Transcript Henrik Wall – COWI 2014-04-02

1
07-04-2014
"Service Life Assessment of Harbor Structures – Case
Statusbedömning av stål- och betongkonstruktioner i
marin miljö
studies of chloride ingress into concrete structures and sheet
piling corrosion rates"
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.
Metoder och verktyg för förebyggande underhåll av
hamnanläggningar
Henrik Wall, Tekn. Dr., Gruppchef Broteknik Malmö
1
APR IL 7, 2014
2
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Principsektion genom en spontkaj
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Spont och förankringsstag/dragstag
Stålspont
Dragstag
3
APR IL 7, 2014
4
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Ankarplattor och dragstag
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Varför inspektion?
•
•
•
Ökad ålder
Kontinuerlig nedbrytning av konstruktionen
Bibehållen eller ökande belastning
Ankarplatta
Dragstag
5
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
6
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
2
07-04-2014
Kajdäck av betong
Stålspont
7
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
8
(från latinets corrodere som betyder gnaga sönder)
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Kajdäck av betong
Bärande betongpålar
9
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Bärande betongbalkar med
kraftigt korroderad armering
10
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
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
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
12
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
3
07-04-2014
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
13
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
 Vilken provtagningsmetod är att föredra?
 Hur många provtagningspunkter behövs?
 Var på konstruktionen skall provtagningen utföras?
14
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Provtagning av betong för kloridanalys
› Utförs genom uttag av borrkax (borrmjöl) för analys
på laboratorium.
› Kärnprovtagning för nedslipning och analys på
laboratorium.
15
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Fältstudier i två hamnar
• Trelleborgs hamn – vid Skånes sydkust
• Malmö oljehamn – i norra delen av Malmö
16
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
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.
17
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
18
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
4
07-04-2014
Malmö Oljehamn
Del I: provtagning av marin betong - slutsatser
• Exponering mot öppet hav
• 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.
• Ytor skyddade mot regn (undersidan av ett kajdäck)
• Kärnprovtagning
• Resultat i vikts-% av cementhalten
• Blandprover
• Borrdiameter
19
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
20
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
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.)
21
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Mätmetoder för bestämning av återstående
godstjocklek
22
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Mätning av kvarvarande godstjocklek – hur fungerar
det i verkligheten?
 Uttagning av plåtbitar – förstörande provning
 Tjockleksmätning med ultraljud – oförstörande provning
Rapportutdrag:
23
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
24
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
5
07-04-2014
Toleranser vid tillverkning av stålspont
•
Normal tolerans vid nytillverkning av stålspont är ±6% av
godstjockleken och bör beaktas vid utvärdering av mätdata.
•
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.
25
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
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.
27
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Exponering av stålplåtar i havsvatten på olika djup
Inventering av tidigare utförda mätningar längs
Sveriges kust (Sheet Pile Corrosion in Swedish Harbours – An inventory
of Corrosion Surveys along the Swedish Coast)
26
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Fältstudie – Ultraljudsmätningar i Halmstad
•
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.
28
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Exponering av stålplåtar i havsvatten på olika djup
(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.
29
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
(Corrosion
rate measurements in Steel Sheet Pile Walls in a marine environment)
30
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
6
07-04-2014
Exponering av stålplåtar i havsvatten på olika djup
31
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
Exponering av stålplåtar i havsvatten på olika djup
32
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
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.
33
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION
34
APR IL 7, 2014
C O W I POWERPOINT PRESENTATION