Betonikorroosio vesihuollon allasrakenteissa: syyt, seuraukset ja ratkaisut

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. Talousveden 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. 

Julkisesti saatavilla olevien prosessialtaiden suunnitteluoppaiden todettiin katsauksen perusteella olevan päivityksen tarpeessa. Arvioidut teokset todettiin joko asiasisällöltään vanhentuneiksi tai laajuudeltaan riittämättömiksi. Suunnittelukirjallisuudesta ei löydetty yhtä kattavaa opasta, joka esittelisi nykyaikaisia prosesseja ja betonilta vaadittavia ominaisuuksia. Päivitettyjen soveltamisoppaiden tekemistä suositellaan; laadukas opas sisältäisi tietoa prosessialtaisiin kohdistuvasta rasituksesta, veden laatuominaisuuksien vaikutuksista betonin kestävyyteen, sekä suosituksia sopivan betonin valinnasta. Ohjeita kaivattaisiin myös betonin seosaineiden valintaan sekä pinnoitteiden käyttöön vesilaitosympäristössä. Etenkin pinnoitteiden soveltuvuudesta ja käytöstä prosessialtaissa tarvittaisiin lisätietoa, sillä nykyiset suositukset perustuvat lähinnä alustavaan tutkimukseen ja myyntitietoihin. Myös vähähiilinen rakentaminen voitaisiin huomioida ohjeissa, jotta ohjeet säilyisivät käytössä pitkään. Oppaiden kattavuuden ja tiedon oikeellisuuden varmistamiseksi ne tulisi päivittää moniammatillisen tiimin ja osaamisen voimin.

Kirjallisuuskatsauksen ja haastattelutulosten pohjalta muodostettiin suosituksia puhdistamoilla esiintyvän allaskorroosion ehkäisemiseksi. Puhdistamohenkilökunnalle suositeltiin prosessiolojen tarkkailua ja korroosion merkkien monitorointia. Suunnittelijoille kohdistetuissa suosituksissa korostettiin huolellista perehtymistä kulloiseenkin rakennuskohteeseen, jotta toimivia räätälöityä ratkaisuja saataisiin aikaan. Rakennusalan ammattilaisille suositeltiin erityisesti hyvien rakentamisperiaatteiden noudattamista. Allaskorroosion tunnettavuuden lisäämistä pidettiin yhtenä tärkeimmistä yksittäisistä keinoista korroosion ehkäisyssä. Lisäkoulutukset ja esitelmät aiheesta voisivat hyödyttää kaikkia mainittuja ammattiryhmiä.

Haastattelututkimusten perusteella useilla suomalaisilla puhdistamoilla esiintyy allaskorroosiota. Allasrakenteet jaettiin karkeasti uusiin ja vanhoihin rakenteisiin. Osassa vanhimmista altaista esiintyi pitkälle edennyttä korroosiota, jota pidettiin altaan käyttöiän täyttymisen luonnollisena seurauksena. Uusimmissa noin muutaman vuoden ikäisissä altaissa ei korroosiota esiintynyt. Uudehkoissa noin 15 vuoden ikäisissä altaissa esille nousi tapauksia, joissa korroosio oli edennyt aggressiivisesti jo muutamassa vuodessa. Tulosten perusteella tutkimusta kannattaisi keskittää uusiin puhdistamoihin ja rakenteisiin. Optimitapauksessa esimerkiksi betonin laadun seuranta, koekappaleiden käyttö ja veden laadun jatkuva mittaus voitaisiin aloittaa hyvin pian rakenteen valmistuttua, jolloin tiedot suunnittelun ja rakentamisen laadusta ovat vielä saatavilla.

Diplomityö Poutanen, Nina, Betonikorroosio vesihuollon allasrakenteissa, Syyt, seuraukset ja ratkaisut, Aalto yliopisto, 24.4.2023

Yhteenvetokalvot

Hankkeessa laadittu diplomityö ja yhteenvetokalvot löytyvät Vesihuoltolaitosten kehittämisrahaston hankerekisteristä: https://www.vvy.fi/ > Kehittäminen ja tutukimus > Hankerekisteri.