betonirakenteiden kuntotutkimus...2018/01/16 · betoniteollisuus ry jussi mattila 3/75 kunnon...

Betoniteollisuus ry Jussi Mattila

1/75

BETONIRAKENTEIDEN KORJAUS JA RAKENNUSFYSIIKKA

Pätevöityskurssi 16.1.2018

BETONIRAKENTEIDEN KUNTOTUTKIMUS

1. Taustaa 2. Tutkittavat asiat 3. Tutkimusmahdollisuudet 4. Tutkimusmenetelmät käytännössä 5. Analyysi ja raportointi

Jussi Mattila Toimitusjohtaja Betoniteollisuus ry


2/75

Kunnon selvittämisen taustoja


3/75

Kunnon selvittämisen taustoja

• 1990-luvulla kunnossapito ja korjausrakentaminen tulivat uudistuotannon rinnalle

• Korjattavan rakenteen kunto sanelee käytettävissä olevat korjausmenetelmät

• Korjaussuunnittelussa tehdään kustannus-vaikutuksiltaan hyvin merkittäviä valintoja

• Pitkäjänteinen kiinteistönpito edellyttää tietoa tulevista korjaustarpeista


4/75

Hieman terminologiaa

KUNTOARVIO KUNTOTUTKIMUS

- Ei mittauslaitteita - Mittauslaitteita - Ainetta rikkomaton - Ainetta rikkova

Näkyviin vaurioihin

perustuva arvio rakenteiden kunnosta

VAURIOKARTOITUS

Rakenteista tehtäviin mittauksiin perustuva arvio turmeltumis-ilmiöiden ja muiden ongelmien tilanteesta

ENNUSTE TULEVASTA


5/75

KUNTOTUTKIMUKSEN LÄHTÖKOHDAT

• Ovatko rakenteet korjauksen tarpeessa? (Onko kannattavaa korjata?) • Millaiset korjaustavat ovat teknisesti mahdollisia? (Millaiset korjaustavat tuovat ratkaisun korjaukseen

johtaneisiin ongelmiin?) • Mikä korjaustapa eri vaihtoehdoista on taloudellisin? • Milloin korjaus on ajankohtainen?

• Tilaaja tarvitsee tietoa, ei tutkimustuloksia!


6/75

Kunnon selvittämisen yleiset periaatteet

1. Tutkimuksen sisältö valitaan ongelmalähtöisesti 2. Kaikki potentiaaliset vauriotavat tarkastellaan,

muistetaan priorisointi 3. Kohde jaetaan rakennetyyppeihin, jotka tutkitaan

omina kokonaisuuksinaan 4. Tietoa kerätään mahdollisimman monella

rinnakkaisella menetelmällä 5. Mittaukset toteutetaan satunnaisotantana riittävin

otoksin 6. Kuntoa arvioidaan aina korjaustapojen näkökulmasta


7/75

Ongelmalähtöisyys


8/75

Ongelmalähtöinen lähestymistapa

Tutkimustoimet valitaan siten, että ne tuottavat tietoa ennalta asetettuihin kysymyksiin - Hyväkuntoisessa kohteessa hyvin monet asiat on

tutkittava mittaamalla - Huonokuntoisessa kohteessa näkyvät vauriot

kertovat jo paljon

Heikkokuntoisessa kohteessa hyvinkin kevyt tutkimus voi olla täysin riittävä!


9/75


10/75








11/75

Priorisointi:

• Turvallisuus ja terveellisyys – Rakenteiden lujuus – Haitalliset aineet (ympäristö, terveys)

• Korjaustavan oikeellisuus

• Muut seikat


12/75

Tutkittavat asiat

1. Raudoitteiden korroosio 2. Betonin rapautuminen 3. Kiinnitykset, kannatukset ja sidonnat 4. Terveydelle tai ympäristölle haitalliset aineet 5. Kosteustekniset seikat 6. Pintatarvikkeet 7. Pintakäsittelyt 8. Halkeilu ja muodonmuutokset 9. Käytöstä johtuva vaurioituminen

Turvallisuus - Taloudellisuus - Estetiikka


13/75








14/75

Erilaiset rakenteet on tutkittava erikseen!

Pesubetoniset päädyt

Maalatut harjatut nauhaelementit

Uritetut ikkunanauhat


15/75

Kunnon selvittämisen osat

1. Rakenneselvitys

2. Olosuhdeselvitys

3. Ongelma- ja vaurioselvitys: Ongelmien ja vaurioiden tyyppi sekä kunkin:

– Laajuus – Aste – Syy(t) – Vaikutukset – Eteneminen jatkossa

Kunnonselvittäjän ”tukisanalista”

- tutkimuksen suunnittelu -

- tulosten analyysi -


16/75








17/75

Havaintoaineiston kerääminen

Asiakirja-aineisto

Näytteenotto ja laboratorio-tutkimukset

Kenttä-mittaukset

Aistinvarainen havainnointi


18/75

Selvitysmenetelmät

1) Asiakirjojen tarkasteleminen ► rakenteiden vaurioalttius 2) Rakenteiden aistinvarainen kartoittaminen ► rakenteiden suunnitelmienmukaisuus ► näkyvien vaurioiden, vikojen ja puutteiden

vähimmäismäärä 3) Mittaukset yms. ► vaurioprosessien tilanne ja eteneminen ► piilevien vaurioiden laajuus ja aste 4) Haastattelut ► käyttäjien ja huoltohenkilöstön havainnot


19/75

Asiakirjalähteitä

• Asiakkaan omat arkistot Rakennuksissa pääpiirustukset ja usein paljon putkikuvia, joskus

löytyy myös rakennepiirustuksia Silloissa pääosin hyvät arkistot

• Kunnan rakennusvalvonnan arkisto (pääpiirustukset, osin rakennekuvia)

• Suunnittelijoiden arkistot (Lähinnä rakenne, joskus arkkitehti)


20/75




rinnakkaisella menetelmällä 5. Mittaukset toteutetaan riittävin otoksin 6. Kuntoa arvioidaan aina korjaustapojen näkökulmasta



21/75

Otoskoon valinta

Esimerkki: Tutkittava (piilossa oleva) ongelma on merkittävä, jos sitä esiintyy 5 % alueella tutkittavaa rakennetta. Montako satunnaisesta kohdasta tehtyä mittausta tarvitaan todentamaan ongelman olemassaolo? Jos yleisyys on 5 %, tämä tarkoittaa 5 positiivista havaintoa 100:sta!


22/75





otoksin 6. Kuntoa arvioidaan aina korjaavien toimenpiteiden

näkökulmasta



23/75

Esimerkki

Parvekkeiden kunto on tyydyttävä. Parvekekaiteissa on pitkälle edennyttä pakkasrapautumaa ja ne on uusittava. Pieliseinissä ja laatoissa on vain paikallisia korroosiovauriota ja ne voidaan korjata laastipaikkaamalla ja pinnoittamalla.

%


24/75

Tutkimismahdollisuudet


25/75

Raudoitteiden korroosio

Asiakirjat: • betonin laatu (lujuus) • valusuunta • raudoitusmäärä/paksuus • rakenteen geometria (esim.

uritus) • ikä

Aistinvarainen havainnointi: • näkyvien vaurioiden määrä ja

sijainti • peitepaksuudet vauriokohdissa

Kenttätutkimukset: • peitepaksuuksien kartoittaminen • karbonatisoitumissyvyyksien

kartoittaminen • terästen esiin piikkaaminen • (potentiaalimittaukset)

Laboratoriokokeet: • kloridipitoisuuden määritys

(pitoisuus/syvyysprofiili)


26/75


27/75

Betonin rapautuminen

Asiakirjat: • betonin lujuusluokka • lisähuokostustavoite • rakenteen kosteustekninen

toimivuus • kosteusrasituksen ankaruus

Aistinvarainen havainnointi: • rasitustason arviointi

– detaljit – näkyvät vesivuotojäljet yms.

• näkyvien vaurioiden määrä ja sijainti

• rapautumiseen viittaavat merkit – kaareutuminen – saumojen

kokoonpuristuminen – kalkkivuoto halkeamista – halkeilu ja pinnan hilseily

Kenttätutkimukset: • vasarointi

Laboratoriokokeet: • mikrorakennetutkimus (ohuthie) • betonin vetolujuustestaus • suojahuokossuhdemittaus


28/75

Kalkkivuoto halkeamista


29/75

Kalkkivuoto halkemista


30/75

Kalkkivuoto halkemista


31/75

Pinnan halkeilu ja hilseily


32/75

Kaareutuminen


33/75

Saumojen kokoonpuristuminen


34/75

Saumojen kokoonpuristuminen


35/75

Kiinnitykset, kannatukset ja sidonnat

Asiakirjat: • kiinnikkeiden tyyppi ja materiaali • Kiinnikkeille tulevat rasitukset

(kuormat, pakko-voimat, lämpö, kosteus, liikkeet yms.)

• pettämisen vaikutukset

Aistinvarainen havainnointi: • suunnitelmien paikkansapitävyys • heikkenemiseen viittaavat seikat?

(siirtymät, halkeamat, hammastukset yms.)

Kenttätutkimukset: • avaaminen ja tarkastaminen

(kiinnityksen tyyppi ja kunto) • endoskooppitähystys (lähinnä

kiinnikkeiden tyyppi) • lämpökuvaus (kiinnikkeiden

sijainti) • koekuormitus

Laboratoriokokeet: • laskennalliset

kantavuustarkastelut • suoran lisätuennan

mahdollisuuden selvittäminen


36/75

Kosteustekniset seikat

Asiakirjat: • saumojen, liitoskohtien yms.

toimivuus • tuuletusjärjestelyt • pintatyyppi • parvekkeiden vedeneristys ja

vedenpoistojärjestelyt

Aistinvarainen havainnointi: • saumojen eheys ja joustavuus • halkeilun esiintyminen • vesivalumien jäljet • pintakäsittelyjen tyyppi ja kunto • pellitysten kunto ja toimivuus • parvekkeiden vedenpoiston

toimivuus • ulkopuolisen kattovedenpoiston

toimivuus

Kenttätutkimukset: • huoltohenkilöstön haastattelut

(esim. vesivuodot huoneistoihin) • kosteusmittaukset (tulevat

kysymykseen lähinnä poikkeustapauksissa)

• silloissa rakenteen avaus ja vedeneristeen tyypin ja kunnon tarkastus

Laboratoriokokeet: • mikrobitutkimukset


37/75

Kosteustekniset seikat

Aistinvarainen havainnointi: • saumojen eheys ja joustavuus • halkeilun esiintyminen • vesivalumien jäljet • pintakäsittelyjen tyyppi ja kunto • pellitysten kunto ja toimivuus • parvekkeiden vedenpoiston

toimivuus • ulkopuolisen kattovedenpoiston

toimivuus


38/75

Raudoitteiden korroosiotilan tutkiminen

1. Laajuus ja aste: • Silmämääräinen havainnointi

(määrä, sijainti, aste, peitepaksuus)

• Peitepaksuusjakauma • Karbonatisoitumissyvyydet -> Korroosiotilassa olevan

raudoituksen määrä ja sijainti sekä syvyys

2. Syy: • Betonin kloridipitoisuus • Kloridiprofiili -> Paikkakorjauksen

mahdollisuus

3. Vaikutukset: • Rakennetekninen tarkastelu,

rakennepiirustukset -> Korjauksen kiireellisyys 4. Eteneminen: • Peitepaksuusjakauma • Karbonatisoitumissyvyys-jakauma • Kosteusolot • Teräksen esiinpiikkaaminen • Kloridipitoisuus -> Paikkakorjauksen

mahdollisuus -> Taloudellinen

korjausajankohta


39/75

Betonin rapautumisen tutkiminen

1. Onko näkyvää rapautumaa?

Ei 2. Onko betoni

pakkasenkestävää? Ei 3. Onko alkavaa rapautumaa

rasitetuimmissa kohdissa? On

4. Rapautumisen aste?

5. Rapautumisen syy?

6. Pitkälle edennee rapautuman määrä?

7. Rapautumisen

eteneminen?


40/75

Betonin rapautumisen tutkiminen

1. Onko näkyvää rapautumaa? • Silmämääräiset havainnot

2. Onko betoni pakkasenkestävää?

• Mikrorakennetutkimus • Suojahuokossuhde • Asiakirjat (betonin laatu)

3. Onko alkavaa rapautumaa? • Mikrorakennetutkimus

rasitetuimmista kohdista • Vetokokeet

4. Alkavan rapautumisen laajuus?

• Vetolujuus näytteistä

5. Rapautumisen aste? • Mikrorakennetutkimus • Vetokokeet • Vasarointi

6. Rapautumisen syy? • Mikrorakennetutkimus

7. Pitkälle edennee rapautuman määrä?

• Vasarointi • Silmämääräiset havainnot

8. Eteneminen? • Piirustukset • Silmämääräinen tarkastelu (rasitusolot)


41/75

Tutkimusmenetelmät


42/75

Raudoitteiden korroosion tutkimismenetelmiä

• Betonin karbonatisoitumissyvyyksien määrittäminen • Raudoitteiden peitepaksuusjakauman määrittäminen • Betonin kloridipitoisuuden ja kloridiprofiilin

määrittäminen

• Raudoitteiden potentiaalien mittaaminen • Betonin ominaisvastuksen mittaaminen • Terästen korroosionopeuden mittaaminen • Betonin kosteuspitoisuuden mittaaminen


43/75

Betonin karbonatisoitumissyvyyksien määrittäminen

• Kerroksen paksuus, jossa on edellytykset raudoituksen korroosiolle (ruostuu, jos kosteutta riittävästi)

• Mittaus tehdään yleensä poranäytteestä pH-indikaattorilla (fenoliftaleiini)

• ”Terve” betoni värjäytyy punaiseksi • SUURI hajonta -> mittauksia

tarvitaan runsaasti (kartoittaminen)

• Tuloksia verrataan raudoitteiden peitepaksuusjakautumaan


44/75


45/75

Raudoitteiden peitepaksuusjakauman määrittäminen

• Raudoitteiden sijainnin ja syvyysaseman selvittäminen sähköisellä mittarilla, mikä edellyttää tietoa tankojen halkaisijasta (piirustukset, tieto aiemmista kohteista)

• SUURI hajonta -> mittauksia tarvitaan runsaasti


46/75

Raudoitteiden peitepaksuusjakauman määrittäminen

• Mittaukset on tehtävä satunnaisotoksena siten, että saadaan käsitys peitepaksuuksien jakautumasta

• Tulosten keskiarvolla ei siis ole mitään käyttöä! • Jakaumaa verrataan betonin

karbonatisoitumissyvyyteen tai -syvyysjakaumaan • Näin saadaan tieto

– Korroosiotilassa olevien terästen määrästä – Järkevästä piikkaussyvyydestä – Esiinpiikattavien raudoitteiden määrästä

• Jo hyvin pienet korroosiomäärät ovat kiinnostavia (jopa alle 5 %, kun raudoitusta on paljon)


47/75

Karbonatisoitumissyvyys- ja peitepaksuusotanta

Peitepaksuusmittaus, kaikki teräkset tasavälein (luokkaa 150)

Karbonatisoitumissyvyysnäyte


48/75

Calculation of the extent of corrosion

Carbonation depth distribution

Cover depth distribution

• Independent quantities • Take an interval (10 - 12 mm) At rebars located in this interval the carbonation distribution is valid • The proportion of all rebars suffering corrosion in this interval:

0095.02

14.005.012.005.0P )12...10(c =

•+•=

• The total proportion of rebars suffering corrosion:

icc P

iP ∑

=


49/75

Betonin kloridipitoisuuden määrittäminen

• Korroosion kannalta kriittinen pitoisuus on noin 0,05 p-% betonin painosta

• Suolaa on käytetty myös kiihdyttimenä, nykyisin lähinnä liukkaudentorjuntaan

• Määritys tehtävä aina pistokokein • Määritys tehdään jauhenäytteestä, joka otetaan yleensä

iskuporaamalla • Saatava selville

– Pitoisuus – Mistä kloridit ovat peräisin

(sekoitettu, tunkeutunut) • Laboratoriot tekevät alihankintana


50/75

Kloridinäytteenotto


51/75

Raudoitteiden potentiaalien mittaaminen

• Betoniterästen korroosiotilan kartoitus sähköisesti ainetta rikkomatta

• Yksinkertainen toimintaperiaate, tulkintatapa ja laitteisto, käytännössä haastava menetelmä

• Betonin oltava kosteaa raudoituksen syvyydellä (eli ei onnistu orgaanisen maalin läpi)

• Soveltuu lähinnä kloridikorroosiotapauksiin (sillat, pysäköintirakennukset yms.)

• Ei kerro korroosioastetta!


52/75

Raudoitteiden potentiaalien esitystapa, esimerkki


53/75

Betonin rapautumisen tutkimismenetelmiä

• Mikrorakennetutkimus ohuthieestä • Betonin vetolujuuden testaus näytteistä • Betonin suojahuokossuhteen mittaaminen • Vasarointi


54/75

Mikrorakennetutkimus ohuthieestä

• Betonin pakkasenkestävyyden ja pakkasrapautuman olemassaolon ja rapautumismekanismin selvittäminen

• Sisältyy aina kuntotutkimukseen, jos rapautuminen ei ole jo silmämääräisestikin todettavissa

• Tarkoittaa betonista valmistetun hyvin ohuen hieen mikroskooppitarkastelua (paksuus n. 25 μm, eli noin puolet hiuksen paksuudesta)


55/75

Osasuurennos ohuthieestä


56/75

Mikrorakennetutkimus ohuthieestä, näytteenotto

• Ohuthieeen valmistuksen ja analyysin kustannus on n. 250 €/näyte, joten näytteenottokohdat on valittava suurella huolellisuudella

Vauriotilanne > Näytteenottokohta 1. Ei merkkejä rapautumasta > näytteet rasitetuimmilta

alueilta 2. Merkkejä mahdollisesta rapautumasta > näyte ko.

kohdasta 3. Paikallista rapautumaa > näytteet lähistöltä ehjästä

kohdasta 4. Laajaa rapautumaa > näytteet kevyemmin rasitetulta

alueelta (esim. pohjoissivulta)


57/75

Mikrorakennetutkimus ohuthieestä, näytteenotto


58/75

OHUTHIE - PINTAHIE

Ohuthie:

• Suojahuokoset • Halkeilu • Sementtikiven tiiviys • Haitta-ainereaktiot • Mineralogia • Kuidut

Pintahie:

• Suojahuokoset • Halkeilu

Kuva: Julkisivukonsultointi JK Oy


59/75

Betonin vetolujuuden testaus näytteistä

• Betonin vetolujuus kertoo sen kunnosta huomattavasti paremmin kuin puristuslujuus

• Tästä syystä betonin rapautumisen astetta ja erityisesti laajuutta voidaan selvittää näytelieriöistä tehtävän vetolujuustestauksen avulla


60/75

Betonin vetolujuuden testaus näytteistä

Tulosten tulkintaohje, BY 42 Vetolujuuskokeiden tulokset tuottavat myös käyttökelpoisia lähtötietoja korjaussuunnitteluun!


61/75

Vasarointi


62/75

Pakkasrapautumisotanta, esimerkkinä parvekkeen pieliseinä

Näkyvää rapautumaa

Vasarointi kauttaaltaan pitkälle rapautuneen alueen rajaus ( ) Ohuthienäyte rapautumisen syy ja alkavan rapautumisen toteaminen Vetokoenäytteet alkavan rapautumisen alueen rajaus


63/75

Pakkasrapautumistilanteen selvittäminen


64/75

Esimerkki


65/75

Näytteenotto

• Betoninäytteet (timanttiporalieriöitä)

– Karbonatisoituminen, kloridit – Ohuthieet, vetolujuus, suojahuokossuhde

• Saumanäytteet (10 cm massapätkiä)

– PCB (rv. ennen 1979) – Lyijy-yhdisteet (1979 - 1989)

• Pinnoitenäytteet (pieniä paloja)

– Asbesti

Kolme näytettä eri julkisivuilta, joista yksi pohjoissivulta. Analyysi esim. paikallisessa työterveyslaboratoriossa.

Varsinainen asbestikartoitus erillisen

ohjeen mukaan.


66/75

Näytteenotto


67/75

Näytteenotto


68/75

• Rakennesuunnitelmien tarkastelu (riskialttius) • Rakenteiden ja näkyvien vaurioiden tarkastus

– Suunnitelmienmukaisuus – Näkyvien vaurioiden sijainti ja laajuus – Kosteustekninen toimivuus – Eri rakennetyyppien ja tutkittavien pintojen tunnistaminen

• Kenttä- ja laboratoriotutkimukset – Raudoitteiden korroosiotilanne

• Peitepaksuusmittaukset satunnaisotantana, n. 200, eri raudoitetyypit • Karbonatisoitumissyvyysmittaukset n . 3 ... 8 / tutkittava pintatyyppi • Kloridimääritykset

– Betonin rapautuminen (pakkasenkestävyys ja vauriotilanne) • Pintojen vasarointi laajasti • Ohuthietutkimus • Vetokokeet

– Kantavuus- ja kiiinnitysasiat (rakenneavaukset) – Terveellisyyskysymykset (pinnoite- ja saumamassanäytteet, mikrobinäytteet)

• Tulosten huolellinen analyysi • Korjausvaihtoehtojen vertailun sisältävä raportti

Yhteenveto sisällöstä


69/75

Analyysin läpivieminen

1) Rakennekokonaisuus kerrallaan 2) Rakennetyyppi kerrallaan 3) Vauriotyyppi kerrallaan Eri menetelmillä kerättyjen tietojen kokoaminen

ja tarkastelu (luotettavuus ja riittävyys, tarvittaessa korjattava päätelmää tai hankittava lisää tietoa)

4) Vauriotyyppikohtainen osajohtopäätös 5) Rakennetyyppikohtainen osajohtopäätös 6) Rakennekokonaisuutta koskeva kokonaisjohtopäätös


70/75

Kuntotutkimuksen raportointi

Kuntotutkimusraportilla on kaksi keskeistä tehtävää: 1) Kerätyn aineiston järjestäminen ja dokumentointi 2) Tulosten sisältämän informaation siirtäminen tilaajalle

Raportoinnissa on pyrittävä • Yksikäsitteiseen ja selkeään esitykseen • Järjestelmälliseen ja kompaktiin esitystapaan = Helppolukuisuuteen • Raportissa on syytä aina pitäytyä vain tutkittujen

seikkojen käsittelemiseen


71/75

Kuntotutkimuksen raportointi

• Kunnollisen kuntotutkimusraportin tulee käsittää:

1) Saatujen tulosten tarkastelun - Kerrotaan, miltä eri rakenneosien kunto vaikuttaa

(vauriotavoittain)

2) Esityksen soveliaista toimenpidevaihtoehdoista sekä eri vaihtoehtojen vertailun

- Edut, haitat, riskit, kustannukset, käyttöikä jne.


72/75

Kuntotutkimusten teettäminen

• Ulkona tehtävät kuntotutkimukset tehdään pääosin sulan maan aikana Optimiaikataulu:

• Kenttätyöt kevät-alkukesä • Raportti loppukesä • Korjaussuunnittelu syksy • Urakkakysely ennen vuodenvaihdetta • Korjaustyö kevättalvi – seuraava kesä


73/75


• Kuntotutkimuksen sisällön määrittely edellyttää suhteellisen hyvää asiantuntemusta – Tutkittavien asioiden painotus

– Otoskokojen määrittely

– Vastuukysymykset


74/75


• Tutkimusten teettäminen halvimman hinnan tarjoajalla johtaa polkumyyntiin ja lopulta tilaajan kustannusten kasvamiseen

• Ylivoimaisesti edullisinta on tehdä tarpeenmukaisia korjauksia!

Esimerkki:

Kunnostus 50 €/m2 100.000 € Korjaus 150 €/m2 300.000 € Uusiminen 250 €/m2 500.000 € Kunnon selvittäminen 10.000 €


75/75

Kysymyksiä, kommentteja?

betonirakenteiden kuntotutkimus...2018/01/16 · betoniteollisuus ry jussi mattila 3/75 kunnon...

Documents