Hagaløkka IV Sameie. Teknisk notat Tilstandsundersøkelse av heishus. Oslo, 18. oktober 2018

Transkript

1 Millab Consult a.s. Nybyggerveien 15 N-1084 Oslo, Norway Tel Fax e-post: millcon@online.no Hagaløkka IV Sameie Teknisk notat Tilstandsundersøkelse av heishus Oslo, 18. oktober 2018 Utført av: Millab Consult as Millab Consult as Iain Miller Glenn Miller 1.0 Innledning Millab Consult as har på oppdrag av Hagaløkka IV Sameie foretatt en betongteknisk undersøkelse av 6 heishus for Hagaløkka IV Sameie. Heishusene er lokalisert i toppen av to høyblokker tilhørende sameiet. Det er tre heishus på hver blokk. De midterste heishusene på hver blokk er 11 m lange, mens de øvrige fire er 6,4 m lange. Alle heishusene er omtrent 3 m brede og 2,8 m høye. Se foto 1 og foto 2. Det ble utført overdekningsmålinger, karbonatiseringsmålinger, kloridinnholdsbestemmelser, skaderegistrering, samt fotografering av relevante forhold. 2.0 Armeringskorrosjon i betong I frisk, ukarbonatisert betong beskyttes stålet mot korrosjon i kraft av sementens alkalinitet. Sement inneholder oksider og hydroksider av alkalie- og alkaliejordmetaller som gir fersk betong en ph på mellom 12 og 14. I dette alkaliske miljøet passiveres stålet ved overflatedannelsen av en oksidfilm som beskytter mot korrosjon. Oksidfilmen er stabil ved ph-verdier høyere enn 9.5 i kloridfattige miljøer. Korrosjon oppstår når den passiverende filmen brytes. Steder hvor filmen går i stykker blir anodiske, mens steder hvor filmen er intakt er katodiske. Sammen gir disse anodiske og katodiske steder opphav til korrosjon. 2.1 Karbonatisering Umettet betong er et porøst, gass- og vannåpent materiale. Betongens porer fylles delvis med luft, som fra naturens side inneholder små mengder med sure gasser. Fra vårt ståsted, er den viktigste av disse kullsyregass, (karbondioksid, CO 2). Betongen absorberer CO 2 som reagerer med sementens alkaliske stoffer. Reaksjonen er kjent som karbonatisering, og fører til et fall i ph. Når ph-verdien kommer ned til ca. 9.5, er ikke passivfilmen lenger stabil, og den går i stykker og eksponerer stålet for korrosjon. Ca(OH) 2 + H 2CO 3 CaCO H 2O Ukarbonatisert betong i Karbonatisert betong reaksjon med kullsyre og vann

2 2.2 Kloridinfisering I frisk, ukarbonatisert betong beskyttes stålet mot korrosjon som beskrevet forut. Dersom frisk betong kloridinfiseres, blir den passiverende oksidfilmen ustabil, og brytes ned. De steder hvor filmen nedbrytes blir anodiske, mens steder hvor filmen er intakt blir katodiske. Sammen gir disse anodiske og katodiske steder opphav til korrosjon. Stål omsluttet av karbonatisert betong har mindre toleranse ovenfor klorider enn stål omsluttet av ukarbonatisert betong. Kloridkonsentrasjonsgrensen for armeringskorrosjon i frisk, ukarbonatisert betong er ca. 0,4 % av sementvekten. I karbonatisert betong er grensen vesentlig lavere. 2.3 Betongskader som følge av armeringskorrosjon Volumet til rustproduktene som dannes når stål korroderer kan være 2 til 10 ganger det medgåtte stålvolumet. Volumøkningen kan gi et svelletrykk opp til 80 MPa, som er langt større enn betongens strekkstyrke, og som resulterer i oppsprekking og avskalling. I tilfelle kloridinitiert korrosjon kombinert med høy fukttilgang er det ikke sikkert at korrosjonen medfører avskallinger. Isteden løses stålet opp lokalt og danner groptæringer på ståloverflaten. 3.0 Prøvekart og måleresultater Det ble foretatt prøvetakning i totalt 18 prøvesteder markert P1 til P18, det ble boret ut minst to prøvehull i hvert prøvested. Prøvestedene er anvist i skisse 1, oppsummerte måleresultater fra prøvetakningen er presentert i tabell 1 og rådata er presentert i tabell 2 i vedlegg 1. Skisse 1: Prøvekart med stedanvisninger. Heishusene er markert H1Ø til H3Ø for heishus i østre blokk, og H1V til H3V for heishus i vestre blokk. Blokkene er omtrent 47 m lange og 13 m brede. Heishus H1V og H3V kunne ikke undersøkes på kortsidene, samt de sidene der mobilsenderne er lokalisert. Mobilsenderne forhindret prøvetakning da det ikke er tillatt å oppholde seg lengre enn 3 minutter foran disse. 2 av 12

3 Tabell 1: Oppsummerte måleresultater for alle heishus. Heishus Gj.snitt OD 1 Gj. snitt KD 2 % Cl 3 % Korrodert armering i prøvehull H1Ø ,03 0 % H2Ø ,03 30 % H3Ø ,02 50 % H1V % H2V ,16 45 % H3V % 1 Betongoverdekning i mm. 2 Karbonatiseringsdybde i mm. 3 Kloridinnhold i % av sementvekt. Det er antatt 350 kg sement per kg betong, altså et forhold på omtrent 1: Heishusenes tilstand 4.1 Armeringsmengde Betongoverdekningsmålingene viser at det er lite armering, eller at armeringen ligger dypt i de østre heishusenes vegger. Dette ble påvist i minst halvparten av de østre heishusenes veggareal på 185 m 2. Armering ble hovedsakelig påvist rundt vinduer og dører, samt stedvis på kortveggene. Heishusene på den vestre blokken kunne ikke undersøkes fullstendig grunnet mobilsenderne, men heishus H2V på den vestre blokken hadde mye armering som var systematisk ført. Det bør derfor antas at armeringsmengden i de vestre heishusene er større enn i de østre heishusene. Den gjennomsnittlige betongoverdekningen til armeringen er forskjellig for de seks heishusene. Heishusene i den vestre blokken har mindre betongoverdekninger enn heishusene på den østre blokken. Se tabell Armeringens tilstand De gjennomsnittlige karbonatiseringsdybdene er mindre enn de gjennomsnittlige overdekningene for alle heishusene. Det er dog registrerte flere steder der armeringen er i kontakt med karbonatisert betong. Det ble påvist korrosjon på armeringen inntil 50 % av prøvehullene der armering ble eksponert, avhengig av heishus. Se tabell 1, samt tabell 2 i vedlegg 1. Se også foto 5 til foto 9. Det ble utboret 4 støvprøver for bestemmelse av saltinnhold. Det ble tatt en prøve i hvert av de østre heishusene, samt en i heishus H2V. Prøvene viser at det er lite til ingen klorider i de østre heishusene. Innholdet i heishus H2V er forhøyet, men under korrosjonsgrensen på 0,4 % Cl av sementvekten. De øvrige heishusene på vestblokken antas dermed å ha et kloridinnhold på opp mot 0,2 % Cl av sementvekten. 4.3 Øvrige funn, samt skademengde Heishusene er malt med en filmdannende organisk maling. Malingens årgang er ukjent og det bør foretas miljøgiftkartlegging av denne i et eventuelt rehabiliteringsprosjekt. Miljøgiftpåvisning er etter byggeteknisk forskrift (TEK17) lovpålagt ved alle rehabiliteringsarbeider. Dette kan utføres i prosjektet. Betongen er påført puss rundt dører og vinduer, og med varierende tykkelse på veggflatene. Støpesår og støpeskjøter er også pussfylte. Pussen er svak og bør fjernes i et eventuelt rehabiliteringsprosjekt. Se foto 4. Det ble registrert en del betongskader som følge av korroderende armering, men en komplett opptelling kunne ikke utføres siden pussen skjuler skader. Heishusene er dårlig isolert og det mistenkes kondensdannelse på innsiden av heishusene. Det mistenkes også at vann lekker inn gjennom tekkingen på taket til heishus H3Ø og/eller gjennom krakelert tekking på sørveggen. 3 av 12

4 Heishus H1V og H3V har mobilsendere tilhørende Telenor montert på taket. Det er forbudt å oppholde seg foran disse i mer enn 3 minutter og på selve taket i mer enn en halv time. Disse må skrus av eller demonteres før et rehabiliteringsprosjekt. Se foto Konklusjoner Heishusene er stedvis lite armert, men armeringen er delvis i kontakt med karbonatisert betong de steder overdekningen er liten. Korrosjon er innledet som følge av karbonatiseringen. Det påviste saltinnholdet medfører ikke korrosjon på armering i ukarbonatisert betong, men bidrar til økt korrosjonsrisiko i karbonatisert betong. Dette gjelder spesielt heishus H2V. Det ble registrert en del skader, men det fulle skadeomfanget er ukjent grunnet puss som skjuler skader. Armeringsmengden i heishusene varierer som innebærer at utbedringsmetoden som egner seg best også varierer. Et rehabiliteringsprosjekt bør derfor ta høyde for disse usikkerhetene og metodevalget bør styres underveis i prosjektet. 6.0 Beskrivelse av mulige utbedringsmetoder 6.1 Mekanisk reparasjon Mekanisk reparasjon av betong betyr at dårlig utstøpt betong, karbonatisert eller kloridinfisert betong fjernes fra armeringen ved utmeisling. Konstruksjonene repareres ved å fylle meislingssårene med reparasjonsmørtel. Norsk standard, NS 3420 kapittel LY, beskriver tre forskjellige typer mekanisk reparasjon, henholdsvis forenklet, begrenset, eller fullstendig mekanisk reparasjon. Sistnevnte er ikke aktuell her. Forskjellene mellom dem og deres ulike anvendelsesområder er her forklart: Forenklet mekanisk reparasjon skal kun benyttes i kombinasjon med elektrokjemisk passivering av armeringen, eller katodisk beskyttelse av armeringen. Metoden benyttes til å utbedre eksisterende skader i betongen uten å fjerne betong som er intakt. De elektrokjemiske metodene skal senere stanse korrosjonen på armeringen som er årsaken til skadene, og det er derfor ikke nødvendig å fjerne karbonatisert eller kloridinfisert betong. Forenklet mekanisk reparasjon gir liten inngripen i konstruksjoner, og støy fra meisling begrenses til et minimum. Begrenset mekanisk reparasjon kan benyttes dersom deler av armeringen befinner seg i karbonatisert betong, samtidig som størstedelen av armeringen ligger dypere, og er godt beskyttet av alkalisk betong. Prinsippet er å starte meislingen av betongen i skadestedene, og fortsette oppmeislingen langs armeringen til den svinger inn i alkalisk betong. Dersom det slurves med å følge all armeringen til den svinger inn i alkalisk betong blir levetiden kortvarig. Ofte gir metoden gjennomsnittlige levetider fra 8 til 12 år, og årsaken er at metoden benyttes feil. Metoden egner seg ikke dersom mye av armeringen er omsluttet av karbonatisert betong fordi meislingsomfanget nødvendigvis blir omfattende, og fordi det er både omfattende og vanskelig å kvalitetssikre at all karbonatisert betong blir meislet bort fra armeringen. Begrenset mekanisk reparasjon skal ikke benyttes dersom betongen er kloridinfisert. 6.2 Elektrokjemisk passivering elektrokjemisk realkalisering av karbonatisert betong Eksisterende skader i betongen utbedres ved forenklet mekanisk reparasjon. Det etableres et strømfelt mellom en midlertidig anode og armeringen. Anoden monteres på betongoverflaten og omsluttes av en cellulosemasse fuktet med en alkalisk væske bestående av kaliumkarbonat oppløst i vann. Strømfeltet resulterer i transport av den alkaliske væsken inn i porene i betongen og frem til armeringsstålet. Strømmen som passerer mellom anoden og armeringen resulterer i elektrolyse av vann som produserer en høyalkalisk sone rundt armeringsstålet. Resultatet er passivering av armeringen, og en permanent endring av betongens kjemiske miljø fra å være korrosiv til å være korrosjonsbeskyttende. Selve behandlingen tar normalt 4 til 6 dager, men behandlingstider opptil 12 døgn forekommer. Etter endt behandling fjernes anodenett og cellulosefiber, og overflatene rengjøres. Flatene kan pusses, og/eller males med en sement- eller silikatbasert maling. 4 av 12

5 Det vil være nødvendig å måle elektrisk armeringskontinuitet for å bekrefte om denne må utbedres for at behandlingen skal bli vellykket. Det kan bli nødvendig å installere tilleggskontakter gjennom små borehull dersom man skal unngå å frilegge armering for å foreta elektrisk sammenkobling. 6.3 Elektrokjemisk passivering elektrokjemisk kloriduttrekk av saltinfisert betong Eksisterende skader i betongen utbedres ved forenklet mekanisk reparasjon. Det etableres et strømfelt mellom en midlertidig anode og armeringen. Anoden monteres på betongoverflaten og omsluttes av en cellulosemasse fuktet med rent vann. Strømfeltet resulterer i transport av kloridioner frem til det midlertidige anodenettet. Strømmen som passerer mellom anoden og armeringen resulterer i elektrolyse av vann som produserer en høyalkalisk sone rundt armeringsstålet. Behandlingsvarigheten er betydelig lengre enn for realkalisering ettersom strømmengden som må leveres for å produsere en langtidsbestandig alkalisk sone rundt armeringen er betydelig større. Behandlingstiden er normalt minst 4 uker, og kan i enkelte tilfeller være 8 til 12 uker. Resultatet er passivering av armeringen, og en permanent endring av betongens kjemiske miljø fra å være korrosiv til å være beskyttende. Etter endt behandling fjernes anodenett og cellulosefiber, og overflatene rengjøres. Flatene kan pusses og males med de fleste produkttyper. Metoden vil medføre boring i vegger for innfesting av anodenett. Det kan ikke anvendes trelekter fordi den alkaliske væsken vil løse opp ligninet i treverket som vil medføre at betongen misfarges. Det bør brukes festemidler av plast. Det vil være nødvendig å måle elektrisk armeringskontinuitet, som vil si at all armering er i elektrisk kontakt, for å stadfeste om denne må utbedres for at behandlingen skal bli vellykket. Det vil også bli nødvendig å installere tilleggskontakter gjennom små borehull dersom man skal unngå å frilegge armering for å foreta elektrisk sammenkobling. 7.0 Rådgivning 7.1 Fjerning av puss Det er nødvendig å fjerne all puss før betongen kan rehabiliteres. Det bør påregnes at alle overflater er påført en tynnpuss. 7.2 Østre heishus H1Ø til H3Ø De østre heishusene er lite armert, er fri for klorider og skademengden forventes å være liten. Disse heishusene anbefales dermed å utbedres ved begrenset mekanisk reparasjon. Det bør allikevel foretas en nøyere kontroll av armeringsmengden i prosjektet. Hvis armeringsmengden er høy i enkelte vegger, kombinert med et større skadeomfang, anbefales det isteden å utføre elektrokjemisk realkalisering i kombinasjon med forenklet mekanisk reparasjon på disse veggene. Det gjøres her oppmerksom på at utbedring av 2-3 skader med begrenset mekanisk reparasjon har omtrent samme kostnad som 1 m 2 med elektrokjemisk realkalisering. 7.3 Vestre heishus Heishus H1V og H3V Det antas at armeringsmengden og skadeomfanget er tilsvarende som for de østre heishusene og de samme anbefalingene gitt for de gjelder her. Det bemerkes dog at heishus H2V hadde et forhøyet innhold av klorider. Det anbefales dermed at ytterligere kloridinnholdsbestemmelser foretas i disse heishusene som en del av rehabiliteringsprosjektet. Skulle klorider påvises også i disse heishusene gjelder anbefalingene gitt i kapittel for heishus H2V Heishus H2V Det ble påvist et forhøyet innhold av klorider i den ene veggen i heishus H2V. Ytterligere prøvetakning bør utføres av de øvrige veggene før utbedring foretas. Kloridholdig betong skal ikke utbedres ved begrenset mekanisk reparasjon. 5 av 12

6 Siden det er påvist mye armering i den kloridinfiserte veggen bør denne behandles med et kortvarig elektrokjemisk kloriduttrekk etterfulgt av elektrokjemisk realkalisering. Betongskader utbedres ved forenklet mekanisk reparasjon. Kostnader til utbedring av armeringskontinuitet må i så fall påregnes. Hvis de øvrige veggene er kloridfrie gjelder anbefalingene gitt for de østre heishusene. Det gjøres igjen oppmerksom på at armeringsmengde og skadeomfang bør vurderes før begrenset mekanisk reparasjon utføres. Det kan bli mer kostnadseffektivt å benytte elektrokjemisk realkalisering hvis det påvises en stor armeringsmengde og/eller skadeomfang Alle heishus All armering der overdekning er mindre enn 5 mm bør overdekningen økes til minst 10 mm. Slik overdekningsøkning kan utføres lokalt. Det kan være aktuelt å etterisolere heishusene utvendig for å forhindre kondensdannelse på innsiden av heishusene. Slik etterisolering kan dog gjøres i ettertid hvis kondensproblemer påvises etter at all tekking er utført. Uansett anbefales det å fornye overflatebehandlingen på heishusene. Oslo, 18. oktober 2018 Oslo, 18. oktober 2018 Glenn B. S. Miller Iain H. B. Miller 6 av 12

7 Vedlegg 1 Måledata Tabell 2: Måledata for alle heishus. Overdekningsmålingene er en kombinasjon av både covermetermålinger og fysiske målinger med tommestokk. Prøvested Hull Sted OD (mm)* KD (mm)* % Cl av sementvekt** Armering i prøvehull? Korrodert? 1 1 H1Ø , H1Ø H2Ø , H2Ø H2Ø H3Ø ,02 Ja Ja 3 2 H3Ø Ja Ja 4 1 H1Ø H1Ø H2Ø Ja Ja 5 2 H2Ø H2Ø Ja Ja 6 2 H2Ø Ja Nei 6 3 H2Ø H2Ø H2Ø H3Ø Ja Nei 8 2 H3Ø H3Ø H3Ø H2V ,16 Ja Ja 10 2 H2V Ja Ja 11 1 H2V Ja Nei 11 2 H2V H1V Ja Nei 12 2 H1V H2V H2V H2V H2V Ja Nei 16 1 H2V H2V 25 5 Ja Nei 17 2 H2V H3V H3V 20 Gjennomsnitt: ,06 *Røde verdier viser at karbonatiseringsdybden er større enn overdekningen. **Rød tekst = høy korrosjonsrisiko. Oransje tekst = lite til middels korrosjonsrisiko. Grønn tekst = ingen til lite korrosjonsrisiko. 7 av 12

8 Vedlegg 2 Fotovedlegg Foto 1: Heishus H1Ø. Det er 4 heishus av denne typen, to på hver blokk. Puss rundt vinduer og dører, samt stedvis på veggenes overflater er dårlig og svak. Foto 2: Heishus H2Ø. Det er 2 heishus av denne typen, to på hver blokk. Heishus H2V på vestblokken har et tilbygg som vanskeliggjør tilkomst. Puss rundt vinduer og dører, samt stedvis på veggenes overflater er dårlig og svak. 8 av 12

9 Foto 3: Heishus H1V (avbildet) og H3V på den vestre blokken har mobilsendere montert på taket. Foto 4: Puss rundt dører og vinduer kan være svak og bør utbedres i et eventuelt prosjekt. 9 av 12

10 Foto 5: Prøvehull i prøvested P3 viser at korrosjon er innledet grunnet karboantisert betong. Betongen er påført en ph indikator. Karboantisert betong blir fargeløs, men karboantisert betong får en rosa farge ved påsprøytning av ph-indikatoren. Foto 6: Prøvehull i prøvested P5. Armeringen ligger delvis i karbonatisert betong (fargeløs) og korrosjon er innledet. Den rosa fargen indikerer at betongen er der ukarbonatisert. 10 av 12

11 Foto 7: Prøvested P9. Armering ble ikke avdekket i prøvehullene, men covermetermålingene gav overdekningsverdier på 15 mm og 17 mm. Karbonatiseringsdybden ble målt til 20 mm og 25 mm. Armeringen i dette området ligger dermed i karbonatisert betong. Foto 8: Prøvehull i prøvested P10. Betongen er karboantisert og korrosjon er innledet. 11 av 12

12 Foto 9: Prøvehull i prøvested P17. Betongen er lite karbonatisert og armeringen er fri for korrosjon. 12 av 12