Artikelförfattare: Andrzej Cwirzen och Magdalena Rajczakowska, Luleå tekniska universitet

– en dröm eller verklighet?

Betong har använts som byggmaterial i årtionden och kan utan tvekan inte ersättas genom ett annat byggmaterial. De senaste decennierna har vi sett en intensiv utveckling inom vetenskap och teknik. Det här framsteget har också avslöjat tidigare okända möjligheter som skulle kunna implementeras i betongteknik.

 min tidigare artikel i Bygg & teknik 6/21 beskrivs ett nytt material, den så kallade självövervakande betong som innehåller elektriskt ledande kolnanofiber (CNF). Nanomaterialet skapade ett invändigt nätverk vars elektriska ledningsförmåga för­ändras på grund av variationen av till exempel töjning, spänning, fuktinnehåll, kloridhalt eller till och med sprickbild­ning. Denna nya egenskap förvandlade betongen från en enkel grå konstgjord sten till ett smart självövervakande bygg­material. Andra nanomaterial, som kan ge samma effekt inkluderar till exempel kolnanotuber (CNT) eller grafen. Ett av huvudproblemen i samband med integrering av nanomaterial i betong, är att säkerställa att nanopartiklar sprids enhetligt genom den stelnande matrisen. Det vanligaste och enklaste sättet i industriell produktion skulle vara att dispergera nanopartiklar i vattnet. Tyvärr påverkar den komplexa kemin som styr stelnings­processen i ett Portlandcementbaserat system att återagglomerar de ursprungliga väldispergerade nanopartiklarna, vilket leder till en allmän försämring av hela betongen. Dispersionsproblemet har lösts genom att utveckla en ny metod för att syntetisera nanomaterial direkt på port­landcementpartiklar, som beskrivs i Bygg & teknik 6/21.

Förbättrad hållbarhet hos betongstruk­turer och därmed förlängd livslängd, kan uppnås genom materialets självöverva­kande förmågan. Detta kan uppnås genom ett bättre underhållsförfarande med hjälp av mer tillförlitliga övervakningssystem baserade på den självavkännande betong­en. Det kommer att möjliggöra en tidi­gare identifiering av en pågående inre försämring, som mestadels är relaterad till sprickbildning, även innan den kommer att synas externt. 

Sprickor uppstår

Detta är teorin, och vissa kan också säga ett önsketänkande. Men hur ser det ut i verkligheten? Är det möjligt att säker­ställa att betong inte spricker under hela sin livslängd? Det ärliga svaret är nej. Tyvärr. Även det mest effektiva övervak­ningssystemet och det bästa underhållet i kombination med den bästa tillgängliga betongsammansättningen, kommer inte att räcka för att ge en 100 procent garanti för en sprickfri livslängd av strukturen. 

Sprickbildning av betong är direkt rela­terad till dess höga sprödhet och låga draghållfasthet. Sprickor kan uppstå vid ett tidigt skede, strax efter gjutning, efter några timmar eller senare, även efter flera år eller årtionden. De främsta orsakerna till sprickbildningen är försämringsprocesser, överbelastning och vibrationer som har inte tagits hänsyn till, eller bara en lång­varig användning. Sprickor kan bildas på ytan, kan tränga in i djupt inuti eller kan bildas bara inuti i betongvolymen. De kan ha olika former, dimensioner, anslutning mellan varandra och med den yttre miljön. Sprickor kan vara vilande och inte växa efter bildning. De kan även vara aktiva och växer med en ökande penetration och öppning, beroende på exponering, typen och placeringen av det spruckna elementet. Eller så kan ytsprick­or bara vara ett estetiskt problem. Men de kan också skapa ett allvarligt hot mot struk­turens integritet och säkerhet. Sprickor betraktas som transportvägar för olika skadliga ämnen som kan penetrera djupt i betongens mikrostruktur. Ett av de vanligaste och synligaste problemen relaterade till sprickbildningen är armeringskorro­sionen. I så fall kan sprickbildning vara en följd av korrosionen eller vara orsaken till korrosionen. Sprickor är också ofta direkt förknippande med en ökning av försämringsprocesser. 

Läs hela artikeln i Bygg & teknik 6/2022.