Siltojen korjaussuunnittelusta

Transkriptio

1 BETONIRAKENTEIDEN KORJAAMINEN JA RAKENNUSFYSIIKKA Betonisiltojen korjausten erikoismenetelmät Siltojen korjaussuunnittelusta Siltojen tärkein tehtävä on siirtää kulkijat ja hyötykuorma esteen yli turvallisesti. Vanhan sillan kantavuus pyritään yleensä käyttämään mahdollisimman tarkkaan hyödyksi. Ratkaisujen toimivuus on osoitettava laskelmin, jos ajateltu korjaus laskee tai nostaa sillan kantavuutta. Korjauksen takia koko sillan kantavuus ei saa laskea. Laskelmien avulla voidaan myös havaita, jos ollaan jollekin rakenneosalle tekemässä turhan vaikeaa korjausta (esim. kannen tai pilarin shakkilautakorjaukset ). Muista aina arvioida onko vanhan sillan laaja korjaus enää järkevää! Livin ohjeita korjaussuunnittelijoille: Betonisiltojen korjaussuunnitteluohje (LO 17/2011) Rautatiesiltojen korjaussuunnitteluohje (LO 12/2016) SILKO! 1

2 Betonirakenteen korjaamisen periaatteet Normaalimenetelmiä Sillan tarkastus: Silmämääräinen Ainetta rikkova Purkutyöt: Piikkaus Murskain, vasara Korjaustyöt: Puumuotit Raudoitteet Betonointi Ruiskubetonointi Laastipaikkaus Pinnoitus Impregnointi Vedeneristyksen uusiminen (sääsuoja) Päällysteet Normaalimenetelmä - Erikoismenetelmä Erikoismenetelmiä Sillan tarkastus: Luotaus/skannaus/dronet Ainetta rikkomaton (NDT) Smash, Mira, monitorointi Purkutyöt: Husseinin tykki Liekkiharjaus Korjaustyöt: Ejektointi Betonin alkalointi Katodinen suojaus Inhibointi Elementtimuotit Vahventaminen Ruostumaton raudoite (rosteri, hiilikuitu) Betonointi Itsetiivistyvä betoni Nopeasti kovettuva betoni Lämmitys/jäähdytys Kuidut Porapaalutus 2

3 Husseinin tykki Liekkiharjaus Sillan teräsbetonikannen yläpinnan purku liekkiharjauksella Kehitetty Ruotsissa 1970-luvulla Kuiva purkumenetelmä => ei lisäkosteutta rakenteeseen Ei aiheuta pinnan säröilyä kuten mekaaninen piikkaus tai jyrsintä Liekkiharjauksessa rivipoltinta kuljetetaan tasaisella nopeudella kannen pinnassa: lämpötila o C ohut pintakerros lohkeaa käsittelyn jälkeen pinta puhdistetaan esim. paineilmalla 3

4 Paikkaus ejektorilla Työmenetelmä, kun paikataan pieniä kohtia. SILKO Paikkaus ejektorilla Ejektoimalla korjattavia vaurioita ja vikoja ovat: valuviat ja muut huonosti tiivistetyt kohdat paikalliset rapautumat tai lohkeamat yksittäisen raudoitustangon betonipeitteen paksuntaminen. Betonin alkalointi Uuden betonin huokosveden ph = 12 13, joten raudoitus ei syövy, koska betoniterästankojen pintaan kehittyy korroosiolta suojaava oksidikalvo. Betonin karbonatisoituminen laskee betonin ph-arvon alle 9. Kun karbonatisoitunut alue ulottuu betoniterästankoihin asti, on korroosiolla mahdollisuus alkaa. Betonin alkalointi perustuu siihen, että elektro-osmoosi siirtää huokosrakenteeseen alkalista nestettä, jonka ph (10,5 tai yli) on riittävä korroosion pysäyttämiseen. Käytettävä kemikaali on natriumkarbonaatti (sooda), joka ei reagoi hiilidioksidin kanssa niin, että sen ph-arvo putoaisi uudelleen vaarallisen alas. Uudestaan alkalointi pysäyttää alkaneen korroosion ja antaa betoniterästangoille pitkäaikaisen suojan niin kauan kuin liuos pysyy betonin sisällä. Käytettävät aineet soodan vesiliuos ja sanomalehdistä valmistettu kuitu eivät aiheuta luonnolle pysyviä vaurioita. Menetelmä ei muuta kohteen ulkonäköä eikä lisää sen painoa. SILKO Betoni sillankorjausmateriaalina, kohta

5 Katodinen suojaus Katodinen suojaus on perinteinen suojausmenetelmä vakavien ja laajojen raudoitteiden korroosio-ongelmien hoitamiseksi. Katodisessa suojauksessa raudoituksen potentiaalia lasketaan syöttämällä siihen tasavirtaa ulkoisesta anodista siten, että raudoitus tulee niin sanotulle immuniteettialueelle, jolloin korroosio estyy. Ruostuvan teräksen potentiaali on yleensä -0,2-0,5 V mitattuna kuparikuparisulfaattielektrodilla (Cu/CuSO4). Katodista suojausta käytetään myös teräsputkisiltojen suojausmenetelmänä. SILKO Betoni sillankorjausmateriaalina, kohta Inhibointi Korroosioinhibiittori on aine, joka hidastaa tai estää betoniterästen korroosion. Inhibiittori estää korroosioparin jommankumman tai molempien elektrodien toiminnan muuttamalla teräksen pinnan kemiallisesti tai muodostamalla passiivisen kalvon sen pintaan. Sen mukaan, kumman elektrodin toiminnan inhibiittorit estävät, niitä kutsutaan anodisiksi, katodisiksi tai yhdistetyiksi. Pisimpään on käytetty betonimassaan sekoitettavia anodisia inhibiittoreita, joista yleisimmät ovat natrium- ja kalsiumnitriitti. SILKO Betoni sillankorjausmateriaalina, kohta

6 Sillan vahventaminen Hiilikuitu Käytössä jo 1940-luvulla. Alunperin käyttö ilmailu- ja teollisuussektorilla. Kevyt, korkea vetolujuus, sitkeä, ohut, hyvä kemiallinen ja pitkäaikaiskestävyys Hiilikuitu + Sidosaine = Hiilikuitukomposiitti Sillan vahventaminen Hiilikuitu Vahvennus tehdään puhdistetulle, lujalle betonialustalle Pinnan vetolujuus 1,5 Mpa Liimataan ja telataan 6

7 Sillan vahventaminen Jälkijännitys / ulkoinen jännitys Ruostumaton teräs Ruostumaton teräs on kalliimpaa kuin tavallinen raudoiteteräs, mutta sen tuomat edut voivat tuoda säästöjä, kun otetaan huomioon sillan koko elinkaari. Jos käytetään RST-teräksiä, niin myös muiden materiaalien/ratkaisujen on kestettävä aikaa paremmin, jotta hyöty saadaan ulosmitatuksi. Suomessa ruostumatonta terästä on käytetty siltapilarien ja reunapalkkien kuorena. Rovaniemellä on ruostumatonta terästä käytetty sillan reunapalkin raudoitteena. 7

8 Kannen muotoiluvalu Pintarakenteiden nopeutettu uusiminen / Muotoiluvalu Ohjeluonnos tehty Muotoiluvalubetonista tehdään ennakkoon laadunmittaukset Vedeneristyksen laadunvarmistus ainetta rikkomattomilla menetelmillä Vastuut eivät muutu, urakoitsija vastaa työstään ja laadusta Kansi vesipiikataan Muotoiluvalu tehdään erikoismassasta Normaalit tiivistys- ja vedeneristyskerrokset sekä päällystekerrokset Rakenteen lämmitys tai jäähdytys Siltakannen lämmitys sähköllä vedellä glygoolilla. Ote erään sillan raportista: Kannen kuivaus onnistui hyvin vaikka betonin kovettumisajan pidentäminen siirsi lämmityksen ja kuivauksen aloittamista noin viidellä päivällä. Kannen epoksitiivistys ja eristys pystyttiin siis tekemään 3 viikon kuluttua valusta, mitä voi pitää hyvänä tuloksena jopa kesäolosuhteissa. Siltarakenteen jäähdytys Siltojen levennysvaluihin. Siltojen massiiviset valut. 8

9 Kuidut Kuitujen käyttö Kuitubetonia käytetään, kun halutaan estää kutistumishalkeamien syntyminen ohuissa valuissa esim. Suojabetoni Kansilaatan muotoiluvalu Reunapalkin uusiminen Liikuntasaumalaitteiden tukikaistat/-palkit Ruiskubetoni Korjausvalut. Muovikuidut ovat helppokäyttöisimpiä, mutta ne ovat lujuusominaisuuksiltaan heikompia kuin teräskuidut. Jos betonilta vaaditaan lujuutta ja kulutuksenkestävyyttä, on syytä yleensä käyttää teräskuituja. Pintaan jäävät teräskuidut ruostuvat ja osa niistä jää koholle, mikä on otettava huomioon ulkonäköseikkana ja pintaan jäävinä piikkeinä. Teräskuidut eivät sovellu muotoiluvaluun, jos pintaan asennetaan tiivistysaine, jonka tiiveys täytyy mitata kipinäharavamenetelmällä. Reunan muotit Muottielementit Tavanomainen Muotit kertakäyttöisiä Aikaa vievä asennus Vaatii suuren tilan kaistalta Fast Beam Muotteja käytetään useaan kertaan Nopea ja turvallinen asentaa Telineet vievät vähän tilaa kaistalta 9

10 Itsetiivistyvä betoni Itsetiivistyvä betoni Itsetivistyvä betoni on Japanissa 1980-luvun lopussa kehitetty betoni. It-betonin valmistus perustuu tehonotkistimen ja suuremman hienoainesmäärän käyttöön. It-betonin parhaita käyttökohteita ovat vaikeasti valettavat rakenteet, kuten: ahtaat ja tiheästi raudoitetut rakenteet kuorirakenteet ja mantteloinnit kohteet joita hankala tiivistää It-betoni on erittäin hyvin valuva ja leviävä, jolloin massa täyttää muotit ja ympäröi raudoitteet ilman tiivistystä. It-betoni tiivistyy omalla painovoimallaan. It-betonia käytettäessä voi olla hyvä tehdä koevalu. Karhulan kanjonin tukimuuri 10

11 Porapaalut Titan-paalutus Luja tartunta teräksen, maaperän ja betonin välillä Vähäiset tärinät ja painumat rakenteille Korroosiosuoja paalulle. Titan-paalutus 11

12 KIITOS! Savukosken silta Pyhtäällä. 12