Kort svar
Vandtæt beton er et godt materiale, men det kan ikke bevise, at en tunnel er tæt. Store betonkonstruktioner revner, og i projekter uden membran står reparationen af utætheder ofte allerede i anlægsbudgettet. En membran uden på betonen kan derimod måles på hele fladen, før tunnelen dækkes til. Det er forskellen på en antagelse og et bevis.
Hvad betyder "vandtæt beton"?
Når en tunnel projekteres i vandtæt beton, er tanken, at betonen selv skal holde vandet ude. Betonen blandes tæt med et lavt vand-cement-forhold, armeringen dimensioneres til at holde revnerne smalle, støbeetaperne planlægges for at begrænse spændinger, og fugerne tætnes med fugebånd. På tysk kaldes princippet Weiße Wanne, den hvide kasse. Der er ingen membran udenpå.
Det er god ingeniørkunst, og en tæt beton er altid en fordel. Problemet er ikke betonen. Problemet er, at tætheden er en egenskab, man forventer, og ikke en egenskab, man kan måle, før tunnelen tages i brug.
Store betonkonstruktioner revner. Det er fysik
Beton svinder, når den hærder og tørrer. Den bliver varm af sin egen hærdning og køler af igen. Den udvider sig om sommeren og trækker sig sammen om vinteren. Den bærer jord, vand og trafik, og den sætter sig. Alt det giver spændinger, og i en lang, fastholdt konstruktion som en tunnel giver spændinger revner.
Det er ikke sjusk, og normerne ved det godt. Eurocode 2 dimensionerer revnevidden, ikke nul revner. Den del af normen, der handler om tæthed (EN 1992-3 for væskeholdende konstruktioner), arbejder med tæthedsklasser fra 0 til 3. I klasse 1 accepteres en begrænset lækage og enkelte fugtige pletter. Selv i klasse 3, hvor ingen lækage er tilladt, er kravet ikke, at betonen ikke revner. Kravet er, at revnerne ikke må gå hele vejen igennem. Men en revne behøver ikke gå igennem for at gøre skade. Enhver revne er en åbning, hvor fugt og klorider kan trænge ind til armeringen.
Fine revner kan under gunstige forhold lukke sig selv over tid, når kalk udfældes i revnen. Men det sker ikke i alle revner, og det kan ikke dokumenteres revne for revne, før tunnelen åbner.
Grundvandet presser. Hver dag i 100 år
En tunnel under grundvandsspejlet står under konstant vandtryk. Hvor en revne går igennem, finder vandet vej ind i tunnelen. Men også en revne, der kun går et stykke ind, er en åbning, hvor fugt, salte og klorider kan trænge ind til armeringen og få stålet til at ruste. Rust fylder mere end stål, så betonen omkring armeringen sprænges langsomt. Det er derfor, en utæthed ikke kun er et vådt sted på væggen, men en del af en nedbrydning, der fortsætter, så længe vandet kommer ind.
Og når tunnelen først er bygget og dækket til, kan man ikke komme til ydersiden igen. Alt, hvad der skal repareres, skal repareres indefra, mod vandets tryk.
Når reparationen står i budgettet
I de projekter med vandtæt beton, vi har set, er der næsten altid afsat midler til injektion af utætheder. Det er ikke tilfældigt. Det står i reglerne. Den tyske retningslinje for vandtæt beton, DAfStb's WU-Richtlinie, som er grundlaget for Weiße Wanne, har et designprincip, hvor gennemgående revner bevidst tillades og tætnes planmæssigt bagefter. Og uanset designprincip skal tætningen af både planlagte og uplanlagte gennemgående revner planlægges og med i udbuddet.
Det siger det hele: Allerede mens tunnelen bygges, regner man med, at revner skal findes og repareres, før den tages i brug. Det kan ikke undgås. Det er en del af planen.
Reparationen sker typisk ved injektion, hvor et materiale presses ind i revner og støbeskel indefra. Vi udfører selv injektion på eksisterende konstruktioner, og det er en god reparationsmetode. Men den kan ikke verificeres, mens den udføres. Materialet forsvinder ind i betonen, hvor ingen kan se eller måle, om revnen er fyldt hele vejen. Et indlæg om kvalitetssikring af injektion på Dansk Betonforenings temadag i 2022 siger det selv: Der "arbejdes ofte i blinde". Resultatet er en forventning, som først kan bekræftes, når der er gået tid.
Efter afleveringen fortsætter det. Nye revner viser sig, gamle reparationer slipper, og driftsbudgettet får en fast post til vedligehold af utætheder. Over en levetid på 100 år bliver det en betydelig regning, og den betales i sidste ende af bygherren og dermed ofte af skatteyderne.
Hvad en membran ændrer
En membran er et sammenhængende vandtæt lag uden på betonen. På en tunnel bruger vi sprøjtemembran, som sprøjtes på tunnelens yderside i to farvekodede lag. Den hæfter fuldt til betonen, så vand ikke kan løbe under den, og den er stærk nok til det, der kommer bagefter: armering og støbning op mod membranen, beskyttelsesbeton, fyld og ballast. Membranen er samtidig elastisk (brudforlængelse 130 % efter ISO 37) og følger betonens bevægelser.
Det afgørende er ikke materialet, men at hvert trin kan måles, mens arbejdet står åbent:
| Vandtæt beton uden membran | Membran | |
|---|---|---|
| Tæthed over hele fladen | Antages | Holiday-testes på 100 % af fladen før tildækning |
| Revner | Forventes og repareres, når de viser sig | Membranen ligger udenpå og følger bevægelserne |
| Vedhæftning | Ikke relevant | Aftræksprøver efter EN ISO 4624 med brudtype |
| Klima under udførelse | Ikke relevant | Temperatur, fugt og dugpunkt registreres ved hvert lag |
| Fejl | Findes ofte først, når vandet trænger ind | Findes og lukkes, før laget dækkes til |
| Reparation | Indefra, mod vandtrykket, uden målbar verifikation | På den åbne flade, med eftertest |
| Dokumentation | Støbejournal og injektionslog | KS-rapport pr. felt før tildækning |
Membranen er heller ikke perfekt, når den sprøjtes. På Storstrømsbroen fandt holiday-testen 789 små porer på 38.130 m². Det er netop pointen: De blev fundet, lukket og eftertestet, før der kom asfalt på. Ved vandtæt beton findes de tilsvarende fejl først, når vandet har fundet dem. Læs, hvordan holiday-testen udføres trin for trin.
Revner i vandtæt beton kan kun ses, ikke måles
Ved vandtæt beton kontrolleres revnerne visuelt, både indvendigt og udvendigt, så længe man kan komme til. Ved tunneler, der støbes i en byggegrube, gennemgås væggene og dækket, før der fyldes op omkring dem. Ved sænketunneler gennemgås elementerne, før de sænkes. Man ser efter revner, fugtige pletter og kalkudfældninger. Men et visuelt eftersyn viser kun det, man kan se. Det viser ikke, hvor dybt en revne går, eller hvad fugten vil gøre ved armeringen over de næste årtier. En revne behøver ikke gå hele vejen igennem for at gøre skade.
De små revner er lette at overse. Er betonen vandhærdet, eller er overfladen glittet, kan revner gemme sig lige under det få millimeter tykke toplag. Moderne kameraer og droner hjælper, men de ændrer ikke princippet. De finder dårligt dæklag, stenreder og større revner, mens de fine revner er svære at fange. Selv i forskningsforsøg med specialudstyr ligger grænsen omkring 0,1 mm under gode forhold.
Og eftersynet er et øjebliksbillede. Betonen bliver ved med at svinde og arbejde i måneder og år, og når tunnelen bliver dækket til eller sænket, kommer der nye laster på. Revner, der opstår efter eftersynet, ser ingen, før vandet viser vej. Til den tid kan ydersiden ikke længere nås.
På tunnelen ved Ny Ellebjerg Station lagde vi membranen på tunneltaget fra januar til marts, felt for felt, med klimamålinger ved hvert lag og holiday-test, før beskyttelsesbeton og ballast kom på.
Når membranen byttes ud undervejs
Det sker, at en membran står i udbuddet, men bliver byttet ud med et billigere alternativ, når projektet skal spare. Det er en beslutning, der flytter risiko fra anlægsbudgettet til driftsbudgettet, og den bør træffes på samme grundlag som det oprindelige valg.
Et alternativ er kun et alternativ, hvis det kan det samme og kan bevises på samme måde:
- Det er godkendt til formålet som fugtisolering, ikke kun som beskyttelse eller midlertidig tætning.
- Det danner et sammenhængende lag, der kan holiday-testes på hele fladen.
- Vedhæftning, lagtykkelse og klima kan måles og dokumenteres felt for felt.
- Det kan klare det, der kommer bagefter: armering, støbning, fyld og ballast.
Kan alternativet ikke verificeres, er det ikke en billigere membran. Så er det en anden løsning, og bygherren bør vide det, før den godkendes.
Membranen erstatter ikke god beton
Det her er ikke et argument mod vandtæt beton. En tæt, velkonstrueret beton er det bedste underlag, en membran kan få. Pointen er, at betonen alene ikke kan dokumentere tætheden. Den bedste tunnel har begge dele: en god beton og en membran, hvis tæthed er bevist, før den forsvinder under jord og vand.
Fem spørgsmål bygherren bør stille
- Hvordan dokumenteres det, at tunnelen er tæt, før den dækkes til?
- Er der afsat midler til reparation af utætheder i anlægsfasen, og hvad siger det om løsningen?
- Hvordan kan en reparation verificeres, når den udføres indefra mod vandtrykket?
- Hvad koster vedligehold af utætheder over hele levetiden, og hvem betaler?
- Kan hele fladen testes, og hvilken rapport afleveres, før den lukkes?
Har I et tunnelprojekt på tegnebrættet, kan I bruge de syv verifikationskrav til udbuddet, som vi har beskrevet for broer. De gælder også for tunneler. Læs mere om KBT Type 5 til beton og stål, og slå fagudtrykkene op i ordbogen.
Ofte stillede spørgsmål
Er vandtæt beton nok til at gøre en tunnel tæt?
Vandtæt beton er et godt materiale, men det kan ikke dokumentere en tæt tunnel. Store betonkonstruktioner revner af svind, temperatur, last og sætninger, og normerne dimensionerer revnevidden, ikke nul revner. Revner, der går hele vejen igennem, lukkes typisk med injektion, både i anlægsfasen og senere i driften.
Hvad er forskellen på vandtæt beton og en membran?
Ved vandtæt beton er tætheden en egenskab, man forventer af betonen og fugerne. En membran er et sammenhængende lag uden på betonen, hvor tætheden kan måles på hele fladen med en holiday-test, før konstruktionen dækkes til. Vedhæftning, lagtykkelse og klima registreres samtidig og afleveres i en KS-rapport.
Hvorfor er injektion ikke en løsning i et nyt tunnelprojekt?
Injektion presses ind i revner og støbeskel inde fra tunnelen, mens grundvandet presser udefra. Materialet kan hverken ses eller måles, mens det udføres, så resultatet er en forventning, der først kan bekræftes over tid. Injektion er en reparationsmetode til konstruktioner i drift, ikke en vandtætning, man planlægger efter.
Kan man ikke bare kontrollere revnerne med kamera eller drone?
Et kamera eller en drone kan vise dårligt dæklag, stenreder og større revner, men ikke om en revne går hele vejen igennem, eller om den holder tæt under vandtryk. Fine revner er svære at fange og kan gemme sig under et glittet eller vandhærdet toplag. Og revner, der opstår efter eftersynet, når tunnelen dækkes til eller sænkes, ses først, når de lækker. En visuel kontrol er derfor en observation, ikke en verifikation af tætheden.
Lukker fine revner i betonen ikke sig selv?
Fine revner kan under gunstige forhold lukke sig over tid, når kalk udfældes i revnen. Men det sker ikke i alle revner, og det kan ikke dokumenteres revne for revne, før tunnelen tages i brug. Det er netop forskellen på en antagelse og et bevis.
Skal man så vælge membran i stedet for god beton?
Nej. Membranen erstatter ikke god beton, den gør tætheden dokumenterbar. Den bedste løsning er en tæt, velkonstrueret beton med en membran udenpå, som er holiday-testet på hele fladen og dokumenteret felt for felt.
Kilder
- DAfStb-Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton" (WU-Richtlinie): designprincipper og planlægning af tætning af revner, gengivet af Baunetz Wissen og Planung von WU-Konstruktionen.
- Fachartikel om efterfølgende tætning af revner og fuger i WU-konstruktioner ved injektion, IRB (PDF).
- Dansk Betonforening, temadag 2022: Hvordan kvalitetssikrer man injektion i vandbelastede konstruktioner (PDF).
- Kim m.fl. (2017): Concrete Crack Identification Using a UAV Incorporating Hybrid Image Processing, Sensors.
- EN 1992-3, Eurocode 2 del 3: Væskeholdende konstruktioner, tæthedsklasser 0–3.