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.
Artikelförfattare: Andrzej Cwirzen och Magdalena Rajczakowska, Luleå tekniska universitet
