Risteyssiltojen kloridirasitettujen betonipilareiden vaurioituminen ja suojausmenetelmät

Abstract

Tämä opinnäytetyö on laadittu Väylävirastolle antamaan tarkempaa tietoa kloridikorroosiosta sekä antamaan kehittämisehdotuksia risteyssiltojen pilareiden suojaamiseen liittyen. Opinnäytetyössä perehdytään siltapilareiden kloridirasituksiin ja käsitellään sen vaikutuksia, lähteitä ja niistä aiheutuvien vaurioiden ennaltaehkäisyä. Työssä käsitellään myös erilaisia liukkaudentorjuntakemikaaleja ja niiden vaikutuksia teräsbetonirakenteisiin vaihtoehtoja kartoittaen.

Keväällä 2023 toteutettiin Uudenmaan ELY:n alueella siltojen kloridirasitettujen tukirakenteiden tutkimus osana opinnäytetyötä. Kenttätutkimuksesta saatiin lisätietoa tiesuolan aiheuttamasta kloridikorroosiosta pilarirakenteissa ja tutkittua dataa suolasumun todellisesta vaikutusalasta. Erikoistarkastuksissa porattiin jauhenäytteitä seitsemästä eri sillasta sekä laadittiin silmämääräinen vauriotarkastelu, Tässä työssä on raportoituna havainnot tarkastuskäynneiltä sekä näyteanalyysit ja laboratoriotulokset poratuista jauhenäytteistä.

Kenttätutkimuksen tulokset viittaavat suolasumun selvään vaikutukseen suunnitteluohjeen kuuden metrin oletusarvoa kauempana. Siltapilareiden käsittelemättömyys, etäisyys viereisen tiealueen reunaan sekä rakennetekniset ominaisuudet näkyvät betonin kloridipitoisuuksissa vaihtelevasti. Osassa kohteista kloridirasitukset ovat erittäin kriittisellä tasolla ja osassa kohteista kehittyvässä vaiheessa. Tulokset viittaavat suojaustoimenpiteiden tarpeisiin pilareiden kestävyyden kannalta.

Kloridirasituksista aiheutuvat vauriot ovat yleisesti ottaen merkittäviä pilarirakenteiden säilyvyyden kannalta, jolloin kloridirasitusten ennaltaehkäisymenetelmät ja pilarirakenteiden suojaus korostuu olennaiseksi ratkaisuksi pitää kloridirasitukset kohtuullisella tasolla. Nykyisillä suunnitteluohjeilla pilareita tulee suojata suoloilta, mutta suojauksen ylläpitoon ja laatuun tarvitaan kehitystyötä. Koska suolasumu vaikuttaa Väyläviraston suunnitteluohjeen oletusarvoa kauempana, suojaustoimenpiteitä ja suunnitteluohjeita näihin liittyen olisi hyvä kehittää vaurioiden ehkäisemiseksi. Tätä kautta saadaan myös kavennettua korjauskustannuksia.

This thesis has been commissioned by Finnish Transport Agency to provide more detailed information about the chloride corrosion, and to provide suggestions for the development of pillar protection. The thesis deals with chloride corrosion of bridge abutments and discusses its effects, sources, and prevention of damage. The thesis also discusses different anti-slip chemicals and their effects on reinforced concrete structures, identifying alternatives.

Additionally, an inspection of bridges in Uusimaa region was conducted as part of this thesis. The field study provided realistic and more specific data about effects of salt spray and chloride stressing in seven target bridges. The goal was to determine the real impact area of the salt spray effect and generally receive more information about chloride stressing and corrosion in reinforced concrete columns. The data was collected through powder samples from three different height and depth levels.

The results of the field study and theory-based study indicate a clear impact of the salt spray beyond the six-meter default value set in the bridge design guideline. Many variables such as the distance to the pillars to a nearby road determine how hard the chloride stressing was in target.

However, based on the results of the study, better protective measures need to be applied on concrete bridge columns next to roads with anti-slip chemicals. Protective measures should also be made better even if the column is more than six meters away from the road. This is to ensure sustainability of the columns as a safety measure and to save money in repair expenses.