp for dekkeoppbygging på Torvet

4.2.1 Ubunden versus bunden oppbygging Ubunden oppbygging med skifer satt i vasket natursand (2-5 mm) på drensasfalt og fuget med knust maskinsand (0-4 mm) har respondert uheldig på de påkjenningene testfeltet har vært utsatt for. Primært anses trafikkpåkjenningen å være hovedårsak til skadebildet, men værpåkjenninger kan også ha medvirket til dette.

18 av 23

Trafikkbelastningen på testfeltet vurderes å ha vært "overdimensjonert" i forhold til Torvet, men anses av SINTEF å gi et relevant bilde på belastning på Torvet i et livstidsperspektiv. Det er mulig at et noe tykkere settelag enn det som ble realisert og bruk av knust maskinsand ville ha vært mer fordelaktig. SINTEF tilråder imidlertid ikke en ubunden oppbygging for hovedarealet på Torvet, eller for gater der det vil gå trafikk.

4.2.2 Permeabel versus tett, bunden oppbygging Risiko for ugunstige vannansamlinger er kritisk for et natursteinsdekke på Torvet. Stående vann i settelag vil kunne føre til frostpåkjenninger som igjen kan påvirke heftforhold både under stein og i fuger. Fukt-/vannpåkjenninger må enten ivaretas ved avrenning i overflaten og/eller ved bruk av drenerende masser. Fuktmengden og –ansamlingen vurderer SINTEF å ha vært lavest der skiferen er satt i drenerende settemørtel og med permeabelt bærelag (drensasfalt og drensbetong). Oppbyggingen med glidesjikt av plast over armert betongplate, og med overliggende skifer satt i armert, relativt tett settemørtel, vurderes å ha gitt mindre mulighet for uttørking ved nedbør. Stående vann i en oppbygging tilsvarende felt 4 og 5 kan ikke tillates fordi frost da vil føre til at steinen begynner å bevege seg (vertikalt) og sannsynligvis vil også settemassen kunne disintegrere over tid. Med tanke på dreneringsmuligheter anses en permeabel oppbygging gunstig for Torvet. Langtidsstabilitet i forhold til jevnhet og planhet i et natursteinsdekke på Torvet er essensielt. Eksponeringstiden for testfeltet har vært altfor kort til å gi noen indikasjoner med hensyn til langtidsstabilitet og planhet, men SINTEF forventer at en armert betongplate er den mest optimale løsningen med tanke på dette. Erfaringen fra testfeltet gjør imidlertid at SINTEF er usikre på om det er mulig å få etablert en tett oppbygging med fullt samvirke over en armert betongplate. SINTEF er ikke i stand til å avgjøre med sikkerhet hva som har gjort at settemørtelen (TBF 60) er blitt så porøs, da dette i utgangspunktet skal være en tett, homogen masse. Et annet forhold er at det heller ikke fungerte å støpe rundt armeringen i settelaget og legge steinen i en operasjon. Når det ble tråkket på armeringen beveget alt seg. Dersom settelaget skal utføres på denne måten, må det derfor gjøres i to operasjoner. Først må armeringen støpes inn i et første sjikt som må få herde (1 døgn) før det legges et nytt toppsjikt på 2-3 cm som steinen legges i. Overflaten til det første sjiktet lages ru for å gi god heft mellom de to sjiktene. Alternativt kan det andre sjiktet limes vått i vått med epoxy. Tilsynelatende har felt med bærelag av drensbetong sammenliknbar oppførsel under Benkelmannstest som felt med betongplate. Tilsynelatende har felt med bærelag av densasfalt noe høyere nedbøyningsrespons enn drensbetongen. Forskjellene som er målt kan imidlertid også påvirkes av og relateres til settelagets tilstand.

19 av 23

Ovennevnte utfordringer rundt forhold tilknyttet oppbygning og utførelse over armert betongplate gjør at SINTEF ikke kan anbefale en slik løsning for Torvet. Ut fra en samlet vurdering anser SINTEF at bærelag av drensbetong kan fungere over tid på Torvet, og at dette – ut fra et stivhetssynspunkt, anses mer optimalt enn drensasfalt. SINTEF er kjent med at drensasfalt er benyttet som bærelag ved flere natursteinsprosjekter i Norge1. Etter det man kjenner til, foreligger det imidlertid meget få eksempler på natursteinsbelegg der det er anvendt bærelag av drensbetong i Norge2. SINTEFs erfaring med drensasfalt og drensbetong til dette formålet er begrenset, og SINTEF har ikke vært involvert i f.eks. erfaringsinnhenting eller undersøkelser av langtidsoppførsel i realiserte anlegg. I den forbindelsen er langtidserfaringer for drensbetong etterspurt via René Kierstein, Stein & Vei Consult. Han viser til tyske og sveitsiske erfaringer. Det har vært en utvikling over år i optimalisering og bruk av drensbetong. Slik SINTEF har fått opplyst ligger "bransjestandarden" på min 16-18% hulrom og min 15 MPa i trykkfasthet, og at slik drensbetong har vært anvendt ved flere anlegg i Tyskland. Erfaringer fra Sveits er ifølge Kierstein at det ikke er dokumentert noen svakheter på drensbetong i bærelag. Fiberarmert drensbetong for styrkeoptimalisering er nevnt som en mulighet, men SINTEF kjenner ikke til om dette har vært utprøvd i natursteinsdekker. Anvendt drensbetong i testfeltet er i henhold til René Kierstein en betong som ble utviklet i samsvar med de «nye» kravene i Tyskland. Anvendt resept og utførelse for drensbetongen i testfeltet har gitt et tilsynelatende stabilt og sterkt bærelag.

4.3 Evaluering av toppdekke med settelag og skifer

4.3.1 Supplerende kommentarer til settelag og liming Det supplerende tilleggsforsøket med settemørtel og heftforbedrende tiltak som ble gjennomført på testfeltet i august 2017, har gitt en større trygghet for at det er mulig å etablere et stabilt, permeabelt settelag med tilstrekkelig fasthet og med vedheft mot skifer. Testfeltet og laboratorieprøving har imidlertid samlet sett vist at setting og liming både er svært utførelsesavhengig og avhengig av optimaliserte værforhold under realisering. Forsøkene indikerer at type konsept/produkt for lim- og settemørtel kan virke inn på endelig resultat, noe som SINTEF anbefaler også må tillegges vekt videre i prosessen. Oppnådde felt- og laboratorieresultater er for sprikende til å gi konkret anbefaling med hensyn til type produkt. Det er ønskelig med best mulig heft mellom stein og settemasse, og lim (/primer) brukes ofte for å sikre bedre heft. Dette heftsjiktet er et toppsjikt for å få lagt steinen best mulig og skal forhindre at det oppstår hulrom under steinen som det kan samle seg vann i. Hvis alle sjiktene under steinen er permeable, betyr imidlertid ikke dette heftsjiktet så mye. Over tid må man, uavhengig av hvor god heft det er mulig å oppnå i starten, regne med at steinen løsner fra underlaget. Dette vil trolig skje enten ved at den løsner i heftsjiktet 1 F.eks. Tusenårsstedet i Stavanger, Torgalmenningen i Bergen, Strømsø Torg (torg), Drammen, Karl Johans gt., Regjeringskvartalet (fortau), Oslo. 2 Betomur AS rapporterer om at deres system, dvs. da primært settemørtel med naturSETTE-D og naturFUG har vært anvendt på flere anlegg i Norge, inkl. i opphøyde gangfelt, rundkjøringer og overkjørbart areal på ny bussterminal i Åndalsnes.

20 av 23

eller ved at det dannes et bruddplan rett under steinen i settemassen. Etter SINTEF sin vurdering kan dette skje ved all type naturstein, ikke bare kvartsskifer. Ut fra dette resonnementet vurderer SINTEF det slik at det er fordelaktig med tunge steinplater. Steinplatene vil etter all erfaring løsne over tid, men tyngden av platene vil holde steinen på plass. Det bør allikevel tilstrebes å sørge for best mulig heft under legging da løsneflaten etter all sannsynlighet vil få større ruhet (friksjon) mot underlaget ved liming i forhold til kun settemasse.

4.3.2 Forhold knyttet til steintype og -formater Kvartsskifrene i testfeltet har alle stått godt mot de påkjenningene som dekket har vært utsatt for. Alle skifervariantene fremstår uten skader, fargeforandringer eller andre visuelle endringer så langt. Kvartsskifer kan betraktes som en meget fargebestandig naturstein, uten risiko for rustdannelser, fargeendring etc. over tid.3 Kvartsskifer har naturlige variasjoner/spill i farge og struktur i et naturlig kløvplan. Det må forventes fargespill også ved en overflatebearbeiding av skiferoverflaten. Slik variasjon må forventes mellom ulike skiferbrudd, men også innen ett og samme skiferbrudd. SINTEF har erfaring med, og har tidligere pekt på [2], at på grunn av sin karakteristiske oppbygging med sjiktmineraldominans på kløvplan, samt høy stivhet/E-modul, vil skiferen være mer utfordrende med tanke på å oppnå heft enn mange andre typer naturstein. Det er både oppnådd heft og erfart manglende heft i alle skifervarianter og "for alle undersider". Det er ikke funnet noen systematikk som kan peke på en bestemt anbefaling for Torvet. SINTEF har fått forståelse av at tykkelseskalibrert underside foretrekkes for Torvet. Med tanke på heftegenskaper er det sannsynlig at en tykkelseskalibrering vil gi en noe mer fordelaktig heftflate enn tilfelle er med naturlig kløvflate. SINTEF forventer at man ved en slik mekanisk prosess vil fjerne noe av den "glatte" undersiden som ofte kjennetegner kvartsskiferplater med naturplan. Ved valg av skifer som dekkemateriale, må delaminering, eller spalting over tid forventes, dvs. at skiferplater kan deles langs kløvplan over platetykkelsen. Spalting avhenger både av kløvegenskapene, ytre værpåkjenninger og belastninger. SINTEF forventer at uansett valg av type kvartsskifer og enten det velges platetykkelse 60 eller 80 mm, må dette fenomenet påregnes på Torvet. SINTEF har ikke erfart at delaminering er rapportert som et utpreget problem i realiserte anlegg med kvartsskifer, og slike anlegg er det mange av i Norge. Men det er kjent at det har inntruffet. Delaminerte plater kan fortsatt oppfylle sin funksjon så lenge fugene er intakt og holder platen sammen. Eventuelt må slike plater byttes ut om delaminering gir følgeskader i form av brekkasjer eller lignende. Formater og tykkelser Hovedformat på testfeltet har vært tykkelseskalibrert skifer med nominell tykkelse 60 mm og planformat 500x500mm. Levert, tykkelseskalibrert skifer er målt til å variere mellom 55-62 mm, med snitt på 58 mm. SINTEF er informert om det er ønskelig å øke sidekantene på skiferplatene fra 500 mm til 600 mm, samt at skiferleverandører har kommentert at en tykkelsesøkning fra 60 mm til 80 mm både vil medføre økte produksjonskostnader/dyrere stein og gi større risiko for delaminering.

3 Her må påpekes de tidligere nevnte "fugerendene" som er synlig i testfeltet (felt 4 og 5), men som SINTEF mener kan unngås i en permeabel oppbygging, muligens avhengig av produkt i settemasse.

21 av 23

SINTEF har i denne diskusjonen pekt på behovet for å bruke relativt tung stein for å få etablert tilstrekkelig stabilitet i dekket. SINTEF vurderer det slik at samlet sett bør plateformat 600 mm x 600 mm x 60 mm kunne fungere på Torvet. Viktige forutsetninger for dette og for å få til et bestandig natursteinsbelegg er at:

• Bære- og settelag er stabilt og uten setninger • Bære- og settelag er drenerende • Fugene mellom steinene er fylt helt opp og at fugemassen har tilstrekkelig skjærkraft

I tillegg vil detaljer rundt å oppnå tilstrekkelig bevegelsesmuligheter og kantavgrensinger være viktig. SINTEF har kommentert forhold rundt sklisikkerhet for skifer tidligere [2]. I NS-EN 1341 [3], som henviser til NS-EN 14231 [6] og pendelapparat for måling av sklisikkerhet på naturstein, er det kommentert at SRV-verdier større enn 35 som oftest indikerer tilstrekkelig sklimotstand for horisontale flater eller flater med helning mindre enn 6%, se tabell 5. I standarden kommenteres videre at:

• Natursteinsplater med overflateruhet større enn 1mm anses som sklisikker. Dette dekker naturstein med naturplan, naturlig splittet overflate eller ved grov overflatebearbeiding, slik som flamming og prikkhogging.

• Sklimotstandsmålinger ved bruk av pendelapparat (som spesifisert i BS 7976 og NS-EN 14231) er ikke pålitelig i tilfelle av overflateruhet over 1 mm.

Tabell 5 Retningsgivende intervaller og ”klasser” for sklimotstand i henhold til [3]. Refererer til pendelapparat og bruk av såkalt ”4S rubber-sleide”.

SRV verdi Sklirisiko < 25 Høy 25-35 Middels 35-65 Liten > 65 Ekstremt liten

For Torvet er flere typer overflater på kvartsskiferen aktuelle, etter det SINTEF forstår. Det må forventes at børstet og flammebehandlet overflate og skifer med naturplan vil være sklisikker både under tørre og våte forhold. Det er erfart at skifer med naturplan kan kjennes glatt ut ved tilstedeværelse av snø og slaps. Det vil derfor for en slik type overflate, og trolig også ved børstet og flammet overflate være viktig at varmekabler blir brukt på en hensiktsmessig måte, for å holde overflaten så ”ren” og tørr som mulig.

22 av 23

5 Konklusjon og anbefaling Testfeltet med skifer som er realisert ved Nyhavna i Trondheim vurderes av SINTEF å ha gitt nyttig informasjon med tanke på endelige valg tilknyttet planlagt natursteinsdekke på Torvet i Trondheim. Det har også reist noen nye spørsmål. SINTEF vurderer det slik at det har vært et konstruktivt og lærerikt samarbeid mellom alle aktører som har bidratt i realisering og oppfølging av testfeltet. Det er etablert erfaringer og utarbeidet rapporter fra utførelsen og ferdigstillelsen av testfeltet som vil være nyttig med tanke på blant annet spesifisering i anbudsdokumenter, steinentreprise, arbeids- og kontrollrutiner for steinarbeidene på Torvet. Dette er mer utførlig beskrevet i SINTEF-rapport STF2017 F0168 (Versjon 2.0). Testfeltet kunne med fordel ha inkludert granitt, i tillegg til skifer, for om mulig å få et klarere bilde av eventuelle forskjeller i oppførsel mellom disse to hovedtypene naturstein under samme eksponerings- og påkjenningsforhold. Eksponeringstiden for testfeltet har vært begrenset - 9 måneder - noe som setter klare begrensninger i forhold til hvilke konklusjoner som kan trekkes når det gjelder forventet langtidsoppførsel av enkeltmaterialer, materialsamvirke, overflatestabilitet og bestandighet. Testfeltet har imidlertid vært utsatt for varierende værpåkjenninger, og kjøretøybelastningen har gitt en påkjenning som har gitt målbare endringer i skiferdekket. Belastningen anses å ha vært relevant i forhold til forventede påkjenninger på Torvet. Ut fra det arbeidet som har vært utført, trekker SINTEF frem følgende hovedkonklusjoner og anbefalinger rettet mot realisering av natursteinsarealene på og rundt Torvet i Trondheim: Prinsipp for dekkeoppbygging/overbygning:

• En ubunden utførelse med platebelegg av naturstein bør ikke velges for hovedarealene på Torvet. SINTEF anser en slik oppbygging for svak i forhold til forventede påkjenninger og risiko for setninger som følge av ujevnheter og mulige endringer i underkonstruksjon over tid.

Dette er i samsvar med SINTEFs tidligere vurderinger [2]. • En ubunden utførelse med platebelegg med naturstein anses heller ikke egnet for gateløp med

biltrafikk, men kan eventuelt vurderes for kantsoner uten eller med minimal trafikk. • Ut fra en samlet betraktning vurderes at en oppbygging med en armert betongplate på mark utført

over hele Torvet som bærelag for natursteinsplatene satt i armert settebetong ikke vil kunne realiseres optimalt.

Ut fra ovennevnte anser SINTEF at • Bærelag av drensbetong kan fungere over tid på Torvet, og at dette – ut fra et stivhetssynspunkt,

anses mer optimalt enn drensasfalt. Anvendte drensbetong på testfeltet er relevant og aktuell, men SINTEF kjenner ikke resepten i detalj. Det foreligger, etter det SINTEF er gjort kjent med, positive erfaringer med bruk av drensbetong som bærelag for natursteinsdekker i Tyskland og Sveits. Foreliggende prøver av drensbetong hos SINTEF kan gjøres tilgjengelig for dokumentasjon av styrke og eventuelt andre bruksegenskaper.

Forhold knyttet til settelag og liming: • Det bør velges en drenerende settemørtel med et limlag som feste for skifer.

23 av 23

SINTEF mener det vil være mulig å etablere et stabilt, permeabelt settelag med tilstrekkelig fasthet og med vedheft mot skifer. Systemet må optimaliseres både med tanke på utførelse men også på utgangskvalitet i forhold til bl.a. styrke og permeabilitet. Oppnådde felt- og laboratorieresultater er for sprikende til å gi konkret anbefaling med hensyn til type produkt. Steinplatene vil etter all erfaring løsne over tid, men tyngden av platene vil holde steinen på plass. Det bør allikevel tilstrebes å sørge for best mulig heft under legging da løsneflaten etter all sannsynlighet vil få større ruhet/friksjon mot underlaget ved liming i forhold til kun settemasse. Forhold knyttet til steinvalg:

• Kvartsskifer anses å være et egnet steinmateriale på Torvet. SINTEF forventer at kvartsskifer vil ha god styrke og slitasjemotstand og den vil være fargebestandig forutsatt riktig valg av sette- og fugemasser. Overflater med naturplan, børstet eller flammebehandlet struktur kunne anses sklisikker, men i tillegg er det viktig med varme "stier" i Torgflata.

• Kvartsskifer må forventes å gi utfordringer med heft mot underlag, uansett type oppbygning. SINTEF vurderer imidlertid at tykkelseskalibrert skifer gjennom fresing og saging, eventuelt med supplerende riller/spor i undersiden vil ha positiv innvirkning på utgangsheft. Det er sannsynlig at heft vil gå tapt over tid, men SINTEF anser ikke at heft ikke er kritisk for et funksjonelt dekke, forutsatt stabilitet og styrke i sette- og bærelag og relativt tung stein. En økning i planformat på de kvadratiske platene fra 500 mm til 600 mm vil bidra til en relativt tung, men fortsatt håndterlig stein.

• Kvartsskifer har naturlige kløvplan som skiferen spalter etter. Dette betyr at det må forventes en andel skiferplater som kan spaltes over tid, og som da naturlig nok bør skiftes ut.

SINTEF har ikke grunnlag til å si at dette må forventes å bli et utpreget problem. For øvrig oppsummeres følgende tilknyttet formater, toleranser og fargekontraster på skifer/naturstein:

• Spesifiserte toleranser på naturstein for testfeltet anses tilstrekkelige, men bør kontrollmåles på leveranser.

• Skiferplater med markant overflateavskalling, kantskader e.l. bør ikke anvendes – ev. fremsette krav i forhold til overflatejevnhet.

• Steinplater bør ha en liten fas rundt kantene, en fas rundt 2-3 mm vurderes som god. • Tilstrekkelig fargekontrast til å oppnå det ønskede, godt synlige trønderske åklemønsteret kan

betinge at det må foretas en detaljert sortering før leveranser til byggeplass og merking av skiferplater.

• Kontraster i dekket kan også oppnås ved å sortere på ulik struktur i skiferens overflate, enten naturlige variasjoner eller ved overflatebearbeiding. Dette kan imidlertid påvirke kostnadsbildet.

Referanser [1] Torvet i Trondheim. Detaljert Forprosjekt. Desember 2015. Trondheim kommune. [2] SINTEF-rapport SBF2013 F0169: Torvet i Trondheim. Innspill til oppbygging av natursteinsdekket. [3] NS-EN 1341: Plater av naturstein til utendørs bruk. Krav og prøvingsmetoder. [4] NS-EN 14158: Prøvingsmetoder for naturstein. Bestemmelse av bruddenergi. [5] NS-EN 1542: Produkter og systemer for beskyttelse og reparasjon av betongkonstruksjoner. Prøvingsmetoder. Måling av heftfasthet ved uttrekksprøving. [6] NS-EN 14231: Prøvingsmetoder for naturstein. Bestemmelse av sklisikkerhet ved bruk av pendelprøvingsutstyr. [7] SINTEF-rapport SBF BK F10004: Bybanen i Bergen. Feltmålinger av sklisikkerhet på naturstein (2010).

Vedlegg 1 til SINTEF-rapport SBF2017 A0168, Torvet i Trondheim. Testfelt Natursteinsdekke Nyhavna

Detaljutforming av hvert delfelt i Testfeltet Side 1 av 4

Tegninger: AGRAFF AS (L90.01, 23. juni 2016). Mål angitt i [mm].

Kommentar – Delfelt 1: Steintype: Lys Oppdal i fallende lengder og varierende bredder, varierende tykkelse. Settemasse: Det ble anvendt vasket natursand 2-5 mm i stedet for maskinsand (knust), fordi førstnevnte var det som var enklest tilgjengelig i Trondheimsområdet. Fugemasse: Knust maskinsand 0-8 mm fra starten, skiftet til 0-4 mm knust maskinsand i desember 2016. Elastisk fugemasse ble da også skiftet til knust sand som for øvrig på feltet. Bærelag: Drensasfaltlaget ble skiftet ut en gang pga første gangs utlegging ga høydeavvik i forhold til oppsatt krav. Annet: Det er anvendt "avstandsklosser" av neopren (8 mm) stedvis i fugene. Felt 1 måtte refuges i desember 2016, fordi én stein var løs, neoprenklosser var delvis presset opp og fugemasse var forsvunnet i stor utstrekning, tilnærmet fullstendig i kjørespor.

Kommentar Delfelt 2: Steintype: 4 skifervarianter: Trollheimen, Mørk Oppdal, Lys og mørk Liskifer. Kvadratiske plater med sidelengde 500 mm, tykkelseskalibrert til 60 mm. Fugemasse/settelag, Lim/priming, Bærelag: Som spesifisert



Kommentar - Delfelt 3: Steintype: 4 skifervarianter: Trollheimen, Mørk Oppdal, Lys og mørk Liskifer. Kvadratiske plater med sidelengde 500 mm, tykkelseskalibrert til 60 mm. Fugemasse/settelag: Som spesifisert Fugemasse/settelag, Lim/priming, Bærelag: Som spesifisert

Kommentar – Delfelt 4: Steintype: 4 skifervarianter: Trollheimen, Mørk Oppdal, Lys og mørk Liskifer. Kvadratiske plater med sidelengde 500 mm, tykkelseskalibrert til 60 mm. Fugemasse/settelag, Lim/priming, Bærelag: Som spesifisert



Kommentar – Delfelt 5: Steintype: 2 skifervarianter: Lys Oppdal og Offerdal. Kvadratiske plater med sidelengde 500 mm, varierende tykkelse 60-80 mm. Fugemasse/settelag, Lim/priming, Bærelag: Som spesifisert

Utforming med elastisk fuge mellom hvert delfelt. Tegningen viser overgang mellom felt 3 og 4.



Detaljutforming av testfeltets kort- og langsider. Kantfuge med elastisk masse rundt felt 1 ble erstattet med knust sand i desember 2016 i forbindelse med refuging av delfeltet.

Vedlegg 2 – Til SINTEF- rapport SBF2017 A0168 - Torvet i Trondheim – Testfelt Natursteinsdekke Nyhavna

Foto tatt under arbeidet med realisering av Testfeltet Side 1 av 14

Foto 1 Tvangsblander (80 l) brukt ved tilblanding av drensbetong til bærelag. Foto: Betomur AS

Foto 2 Konsistens drensbetong til bærelag Foto: Betomur AS

Foto 3 Utlegging av drensbetong i felt 3. Foto: AGRAFF AS.

Foto 4 Tildekking av drensbetong i felt 3. Foto: AGRAFF AS.



Foto 5 Spyling – vanngjennomtrenging i drensbetong. Foto: AGRAFF AS

Foto 1 Overflate drensbetong og nylagt betongplate (felt 3 og 4). Foto: AGRAFF AS

Foto 2 Nylagt betongplate i felt 3 og 4. Foto: AGRAFF AS.

Foto 8 Tildekket betongplate i felt 3 og 4. Foto: AGRAFF AS.



Foto 9 Nylagt drensasfalt i felt 1 og 2. Foto: AGRAFF AS.

Foto 3 Drensasfalt i felt 1 og 2 merket for nedfresing/utskifting. Foto: AGRAFF AS

Foto 11 Drensasfalt i felt 1 og 2 fjernet. Foto: AGRAFF AS

Foto 12 Ny drensasfalt og feltet klargjort for steinmontering. Foto: Betomur AS.



Foto 13 Overflate til støpt betongplate. Foto: SINTEF.

Foto 14 Oversiktsbilde av testfeltet etter ferdigstilling av bærelag. Foto: Betomur AS

Foto 15 Skifer levert på byggeplass for testfeltet. Foto: SINTEF






Foto 19 Felt 2 med Liskifer (lys og mørk). Foto: AGRAFF AS

Foto 20 Felt 2 med Mørk Oppdalskifer og Trollheimen. Foto: AGRAFF AS



Foto 21 Felt 3 med utlegging av stein og priming av underside og sidekanter med Beto Naturheft. Foto: SINTEF

Foto 22 Felt 3 med utlegging av stein og priming av underside og sidekanter med Beto Naturheft. Foto: SINTEF

Foto 23 Felt 3 med utlegging av stein. Foto: SINTEF





Foto 26 Felt 3 med utlegging av stein. Komprimering av settelag. Foto: SINTEF

Foto 27 Felt 2 ferdig lagt og avvasket og igangsatt steinlegging i felt 3. Foto: SINTEF

Foto 28 Felt 1 under utarbeidelse. Foto: SINTEF




Foto 30 Felt 1 under utarbeidelse. Innlegging av avstandskloss av gummi i fuger. Foto: SINTEF




Foto 32 Felt 1 under utarbeidelse. Komprimering av settesand. Foto: SINTEF

Foto 33 Felt 4 og 5 under utarbeidelse. Foto: Søbstad AS



Foto 34 Felt 4 og 5 under utarbeidelse. Komprimering av settesand. Foto: Søbstad AS

Foto 35 Utblanding og fuging med Beto Natur FUG. Foto: SINTEF

Foto 36 Fuging med Beto Natur FUG. Foto: SINTEF





Foto 39 Fuging med Beto Natur FUG. Beskyttelse av ekspansjonsfuge for senere fuging. Foto: SINTEF








Foto 43 Fuging med Mapeflex PB 27, elastisk fugemasse. Foto: Søbstad AS






Foto 47 Ferdigstilt testfelt sett mot øst. Foto: SINTEF Foto 48 Ferdigstilt testfelt sett mot vest. Foto: SINTEF

Vedlegg 3 til SINTEF-rapport SBF2017 A0168 Torvet i Trondheim. Testfelt Natursteinsdekke Nyhavna

Erfaringer fra Testfeltets Utførelse og oppførsel Side 1 av 3

Oppsummering av erfaringspunkter: Utførelse:

• Naturlige farge- og mønstervariasjoner i kvartsskifer kan gi utfordringer med å få etablert ønsket mønstereffekt for natursteinsdekket (trøndersk åklemønster basert på mørke og lyse plater av kvartsskifer).

• Mønsterdekke med kvadratiske steinplater og rette fuger er mer utfordrende med hensyn til å oppnå rette, jevne fuger enn i tilfelle av naturstein i fallende lengder/varierende bredder og setter strengere krav til toleranser på plan- og diagonalmål til steinplatene.

• Spesifiserte delmaterialer (sand, drensasfalt, drensbetong) ga i en viss grad utfordringer med hensyn til lokal erfaring/lokal leveranse.

• Tidsforbruk for steinlegging i testfeltet er vurdert som relativt sammenlignbar i felt 1, 2 og 3, og omkring 50% lavere enn for felt 4 og 5.

Oppførsel: • Ubunden, permeabel utførelse med skifer satt i -og fuget med- sand på bærelag av drensasfalt

skiller seg ut med dårligst bruksoppførsel i løpet av eksponeringsperioden. Platedekket har ikke tålt trafikkbelastning, dvs. fugemasse og avstandsklosser er gått tapt, plater har forskjøvet seg og viser tegn på fysisk skade, og belegget viser i underkant av 10 mm setning i hjulspor.

• Risikoen for brekkasje i skiferplater (60-80 mm) synes å være rundt dobbelt så stor ved en ubunden i forhold til en bunden dekkeoppbygging.

• Kontakt mellom skifer og underlag spiller avgjørende betydning i begge tilfeller. • Med unntak av litt skade i felt 1 og meget svak antydning til "fugerender" i felt 4 og 5, er

skifer-dekket praktisk talt uten visuelle endringer eller skader etter 9 måneder eksponering. • Elastiske fuger er intakte og uten skader • Anvendt fugemørtel har stedvis noe overflateavskalling og har gulnet noe etter 9 måneder. • Eksponeringsperioden er for kort til å få et tilstrekkelig bilde av relativ oppførsel til

bærelagene av drensasfalt, drensbetong og armert betongplate. Tilsynelatende har alle variantene respondert uten endringer i løpet av eksponeringsperioden, selv om det indikeres en antydning til større nedbøyning under kjøretøybelastning for drensasfalt enn for de øvrige.

• Ingen av settelagene har fungert optimalt, men det er gjennomført supplerende feltforsøk som gir trygghet for at styrke, permeabilitet og vedheft kan oppnås mellom skifer og underlag.

• Permeabilitets- og trykkfasthetsmålinger på to typer permeable settemørtler utført i SINTEFs Betonglaboratorium har gitt tydelige forskjeller i egenskaper. Laboratoriemålingen har slik sett ikke ledet til en klar anbefaling med hensyn til type settemasse for natursteindsekket på Torvet.

Kommentarer til delmaterialer/-arbeider Eksisterende masser – byggegrunn på tomta for testfeltet: Eksisterende masser som ble gravd ut er av Søbstad AS karakterisert som relativt homogene fyllmasser. Massene ble klassifisert og deponert som ikke forurensende avfall. Utgraving skjedde til ca. 0,5 m utenfor arealet for endelig testfelt. Det ble lagt fiberduk i traubunn. Forsterknings- og avrettingslag: Forsterkningslaget ble lagt ut i 2 jevne lag og komprimert med vals med én trommel til endelig tykkelse mellom ca. 660-710 mm, samt justert noe i forhold til type oppbygging. Avrettingslag ble ansett nødvendig for å få et jevnt godt underlag for bærelagene, sikre en godt komprimert base og redusere ujevnheter. Avrettingslaget hadde en ferdig, komprimert tykkelse på rundt 100mm i alle delfeltene.



For komprimeringskontroll ble det utført ett statisk platebelastningsforsøk av forsterkningslaget. Det ble oppnådd en styrke på 147,7 MPa, dvs. noe i underkant av oppsatt krav på > 150 Mpa. Bitumen stabilisert bærelag av drensasfalt (Da): Drensasfalt kom på bil fra Peab. Drensasfalt ble først lagt ut for hånd/med "spreader" i Felt 1 og 2. Denne måtte skiftes ut fordi man fikk for store høydeavvik. Ny drensasfalt ble lagt ut i 3 jevne lag med asfalt-utligger med komprimering mellom hvert lag. Sement stabilisert bærelag av drensbetong (Db): Drensbetongen ble levert på bil fra Unicon og ble lagt ut med gravemaskin og avrettet med rettholt. Betongen ble lagt ut med noe overhøyde og komprimert til ferdig tykkelse på ca. 220 mm med komprimeringsplate (105 kg) i henhold til beskrivelser. Det ble foretatt etterbehandling i form av vanning de første 3 -5 døgn etter legging, og bærelaget ble deretter tildekket frem til steinlegging. Det er av Søbstad AS bemerket at drensbetongen var litt tung å legge ut og trekke av, og at den bør legges ut med utlegger når man har større felt. Etter det SINTEF har forstått ble det ikke utført komprimeringskontroll på drensasfalt- etter drensbetonglaget. Permeabilitet ble imidlertid målt både på drensasfalt (etter 2. gangs utlegging) og på drensbetongen, se figur under. Forsøket gikk ut på å helle 2 liter vann ned i et avgrenset felt og måle tiden det tok for alt vann å forsvinne fra overflaten. Drensasfalten har klart høyere permeabilitet, men begge feltene lå innenfor oppsatt krav med hensyn til permeabilitet/vanngjennomgangsevne.

Sjekk av permeabilitet/vanngjennomgang av drensasfalt. Foto/film: Søbstad AS.

Sjekk av permeabilitet/vanngjennomgang av drensbetong. Foto/film: Søbstad AS.



Kommentarer til delmaterialer-/aktiviteter Betongplate: Betongplate med stangarmering ble støpt som ett areal over felt 3 og 4. Utforming av betongflata er som anbefalt tidligere av SINTEF [2]. Betongplata ble tildekket med 2 lag plast (i.e. glidesjikt) frem til steinlegging. Steinlegging med settelag og fuging: Relativt sett varierende eller lite markert nyanseforskjell i farge mellom enkelte av de anvendte skifertypene skapte utfordring for arbeiderne fra Søbstad AS i å få frem tiltenkt åklemønster. Dvs. at det i leveranse av f.eks. "lys skifer" forekom skifer med relativt forskjellig fargespekter og overflatestruktur. Toleranser på stein ble ikke kontrollmålt, men spesielt planvariasjoner på de kvadratiske platene ble av Søbstad AS vurdert å gi utfordringer i forhold til å oppnå rette, jevne fuger i felt 2-5. Felt 1 med fallende lengder gir derimot et mønster der fugene ikke er gjennomgående, og dette ble vurdert som enklere å få etablert pent i forhold til øvrige felt. Felt 1 med ukalibrert skifer og tynt lag med settesand (30-50 mm) ga i henhold til Søbstad AS noen utfordringer knyttet til undergraving av sand under setting. Fugemasse (maskinsand) ble vannet ned i fugene i 2 omganger og komprimert ved bruk av "gummiplate" over fugene og vibroplate (105 kg). Settemørtel i felt 2 og 3 ble utformet på stedet i henhold til beskrivelse og med 70 l tvangsblander. Massen ble blandet ut i jordfuktig konsistens og er av Søbstad AS karakterisert som god å arbeide med både i oppholds- og regnvær. Settemørtel i felt 4 og 5 ble utformet på stedet i henhold til beskrivelse med 70 l tvangsblander. Settemørtelen med armeringsnett ga utfordringer i regnvær ved at man fikk bevegelser i dekket ved tråkk på armeringsnett under montering. Her er videre anført ansamling av vann på glidesjikt i regnvær, og generelt at Mapeiproduktene ble ansett utfordrende å arbeide med i regnvær. Lim i felt 2-5 ble påført sidekanter og underside med kost. Nedbør skapte problemer med alle limeoperasjonene/-produktene. Fuging med sementbasert masse fra Betomur er av Søbstad AS karakterisert som grei å jobbe med, men krever mye vasking og at massen ikke må spyles i sluk. Fuging med elastisk fugemasse skjedde i to etapper på grunn av meget flytende konsistens. Det ble benyttet bunnfyllingslist i de elastiske fugene. Det er av Søbstad AS bemerket at flytende konsistens kan gi utfordringer ved arealer med mye fall. Vedrørende tidsforbruk for steinleggingen, så kommenterer Søbstad AS at det ble oppnådd omtrent samme ferdig lagt m2/h i delfelt 1, 2 og 3, mens tidsforbruket for felt 4 og 5 var omtrent 50% høyere og krevde flere personer til gjennomføring.

Teknologi for et bedre samfunn www.sintef.no

Documents

Rapport - Torvet i Trondheim