LOVIISAN VESITORNI TÄYDENTÄVÄ KUNTOTUTKIMUS 23.11.2012

LOVIISAN VESITORNI TÄYDENTÄVÄ KUNTOTUTKIMUS 23.11.2012

LOVIISAN VESITORNI TÄYDENTÄVÄ KUNTOTUTKIMUS Timo Raiski diplomi-insinööri Pauliina Tammi diplomi-insinööri Tampereella 23.11.2012

1 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 TUTKIMUSRAPORTIN SISÄLLYSLUETTELO 1 YLEISTÄ... 2 1.1 Tehtävä... 2 1.2 Kohteen yleistiedot... 2 1.3 Tehdyt tutkimukset... 3 2 TUTKIMUSTULOKSET... 3 2.1 Vesitornin betonirakenteet... 3 2.1.1 Rakenne... 3 2.1.2 Betonin tiiveys ja halkeilu... 4 2.1.3 Betonin lujuus... 4 2.1.4 Raudoitteiden korroosio... 5 2.1.5 Betonin pakkasenkestävyys ja pakkasrapautuminen... 6 2.1.6 Kosteus, vesivuodot ja vedeneristys... 7 2.1.7 Liikkeet ja muodonmuutokset... 8 2.1.8 Muut havainnot... 9 2.2 Tutkimuslaitteet... 9 3 YHTEENVETO... 9 3.1 Tutkimuksen luotettavuus... 9 3.2 Turvallisuuteen vaikuttavat tekijät... 10 3.3 Rakenteen säilyvyyteen vaikuttavat tekijät... 10 3.3.1 Betonin pakkasrapautuminen ja halkeilu... 10 3.3.2 Betonin lujuus... 11 3.3.3 Raudoitteiden korroosio... 11 3.3.4 Rakenteiden kosteustekninen toiminta... 12 3.3.5 Muut havainnot... 12 4 TOIMENPIDE-EHDOTUS... 13 4.1 Toimenpide-ehdotukset ja niiden kustannukset... 13 4.1.1 Tornin säilytys vesitornikäytössä... 13 4.1.2 Tornin säilytys arkkitehtonisena kohteena... 13 4.1.3 Uuden vesisäiliön rakentaminen nykyisen säiliön sisälle... 14 5 LIITTEET... 15

2 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 LOVIISAN VESITORNI TÄYDENTÄVÄ KUNTOTUTKIMUS 1 YLEISTÄ 1.1 Tehtävä Työhön kuului vesitornin betonirakenteiden kunnon selvittäminen täydentävällä kuntotutkimuksella, aiemmin tehtyjen tutkimushavaintojen (kuntotutkimus 2001) tarkentaminen sekä tornin korjausmahdollisuuksien selvittäminen. Tarkastus tehtiin 8.10.2012. Tarkastuksen tekivät DI Timo Raiski ja DI Pauliina Tammi. Tilaajan yhteyshenkilöinä toimii Markku Paakkarinen (puhelin 440 555 409, markku.paakkarinen@loviisa.fi) Loviisan kaupungin teknisestä keskuksesta. 1.2 Kohteen yleistiedot Loviisan vesitorni sijaitsee kaupungin keskustan tuntumassa kallioisella mäellä. Betonirakenteisen vesitornin kokonaiskorkeus on 31,38 m. Jalkaosan korkeus on 20,80 m ja halkaisija 2,90 m. Säiliöosan korkeus on 10,58 m ja halkaisija 10,70 m. Vesitilavuus säiliössä on 600 m 3. Suunnittelijat: Arkkitehtitoimisto Kaija ja Heikki Sirén, Helsinki. Rakennesuunnittelu Insinööritoimisto P. Simula & Co, Helsinki. Rakentaminen: Kohde on valmistunut vuonna 1961. Aiemmin tehdyt korjaukset: - Sisäpuolisen vedenerityksen uusiminen ja alustan vaurioiden korjaaminen 1979. - Runkorakenteen halkeamien injektointi 1979. - Säiliön ruiskubetonointi 1980. Aiemmin tehdyt tutkimukset: - Vesitornin kuntotutkimus 2001 (Insinööritoimisto Jorma Huura Oy) - Jalkaosan ja vesisäiliön liitoskohdassa esiintyvien halkeamien vaikutus rakenteen toimintaan (Erkki Juva Oy, Lausunto 8.1.1982).

3 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 1.3 Tehdyt tutkimukset Täydentävässä kuntotutkimuksessa vesitorni tarkastettiin ulkopuolelta kokonaisuudessaan silmämääräisesti. Lisäksi kohteessa tehtiin seuraavat tutkimukset: - Betonin karbonatisoituminen (17 näytettä). - Betonin suhteellinen kosteus (3 mittausta). - Betonin vetolujuus tartuntavetokokeella (3 mittausta kohteella ja 6 mittausta laboratoriossa). - Ohuthietutkimus (Vahanen Oy, 7 näytettä). Vuoden 2001 kuntotutkimuksen yhteydessä on lisäksi tutkittu mm. betonin kloridipitoisuus, raudoituksen betonipeitejakauma sekä korroosiotila potentiaalimittauksilla. Rakenteiden vauriomekanismeja on selvitetty yleisesti liitteessä 2. 2 TUTKIMUSTULOKSET 2.1 Vesitornin betonirakenteet 2.1.1 Rakenne Tarkastusta varten oli käytettävissä vesitornin pää- ja rakennepiirustuksia. Seuraavassa kuvassa on esitetty säiliön seinän nykyiset rakennekerrokset. Vesitornin rakenteet on esitetty tarkemmin vuonna 2001 laaditussa kuntotutkimusraportissa. Tutkimustuloksissa mainitut rakenneosanimikkeet on esitetty liitteessä 1

4 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 2.1.2 Betonin tiiveys ja halkeilu Vuoden 2001 tutkimuksissa havaittiin mm. seuraavaa: - Vesitornin jalassa olevat pystysuuntaiset halkeamat ulottuvat alhaalta ylös asti ja lähes koko rakenteen läpi. Halkeamat johtuvat todennäköisesti kuivumiskutistumisesta. - Jalan yläosassa olevien vaakasuuntaisten halkeamien syy on todennäköisesti mainittu liukuvalun lopettamisvaiheen muotin nostosta aiheutuneet halkeamat (Erkki Juva Oy, lausunto 8.1.1982). - Ruiskubetonissa on verkkomaista halkeilua. - Ohuthienäytteissä säiliön kohdalla betonissa on säröjä ja mikrohalkeamia. Jalan ja sormen betonissa on kutistumasäröjä. Tämän tutkimuksen yhteydessä tehdyissä ohuthietutkimuksissa todettiin seuraavaa: - Yhtä säiliön seinän näytettä lukuun ottamatta vesitornin betoni on homogeenista ja tiivistä. - Säiliön seinän, pohjan ja sormen betonissa on kutistumahalkeilua, pakkasrasituksen aiheuttamaa voimakasta halkeilua (ks. kohta 2.1.5) ja alkalikiviainesreaktioiden aiheuttamaa halkeilua (ks. kohta 2.1.5). 2.1.3 Betonin lujuus Vuoden 2001 tutkimuksissa havaittiin mm. seuraavaa: - Betonin pakkasrapautuminen on heikentänyt betonin puristuslujuutta säiliön betonirakenteiden osalla. - Vesisäiliön betonin vetolujuus on alentunut pakkasrapautumisen aiheuttaman halkeilun seurauksena. Betonin vetolujuus oli säiliön sormien yläosan tasossa 0 N/mm 2, sormien välissä 2,9 N/mm 2 ja jalassa 3,2-4,5 N/mm 2. - Tutkimusten (2001) perusteella betonin pakkasrapautumisen aiheuttamat vauriot eivät ulotu jännitettyyn rakenteeseen. Ohuthietutkimuksissa näiden alueiden betoni on hyväkuntoista. Täydentävän kuntotutkimuksen (2012) perusteella: - Vesitornin betonirakenteiden vetolujuudet olivat seuraavat: o Säiliön katossa 1,7-3,4 N/mm 2 ja keskimäärin noin 2,55 N/mm 2. o Säiliön seinässä 0,2-1,1 N/mm 2 ja keksimäärin noin 0,53 N/mm 2. o Säiliön sormessa 2,9 N/mm 2. o Vesitornin jalassa 1,3-3,2 N/mm 2 ja keskimäärin 2,25 N/mm 2.

5 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 - Vesitornin säiliön seinien runkobetonin vetolujuusarvot ovat heikkoja useassa kohdassa, mikä viittaa betonin laaja-alaisen rapautumisen myötä syntyneeseen betonin halkeiluun. - Säiliön sormesta tehdyssä mittauksessa betonin vetolujuus on hyvä, mutta mittauskohdan vierestä otetun näytteen ohuthietutkimuksessa betonin kunto luokitellaan välttäväksi halkeilun vuoksi. - Vesitornin jalan vetolujuudet ovat hyviä. Vuosien 2001 ja 2012 tutkimustulokset betonin vetolujuuksien osalta ovat yhtenevät. Säiliön seinien runkobetonin lujuus on laaja-alaisesti heikkoa eikä täytä korjausalustalle yleisesti asetettuja vaatimuksia. 2.1.4 Raudoitteiden korroosio Vuoden 2001 tutkimuksissa havaittiin mm. seuraavaa: - Potentiaalimittausten ja muiden havaintojen perusteella ruiskubetonissa olevan teräsverkon korroosio on käynnissä halkeamien kohdilla. Pintaan jäänyt verkko on ruosteessa sormien kohdalla. - Vesitornin jalassa on iso lohkeama, jonka kohdalla oleva raudoitus on ruosteessa. - Tornin sisäpinnoissa ei havaittu korroosion aiheuttamia vaurioita. - Poranäytteissä olleet teräkset olivat ruosteettomia. - Betonissa ei esiinny merkittäviä määriä klorideja (alle 0,005 %). - Jalassa raudoituksen betonipeitepaksuus on tyypillisesti 30-50 mm. - Säiliön kohdalta betonipeitteitä ei ruiskubetonin alta mitattu. Täydentävässä kuntotutkimuksessa (2012) raudoitteiden korroosiota ei varsinaisesti tutkittu. Raudoitteiden korroosiotilasta voidaan kuitenkin todeta seuraavaa: - Runkobetonissa olevien raudoitteiden korroosio ei tutkimuksen perusteella ole laaja-alaisesti käynnissä. Betonin runsas halkeilu aiheuttaa kuitenkin korroosioriskin halkeamien kohdalla oleville raudoitteille. - Poranäytteiden perusteella runkobetonissa olleet teräkset olivat ruosteettomia. - Runkobetonin karbonatisoitumisrintama ei ole edennyt johtuen betonin tiiveydestä, kosteudesta ja säiliön osalta ruiskubetonoinnista. Vuosien 2001 ja 2012 tutkimusten perusteella raudoitteiden korroosio ei ole merkittävä uhka rakenteiden säilyvyydelle.

6 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 2.1.5 Betonin pakkasenkestävyys ja pakkasrapautuminen Vuoden 2001 tutkimuksissa havaittiin seuraavaa: - Vesisäiliön kohdalla ruiskubetonissa on kopoja alueita ja taustabetonissa on paikoin pitkälle edennyttä pakkasrapautumista. Pahimmilla vaurioalueilla ruiskubetonin ja taustabetonin välissä on kahden millimetrin rako ja ruiskubetoni roikkuu verkkoraudoituksensa varassa. - Sormien kohdalla ruiskubetoni on paikoin kopoa. - Vesisäiliön katolla ruiskubetoni on kauttaaltaan kopoa ja osittain kokonaan irronnut. Alustabetonissa ei havaittu pakkasrapautumisen aiheuttamia vaurioita. - Vesisäiliön betonin vetolujuus on paikoin alentunut pakkasrapautumisen seurauksena. - Jalassa ei havaittu pakkasrapautumisen aiheuttamia vaurioita. - Ohuthietutkimuksessa (2001) havaittiin seuraavaa: o Säiliön betonissa on pitkälle edenneen pakkasrapautumisen aiheuttamaa halkeilua. o Sormen ja jalan betonissa ei havaittu pakkasrapautumisen aiheuttamia vaurioita. o Säiliön betonissa huokostiloissa ja halkeamissa on vesivuotojen seurauksena kiteytynyttä kalkkia. o Sormen ja jalan betonissa huokostilat ovat pääosin täytteettömiä. o Betoni ei ole lisähuokoistettua, joten sen pakkasenkestävyys kosteusrasituksessa on epävarmaa. - Säiliön sisäpuolella pohjan kevytsoraharkko-eristys on rapautunut. Täydentävän kuntotutkimuksen (2012) perusteella betonin pakkasenkestävyydestä ja pakkasrapautumisesta voidaan todeta seuraavaa: - Taustabetonin ja ruiskubetonin välissä on paikoin rakoa jopa 5 mm. - Ohuthietutkimusten perusteella etenkin säiliön seinän ja sormien betonirakenteissa on pakkasrasituksen aiheuttamaa halkeilua (pakkasrapautumista). Säiliön pohjan betonissa on voimakasta suuntautumatonta halkeilua, joka voi olla pakkasrasituksen aiheuttamaa. - Vetolujuusarvojen perusteella säiliön seinän betonin vetolujuus on laajaalaisesti heikentynyt pakkasrapautumisen aiheuttaman halkeilun seurauksena. Lisäksi täydentävässä kuntotutkimuksessa (2012) säiliön betonirakenteissa todettiin alkalikiviainesreaktion aiheuttamaa säröilyä (kemiallista rapautumista). Edellytys alkalikiviainesreaktiolle on, että betonissa on runsaasti alkaleja, vettä ja reaktiivista kiviainesta. Reaktio on kemiallinen ja sen pysäyttäminen kosteusrasituksessa on vaikeaa.

7 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 Vuosien 2001 ja 2012 tutkimusten perusteella vesisäiliön betonirakenteissa on laaja-alaista pakkasrapautumista ja paikoin betonin kemiallista rapautumista. Voidaan todeta, että betonin rapautuminen on edennyt ja laajentunut tutkimusten välillä. 2.1.6 Kosteus, vesivuodot ja vedeneristys Vuoden 2001 tutkimuksissa havaittiin mm. seuraavaa: - Säiliön ruiskubetonipinnoissa on paljon vuotavia halkeamia. - Säiliön pohjoispuolella ruiskubetonin ja taustabetonin välisessä kahden millimetrin raossa valui vettä. - Vesisäiliön päällä (katolla) ei ole toimivaa vedeneristettä. - Kosteusmittausten perusteella säiliön betonirakenteiden suhteellinen kosteus on erittäin korkea ja se lisää betonin pakkasrapautumisriskiä. - Säiliön sisäpuolella70-luvun lopulla tehty vedeneristys on rikki ainakin altaan pohjasta sekä vesirajasta sekä vesirajan yläpuolelta. - Säiliön sisäpuolella 70 luvun lopulla tehty lämmöneriste (kevytsoraharkko) on täysin vettynyt. - Altaan sisäpuolinen alkuperäinen vedeneristys on lämmöneristeen vaurioalueilla irronnut alustastaan. Täydentävän kuntotutkimuksen (2012) perusteella vesitornin kosteusteknisestä toimivuudesta voidaan todeta seuraavaa: - Säiliössä on yleisesti havaittavissa vesivuotoja ruiskubetonoinnin halkeamien kautta. Vuotokohdissa on paikoin runsaasti saostunutta kalkkia ja mahdollisesti alkaligeeliä.

8 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 - Vesisäiliön betonisen kattolaatan alapintaan on asennettu lämmöneristeeksi ohut kerros vaahtolasia, joka on verhoiltu alapuolelta laastilla (vahvistettu rappausverkolla). Tutkimusten perusteella vaahtolasi on vettynyttä ja alapuolinen laastikerros on haurastunut kosteusrasituksesta. - Kosteusmittausten perusteella säiliön betonin suhteellinen kosteus on yleisesti koholla (93-98 RH%). - Havaitut vesivuodot johtuvat pääsääntöisesti sisäpuolisten rakenteiden (vedeneristeiden) vaurioista. Osittain vuodot ovat seurausta säiliön ulkopinnan ruiskubetonin ja säiliön runkobetonin halkeilusta (vesi pääsee tunkeutumaan rakenteisiin). Vuosien 2001 ja 2012 tutkimustulosten perusteella vesitornin kosteusteknisessä toiminnassa on paljon puutteita erityisesti vesisäiliön sisäpuolisen vedeneristyksen osalta. 2.1.7 Liikkeet ja muodonmuutokset Rakenteissa ei ole havaittu rakenteiden liikkeistä tai muodonmuutoksista aiheutuneita vaurioita. Tehtyjen tutkimusten perusteella rakenteissa ei ole havaittavissa sellaisia vaurioita, jotka viittaisivat tornin stabiliteetin heikkenemiseen. Vesisäiliön täyttöastetta on alennettu säiliön seinien runkobetonin vaurioiden vuoksi. Tehtyjen tutkimusten mukaan säiliön jännitetyn pohjalaatan osalla betonin vaurioituminen on vähäistä. Toisaalta jännitettyjen rakenteiden ja jänneterästen kuntoa ei ole tarkastettu rakenneavauksilla. Mikäli betonivauriot etenevät

9 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 tai niitä todetaan säiliön pohjalaatan jännitettyjen rakenteiden osalla, on säiliön sortumisvaara todellinen. 2.1.8 Muut havainnot Vesitornin muiden rakenneosien kuntoa (mm. säiliön lämmöneristeiden kunto) on tarkasteltu vuoden 2001 kuntotutkimusraportissa. 2.2 Tutkimuslaitteet Tutkimuksissa käytettiin seuraavia laitteita: - Betonin karbonatisoituminen tutkittiin poraamalla rakenteesta timanttiporalla lieriöitä (ø 50 mm). Lieriöt halkaistiin ja halkaisupintaan suihkutettiin fenoliftaleiini-indikaattoria. Tutkimus tehtiin ohjeen RILEM CPC18 mukaisesti. - Betonipeitteet mitattiin Proseq Profometer 5 betonipeitemittarilla. - Betonipintojen vetolujuusmittaukset kohteella tehtiin Dyna Z 16- vetolaitteella. Tämän lisäksi betonin vetolujuuksia mitattiin laboratoriossa (Vahanen Oy) standardin SFS 5445 mukaisesti. - Betonin suhteellinen kosteus mitattiin Vaisala HMI 41 -näyttölaitteella ja HMP 44 -anturilla. Betonin suhteellisella kosteudella tarkoitetaan betoniin poratun reiän ilman suhteellista kosteutta (BLY 4/by 31, kohta 4.4.3.1). - Betonin pakkasrapautumista ja pakkasenkestävyyttä tutkittiin laboratoriossa (Vahanen Oy) polarisaatio- ja fluorenssimikroskoopilla ohuthienäytteiden avulla. 3 YHTEENVETO 3.1 Tutkimuksen luotettavuus Rakenteen kunnon yleiskuvan arvioimisessa on otettava huomioon, että betoni voi vaihdella paikallisesti, jolloin rakenteiden kunnossa voi esiintyä suurtakin vaihtelua. Tutkimus tehdään otantana, jossa tehtyjen havaintojen ja mittausten perusteella arvioidaan rakenteen kuntoa yleisesti. Tarkastuksen perusteella saatiin riittävästi tietoa jatkotoimenpiteiden määrittämiseksi. Tutkimusten onnistumisesta ja kattavuudesta voidaan todeta seuraavaa: - Jänneteräkset ovat piirustusten perusteella suojaputkessa, joka on jälkikäteen injektoitu. Jänneterästen kuntoa ei tutkittu, koska terästen paikantaminen ruiskubetonoinnin läpi ei onnistu ja riski osua porauksissa jänneteräkseen oli olemassa. Jänneterästen kunto on tarkastettava tarkasti

10 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 suunniteltujen rakenneavausten avulla. Samassa yhteydessä on tarkastettava injektoinnin onnistuminen. - Säiliön runkobetonista eri puolilta säiliötä on otettu runsaasti näytteitä, joiden ohuthietutkimusten perusteella betonissa esiintyy voimakasta rapautumista. Ruiskubetonoinnin takia runkobetonin laaja silmämääräinen tarkastelu ei kuitenkaan ole mahdollista. - Säiliön sisäpuolisten rakenteiden kuntoa ei tarkastettu tämän tutkimuksen yhteydessä säiliön kattoa lukuun ottamatta. 3.2 Turvallisuuteen vaikuttavat tekijät Havaittujen betonivaurioiden eteneminen heikentää tornin stabiliteettiä. Varsinkin jännitetyn pohjalaatan rakenteiden mahdollinen vaurioituminen on kriittistä tornin säilyvyyden kannalta. Säiliön ruiskubetonointi on irronnut laajoilla alueilla runkobetonista. Ruiskubetonin ylhäällä pysyminen on laajalti raudoituksensa varassa, mikä aiheuttaa turvallisuusriskin. Betonin rapautuminen johtaa betonin lohkeiluun ja murenemiseen. 3.3 Rakenteen säilyvyyteen vaikuttavat tekijät Tehtyjen tutkimusten (kuntotutkimus 2001, täydentävä kuntotutkimus 2012) perusteella vesitornin säilyvyyden ja käytettävyyden kannalta merkittävin ongelma on säiliön runkorakenteen vaurioituminen betonin pakkasrapautumisen seurauksena. Säiliön betonirakenteiden vaurioituminen on laajaalaista ja havaintojen perusteella vaurioituminen on edennyt tutkimusten välillä. 3.3.1 Betonin pakkasrapautuminen ja halkeilu Vesisäiliö Tutkimusten mukaan merkittävin heikentävä tekijä vesitornin säilymisen kannalta on säiliön seinien runkobetonin laaja-alainen pakkasrapautuminen sekä kemiallinen rapautuminen (alkalikiviainesreaktio). Rapautumisen myötä betoniin on muodostunut halkeilua ja säröilyä. Viimeisimmän tutkimuksen mukaan rapautumista on havaittavissa myös säiliön sormien betonissa. Säiliön sormet toimivat jänneterästen kiinnityspisteinä. Säiliön runkobetonissa on myös betonin kutistumahalkeilua.

11 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 Betonirakenteiden pakkasrapautuminen alkaa tyypillisesti rakenteen ulkopinnasta. Tutkittujen näytteiden perusteella rapautumista on koko näytteen syvyydellä, eli ainakin noin 40-80 mm syvyydellä ulkopinnasta. Säiliön runkobetonissa pakkasrasituksen aiheuttamaa halkeilua voi esiintyä rakenteen koko syvyydellä, sillä rakenne on lämmöneristeen ulkopuolella ja kosteus rakenteeseen tulee pääasiassa säiliön sisältä. Täydentävässä kuntotutkimuksessa (2012) säiliön runkobetonissa todettiin alkalikiviainereaktion aiheuttamaa kemiallista rapautumista. Reaktio voi alkaa missä syvyydessä rakennetta tahansa ja jatkuu niin kauan kuin reaktioaineita on saatavilla (alkalit, vesi, ja reaktiivinen kiviaines). Säiliön ulkopinnan ruiskubetonointi on paikallisesti irronnut alustastaan osittain runkobetonin rapautumisen myötä (tartunta heikentynyt). Ruiskubetonissa itsessään on myös vuotavia, kalkkihärmäisiä halkeamia. Vesitornin stabiliteetin kannalta on huomioitavaa, että sormien ja pohjalaatan kohdalla olevat jänneteräkset aiheuttavat betoniin suuria jännityksiä, minkä takia näissä rakenteissa ei saa esiintyä vaurioita. Jalkaosa Vesitornin jalkaosassa on lähinnä betonin kutistumasta ja liukuvalumuotin siirrosta johtuvia halkeamia. Jalkaosassa ei tutkimuksissa havaittu betonin pakkasrapautumiseen tai kemialliseen rapautumiseen viittaavia vaurioita. 3.3.2 Betonin lujuus Säiliön runkobetonin vetolujuus on merkittävästi heikentynyt betonin rapautumisen aiheuttaman halkeilun myötä. Betonin lujuus on laaja-alaisesti alle korjausalustalle asetetun yleisen vaatimustasoa. Jalkaosan betonin lujuus on riittävä korjausten toteuttamiseksi. Korjausalustalle asetettu yleinen vaatimustaso betonin vetolujuudelle on >1,5 N/mm 2. 3.3.3 Raudoitteiden korroosio Tutkimusten perusteella voidaan todeta, että vesitornin runkobetonirakenteiden raudoitteiden korroosio ei ole merkittävä ongelma rakenteiden säilyvyyden kannalta.

12 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 Vesisäiliön runkobetonissa olevan raudoituksen betonipeitteistä ei ole laajaa mittaustietoa, koska se sijaitsee ruiskubetonin alla. Näytteiden perusteella terästen betonipeitteissä on vaihtelua, mikä on tyypillistä paikallavalurakenteille. Näyteporausten perusteella raudoitus ei ole ruosteessa. Poranäytteiden perusteella betonin karbonatisoituminen on ollut vähäistä. Tornin jalkaosan raudoituksen betonipeitteet ovat riittävät ja pinnoissa on vain yksittäisiä pieniä vaurioita. Poranäytteiden perusteella betonin karbonatisoituminen on ollut vähäistä. Säiliön ulkopinnan ruiskubetonin raudoitus on paikoin jäänyt pintaan ja on silmin nähden näiltä osin ruosteessa. Tutkimuksissa on myös todettu raudoitteiden olevan ruosteessa halkeamien kohdalla. 3.3.4 Rakenteiden kosteustekninen toiminta Vesitornin rakenteiden kosteustekninen toiminta on puutteellinen. Vesisäiliön sisäpuolinen vedeneristys on vaurioitunut, mikä aiheuttaa vesivuotoja rakenteiden läpi. Rakenteiden kosteusrasitus on korkea. Lisäksi säiliön sisäpuolinen kevytsoraharkkoeriste on vettynyt, joten sen lämmöneristyskyky on heikentynyt. Harkkoeristys on kahden vedeneristekerroksen välissä, minkä seurauksena se on jatkuvasti märkä. Kevytsoraharkoissa on myös pakkasrapautumista kosteus- ja pakkasrasituksen seurauksena. Vesitornin katolla ei ole toimivaa vedeneristystä. Tämä lisää rakenteiden kosteusrasitusta. Vesisäiliön betonikattolaatan alapintaan on asennettu lämmöneristeeksi ohut kerros vaahtolasia, joka on verhoiltu alapuolelta laastilla (vahvistettu rappausverkolla). Tutkimusten perusteella vaahtolasi on vettynyttä ja alapuolinen laastikerros on haurastunut kosteusrasituksesta. Säiliön seinien ruiskubetonoituja pintoja ei ole pinnoitettu kosteusrasitusta vähentävällä pinnoitteella. Lisäksi ruiskubetonissa on verkkomaista halkeilua ja laajoja kopoja alueita. Betonipintoja pitkin valuvat sadevedet pääsevät tunkeutumaan rakenteisiin. 3.3.5 Muut havainnot Muiden rakenneosien ja vauriomekanismien osalta havainnot on kirjattu vuoden 2001 kuntotutkimusraporttiin.

13 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 4 TOIMENPIDE-EHDOTUS 4.1 Toimenpide-ehdotukset ja niiden kustannukset 4.1.1 Tornin säilytys vesitornikäytössä Tehtyjen tutkimusten (kuntotutkimus 2001, täydentävä kuntotutkimus 2012) perusteella vesitornin rakenteiden vaurioituminen on niin laaja-alaista, että vesitornin korjaaminen vesitornikäyttöön ei ole teknisesti tai taloudellisesti mielekästä. Tärkeimmät perustelut vesitornin käytöstä poistamiselle ovat: - Vesitornin säiliön betonirakenteiden rapautuminen (pakkasrapautuminen, kemiallinen rapautuminen) on laaja-alaista ja pitkälle edennyttä. Betonirakenteiden korjaus niin, että rakenteet kestäisivät säiliön vesimassasta aiheutuvan kuormituksen, on teknisesti vaikeaa ja taloudellisesti kallista. Korjaus edellyttäisi rakenteiden laajamittaista uusimista. - Säiliön betonin vaurioitumista ei voida varmuudella täysin estää. Sekä pakkasrapautuminen että alkalikiviainesreaktio etenevät kosteusrasituksessa. Vauriomekanismit ovat lisäksi luonteeltaan kiihtyviä. Vaurioitumista voitaisiin hidastaa ainoastaan poistamalla sisäpuolelta tuleva kosteusrasitus ja estää ulkopuolelta tulevan kosteuden pääsy rakenteisiin. - Vesitornin säiliölle tehty ruiskubetonointikorjaus on epäonnistunut. Ruiskubetonoinnin säilyttämiseen liittyisi merkittäviä riskejä. - Säiliön pohjalaatan jännitetyn betonirakenteen takia korjaustyö olisi erittäin vaativa. - Korjaustyön onnistumiseen liittyy jännitetyn rakenteen ja vaurioiden laajuuden takia huomattavia riskejä. - Vesitornin tekniikka (putkistot ja sähköt) ovat vanhentuneet. - Mahdollisten korjausten toteuttamiseen liittyisi paljon epävarmuustekijöitä, joita on hankala ennakoida tai arvioida. Korjauksen budjetointi olisi hankalaa. 4.1.2 Tornin säilytys arkkitehtonisena kohteena Vesitornin säilyttäminen arkkitehtonisena rakennuksena edellyttää lisätutkimuksia säiliön jännitetyn pohjalaatan osalta, korjaussuunnitelman laatimista sekä koekorjausten tekemistä. Koekorjauksella arvioitaisiin mm. säiliön betonin purkutöiden laajuutta ja purkumenetelmän tarkoituksenmukaisuutta.

14 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 Vesitornin säilyttäminen arkkitehtonisena rakennuksena voisi olla teknisesti mahdollista, koska vesisäiliön tyhjentämisen myötä tornin kuormitus pienentyisi ja rakenteiden sisäpuolinen kosteusrasitus vähenisi. Tarvittavien korjausten toteuttaminen olisi kuitenkin erittäin kallista ja korjausten onnistumiseen liittyy riskejä. Vesitornin säilyttäminen arkkitehtonisena kohteena edellyttäisi ainakin seuraavia toimenpiteitä (suluissa arvioituja kustannuksia, alv 0%): - Jänneterästen kunnon tarkastaminen rakenneavauksilla (10.000 ). - Tulosten perusteella tehdään kantavuustarkastelu, jossa huomioidaan rakenteiden vauriot ja työn aikainen kuormitus (15.000 ). - Työtä varten tehdään korjaussuunnitelma purkusuunnitelmineen ja koekorjauksineen (30.000 ). - Vesisäiliön sisäpuoliset lämmön- ja vedeneristeet puretaan (50.000 ). - Vesisäiliön jännitetyn pohjalaatan mahdollinen lisätuenta (50.000 ). - Säiliön ulkopinnan ruiskubetonointi puretaan (60.000 ). - Säiliön vaurioitunut runkobetoni puretaan vähintään ulkopinnan raudoituksen taakse vesipiikkaamalla (arvio 40 mm, 530 m 2 ) (200.000 ). - Säiliön ulkopintaan tehdään ruiskubetonointi, joka hierretään sileäksi (100.000 ). Ruiskubetonointi ankkuroidaan kiinni esiinpiikattuun raudoitukseen. - Säiliön katolle tehdään vedeneristys, esim. kermieristys ja suojabetonointi (30.000 ). - Säiliön seinät ja pohja käsitellään vesitiiviillä pinnoitelaastilla (30.000 ). - Työtä varten tehdään vesitornin ympärille ja sisäpuolelle telineet (150.000 ). - Säiliön jalkaosalle tehdään tarvittavat betonikorjaukset (10.000 ) Korjauksissa tulisi lisäksi huomioida vesitornin sisätilojen ilmanvaihto ja mahdollinen lämmitystarve. Alustava arvio korjausten kokonaiskustannuksista huomioiden arvonlisävero, työmaan perustamiskustannukset sekä urakoitsijan kate on noin 1.100.000 Lisäksi tornin säilyttämisestä seuraa jatkossakin huolto- ja kunnossapitokustannuksia. 4.1.3 Uuden vesisäiliön rakentaminen nykyisen säiliön sisälle Eräs korjausvaihtoehto voisi olla uuden vesisäiliön (esim. terässäiliö) rakentaminen nykyisen säiliön sisään. Tässä vaihtoehdossa nykyiset rakenteet tulisi kuitenkin korjata vähintään kohdassa 4.1.2 esitettyjen toimenpiteiden mukaisesti. Lisäksi korjauksessa tulisi huomioida uudesta säiliöstä aiheutuvat kuormitukset nykyisille rakenteille. Lisäksi uuden säiliön rakentamisesta sekä putki- ja sähkötöistä muodostuisi merkittäviä lisäkustannuksia.

15 Loviisan vesitorni Täydentävä kuntotutkimus Tutkimusselostus 23.11.2012 5 LIITTEET 1. Vesitornin yleisleikkaus 2. Betonin vaurioitumisesta ja ominaisuuksista. 3. Näytetiedot ja betonin karbonatisoituminen. 4. Betonin vetolujuus (kohteella tehdyt mittaukset). 5. Betonin kosteuspitoisuus 6. Tutkimusselostus TT732, Vahanen Oy o ohuthietutkimukset o vetolujuusmittaukset

Loviisan vesitorni 23.11.2012 1 BETONIN VAURIOITUMISESTA JA OMINAISUUKSISTA Betonin tiiviys ja halkeilu Betonin lujuus Betonin tiiviys on sen laadullinen ominaisuus, johon eniten vaikuttavat betonimassan w/c-suhde ja massan tiivistäminen. Mitä tiiviimpi betoni sitä paremmin se kestää ulkoista rasitusta. Huokoisuus lisää betonin läpäisevyyttä. Runsas huokoisuus on yleensä merkki rakenteen huonosta laadusta. Betoni on hauras materiaali, johon voi syntyä helposti halkeamia. Betonielementteihin halkeamia voi muodostua joko jo elementin valmistustai asennusvaiheessa tai käytön aikana. Halkeilu vaikuttaa haitallisesti betonin säilyvyyteen. Halkeamat lisäävät betonin läpäisevyyttä, jolloin mm. kosteus ja ilman hiilidioksidi ja muut ilman epäpuhtaudet pääsevät helpommin rakenteeseen. Runsas halkeilu on usein merkki betonin huonosta laadusta. Lohkeilua syntyy yleensä vain jonkin vauriomekanismin seurauksena. Vaurio aiheuttaa betonin sisään painetta, joka lohkaisee betonin pintaa. Yleisin syy lohkeamiin on teräskorroosio. Betonin puristuslujuus ei yleensä ole määräävä tekijä rakenteen säilyvyyden kannalta. Betonin lujuuden on kuitenkin oltava riittävä laastipaikkausten ja pinnoituksen alustaksi, jotta korjaustyö voisi onnistua. Betonin puristuslujuutta voidaan mitata kimmovasaramittauksella. Kimmovasaralla mitatut puristuslujuudet ovat yleensä suurempia kuin nimellislujuus. Lujuuksien vertailussa on otettava huomioon, että nimellislujuudella tarkoitetaan yleensä 28 vrk:n lujuutta. Myös karbonatisoituminen suurentaa betonin pinnasta tehtyjen mittausten arvoja. Toimistomme tekemissä tutkimuksissa on kuitenkin todettu, että kimmovasaralla saadaan selvitettyä vanhojen betonirakenteiden puristuslujuuden suuruusluokka keskimäärin ±10 %:n tarkkuudella. Betonin halkeilu vähentää sen vetolujuutta. Merkittävin vetolujuutta heikentävä tekijä on pakkasrapautuminen, joka ilmenee alkuvaiheessa pinnansuuntaisena halkeiluna. Vetolujuuden mittaamisella voidaan arvioida mahdollisia pakkasvaurioita ja betonin soveltuvuutta korjausalustaksi.

Loviisan vesitorni 23.11.2012 2 Raudoituksen korroosio Raudoituksen korroosio betonirakenteissa aiheuttaa betonin sisään painetta, joka pitkälle edetessään ilmenee betonin halkeiluna ja lohkeiluna. Raudoituksen korroosion käynnistymiseen ja sen nopeuteen vaikuttavat mm. betonin karbonatisoituminen, kosteus-, happi- ja kloridipitoisuus sekä raudoitusta suojaavan betonipeitteen paksuus. Betoni karbonatisoituu ilman hiilidioksidin reagoidessa betonin kalsiumhydroksidin kanssa, jolloin betoni menettää emäksisyytensä ja sitä kautta raudoitusta suojaavan vaikutuksensa. Raudoituksen ollessa karbonatisoituneessa betonissa, olosuhteet raudoituksen korroosiolle ovat yleensä suotuisat ulkona olevissa rakenteissa. Karbonatisoitumisnopeuteen vaikuttavat useat eri tekijät, mutta suurin vaikutus on betonin tiiviydellä ja rakenteen kosteuspitoisuudella. Kloridit ovat vaarallisia teräsbetonirakenteelle, koska ne puhkaisevat raudoitusta suojaavan passiivikalvon, jolloin raudoituksen korroosio käynnistyy nopeasti ja yleensä varsin voimakkaana. Klorideja on käytetty kiihdyttimenä talvibetonoinnissa ja elementtitehtaissa nopeuttamaan muottikiertoa. Klorideja voi tunkeutua myös kovettuneeseen betoniin, mikäli betonipinta altistuu ulkoiselle kloridirasitukselle esim. liukkaudentorjuntasuolojen vaikutuksesta. Kriittisenä kloridipitoisuusarvona pidetään betonin laadusta riippuen 0,03-0,07 % betonin painosta mitattuna. Raudoituksen betonipeite ja sen laatu on yksi eniten rakenteen säilyvyyteen vaikuttavista tekijöistä. Mitä paksumpi ja tiiviimpi raudoituksen betonipeite on, sitä paremmin betoni suojaa raudoitusta (karbonatisoituminen ja kosteusolosuhteet). Mikäli raudoitus on lähellä pintaan, raudoituksen korroosio käynnistyy yleensä nopeasti. Raudoituksen korroosiotilaa voidaan arvioida rakennetta rikkomatta potentiaalimittauksella. Se ei yksistään anna riittävää kuvaa raudoituksen korroosiotilasta, mutta verrattaessa sitä muihin tutkimustuloksiin, saadaan yleensä melko luotettava käsitys asiasta. Potentiaaliarvoja tulkitaan ASTM C876-80 -standardin mukaan alla olevan taulukon mukaisesti. Numeroarvojen lisäksi tuloksia tarkasteltaessa tulee kiinnittää huomiota arvojen vaihteluun ja mahdollisesti rakenteen kosteustilan vaihteluihin. MITTAUSTULOS > -200 mv -200...-350 mv < -350 mv KORROOSIOTILA ei korroosiota (todennäköisyydellä 90 %) korroosio mahdollista korroosio käynnissä (90 % todennäköisyydellä)