Special repairs to the Bersimis-1 generating tunnel walls to increase power production: a case study J. Mirza, M.S. Mirza, V. Roy, C. Lemire, K. Saleh, and S. Tremblay Abstract: The intake concrete tunnel at Bersimis-1 generating station is coated with a black sticky substance (slime) approximately 5 mm in thickness. Since the tunnel is 12 km long and has an average internal diameter of 9.45 m, the deposit represents a considerable obstacle to the production of electric power. The resulting loss of power generated is estimated to be around 39 MW per year, valued at 71 million dollars. Inspections in 1979, 1981, and 1983 showed that simply cleaning the surfaces would reduce the power losses but the slime built up again after a few years. A thin, smooth protective coating, containing anti-slime agents, compatible with the existing concrete could protect the surfaces against erosion and limit the slime deposit and its harmful effect on power production. The 1993 inspection provided an opportunity both to analyze the concrete, the slime itself, and the water and to experiment with the various methods of cleaning the surface and applying the different coating products. In 1994, 11 other products were selected for the specified characteristics and applied on concrete pipes and installed at two different locations: one consisted of sub- merged concrete specimens in the Bersimis river and in the second test setup, the products were installed by creating an artificial environment similar to the tunnel conditions using the tunnel water. The results showed that some products do not resist these conditions. Abrasion resistance tests in the laboratory confirmed these observations. One of the eleven products, a polymer-modified cement-based mortar, passed the submersion test and was applied to a small sur- face area (125 m 2 ) of the tunnel during a generating station shutdown in 1995. The thickness of the mortar required to cover the walls of the tunnel was between 2 and 3 mm. The total cost of repairing with the mortar was estimated to be between 10 and 11 million dollars. The size of the tunnel, its restricted accessibility, cleaning, ecological disposal of the slime, and the large quantities of material to be applied to cover the entire tunnel added to the complexity of the project. Key words: intake tunnel, power production, protective coating, slime deposit, surface cleaning. 418 Résumé : Le tunnel de prise d’eau en béton de la centrale hydro-électrique Bersimis-1 est enduit d’une substance noire collante (« slime ») d’une épaisseur d’environ 5 mm. Puisque le tunnel est d’une longueur de 12 km et a un diamètre interne moyen de 9,45 m, ces dépôts représentent un obstacle considérable à la production d’électricité. La perte de puissance qui en résulte est estimée être aux environs de 39 MW par année, donc évaluée à 71 millions de dollars. Des inspections en 1979, 1981 et 1983 ont démontré que le simple nettoyage des surfaces pourrait réduire les pertes de puissance mais les dépôts s’accumulent encore après quelques années. Une fine et lisse couche de revêtement protectif, contenant des agents anti-dépôts, compatible avec le béton existant, pourrait protéger les surfaces contre l’érosion et li- miter les dépôts visqueux et leur effet négatif sur la production d’électricité. L’inspection de 1993 a fourni une oppor- tunité d’analyser le béton, les dépôts mêmes et l’eau, et aussi d’expérimenter les différentes méthodes de nettoyage de surfaces et l’application de plusieurs revêtements protectifs. En 1994, 11 autres produits ont été selectionnés pour des caractéristiques spécifiques et appliqués sur des tuyaux de bétons, qui ont été installés à deux endroits différents. Dans le premier endroit, les spécimens de béton ont été submergés dans la rivière Bersimis tandis que, dans la deuxième configuration du test, les produits étaient installés dans un environnement artificiel similaire aux conditions du tunnel en utilisant l’eau du tunnel. Les résultats ont montré que plusieurs produits n’ont pas résisté à ces conditions. Des tests de résistance à l’abrasion en laboratoire ont confirmé ces observations. Un des onze produits, un mortier à base de ci- ment modifié avec des polymères, a passé le test de submersion et a été appliqué sur une petite surface (125 m 2 ) du tunnel durant une fermeture de la centrale électrique en 1995. L’épaisseur requise du mortier afin de couvrir les murs Can. J. Civ. Eng. 28: 411–418 (2001) © 2001 NRC Canada 411 DOI: 10.1139/cjce-28-3-411 Received January 14, 2000. Revised manuscript accepted February 1, 2001. Published on the NRC Research Press Web site at http://cjce.nrc.ca on May 22, 2001. J. Mirza, 1 K. Saleh, and S. Tremblay. Research Institute of Hydro-Québec, Varennes, QC J4Y 2E6, Canada. M.S. Mirza and V. Roy. Department of Civil Engineering and Applied Mechanics, McGill University, Montreal, QC H3A 2K6, Canada. C. Lemire. Dam Safety Department, Hydro-Québec, Montreal, QC H2L 4P5, Canada. Written discussion of this article is welcomed and will be received by the Editor until October 31, 2001. 1 Author to whom all correspondence should be addressed (e-mail: mirza@ireq.ca).