Suojarakennustoiminnon ikntyminen Kalervo Orantie VTT BUILDING AND TRANSPORT

Suojarakennustoiminnon ikääntyminen Kalervo Orantie *

VTT BUILDING AND TRANSPORT Johdanto • Betonirakenteisiin kohdistuvat rasitukset määritetään suunnitteluvaiheessa. • Jos rasitukset poikkeavat oletetuista tai materiaaliominaisuudet poikkeavat suunnitellusta, rakenteen ikääntyminen poikkeaa suunnitellusta. • Rajallisimmat käyttöiät esiintyvät yleensä voimakkaimmin rasitetuissa rakenteissa. • Laitoksissa on massiivisia betonirakenteita, jotka ovat alttiina voimakkaille rasituksille. • Betonirakenteet ovat yleensä voimakkaasti raudoitettuja, osa jännitettyjä, koenäytteiden irrotus hankalaa. Myös rikkomattomien tarkastus-menetelmien käyttö usein hankalaa. Copyright © VTT 19. 10. 2021 * 2

VTT BUILDING AND TRANSPORT Kloridit Betoniteräs Ovat peräisin esim. merivedestä tai tulleet betonin valmistuksen yhteydessä. Kloridit nopeuttavat merkittävästi betoniterästen ruostumista. Seurauksena sisäisiä säröjä ja halkeamia betoniin, lopulta suojaava betonipeite irtoaa, jolloin teräkset menettävät toimintakykynsä. Kohdistuu voimakkaimmin merivesirakenteiden osiin, jotka sijaitsevat vesirajalla tai roiskevyöhykkeellä. Copyright © VTT 19. 10. 2021 * Betoni 3

VTT BUILDING AND TRANSPORT Ilman hiilidioksidi Betonin raudoitukselle antama suoja häviää, kun ilman hiilidioksidi tunkeutuu betoniin. Seurauksena betonin p. H-arvo laskee, raudoitusta suojaava oksidikalvo tuhoutuu. Karbonatisoituminen alkaa pinnalta ja etenee suhteellisen tasaisena rintamana. Nopeimmillaan 85 -95 % RH olosuhteissa. Tiiviit pinnoitteet ja tiivis betoni hidastavat Karbonatisoituminen nopeuttaa merkittävästi terästen ruostumista, jos klorideja. Copyright © VTT 19. 10. 2021 * Karbonatisoitunut vyöhyke Betoni 4

VTT BUILDING AND TRANSPORT Sulfaatit ja hapot Sulfaatti-ionit reagoivat sementtikiven yhdisteiden kanssa. Betonirakenne voi hajota kokonaan, mikäli sulfaatteja tulee riittävästi. Rakenteisiin, joiden läpi kulkee jatkuvasti vettä, saattaa rikastua suuriakin määriä sulfaatteja. Seurauksena saattaa olla nopea betonin täydellinen rapautuminen, ellei betonin sideaine ole sulfaatinkestävää. Suolat, varsinkin sulfaatit voivat myös kiteytyä betonin sisälle, jolloin kiteytymispaine saattaa rikkoa betonin. Myös pelkkä läpi kulkutuva vesi heikentää betonia pitkän ajan kuluessa. Kaikki hapot ovat betonille haitallisia, eroja on. Esimerkiksi rikkihappo ja kloorivetyhappo tuhoavat nopeasti. Copyright © VTT 19. 10. 2021 * 5

VTT BUILDING AND TRANSPORT Mikrorakennekuva sulfaattivauriosta Copyright © VTT 19. 10. 2021 * 6

VTT BUILDING AND TRANSPORT Lämpötilan vaikutus betonin lujuuteen Copyright © VTT 19. 10. 2021 * 7

VTT BUILDING AND TRANSPORT Jänneterästen vanheneminen, betonin viruma • Jänneterästen relaksaatio lisääntyy noin 50 %, kun lämpötila nousee +25 C ja +40 C välille, • Lämpötilan nousu lisää myös betonin virumaa. Esim. nousu +70 C tasolle kolminkertaistaa viruman. • Betonin viruma ja kuivumiskutistuma vähentävät jänneterästen jännitystä. • Betonin viruma ei kasva 10 -20 vuoden jälkeen, ellei betoni kuivu. • Jos osataan ottaa suunnittelussa huomioon, ei pitäisi tulla isompia yllätyksiä. Copyright © VTT 19. 10. 2021 * 8

VTT BUILDING AND TRANSPORT Käyttäytyminen onnettomuustilanteessa • Betonirakenteet laitoksissa erilaisissa olosuhteissa. • Yleensä olosuhteet tunnetaan. Myös betonirakenteiden käyttäytyminen näissä olosuhteissa tunnetaan. Siten täysin odottamattomia vanhenemis-ilmiöitä tai riskejä ei juuri ole. • Eräisiin betonirakenteisiin kohdistuvat rasitukset ovat sen verran voimakkaita, että joitain rakenteita joudaan laitosten käyttöiän aikana korjaamaan / suojaamaan. • Kaikkia rakenteita ei voida tarkastaa, esim. jänneteräkset. • Määrävälein tehtävillä suojarakennuksen paine- ja tiiveyskokeilla voidaan kuitenkin varmistua kokeellisesti, että turvallisuuden kannalta keskeiset rakenteet toimivat suunnitellusti mahdollisessa onnettomuustilanteessa. Copyright © VTT 19. 10. 2021 * 9