Vedlikehold og fornyelse av infrastrukturen i Norge

Transkript

1 Rallardagene, Narvik, mars 2008 Vedlikehold og fornyelse av infrastrukturen i Norge Dr. ing. Geir Horrigmoe Norut Teknologi A.S., Narvik geir@tek.norut.no

2 Innhold Infrastrukturens størrelse og betydning Infrastrukturens tilstand Armerte betongkonstruksjoner nedbrytningsmekanismer Reparasjoner av betongkonstruksjoner erfaringer Fremtidige behov og utfordringer

3 Den fysiske infrastrukturen i samfunnet Veier Jernbaner Flyplasser Havner Kaier Dammer Kraftstasjoner Kraftlinjer Bruer Industrianlegg Yrkesbygg Boliger Størstedelen av denne infrastrukturen er bygget i armert betong, som er vårt viktigste byggemateriale.

4 Infrastrukturens betydning 2/3 av all realkapital i Norge er knyttet til boliger, bygninger og anleggsinvesteringer. Fremtidig økonomisk vekst og utvikling er avhengig av en funksjonell, effektiv og pålitelig infrastruktur.

5 Infrastrukturens tilstand Siden infrastrukturen har så stor betydning for livskvalitet og økonomisk vitalitet i moderne samfunn, må vedlikehold og fornyelse av infrastrukturen gis høy prioritet. Hvor utbredt er forståelsen av disse sammenhengene? Hva vet vi om infrastrukturens tilstand og omfanget av de utfordringene vi står overfor?

6 American Society of Civil Engineers (ASCE) Karakterbok for U.S.A. s infrastruktur 2001: Gjennomsnittskarakter D+ Investeringsbehov $ 1, : Gjennomsnittskarakter D+ Investeringsbehov $ 1, : Gjennomsnittskarakter D+ Investeringsbehov uendret

7 Tilstanden for ulike kategorier av infrastrukturen Kategori Veier og bruer Kollektivtransport Luftfart Skoler Drikkevann Avløpsvann Dammer Fast avfall Farlig avfall Vannveier Energi Karakter D/C D+ D+ D D- D- D C+ D D D

8 Veibruer i U.S.A. På det amerikanske motorveinettet er det totalt ca bruer. I år 2000 var ca bruer (27,5 %) enten konstruksjonsmekanisk svekket eller hadde manglende funksjonalitet. En konstruksjonsmekanisk svekket bru er enten stengt eller har aksellastrestriksjoner pga at viktige konstruksjonselementer har omfattende skader. En bru har manglende funksjonalitet dersom den ikke er dimensjonert for nåværende trafikkvolumer og kjøretøystørrelser. Det vil koste $ 9,4 mrd. årlig over en periode på 20 år å eliminere alle skadene på veibruene.

9 Sammenhengen mellom infrastrukturens tilstand og kostnadene for samfunnet Person- og godstrafikken på veinettet øker dramatisk. Trafikk-korker representerer en årlig kostnad på $ 67,5 mrd. som følge av tapt produktivitet og unødvendig drivstofforbruk. Den gjennomsnittlige rushtiden øket med 18 minutter fra 1997 til 2000.

10 Bygninger Den norske bygningsmassen: Total bygningsmasse: 325 mill. m 2 Herav: boliger 210 mill. m 2 yrkesbygg 115 mill. m 2 Teknisk verdi: mrd. kr. Kostnader for å bringe bygningene opp til: a) dagens nivå mrd. kr. b) et akseptabelt nivå 250 mrd. kr.

11 Yrkesbygg i offentlig eie Staten: 12 mill. m 2 Fylker: 9 mill. m 2 Kommuner: 24 mill. m 2 Totalt: 45 mill. m 2 Teknisk verdi: 450 mrd. kr. Det offentlige forvalter en realkapital tilsvarende kr. per innbygger i landet. Årlige FDV-kostnader (400 kr./ m 2 ): 18 mrd. kr.

12 Armerte betongkonstruksjoner Viktige nedbrytningsmekanismer: Alkalireaksjoner Armeringskorrosjon

13 Forutsetninger for alkalireaksjoner Reaktivt tilslag Alkaliinnhold over kritisk verdi (3-5 kg/m 3 ) Vanninnhold (RH > 80 %) Reaktivt tilslag Alkalier Vann

14 Alkalireaksjoner Typisk rissmønster

15 Alkalireaksjoner Veggpilastrer

16 Armeringskorrosjon Innstøpt armering i betong er beskyttet mot korrosjon (ph-verdi 12,5 14,0). Passiveringen kan oppheves gjennom karbonatisering eller ved for høyt kloridinnhold i betongen. Under forutsetning av at det er tilstrekkelig tilgang på oksygen og fuktighet (RH > 65 %) ved armeringen kan korrosjon utvikles.

17 Lokale virkninger av armeringskorrosjon Redusert tverrsnitt av armeringen Dannelse av langsgående riss (sprekker) Redusert heft mellom armering og betong

18 Lokal korrosjon

19 Feltprøver - Ullasund bru

20 Heftfasthet - uttrekningsforsøk

21 Relative bond strength Heftfasthet av korroderte armeringsstenger Resultater fra laboratorieforsøk 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 Al-Sulaimani (1990),φ=10mm Cabrera (1992, 1996),φ=12mm Clark (1993),bottom cast,φ=8mm Rodriguez (1994), type3,top cast,φ=16mm Rodriguez (1994),type3,bottom cast,φ=16mm Lee (1996),φ=10mm Auyeung (2000), φ=19mm Ghandehari (2000),φ=19mm Shima (2001), type1,φ=22mm Auyeung ( 2001),φ=16mm Fang (2004),φ=20mm 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Corrosion, weight loss [%]

22 Heftfasthet 100 % Cracking Bond strength Degree of corrosion

23 Konstruksjonsmekaniske virkninger Redusert stivhet, økning av riss og forskyvninger (Bruksgrensetilstanden). Redusert bæreevne og sikkerhet (Bruddgrensetilstanden). Endret bruddform, fra duktilt bøyebrudd til sprøtt skjær- eller forankringsbrudd.

24 Brubjelke

25 Kaikonstruksjon

26 Kaipilar

27 Fase I: Synlige korrosjonsriss

28 Fase II: Avskalling av betong, synlig armering

29 Fase III: Tap av heft mellom armering og betong

30 Fase IV: Tap av heft mellom armering og betong, redusert betongtverrsnitt

31 Fem drept da motorveibru kollapset i Montreal 30. september 2006 Montreal bridge collapse: A case of criminal neglect

32 Utbedringstiltakenes levetid i praksis CONREPNET: 230 rehabiliteringsprosjekter i 11 forskjellige land i Europa; størstedelen utført Konstruksjonenes alder: år. Typiske skader: korrosjon, alkalireaksjoner, frost, sprekker Praktiske levetider for reparasjoner: 5 år: 80% 10 år: 45 % 25 år: 10 %

33 Reparasjon av betongkonstruksjoner De fleste eksisterende metoder har klare svakheter som medfører begrenset virkningsgrad og levetid, dvs. at de har utilfredsstillende effektivitet. Metodene er generelt kostnadskrevende, noe som bidrar til at nødvendige tiltak ofte blir utsatt og / eller mangelfulle, noe som etterhånden øker skadeomfanget. Det er behov for nyskapende, innovative utbedringsmetoder som gir øket effektivitet (prestasjon og levetid).

34 Ullasund bru; bygget 1969, revet 1998

35 Fremtidig behov for reparasjon og oppgradering av infrastruktur i armert betong en prognose Det eksisterer et stort, akkumulert behov for reparasjon av eksisterende betongkonstruksjoner (uheldigvis gjelder dette også relativt nye konstruksjoner). Vi må forberede oss på at nedbrytning av betongkonstruksjoner vil fortsette og at reparasjonsbehovet vil holde seg forholdsvis høyt i lang tid fremover. I overskuelig fremtid ses ingen enkle eller universelle metoder for å eliminere nedbrytningen av betongkonstruksjoner. Fortsatt mangelfullt vedlikehold og fremtidige klimaendringer vil forsterke problemene.

36 Utfordringer i det 21. århundre Den største utfordringen for betongindustrien i det 21. århundre er å kombinere et stort behov for fornyelse av infrastrukturen med trange offentlige budsjettrammer. Vi må utvikle et system for prestasjonsbaserte utbedringstiltak der nye metoder for inspeksjon, tilstandsanalyse og dokumentasjon er viktige ingredienser. Forvaltingen av infrastrukturen må bidra til å oppfylle kravene til en bærekraftig utvikling.

37 John Ruskin ( )

38 Common Law of Business Balance It's unwise to pay too much, but it's worse to pay too little. When you pay too much, you lose a little money - that's all. When you pay too little, you sometimes lose everything because the thing you bought was incapable of doing the thing it was bought to do. The common law of business balance prohibits paying a little and getting a lot - it can't be done. If you deal with the lowest bidder, it is well to add something for the risk you run, and if you do that you will have enough to pay for something better. Common Law of Construction?