Maanalaisten betoniseinien ikääntyminen Olkiluodon ydinvoimalaitosyksiköillä 1 ja 2
Ranta, Ilmari (2019)
2019
Rakennustekniikan DI-tutkinto-ohjelma
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2019-11-18
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-201910314240
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-201910314240
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä käsitellään betonirakenteiden ikääntyminen sekä yleisenä ilmiönä että case-esimerkin avulla. Yleisenä ilmiönä betonin ikääntyminen on hyvin monimutkainen kokonaisuus, joka riippuu kaikista betonin osa-aineista sekä rasituksista. Betoni voi ikääntyä monin tavoin, ja varsinkaan kemiallisia mekanismeja ei täysin tunneta. Lisäksi mekanismit voivat vaikuttaa toisiinsa joko hidastaen tai kiihdyttäen rakenteen vaurioitumista. Todellisissa rakenteissa mekanismien keskinäisillä vaikutuksilla onkin suuri merkitys.
Case-kohteena tutkitaan Olkiluoto 1 ja Olkiluoto 2 ydinvoimalaitosyksiköiden maanalaisten ulkoseinien ulkopintojen ikääntymistä. Olkiluodon ydinvoimalaitoksen laitosyksiköt 1 ja 2 saivat
vuonna 2018 uuden 20 vuoden jatkokäyttöluvan vuoteen 2038 asti. Laitosyksiköiden rakenteet ovat alun perin suunniteltu 25 vuoden käyttöiällä, joten todellinen käyttöikä tulee olemaan yli kaksinkertainen.
Rakenteiden ominaisuudet ja rasitukset arvioitiin ennen kuntotutkimusten toteutusta. Tutkittavat rakenteet ovat yksinkertaisia betoniseiniä, eikä niitä ole kosteuseristetty. Rasitusten osalta pohjavesi ja sen sisältämät aineet ovat merkittävin rakenteita kuormittava tekijä. Näistä koottiin alustava riskienarvio, jonka pohjalta suunniteltiin kuntotutkimukset. Riskienarviota ja kuntotutkimusten tuloksia vertaamalla, voidaan parantaa arviota rakenteiden kunnosta. Maanalaisten seinien ominaisuuksiin kuuluu saavuttamattomuus, joten valitut tutkimusalueet valmisteltiin ennen tutkimuksia. Tämä tarkoitti muun muassa kaivantoja. Tutkimukset suoritettiin visuaalisesti, sekä käyttäen ainetta rikkomattomia ja rikkovia tutkimuksia. Visuaaliset ja ainetta rikkomattomat tutkimukset suoritettiin tämän työn osana, kun ainetta rikkovat tutkimukset sekä laboratoriokokeet tilattiin erikseen.
Tutkimusten tuloksena on, että kloridikorroosio etenee paikallisesti. Vähäisellä korroosiolla ei kuitenkaan ole vaikutusta massiivisen rakenteen kantavuuteen. Muita merkittäviä vaurioita ei ole. Pakkasrapautumaa ja ettringiitin kiteytymistä löydettiin vähäisesti, mutta niillä ei ole vaikutusta rakenteen kantavuuteen. Alkalikiviainesreaktiota ei todettu esiintyvän rakenteissa. Tutkimusten mukaan rakenteet ovat ikä huomioiden hyvässä kunnossa. Niillä voidaan perustellusti olettaa olevan ainakin 20 vuotta käyttöikää jäljellä, kunhan rasituksia vähennetään ja havaitut vauriot korjataan. Rasituksia vähennetään pienentämällä kosteusrasitusta, jonka jälkeen vauriot voidaan korjata piikkaus-paikkaus menetelmällä.
Näiden toimenpiteiden lisäksi suositellaan rakenteiden kunnon jatkotutkimuksia. Kloridikorroosion laajuutta ei näiden tutkimusten perusteella voida määrittää, joten se on tutkittava ennen korjaustöitä. Lisäksi kloridien ja sulfaattien pitoisuudet muissa rakenteissa on tutkittava uusista koekuopista. Sulfaattien pitoisuuksissa on suuria vaiheluja, eikä niille löydetty kattava selitystä.
Case-kohteena tutkitaan Olkiluoto 1 ja Olkiluoto 2 ydinvoimalaitosyksiköiden maanalaisten ulkoseinien ulkopintojen ikääntymistä. Olkiluodon ydinvoimalaitoksen laitosyksiköt 1 ja 2 saivat
vuonna 2018 uuden 20 vuoden jatkokäyttöluvan vuoteen 2038 asti. Laitosyksiköiden rakenteet ovat alun perin suunniteltu 25 vuoden käyttöiällä, joten todellinen käyttöikä tulee olemaan yli kaksinkertainen.
Rakenteiden ominaisuudet ja rasitukset arvioitiin ennen kuntotutkimusten toteutusta. Tutkittavat rakenteet ovat yksinkertaisia betoniseiniä, eikä niitä ole kosteuseristetty. Rasitusten osalta pohjavesi ja sen sisältämät aineet ovat merkittävin rakenteita kuormittava tekijä. Näistä koottiin alustava riskienarvio, jonka pohjalta suunniteltiin kuntotutkimukset. Riskienarviota ja kuntotutkimusten tuloksia vertaamalla, voidaan parantaa arviota rakenteiden kunnosta. Maanalaisten seinien ominaisuuksiin kuuluu saavuttamattomuus, joten valitut tutkimusalueet valmisteltiin ennen tutkimuksia. Tämä tarkoitti muun muassa kaivantoja. Tutkimukset suoritettiin visuaalisesti, sekä käyttäen ainetta rikkomattomia ja rikkovia tutkimuksia. Visuaaliset ja ainetta rikkomattomat tutkimukset suoritettiin tämän työn osana, kun ainetta rikkovat tutkimukset sekä laboratoriokokeet tilattiin erikseen.
Tutkimusten tuloksena on, että kloridikorroosio etenee paikallisesti. Vähäisellä korroosiolla ei kuitenkaan ole vaikutusta massiivisen rakenteen kantavuuteen. Muita merkittäviä vaurioita ei ole. Pakkasrapautumaa ja ettringiitin kiteytymistä löydettiin vähäisesti, mutta niillä ei ole vaikutusta rakenteen kantavuuteen. Alkalikiviainesreaktiota ei todettu esiintyvän rakenteissa. Tutkimusten mukaan rakenteet ovat ikä huomioiden hyvässä kunnossa. Niillä voidaan perustellusti olettaa olevan ainakin 20 vuotta käyttöikää jäljellä, kunhan rasituksia vähennetään ja havaitut vauriot korjataan. Rasituksia vähennetään pienentämällä kosteusrasitusta, jonka jälkeen vauriot voidaan korjata piikkaus-paikkaus menetelmällä.
Näiden toimenpiteiden lisäksi suositellaan rakenteiden kunnon jatkotutkimuksia. Kloridikorroosion laajuutta ei näiden tutkimusten perusteella voida määrittää, joten se on tutkittava ennen korjaustöitä. Lisäksi kloridien ja sulfaattien pitoisuudet muissa rakenteissa on tutkittava uusista koekuopista. Sulfaattien pitoisuuksissa on suuria vaiheluja, eikä niille löydetty kattava selitystä.