Arktinen betonitekniikka: Esitutkimus

Tutkimuksen tarkoituksena on koota yhteen kirjallisuudesta löytyvä tietous betonirakentamisesta arktisissa olosuhteissa. Arktisilla alueilla vallitsevat ilmastolliset olosuhteet vaikeuttavat ja hidastavat betonirakentamista. Nykyinen betoniteknologia mahdollistaa kaitenkin betonoinnin myös kovassa pakkasessa. Rakentamiskustannukset ovat yleensä 3...4-kertaiset verrattuna normaaleihin olosuhteisiin. Betonin osa-aineiden soveltuvuus arktisiin olosuhteisiin on varmistettava. Jäämeren ranta-alueilla ja arktisilla suoalueilla on syytä kiinnittää huomiota erityisesti betonin aineosana käytettävän veden suolapitoisuuteen. Erikoistapauksissa voidaan vettä hankkia jopa jäästä sulattamalla. Sementin ongelmat liittyvät lähinnä sen kuljetukseen ja varastointiin. Kiviaines voidaan joko tuoda muualta, kaivaa, räjäyttää ikiroudasta tai imuruopata vesistöjen pohjasta. Lisäaineina käytetään kiihdyttimiä, notkistimia, huokostimia ja jäätymispistettä alentavia aineita. Arktisissa olosuhteissa on syytä pyrkiä mahdollisimman nopeaan jäätymislujuuden ja muottienpurkulujuuden saavuttamiseen. Tämä saavutetaan nopeasti kovettuvan sementin käytöllä, osa-aineiden korkealla lämpötilalla ja betonoidun rakenteen lämpökäsittelyllä. Betonimassan keskilämpötila laskee autokuljetuksen aikana vain muutamia asteita. Massan pinnan on oltava suojattu pintakerroksen jäätymisen estämiseksi. Työmaalla tapahtuvissa siirroissa on syytä kiinnittää huomiota erityisesti betonimassan vastaanottopaikan tuulensuojaukseen sekä vastaanotto- ja siirtokaluston suojaukseen niiden käytön välisinä aikoina. Siirron yhteydessä voidaan massaa myös lämmittää. Teräksen haurastuminen estää nosturisiirrot yli -40°C pakkasilla. Betonointia valmistelevissa töissä on erityistä huolellisuutta noudatettava raudoituksen käsittelyssä, taivutuksissa ja hitsauksissa sekä muottien ja muiden betonimassan vastaisten pintojen puhdistuksessa ja lämmityksessä. Betonoinnissa on tärkeätä keskeytysten välttäminen ja betonoinnin päättyessä tai keskeytyessä nopea lämmöneristys ja lämmityksen aloitus. Ympärillä olevan ilman ja betonin lämpötilaero saattaa olla yli 100oC. Yleisinä näkökohtina korostuvat riittävän lämmitystehon lisäksi lämpötilaerojen minimointi valun keski- ja reuna-alueiden välillä sekä liian nopeiden lämpötilamuutosten välttäminen. Muottienpurkuvaiheessa on kiinnitettävä huomiota lämpötilan muutoksen hallintaan ja etenkin ohuiden rakenteiden liiallisen kuivumisen estämiseen. Elementtien valmistaksessa aiheuttavat ongelmia korkeat lämmityskustannukset, aineosien hankinta sekä suuri lämmitetyn viimeistely- ja varastotilan tarve. Elementtien tulee olla nopeasti ja helposti asennettavia. Suuret ja keveät elementit, esim. tilaelementit, soveltuvat hyvin. Elementtien juotossaumauksessa voidaan käyttää lämmöneristysmenetelmää, sähköistä vastuslämmitystä, rakenteen rajoittaman ilmatilan lämmitystä, saumausbetonin jäätymispisteen alentamista lisäainein tai sallia saumausbetonin jäätyminen. Terästen hitsaus on elementtien liitosmenetelmänä hankala kylmissä olosuhteissa. Muista liitostyypeistä soveltuvat parhaiten pultti- ja kitkaliitokset.