Betonikorroosio vesihuollon allasrakenteissa: syyt, seuraukset ja ratkaisut
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2023-05-15
Department
Major/Subject
Water and Environmental Engineering
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Water and Environmental Engineering (WAT)
Language
fi
Pages
71+3
Series
Abstract
Erilaiset vedenpuhdistusprosessit ja veden vaihteleva laatu ovat mahdollisia korroosion aiheuttajia vedenpuhdistuslaitosten ja jätevedenpuhdistamoiden betonisissa allasrakenteissa. Allaskorroosion ongelmia, esimerkiksi kiviaineksen kertymistä prosessialtaan pohjalle, on viime vuosina tullut esille jätevedenpuhdistamoilla. Allaskorroosio johtaa ongelmiin prosessissa ja laitteistojen toiminnassa, vaikutusten torjuminen taas aiheuttaa ylimääräisiä huoltokatkoja ja kustannuksia. Tavallisesti betonirakenteet mitoitetaan 50…100 vuoden käyttöiälle, minkä takia on tärkeää selvittää korroosion syyt ja siihen vaikuttavat seikat jo laitoksen suunnitteluvaiheessa. Näitä ovat esimerkiksi saostuskemikaalien käyttömäärä ja betonin rasitusluokkayhdistelmä. Prosessivedessä korroosioriskejä voivat aiheuttaa veden vaihteleva happamuus, ammoniumin, kloridin ja aggressiivisen hiilidioksidin konsentraatiot sekä rautapohjaisten saostuskemikaalien käyttö. Prosesseissa puolestaan vaihtelevat esimerkiksi hapellinen ja hapeton olosuhde sekä niissä tapahtuvat biokemialliset reaktiot. Suomessa ja Pohjoismaissa raakavesi on tyypillisesti pehmeää. Talous-veden laatu heijastuu jäteveteen, joten on tärkeää käsitellä Pohjoismaita erityisryhmänä, vaikka allaskorroosiota on tutkittu myös muualla Euroopassa. Diplomityössä selvitettiin korroosion kannalta oleellisia betonin ominaisuuksia. Vedenkäsittelyprosessien erityispiirteisiin perehdyttiin esittelemällä raaka- ja jäteveden laadun sekä vedenpuhdistus- ja jätevedenkäsittelyprosessien yhteyttä allasrakenteiden korroosioriskeihin. Työssä arvioitiin nykyisiä suunnitteluohjeita ja esiteltiin tapausesimerkkejä vesilaitoksilta. Kirjallisuuskatsauksen tukena haastateltiin vesilaitoksien edustajia, prosessialtaita suunnittelevia konsultteja sekä urakoitsijoita tilannekuvan muodostamiseksi. Toteutettu diplomityö toimii tietolähteenä vesihuoltolaitoksille, suunnittelijoille ja betoniteollisuudelle prosessiolosuhteiden säätöjen ja betonilaatujen valinnassa. Nykyaikaisten käsittelyprosessien vaikutukset korroosioriskeihin tulisi ottaa huomioon jo suunnitteluvaiheessa. Vesilaitosten edustajat toivoivat suunnitteluun käytännön kokemusta ja kykyä soveltaa säädöksiä vesilaitoksen kaltaisessa erityisrakentamiskohteessa. Vaihtoehtona nähtiin altaiden pinnoitus, joka arvioitiin toimivaksi ja edulliseksi ratkaisuksi. Pinnoittamisen lisäksi kussakin tapauksessa on kuitenkin selvitettävä korroosion juurisyyt.Advanced water treatment processes and variations in water quality may cause stress and deterioration to the concrete structures in municipal wastewater treatment plants. In addition to hydrogen sulphide corrosion, well known in the context of sewage networks, other corrosion mechanisms such as carbonisation caused by aggressive carbon dioxide have been identified but not yet extensively studied. The effects of corrosion may cause additional maintenance breaks and related costs. The concrete structures are usually designed to operate from 50 to 100 years, and therefore care should be taken in selecting the type of concrete to be used. The use of suitable additives in the concrete mix should also be considered both for improved chemical properties and as a replacement of high-carbon cement. Varying water quality parameters, such as pH, alkalinity and the concentrations of ammonium, chloride, and aggressive carbon dioxide, are associated with the corrosion of concrete structures. Furthermore, oxic and anoxic conditions and biochemical reactions vary in the treatment basins. The water bodies used for drinking water production in the Nordics typically provide soft and low-alkaline water, which should be considered when selecting cementitious products especially for drinking water production. That is why it is important to do research as a Nordic co-operation. In the Master’s Thesis, the properties of concrete relevant to corrosion were investigated. The water treatment processes were discussed by introducing the quality parameters of raw water, wastewater, and the treatment processes that cause corrosion risks in the treatment basins. The thesis commented on the current design guidelines and presented case examples from selected water utilities. Besides the literature review, representatives of water utilities, process basin designers, and contractors were interviewed to summarise the present state. The thesis serves as a reference for water treatment facilities, designers, and the concrete producing industry in the selection of process conditions and concrete types. The effects of modern treatment processes on the corrosion risks could be well examined in the planning phase. The water utility representatives called for practical experience and the ability to apply the regulations in such specialised construction sites. Coating of the basins was seen as a functional and affordable option. However, the root causes of the corrosion must be determined in each case.Description
Supervisor
Mikola, AnnaThesis advisor
Punkki, JouniMannonen, Risto
Keywords
jätevedenkäsittely, betoni, korroosio, suunnittelu, betonirakentaminen
