Danske byggeprojekter skal teste betonhelende bakterier

Korrosion lægger beslag på halvdelen af de omkring 750 mio. kr., der hvert år bliver brugt på at vedligeholde betonkonstruktioner i EU, viser en opgørelse fra det hollandske erhvervsministerium.

Derfor er der over de seneste 20 år forsket stadigt mere intenst i, hvordan man kan gøre beton selvhelende. Nu skal et nyt projekt, kaldet Healcon, afgøre, om bakterier, hydrogel og biopolymerer rentabelt kan bruges til at redde betonkonstruktioner. Målet er skære op til to procent af vedligeholdelsesudgifterne.

Deltagerne kommer fra universitetet i Gent i Belgien og TU Delft i Holland, hvor man i flere år har kørt store projekter om selvheling i alt fra bilmaling til beton og asfalt. Desuden er der forskere og virksomheder med fra Finland, Spanien, Portugal og Tyskland. Men projektets skæbne kan blive afgjort i Danmark, hvor Teknologisk Institut skal udstøbe betonelementerne og sammen med Cowi finde en bygherre, der vil teste de selvhelende metoder i sit projekt. Inden da skal Cowi arrangere en slutbruger-workshop og lave livscyklusberegninger.

»Det er et meget interessant projekt, for vedligeholdelse af især broer og tunneler koster rigtig meget,« fortæller Carola Edvardsen, der er Cowis projektleder på Healcon.

En meter istapper under Storebælt

For 20 år siden skrev hun ph.d.- afhandling om selvhelende beton, og hos Cowi har hun bl.a. været med til omfattende reparationer i Storebæltstunnelen. I 2000 begyndte der nemlig pludselig at strømme vand ind gennem revner i betonen i tunnelens ender, der er bygget med cut-and-cover-metoden.

»Der hang over én meter lange istapper fra loftet, så man var nødt til at stoppe togene,« husker hun.

Efter omfattende injiceringer blev alle revner fundet og lukket, fortæller driftsleder for konstruktioner Ernst Laursen fra Storebælt A/S:

»I massive konstruktioner kan revner ikke undgås. Men der er ikke længere problemer med vand i cut-and-cover-tunnelen.«

Men Storebælt A/S har stadig entreprenører i tunnelen til at lave forskelligt vedligeholdelsesarbejde, herunder betonreparation 4-5 nætter hver uge.

»Man er nødt til at arbejde om natten, hvor det er nemmere at dirigere al trafikken over i det ene rør. Arbejdstiden er alligevel kort, og folk skal have deres tillæg, så det er dyrt,« forklarer Ernst Laursen.

Havde man kunnet bruge selvhelende beton til Storebæltstunnelen, havde man formentlig haft mindre vedligeholdelse og færre inspektioner, som er det, der koster mest i dag.

Følsomme overlevere

Men det er ikke helt let at få bakterierne til at fungere.

»Man skal tilsætte dem på en måde, så de ikke bliver ødelagt, når man mikser betonen. Derefter skal de kunne overleve varmeudviklingen, der kommer i betonen, når den hærder, og det saltvand, der trænger ind, når betonen revner. Desuden skal man sørge for, at de ikke reagerer med det samme, men først, når man har brug for det,« forklarer Carola Edvardsen.

Revner kan opstå alle steder i betonen. Derfor er man nødt til at sprede bakterier, hydrogel eller biopolymerer ud i hele konstruktionen. De store mængder, der skal til, gør det afgørende, at man finder en indpakning, der kan holde bakterierne i live uden at svække betonen væsentligt.

»Det er en af de største udfordringer i projektet: Hvad skal de indkapsles i? Det kan eksempelvis være glas eller cellofan, der brister, når der opstår revner,« siger Carola Edvardsen.

En anden udfordring er at få prisen for bakterierne ned.

»Det er for dyrt at importere dem, så man er nødt til at kunne fremstille dem industrielt. Det er en af de ting, der også bliver arbejdet med,« fortæller hun.

For to år siden regnede de hollandske forskere med, at bakteriebeton ville være omtrent dobbelt så dyrt som almindelig beton, men de håbede, at kunne få ekstraprisen ned på nogle få procent.

Et miks af revnereddere

Ud over bakterier skal Healcon-deltagerne også teste tilsætning af hydrogel og biopolymerer. Hydrogeler forstærker betonens allerede eksisterende selvhelende evne. Der er altid en vis mængde af cementpartikler i betonen, der ikke har reageret med vand under hærdningen. Så når betonen revner, og der trænger vand ind, vil disse cementpartikler blive aktiveret.

Det har vist sig, at cementen alene kan udbedre revner på op til 0,2 mm, men til større revner skal der noget ekstra til – og det kunne være hydrogeler. Hydrogeler suger vandet i betonen til sig, så når der opstår revner, vil gelen kunne afgive vandet og få de overskydende cementpartikler til at reagere og dermed tætne revnen.

Bakterier og hydrogeler er gode til de revner, der opstår tidligt i en konstruktions liv, men de er ikke elastiske, og derfor er de uegnede til at reparere de revner, der opstår under dynamisk belastning fra den trafik, der er på konstruktionen. Derfor kigger projektdeltagerne også på biopolymerer.

Skepsis i Vejdirektoratet

I Vejdirektoratet, der sammen med Banedanmark har ansvaret for de danske broer og tunneler, er vedligeholdelseschef Erik Stoklund Larsen både interesseret og skeptisk.

»Vi er helt klart interesserede i selvhelende beton. Især til nye kantbjælker på gamle vejbroer. Der opstår altid revner mellem den nye og gamle beton på grund af svind,« siger han.

Til gengæld er han ikke sikker på, at metoderne kan fungere på betonkonstruktioner, hvor der er vandtryk på bagsiden:

»Dér er jeg mere skeptisk, for man kan frygte, at vandet vil presse sig ind, før revnerne kan blive fyldt ud. Dér vil vi typisk gå ind og injicere med noget mere robust som epoxy og polymerer.«

Om bakterierne også kan overleve over 100 år, som broerne og tunnelerne skal, er også en kilde til bekymring for Erik Stoklund Larsen.

Healcon-projektet skal være færdigt med udgangen af 2016, og Carola Edvardsen har allerede holdt det første møde for interesserede bygherrer – heriblandt Vejdirektoratet. Men Carola Edvardsen tror ikke, at der vil være et kommercielt produkt på markedet før i 2017.

»Der skal nok laves et opfølgende projekt, for vi når ikke at se effekten af fuldskalaforsøget i dette projekt,« konstaterer hun.