Postdoc-project 5: Degradatie tunnelmaterialen

Aanleiding

Degradatie is de vermindering van de oorspronkelijke eigenschappen van materialen of structuren. Dit is een doorlopend proces dat wordt veroorzaakt door thermische, chemische, fysische of mechanische interactie met de omgeving, waaronder ook deformatie. Huidige kennis over degradatie van tunnelmaterialen en de risico’s voor tunnel-constructies is onvoldoende. Dit blijkt onder meer uit onderzoek bij renovatieprojecten, waarbij is geconstateerd dat degradatie sneller verloopt en andere oorzaken heeft dan vooraf ingeschat. Verbeterde inzichten in de belangrijkste schademechanismen en het verloop van degradatie onder praktijkomstandigheden zijn daarom noodzakelijk. Op basis van dit onderzoek wordt vastgesteld hoe ontwerpen geoptimaliseerd kunnen worden om degradatie van materialen doelmatig te reduceren.

Doelstelling

Het oorspronkelijk doel van dit deelproject was om degradatie in tunnels te monitoren, verklaren en voorspellen. Daartoe zouden monitoringstrategieën worden ontwikkeld en sensoren worden ontwikkeld of geselecteerd om degradatieprocessen in tunnels te volgen. Door verkregen monitoringsdata te koppelen aan bestaande degradatiemodellen zou het mogelijk worden om degradatie te voorspellen en betrouwbare risico-inschattingen te geven. De focus van het onderzoek lag op kritische locaties als voegen, overgangen, spatzones, (oude) reparaties, locaties waar tijdens de aanleg minder goede betonkwaliteit is bereikt, en waar naast beton ook andere materialen worden blootgesteld aan extremere belasting en/of vervorming.

Naar de oorspronkelijke doelstelling is één jaar onderzoek gedaan door een PhD’er (die vervolgens een negatief voortgangsadvies heeft gekregen van TUD). Hieruit bleek dat meer focus nodig is om tot nieuwe inzichten te komen, omdat tunneldegradatie in algemene zin een te groot en complex onderwerp is. Daarom richt DP5 zich de laatste twee jaar specifiek op zinkvoegen en met name op de onderzoeksvraag: “Hoe leiden degradatiemechanismen in het Omega klemsysteem tot mechanisch falen en verlies van waterdichtheid van zinkvoegen, en hoe kan dit worden voorkomen met vroegtijdige interventie en preventief onderhoud?” Onderliggende onderzoeksvragen zijn:

• Welke monitoring/inspectiemethoden zijn het meest geschikt om de huidige degradatiestatus (actual health) van zinkvoegen te bepalen, en hoe kan deze status worden meegenomen ter kalibratie en aanpassingen van monitoringsstrategiën?
• Wat zijn dominante parameters die van invloed zijn op corrosie en mechanische degradatie van zinkvoegen in de splashzone?
• Hoe wordt corrosieprogressie beïnvloedt door omgevingsfactoren (chloridegehalte, pH, vochtigheid, blootstelling aan gassen, temperatuur, etc.), type coating en tunnel-specifieke omstandigheden (o.a. nat/droog cycli)?
• Wat zijn geschikte sensortechnologieën voor vroegtijdige detectie van degradatie van zinkvoegen, die zeer moeilijk bereikbaar zijn? Hoe kan een netwerk van sensorconfiguraties optimaal worden ingezet?
• Welke degradatiemodellen zijn beschikbaar voor het interpreteren van de monitoringsdata om de actuele toestand én toekomstige ontwikkeling te voorspellen, evenals voor het bepalen van onderhoudsindicatoren?
• Welke indicatoren of drempelwaarden voor degradatie bepalen of er actie moet worden ondernomen (uitgaande van de gevoeligheid)?

Resultaten

• Lees hier meer over het project COB-FT1, deelproject 5 geactualiseerd (pdf, 1,3 MB)
• Per kwartaal verschijnt er ook een bijgewerkt voortgangsverslag, het laatste openbare verslag is van PhD’er Sebastian : Voortgangsupdate Q4 2025 Degradatie tunnelmaterialen (pdf, 4 MB).
• Deze updates worden ook ingediend bij het TKI Deltatechnologie in het kader van onderzoeksprogramma Futureproof tunnels.