Havsvatten som tränger in i vägtunnlar kan leda till att en biofilm bildas på betongen – något som snabbar på nedbrytningen och ökar risken för skador. En studie från Chalmers tekniska högskola visar att skador i tunnlar kan uppstå snabbt.
När tunnlar byggs i berg sprejas väggar och tak med betong. Det gör ytan jämn och hindrar sten från att falla ner på vägen. Men när tunnlar omges av havsvatten, till exempel i Oslofjorden, kan vatten tränga in och föra med sig bakterier. De bildar en biofilm på betongens yta, livnär sig på ämnen i den och skadar ytan som blir porös.
I en studie kan forskare visa att den här nedbrytningen går ganska snabbt.
– Vi har gjort mätningar i Oslofjordtunneln sedan 2014 och vi kan se att bakterierna äter sig in uppemot en centimeter om året. Där det finns saltvatteninträngning kommer det att bildas biofilm, och betongen som är täckt av biofilmen kommer gradvis att lösas upp, säger Frank Persson, docent i molekylärbiologi och mikrobiell ekologi vid Chalmers, i ett pressmeddelande.
Studien har undersökt de mikrobiologiska processerna i Oslofjordtunneln, men enligt forskarna uppstår fenomenet troligtvis i liknande miljöer även i Sverige.
Biofilm en varningssignal
Ny betong som sprutas på väggar och tak i tunnlar har ett högt pH-värde som gör det svårt för bakterier att leva där. Men med tiden sjunker pH-värdet, vilket gör betongen mer mottaglig. Bakterierna bryter då ner betongen snabbare genom att använda ämnen som järn, mangan, svavel och kväve.
I extrema fall kan bakterier tränga in upp till tio centimeter på bara fem år.
– Den här typen av biofilm är en rätt tydlig varningssignal. Man behöver övervaka vattenflödet och biofilmens utbredning och lokalisera lös och skadad betong för att vid behov spreja på ny, säger Britt-Marie Wilén som är professor i miljö- och avloppsteknik vid Chalmers.
Havsvatten ger större problem
Liknande nedbrytning av betong kan troligen ske även i tunnlar där sötvatten tränger in, enligt Britt-Marie Wilén.
– Emellertid är problemet troligtvis större i miljöer där havsvatten tränger in, dels för att havsvatten är gynnsamt för bakterietillväxten, men också eftersom saltet påskyndar korrosionen i armeringen. Klimatförändringarna gör dessutom haven varmare, och med varmare vatten sjunker pH-värdet ytterligare, vilket skulle kunna öka hastigheten i korrosionen, säger hon.
Vägtunnlar är säkra
Sprutbetong har använts i vägtunnlar sedan 1990-talet, och sedan dess har forskare sett att biofilm kan bildas på ytan. Trots detta finns få studier om så kallad biokorrosion i tunnlar i marin miljö.
Forskarna understryker att vägtunnlar i allmänhet är säkra, trots att biofilm kan växa på betongen. De rekommenderar dock regelbundna mätningar av betongens pH-värde. Det är också viktigt att följa grundvattenflödet genom berget och övervaka biofilmens spridning.
Lågt grundvattenflöde gynnar biofilmtillväxt och ger lägre pH-värde i biofilmen, vilket snabbar på nedbrytningen av betongen. Högre flöde kan däremot neutralisera syran i biofilmen.
Vetenskaplig artikel:
Microbial acidification by N, S, Fe and Mn oxidation as a key mechanism for deterioration of subsea tunnel sprayed concrete, Nature Scientific Reports.
