Betonin turmeltumisilmiöt infrarakenteissa

Abstract

Betonia käytetään infrarakentamisessa laajasti sen lujuuden ja kestävyyden sekä monipuolisuuden takia. Betonirakenteisiin kohdistuu kuormitustekijöitä, jotka vaurioittavat niitä aiheuttaen erilaisia turmeltumismekanismeja. Vauriotekijöiden tunnistaminen ja niiden vaikutusten ymmärtäminen on oleellista betonirakenteen kestävyyden ja käyttöiän suunnittelussa. Betonirakenne mitoitetaan tiedossa oleville pysyville ja muuttuville kuormituksille. Mekaanisten kuormien lisäksi tarkastellaan ympäristöolosuhteiden vaikutusta betonin kestävyyteen. Betonille on määritelty rasitusluokkia eri ympäristöolosuhteiden aiheuttamien rasituksien mukaan. Näiden avulla betonirakenteelle osataan valikoida sen käyttökohteen ympäristöolosuhteiden vaatima rasitusluokka tai -luokat. Ympäristöolosuhteiden lisäksi betonirakenteita kuormittaa erilaiset kemialliset, fysikaaliset, mekaaniset ja biologiset rasitukset. Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan tyypillisimpiä betonisia infrarakenteita ja niiden käyttöolosuhteita. Tyypillisimpiä betonin käyttökohteita ovat perustukset, tukimuurit, sillat, väylärakenteet, putkilinjat, padot ja satamarakenteet. Erityisesti keskitytään ympäristöolosuhteiden aiheuttamaan betonirakenteiden vaurioitumiseen ja tutkitaan millaisia kemiallisia, fysikaalisia, mekaanisia ja biologisia rasituksia betonirakenteisiin voi kohdistua. Betonisten infrarakenteiden vaurioita mahdollisesti aiheuttavia tekijöitä ovat muun muassa alkali-kiviainesreaktio, sulfidisavet, suolaamisesta ympäristöön pääsevät kloridit sekä routa tai epätasainen maa. Nämä voivat johtaa betonin paisumiseen, halkeiluun, karbonatisoitumiseen ja muodonmuutosten syntymiseen. Betonirakenteisiin kohdistuu myös käytönaikaisia kuormituksia, jotka voivat aiheuttavat betonin kulumista, rapautumista, halkeilua, taipumaa ja murtumista. Nämä johtavat edelleen esimerkiksi terästen korroosioon. Työn päätelmissä on taulukko betonin tyypillisimmistä käyttökohteista infrarakenteissa ja niiden merkittävimmistä vauriota aiheuttavista tekijöistä. Lisäksi taulukossa on esitetty betonirakenteen tyypillinen ympäristöolosuhteiden rasitusluokka tai -luokat tavanomaisissa olosuhteissa sekä tyypillinen käyttöikä. Infrarakenteissa betonirakenteen todellinen käyttöikä on usein suunniteltua pidempi ja käyttöolosuhteet ja kuormitukset voivat muuttua elinkaaren aikana. Tuleviin muutoksiin ei ole kustannustehokasta eikä tiedon puutteen vuoksi edes mahdollista varautua suunnitteluvaiheessa.