Degradatie van materialen die gebruikt worden in structurele elementen van een tunnelconstructie, kan leiden tot schade en uiteindelijk tunnelsluiting. Door deze degradatie te monitoren, is het mogelijk tijdig in te grijpen om zo duurdere onderhoudswerkzaamheden en – in het ergste geval – sluiting van de tunnel te voorkomen. In het COB-rapport Material degradation in tunnels [166] zijn de belangrijkste degradatiemechanismen en mogelijke monitoringstechnieken beschreven.
Monitoringstechnieken zijn te betrekken op enerzijds constructie en omgeving en anderszijds de specifieke materialen beton en metaal.
Constructie en omgeving
Bij constructie en omgeving gaat het om technieken voor het meten van:
- Relatieve vochtigheid
- Differentiële vervormingen in verticale richting
- Rotatie (scheefstand)
- Deformatie (onder meer met behulp van glasvezel)
- Temperatuur
- Wegsensoren (belasting door verkeer)
Beton
Tunnels bestaan voor een groot deel uit gewapend beton. Het belangrijkste degradatiemechanisme van gewapend beton is corrosie van de wapening. Er bestaan zowel indirecte als directe parameters waarmee corrosie is vast te stellen die worden gemeten met diverse instrumenten en sensoren.
Naast corrosie is het voor beton ook verstandig om de volgende parameters te monitoren:
- Temperatuur
- Grootte van scheurtjes in het beton (cracks)
- Elektrische weerstand
- Zuurgraad
- Chlorides
- Staal potentiaal
- Corrosiestroom
- Actieve akoestische emissie
Staal
Specifiek voor het meten van corrosie in stalen constructiedelen is het corrosiemonitoringsysteem (CMS) ontworpen. Dit systeem is beschikbaar in twee uitvoeringen: (1) verbonden met IPC met een kabellengte tot 100 meter, en (2) autonoom, met voeding via zonnepanelen en 4G-communicatie. Het CMS gebruikt elektrochemische methoden om een meting uit te voeren.
Daarnaast is de elektrochemische productkwaliteit (EPQ) te meten met een instrument dat gebruikmaakt van een elektrochemische potentiaaltechniek. Het corrosiepotentieel samen met de corrosiestroomdichtheid op een metaaloppervlak dat aan de omgeving is blootgesteld zegt iets over de snelheid waarmee de corrosie zich ontwikkelt.
Coating
Tot slot zijn twee instrumenten beschikbaar om de beschermende coating op een oppervlak te monitoren.
Het coatingkwaliteitssysteem (CQS) is een autonoom apparaat dat de kwaliteit van industriële coatings met betrekking tot corrosiebescherming monitort. Het biedt een kwantitatieve manier om de barrière-eigenschappen van de coating en de degradatie van de coating in de tijd te meten (levensduur), evenals een vroege indicatie te geven van het begin van corrosie onder de coating.
Meer informatie
Gedetailleerde informatie over de te monitoren parameters die een indicatie zijn voor degradatie en de technieken en instrumenten die hiervoor beschikbaar zijn, is opgenomen in het COB-document Monitoring material degradation in tunnels [166]. Hierin is voor elk detectiesysteem een factsheet opgenomen met de belangrijkste kenmerken, inclusief sensortypen, meetprincipes en testopstelling. Ook worden hun toepasbaarheid, beschikbaarheid en kosten besproken.
Kennisbank