Familiebedriften i Arendal har utviklet et materiale som kan erstatte betong. Nå har forskere testet om erstatningen tåler kollisjon og brann. (Foto: Espen Sand/Foamrox)
Familiebedriften i Arendal har utviklet et materiale som kan erstatte betong. Nå har forskere testet om erstatningen tåler kollisjon og brann. (Foto: Espen Sand/Foamrox)

Vil erstatte betong med resirkulert glass

Med støtte fra forskere har familiebedriften utviklet et materiale av resirkulert glass, som er brannsikkert og vanntett – og veier knapt en tidel av betong.

Published

Det finnes over 2000 vei- og jernbanetunneler i Norge i dag, og det blir stadig bygd nye. Mange av dem er flere kilometer lange. Å sikre tunnelene mot brann, vann og frost er et mildt sagt tungt og krevende arbeid.

Jobben innebærer som regel bruk av både vannsikringsduk og PE-skum for å sikre mot vann og frost. I tillegg trengs sprøytebetong eller svintunge betongelementer for å lukke det brannfarlige skummet inne.

Bedriften Foamrox AS i Arendal har tatt patent på et nytt materiale – som også heter Foamrox. Det kan gjøre fremtidig tunnelsikring raskere, rimeligere og mye lettere.

Ifølge bedriften kan en ti centimeter tykk plate av dette produktet erstatte både duk, skum og betong.

Sikrer mot brann, vann og frost

– Vi har videreutviklet to kjente størrelser og satt dem sammen til et nytt produkt med helt spesielle egenskaper, sier Rolf Jakobsen, styreleder og produktutvikler i selskapet.

De to kjente størrelsene er celleglass eller skumglass – laget av resirkulert glass – og det Jakobsen beskriver som en knallsterk coating av et materiale som heter polyurea.

De har gjort et omfattende forsknings- og utviklingsarbeid og fått støtte av Regionalt forskningsfond Agder. Nå er materialets egenskaper grundig dokumentert.

Foamrox er både brannsikkert, vanntett og frostsikkert. Det er også dimensjonsstabilt; det hverken utvider seg eller krymper når temperaturen endrer seg. Form og størrelse er nøyaktig lik enten det er 40 grader minus eller 40 grader pluss.

I tillegg har stoffet en isolasjonsverdi tilnærmet lik det som er standard i byggebransjen, det er motstandsdyktig mot alle kjente skadedyr – og det veier bare 8-10 prosent av betong.

Brant i en time

– Vårt materiale vil gi langt mer brannsikre tunneler enn dagens løsninger gjør. Man slipper PE-skummet, som rett og slett er svært brannfarlig. Dersom en kollisjon bryter gjennom betongen og antenner skummet, blir brannen tilført voldsomt med energi, sier Jakobsen.

Branntester er gjennomført hos Rise Fire Research i Trondheim. De viser at materialet derimot er selvslukkende og – i motsetning til PE-skum – ikke vil tilføre en brann energi i det hele tatt.

– Testene ble utført med brann på én side av materialet i en time. Ikke på noe tidspunkt oversteg temperaturen 180 grader celsius. Minst like viktig er det at konstruksjonen heller ikke falt sammen, sier Jakobsen.

Forskere tester

Sintef i Trondheim har gjort matematiske beregninger av hvordan materialet vil oppføre seg når det utsettes for ulike typer påkjenninger.

Dirk Nolte og kolleger ved Sintef har testet materialet. (Foto: Sintef)
Dirk Nolte og kolleger ved Sintef har testet materialet. (Foto: Sintef)

– Simuleringene gjør at vi på et teoretisk nivå kan forutsi hvordan materialet vil oppføre seg under gitte belastninger. Vi har blant annet simulert forenklede krasjtester som forteller oss hvordan materialet reagerer hvis et kjøretøy smeller inn i det, sier Dirk Nolte, senior forretningsutvikler ved Sintef Industri.

– Skal vi kunne gi enda mer presise svar om hvordan Foamrox-elementer reagerer i gitte situasjoner, må det gjennomføres grundigere praktiske tester, forklarer Nolte.

Testene vil vise om simuleringene stemmer med praksis.

Ifølge Nolte antyder simuleringene at såkalte lavenergistøt – 100 kilo i 15 kilometer i timen – gir noe skade på Foamrox-elementet, men det vil trolig ikke løsne fra tunnelveggen. Simuleringer av høyenergistøt – 50 tonn i 100 km/t – antyder derimot at elementer vil løsne og dermed også kan havne i veibanen.

– Det må vurderes om dette materialet tilfører ytterligere skade, og om det finnes løsninger som hinder at elementene løsner. Et Foamrox-element som faller ned, vil nok skade mindre enn et betongelement av samme størrelse.

– Og det som i alle fall er sikkert, er at om en kollisjon skulle forårsake en tunnelbrann, så vil Foamrox ikke bidra til spredning av brannen, sier Nolte.

Miljøgevinst

Ifølge styreleder Jakobsen i bedriften Foamrox setter det nye materialet et lavt miljøavtrykk sammenlignet med dagens løsninger for tunnelsikring.

Foreløpige beregninger viser at bruk av Foamrox vil halvere CO2-utslippet sammenlignet med dagens form for tunnelsikring. Da er ikke utslipp knyttet til transport og håndtering med i regnestykket.

– I tillegg til at materialet er laget av 96 prosent resirkulert glass, gjør den lave vekten at utslippene fra transport også blir mye lavere. En lastebil kan ta 30 av våre elementer, men bare tre betongelementer.

– Når våre elementer veier 490 kilo, mot en standardvekt på 7,5 tonn på betongelementer, betyr det også at montering og anleggsarbeid kan gjøres med el-utstyr. Det er en mulighet bransjen har ønsket seg lenge, forteller Jakobsen .

Den lave vekten gjør også at to vanlige tunnelbolter er nok for å feste et Foamrox-element på fire ganger fire meter.

Tåler sug og trykk

Festeanordningene er svært viktig i en tunnel.

To motgående trailere som passerer hverandre i høy fart, vil først skape et voldsomt trykk og deretter et heftig sug. Da må vi kunne stole på at tunnelisolasjonen holder seg der den skal – nemlig på veggene og i hvelvingen.

Foamrox har blitt testet på sug og trykk.

Tester viser også at når materialet blir utsatt for så voldsomme krefter at det til slutt må melde pass for overmakten, er det celleglasset som sprekker. Sammenføyningen mellom de to stoffene holder stand.

– Det betyr at vi har et produkt som oppfører seg som ett selv om det består av to ulike lag, forklarer Jakobsen.

Bransjen tester

Jakobsen forteller at responsen fra entreprenørene er positiv, og at Foamrox nå tester ut ulike bruksområder i samarbeid med flere store aktører innenfor anleggsbransjen.

En av dem er Nye Veier, det heleide statlige aksjeselskapet som har ansvaret for hovedveiene i Norge. Dag Ødegård, disiplinleder for tunnel og elektro, forteller at selskapet ønsker å være innovative og er positive til å teste ut et nytt produkt som Foamrox i et begrenset område.

– Vi snakker i første omgang om en nødstasjon og en rømningstunnel. Der ser det ut som om det er flere plussider; som mulighet for prefabrikering og rask montering. Materialet er brannsikkert, vanntett, har en glatt overflate som er vedlikeholdsvennlig, og det er miljømessig bra i forhold til betong, sier Ødegård.

– Dersom produktet og dets innfesting i berget vil tåle de store trykk- og sugkreftene like godt som en «vanlig» tunnelkledning, kan jeg ut fra mitt ståsted se at dette kan ha et stort potensial, sier Ødegård.

– Vi har en utfordring i å få Vegdirektoratet til å tenke nytt. De er ansvarlige for den såkalte tunnelhåndboken – N500 – med bestemmelser for tunneler på offentlig vei. I dag tar den rett og slett ikke høyde for innovasjoner som løser utfordringene med tunnelsikring uten bruk av PE-skum og betong, sier Jakobsen.

Om prosjektet

Bærekraftige materialer for industriutvikling rettet mot tunnelsikring og bygg- og anlegg

Forskningsprosjekt der målsettingen har vært å utvikle og dokumentere egenskapene for et patentert materiale egnet for tunnelsikring og bruk i bygg- og anleggsbransjen.

Forskningen omfatter blant annet tester av om materialet er vanntett, frostsikkert og brannsikkert.

Kollisjonsstyrke, trykkfasthet og dimensjonsstabilitet er dokumentert, og økonomiske og miljømessige aspekter ved bruken av materialet er vurdert.

Foamrox AS har gjennomført prosjektet i samarbeid med Sintef, Rise Fire Resarch, NIRAS og Universitetet i Agder.

Prosjektet er støttet av Regionalt forskningsfond Agder, Innovasjon Norge og Innoventus Sør.