Sprøytebetong er en viktig del av bergsikringen i tunneler, men vi vet for lite om den reelle levetiden for betong som utsettes for nedbryting under vann.
Denne utfordringen var utgangspunktet for forskningsprosjektet til Dr. Sabina Karačić som nylig har oppnådd doktorgrad ved Chalmers tekniska högskola. Karačić har vært tilknyttet Ferjefri E39-programmet i Statens vegvesen.
Kjenner ikke reell levetid
– Statens vegvesen er langsiktig eier av komplekse betongkonstruksjoner, derfor er det nødvendig å avdekke skademekanismer som virker negativt inn på deres levetid, sier Per Hagelia, sjefingeniør i Vegvesenet, og veileder for Karačić.
– Designlevetiden for bergsikring er 100 år, men vi kjenner ikke den reelle levetiden til sprøytebetong i «aggressivt» undersjøisk miljø med biofilm. Biofilmen er sammensatt av bakterier og andre mikroorganismer som danner skadelige lag utenpå sprøytebetongen, og reaksjonene mellom betong, vann og biofilm er komplekse, forklarer Hagelia. Karačić har utført sitt forskningsprosjekt med vekt på å identifisere de skadelige mikrobene ved hjelp av DNA-teknikker.
Bildet: Sabina Karačić lyttet konsentrert til spørsmålene under disputasen. (Foto: Per Hagelia)
Komplekse biofilmer
Arbeidet til Sabina Karačić dokumenterer at biofilmene i undersjøiske tunneler er svært komplekse og at det prosentvise innholdet av ulike mikroorganismer på ulike lokaliteter ikke alltid er det samme, og at de også endrer seg over tid. Det har også dukket opp bakterier som hittil var ukjente.
– Biofilmene fører til kjemiske endringer i det salte lekkasjevannet i undersjøiske tunneler, som i sin tur fører til varierende skade på sprøytebetongen. Resultatene fra Sabina Karačić sitt arbeid er det første i sitt slag fra undersjøiske tunneler og har gitt en fundamentalt ny innsikt i skademekanismene, forklarer Hagelia.
– Uten dette grunnlaget vil det være umulig å komme videre med mottiltak, som for eksempel optimalisering av betongreseptene er middel som kan hindre skadelig bakterievekst, understreker han.
Ny og viktig disipin
– Undersøkelsene hennes tyder på at betong basert på Standard flygeaske neppe er særlig mer motstandsdyktig mot biodegradering enn varianter basert på CEM I. Dette er et viktig funn med tanke på å forstå tilstandsutviklingen i eksisterende sprøytebetong som er påvirket av biofilm. Avhandlingen hennes danner også et nødvendig grunnlag for videre arbeid. Vi har forsket på kloridinntrenging og alkalireaksjoner gjennom flere generasjoner og er ennå ikke i mål. Sabinas Karačić sitt arbeid representerer det første steget innen en helt ny og viktig disiplin for Vegvesenet, fastslår han.
Sabina Karačić har jobbet systematisk med problemstillinger i skjæringspunktet mellom biologi, vann og betong. Bakgrunnen hennes er fra biologiske disipliner.
Tverrfaglig kompetanse
– Sabina Karačić tilegnet seg også viktig betongfaglig kunnskap med vekt på nedbrytingsmekanismer, blant annet ved å delta i det velrenommerte Concrete Microscopy Course ved TU-Delft. Hun har også deltatt i RILEM TC 253-MCI: Microorganisms-Cementitious Materials og presentert resultatene fra arbeidet ved flere internasjonale konferanser. Vårt hovedmål om å skape en tilstrekkelig tverrfaglig person innen dette feltet har faktisk lyktes! Svært få personer har tilsvarende totaloversikt over alle sider av denne ekstremt tverrfaglige problematikken som Sabina Karačić, avslutter Hagelia.
Sabina Karačić forsvarte nylig avhandlingen «Microbial biofilm communities assocated with degradation of sprayed concrete in subsea tunnels».
Britt-Marie Wilén og Frank Persson ved Chalmers Tekniska Högskola og Per Hagelia i Statens vegvesen har veiledet arbeidet. Torben Lund Skovhus VIA University College, Horsens var hovedopponent.
