Korroosiomallinnuksen Hyödyntäminen Betonijulkisivujen Kunnossapidossa

Transkriptio

1 INNOVAATIO 2016 SEMINAARI Korroosiomallinnuksen Hyödyntäminen Betonijulkisivujen Kunnossapidossa Arto Köliö Tohtorikoulutettava Tampereen teknillinen yliopisto

2 Korroosiomallinnuksen Hyödyntäminen Betonijulkisivujen Kunnossapidossa Erilaiset strategiat kiinteistönpitoon ja korjaamiseen Korroosiomallinnuksen tutkimus tiivistetysti Tavoite Tutkimusmenetelmät Keskeisimpiä tuloksia Tutkimustulosten merkitys Käyttöiän kannalta Korjausten ajoittamisen kannalta Uudisrakentamisen kannalta Jatkotutkimustarpeet/ajatukset

3 Betonijulkisivut Suomessa Suomessa on yhteensä 2,6 miljoonaa vakinaisesti asuttua asuntoa. Näistä puolet asuinkerrostaloissa. Betonia julkisivumateriaalina esiintyy noin kolmasosassa asuin, toimisto ja julkisista rakennuksista. Arviolta 50 milj. m 2 Lähde: Tilastokeskus 2015 Lähde: Tilastokeskus 2015 Noin parveketta Lähde: VTT, 2005

4 korjausten volyymi [jm2] korjausten volyymi [lkm] Julkisivujen korjaustarpeet (DItyö, Köliö 2011) Betonielementtijulkisivujen korjaustarve korjaustarpeet Helsingissä2010 Betonielementtiparvekkeiden korjaustarve korjaustarpeet Helsingissä % % % % % % tarkasteluvuodet cladding repair Patch repair peittävä korjaus protective coating paikkauskorjaus protective coating not possible pinnoituskorjaus no repair need 100 % % % % % % Tampere Helsinki Jyväskylä Turku Oulu 0 (Pellikka, 2015) tarkasteluvuodet renewal raskas korjaus/uusimin patch repair en paikkauskorjaus protective coating pinnoituskorjaus no repair need

5 Kiinteistönpidon ja korjaamisen strategiat Lähde DuraCrete, 2000 SFSEN 15049, 2009 by41, 2007 A) avoid the degradation caused by the environment B) select optimal material composition and structural detailing to resist degradation for a specified time period (service life) a) do nothing for a certain time but monitor b) reanalyse the structural capacity, possibly leading to downgrading in function c) prevent or reduce further deterioration d) strengthen or repair and protect all or part of the concrete structure e) reconstruct or replace all or part of the concrete structure f) demolish all or part of the concrete structure 1) Säilyttävä korjaaminen 2) Muuttava korjaaminen 3) Rakenteen uusiminen 4) erikoismenetelmät Ennakoiva korjaaminen Tarpeenmukainen (reagoiva) korjaaminen Käyttöiän maksimointi

6 damage from corrosion Korjausstrategia korroosiovaurioiden näkökulmasta Tuutti (1982) Li (2004) Liu & Weyers (1998) D structural limit state spalling of concrete Ennakoiva korjaaminen cracking of concrete B C Tarpeenmukainen (reagoiva) korjaaminen A initiation phase propagation phase time Käyttöiän maksimointi

7 Tutkimukset tiivistetysti Rakennetun ympäristön tohtoriohjelman (RYMto) rahoittama väitöskirjahanke toteutettiin vuosina Väitöskirja Propagation of Reinforcement Corrosion in Existing Concrete Facades Exposed to the Finnish Climate valmistuu 6/2016. Taustalla on TTY:n pitkä historia korjausrakentamisen, kuntotutkimusten ja käyttöikäasioiden parissa Tutkimuksen tavoite: 1. Miten betoniraudoitteiden korroosio etenee säärasituksen alaisissa karbonatisoituneissa betonirakenteissa? 2. Kuinka paljon käyttöikää voidaan pidentää, jos otetaan aktiivinen korroosio huomioon? 3. Voidaanko aktiivisen korroosion vaihetta mallintaa luotettavasti?

8 Tutkimukset tiivistetysti Icorr 0 1 x1 2 x2 3 x3 4 x4 Coefficient, balcony frames slab soffits Parameter Spring β1, (T) β2, (RH) β3, (IWA) β2, (RH) β3, (IWA) β1, (T) β2, (RH) β3, (IWA) β0 (intercept) β1, (T) β4, (RAD) β0 (intercept) Summer β1, (T) β4, (RAD) β0 (intercept) Autumn β4, (RAD) Winter β2, (RH) Coefficient, facades Coefficient, balcony Season

9 Tutkimustulosten merkitys Käyttöiän kannalta % 5 30 % Hunkeler & Lammar

10 Tutkimustulosten merkitys Korjausten ajoittamisen kannalta XC4 XC3 North facing South facing North facing South facing Balcony slab facade facade balcony side balcony side soffit HelsinkiVantaa (South coastal Finland) 1.00 (11.6) [5.8] 1.83 (21.2) [3.2] panel 1.51 (17.5) [3.8] panel 2.98 (34.6) [2.0] 0.07 (0.85) [79.8] Jokioinen (Southern Finland) 0.97 (11.2) [6.0] 1.43 (16.5) [4.1] 1.46 (16.9) [4.0] 2.31 (26.8) [2.5] 0.06 (0.68) [99.8] Jyväskylä (Mid Finland) 0.86 (9.9) [6.8] 1.07 (12.4) [5.4] 1.33 (15.4) [4.4] 1.74 (20.2) [3.3] 0.04 (0.51) [133] Sodankylä (Northern Finland) 0.72 (8.4) [8.0] 0.81 (9.4) [7.2] 1.08 (12.5) [5.4] 1.26 (14.7) [4.6] 0.03 (0.34) [200]

11 Tutkimustulosten merkitys Uudisrakentamisen kannalta CO 2 Carbonation front Minkälainen varmuus käyttöiässä on? Milloin aikataulutetaan ensimmäiset tutkimukset/korjaukset? Mikä on riski, jos rakentamisessa kävikin virhe?

12 Yhteenveto Tutkimuksen tuloksena luotiin laskennallinen malli betonijulkisivujen käyttöiän arviointiin Hyödyntäminen käyttöikäsuunnittelun ohjeiden kehityksessä Käyttöikäsuunnittelun työkalujen kehittäminen Kiinteistökannan korjaustrategian laatiminen Tutkimustulosten hyödynnettävyys muissa rakenteissa (seosaineita sisältävät betonit, eri betonipinnat ja rakenteet) Muuttuvien sääolosuhteiden vaikutus korroosionopeuteen ja korroosiovaurioiden riskiin rakenteissa Muut kosteusrasituksen aiheuttamat vaurioitumistavat