Spjälksprickor som funktionsindikator för befintliga konstruktioner

Forskningsprojekt, 2021 – 2023

Vilka funktionsindikatorer kan användas för konstruktioner när klimatet förändras? Vi kan inte bygga på tidigare erfarenheter, utan vi måste förstå, kunna modellera och kvantifiera underliggande fysikaliska mekanismer för att kunna prognosticera säkerhet i en föränderlig framtid. Klimatförändringar kommer innebära både högre genomsnittstemperaturer och fler frostcykler, främst i områden där många vägar skall upplåtas till tyngre laster (74 ton). Hur kombinationen av korrosion och frost påverkar säkerheten blir därför väsentlig. I tidigare forskning har vanligtvis en nedbrytningsmekanism i taget studerats. Nya resultat visar dock på stark interaktion mellan rost, den främsta skadeorsaken, och frost. Vidare är nästan all forskning baserad på prover som utsatts för accelererad korrosion - det finns flera tveksamheter till om naturlig nedbrytning påverkar konstruktionen annorlunda.

I detta projekt kommer både accelererade och naturligt nedbrutna prover, med korrosion och frost var för sig och tillsammans, att studeras. Genom avancerad experimentell teknik som kombinerad neutrontomografi och röntgen, “digital image correlation” och fiberoptik får vi en inblick i konstruktionen under nedbrytningsprocessen, vilket ger nödvändiga data för grundläggande förståelse. Icke-linjära finita elementanalyser kommer att användas, som beskriver volymexpansion av både korrosion och vatten som fryser i sprickor, samt hur dessa fenomen interagerar. Ingående mekanismer kommer att separeras och deras kombinerade effekter att förklaras. De viktigaste parametrarna bestäms genom känslighetsanalyser. Slutresultatet är förslag om hur spjälksprickor kan användas som funktionsindikator för befintliga konstruktioner. I slutändan kommer projektet att bidra till betydande ekonomiska och miljömässiga besparingar för samhället och även till att bevara stora kulturella värden. Detta eftersom vi med ökad kunskap kan reparera och ersätta befintliga konstruktioner endast när det behövs, med fortsatt garanterad bärighetsmässig säkerhet.