TILLSTÅNDSBEDÖMNING AV HJÄLPKYLVATTENVÄGAR I FORSMARKS KÄRNKRAFTVERK

TILLSTÅNDSBEDÖMNING AV HJÄLPKYLVATTENVÄGAR I FORSMARKS KÄRNKRAFTVERK Tillståndsbedömning med avseende på armeringskorrosion i hjälpkylvattenvägar L3 och L4 Manouchehr Hassanzadeh, Vattenfall Research and Development Luping Tang, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut VATTENFALL RESEARH AND DEVELOPMENT AB Rapportnummer U 09:136 2009-10-28

Tillståndsbedömning av hjälpkylvattenvägar i Forsmarks kärnkraftverk Från Rapportdatum Rapportnr Vattenfall Research and Development AB, Anläggning och Materialteknik 2009-10-28 U 09:136 Författare Tillgänglighet Uppdragsnr Manouchehr Hassanzadeh, Luping Tang Företagsintern PR.117.19 Beställare Forsmark Kraftgrupp AB Marcus Edin Teknisk granskning Arvid Hejll Godkänd Daniel Eklund Sökord Antal textblad Antal bilagor Korrosion, Armering, Betong, Kärnkraftsverk, Forsmark, Hjälpkylvattenvägar, tunnel 31 0 Sammanfattning På uppdrag av Forsmark Kraftgrupp har Vattenfall Research and Development AB, VRD, ombesörjt provning av borrkärnor levererade från Forsmark. Borrkärnorna togs ut i samband med tillståndsbedömning av vattenvägar i Forsmark. Borrkärnorna provades med avseende på klorid- och fukthalt, ph-värde, karbonatiseringsdjup, vattentäthet, porositet, densitet samt hållfasthet. I föreliggande rapport används resultaten för tillståndsbedömning av vattenväggarna L3 och L4 i Forsmark. I rapporten diskuteras kring de processer som styr kloridinträngning och kloridbindning i betong samt kloridgränsvärden som kan leda till armeringskorrosion i betong. Vattenväggarnas tillstånd sammanfattas enligt nedan: Undersökningens resultat tyder på pågående korrosion under vattenytan men med lågt intensitet. Korrosionen under vattenytan kommer inte ha stora konsekvenser i de närmaste åren men konstruktionen måste bevakas. De konstruktionsdelar som ligger ovanför vattenyta och långt från skvalpzon löper inte någon risk med avseende på armeringskorrosion. De konstruktionsdelar som befinner sig kring normal vattennivå är utsatta för armeringskorrosion. För att markera riskområdena bör man registrera vattennivåförändringarna och de tider då konstruktionsdelen är under re-

spektive ovanför vatten. Kloridtröskelvärdena är inte kända men undersökningsresultatet tyder på att i Forsmarksmiljö kan tröskelvärden så låga som 0.2% förväntas. Bestämning av betongens tryckhållfasthet visar att betongen, i icke skadade och sprickfria områden, kan klassas som 45/55. Resultatet av täthetsprovningen visar att betongen uppfyller BBK 94s krav på vattentät betong. Rapporten föreslår även åtgärder för övervakning av utsatta delar i vattenvägar.

Distributionslista Företag Avdelning Namn Antal Forsmark Kraftgrupp AB PFTPB Marcus Edin 10 SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Bygg och Mekanik Luping Tang 1 Vattenfall Research & Development Anläggning och materialteknik Manouchehr Hassanzadeh 10

Innehållsförteckning Sida 1 INLEDNING 1 2 KLORIDHALT EFTER LÅNGTIDSEXPONERING I VATTEN 2 2.1 Inledning 2 2.2 Sambandet mellan de fria och de bundna kloriderna Kloridadsorptionsisoterm 2 2.2.1 Mängden fria klorider 5 2.2.2 Mängden cementgel i betong 6 2.2.3 Betongens porositet 6 2.2.4 Total kloridhalt i betong 6 2.2.5 Förväntad kloridhalt i Forsmarksmiljö 8 3 KLORIDHALT I SKVALPZON 11 4 ARMERINGSKORROSION 13 4.1 Inledning 13 4.2 Tröskelvärde 14 4.2.1 Tröskelvärde baserat på fria klorider 14 4.2.2 Tröskelvärde baserat på total kloridhalt 16 4.2.3 Jämförelse mellan kloridhalt kring armering och kloridtröskelvärden 16 4.2.4 Korrosionsrisk 18 5 KORROSIONSRISK I VATTENVÄGGAR 22 5.1 Inledning 22 5.2 Rum HA03.71 23 5.3 Rum HB03.72 24 5.4 Rum D03.44 26 5.5 Rum HB02.90 26

5.6 Rum HB03.90 26 5.7 Rum HA03.89 27 6 VATTENVÄGGARNAS TILLSTÅND 28 7 ÖVERVAKNING OH TILLSTÅNDSKONTROLL 29 7.1 Konstruktionsdelar som är under vatten 29 7.2 Konstruktionsdelar som är belägna nära normalvattennivån 31 7.3 Konstruktionsdelar som är belägna ovanför normalvattennivån 31

1 Inledning På uppdrag av Forsmark Kraftgrupp har Vattenfall Research and Development AB, VRD, ombesörjt provning av borrkärnor levererade från Forsmark. Borrkärnorna levererades under juni och juli 2007. Borrkärnorna togs ut i samband med tillståndsbedömning av vattenvägar i Forsmark. VRDs uppgift var att se till att borrkärnorna provades med avseende på klorid- och fukthalt, ph-värde, karbonatiseringsdjup, vattentäthet, porositet, densitet samt hållfasthet. VRD skickade provkroppar till ement och betonginstitutet, BI, för bestämning av betongens kloridhalt och ph-värden. Vidare skickade VRD provkroppar till Lunds Tekniska Högskola avdelning Byggnadsmaterial, LTH-BML, för bestämning av betongens fukthalt, vattenmättnadsgrad, porositet och densitet. VRD har utfört provningar för att bestämma betongens vattentäthet, tryckhållfasthet och karbonatiseringsdjup. Provningsresultaten presenteras i Provning av borrkärnor från Forsmark, VRD 2008 1.Föreliggande rapport använder resultaten för tillståndsbedömning av vattenväggarna L3 och L4 i Forsmark. 1 M. Hassanzadeh (2009), Provning av borrkärnor från Forsmark Vattenfall R&D AB, Rapport U 09:135. Sida 1 (31)

2 Kloridhalt efter långtidsexponering i vatten 2.1 Inledning I detta avsnitt, d.v.s. avsnitt 2, antas att konstanta, icke tidsberoende, förhållanden råder. Det vill säga att här bortses från jondiffusion. Om en liten provkropp av betong placeras i vatten som innehåller klorider kommer den att ta upp en viss mängd klorider. Kloridhalten efter långtidsexponering ställer sig i jämvikt med kloridhalten i den miljö som betongen befinner sig. Den klorid som då finns i betongen förekommer dels som fri klorid och dels som bunden klorid. Den fria kloriden är löst i betongens porvatten. Den bundna kloriden är kemiskt och fysikalisk bunden till betongens cementgel. ementgel utgörs av den del av cementpasta som har uppnått fullständig hydratatationsgrad. Härvid är betongens totala kloridhalt summan av halten av de fria och de bundna kloriderna. Det är de fria kloriderna som kan medföra armeringskorrosion. 2.2 Sambandet mellan de fria och de bundna kloriderna Kloridadsorptionsisoterm Det finns ett samband mellan de fria och de bundna kloriderna i en cementgel. Mängden bundna klorider styrs av mängden fria klorider i cementgelens porlösning. Vid en given kloridhalt i porlösningen och en given temperatur binds en bestämd mängd klorider i cementgelen. Ökad kloridhalt i porlösningen medför ökad bunden klorid. Minskad kloridhalt i porlösningen medför minskad bunden klorid. I Figur 1 visas sambandet mellan de fria och de bundna kloriderna i cementgelen 2. ementgelens förmåga att binda klorider styrs av temperaturen. Vid i övrigt konstanta förhållanden ökar mängden bundna klorider med minskad temperatur. Sambandet i Figur 1 gäller vid 20. Vid lägre temperaturer gäller andra samband. Sambandet i Figur 1 kallas för kloridbindningsisoterm eller kloridadsorptionsisoterm. 2 Tang L. and Nilsson L-O, ement and oncrete Research, 23, 247 (1993). Tagen från P. Sandberg (1998), hloride initiated reinforcement corrosion in marine concrete, Report TVBM-1015, Division of Building Materials, Lund Institute of Technology. Sida 2 (31)

För att bestämma den bundna kloridhalten vid annan temperatur än 20 multipliceras värdena bestämda med hjälp Figur 1 med följande faktor 3 : k = e, T 1 1 3200 273+ T 293 (1) T [ ] är temperatur. Tabell 1 Korrektionsfaktorn k,t vid olika temperaturer T [ ] = 25 20 15 10 5 k,t (Ekv 1) = 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 k,t (Tang) = 0.8 1.0 1.3 1.8 2.4 Figur 1 Kloridbindningsisoterm, Tang och Nilsson (1993) 3 Svenska Betongföreningen (2007), Vägledning för livslängddimensionering av betongkonstruktioner, Betongrapport nr 12. Sida 3 (31)

Exempel 1 Vad är halten av de bundna kloriderna vid 20 respektive 10 när halten av fria klorider i porlösningen är 5 [kg/m 3 ]? 5 [kg/m 3 ] kloridkoncentration kan räknas om till [mol/l] genom att dividera 5 med klors atomvikt som är 35.5. Halten av de fria kloriderna blir 5/35.5 = 0.14 [mol/l]. Halten av de bundna kloriderna vid 20 bestäms då med hjälp av Figur 1, vilken blir 6.7 [mg/g - gel]. Halten av de bundna kloriderna vid 10 bestäms genom att multiplicera 6.7 med faktorn k,t =1.5 (se Tabell 1). Halten av de bundna kloriderna vid 10 blir 10 [mg/g - gel]. Det bör noteras att Ekvation 1 kan förekomma med olika parametrar/konstanter. Till exempel anger Tang 4 ekvationen på följande sätt: k = e, T 40000 1 1 8.314 273+ T 293 Betongens ph-värde har stor inverkan på kloridbindningsisotermen 5, Figur 2. Minskat ph-värde, förutsatt att SH-gelens (KalciumSilikatHydrat) struktur inte påverkas av urlakningen, medför ökad bindning av klorider vilken medför att betongens kloridhalt ökar när den urlakas. Av denna anledning ökar betongens totala kloridhalt. Ökad total kloridhalt leder till ökad fri kloridhalt i porlösningen när temperaturen stiger vilken ökar risken för armeringskorrosion. Det bör noteras att vid omfattande urlakning av kalciumhydroxid kommer SH-gelens struktur att påverkas och ändra karaktär. Följaktligen reduceras betongens kloridbindningsförmåga kraftigt. Detta kan vara förklaringen till varför kloridprofiler under vatten varierar så mycket. De delar som är under vatten utsätts för urlakning. Urlakningens omfattning styrs bl.a. av betongens täthet som i sin tur styrs av betongens sammansättning och produktionsförhållandena. Därför kan man förvänta sig stor spridning vad det gäller betongens täthet som i sin tur påverkar betongens urlakning och kloridbindningsförmåga. 4 Tang L. (1996), hloride transport in concrete Measurement and Prediction, Publikation P- 96:6, Institutionen för byggnadsmaterial, halmers Tekniska Högskola, Göteborg, 1996. 5 Tang L. and Nilsson L.-O., hloride binding isotherms - An approach by applying modified BET theory, Proceedings of RILEM International Workshop on hloride Penetration into oncrete, Oct. 1995, St. Rémy-lès-hevreuse, France, pp. 36-42. Sida 4 (31)

20 w/c 0.4, ph13 [3] bound l, mg/g-gel 15 10 α = 110, S m = 14.5 mgl/g-gel α = 55, S m = 12.5 mgl/g-gel α = 55, S m = 7.5 mgl/g-gel w/c 0.6, ph13 [3] w/c 0.8, ph13 [3] w/c 0.5, ph12.5 [10] w/c 0.5, ph13 [10] w/c 0.5, ph13.7 [10] w/c 0.7, ph12.5 [10] w/c 0.7, ph13 [10] w/c 0.7, ph13.7 [10] w/c 0.4, ph13 [11] 5 w/c 0.4, ph13.5 [11] w/c 0.4, ph13.8 [11] 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 free l, mol/l Figur 2 Inverkan av ph på kloridbindningsisoterm, Tang och Nilsson (1995) 2.2.1 Mängden fria klorider Mängden fria klorider i porlösningen styrs av den miljö som betongen befinner sig i. Här antas att kloridkoncentrationen i betongens porlösning, d.v.s. de fria kloriderna, är samma som kloridkoncentrationen i det vatten som omger betongprovkroppen 6. lf = lw (2) lf [kg/m 3 ] är de fria kloridernas koncentration i porlösningen. lw [kg/m 3 ] är kloridkoncentrationen i vattnet. 3 Mängden fria klorider per volymenhet betong, lf,b B [kg/m ], ges av följande ekvation: = P S lf, B lf (3) 6 Härledningar i avsnitt 2.2.1 2.2.4 är delvis baserade på G. Fagerlund (2005), Imaginable effects of limestone filler on chloride transport, Report TVBM-7178, Division of Building Materials, Lund Institute of Technology. Sida 5 (31)

B Vattenfall Research and Development AB U 09:136 P [m 3 /m 3 ] är betongens öppna porositet, d.v.s. volymandel porer som kan fyllas med vatten. S [m 3 /m 3 ] är betongens vattenmättnadsgrad vilken anger hur stor andel av porernas volym är fylld med vatten. Mängden fria klorider per viktenhet cement, lf, [kg/m 3 ], bestäms med följande ekvation: P S lf, = (4) lf [kg/m 3 ] är betongens cementinnehåll. 2.2.2 Mängden cementgel i betong Mängden cementgel i betong styrs av betongens cementhalt,, och cementets hydratationsgrad, α. Mängden cementgel per volymenhet betong, G [kg/m 3 ], beräknas med följande samband: = 1.25 α (5) G EXEMPEL 2 Beräkna andelen cementgel i betong förutsatt att betongens cementhalt är 350 kg/m3 och cementets hydratationsgrad är 0.8. 1.25 α = 1.25 0.8 350 = 350 kg/m 3 G = 2.2.3 Betongens porositet Betongens porositet, P t [m 3 /m 3 ], anges av följande samband: 1000 P t = ( vct 0.19 ) + α L (6) P vct är kvoten mellan vatten och cement i betong vid färskt tillstånd. L P [m 3 /m 3 ] är andelen luft i betong. Den utgörs av komprimeringsporer och tillsatta luftporer. Den första delen av Ekvation 6 högersida anger betongens kapillära porositet. 2.2.4 Total kloridhalt i betong Den totala kloridhalten per volymenhet betong, lt,b [kg/m ], är summan av den fria kloridhalten, lf, B, och den bundna kloridhalten, lb,b. B 3 Sida 6 (31)

lt, B lfb, + lbb, = (7) lb B = K, T lb, G, (8) G lb,g [kg/kg] är mängden bunden klorid i cementgel som bestäms med hjälp av Figur 1. K,T är korrektionsfaktor för temperatur enligt Ekvation 1. G anges av ekvation 5. Genom att utnyttja Ekvationerna 3, 5 och 8 kan Ekvation 7 skrivas om enligt nedan:, = P S + 1. 25 K α (9) lt B lf, T lb, G I Ekvation 9 anger P S betongens vattenhalt. Med antagandet att de kapillära porerna är vattenfyllda kan Ekvation 9 skrivas om enligt nedan. 1000 lt, B = ( vct 0.19α ) lf + 1. 25 K, T lb, G α (10) Betongens kapillära porositet framgår av Ekvation 6. Den totala kloridhalten uttryckt i förhållande till cementhalten beräknas enligt nedan: 1, = ( vct 0.19α ) lf + 1. 25 K, T lb G α 1000 lt, (11) Ekvation 11 anger inverkan av olika parametrar på den totala mängden klorider i förhållande till cementvikten. Det finns andra inverkande faktorer än de som är presenterade i ekvationen. Bland dessa faktorer kan betongens alkaliinnehåll nämnas. Om betongen urlakas förlorar den de vattenlösliga alkalierna och så småningom urlakas själva cementlimmet. Dessa faktorer påverkar kloridhalten. I Figur 3 visas den totala kloridhalten i förhållande till cementmängden som funktion av hydratationsgrad, temperatur samt kloridhalt i porlösningen. Sida 7 (31)

Figur 3 Beräknad total kloridhalt som funktion av hydratationsgrad, kloridhalt i porlösning och temperatur Som framgår av figuren har hydratationsgrad, temperatur och porlösningens kloridhalt stor inverkan på den totala kloridhalten. 2.2.5 Förväntad kloridhalt i Forsmarksmiljö Hur mycket skulle den totala kloridhalten bli om man hade placerat en liten provkropp i Forsmarks vattenvägar? Det är svårt att svara på den frågan eftersom data och information saknas. Vidare har de modeller som använts svårt att ta hänsyn till materialets åldrande. En annan viktig faktor är urlakning som modellerna har svårt att ta hänsyn till. Nedan görs ett försök att göra en uppskattning av kloridhalten. Sammansättningen av den betong som ingår i Forsmarks vattenvägar är inte känd. Den anses vara betong K40. Betong K40 motsvarar en betong med vct 0.50. ementets hydratationsgrad är inte känd, men antas här vara 0.85. Vattnets temperatur varierar, men antas här vara 10. Porlösningens kloridhalt skulle efter lång tid bli i samma storleksordning som det omgivande vattnets kloridhalt. Kloridhalten i havet vid Forsmark är 5 kg/m 3 (±2 kg/m 3 ). Om man bortser från övriga faktorers inverkan skall den totala kloridhalten i en provkropp bli 1.2% (±0.2%). Resultatet visas genom ett gult band i Figur 4. Figur 4 visar även klorid profilerna för borrkärnor tagna från nivå +93.5 m. Den normala vattennivån är +100 m. Det bör noteras att 306 är tagen från nivå +95.5 m. Sida 8 (31)

Figur 4 Jämförelse mellan beräknad kloridhalt och uppmätta värden. Kloridhalten är totalklorid i förhållande till cementvikt Den beräknade värdet bör jämföras med maxvärdena hos kloridprofilerna. Som framgår av figuren ligger det beräknade kloridhalten mellan de uppmätta värdena. Spridningen hos de uppmätta värdena är stor. Dessutom har hydratationsgraden, temperaturen och urlakningen stor inverkan på beräkningsresultaten. Det gula bandet skulle bli ännu bredare om man skulle ta hänsyn till spridningen hos hydratationsgraden, temperaturen och urlakningen. En annan effekt är formen hos kloridbindningsisotermen, Figur 1. Isotermen är brant inom området för låg kloridhalt. Forsmarks kloridhalt ligger när det branta området vilken medför att liten kloridhaltförändring i vattnet har stor inverkan på den totala kloridhalten. Osäkerheten hos data som används i beräkningsmodeller gör det svårt att förutse kloridprofilerna genom beräkningar. Resultaten visar bl. a. att temperatur och betongens urlakning har stor inverkan på kloridhalten och kloridprofilerna. För att kunna förutse framtida förändringar bör modellerna anpassas till de uppmäta kloridprofilerna. Sida 9 (31)

I Modelling of hloride Ingress in oncrete 7 presenteras en teoretisk undersökning av olika faktorers inverkan på kloridprofilen i betong. Undersökningen visar att hög kloridhalt kan förväntas även om kloridhalten i det omgivande vattnet är låg vilken beror på att betong kan binda klorider. 7 Tang L. (2008), Modelling of hloride Ingress in oncrete Exposed to Seawater for 30 Years, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Arbetsrapport 2007:25. Sida 10 (31)

3 Kloridhalt i skvalpzon Kloridtransport i en skvalpzon styrs av ett komplext samspel mellan fukttransport, kloridtransport, kloridbindning och temperatur. Skvalpzonens uppfuktning och uttorkning har stor inverkan på kloridtransporten och därmed på kloridhalten i materialet. På grund av att uppfuktning och uttorkning förändrar porlösningens kloridhalt är den bundna kloridens halt beroende av fuktförhållandena. Även temperaturen spelar en stor roll i detta sammanhang. I denna sammanställning studeras inte kloridtransporten i skvalpzonen. I Figur 5 visas kloridprofiler hos borrkärnor som är tagna kring nivå 100 m som är den normala vattennivån. Figur 5 Uppmätta kloridprofiler vid nivåer kring den normala vattennivån. Kloridhalten är totalklorid i förhållande till cementvikt Resultatet indikerar att kloridhalten är hög strax under den normala vattennivån, men resultatet inte är entydigt. Borrkärna 304 är tagen på samma nivå som 311 men de visar helt olika resultat. Borrkärna 313, visas inte i figuren, som är tagen på nivå 98.3 m visar högre kloridhalt än 304 men lägre kloridhalt än 311 och 312. Borrkärnorna Sida 11 (31)

310-313 respektive 302-304 är tagna från olika rum. Förhållandena i de olika rummen är inte kända. Figur 6 Placering av borrkärnor Sida 12 (31)

4 Armeringskorrosion 4.1 Inledning Risk för armeringskorrosion föreligger om kloridhalten kring armeringen uppnår ett kritiskt värde som benämns Tröskelvärde. Det finns delade meningar vad det gäller de mekanismer som sätter igång armeringskorrosion orsakad av kloridinträngning. Som framgick ovan förekommer både bundna och fria klorider i betong. Det är de fria kloriderna som deltar i korrosionsprocessen och bör beaktas när man bedömer risken för armeringskorrosion. Det är svårt att bestämma halten av de fria kloriderna. Konsekvensen är bl. a. att de tröskelvärden som används blir olika beroende på om man beaktar den fria kloridhalten eller den totala kloridhalten. För att undvika detta baseras bedömning av korrosionsrisk på total kloridhalt och det tröskelvärde som anges avser total kloridhalt. Bland de faktorer som inverkar på tröskelvärdet kan materialets fuktinnehåll, täthet och det täckande betongskiktets tjocklek nämnas. Dessa parametrar styr dels elektrolyten kring armeringen och dels tillgången till syre som är nödvändigt för katodreaktionerna. Som exempel visas i Figur 7 total kloridtröskelvärde som funktion av relativ fuktighet, RH, Sandberg (1998) 8. 8 P. Sandberg (1998), hloride initiated reinforcement corrosion in marine concrete, Report TVBM-1015, Division of Building Materials, Lund Institute of Technology. Sida 13 (31)

Figur 7 Inverkan av fuktighet på total kloridtröskelvärde Som framgår av figuren är tröskelvärdet högt vid låga fuktnivåer. Tröskelvärdet avtar med ökad fuktighet för att sedan öka vid höga fuktnivåer. Vid låga fuktnivåer är materialet torrt vilket gör det svårt för att en sammanhängande elektrolyt skall kunna existera. Detta begränsar i sin tur begränsar korrosionsströmmen. Vid höga fuktnivåer blir syretillförseln begränsad till de ställen där katodreaktioner sker. Urlakning av alkali från betong har stor negativ inverkan på tröskelvärdet. En urlakad betongs tröskelvärde kan bli 1/10 av en icke urlakad betongs tröskelvärde. 4.2 Tröskelvärde 4.2.1 Tröskelvärde baserat på fria klorider Tröskelvärdet för fria klorider för konstruktioner över vattenyta kan beräknas med följande ekvation 9 : [ l Tf ] 0.6 (12) [ OH ] 9 Svenska Betongföreningen (1998), Beständiga betongkonstruktioner, Betongrapport nr 1. Sida 14 (31)

[l Tf ] respektive [OH] är koncentrationen av klorid- och OH-joner [mol/l]. Det motsvarande sambandet vid förhållandet under vatten anges av följande ekvation: [ l Tf ] 1.2 (13) [ OH ] En icke urlakad normalbetong har ett ph-värde över 13.5 medan en urlakad betong har ph-värdet 12.5. Lägre ph-värde kan förekomma men här antas att betongens phvärde är 12.5 vilket stämmer överens med de uppmätta värdena. ph-värdet kan räknas om till OH-jonkoncentration med följande ekvation: [ ph 14 OH ] = 10 (14) Tabell 2 visar fria kloridtröskelvärden beräknade med hjälp av ekvation 12, 13 och 14. Tabellen visar även det fria kloridtröskelvärdet i förhållande till cementmängden, samt det totala kloridtröskelvärdet som motsvarar det fria kloridtröskelvärdet. Det totala tröskelvärdet har beräknats vid 10 för betong med vattencementtalet 0.5 och hydratationsgraden 0.85. Sida 15 (31)

Tabell 2 Frikloridtröskelvärde för urlakad och icke urlakad betong under respektive ovanför vattenytan PH [OH] [l Tf ] Tf, Tt, mol/l mol/l % av cementvikt % av cementvikt Ovanför vatten Under vatten 13.5 0.320 0.192 0.2 1.4 12.5 0.032 0.019 0.02 0.5 13.5 0.320 0.384 0.5 1.9 12.5 0.032 0.038 0.05 0.7 4.2.2 Tröskelvärde baserat på total kloridhalt Tröskelvärde baserat på total kloridhalt framgår av Tabell 3 10. Tabell 3 Tröskelvärde baserat på total kloridhalt, Betongföreningen (2007). Tabellens beteckningar har ändrats för att anpassas till föreliggande rapport Tröskelvärde, Tt,, i % av cementvikt Exponering, marin miljö Portlandcement (EM I) med vct = 0.5 0.4 0.3 Ständigt under vatten 1.6 2.1 2.3 Stänk- och tidvattenzon 0.5 0.8 0.9 Luftburet salt 0.5 0.8 0.9 4.2.3 Jämförelse mellan kloridhalt kring armering och kloridtröskelvärden På grund av att konstruktionens kloridprofil anger total kloridhalt används tröskelvärden som är baserade på total kloridhalt. I Tabell 3 presenteras inga tröskelvärden för urlakad betong. Vad det gäller stänk- och tidvattenzoner anger Tabell 3 tröskelvärdet 0.5 som är lika stort som det tröskelvärde som i Tabell 2 anges för urlakad betong. 10 Svenska Betongföreningen (2007), Vägledning för livslängddimensionering av betongkonstruktioner, Betongrapport nr 12. Sida 16 (31)

Detta värde kommer att användas för tillståndsbedömning av de konstruktionsdelar som ligger strax ovanför respektive under normal vattennivå. För konstruktionsdelar som befinner sig ständigt under vatten används tröskelvärdet 0.7 som anges i Tabell 2 för urlakad betong. Tabell 3 har inget värde för urlakad betong. I Figur 8 och 9 jämförs uppmäta kloridhalt med tröskelvärdena. Armeringen antas ha ett täckande betongskikt på 50 mm. Figur 8 Jämförelse mellan total kloridhalt vid armering och tröskelvärde för konstruktionsdelar som ligger under vatten Sida 17 (31)

Figur 9 Jämförelse mellan total kloridhalt vid armering och tröskelvärde för konstruktionsdelar som ligger vid normal vattennivå 4.2.4 Korrosionsrisk I en kloridmiljö initieras armeringskorrosion när kloridhalten kring armering uppnår tröskelvärdet. Som framgick ovan styrs tröskelvärdet av olika faktorer och det är för närvarande svårt att ange ett tröskelvärde som kan användas för att med säkerhet avgöra om det föreligger risk för armeringskorrosion. Det är de fria kloriderna i betongens porlösning som styr korrosionsprocessen. Som beskrevs tidigare styrs halten av bundna klorider av betongens temperatur. Förmågan att binda klorider ökar med minskad temperatur. Vid en given total kloridhalt ökar därför mängden fria klorider i porlösningen med stigande temperatur, eftersom betongens förmåga att binda klorider minskar med ökad temperatur. Under ett års period med varierande temperatur ändras halten fria klorider i betongen. Därmed varierar risken för korrosion och korrosionshastigheten. Efter initiering av korrosionsprocessen styrs korrosionen av bl. a. syretillgången, fuktighet och potentialskillnad. Potentialskillnaden behövs för att attrahera elektroner från anoden, där materialet korroderar, till katoden. Vid katoden behövs syre för att ta emot elektronen och skapa en OH-jon som sedan vandrar mot anoden genom det vatten, d.v.s. elektrolyten, som omger armeringen. Vid anoden reagerar OH-jonen med materialet för att skapa rost. Bortsett från potentialskillnaden är syre och fuktighet/vatten nödvändiga faktorer för att processen skall kunna fortgå. Om syretillförseln stryps Sida 18 (31)

eller betongen torkas avstannar processen. Därför behövs båda faktorerna för att korrosionsprocessen skall kunna fortgå. Vid obehindrad syretillförsel och hög fuktighet styrs korrosionshastigheten av potentialskillnaden och elektrolytens ledningsförmåga. Potentialskillnaden styrs i sin tur av en rad olika faktorer bl. a. av stålets sammansättning, fukt- och syrevariationer längs med armeringen samt de olika elektriska och magnetiska fält som kan förekomma i armeringens närhet. Elektrolytens ledningsförmåga styrs av de joner, lösta salter, som förkommer i vattnet. Elektrolytens ledningsförmåga ökar med ökad mängd lösta salter. För att syre skall kunna nå katodområden på armeringen bör den diffundera genom det täckande betongskiktet. Syret måste passera genom betongens porer. Om porerna är helt vattenfyllda blir det svårt för syret att tränga in. Syrets förmåga att tränga in i betongen ökar med ökad uttorkning. Först när betongens fuktighet understiger den nivå som motsvarar ca 98% relativ fuktighet (RF) blir syretillförseln tillräcklig stor för att syret inte längre kan anses vara en bromsande faktor för korrosionsprocessen. För att OH-jonerna skall kunna vandra från katod till anod behövs en sammanhängande vattenfilm, elektrolyt, kring armeringen. Korrosionsprocessen avstannar om villkoret inte är uppfyllt. I torr en betong kan sammanhängande elektrolyt inte existera, vilken medför att OH-jonerna inte kan ta sig fram till anoden. Resultatet blir att armeringen inte korroderar. Först när betongens fuktighet överstiger 80% skapas förutsättningar för att en sammanhängande elektrolyt skall kunna uppkomma. Hög fuktighet är en förutsättning för att en sammanhängande elektrolyt skall kunna bildas samtidigt som hög fuktighet begränsar syrets möjlighet att tränga in. Detta förklarar varför risken för korrosion är störst när betongens fuktighet är mellan 80-98% RF. Figur 10 visar armering i en betongkonstruktion som går genom fyra områden, A-D. Inom område A är betongen torr. Området är inte i kontakt med vatten som innehåller klorider. Inom område B är betongen fuktigare i förhållande till område A. Inom område B sugs vattnet upp kapillärt och tar med sig klorider. Högre upp torkar vattnet utåt och på det sättet ökar risken för kloridackumulering. Någon risk för urlakning finns inte i detta område, men betongen kan väl karbonatiseras. Betongens ph sjunker och dess förmåga att skydda armeringen mot korrosion minskar. Inom område varierar vattennivån. Detta område kännetecknas av hög fuktighet. Kloridhalten styrs av vattennivåns variationer, betongens egenskaper samt av konstruktionens randvillkor. Även vattenstänk förekommer. Normallt kallas området för Sida 19 (31)

skvalpzon. Kloridhalten kan bli stor om betongen inte är tät och har stor genomsläpplighet. Även risken för urlakning är stor. Betongens temperatur är beroende av vattnets temperatur vilken kan påverka kloridbindningen. Inom område D är betongen helt under vatten och anses vara vattenmättad. Risken för korrosion är minst inom områdena A och D. Inom område A är den låga fuktigheten och kloridhalten begränsande faktorerna. Inom område D är det syrebristen som bromsar processen. Inom båda områden initieras korrosionsprocessen om kloridhalten överstiger kloridströskelvärdet men korrosionshastigheten är låg. Risken för korrosion är störst inom områdena B och. Det är svårt att peka ut exakt var korrosionsrisken är störst. Men om man tar hänsyn till ovanstående resonemang har området kring högvattennivå de bästa teoretiska förutsättningarna för korrosion. Sida 20 (31)

Torr betong God tillgång till syre Låg kloridhalt Ingen risk för urlakning Lufttemperatur A Fuktig betong B Lagom tillgång till syre Relativ hög kloridhalt (ackumulering) Liten risk för urlakning Lufttemperatur Kapillär fukttransport Högvattennivå Fuktig betong Relativ dålig tillgång till syre Hög kloridhalt (ackumulering) Risk för urlakning Vattentemperatur Medelvattennivå Lågvattennivå Vattenmättad betong Dålig tillgång till syre Hög kloridhalt Risk för urlakning Vattentemperatur D Armering Figur 10 Schematisk indelning av områden med varierande förutsättningar för korrosion Sida 21 (31)

5 Korrosionsrisk i vattenväggar 5.1 Inledning I besiktningsprotokollet för vattenvägarna L3 och L4 11 sammanfattas tillståndet med avseende på armeringskorrosion på följande sätt: Sammanfattning av inspektion och åtgärder i L3 Okulärbesiktning: Rostutfällningar fanns under vattenlinjen på mindre fläckar i hela L3, troligtvis från formstag eller monteringsjärn. Inget tyder på att de kommer från bärande armering. Armeringsjärn som togs fram vid anodmontage eller vid borrkärneprov under vattenlinjen visar inga rostangrepp. Över vattenlinjen hade betongen synliga sprickor och man kunde se att den börjat spjälkats loss betongbitar på vissa områden. Detta fanns i nästan samtliga rum som har en skavlpzon. Bomknackning: Bompartier finns i nästan samtliga skvalpzoner. Armeringsjärn som togs fram vid dessa områden visar tydliga rostangrepp. Under vattenlinjen finns endast mindre bompartier. Sammanfattning av inspektion och åtgärder i L4 Okulärbesiktning: Rostutfällningar fanns under vattenlinjen på mindre fläckar i hela L4, troligtvis från formstag eller monteringsjärn. Inget tyder på att de kommer från bärande armering. Armeringsjärn som togs fram vid anodmontage eller vid borrkärneprov under vattenlinjen visar inga rostangrepp. Bomknackning: Bompartier finns i nästan samtliga skvalpzoner. Armeringsjärn som togs fram vid dessa områden visar tydliga rostangrepp. Un- 11 Marcus Edin (2007), Resultat från besiktning och underhållsåtgärder av hjälpkylvattenvägar 30112 L3 och L4 Forsmark 3, FM-2007-0626 Sida 22 (31)

der vattenlinjen finns endast mindre områden, vilket tyder på att någon omfattande korrosion inte pågår i dessa delar av konstruktionen. Ovanstående sammanfattning kan tolkas så som risken för armeringskorrosion är störst vid skvalpzonen och minst under vatten vilken stödjer diskussionerna i avsnitt 4.2.4. Det framgår av korrosionsmätningar 12 att de konstruktionsdelar som är under vattenytan under drift uppvisar mycket negativ halvcellpotential (<-350 mvse) och låg resistivitet (<100 kohm cm). Enligt ASTM 876 indikerar stor negativ halvcellpotential stor sannolikhet på pågående korrosion. Vidare är låg resistivitet en indikation på hög fukthalt i betongen. Från resultaten av både halvcellpotential och resistivitet kan man dra slutsatsen att armeringsjärnen i de konstruktionsdelar som befinner sig under vattenytan är i ett depassiverat tillstånd. Detta innebär att armeringsjärnen kommer att korrodera om det finns tillgång till syre och korrosionshastigheten kommer vara hög på grund av den stora negativa potentialen. På de områden där korrosionshastigheten är uppmätt erhålls information om den pågående korrosionens omfattning. Mätresultaten visar att korrosion med hög hastighet (>20 mikrometer per år) pågår i ett relativt stort område i tunnelns ändar (HA 03.71 och HB 03.72). I tunneldelarna HB 03.90- D03.43 och HB 03.72-D03.44 pågår korrosion endast lokalt på relativt begränsade områden. Det skall observeras att den uppmätta korrosionshastigheten återspeglar korrosionens omfattning vid mättillfället, det vill säga när syre är tillgängligt för att underhålla korrosionsprocessen. När konstruktionen är fylld med havsvatten kommer korrosionshastigheten under vattenytan att minska på grund av den minskade tillgången på syre. 5.2 Rum HA03.71 På östra väggen i Rum HA03.71 framträder armeringskorrosion. Borrkärnorna 301, 302, 304, 305 och 306 är tagna från denna vägg. Resultaten av borrkärnorna 301, 302, 304 och 306 finns i Figur 8 och Figur 9. Det framgår av besiktningsprotokollet att korrosion uppträder kring vattenytan. Enligt uppgift är den normala vattenytan +100 m. Borrkärna 302 och 304 är tagna vid ungefär normal vattennivå. Som framgår av Figur 9 är kloridhalten inte så hög vid det djup som armeringen är placerad. Det antagna kloridtröskelvärdet är 0.5 enligt avsnitt 4.2.3 vilket är högre än de uppmäta kloridhalterna, d.v.s. att armeringen skall inte korrodera. En orsak till att det rådande tillståndet inte stämmer överens med det förväntade tillståndet kan vara felbedömning av 12 Tang L. (2007), Mätning av armeringskorrosion på betongkonstruktion i Forsmark, Rapport 2007-06-19, beteckning P702642A, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut. Sida 23 (31)

kloridhalten. Kloridprofilerna har bestämts i ett fåtal punkter. Stor variation av kloridhalt kan förekomma på en och samma provtagningsnivå. Det är möjligt att kloridhalten kan vara större i andra punkter inom det betraktade området. De flesta borrkärnor som är tagna från djupare belägna delar visar större kloridhalt. På grund av att variationen hos vattennivån inte har kartläggas är det svårt att bedöma orsaken till den låga kloridhalten. Det är okänt hur länge provtagningsstället har varit under respektive över vattenytan. Den andra orsaken kan vara att det verkliga tröskelvärdet är lägre än det antagna. Figur 7 visar kloridtröskelvärdet som funktion av RF. Som framgår av figuren kan tröskelvärdet vara lägre än det som antagits här. De fuktnivåer som har bestämts med borrkärna 301 och 303 tyder på att betongens fuktighet strax ovanför vattenlinjen kan mycket väl vara över 90% vilken kan anses vara en optimal fuktnivå vad det gäller armeringskorrosion. Dessutom visar ph-mätningar utförda på borrkärnorna 301 och 303 att den betong som omger armeringen har lågt ph-värde. Inverkan av lågt phvärde på tröskelvärdet är inte riktigt känd. Det är möjligt att det har större inverkan än den som antogs i avsnitt 4.2.1. Den slutsats som kan dras här är att tröskelvärdet för armeringskorrosion i områden kring skvalpzon är lägre än det som antogs i avsnitt 4.2.1. Tröskelvärdet kan bli så lågt som 0.2%. Det bör noteras att slutsatsen gäller de studerade anläggningarna. Det är, med hänsyn till kunskapsläget och de fåtal provningar som har utförts, svårt att dra generella slutsatser. Enligt besiktningsprotokollet finns på den västra väggen också några mindre områden med bom, men inte alls lika omfattande som på den östra. Borrkärna 303 är tagen från denna väg ca 0.5 m ovanför vattenlinjen. Betongens kloridhalt kring armeringen är 0.2%. Fukt- och ph-mätningar visar på hög fuktighet, den optimala nivån för armeringskorrosion, och hög grad av urlakning. Resultatet tyder på stor korrosionsrisk vilket är fallet enligt besiktningen. Detta bekräftas även av SPs korrosionsmätningar. 5.3 Rum HB03.72 Vid okulärbesiktningen upptäcktes rostutfällningar under vattenytan vilka satt där formstag var monterade. I övrigt upptäcktes inga synliga skador på betongkonstruktionen. Relativt stora områden med bom upptäcktes på den östra väggen, över inlopp till pumputrymmen. Områden upptäcktes även på den västra väggen men inga på den södra väggen. Samtliga områden fanns i eller i närheten av vattenlinjen. Borrkärnorna 309, 310, 312, 313 och 314 togs från den västra väggen, Figur 11. Sida 24 (31)

Figur 11 Kloridprofiler för den västra vägen i Rum HB03.72 Som framgår av Figur 11 är kloridhalten hos borrkärna 309 låg. Borrkärnan är tagen 1 m över den normala vattennivån. Borrkärna 310 är tagen vid normal vattennivå. Borrkärnan visar högre kloridhalt jämfört med 309. Kloridprofilen hos 310 visar att kloridhalten kring armeringen är ca 0.3% d.v.s. mindre än det antagna kloridtröskelvärdet på 0.5%. Med utgångspunkt från diskussionerna i avsnitt 5.2 finns det risk för korrosion. Speciellt med hänsyn till det faktum att kloridhalten strax under den normala vattennivån, borrkärna 11 och 12, stiger till 0.6% som är högre än det antagna värdet. Man har inte upptäckt områden med bom under vattenytan. De skadade områdena i skvalpzonen har besprutats med zink. Det framgår av korrosionsmätningens resultat att korrosionshastigheten är noll i de områden där ytan har besprutats med zink trots att halvcellpotentialen är mycket negativ (<-900 mv SE, ca 200 mv mer negativ än betongen under vattenytan). Vidare är även betongens resistivitet i dessa områden betydligt lägre än för betong som befinner sig under vattenytan. Detta kan orsakas av att zinkskiktet har stor elektrisk ledningsförmåga. Den betydligt mer negativa halvcellpotentialen kan vara ett tecken på zinkskiktets skyddande förmåga, d.v.s. genom att det pågår zinkkorrosion istället för armeringsjärnskorrosion så stoppas stålets korrosionsprocess. Sida 25 (31)

5.4 Rum D03.44 Detta rum är en kylvattentunnel och befinner sig ständigt under vatten. Inga synliga tecken på pågående armeringskorrosion kunde upptäckas under okulärbesiktningen. Genom bomknackning upptäcktes mindre områden med bom, ca 0,5 m² stora, fläckvis i tunneln, främst på den västa väggen och koncentrerat till den norra och södra änden. Mittenpartiet av tunneln hade färre områden. Borrkärnorna 307 och 308 togs från denna tunnel. Borrkärnorna visar hög kloridhalt, Figur 8. Trots att kloridhalten är större än tröskelvärdet, och även större än de fall som beskrivs i avsnitt 5.2 och 5.3, korroderar inte armeringen i någon nämnvärd utsträckning. Anledningen är, som diskuterats ovan, bristen på syre. 5.5 Rum HB02.90 Detta rum fungerar även som svallschakt och har en utbred skvalpzon. Genom okulärbesiktning upptäcktes tydliga sprickor och spjälkning av betongen ovan vattenlinjen på nivå ca +104.0. Områden med bom upptäcktes med början från nivå +101.5 till +104.5. Dessutom hade samtliga väggar bompartier. Längre ner under vattenlinjen fanns endast enstaka mindre bompartier. Borrkärnor 401 och 402 är tagna i detta rum. Borrkärnornas kloridprofil framgår av Figur 12. Vad det gäller borrkärna 401 överstiger kloridhalten kring armeringen det antagna tröskelvärdet på 0.5%. Motsvarande kloridhalt för borrkärna 402 är ca 0.3%, alltså inte så långt ifrån det antagna tröskelvärdet. Med ledning av besiktningsprotokollet och diskussioner i tidigare avsnitt kan man dra slutsatsen att kloridhalten är tillräcklig för att förorsaka korrosion i det område som vattennivån varierar. 5.6 Rum HB03.90 Kylvattentunnel utlopp som befinner sig ständigt under vatten. Inget utöver sedvanliga rostutfällningar upptäcktes genom okulärbesiktningen. Endast få mindre områden med bom kunde hittas genom bomknackning. Borrkärnorna 403 och 404 är tagna i detta rum. Borrkärnornas kloridprofil framgår av Figur 12. Trots att kloridhalten kring armeringen är betydligt större än tröskelvärdet, 0.7%, korroderar armeringen inte i någon nämnvärd utsträckning. Anledningen är att konstruktionen är ständigt under vatten och inte har tillgång till syre. Den pågående korrosionen är långsam. Sida 26 (31)

5.7 Rum HA03.89 Kylvattentunnel utlopp som befinner sig ständigt under vatten. Inget utöver sedvanliga rostutfällningar upptäcktes genom okulärbesiktningen. Endast få mindre områden med bom kunde hittas genom bomknackning. Borrkärna 405 är tagen i detta rum. Borrkärnans kloridprofil framgår av Figur 12. Kloridhalten kring armeringen är mindre än tröskelvärdet, 0.7%. Den pågående korrosionen är långsam på grund av syrebrist. Figur 12 Kloridprofiler för borrkärnor 401-405 Sida 27 (31)

6 Vattenväggarnas tillstånd I detta avsnitt sammanfattas vattenväggarnas tillstånd. Det bör noteras att slutsatserna är baserade på litet antal provkroppar. Undersökningens resultat tyder på pågående korrosion under vattenytan men med lågt intensitet. Korrosionen under vattenytan kommer inte ha stora konsekvenser i de närmaste åren men konstruktionen måste bevakas. De konstruktionsdelar som ligger ovanför vattenyta och långt från skvalpzon löper inte någon risk med avseende på armeringskorrosion. De konstruktionsdelar som befinner sig kring normal vattennivå är utsatta för armeringskorrosion. För att markera riskområdena bör man registrera vattennivåförändringarna och de tider då konstruktionsdelen är under respektive ovanför vatten. Kloridtröskelvärdena är inte kända men undersökningsresultatet tyder på att i Forsmarksmiljö kan tröskelvärden så låga som 0.2% förväntas. Bestämning av betongens tryckhållfasthet visar att betongen, i icke skadade och sprickfria områden, kan klassas som 45/55. Resultatet av täthetsprovningen visar att betongen uppfyller BBK 94s krav på vattentät betong. Sida 28 (31)

7 Övervakning och tillståndskontroll 7.1 Konstruktionsdelar som är under vatten Kloridhalten i de konstruktionsdelar som ligger under vatten är tillräcklig stor för att försätta armeringen i ett icke passivt tillstånd. De armeringsstänger som är under vatten korroderar redan, vilken framgår av korrosionsmätningar. Korrosionshastigheten är mycket låg på grund av syrebrist. Det är svårt att ange den tid som krävs för att korrosionens omfattning skall uppnå en kritisk nivå. Faran med korrosionsprocesser under vattenytan, som kännetecknas av begränsad syretillgång, är att korrosionsprodukterna inte är lika volyminösa som korrosionsprodukter som bildas när det råder god syretillgång. Korrosionsprodukterna kan även lösas i vatten och urlakas ur betongen. Båda fenomen kan medföra att korrosionen blir svårupptäckt. Det kan bli svårt att med vanliga inspektionsmetoder som visuell inspektion och bomknackning upptäcka pågående korrosion. Det korrosionsdjup som krävs för att spränga betongskiktet kan beräknas med följande ekvation: d d d p 0 74.4+ 7.3 x / d 17. 4 fct, sp = (14) d p 0 är dimensionerande korrosionsdjup som spräcker täckskiktet i μm. d x är dimensionerande täckskikt. d är armeringens diameter. d f, är dimensioneringsvärde för betongens spräckhållfasthet i MPa. ct sp EXEMPEL 3 Anta att det dimensionerande täckskiktet är 40 mm, armeringens diameter är 20 mm samt att betongens spräckhållfasthet är 3 MPa. Med hjälp av antagandena kan det dimensionerande korrosionsdjup som leder till att täckskiktet spricker beräknas till 37 μm (0.037 mm). Alltså krävs det ca 0.04 mm korrosionsdjup för att armeringskorrosionen skall leda till sprickbildning. Det bör noteras att ekvationen gäller för röd rost som bildas när det råder god syretillgång. Den röda rostens volym är fyra gånger det ursprungliga stålet. Den svart rost som bildas vid begränsad syretillgång är mindre volyminös än den röda. Den svarta rostens volym är två gånger det ursprungliga stålet. Dessutom kan den svarta rosten lösas och transporteras ut från betongen om den är porös. Resultatet blir att det krävs Sida 29 (31)

djupare armeringskorrosion och längre tid för att sprickor skall kunna bildas på konstruktionsdelar som är under vatten. Korrosionsdjupet hos en svart rost måste vara minst två gånger korrosionsdjupet hos en röd rost. Som framgick ovan är korrosionsprocessen hos konstruktionsdelar som är under vattenytan så pass långsam så att man kan utgå ifrån att det inte föreligger någon större risk för omfattande korrosionsskador. För att ändå hålla konstruktionen under uppsikt bör man utföra de vanliga visuella inspektionerna och bomknackningarna med jämna mellanrum t. ex. vart annat år. Vidare bör man inspektera armeringens tillstånd genom att bila fram den på några ställen. Den här typen av inspektion behöver inte göras lika ofta som de visuella. Erfarenheterna från tidigare inspektioner kan vara vägledande för att bestämma inspektionens frekvens. Till exempel om man finner att armeringen inte uppvisar några tecken på korrosion kan man utföra den här typen av inspektion glesare t. ex. en gång var 8:e år. Nedan görs ett försök för att uppskatta inspektionsintervallet. SPs Korrosionsmätning kan användas för att uppskatta inspektionsintervallet för konstruktionsdelar som befinner sig under vatten. Uppskattningen gäller för det fall då korrosionsprocessen har gått över från initieringsskedet till propageringsskedet. Enligt SPs mätning är korrosionshastigheten >0.02 mm/år. Detta gäller då när vattenvägen är tömd och har tillgång till syre. Dessutom gäller det för hela konstruktionen, d.v.s. att mätningen innefattar även de delar som är över vattenytan. Med hänsyn till det faktum att vattenvägen är vattenfylld nästan hela tiden och av denna anledning råder syrebrist hos de delar som ligger under vatten. Vidare med hänsyn till det faktum att korrosionsmätningen påverkas av de delar som är ovanför vattnet kan man utgå ifrån att korrosionshastigheten är långt under 0.02 mm/år i de delar som är under vatten. Anta att korrosionshastigheten är 0.01 mm/år vilken fortfarande är på den säkra sidan. Antagandet medför att det krävs minst 8 år för att korrosionen hos armeringen i EXEMPEL 3 skall medföra sprickbildning på det täckande betongskiktet i de delar som ligger under vattenytan. Korrosionsdjupet 0.01 mm/år medför 0.2% minskning av arean hos en 20 per år. Efter 10 år är minskningen 2%. Denna areaminskning har inte så stor betydelse för vattenväggarnas bärförmåga. Alltså ett inspektionsintervall på 8 år är tillräcklig för den detaljerade inspektionen. Ett annat sätt att hålla konstruktionen under uppsikt är att mäta korrosionsströmstyrkan med jämna mellanrum när vattenvägen är fylld med vatten. Detta kan möjliggöras genom att installera en givare i närheten av armeringsjärnet där hög korrosionshastighet har detekterats under inspektionen när vattenvägen är tömd. Ändring av korro- Sida 30 (31)

sionsströmstyrkan kan vara en indikation på aktuellt korrosionstillstånd under en minskad syretillgänglighet när vattenvägen är fylld med vatten. Mätresultaten kan även användas för att uppskatta korrosionsdjupet. 7.2 Konstruktionsdelar som är belägna nära normalvattennivån Som framgår av inspektionerna är de flesta korrosionsskador som har observerats de som befinner sig kring normalvattennivån. Betongen respektive armeringen inom detta område kännetecknas av hög fuktighet respektive god syretillgång vilka är gynnsamma för korrosionens propageringsskede. Från SPs mätningar framgår att korrosionshastigheten är stor. SPs mätningar och den analys som presenterades i det tidigare avsnittet visar att när korrosionens propageringsskede väl har inletts det kan ta mellan 2-4 år innan sprickor uppträder på betongens yta. Kloridtröskelvärdena är inte kända. Därför är det svårt att säkert avgöra vilket skede som korrosionsprocessen befinner sig i. Men analysen i tidigare avsnitt samt de visuella inspektionerna indikerar att korrosionen faktiskt befinner sig inom propageringsskedet i de områden som befinner sig nära normalvattennivå. Med antagandet om att korrosionen befinner sig inom propageringsskedet kan sprickbildning på betongytor förväntas inom en snar framtid. Det är svårt att ange exakt tid men 2 4 år kan vara en rimlig uppskattning. Det bör noteras att detta inte avser de områden som redan är spruckna eller skyddas genom katodiskt skydd. De inspektionsmetoder som kan användas för att ha konstruktionen under uppsikt är okulär besiktning och bomknackning. Inspektionerna bör utföras årligen vad det gäller kritiska konstruktionsdelar. Med kritiska konstruktionsdelar menas de delar som är avgörande för konstruktionens bärförmåga, driftsäkerhet m.m. 7.3 Konstruktionsdelar som är belägna ovanför normalvattennivån De konstruktionsdelar som befinner sig på ett betryggande avstånd, ca 2 m, från normalvattennivå löper liten risk för att bli utsatta för korrosionsangrepp. Vanliga rutininspektioner, visuell inspektion och bomknackning, räcker för att ha konstruktionen under uppsikt. Ett tidsintervall på 2-3 år är acceptabelt. Sida 31 (31)