Karayolu Tünellerinde Hızla Çözünen Beton

Deniz suyu, karayolu tünellerindeki betona nüfuz ettiğinde, betonu parçalayan bir biyofilm oluşur. Bu durum, yüksek maliyetlere ve tünel tavanından taş ve beton düşmesi durumunda hasar riskine yol açabilir. İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesindeki bir araştırma ekibi tarafından yürütülen yeni bir çalışmada, bu bozulmanın ardındaki mekanizmalar ve beklenmedik bir şekilde hızlı ilerlemesi ortaya konmuştur.

Taşıt tünelleri kaya içinden inşa edildiğinde, düzgün bir yüzey tabakası oluşturmak ve taşların gevşeyip yola düşmesini önlemek için tavan ve duvarlara beton püskürtülür. Örneğin Oslofjord’da olduğu gibi, tüneller deniz suyuyla çevrili olduğunda, iyi bilinen ve sorunlu bir olgu olan “tuzlu su girişi” meydana gelir. Bu, bakterileri tünel ortamına taşıyan ve bakterilerin beton yüzeyinde koloniler (biyofilmler) oluşturmasına neden olan bir süreçtir. Bakteriler betondaki maddelerle beslenir ve yüzeye saldırarak hasara ve gözenekliliğe yol açar. Son bilimsel yayında, araştırmacılar bozulmanın ardındaki mikrobiyolojik süreçler hakkında yeni bilgiler keşfettiler.

Chalmers Mimarlık ve İnşaat Mühendisliği Bölümünde Moleküler Biyoloji ve Mikrobiyal Ekoloji Doçenti Frank Persson, “2014’ten beri Oslofjord tünelinde ölçümler yapıyoruz ve bakterilerin beton yüzeyine yılda bir santimetreye kadar nüfuz ettiğini görebiliyoruz. Tuzlu su girişi olan yerlerde bir koloniler oluşuyor ve kaplana alanda beton yavaş yavaş çözünüyor.” diyor.

Biyofilm kirlenmesi sadece norveç tünellerine özgü değil

Püskürtme beton, 1990’lardan beri karayolu tünellerinde daha geniş ölçekte kullanılıyor ve o zamandan beri araştırmacılar bu koloni kirlenmesini gözlemleyebiliyor. Buna rağmen, şu anda deniz ortamlarındaki su altı tünellerinde biyokorozyonla ilgili çok az benzer çalışma bulunmaktadır.

Frank Persson ve meslektaşları, İsveç Ulaştırma İdaresinin Norveçli muadili olan Norveç Kamu Yolları İdaresi ile bağlantılı projelerde Oslofjord tünelini incelediler, ancak araştırmacılara göre bu fenomen muhtemelen dünya genelindeki benzer ortamlarda da meydana geliyor.

Tünellerde duvarlara ve tavanlara püskürtülen taze betonun pH değeri yüksektir, ancak betonun yaşı ilerledikçe doğal bir kimyasal bozulma meydana gelir ve bu da betonun pH değerinin düşmesine ve ortamı bakteriler için daha elverişli hâle getirmesine neden olur. Bakteriler, betondaki demir, manganez, kükürt ve azotu metabolize ederek beton donatısının korozyonunu ve dolayısıyla beton kaplamanın kendisinin bozulmasını daha da hızlandırır. Araştırmacılar, bu etkileşimli bozulmanın yerel olarak nispeten hızlı olabileceğini gözlemlediler. Aşırı koşullar altında, bakteriler beş yılda 10 cm’ye kadar nüfuz edebilir.

Chalmers Mimarlık ve İnşaat Mühendisliği Bölümü Çevre ve Atıksu Mühendisliği Profesörü Britt-Marie Wilén, “Bu tür bir koloni oldukça açık bir uyarı sinyalidir. Su akışını ve koloninin yayılmasını izlemeniz ve gerekirse tekrar beton püskürtmek için gevşek ve hasarlı betonu tespit etmeniz gerekir.” diyor.

Araştırmacılar, bu koloniye rağmen yol tünellerinin genellikle güvenli olduğunu ve Norveç yetkilileri tarafından izlendiğini vurguluyor. Çalışmalara dayanarak önerileri, betonun pH değerini sürekli ölçmek, kayadan yer altı suyu akışını incelemek ve biyofilmin yayılımını izlemektir. Yer altı suyu akışı, özellikle koloninin pH değerinin daha düşük olduğu düşük akışlarda koloni büyümesini etkiler ve bu da kolonideki asidi nötrleştiren daha yüksek yer altı suyu akışına kıyasla betonun daha hızlı bozulmasına katkıda bulunur.

Britt-Marie Wilén’e göre, “Mevcut araştırma Norveç’teki Oslofjord tünelinde yürütülmüştür, ancak tatlı suyun betona sızabildiği benzer tünellerde de betonun benzer şekilde bozulması muhtemeldir. Deniz suyunun nüfuz ettiği ortamlarda sorun daha büyüktür; çünkü deniz suyu bakteri üremesi için elverişlidir, aynı zamanda tuz da donatıdaki korozyonu hızlandırır. İklim değişikliği okyanusları da ısıtıyor ve daha sıcak suyla birlikte pH değeri daha da düşerek korozyon oranını artırabilir.” diyor.

Chalmers araştırmacıları, Oslofjord tünelindeki mikrobiyal toplulukları haritaladı ve daha önce bilinmeyen yeni mikroorganizmalar keşfedildi. DNA dizileme ve veri işleme için yeni teknikler, bulunanları yorumlamak ve anlamak için yepyeni fırsatlar da sundu.

Kaynak: www.azobuild.com/news.aspx?newsID=23771