Fikser armert betong ved hjelp av strøm

Fikser armert betong ved hjelp av strøm

October 25, 2004

Betong er ett av Norut Teknologis viktigste og mest kjente satsingsområde. Å forske på betong handler imidlertid om langt mer enn en sekk med sement, en dasj sand og litt armeringsjern ....

Forskning på betong er en historie som handler om ufattelige milliardbeløp som kan gå tapt, og om finurlige løsninger som kan spare inn mange av disse summene. Noen av de svarene som vi trenger, arbeider Norut Teknologi med å finne. Betong er verdens mest benyttede bygningsmateriale. Bygninger, veier, bruer, demninger, kaier? Snu deg rundt, og du skal være på en temmelig øde plass om du ikke ser noe som er bygget av betong. Betong er materialet vi lenge trodde nærmest var evigvarende, men uansett hvor bra vi klarer å gjøre den, er den faktisk overraskende skjør i mange sammenhenger. Salter, vann og luft er betongens tre verste fiender.

Gjøre immun

Roy Antonsen og Bård Arntsen er to av medlemmene i Noruts forskningsgruppe på betong. De to jobber med en svært så spennende løsning på hvordan man skal kunne reparere skader som har oppstått, og ikke minst bygge nytt på en måte som gjør betongen, eller rettere sagt armeringen, immun mot skader. Metoden fører til at korrosjonsprosessen på armeringen stopper. Vidundermedisinen er elektrisitet. I kombinasjon med vann er det i hovedsak to forhold som utgjør en trussel mot betong. Det ene er luft, der karbondioksidet (CO2) som er en vesentlig bestanddel, reagerer kjemisk med betongen og får armeringen til å ruste, dette kalles karbonatisering. Det andre forholdet er salter som trenger inn i betongen, men her med den følge at armeringen ruster og svekkes enda raskere, forteller Roy Antonsen.

Begge delene kan man til en viss grad beskytte betongen mot ved å overflatebehandle den, for eksempel gjennom noe så enkelt som å male den. Men etter hvert som tidens tann får virke, går det nesten alltid galt og man må bruke enorme summer på vedlikehold, og i verste fall rive.

? På laboratoriet vårt har vi seks tonn med prøver fra ei bru som fikk stå i bare tretti år før den måtte rives. I Norge har vi nå et akkumulert utbedringsbehov på infrastruktur på flere milliarder kroner, I USA ligger behovet i billiardklassen, omlag dobbelt så mye som et norsk statsbudsjett, og dette gjelder bare bruer i motorveisystemet. Alt annet kommer i tillegg. En slik sløsing med penger kan vi rett og slett ikke leve med, sier Bård Arntsen.

Kan gå helt i oppløsning

Nå er det ikke slik at det er dårlig håndverk som ligger bak de enorme summene som må brukes på utbedringer. Da man bygde, visste man rett og slett ikke bedre.

? I dag vet vi langt mer enn vi gjorde for bare noen få tiår siden. Blant annet har vi utviklet helt nye betongtyper. Det hjelper mye på problematikken, men langt fra alt, sier Roy Antonsen.

En av hovedutfordringene er å beskytte armeringen av stål mot rust. I nystøpt betong er alt bare såre vel. Inne i betongen har stålet det nærmest som plommen i egget. Så lenge det varer?

? Det som får stål til å ruste skyldes såkalt depassivering. Betong er alkalisk, eller basisk om du vil, og armeringen ligger derfor omsluttet av en beskyttende hinne. Etter hvert som et salt-angrep skrider frem brytes den beskyttende hinnen ned og armeringen begynner å ruste. Vi har en rekke tilfeller der armeringen faktisk har gått helt i oppløsning. Det reduserer betongens bæreevne dramatisk, sier Antonsen. En av de mest effektive måtene, men også kostbare, å stoppe korrosjonen ved å sette elektrisk spenning på slike betongkonstruksjoner.

? Akkurat som et batteri har en negativ og en positiv pol, gir vi yttersiden av betongen en positiv ladning, mens armeringsjernet blir den negative polen. Det som da skjer er både at vi stopper korrosjonen på armeringen, men også at vi "jager" det sure miljøet utover i konstruksjonen igjen. At armeringsjermet blir negativt ladet er med på å gjenopprette det basiske miljøet igjen. Putter vi på nok strøm, kan vi faktisk også reversere prosessen som har skjedd, og gjenopprette stål av rust. Dette vil imidlertid ha liten eller ingen styrkende effekt siden rusten i all hovedsak ligger som løse flak rundt armeringen, forteller Bård Arntsen.

Pulserende strøm

Metoden med å benytte strøm er lite benyttet fordi den er svært kostbar. Ved Norut Teknologi forsker man derfor på hvordan man kan gjøre dette rimeligere. Blant annet er man sterkt involvert i et EU-prosjekt der Norut ser spesielt på dette. Denne rollen har man fått fordi forskermiljøet i Narvik er helt i tet her både nasjonalt og internasjonalt.

? Det som må løses er å finne en rimelig måte å påføre betongkonstruksjonene et utvendig "ledningsnett" som kan fungere som den positive motpolen til armeringsjernet. I tillegg har vi også avdekket at måten strømmen påtrykkes på har en avgjørende betydning. Tradisjonelt har man benyttet seg av en konstant elektrisk strøm, men det viser seg at om vi heller benytter oss av pulser, nesten som om vi kontinuerlig slår av og på en lysbryter, så øker effekten vesentlig. Dette kan sammenlignes med det som skjer når du vanner plenen. Det bygger seg opp et trykk i slangen, og når du åpner opp i enden, vil de første litrene med vann alltid spyle lengst. Hvis du hele tiden stenger for vannet, og så åpner igjen, vil du kunne spyle lengre avgårde enn om du hadde latt vannet stå på konstant.

? Ved å la strømmen pulsere, vil anleggene på denne måten bli mindre kostbare og få lengre levetid, sier Roy Antonsen.

? Ideen til å benytte pulserende strøm, fikk vi utenfra, og det illustrerer veldig godt at de resultatene vi klarer å frembringe svært ofte kommer som et resultat av samarbeide med andre. Narvik har et meget sterkt fagmiljø innenfor området vedlikehold av betongkonstruksjoner. Vi samarbeider tett med høgskolen, konsulentfirmaer og entreprenører som for eksempel Vedlikeholdsservice her i Narvik. Vi er helt avhengig av et slikt samarbeid med andre aktører i bransjen for å utvikle gode løsninger som kan gjøre gamle og nye betongkonstruksjoner mer bestandige. Det er ofte i skjæringspunktet mellom teori og praksis at de gode løsningene finnes. Det er disse vi er på jakt etter, sier de to Norut-forskerne.

Artikkel i avisen Fremover 9. oktober 2004 Av Terje Næsje

Kontaktpersoner: Roy Antonsen, tlf. direkte: 76 96 53 56, e-post: roy@tek.norut.no eller Bård Arntsen, tlf. direkte: 76 96 53 55, e-post: baarda@tek.norut.no