AT.JOBBER | Stillingsmarked
Betong i tunneler forvitrer raskt
BETONG: Ny forskning fra Chalmers tekniske universitet har avdekket raske nedbrytningsprosesser i betong i veitunneler som er utsatt for saltvannsintrusjon, noe som potensielt kan føre til store kostnader og sikkerhetsrisikoer.
Når havvann trenger inn i betong i veisystemer, dannes det en biofilm som bryter ned betongen.
Dette kan føre til risiko for skader og høye kostnader dersom stein og betong faller fra taket i tunnelen. I en ny studie, ledet av et forskerteam ved Chalmers tekniske universitet i Sverige, avdekkes mekanismene bak nedbrytingen og den uventet raske utviklingen.
Saltvannsintrusjon
Når tunneler bygges gjennom fjell, sprøytes tak og vegger ofte med betong for å skape en jevn overflate og forhindre at steiner løsner og faller ned på veien. Når tunnelene er omgitt av havvann, slik som i Oslofjorden, oppstår et velkjent og problematisk fenomen, "saltvannsintrusjon".
Dette er en prosess som tar med seg bakterier inn i tunnelmiljøet, og disse bakteriene danner kolonier – biofilmer – på betongoverflaten. Bakteriene lever av stoffer i betongen og angriper overflaten, som skades og blir porøs som resultat. I en nylig vitenskapelig publikasjon har forskerne gjort nye funn om de mikrobiologiske prosessene bak nedbrytingen, og at dette skjer relativt raskt.
Hurtig nedbrytning "Vi har målt i Oslofjordtunnelen siden 2014, og vi kan se at bakteriene spiser seg inn i betongoverflaten med opptil én centimeter i året. Der det er saltvannsintrusjon, vil det dannes en biofilm, og betongen dekket av biofilmen vil gradvis oppløses," sier Frank Persson, førsteamanuensis i molekylærbiologi og mikrobiell økologi ved Chalmers institutt for arkitektur og byggteknikk.
Varselsignaler
Forurensning av biofilm er ikke unikt for norske tunneler. Sprøytebetong har vært benyttet i veitunneler i større skala siden 1990-tallet, og siden da har forskere sett denne forurensningen av biofilm. Til tross for dette finnes det for øyeblikket svært få lignende studier av biokorrosjon i undervannstunneler i marine miljøer.
Frank Persson og kollegene hans har undersøkt Oslofjordtunnelen i prosjekter knyttet til den svenske transportadministrasjonens norske motpart, Statens vegvesen, men ifølge forskerne skjer fenomenet sannsynligvis i lignende miljøer rundt om i verden.
Overvåking og tiltak
Grunnvannstrømmen påvirker veksten av biofilm, særlig ved lavere strømmer, der pH-verdien av biofilmen er lavere, noe som bidrar til raskere nedbrytning av betongen enn ved høyere grunnvannstrømmer som nøytraliserer syren i biofilmen.
Den nåværende forskningen har blitt utført i Oslofjordtunnelen i Norge, men lignende nedbrytning av betongen vil sannsynligvis også forekomme i lignende tunneler der ferskvann kan trenge inn i betongen, ifølge Britt-Marie Wilén.
"Imidlertid er problemet sannsynligvis større i miljøer der havvann trenger inn, delvis fordi havvann er gunstig for bakteriell vekst, men også fordi saltet akselererer korrosjonen i forsterkningen. Klimaendringer gjør også havene varmere, og med varmere vann faller pH-nivået ytterligere, noe som kan øke korrosjonsraten," sier hun.
Nyere oppdagelser
Ved å kartlegge de mikrobiologiske samfunnene i Oslofjordtunnelen har Chalmers-forskerne avdekket nye, tidligere ukjente mikroorganismer. Nye teknikker for DNA-sekvensering og databehandling har også gitt helt nye muligheter for å tolke og forstå det som er funnet.
Mer om studien
Studien, " Microbial acidification by N, S, Fe and Mn oxidation as a key mechanism for deterioration of subsea tunnel sprayed concrete " ble publisert i Nature Scientific Reports. Forfatterne er Sabina Karačić, Carolina Suarez, Per Hagelia*, Frank Persson, Oskar Modin, Paula Dalcin Martins og Britt-Marie Wilén. Første forfatter Sabina Karačić var på tidspunktet for studien doktorgradsstudent ved Chalmers, men er ikke lenger aktiv ved instituttet. *Pensjonert fra Statens vegvesen.
