Bestandighet bergbolter

Transkript

1 Bestandighet bergbolter - Fagdag Varige konstruksjoner - Tilstandsutvikling tunneler

2 Bestandighet bergbolter Tilstandsutvikling Tunneler Levetid bolter, sprøytebetong, vann- og frostsikring, vifter kabelbruer, innstallasjoner ulike miljø Innsamling av resultater bergsikringsbolter Vardøtunnelen Oslofjordtunnelen Førretunnelen Bømlafjordtunnelen Fløyfjelltunnelen Flere Vann- og frosthvelv med oppheng Utarbeidet en lærebok om korrosjonsbeskyttelse i tunneler Foto fra Bømlafjord bak Vann-og frost. Christian Rønneberg Aas- Jakobsen

3 Bestandighet bergbolter Generelt Delprosjektet hører inn under Tilstandsutvikling tunneler, ledet av Alf Kveen Delprosjekt Tilstandsutvikling bolter ble ledet av Karen Klemetsrud. Bakgrunn: lære mer om bestandighet til bolt av ulike stålkvaliteter og korrosjonsbeskyttelse Hovedmålsetning: tilrettelegge for å undersøke tilstandsutviklingen til bolter i et aggressivt miljø over tid Aktiviteter: Videreføre eksisterende testfelt for bergbolter i Vardøtunnelen Opprette testfelt for bergbolter i Oslofjordtunnelen Prøving av tidligfasthet til boltmørtel med ulike herdebetingelser

4 Bestandighet bergbolter Rapporter

5 Bestandighet bergbolter Etablering av testfelt for bolter i Vardøtunnelen Vardøtunnelen - undersjøisk tunnel på Europaveg 75 i Finnmark Testfeltet ble etablert før tunnelen åpnet for trafikk i bolter med ulik materialsammensetning og geometri Bolter er utplassert løst i bolthull og er lett tilgjengelige for inspeksjon Miljø i testfelt 2,21g/l (sjøvann)

6 Bestandighet bergbolter Oppfølging av testfeltet Feltet ble inspisert sommeren 1988, høsten 1989, høsten 1992 og september 2011 etter hhv. 7, 11 og 30 års eksponering Det er gjort visuelle observasjoner, boltene er veid og beleggtykkelser er målt Resultatene er rapportert av Karen Klemetsrud

7

8 Bestandighet bergbolter Foreløpig konklusjon forsøksfelt Vardø Etter 30 års eksponering i det som kan betegnes som et svært korrosivt miljø, så har de tre gjenværende originale boltene klart seg relativt bra og styrken til disse boltene er antakelig i liten grad redusert. Ut fra et svært begrenset grunnlagsmateriale kan det se ut til at tykkelsen på pulverlakken har innvirkning på levetid, der tykkere pulverlakk gir bedre korrosjonsbeskyttelse.

9 Bestandighet bergbolter Videreføring av testfelt i Vardøtunnelen I 2013 ble det plassert ut 5 nye bolter i tillegg til 3 «opprinnelige» To typer rustfrie bolter: Syrefast stål (EN ) Rustfritt stål Seks kamstålbolter med følgende korrosjonsbeskyttelse: Ubehandlet Varmforsinket (VF) VF og belagt med ett lag blank epoksy VF og belagt med ett lag grå epoksy VF og belagt med ett lag epoksy (60 µm) VF og belagt med ett lag epoksy (90 µm)

10 Bestandighet bergbolter Etablering av testfelt for bolter i Oslofjordtunnelen Oslofjordtunnelen er en undersjøisk tunnel på Riksveg 23 og krysser Oslofjorden mellom Hurum kommune i Buskerud og Frogn kommune i Akershus. Testfelt etablert på tilsvarende måte som i Vardøtunnelen

11 Bestandighet bergbolter Utplasserte bolter i Oslofjordtunnelen To typer rustfrie bolter: Syrefast stål (EN ) Syrefast stål (EN ) Seks typer kamstålbolter utplassert 1) som levert, 2) med påførte skader eller 3) omhyllet av boltemørtel: Ubehandlet Varmforsinket (VF) VF + ett lag epoksy (60 µm) VF + ett lag epoksy (90 µm) VF og påført skade ned til underliggende stål VF + ett lag epoksy (60 µm) og påført skade ned til underliggende stål Ubehandlet og omhyllet av boltemørtel VF og omhyllet av boltemørtel VF + ett lag epoksy (60 µm) og omhyllet av boltemørtel

12 Bestandighet bergbolter Førretunnelen Rogaland 307 m lang land tunnel Bygget i starten av 1980 årene ÅDT Bolt fra profilutvidelse 2013 Foto Statens vegvesen

13 Bestandighet bergbolter Førretunnelen Rogaland 21 gyste bolt, 19 uten skader utenom gjengeparti. Kamstål Ø varmgalvanisert Varierende korrosjon/rust på utstikkende gjengeparti, kule og mutter. Varierer fra ingen til noe. Galvaniseringen flakner av på områder Restlevetiden er lang. Lengst for boltestamme kortest for gjengeparti

14 Bestandighet Bømlafjordtunnelen gyst bergsikringsbolt E39, undersjøisk tunnel 7888 m Åpnet i desember 2000 Gysemassen hefter ikke til boltene Foto og undersøkelser Carl Lewin

15 Bestandighet bergbolter Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler Erfaringer fra innsamlet materiale og vurdering av tilstanden til metaller og utførelse tilsa at det var hensiktsmessig å utarbeide en «Lærebok i korrosjonsbeskyttelse i tunneler». Utarbeidet av Ole Øystein Knudsen, Sintef Materialer og kjemi på oppdrag fra VK

16 Bestandighet bergbolter Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler Den er ment for alle som en enkel tilnærming til korrosjonsproblematikken som vi har i tunneler. Grunnlaget for vurderingene er skaffet for en stor del av ansatte eller innleide i Statens vegvesen Gir konkrete råd om valg av metaller i forskjellige eksponeringsmiljø Foto Karen Klemetsrud Strynefjellet Endeforankret svartstålbolt 1977

17 Bestandighet Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler Innholdsfortegnelse Relevante korrosjonsformer Korrosjonsbeskyttelse Eksponeringsmiljø i tunneler Korrosjonserfaringer med materialer i tunneler Bergsikringsbolter og beslag/ bolter for vann-og frostsikring Lysarmaturer og kabelbruer Vifter Nød-kiosker, skiltbokser, skiltrammer Pumpehus Anbefalte materialer/belegg

18 Eksponeringsmiljø Tabell 2 Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler Eksponeringsmiljø i tunneler Tørt Trafikkrom Fuktig Trafikkrom Landtunneler Undersjøiske tunneler Tunneler i alunskifer og kisholdige bergarter Innkjøringssoner Bak vann- og frostsikring Landtunneler Undersjøiske tunneler Tunneler i alunskifer og kisholdige bergarter

19 Bestandighet bolter

20 Miljø Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler Bolter som er inngyst i sementmørtel vil ha lang levetid da stålet beskyttes av høy Ph. Også ufullstendig gyst bolt vil ha lang levetid så sant det ikke er utskifting av vannet i borhullet. Utenfor borhullet vil det være et annet miljø for bolten med plate, kule, mutter og gjenger Endeforankrede bolter i saltvannsonen vil miste sin funksjon når plate, kule, mutter og gjenger er rustet bort.

21 Bestandighet, bolt Krav til korrosjonsbeskyttelse, forslag Alle forankringsbolter og festedetaljer av stål skal varmforsinkes og pulverlakkeres eller være av type , eller rustfritt stål i henhold til NS-EN [kilde 1]. I saltvannsonen for undersjøiske tunneler skal det benyttes varmforsinket og pulverlakkert stål eller rustfritt stål av type I øvrige tunneler skal det benyttes varmforsinket og pulverlakkert stål eller rustfritt stål av type eller

22 Bestandighet bolt Forslag til krav til varmforsinking og ståldeler: Varmforsinking skal utføres og dokumenteres iht. NS-EN ISO 1461 [kilde 2] Bolter med diameter 16 mm, samt festemateriell: Midlere tykkelse min. 55 μm Lokal tykkelse min. 45 μm Bolter med diameter 20 mm: Midlere tykkelse min. 70 μm Lokal tykkelse min. 60 μm

23 Bestandighet, bolt Krav til korrosjonsbeskyttelse, forslag Pulverlakkering Pulverlakkering skal utføres og dokumenteres iht. til NS-EN [kilde 3]. Krav til prøveomfang og antall målinger av lakktykkelse er iht. NS-EN ISO 1461 En enkeltmåling er ett målepunkt, lokal tykkelse er gjennomsnitt av minst 5 enkeltmålinger og midlere tykkelse er gjennomsnitt av de lokale tykkelsene Tykkelsesmåling av pulverlakk gjøres ved å ta ut tverrsnitt. På bolt skal tverrsnittet tas i boltens omkrets og tykkelsesmålingene fordeles jevnt rundt omkretsen. På en flate skal tverrsnittet være 60 mm langt, og målingene gjøres med 10 mm mellomrom

24 Bestandighet, bolt Krav til korrosjonsbeskyttelse, forslag Pulverlakkering Med mindre bolter blir eksponert i sementmørtel, skal skader i belegget på bolter og festemateriell repareres. Skadene repareres med to-komponent epoksymaling iht. lakkprodusentens prosedyrer. Skader inkluderer bl.a. kuttflater på avkappede bolter, hengemerker fra pulverlakkering, nålestikk i pulverlakken og nupper/askerester i sinkbelegget som penetrerer pulverlakken

25 Bestandighet, bolt Krav til korrosjonsbeskyttelse Krav til pulverlakktykkelse, forslag: Bolter med diameter 16 mm: Midlere tykkelse min. 55 µm Lokal tykkelse min. 45 µm Enkeltmåling min. 20 µm Bolter med diameter 20 mm, samt festemateriell: Midlere tykkelse min. 70 µm Lokal tykkelse min. 60 µm Enkeltmåling min. 25 µm

26 Bestandighet Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler Gjenger og utstikkende plate, skive og mutter er utsatte for korrosjon og kan med fordel dekkes til med et korrosjonsbeskyttende middel eller sprøytebetong, gysemasse Vanskeligste miljø er i saltvannsdelen av undersjøiske tunneler bak vann og frostsikringshvelvet. Her må en påregne kortere levetid på bolt hvis den er korrosjons beskyttet ihht R761. For lengere levetid må en kanskje velge andre ståltyper.

27 Bestandighet Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler Rustfrie materialer

28

29 Bestandighet bolter Rapport Korrosjonsbeskyttelse i tunneler

30 Bestandighet Nytt FoU-prosjekt Eksponeringsmiljø i tunneler nytt FoU prosjekt for å sjekke ut hvilke miljøer som er i tunnelene. Sette ut stålplater og ha dem eksponert 1 år. Sammenlikne med tabell 2

31 Bestandighet bolt Konklusjon Riktig bolting i tunnelbygging krever: Velge riktige materialer i forhold til miljø Riktig utførelse Ikke blande materialer som ikke er galvanisk adskilt Galvanisert og pulverlakkerte bolter kan brukes til «alt» men det krever at beleggene er skadefrie evt. reparert Gysing av bolt gir lang levetid. Viktig med riktig utførelse Levetid utstikkende bolteende med tilbehør har høyere korrosjonshastighet. Gyst kamstålbolt uten plate skive fungerer også om yttre del forsvinner. Det gjør ikke endeforankret bolt. Alternativt kan det velges rustfrie materialer som vist i tabell

32 Bestandighet bolter Foto Carl Lewin Tilstandsutvikling tunneler viser muligheter til å få riktig levetid til metaller og bolter i tunneler ved bevisste valg Miljø Materialvalg Kunnskap Utførelse Takk for meg