nieuws

Nat beton kan tunnelbrand aan Brandproef op ware grootte

bouwbreed Premium

salzburg – Door met magnesium, ijzer en hydrosilicaat een betonmatrix te maken die veel water bevat, behoeven tunnelwanden geen aparte lining meer om ze tegen brand te beschermen. Dit laten Oostenrijkse onderzoekers weten. De door hen ontwikkelde beton is bestand tegen zeer hoge temperaturen. Toepassing ervan verhoogt ook de gebruiksveiligheid van tunnels.

Onderzoekers van de Montan-universiteit in het centraal tussen Salzburg, Wenen en Graz gelegen Oostenrijkse stadje Leoben hebben een betonsoort ontwikkeld die in een praktijktest urenlang een temperatuur van 1200 graden Celsius wist te weerstaan. Volgens teamleider professor Anton Mayer heeft de nieuwe betonsoort zelfs geen problemen met temperaturen rond de 1400 graden en maakt dat de onbeschermde toepassing in tunnels mogelijk.

Referentie daarbij is onder meer de uit Nederland stammende Rijkswaterstaat-brandkromme, die zegt dat een tunnel twee uren lang bescherming moet bieden tegen de gevolgen van een brandende tankauto. De temperatuur bij een koolwaterstofbrand kan oplopen tot ruim 1350 graden Celsius, zo is bij brandproeven door TNO gebleken en later bevestigd bij testen in buitenlandse tunnels.

Om het beton tegen zeer hoge temperaturen bestand te maken is gekozen voor toeslagmaterialen die een hoge smelttemperatuur hebben, zoals magnesium (dat een hogere eindsterkte geeft), ijzer en vooral ook hydrosilicaat. Dit laatste materiaal wordt toegepast omdat in de poriën veel water kan worden opgezogen. Het is mede al dit water, tot een hoeveelheid van ongeveer 200 liter per kubieke meter, dat voor de instandhouding van het beton zorgt.

Volgens professor Mayer komt het water tijdens een tunnelbrand vrij tijdens de temperatuuropbouw van 150 tot 700 graden Celsius. Door het verdampingsproces worden de brandgassen enigszins afgekoeld, de lucht gezuiverd en de vuurhaard beperkt.

Toeslagmaterialen

Bij de gebruikelijke betonsoorten voor tunnelbouw in landen als Oostenrijk, Zwitserland en italië worden toeslagmaterialen gebruikt zoals kwarts. Terwijl de kwarts bij een temperatuur van 575 graden een schadelijke verandering ondergaat worden de kalk en het Dolomiet-gesteente omgezet en komt kooldioxide vrij. Gevolg is dat de betonmatrix versneld al z�n vocht kwijtraakt en gevaarlijke reactieproducten afstoot, aldus Mayer. Komt het verhitte beton vervolgens bij het blussen opnieuw met water in aanraking, dan treedt in verhevigde mate het zogenaamde �spatten� op.

Bij de nieuwe betonsoort komt het spatten ook nog voor, maar lang niet zo heftig, zodat het zowel voor de betonconstructie als voor de eventueel nog in de tunnel aanwezige personen veel minder gevaarlijk is.

Terugverdientijd

Volgens professor Mayer zijn de hogere kosten van de nieuwe betonsoort snel terug te verdienen. Enerzijds omdat geen aparte lining van beschermende platen of spuitbeton nodig is, anderzijds omdat na een brand de reparatie van het aangetaste oppervlak gemakkelijker is uit te voeren. Hij gaat ervan uit dat vernieuwen van de buitenste 3 tot 5 centimeter beton volstaat. Bovendien komen daarbij geen voor de gezondheid nadelige stoffen vrij.

Zijn team is drie jaar bezig geweest met het onderzoek naar de nieuwe betonsoort, waarop inmiddels een internationaal patent is verkregen.

Over enkele weken worden in de Italiaanse Virgolo-tunnel opnieuw brandproeven op ware grootte gedaan, om de effectiviteit van innovatieve brandveiligheidsmaatregelen te onderzoeken. Dat meldt dr.ir. J. Fellinger, wetenschappelijk medewerker van TNO Bouw. De proeven worden gedaan in het kader van UPTUN, het grootste onderzoeksproject naar de brandveiligheid van tunnels in Europa. UPTUN is opgericht en wordt aangestuurd door het Delfts onderzoeksinstituut. UPTUN (www.uptun.net) staat voor Cost-effective, Sustainable and Innovative Upgrading Methods for Fire Safety in Existing Tunnels. Het project heeft een looptijd van vier jaar, een onderzoeksbudget van 13 miljoen euro en er wordt door 42 partners uit dertien Europese landen aan deelgenomen.

TNO Bouw onderzoekt verder samen met onder meer CUR en TU Delft, binnen het kenniscentrum DuCon (Durable Concrete), het spatgedrag van beton.

Reageer op dit artikel