Jätevesiympäristössä tapahtuva teräksen ja betonin turmeltuminen sekä suunnitteluperusteet turmeltumisen välttämiseksi
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Authors
Date
2017-03-20
Department
Major/Subject
Rakennusmateriaalit ja rakennusfysiikka
Mcode
IA3017
Degree programme
Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
71 + 7
Series
Abstract
Jätevesiympäristössä on havaittu teräksen- ja betonin ennenaikaista turmeltumista. On käynyt ilmi, että rakennusalalla ei ole riittävää tietämystä jätevesiympäristön aggressiivisuudesta rakennusmateriaaleja kohtaan. Tässä diplomityössä esitetään teräksen ja betonin turmeltumismekanismit jätevesiympäristössä sekä suositeltavat keinot välttyä niiltä. Erityisen aggressiivisen ympäristöstä tekee jätevedessä muodostuva rikkivetykaasu sekä biologinen bakteeritoiminta. Rikkivety aiheuttaa teräskorroosiota sekä mahdollistaa mikrobiologisen betonikorroosion. Mikrobiologisessa betonikorroosiossa betoni liukenee rikkihappoon, jota muodostuu rikkivedystä bakteeritoiminnan seurauksena. Betoniteknisin keinoin mikrobiologista betonikorroosiota ei voida estää, vaan ainut materiaalitekninen keino välttyä siltä on pinnoittaminen. Pinnoitteiden valintaan vaikuttaa kuitenkin merkittävästi tartuntaolosuhteet ja kemiallinen rasitus, joten pinnoitteen soveltuvuudesta on tapauskohtaisesti varmistuttava. Hiiliteräs ei ole suojaamattomana soveltuva rakennusmateriaali jätevesiympäristöön. Hiiliteräs voidaan pinnoittaa korroosionestomaaleilla tai vaihtaa soveltuvaan korroosionkestävään teräslaatuun. Korroosionkestävistä teräksistä ainoastaan niin kutsutut haponkestävät teräkset ovat jätevesiympäristöön soveltuvia. Suositeltava teräslaatu on 1.4404. Alhaisempien korroosionsieto-ominaisuuksien teräksillä voi tapahtua piste- ja rakokorroosiota mikrobiologisen korroosion seurauksena. Rikkivety voi aiheuttaa myös vetyhaurautta tietyillä teräslaaduilla. Diplomityössä annetaan ohjeet oikean ruostumattoman teräksen valinnalle sekä soveltuville hiiliteräksen suojauskeinoille. Betonirakenteiden osalta työssä käsitellään rasitusluokkien soveltamista sekä annetaan ohjeet vaadittavien lisätoimenpiteiden määrittämiseen. Työssä annetaan esimerkit suunnitteluperusteista kahdelle case-kohteelle, jotka ovat vaurioituneet mikrobiologisen betonikorroosion takia.Premature degradation of steel and concrete in wastewater environment has been detected. Within building sector awareness of aggressiveness of wastewater environment may not be on a reasonable level. This master’s thesis proposes current state-of-art knowledge of degradation mechanisms and preferred practice to avoiding them. The aggressiveness of wastewater environment is mostly due to hydrogen sulphide gas formed in wastewater and microbiologically induced corrosion. Hydrogen sulphide causes steel corrosion and is essential to microbiologically induced concrete corrosion (MICC). MICC is a multi-stage mechanism where concrete dissolves due to presence of sulfuric acid which is produced of hydrogen sulphide by bacteria. By concrete technological means MICC cannot be avoided. The only way avoiding it is to apply protective coating on concrete surface. However, selecting correct coating material is complicated due to adhesion limitations and chemical exposure. Unprotected carbon steel is unsuitable material for wastewater environment. It can be coated or changed the steel class to corrosion resistant alloy. However, there are major differences in corrosion resistance between corrosion resistant alloys. Grade 1.4404 is preferred whereas grades with lower corrosion resistance need to be avoided due to possibility of pitting and crevice corrosion. Hydrogen sulphide can cause hydrogen embrittlement for some steel grades as well. This master’s thesis provides instructions to selection of correct steel grade and methods for corrosion protection of carbon steel. It also gives guidelines to adapting exposure classes and additional design measures for concrete structures in wastewater environment. Thesis provides two case histories of MICC-degraded structures and design principles for repairing or replacing them.Description
Supervisor
Puttonen, JariThesis advisor
Sistonen, EskoMäkinen, Esko
Keywords
mikrobiologinen korroosio, rikkivety, rikkihappo, rasitusluokka, kemiallinen rasitus, MICC