Vaikuttaako säänkestävän teräksen valumavesi veden laatuun?

Säänkestävän teräksen pinnalle muodostuu suojaava patinakerros, joka pidentää rakenteen käyttöikää ja vähentää huoltotarvetta. Patinan kehittyessä säänkestävän teräksen pinnalta voi alkuvaiheessa huuhtoutua ruskehtavaa valumavettä. Ruskehtava valumavesi on pääasiassa patinan muodostumisen alkuvaiheeseen liittyvä ilmiö, joka vähenee suojaavan patinakerroksen kehittyessä. Koska ilmiö on helposti havaittavissa, herää usein kysymys siitä, voiko sillä olla vaikutusta veden laatuun.

KTH:n (Kungliga Tekniska Högskolan) ja SSAB:n tutkijoiden toteuttamassa tutkimuksessa tätä kysymystä tarkasteltiin sekä vuoden mittaisissa kenttäkokeissa Tukholmassa että kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa.

Tutkijat selvittivät raudan sekä säänkestävissä teräksissä yleisesti käytettävien seosaineiden, kuten kromin (Cr), kuparin (Cu), mangaanin (Mn) ja nikkelin (Ni), vapautumista ympäristöön.

Tutkimuksen mukaan seosaineiden vapautuminen oli hyvin vähäistä. Havaitut määrät liittyivät pääasiassa altistuksen alkuvaiheeseen sekä muodostuvan patinan uloimpiin pintakerroksiin.

Tulokset osoittavat, että valumaveden ruskehtava väri säänkestävän teräksen käytön alkuvaiheessa ei välttämättä ole yhteydessä merkittävään seosaineiden vapautumiseen.

KTH:n ja SSAB:n tutkimuksessa havaittiin, että säänkestävän teräksen valumavesi voi käyttöönoton jälkeen alkuvaiheessa olla näkyvästi ruskehtavaa, mutta seosaineiden, kuten kromin, kuparin, mangaanin ja nikkelin, vapautuminen on vähäistä. Kuvassa säänkestävästä teräksestä rakennettu silta Tampereella.

Kehittyvä patina muodostaa suojaavan pinnan teräksen pinnalle.

Tulosten arvioimiseksi mitattuja pitoisuuksia verrattiin Maailman terveysjärjestön (WHO) juomavedelle määrittämiin ohjearvoihin. Koko tutkimuksen ajan vapautuneiden seosaineiden pitoisuudet jäivät selvästi kyseisten ohjearvojen alapuolelle.

Tämä tarkoitta, että vaikka ruskehtavaa valumavettä voidaan havaita ensimmäisten käyttövuosien aikana, siihen liittyvät kromin, kuparin, mangaanin ja nikkelin pitoisuudet pysyivät alhaisina. 

Teknisestä näkökulmasta suojaavan patinakerroksen muodostuminen on yksi säänkestävän teräksen keskeisistä ominaisuuksista.

Patinalla on kaksi tärkeää tehtävää:

• Se hidastaa teräksen korroosiota.
• Se toimii esteenä teräspinnan ja ympäristön välillä.

Patinan suojaava vaikutus vahvistuu sen kehittyessä. Tämä parantaa rakenteen pitkäaikaiskestävyyttä ja samalla pienentää metallien vapautumista ympäristöön.

Tutkimus osoittaa, että metallien vapautuminen on suurimmillaan patinan muodostumisen alkuvaiheessa ja vähenee suojaavan pintakerroksen kehittyessä. Vaikka valumavesi voi ensimmäisten vuosien aikana olla näkyvästi ruskehtavaa, seosaineiden mitatut pitoisuudet pysyivät koko tutkimuksen ajan selvästi WHO:n juomavedelle asettamien ohjearvojen alapuolella.
 
Tulokset tarjoavat hyödyllistä lisätietoa insinööreille, suunnittelijoille sekä infrastruktuurin suunnittelusta, toteutuksesta ja ylläpidosta vastaaville tahoille,
jotka arvioivat säänkestävän teräksen käyttöä kohteissa, joissa veden laatu on tärkeä suunnittelukriteeri.
 
Lähde
Herting, G. ym. Patina Formation and Diffuse Dispersion of Alloying Metals from Weathering Steels at Urban Atmospheric Conditions – A Combined Laboratory and Field Investigation. Materials and Corrosion (2024).
https://doi.org/10.1002/maco.202414430