Jänneterästen kunnon tarkastus

Transkriptio

1 STUK-YTO-TR 48 Jänneterästen kunnon tarkastus Eero Punakallio, Liisa Salparanta MAALISKUU 1993 SÄTEILYTURVAKESKUS Strälsäkerhetscentralen (Or-nnrv'/ Finnish Centre for Radiation and ÖIAMJA Nuclear Safety

2 STUK-YTO-TR 48 MAALISKUU 1993 Jänneterästen kunnon tarkastus Eero Punakallio, Liisa Salparanta Valtion teknillinen tutkimuskeskus Tutkimuksen johto säteilyturvakeskuksessa Timo Niiranen Tutkimus on tehty säteilyturvakeskuksen tilauksesta. SÄTEILYTURVAKESKUS PL HELSINKI Puh. (90) 70821

3 STUK-YTO-TR 48 SÄTEILYTURVAKESKUS PUNAKALLIO, Eero, SALPARANTA, Liisa (Valtion teknillinen tutkimuskeskus). Jännelerästen kunnon tarkastus. STUK-YTO-TR 48. Helsinki s. ISBN ISSN Avainsanat: Esijännitys, betonirakenteet, korroosio, endoskopia, kunnonvalvonta TIIVISTELMÄ Esijännitettyjen betonisiltojen kunnonvalvonta on ulkomailla paljastanut odotettua yleisempiä puutteellisuuksia sementti-injektoitujen jänteiden korroosiosuojauksessa. Vaikkakaan korroosioolosuhteet ydinvoimalaitoksien suojarakennuksissa eivät ole yhtä vaikeat kuin silloissa, on myös suojarakennusten osalta aihetta huoleen. Huolta ei aiheuta rakennusten sementti-injektoinnin kelvollisuus silloin kuin työ on oikein suoritettu, vaan kehittymättömät ja epäsuorat valmistuksen aikaiset laadunvalvontamenetelmät, joilla työsuorituksen oikeellisuus pitäisi todeta. Ongelman käytännöllinen merkitys Suomessa voidaan selvittää seikkaperäisellä kartoituksella. Tässä tutkimuksessa kehitettiin ja koekäytettiin rakenteen avausmenetelmä, jolla tällainen kartoitus voidaan luotettavasti, kohtuullisin kustannuksin ja rakennetta vaarantamatta toteuttaa. 3

4 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-YTO-TR 48 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ Sivu ALKUSANAT 5 1 TUTKIMUKSEN LÄHTÖKOHTA 6 2 TUTKIMUKSEN TAVOITE 6 3 TUTKIMUKSEN TOTEUTUS 6 4 TARKASTUSMENETELMÄ Periaate Laitteisto Tarkastusmenettely 9 5 KOKEILUT KÄYTÄNNÖN KOHTEISSA Kylmänpjan ylikulkusilta Yli-Kuotolan silta Mustikkamaan silta 20 6 KORROOSIOASTEEN ARVIOiNTI 26 KIRJALLISUUSLUETTELO 30 4

5 STUK-YTO-TR48 SÄTEILYTURVAKESKUS ALKUSANAT Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen rakennusmateriaalilaboratoriossa toteutettiin vuoden 1992 aikana tutkimus, jonka tuloksena kehitettiin jänneterästen tarkastusmenetelmä. Tutkimushankkeen aloitteentekijöinä ja rahoittajina olivat säteilyturvakeskus, tiehallitus, rautatiehallitus ja Helsingin kaupungin rakennusvirasto, joiden edustajat toimivat tutkimuksen johtoryhmässä. Säteilyturvakeskuksen mielenkiinto kohdistui ydinvoimaloiden suojarakennusten tarkastukseen. Muutrahoittajatolivat kiimiostuneita esijännitettyjen siltojen jänneterästen tarkastusmenetelmästä. 5

6 yj I STUK-YTO-TR 48 RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO TUTKIMUSSELOSTUS N:Q 1505/92 1 TUTKIMUKSEN LÄHTÖKOHTA Suomessa ei ole käytössä luotettavaa jänneterästen kunnon tarkastusmenetelmää. Menetelmälle on kuitenkin tarvetta erityisesti jännitettyjen siltojen sekä ydinvoimaloiden suojarakenteiden tarkastuksessa. Tutkimuksen lähtökohtana oli "VTT:n tutkimusselostus RAM 11734, Ydinvoimaloiden suojarakennusten jänteiden suojaaminen ja tarkastaminen". Kyseisessä kirjallisuusselvityksessä on mm. luotu lyhyt katsaus kysymykseen tuleviin tarkastusmenetelmiin. 2 TUTKIMUKSEN TAVOITE Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää jänneterästen tarkastusmenetelmä, joka sisältää jänneterästen paikantamisen, suojaputken avaamisen tarkastusta varten ja terästen tarkastuksen. 3 TUTKIMUKSEN TOTEUTUS Raportin RAM11734 perusteella valittiin tarkastusmenetelmä kehitettäväksi sekl käyttöönottokuntoon saattamiseksi. Menetelmä, joka valittiin tarkemman tarkastelun kohteeksi käsitti suojaputken paljastuksen poraamalla ja piikkaamalla, suojaputken avaamisen, injektointilaastin pilkkaamisen sekä jänneterästen tarkastelun endoskoopilla, johon on liitetty kamera. Työ käynnistettiin perehtymällä aihetta koskevaan kirjallisuuteen sekä tiedustelemalla ulkomaisten tutkimuslaitosten ja konsulttiyritysten mahdollisia käyttökokemuksia. Kirjallisuusselvityksen jälkeen ryhdyttiin hankkimaan tarkastuksessa tarvittavia laitteita sekä suunnittelemaan ja toteuttamaan laitteisiin tarvittavia muutoksia. Kehitystyö vaati laboratoriokokeita. Lopuksi kehitettyä menetelmää kokeiltiin käytännön siltakohteissa. 4 TARKASTUSMENETELMÄ 4.1 Periaate Tarkastusmenetelmä soveltuu käytettäväksi, kun suojaputki on metallinen. Menetelmän periaatteena on porata lieriöporalla suojaputki näkyviin, piikata suojaputki auki sekä tarkastaa endoskoopin avulla injektointilaastin ja jänneterästen kunto. Lisäksi endoskooppiin on liitetty kamera valokuvien ottamista varten suojaputken sisästä. Jotta poraus voidaan ulottaa suojaputkeen ilman, että on vaaraa suojaputken rikkoontumisesta porauksen yhteydessä, poraan kytkstään suojajännite ja suojaputki maadoitetaan. Kun poranterä osuu suojaputkeen (tai muuhun raudoitteeseen), syntyy suojajännitteen oikosulku, jolloin rele katkaisee säh- Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) niinen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen osittainenjulkaiseminen on sallittu vain Valtion teknillisestä tutkimuskeskuksesta saadun kujallisen

7 yf J -7- STUK-YTO-TR48 RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO TUTKIMUSSELOSTUS N:Q 1505/92 könsyötön porakoneeseen ja pora pysähtyy. Tätä tarkoitusta varten etsitään rakenteen raudoitteesta kohta, johon suojavirta voidaan maadoittaa. Maadoitustarkoitukseen soveltuu mikä tahansa raudoite tai muu metalliosa, joka on sähköisessä yhteydessä cuojaputkeen. Käytännössä siltakannen kaikki raudoitteet ja yleensä myös suojakaiteet ja valopylvään jalustat ovat sähköisessä yhteydessä toisiinsa. Sähköinen yhteys on aina varmistettava. 4.2 Laitteisto Tarkastuksessa tarvitaan ainakin seuraavia laitteita ja tarvikkeita: 1. Betonipoitekerrosmittari, 2. Timanttikaira, johon kuuluu vähintään kaksi erikokoista terää, joiden uran muodostavien segmenttien leveys on vähintään 4 mm, 3. Iskuporakone, 4. Suojajännitteen valvontayksikkö, 5. Er.doskooppi, johon kuuluu valolähde ja jolla voidaan tarkastella sekä endoskoopin varren suuntaisesti että kohtisuoraan sitä vastaan, 6. Kamera, joka voidaan kiinnittää endoskooppiin, 7. Terävä meisseli, jonka avulla suojaputki voidaan avata, 8. Pihdit, joilla porakappaleen saa poistettua porareiästä, 9. Tyhjöpumppu, jolla porareiästä voidaan imeä porauksen huuhteluvesi; tyhjöpumpun imuletkuun on kiinnitettyyn säiliöön, kerätään poistovesi, 10. Imuri, jolla porareiästä saadaan poistetuksi näkyvyyttä haittaava irtoaines, esimerkiksi tavallinen pölynimuri ja 11. Vesisuif ikupullo porausreiän huuhtelua varten. Kun tarkastetaan käytössä olevaa rakennetta, ei käytettävissä yleensä ole verkkovirtaa, "äiioin tarvitaan aggregaatti sähkövirtaa tuottamaan. Myös porauksessa käytettävä huuhteluvesi on vaattava omaan säiliöönsä. Laitteiston suojajännitteenä käytetään yleensä 12 V:n jännitettä, mutta sitä voidaan vaihdella välillä V. Sähkövirta on tasavirtaa. Suojajännitevirtapiiriin on kytketty jännitemittari, jotta jännitteen muuttumista porauksen aikana voidaan seurata ja todeta, kun poraus on lähenemässä terästä. Poraussysteemin periaate, johon on liitetty suojajännitejärjestelmä, esitetään kuvassa 1. Kuvassa 2 on endoskooppi, endoskoopin valolähde sekä kamera ja kameran ja endoskoopin välinen sovituskappale. isittainenjulkaiseminen on sallittu vain Valtion teknillisestä tutkimuskeskuksesta saadun kirjallisen ljvan perusteella.

8 w -8- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR48 TUTKIMUSSELOSTUS NrO 1505/92 SUOJA. JÄNNTTTEN VALVONTA YKSIKKÖ 239V 4 SUOJAJÄNNITE I2_24V (suuni» vaittavssa) (f (y 11 i rrr JÄNNETERÄKSEN METALLINEN SUOJAPUTKI MAADOITUS RAKENTEEN RAUDOITUKSEEN, JOKA YHTEYDESSÄ SUOJAPUTKIIN Timanttikairan osuessa teräkseen syntyy maadoituksen kautta suojajännitteen. oikosulku, jolloin rele kytkee porakoneen irti sähköverkosta. Lisäksi suojajännitteen * suuruutta valvotaan mittarilla porauksen kuluessa. * I Kuva 1. Suojajännitteellä varustetun porauskaluston toimintaperiaate.

9 Kuva 2. Endoskooppi, valolähde, kamera sekä kameran ja endoskoopin välinen sovituskappale. 4.3 Tarkastusmenettely Tarkastusmenettely on seuraava: 1. Tutkitaan raudoituksen ja jänneterästen sijainti rakennepiirustuksista. 2. Valitaan aukiporattavat ja -piikattavat kohdat. 3. Määritetään mittaamalla aukiporattavien ja piikattavien kohtien sijainti rakenteessa ja merkitään ne rakenteeseen. 4. Määritetään raudoituksen sijainti rakenteessa porattavien ja aukipiikattavien kohtien läheisyydessä betonipeitekerrosmittarin avulla. Mikäli mahdollista samassa yhteydessä määritetään myös jänneterästen sijainti. Terästen sijainti merkitään rakenteen pintaan, kuva Haetaan suojajännitteen maadoitusjohdon kiinnityskohta betonipeitekerrosmittarilla ellei kiinnityskohtana käytetä esimerkiksi valaisimen valopylvään jalustaa tai suojakaidetta. 6. Paljastetaan kohdassa 5 etsitty teräs iskuporakoneella. 7. Kiinnitetään suojajännitteen maadoitusjohto kohdassa 5 haettuun teräkseen, kuva Kytketään suojajännite ja suojajännitteen valvontayksikkö iskuporakoneeseen, kuva Haetaan satunnainen raudoitusteräs rakenteesta betonipeitekerrosmittarilla.

10 V I I -10- STUK-YTO-TR48 RAKENNUSMATER1AALILABORATCMUO TUTKIMUSSELOSTUS N:Q 1505/ Porataan iskuporakoneella kohdassa 9 haettuun raudoituste.äkseen sen varmistamiseksi, että teräs, johon maadoitusjohto on kiinnitetty, on sähköisessä yhteydessä muuhun raudoitukseen ja että katkaisuautomatiikka toimii. 11. Halkaisijaltaan suurempi terä kiinnitetään timanttikairaan. 12. Timanttikaira kytketään suojajännitteeseen ja suojajännitteen valvontayksikköön. Kairan virta otetaan valvontayksikön kautta. 13. Porataan timanttikairalla, kunnes katkaisuautomatiikka katkaisee virran, kuva 6. Porauksen aikana seurataan jännitteen muutosta suojajännitteen valvontayksikön volttimittarista, jotta voidaan todeta teräksen lähestyminen porauksen aikana, kuva 7. Kun poraus lähenee terästä, jännitelukema kasvaa. Aluksi jännite kasvaa hitaasti. Jännitteen nopea kohoaminen osoittaa poranterän olevan teräksen lähellä ja terän pian koskettavan teräkseen, jolloin virta katkeaa. Porauksen loppuvaiheessa poraus on syytä tehdä hitaasti sillä, kun poran sähkövirta katkeaa, terää kohotetaan välittömästi, jotta se ei jää "pyörimään tyhjää" suojaputken pinnalle. 14. Kaira poistetaan porareiästä. 15. Poralieriö katkaistaan ja poistetaan porareiästä tarvittaessa pölynimurin ja pihtien avulla, kuva Porausreikä tyhjennetään vedestä tyhjöpumpulla tarvittaessa vesihuuhtelua käyttäen ja pölynimurilla, kuvat 9 ja Tarkastetaan näkyykö porareiän pohjalla suojaputki vai onko lieriöpora osunut muuhun metalliin, josta on aiheutunut virran katkeaminen, kuva Mikäli virta on katkennut muuhun metalliin osumisen seurauksena, porakoneeseen kiinnitetään halkaisijaltaan pienempi terä ja toistetaan kohdat Mikäli pienemmälläkin terällä porattaessa porakoneen virta katkeaa sen selauksena, että terä osuu muuhun teräkseen kuin suojaputkeen, menetellään seuraavasti: - mitataan mille syvyydelle poraus ulottuu, - kiinnitetään porakoneeseen uudelleen suurempi terä, suojajännite kytketään pois, - porausta jatketaan, kunnes saavutetaan sama poraussyvyys kuin pienemmällä terällä, toistetaan kohdat , - vaihdetaan poraan pienempi terä ja - toistetaan kohdat ja Kun poraus ulottuu suojaputkeen, puhdistetaan porareikä huolellisesti siten, että suojaputken kunto voidaan tarkastaa paljain silmin ja endoskoopilla. Suojaputki voidaan valokuvata sekä ilman endoskooppia että sen läpi. 21. Tarvittaessa määritetään suojabetonin karbonoitumissyvyys fenolftaleiiniliuoksella. 22. Piikataan suojaputki auki ]a poistetaan irrotettu suojaputken kappale tarvittaessa pölynimurin avulla, kuvat 12 ja 13. Valtion teknillisen tutk * 'iskeskuksen (VTT) nimen käyttäminen mainoksissa tai tämän saostuksen

11 W RAKENNUSMATERIAAUIJVBORATORIO STUK-YTO-TR48 TUTKIMUSSELOSTUS N:01505/ Tarkastetaan paljastetun injektointilaastin kunto ja injektoinnin onnistuneisuus paljain silmin ja endoskoopilla kiinnittäen erityistä huomiota siihen onko suojaputken ja laastin välissä onkalo vai täyttääko laasti putken täysin. Haluttaessa otetaan valokuvia sekä ilman endoskooppia että sen läpi, kuva Piikataan injektointilaasti jänneterästen ympäriltä. 25. Tarkastetaan jänneterästen kunto paljain silmin ja endoskoopilla. Haluttaessa jänneteräkset valokuvataan sekä ilman endoskooppia että endoskoopin läpi. Tarkastettavaksi on syytä valita, sellaiset kohdat, joissa vaurioiden esiintyminen on todennäköisintä. Tässä suhteessa mielenkiintoisimpia kohtia ovat suojaputkien jyrkimmät suunnan muutokset, etenkin niiden ylimmät kohdat. Poraus voidaan tehdä suojaputken keskelle tai sivuun siitä riippuen mitä halutaan tarkastella. Menetelmä ei aseta njoituksia poraussuunnan valinnalle, vaan poraussuunta valitaan sen mukaisesti mistä suunnasta suojaputki halutaan avata ottaen kuitenkin huomioon -akenteen asettamat rajoitukset porauskohdalle ja -suunnalle. Haluttaessa otetaan tarkastuksen yhteydessä näytteitä laboratoriotutkimuksia varten. Esimerkiksi suojabetoni- ja injektointilaastinäytteistä voidaan tehdä kemiallisia määrityksiä ja hieitä optisia tutkimuksia varten. Kuva 3. Raudoituksen sijainnin määritys rakenteessa betonipeitekerrosmittarin avulla. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) nimen käyttäminen annoksissa tai tämän selostuksen

12 w -12 RAKENNUSM \TERIAAL1LABORATORIO STUK-YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUSKO 1505^2 Kuva 4. Suojajännitteen maadoitus rakenteilla olevan sillan päässä näkyvissä olevaan teräkseen. Kuva 5. Suojajännite ja suojajännitteen valvontayksikkö iskuporakoneeseen kytkettynä raudoitteiden sähköisen yhteyden ja katkaisuautomatiikan toiminnan varmistamista varten. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) niinen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen

13 W 13- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUS N:0 1505/92 Kuva 6. Poraus suojajännitteeseen ja suojajännitteen valvontayksikköön kytketyllä timanttikairalla. Kuva 7. Suojajännitteen valvontayksikkö. Lukema valvontayksikön näytössä on jännitteen arvo. Oikealla valvontayksikkö avattuna. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) nimen käyttäminen mainoksissa f ai tämän selostuksen

14 W -14- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK- Y70-TR 48 TUTKIMUSSELOSfUS"Nf:0 1505/92 Kuva 8. Timanttikairalla porattu lieriö poistettuna porareiästä. Kuva 9. Porareiän tyhjentäminen vedestä tyhjöpumpulla. Neste kerätään kuvassa näkyvään lasipulloon.

15 w -15- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUS' N:0 1505/92 Kuva 10. Porareiän tyhjentäminen pölynimurilla. Kuva 11. Puhdistetun porareiän pohjalla näkyy suojaputki.

16 w -16- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUS H:0 1505/92 Kuva 12. Porareiän pohjalla olevan suojaputken aukipiikkaus. Kuva 13. Suojaputkesta piikattu kappale.

17 Kuva 14. Endoskoopin läpi otettu valokuva suojaputken sisältä. 5 KOKEILUT KÄYTÄNNÖN KOHTEISSA 5.1 Kylmänojan ylikulkusilta Menete>mää kokeiltiin käytänössä Kylmänojan ylikulkusillalla Heinolassa Silta oli uusi ja siitä puuttuivat vielä päällysrakenteet. Silta on kaksiaukkoinen ja kahden suojaputken injektointi tarkastettiin keskituen kohdalta, jossa jänteet ovat lähinnä laatan yläpintaa. Poraus tehtiin kannen päältä siten, että suojaputki avattiin yläpuolelta. Tarkastetut jänneteräkset ovat n:ot 4 ja 10, kuva 15. Ensimmäisen porauksen.suojajännitteen maadoitus tehtiin sillan pään raudoitukseen (kuva 4) ja muiden sillan valopylvään jalustaan. Toisen suojaputken ensimmäinen poraus osui hieman putken ohi. Seuraavat kaksi porausta osuivat molemmin puolin putken keskilinjaa, joten injektointi voitiin tarkistaa paitsi putken yläosassa myös molemmissa sivuissa.

18 W -18 RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK- YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUS N:0 1505/92 Valokuvat on otettu Kylmänojan ylikulkusillan jänneterästen injektoinr.in tarkastuksesta. Tarkastusmenetelmä toimi moitteettomasti. JÄNTEET JÄNTEET TUELLA A JÄNTEET TUELLA C IC; TARKA HUS KOHOAT [k (?) kai?*?' f:o SC Kuva 15. Kylmänojan ylikulkusilta, suojaputkien aukaisu.

19 VII - l9 - STUK-YTO-TR 48 RAKENNUSMATERIAAL1AB0RATORIO TUTKIMUSSELOSTUS ti.o 1505/ Y!i- Kuotolan silta Yli-Kuotolan sillan jänneteräkset tarkastettiin Silta on kaksiaukkoinen jännitetty jatkuva palkkisilta, joka on valmistunut syksyllä Sillan tunnus on H 317. Jännittäminen on tehty Dywidag-punosjännemenetelmällä. Koekappaleista määritetty injektointilaastin puristuslujuus oli alittanut vaatimuksen. Urakoitsijan ilmoituksen mukaan puristuslujuuskappaleiden massasta puuttui paisunta-aine, joka kuitenkin olisi lisätty varsinaiseen injektointimassaan. Tiehallitusta kiinnosti tietää onko injektointrtyö onnistunut. Poraus tehtiin keskituen kohdalta, jossa punokset ovat lähinnä kannen yläpintaa. Maadoitus tehtiin valopylvään jalustaan. Ennen varsinaista suojaputken paijastusporausta. armistettiin, että valopylvään jalusta en sähköisessä yhteydessä sillan raudoitukseen. Poraus aloitettiin mm:n timanttikairalla, jolla porattiin asfaltin läpi vesieristeeseen asti. Tämän jälkeen porausta jatkettiin 0 40 mm:n timanttikairalla eristeen ja betonin läpi suojaputkeen asti. Suojaputkesta irroitettiin meisselillä porausreiän kokoinen kappale. Poraus onnistui ja katkaisuautomatiikka toimi suunnitelmien mukaisesti. Asfaltin paksuus oli 55 mm ja eristeen 20 mm. Betonikerros suojaputken päällä oli 120 mm:n paksuinen. Suojaputken alta paljastui injektointilaasti, joka täytti putken tarkastetussa kohdassa täysin, ts. injektointi on onnistunut. Injektointilaastista piikattiin näytettä mahdollisia laboratoriotutkimuksia varten. Näyte on suurimmaksi osaksi pieninä murusina, suurin yksittäinen kappale on kooltaan vajaa 1 cm 3. Endoskooppitarksstelu onnistui hyvin ilman kameraa. Suojaputken ja injektointilaastin rajapinta näkyi selvästi. Näkyvyys heikkenee, kun kamera liitetään endoskooppiin. Valokuvausta endoskoopin kautta kokeiltiin, mutta kuvien laatu on heikko kamerassa olleen häiriön takia, kuva 1 \. Valtion teknillisen tu&imuskeskuksen (VTT) nimen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen ostttaim ^julkaiseminen on sallittu vain Valtion teknillisestä tutkimuskeskuksesta saadun kujallisen luv,ui perusteella.

20 VH -20- STUK-YTO-TR48 RAKENNUSMATERIAAL1LABORATORIO TUTKIMUSSELOSTUS N:0 1505/ Mustikkamaan silta Yleistä Mustikkamaan sillan jänneterästen kunto tarkastettiin Silta on kaksikoteloinen kolmeaukkoinen esijännitetty kotelopalkkisilta, joka on valmistunut Siltaa on korjattu vuoden 1992 aikana, jonka yhteydessä kannesta on poistettu suojabetonikerros ja asfaltointi tehty suoraan vesieristyksen päälle. Jännittäminen on tehty Dywidag-menetelmällä. Jännetangot ovat kooltaan 0 26 mm. Kuvassa 16 on valokuva siilasta. Painepesun yhteydessä paljastuneiden jänneterästen tarkastus Betoni oli painepesun yhteydessä lohjennut sillan itäpuoleisen kotelon sisäpuolen alaosassa n. 14 m:n etäisyydellä sillan pohjoispäästä siten, että kahden jänneteräksen suojaputkea oli paljastunut n. 10 cm:n matkalta. Toinen suojaputki oli rikkoutunut ja injektointilaasti oli irronnut siten, että jänneteräs oli paljastunut. Painepesu oli tehty n. 2 kk ennen tarkastuskäyntiä. Paljastuneen suojaputken ja jenneteräksen sijainti esitetään kuvassa 17. Tarkastuskäynnin yhteydessä paljastuneen suojaputken ja teräksen kunto tarkastettiin silmämääräisesti. Lisäksi otettiin talteen kaksi irronnutta injektointilaastikappaletta ja yksi irronnut suojaputken kappale laboratoriotarkastelua varten. Kohdassa, jossa suojaputket ovat painepesun yhteydessä paljastuneet, suojabetonikerros on ollut huonolaatuinen tai se on puuttunut kokonaan. Suojaputket olivat korrodoituneet siinä määrin, että ne olivat paikoitellen ruostuneet puhki. Korroosio on tapahtunut ennen painepesua. Painepestessä irroneen suojaputkenkappaleen sisäpinnassa oli hieman tarttunutta injektointilaastia. Mikroskooppitarkastelun perusteella vaikuttaa siltä, että injektointilaasti ei ole täysin täyttänyt suojaputken ja jänneteräksen välistä tilaa, vaan putken ja teräksen väliin on jäänyt onkalo, jossa on ollut ilmaa ja/tai vettä. Injektointilaastin kappaleet, jotka ovat painepesun yhteydessä irronneet, ovat paksuudeltaan n. 5 mm. Laasti on huokoista ja siinä on halkeamia, joiden seinämät ovat ruosteen värjäämät. Laasti on täysin karbonoitunut Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) niinen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen

21 \f STUK-YTO-TR 48 RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO TUTKlMUSvSELOSTUS N:Q 1505/92 Paljastunut jänneteräs on ruosteen peittämä. Teräksen korroosio on tapahtunut käytön aikana ja se on ollut käynnissä pitkään ennen paljastumistaan. Paljastuneesta suojaputkesta ja jänneteräksestä otettu valokuva esitetään kuvassa 18. Jänneterästen endoskooppitarkastus kotelon sisäpuolelta Sillan länsipuoleisen kotelon itäpuoleisen seinän pohjoispuoleisen välituen vieressä tuen pohjoispuolella (n. 30 m:n päässä pohjoispäästä) kohdassa, jossa jänneteräkset sijaitsevat lähimpänä kannen yläpintaa, tehtävää jänneterästen endoskooppitarkastelua varten poran maadoitusjohto kiinnitettiin kotelon alalaatan teräkseen. Tämän jälkeen määritettiin betonipeitekerrosmittarilla piirustusten mukaan lähellä jänneterästä sijaitsevan satunnaisen teräksen sijainti ja porattiin iskuporakoneella teoksen kohdalta kunnes poranterä osui teräkseen ja automatiikka katkasi poran sähkövirran. Näin voitiin todeta, että muu raudoitus on sähköisessä yhteydessä maadoitusteräkseen ja poran katkaisuautomatiikka toimi. Jänneterästen sijainti pyrittiin määrittämään betonipeitekerrosmittarilla kohdasta, jossa ne piirustusten mukaan sijaitsivat. Tämä ei onnistunut, joten poraus päätettiin tehdä piirustusten mukaisesta paikasta. Poraus aloitettiin iskuporakoneella. Kun poraus oli edennyt n. 7 cm:n syvyydelle, terä osui teräkseen ja automatiikka katkaisi poran sähkövirran. Ensimmäisen porauskohdan läheisyydessä iskuporakoneella tehdyt lisäporaukset osoittivat, ettei kyseessä ollut jänneteräksen suojaputki, vaan lyhyt pysty»eräs. Kohta, josta jänneterästä etsittiin, esitetään kuvassa 17. Koska jänneterästä ei löydetty kotelon sisäpuolelta päätettiin, että jänteet paljastetaan sillan kannen päältä. Jänneterästen endoskooppitarkastus kannen päältä Tarkastettavaksi valittiin jänneteräs n:o 8. Piirustusten perusteella määritettiin kohta, jossa jänneteräs on lähimpänä kannen yläpintaa. Poraus tehtiin 29,8 m:n etäisyydellä sillan pohjoispäästä, 2,31 m:n etäisyydellä sillan länsireunasta. Porauskohta esitetään kuvassa 17. Suojajännite maadoitettiin sillan kaiteeseen. Kaiteen sähköinen yhteys muuhun raudoitteeseen varmistettiin toteamalla, että vastakkaiset kaiteet ovat sähköisessä yhteydessä toisiinsa, kuva 19. Poraus aloitettiin mm:n timanitikairalla, jolla porattiin asfaltin ja vesieristyksen läpi betoniin ajti. Tämän jälkeen porausta jatkettiin 0 54 mm:n timanttikairalla suojaputkeen asti. Poran katkaisuautomatiikka toimi toivotulla tavalla ja poraus pysähtyi suojaputkeen. osittainen] ulkaiseminen on sallittu vain Valtion teknillisestä tutkimuskeskuksesta saadun kirjallisen

22 V I I -22" STUK-YTO-TR48 RAKENNUSMATERIAAULABORATOMO TUTKIMUSSELOSTUS N:Q 1505/92 Asfaltin ja vesieristyksen yhteispaksuus oli 7 cm. Suojabetonia ei ollut. Suojaputken yläpuolena oli n. 7 cm:n paksuinen betonikerros. Suojaputken ulkopinnassa oli kevyttä pintaruostetta, joka on saattanut muodostua joko ennen betonin valua tai rakenteen käytön aikana. Suojaputki avattiin piikkaamalla. Putken sisäpuoli oli kirkas ja ruosteeton. Laasti mureni suojaputken piikkauksen yhteydessä, jolloin jänneteräs paljastui. Suojaputken ja teräksen välinen tila oli ohut, arviolta n. 3 mm. Vaikutti siltä, että laasti oli täyttänyt suojaputken, mutta oli huokoista ja helposti murenevaa. Jänneteräksen yläpinta oli kirkas, mutta sen kyljessä oli kevyttä pintaruostetta. Varmuudella ei voida sanoa onko ruoste muodostunut ennen injektointia vai rakentuen käytön aikana. Suojaputkea ympäröivä betoni ei ollut karbonoitunut. Kuvassa 20 näkyy suojaputki porausreiän pohjalla. Kuvassa 21 on aukipiikattu suojaputki ja piikkauksen yhteydessä murentunutta injektointilaastia. Kuvassa 22 näkyy paljastettu jännitystanko. Kuva 16. Mustikkamaan silta. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) niinen käyttäminen mainoksissa tai tämän selostuksen

23 w -23- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUS N:0 1505/92 X**~ 1 1 CB- BO DO..HE.. ill I Painepesussa paljastunut suojaputki ja teräs n Jänneterästen haku kotelon sisässä in jänneteräksen paljastus kannen päältä Kuva 17. Terästen tarkastelukohdat. Kuva 18. Painepesussa paljastunut suojaputki ja jänneteräs.

24 W -24- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUS KO 1505/92 Kuva 19. Maadoituksen tarkastus Kuva 20. Paljastettu suojaputki.

25 w -25- RAKENNUSMATERIAALILABC«ATORI0 STUK-YTO-TR48 TUTKIMUSSELOSTUS NrO 1505/92 Kuva 21. Aukipiikattu suojaputki. Kuva 22. Paljastettu jännitystanko. osittainenjulkaiseminen on sallittu vain Valtion teknillisestä tutkim jskeskuksesta saadun kirjallisen

26 yf I -26- STUK-YTO-TR48 RAKENNUSMATBUAAIJL^BORATORK) TUTKIMUSSELOSTUS N:Q 1505/92 6 KORROSIOASTEEN ARVIOINTI Jännepunosten rakennusaicaista vastaanottotarkastusta varten on Yhdysvalloissa luotu korroosioasteen arvioimisjärjestelmä. jossa punosten ubconäköä verrataan mallikuviin ennen ja jälkeen puhdistuksen. Tätä arviointijärjestelmää voidaan soveltaa rakenteessa olevien jänneterästen korroosion arviointiin. Koska kevytrtntaruosteei ole haitallista, vaan pistekorroosio on jänneterästen vaarallinen korroosiomuoto, terästen korroosion haitallisuusaste arvioidaan pistekorroosiomäärän perusteella. Arviointia varten pistekorroosio paljastetaan pintaruosteen alta. Tätä varten pintaruoste poistetaan siten, että jäljelle jäävät ainoastaan korroosiopisteet Puhdistukseen käytetään Scotch Brite kattiloiden puhdistussientä n:o 96, kuva 23, tai vastaavaa. Puhdistus tehdään käyttämättömällä sienellä samaan tapaan ja samanlaisella voimalla painaen kuin kattiloita puhdistettaessa. Kuva 23. Scotch Brite puhdistussieni n:o 96. Korroosioasteet on jaettu kuuteen luokkaan (1...6), joista kolme ensimmäistä (1...3) ovat hyväksyttäviä. Luokka 4 on kyseenalainen ja luokat 5 ja 6 hylättäviä. Rakenteessa olevien jänneterästen kohdalla kyseessä ei ole hyväksyminen tai hylkääminen, vaan sen arvioiminen heikentääkö korroosio terästen toimintaa. Arviointijärjestelmää voidaan soveltaa rakenteessa olevien jänneterästen tarkastukseen siten, että oletetaan, että luokkien korroosiomäärät eivät vaikuta terästen rakenteelliseen toimintaan, luokan 4 korroosio alentaa terästen rakenteellista kapasiteettia ja korroosio luokissa 5 ja 6 on niin voimakasta, että terästen kapasiteetti on huomattavasti alentunut. Mallikuvat korroosioasteen määrittämiseksi esitetään kuvissa 24 ja 25. Kuvissa vasemmalla puolella on teräs ennen puhdistusta ja oikealla puolella puhdistuksen jälkeen.

27 y l i -27- STUK-YTO-TR48 RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO TUTKIMUSSELOSTUS N:Q 1505/92 Mikäli tiedetään jänneterästen rakennusaikainen korroosioaste rakennusvaiheessa voidaan niiden kuntoa tarkastusvaiheessa verrata alkuperäiseen ja todeta missä määrin korroosio on edennyt käytön aikana. Jos tarkastuksen yhteydessä teräksessä todetaan korroosiota eikä tietoa terästen rakennusaikaisesta korroosioasteesta ole käytettävissä, voidaan tarkastuksen yhteydessä ainoastaan todeta vallitseva korroosioaste, mutta ei voida päätellä tapahtuuko korroosiota käytön aikana. Mikäli tarkastuksessa todetaan, että teräs on ruosteessa ja halutaan selvittää korroosion eteneminen rakenteen käytön aikana tuntematta rakennusaikaista korroosioastetta on terästen kunto tarkastettava riittävän pitkän aikajakson kuluttua uudelleen.

28 W -28- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR 48 TUTKIMUSSELOSTUS N:0 1505/92 Photo 1. Strand surface before cleaning. 1 A Photo 1 A. Strand surface after cleaning. 2 Photo 2. Strand surface before cleaning. 2 A Photo 2A. Strand surface after cleaning. 3 A Photo 3. Strand surface before cleaning. Photo 3A. Strand surface after cleaning. 4 A Photo 4. Strand surface before cleaning. Photo 4A. Strand surface after cleaning. Kuva 24. Korroosioasteet 1...4/1/.

29 VTT -29- RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO STUK-YTO-TR48 TUTKIMUSSELOSTUS N:0 1505/92 :> Photo 5. Strand surface before cleaning. 5 A Photo 5A. Strand surface after cleaning. 6 Photo 6. Strand surface before cleaning. 6 A Photo 6A. Strand surface after cleaning. Kuva 25. Korroosioasteet 5 ja 6 hi.

30 \^ I I STUK-YTO-TR 48 RAKENNUSMATERIAALILABORATORIO TUTKIMUSSELOSTUS N:0 1505/92 KIRJALLISUUSLUETTELO: 1. Sason A.S., Evaluation of Degree of Rusting on Prestressed Concrete Strand. PCI Journal, 37(1992)3. ss Espoo VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS Rakennusmateriaalilaboratorio Erikoistutkija Eero Punakallio ^r^e. Tutkija! XM^s\ ^dcpa<-^<j Liisa Salparanta

31 STUK-YTO-TR 48 SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-YTO-TR-sarjan julkaisut STUK-YTO-TR 47 Sillanpää J, Särkiniemi P (VTT). Ultraäänitestauksen menetelmäkokeet ja henkilöstön pätevöinti ydinvoimalaitosten määräaikaistarkastuksissa STUK-YTO-TR 46 Niiranen T. Vaativien rakennusteknisten kohteiden suunnittelun ja rakentamisen valvonta. STUK-YTO-TR 45 Hänninen S, Laakso K (VTT). Experience based reliability centered maintenance - An application on motor operated valve drives. STUK-YTO-TR 44 Eurasto T, Sandberg J, Marttila J. The Leningrad Nuclear Power Plant -A general description. STUK-YTO-TR 43 Hellmuth K-H, Lindberg A, Tullborg E-L. Water-rock interaction in a high-feo olivine rock in nature. STUK-YTO-TR 42 Barck H, Ukkonen P (VTT). Vesitäytön vaikutus putkiston röntgenkuvauksessa. STUK-YTO-TR 41 Karjunen T, Okkonen T. Selected Studies on Steam Explosions. STUK-YTO-TR 40 Suolanen V (VTT). Radioaktiivisesta jodi- ja cesiumlaskeumasta maidon kautta aiheutuvat annokset STUK-YTO-TR 39 Pitkänen J, Särkiniemi P, Jeskanen H (VTT). Pinnoitteenalaisten vikojen havaittavuus ultraäänitestauksessa. STUK-YTO-TR 38 Tiitta A, Pitkänen V (VTT), Tarvainen M. Specification of a Commercial SFAT device prototype. Interim report on Task A563 of the Finnish Support Programme to IAEA Safeguards. STUK-YTO-TR 37 Tarvainen M (Ed.). Calibration of the TVO spent BWR reference fuel assembly. Final report on the joint Task JNT61 of the Finnish and Swedish Support Programmes to IAEA Safeguards. STUK-YTO-TR 36 Vesikari E (VTT). Ydinvoimaloiden suojarakennusten jänteiden suojaaminen ja tarkastaminen. STUK-YTO-TR 35 Hannikainen M (University of Helsinki). Tests performed for the TVO KPA-STORE gamma collimator. STUK-YTO-TR 34 Tuomisaari M (VTT). Paloilmaisimien toimintakyky ja luotettavuus. STUK-YTO-TR 33 Simola K (VTT). Sähköjä automaatiolaitteiden vanheneminen. Esitutkimus. STUK-YTO-TR 32 Kalli H, Munther R (LTKK), Kervinen T (VTT). Passiivisten turvajärjestelmien käyttö kehittyneissä kevytvesireaktoreissa. STUK-YTO-TR 31 Särkiniemi P, Kauppinen P, Tarvainen R, Sillanpää J (VTT). Ultraäänilaitteiston ominaisuuksien määrittäminen. STUK-YTO-TR 30 Eerikäinen L, Huhtanen R (VTT). Ydinvoimalaitoksen huonetilapalo. Loviisa l:n valvomorakennuksen huonetilan palon numeerinen tarkastelu. STUK-YTO-TR 29 Korhonen R (VTT). Lammin Ison Valkjärven ekosysteemin 137 Cskulkeutumisen kuvaaminen DETRA-mallilla. Täydellisen listan STUK-YTO-TR-sarjan julkaisuista saa Säteilyturvakeskuksen kirjastosta PL 268, HELSINKI 31

32 ISBN ISSN PainatuakMku* Oy, Pikapaino Annankatu 44, Helsinki 1993