Testing og evaluering av EVA-baserte sprøytbare membraner for permanent vanntett tunnelkledning med sprøytebetong for veg- og jernbanetunneler

Abstract

Det har oppstått et stort behov for å modernisere norske tunneler. Blant annet etterlyses det vann- og frostsikringsløsninger som skal ivareta moderne funksjonskrav. Masteroppgaven tar for seg permanent vanntett tunnelkledning med sprøytbar membran og sprøytebetong. Den er en videreføring av fordypningsprosjekt fra høsten 2013. Oppgaven er todelt i så måte at den skal ivareta hensynet til både moderne funksjonskrav og de krav som må stilles til tunnelkledning med sprøytbar membran i Norge. Oppgaven har resultert i en anbefalt prøvingsmetodikk med akseptkriterier for sprøytbare membraner i tunnelkledning. Denne er basert på en lastmodell som beskriver laster som påvirker tunnelkledningen, og på eksperimentelt arbeid gjennomført i 2013 og våren 2014. Lastmodellen er orientert spesielt mot norske berg- og klimaforhold, for både veg- og jernbanetunneler. Det eksperimentelle arbeidet har på bakgrunn av lastmodellen rettet seg mot testing av elastisitet, korttids- og langtids-strekkfasthet og skjærstyrke, samt også undersøkelse av virkningen av frost- og fuktpåkjenning. Eksternt er det også blitt gjennomført analyse av polymerandel. To EVA-membraner har blitt testet: Masterseal 345 fra BASF og Tekflex DS-W fra Orica.I prøvingsmetodikken er det anbefalt akseptkriterier for sprøytbare membraner. Det er foreslått krav om minimum 100 % elastisitet, minimum 0,5 MPa for strekkfasthet og minimum 10^4 lastvekslinger med 10 kPa maksimal strekkspenning, uten brudd i membran og uten reduksjon av strekkfasthet til under 0,5 MPa. For skjærstyrke er det foreslått krav om minimum 1 mm deformasjon før brudd oppstår. Fra elastisitetstestingen av frosne membranprøver er det vist at temperatur ved membran i kledning ikke bør være lavere enn -3 °C. Fra TGA-undersøkelser og sammenlikning med andre resultater, er det forslått å kreve membraner med minimum 70 % polymerandel for å bevare gunstige materialtekniske egenskaper. Det foreslås også at det gjennomføres feltundersøkelser med fuktmålinger av membran og betong i tunneler der sprøytbar membran skal benyttes. Det er også utarbeidet, med bakgrunn i prøvingsmetodikken og hensynet til moderne funksjonskrav, et forslag til håndboktekst for Statens vegvesen. Forslaget er tenkt å være en del av Håndbok R510 Vann- og frostsikring i tunneler . I tillegg er det foreslått et enkelt prosjekteringsforslag for tunnel med sprøytbar membran og sprøytebetong som permanent vanntett tunnelkledning.