Pohja- ja hulevesi

vedentun-keutumaluku oli enintään yhdessä kolmesta koekappaleesta suurempi kuin yksi. Vedenpitävyy-den keskiarvo on ollut OL1-laitosyksikön osalta 0,24 ja vastaavasti OL2-laitosyksiköllä 0,21, pois lukien suojarakennusten näytteet.

3.2 Ympäristön ominaisuudet

järveä. Yleensä Suomessa pohjevedenpinta vaihtelee noin 1…2 metrin verran (Suomen Rakennusinsinöörien liitto, 2009, p. 19) vuodenaikojen mukaan. Kuvassa 18 nähdään, että lai-tospihalla pohjavesi on noin 0…4 metrin syvyydellä maanpinnasta. Keskimäärin pohjavedenpinta on laitospihalla kuitenkin noin 1-2 metrin syvyydellä. Tämä tarkoittaa laitosten koordinaatistossa noin tasoja +2,5 … + 1,5 metriä.

Kuva 18. Olkiluodon pohjavedenpinta (Posiva Oy, 2011, p. 97).

Kosteusrasitusta maan alla voi pohjaveden lisäksi syntyä maakerrosten huokostilan vesi-höyrystä. Suunnittelun lähtökohtana yleensä onkin, että huokostilan kosteuspitoisuus on 100 %.

Tällöin maaperä aiheuttaa rakenteeseen kosteusrasituksen. Rasitusta lisäävät myös vajovesien vaikutus. Vajovesi on painovoimaisesti alaspäin liikkuvaa vettä, joka on usein peräisin hulevesistä (Suomen Rakennusinsinöörien liitto, 2009, pp. 9,12). Pohjaveden ja maaperän aiheuttaman kos-teusrasituksen suuruus riippuu oleellisesti kuivatusjärjestelmän toiminnasta. Suunnitelmien mu-kaan kaikki rakenteet on salaojitettu ja seinien ulkopuoliset täytöt on tehty 16/32 sepelistä. Tällöin kapillaarista nousua ei pitäisi tapahtua, ja vedet siirtyvät salaojia myöden pois. OL1-laitosyksiköllä täytöt on kuitenkin tehty luonnon hiekasta, mikä oleellisesti kasvattaa kosteusrasitusta.

Rakenne voidaan jakaa kolmeen osaan maaperän kosteusolosuhteiden perustella. Oletetta-vasti noin tason + 1,5 m alapuolella rakenteet ovat jatkuOletetta-vasti pohjavedenpinnan alapuolella. Tä-män tason yläpuolella on noin metrin alue, jossa pohjaveden pinta voi vaihdella säännöllisesti.

Tällä alueella on myös huomioitava kapillaarinen nousu erityisesti OL1-laitosyksikön osalta. Hule- ja vajovedet vaikuttavat pääasiassa rakenteen ylimpään osaan, eli noin tasojen + 3,2 … + 2,5 m välille. Kuivatusjärjestelmällä voi olla suuri merkitys todellisten rasitusten muodostumiseen. Toi-miva järjestelmä pienentää oleellisesti rasituksia, kun rakenteet pysyvät kuivina. Kuivatusjärjes-telmän ongelmat taas saattavat aiheuttaa oletettuja suuremmat kosteusrasitukset. Todellinen kuva rasituksista saatiin selville kenttäkokeiden aikana. Asiaa on käsitelty luvussa 4.3.1.

Pohjaveden vaikutus riippuukin paljon salaojajärjestelmän toiminnasta. Maanalaisia seiniä ei ole pystysalaojitettu tai kosteuseristetty. Todennäköisesti pohjavesi liikkuu osittain rakenteen pin-taa myöden alaspäin. Tämä tarkoitpin-taa, että rakenteen ulkopinta on luultavasti jatkuvassa kosteus-rasituksessa. Paineellista pohjavettä ei pitäisi olla, joten vesi ei suoranaisesti pyri rakenteen si-sälle. Erityisesti pohjaveden alapuolisissa rakenteissa voidaan kuitenkin olettaa, että hydrataatio on päässyt hyvin pitkälle. Betonilla on lähes jatkuva kosteuslähde, jolloin rakenne ei pääse kui-vumaan pinnastaan. Tällöin sementin hydrataatio jatkuu pitkälle eikä esimerkiksi kuivumiskutis-tuminen aiheuta halkeilua.

Pohjaveden kemiallinen koostumus

Olkiluodon pohjavettä on jo rakentamisen aikana pidetty aggressiivisena. Työmaa-aineistosta ei kuitenkaan löydetty tarkempaa kuvausta tai selitystä tälle. Pohjaveden merkittävin betonia ra-sittava ominaisuus on sen sisältämät kemialliset aineet. Näitä ovat tyypillisesti esimerkiksi sulfaa-tit ja kloridit, jotka riittävän suurina pitoisuuksina voivat olla haitallisia betonille (Punkki, 2016).

Muita pohjavedessä tyypillisesti esiintyviä ja betonille haitalisia aineita esitetään taulukossa 5 raja-arvoineen. OL1- ja OL2-laitosyksiköiden salaojakuopista otettiin pohjavesinäytteet maalis-kuussa 2019. Näytteet analysoitiin TVO:n laboratoriossa ja tulokset esitetään taulukossa 6. Tu-losten lisäksi taulukossa esitetään mittauspaikkojen korkeustasot.

Taulukkoja vertaamalla voidaan määrittää pohjaveden kemiallinen rasitusluokka. XA-rasitus-luokan valinta riippuu ympäristön rasituksen aggressiivisuudesta taulukon 5 mukaisesti. Kun jon-kin aineen pitoisuus ylittää raja-arvon, saa ympäristö taulukon mukaisen rasitusluokan. Useam-man pitoisuuden ylittäessä raja-arvon, valitaan aina korkein rasitusluokka. Lisäksi, jos useampi pitoisuus osuu samaan luokkaa, niiden yhteisvaikutus nostaa luokkaa yhdellä. (Punkki &

Räisänen, 2017, pp. 23-28). Tuloksista nähdään, että sulfaatit ylittävät XA1 rasitusluokan raja-arvon kahdessa mittauksessa. Muiden aineiden pitoisuudet eivät ylitä raja-arvoja. Täten pohjave-den rasitusluokaksi voidaan olettaa XA1.

Taulukko 5. Pohjaveden kemiallisten rasitusten viitearvot ja rasitusluokat (SFS-EN 206, 2016)

Taulukko 6. Laitosalueen pohjavesianalyysi

Näytepaikka OL1, T1 OL1, T3 OL2, T1 OL2, T3

Kaivon taso [m] - 14,5 -11,5 -14,5 -11,5

Sulfaatti, SO4 (mg/l) 281 114 240 198

Magnesium (mg/l) 100 19 61 31

Ammonium, NH4 (mg/l) <0.02 <0.02 <0.02 0,05

Kloridi (mg/l) 1550 170 810 480

pH ( ) 8 8,1 7,9 7,7

Lämpötila (°C) 18,4 21,3 18,3 21

Taulukossa 5 on määritetty raja-arvot myös aggressiivisen hiilidioksidin osalta. Olkiluodossa ei kuitenkaan ole mittauksiin tarvittavia laitteita. Yksittäisiä mittauksia on tehty ainakin 1990-luvun vaihteessa Olkiluodon Voimalaitosjäteluolan rakentamisen yhteydessä. Luolan rakentamisen ai-kana aggressiivisen hiilidioksidin pitoisuus määritettiin kahdesta näytteestä noin tasolta - 38 m.

Mittausten pitoisuudet olivat 2,6 mg/l ja 17,6 mg/l. Näistä jälkimmäinen tulos ylittää raja-arvon.

Ylitys on kuitenkin maltillinen ja toisaalta hiilidioksidin yleistä tasoa tai rakentamisen vaikutusta siihen ei tunneta.

Aggressiivisen hiilidioksidin osalta rasitusluokkaa ei voida esitettyjen ja saatavilla olevien tie-tojen perusteella hylätä tai varmistaa. Suurin tunnettu pitoisuus Olkiluodon saarella ylittää XA1

raja-arvon. Lisäksi tutkimusten mukaan pohjavesissä voi tavanomaisesti esiintyä raja-arvon ylit-täviä pitoisuuksia (Karttunen & Tuhkanen , 2003, pp. 216-218; Ahonen, et al., 2008, p. 107).

Kuitenkin sekä Olkiluodon näytteessä että yleisesti Suomessa ylitykset ovat melko maltillisia. Var-sinkin, kun huomioidaan raja-arvon vaihteluväli 15…40 mg/l. Tästä syystä hiilidioksidin mahdolli-nen vaikutus huomioidaan kemiallisten rasitusten osalta, mutta rasitusluokkaa ei muuteta sulfaat-tien XA1:stä ylöspäin.

Näiden lisäksi pohjaveden alkalit ja kloridit voivat altistaa betonirakennetta vaurioille. Alkalit voivat ylläpitää ja kiihdyttää alkalikiviainesreaktiota (Pyy, et al., 2012, p. 7). Pohjaveden kloridit voivat sen sijaan altistaa rakenteita terästen korroosiolle. Taulukon 6 mukaan pitoisuudet ylittä-vätkin esimerkiksi betonipaaluille määritellyn kloridirasituksen raja-arvon 1000 mg/l. Tämä on luonnollista, sillä vastaavia pitoisuuksia pohjavesissä tavataan usein lähellä merenrantaa. Tästä syystä pohjavedelle altistuvien rakenteiden rasitusluokaksi asetetaan kloridien osalta XS2.

(Punkki & Mannonen, 2019; Karttunen & Tuhkanen , 2003, p. 198).

Hulevedet

Hulevedet, eli sade- ja sulamisvedet, rasittavat pääasiassa rakenteen yläosia. Tämän seu-rauksena rakenne altistuu jäätymis-sulamis rasitukselle sekä kastumis-kuivumis sykleille. Kastu-minen ja kuivuKastu-minen voivat johtaa kemiallisten yhdisteiden pitoisuuksien kasvuun betonin huo-koisissa. Toisaalta hulevesistä syntyvät vajovedet voivat pitää rakennetta myös pitkään kosteana.

Tämä kosteusrasitus voi altistaa rakennetta yleisesti ikääntymiselle. Hulevesille tyypillinen omi-naisuus on veden pehmeys, mikä voi aiheuttaa sementtikiven kalsiumyhdisteiden liukenemista.

Hiilidioksidia sadevesissä esiintyy yleensä noin 0,6 mg, minkä vuoksi sadevedet ovat usein hap-pamia ja pH luokkaa 4-5 (Karttunen & Tuhkanen , 2003, p. 257). Tämä happamuus voi joissain tapauksissa aiheuttaa sementtikiven turmeltumista. Etelä-Suomessa sadevedet sisältävät sul-faatteja yleisesti noin 4 - 6 mg/l (Karttunen & Tuhkanen , 2003, p. 258).