Statusbedömning av stål- och betongkonstruktioner i marin miljö

Transkript

1 1 "Service Life Assessment of Harbor Structures Case studies of chloride ingress into concrete structures and sheet piling corrosion rates" Metoder och verktyg för förebyggande underhåll av hamnanläggningar Statusbedömning av stål- och betongkonstruktioner i marin miljö Stora ekonomiska värden i våra hamnar gör det attraktivt att i ett tidigt skede upptäcka skador för att minimera kostnaderna för underhållsinsatser. Exempel: 1 m ny kaj med 9 m vattendjup kostar ca 150 tkr att bygga, medan pågjutning av en ny krönbalk ned till nivån -1,0 kostar ca 50 tkr per meter. För att kunna göra bra statusbedömningar för våra befintliga stål- och betongkonstruktioner behöver vi bättre verktyg och bättre förståelse för hur provtagningarna och mätningarna skall utföras och för hur resultaten skall tolkas och utvärderas. Henrik Wall, Tekn. Dr., Gruppchef Broteknik Malmö 1 2 Principsektion genom en spontkaj Spont och förankringsstag/dragstag Stålspont Dragstag 3 4 Ankarplattor och dragstag Varför inspektion? Ökad ålder Kontinuerlig nedbrytning av konstruktionen Bibehållen eller ökande belastning Ankarplatta Dragstag 5 6

2 2 Kajdäck av betong Stålspont 7 8 (från latinets corrodere som betyder gnaga sönder) Kajdäck av betong Bärande betongpålar Bärande betongbalkar med kraftigt korroderad armering 9 10 Forskningsprojekt statusbedömning av betong- och stålkonstruktioner i marin miljö Del I: provtagningsmetoder för kloridanalys av betong Del II: korrosionshastigheter hos stålspont i marin miljö 11 12

3 3 Korrosionsproblematiken Problemet - variationerna Faktorer som kan påverka korrosionshastigheten är: Omgivande temperatur Tillgången till elektrolyt Potentialskillnad (även inom ett och samma metallstycke) Närvaro av klorider ph Syretillgång Vilken provtagningsmetod är att föredra? Hur många provtagningspunkter behövs? Var på konstruktionen skall provtagningen utföras? Provtagning av betong för kloridanalys Utförs genom uttag av borrkax (borrmjöl) för analys på laboratorium. Kärnprovtagning för nedslipning och analys på laboratorium Fältstudier i två hamnar Trelleborgs hamn vid Skånes sydkust Malmö oljehamn i norra delen av Malmö Trelleborgs hamn 200 m lång pir Byggd på 50-talet Tre väderstreck Ö, S & V 27 borrkaxprover i 9 punkter Syftet med undersökningarna var att studera skillnader i kloridinnehåll mellan olika punkter och väderstreck

4 4 Malmö Oljehamn Del I: provtagning av marin betong - slutsatser Oljepir med 3 kassuner och kajdäck. Byggd på 50-talet. Exponerad för öppet hav mot norr Ca 4 mil norr om Trelleborg. Borrkaxprover för analys av kloridinnehåll. Exponering mot öppet hav Ytor skyddade mot regn (undersidan av ett kajdäck) Kärnprovtagning Resultat i vikts-% av cementhalten Blandprover Borrdiameter Del II: Korrosion på stålspont i hamnar Korrosionsproblematiken Faktorer som kan påverka korrosionshastigheten är: Omgivande temperatur Tillgången till elektrolyt Potentialskillnad (även inom ett och samma metallstycke) Närvaro av klorider ph Syretillgång Sammansättning hos jord i kontakt med sponten (föroreningar etc.) Mätmetoder för bestämning av återstående godstjocklek Mätning av kvarvarande godstjocklek hur fungerar det i verkligheten? Uttagning av plåtbitar förstörande provning Tjockleksmätning med ultraljud oförstörande provning Rapportutdrag: 23 24

5 5 Toleranser vid tillverkning av stålspont Normal tolerans vid nytillverkning av stålspont är ±6% av godstjockleken och bör beaktas vid utvärdering av mätdata. Inventering av tidigare utförda mätningar längs Sveriges kust (Sheet Pile Corrosion in Swedish Harbours An inventory of Corrosion Surveys along the Swedish Coast) Exempel: Avrostningshastighet med 0,05 mm/år och en tolerans på +0,6 mm (+6% av godstjocklek om 10 mm) ger en "bonus" på livslängden med 12 år! Verklig godstjocklek bör mätas in vid installationstillfället för att kunna göra en vettig uppföljning i framtiden Inventering av tidigare utförda mätningar längs Sveriges kust Mätresultat från 8 hamnar. Kända data på kajerna såsom byggnadsår och profiltyp. Salthalten varierande mellan ca 0,65% och 2,5%. Kajernas ålder varierade mellan 17 och 51 år. Stora variationer i korrosionshastigheterna mellan de olika hamnarna. Ingen korrelation mellan salthalt och korrosionshastighet kunde dock upptäckas. Fältstudie Ultraljudsmätningar i Halmstad (Corrosion rate measurements in Steel Sheet Pile Walls in a marine environment) Ultraljudsmätningar genomfördes på 3 kajer med varierande ålder mellan 36 och 51 år. En av kajerna är belägen i floden Nissan med utlopp i Halmstad hamn. Jämförelse mellan korrosionshastighet och salthalt. Jämförelse mellan verklig uppmätt korrosionshastighet och de rekommendationer som finns i de designkriterier som används vid nykonstruktion (Corrosion of Mild Steel Plates on Various Depths in a Marine Harbor Environment, ej publicerad) Stålplåtar monterade på rep exponerades på olika djup i ett fältförsök i Halmstad under ca 50 veckors tid. 3 olika exponeringsställen varav ett i floden Nissan

6 Del II: Korrosion på stålspont i hamnar - slutsatser Tack för er uppmärksamhet! Ingen tydlig korrelation mellan salthalt och korrosionshastighet. Tillverkningstolerans hos stålspont påverkar. Uppmätta korrosionshastigheter generellt lägre än de som anges i svenska normer. Korrosionshastigheten kan vara upp till 3 gånger så hög i början av exponeringen jämfört med långtidsexponering