Tunnlarnas livslängd idag är utformad för att hålla minst hundra år - för Brenner -basistunneln är det till och med 200 år. Problemet med detta:"Livslängden beräknas för närvarande på grundval av teoretiska nyckeltal och empiriska värden. Miljöförhållanden som kemiskt aggressivt grundvatten, till exempel, kan möjligen leda till kostnadskrävande underhållsåtgärder tidigare än väntat, säger Florian Mittermayr, forskare vid Institute of Technology and Testing of Construction Materials vid Graz University of Technology.

Fokusera på nytt, grundläggande kunskap om sprutbetong

En av de viktigaste stödåtgärderna vid tunnelbyggande är användningen av sprutbetong, även känd som sprutad betong. I denna ansökan, betong appliceras via ett munstycke och, beroende på krav, tillsatser tillsätts. Mixdesigner för sprutbetong har hittills baserats på erfarenhet och praktisk kunskap. Resultaten av forskningsprojektet bör nu ge grundläggande data för exakta och skräddarsydda hållbara blandningar.

För att ta reda på hur olika sprutbetongformuleringar interagerar med miljön, vilka formuleringar som är bäst lämpade för vilka miljöpåverkan och vilka effekter tillsatser har på hållbarhet och bearbetbarhet, Mittermayr initierade forskningsprojektet "Advanced and Sustainable Sprayed Concrete (ASSpC)" tillsammans med Wolfgang Kusterle från Betonglaboratoriet i OTH Regensburg och Austrian Society for Construction Technology (ÖBV). "I fyra år, vi undersökte processen i sin helhet i många laboratorie- och storskaliga tester och gav vetenskapligt stöd på olika tunnelbyggnadsplatser, "förklarar Mittermayr. Forskarna kunde avslöja hur sprutbetong helst skulle bearbetas och hur bindemedel måste uppbyggas för att uppnå särskilt hög hållbarhet.

Optimerad mix-design

Ett huvudfynd är att sprutbetong kan utformas mer hållbart när det cementeras, kompletterande cementhaltiga material, tillsatser och aggregat är bättre anpassade till kraven. Även små avvikelser i kvantitet kan minska den önskade effekten.

I undersökningarna visade det sig att granulerad masugnsslagg - i kombination med andra kompletterande cementhaltiga material - är ett effektivt sätt att öka motståndskraften mot sulfatangrepp. Sulfatjoner (N.B. vanligtvis orsakade av upplösning av gips) kan finnas i mark eller grundvatten och leda till deformationer och därefter till sprickor i betongen. Kompletterande cementhaltiga material som metakaolin eller siderit från Steiermark Erzberg hjälper till att minska sprutbetongens bidrag till sintringsformationer i dräneringssystemet. I detta sammanhang, sintring hänvisas till processen med kalciumkarbonatutfällning i avloppsrören i tunnlar. Detta kan leda till igensättning av dräneringssystemet och är därför en vanlig orsak till tunnelstängningar på grund av underhållsarbete.

Dessutom, även en liten tillsats av ultrafint kalkstenpulver kan avsevärt öka sprutbetongens tidiga hållfasthet. Denna effekt gör det möjligt att använda tillsatser som granulerad masugnsslagg, metakaolin eller siderit i större mängder än vad som för närvarande är möjligt, att göra sprutbetong inte bara mer hållbart utan också mer hållbart.

Forskningsöverföring och öppna frågor

De viktiga frågorna för hållbar och hållbar sprutbetong avseende beståndsdelar och blandningar och deras interaktion med omgivande medier kunde klargöras och dechiffreras, och projektpartnerna förbereder nu detaljerade resultat för praktisk tillämpning. "En annan milstolpe när det gäller hållbarhet, det är vi särskilt glada över. Den förlängda livslängden innebär att tunnlar nu kan underhållas med längre intervall, underhållsansträngningen minskar för operatören och för bilister betyder det mindre trängsel. Också imponerande är universitetens forskningsiver, vilket hjälper till att positionera vårt byggmaterial mer och mer som ett miljövänligt material med exakta och skräddarsydda formuleringar, "förklarar Sebastian Spaun, verkställande direktör för föreningen för den österrikiska cementindustrin (VÖZ), en annan viktig partner i konsortiet.

För Michael Pauser, verkställande direktör för Austrian Society for Construction Technology (ÖBV), "Forskningsprojektet ÖBV-FFG är ytterligare ett bevis på att dessa nyutredda och i praktiken redan testade konkreta formuleringar bidrar ytterligare till klimatskyddsmålen. Samarbetet mellan universitet, klienter och bygg- och byggmaterialindustrin säkerställer att forskningen är praktiskt inriktad och dess resultat kommer att införlivas med sprutbetongriktlinjen för Austrian Society for Construction Technology, som är känt utanför Österrikes gränser. "

Ett annat viktigt resultat av projektet är också påverkan av sprutbetongapplikationsteknik. Eventuella öppna frågor och förbättringspotential i samband med detta ska undersökas i ett nytt forskningsprojekt och motsvarande förbättringsförslag utvecklas.

Samarbete mellan nyckelspelare

I det vetenskapliga konsortiet ingick forskare från TU Graz Institutes of Applied Geosciences och Technology och Testing of Construction Materials, betonglaboratoriet i OTH Regensburg och arbetsgruppen för materialteknik vid universitetet i Innsbruck. Forskarna fick stöd av "Österrikes koncentrerade industriella sprutbetongkompetens, säger Kusterle.