Kalevan uintikeskuksen pääaltaan pohjasta ja seinistä irrotettiin kymmeniä betonilieriöitä lisätutkimuksia varten. Kuva: Juha Salminen

Vanhojen uimahallien betonirakenteiden rapautuminen aiheuttaa miljoonakustannukset korjauksissa

Uusien tutkimustietojen mukaan ainakin kuudessa vanhassa uimahallissa Tampereella, Oulussa ja pääkaupunkiseudulla kärsitään betonia rapauttavasta alkalikiviainesreaktiosta.

Kirjoittaja(t) Johanna Aatsalo

Usein korjattua Tapiolan uimahallia riivaa vanhojen uimahallien tyyppivika eli betonirakenteita rapauttava alkalikiviainesreaktio. Samanlaisesta ongelmasta kärsittiin myös Tampereen uintikeskuksen peruskorjauksessa.

Vielä julkaisemattoman, Ramboll Finlandin ja WSP Laboratoriopalveluiden

Alkalikiviainesreaktion vaurioittamaa kiviainesta betonin vetokoekappaleessa. Vaurioituneessa kiviaineessa näkyy vaalea reunus. Kuva: Jukka Lahdensivu

tutkimustuloksiin perustuvan raportin mukaan tilanne on sama myös muissa vanhoissa, pitkään kosteudelle altistuneissa betonirakenteissa.

Lisäkustannus 1,5 miljoonaa euroa

Tampereen uintikeskuksen vuonna 2013 alkanut peruskorjaushanke viivästyi kahdeksan kuukautta alkalikiviainesreaktion vuoksi. Altaan seinistä ja pohjasta löydettiin rapaumavaurioita, jotka varmistuivat laboratoriokokeiden jälkeen alkalipiidioksidireaktion aikaansaamaksi.

Rapautumisen vuoksi altaiden betonirakenteita piti lujittaa lisää. Noin 10,5 miljoonan euron korjaushankkeen lisätyöt maksoivat noin 1,5 miljoonaa euroa.

Uima-altaan syvässä päässä rapaumia oli eniten. Rapautunutta betonin pintaosaa poistettiin 70-150 milliä vesipiikkausrobotilla. Osa betonista jouduttiin vesipiikkaamaan käsin. Kuva: Juha Salminen

Ongelma paljastui, kun altaiden oikaisuvalua oli purettu noin 30 milliä. Alta paljastunut betoni ei ollutkaan odotetun hyvälaatuista. Poratuista näytteistä erottui vaurioitumisen merkkejä myös silmämääräisesti. Pahimmat vauriot löytyivät altaan syvästä päästä.

Tampereen uintikeskus valmistui 1979 ja altaat oli tehty aikakaudelle tyypilliseen tapaan ilman vedeneristystä vesitiiviillä betonilla. Varsinaisen betonivalun pinnassa oli 20-60 millin tasausvalukerros sekä laatoitus.

Laboratoriotutkimuksilla varmistus

Alkalikiviainesreaktio

  • Betonin kiviaineksen kemiallinen rapautumisreaktio
  • Kolme eri tyyppiä: alkalipiidioksidi-, alkalisilikaatti- ja alkalikarbonaattireaktio
  • Vaurioitumisnopeuteen vaikuttavat betonin suhteellinen kosteus (vähintään 80 %), lämpötila, kiviaineksen laatu (reagoivat mineraalit) sekä käytetty sementti
  • Uima-allasveden melko korkea lämpötila kiihdyttää kemiallista reaktiota
  • Piitä sisältävissä kivilajeissa alkalikiviainesreaktio tapahtuu nopeimmin, jopa 2–5 vuodessa.
  • Hiekka- tai kalkkikiveä sisältävissä betoneissa reaktio tapahtuu hitaammin, 10–20 vuodessa.
  • Reaktiota on havaittu myös graniitissa, kvartsiitissa ja hiekkakivessä.

Lähde: Betonin alkalikiviainesreaktiosta kärsivän uima-altaan korjaus -case Tampereen uintikeskus. Jukka Lahdensivu ja Jussi Aromaa, Ramboll Finland, 2014.

Lisätutkimuksia varten altaan seinistä ja pohjalaatasta irrotettiin 28 betonilieriötä ohuthietutkimuksia varten. Silmämääräisessä tarkastelussa näytteissä havaittiin valkoista täytettä tiivistyshuokosissa.

Tarkemman EDS-analyysin perusteella täyte osoittautui alkalipiidioksidigeeliksi. Täytettä esiintyi yleisimmin 80-120 millin syvyydellä. Osassa näytteistä esiintyi myös työnaikaista kuivumiskutistumahalkeilua.

Ohuthietutkimus paljasti tilanteen karuuden. Betonin laatu oli altaan ulkopinnoilla hyvä, mutta sisäpuolelta noin 150 millin syvyydelle asti huono. Voimakkaimmat vauriot esiintyivät 50-120 millin syvyydellä, mutta osin niitä oli vielä 200 millinkin syvyydellä.

Vetolujuustesti käyttöön

Tutkimuksia täydennettiin lisäksi betonin veto- ja puristuslujuuskokeilla. Betonin vetolujuudessa esiintyi suurta vaihtelua 0,5–4,4 MPa:n välillä. Alle 1,0 MPa:n tuloksia oli yhteensä viisi.

”Alhaisimmat vetolujuuskoetulokset tulivat sellaisista kohdista, joissa murtopinnalta voitiin havaita alkalipiidioksidireaktiota”, Rambollin johtava asiantuntija Jukka Lahdensivu kertoo.

Puristuslujuuskokeissa tulosten keskiarvo oli 61,5 MPa ja keskihajonta 11,4 MPa.

Altaan vaurioiden selvittyä korjaustavan valintaan vaikutti hallin alkuperäisen kaltaisena säilytettävä interiööri ja tavoitteellinen 35 vuoden käyttöikä. Kuva: Juha Salminen

”Betonin puristuslujuus ei indikoinut betonin rapautumaa. Toisaalta puristuslujuus ei ole rapautumisen suhteen yhtä hyvä mittari kuin vetolujuus”, väitöskirjan betonirakenteista vuonna 2012 tehnyt Lahdensivu toteaa.

Portland-sementti

Suomessa olevissa betonirakenteissa on käytetty suurimmalta osin Portland-sementtiä ( CEM I), minkä vuoksi suomalaisten betoneiden alkalisuus on hyvin korkea.

Portland-sementtiklinkkerin alkalipitoisuus koostuu natriumista ja kaliumista, jotka ovat peräisin raakamateriaalista sekä klinkkerinpolton epäpuhtauksista.

Jukka Lahdensivun ja kollegoiden vuonna 2016 tekemien tutkimusten mukaan jossain tapauksissa sementtiin on sekoitettu kymmenen prosentin verran lentotuhkaa.

”Suomalaisen Portland-sementin Na2O-ekvivalentti on välillä 0,80-0.95 %, kun ulkomaisissa ohjeissa alkalikiviainesreaktioriskin kannalta ylärajana pidetään 0,6 prosenttia”, Lahdensivu kertoo.

Seossementeillä tehdyissä betonirakenteissa on havaittu vähemmän alkalikiviainesreaktiota kuin Portland-sementeillä tehdyissä rakenteissa pienemmän reagoivan alkalimäärän vuoksi.

Lahdensivu kollegoineen suosittelee tuoreimmassa tutkimusraportissa ongelman selvittämiseksi aina tekemään sekä ohuthietutkimuksen ja vetolujuuskokeet.

”Pelkkä ohuthietutkimus kertoo lähinnä reaktion olemassaolon, vetolujuuskokeilla saadaan selville rapautumisen aste eli kuinka vakavasta tilanteesta on kysymys”, Lahdensivu kertoo.

Vaihtoehtona teräsallas tai uusi halli?

Uusissa uimahalleissa allasvaihtoehtoina on nykyään käytetty myös teräsaltaita, joiden avulla voidaan välttää alkalikiviainesreaktio.

Esimerkiksi Espoon Kaivomestarin monitoimirakennuksessa on teräsallas. Se on hankintana betoniallasta kalliimpi.

Tampereella peruskorjaushankkeessa teräsallasvaihtoehto suljettiin pois, sillä se olisi vaatinut altaan rakenne- ja vedenkäsittelysuunnittelun uudelleenorganisoinnin.

Vuonna 2016 valmistuneessa uimahallihankkeiden parhaita käytäntöjä esittelevässä LVI-suunnittelija Pentti Pernun ja kiinteistöpäällikkö Veikko Kuurneen kokoamassa opaskirjassa ”Uimahallien ja kylpylöiden suunnittelu – käytännössä toimiviksi todettuja ratkaisuja” otetaan kantaa myös purkuvaihtoehtoon.

Oppaan mukaan kannattaa harkita uudisrakentamista, jos korjausasteeksi näyttää muodostuvan 70 prosenttia tai enemmän.

Esimerkiksi eräässä peruskorjaushankkeessa pelkästään purkutöiden osuus oli puoli miljoonaa euroa. Lopulta peruskorjausosa tuli neliöhinnaltaan kalliimmaksi kuin uuden rakentaminen.

Ruotsi 30 vuotta edellä

Alkalikiviainesreaktion tuntemus on Suomessa huonoa eikä sen huomioimiseen ole olemassa ohjeistusta.

Suomalaisessa betonissa käytettävää kiviainesta on pidetty fysikaalisesti ja kemiallisesti lujana ja kestävänä, joten on uskottu, ettei reaktiota esiinny Suomessa.

Esimerkiksi Ruotsissa reaktioista on raportoitu jo noin 30 vuotta sitten ja ongelma on ollut tiedossa pitkään. Geologisesti Suomen ja Ruotsin maaperässä on paljon samaa, ja osa Ruotsin kiviaineksista on samoja, joita tavataan Suomessa.

Muutamien viime vuosien aikana alkalikiviainesreaktioista on saatu havaintoja myös Suomesta. Suurin osa havainnoista on silloista ja rakennuksista.

Sen sijaan varsin suurelle kosteusrasitukselle altistuvista vesitorneista, uima-altaista tai padoista havaintoja on vain muutamia. Tutkimuksia on kuitenkin tehty vähän. Uimahalleissa reaktio voi kehittyä piilossa ihanteellisissa oloissa.

 

 

Tätä artikkelia on kommentoitu 3 kertaa

3 vastausta artikkeliin “Vanhojen uimahallien betonirakenteiden rapautuminen aiheuttaa miljoonakustannukset korjauksissa”

  1. Teknisesti haastava rakennus, uimarit voivat maksaa jos pitävät asiaa sen arvoisena.

  2. Uimahallit ovat yleensä kaupunkiensa ja kuntiensa käytetyimpiä rakennuksia. Kovilla käyttöasteilla on omat hyötynsä myös kansalaisten terveyden ylläpitäjinä ja ongelmien ennaltaehkäisijöinä. Usein on vain niin ettei vapaa-aika tai liikuntatoimelle osoiteta riittäviä määrärahoja kunnolliseen käytönaikaiseen ylläpitoon eli esimerkiksi siivoukseen.
    Päätöksiä näiden laitosten rakentamisesta tekevät kuntien ja kaupunkien valtuutetut, jotka toimivat hyvin usein äänestäjiensä mandaatilla.

  3. Johan on mennyt tutkimus yksinkertaiseksi, kun alkalikiviainesreaktiokin osataan nykyisin todentaa vetolujuuskappaleen murtopinnasta silmämääräisesti. Huomauttaisin vaan, että kiviainesten transitiovyöhykkeet ovat aina heikoimpia ja eniten halkeilevia osia sementtikivessä ja niihin syntyy yleensä kutistumishalkeilun jälkeen lukuisia kalsium-, natrium-, kalium-, sulfaatti-, aluminaatti-, ferriitti- ja silikaatiiyhdisteitä ja edellisten ja veden yhdisteitä ja uimahallibetoneissa vielä klooriyhdisteitä. EDS-analyysikin kertoo lähinnä alkuainekoostumuksesta!

    Ja kyllä Suomessakin tunnetaan testi alkalikiviainesreaktion todentamista varten; ja vieläpä yksinkertainen palkkitesti onkin.

    Olipa syy mikä tahansa, niin altaiden vedenpaine-eristys olisi estänyt vauriot alkuunsa. Mutta kun se tulee niin hirveän kalliiksi tekoaikana !!!!!!!!

Vastaa

Tilaa uutiskirje

Kooste rakennusalan tärkeistä uutisista sähköpostiisi kolmesti viikossa. Saat myös kutsuja Rakennuslehden tapahtumiin. Lisätietoja

Kooste rakennusalan tärkeistä uutisista sähköpostiisi kolmesti viikossa. Saat myös kutsuja Rakennuslehden tapahtumiin.

Anna sähköpostiosoitteesi