Bescherming van tunnelconstructies – hoge temperaturen in beton

Bescherming van de betonconstructies in tunnels en infrastructuren ter voorkoming van het afspatten van het beton en het (gedeeltelijk) instorten bij hoge temperatuur door voertuigbranden.

Er is een doorlopende discussie over hoe de bescherming van een betonconstructie in een tunnel het meest efficiënt en economisch kan worden uitgevoerd;

  • Omdat de risico’s in de loop van de tijd zijn gewijzigd, door bijvoorbeeld grotere verkeersvolumes of dat er meer gevaarlijke goederen zijn toegestaan ​​in relatie tot de oorspronkelijke risicobeoordeling (HRR & Temperatuur).
  • Of dat de geselecteerde betonsamenstelling, bijvoorbeeld hoge temperaturen zal moeten kunnen weerstaan door een grote brand in de tunnel.

De meer conservatieve benadering van het oplossen van deze problemen is typisch een bouwkundige bescherming van de betonconstructie door het toepassen van hitte werende bekleding met een uiteindelijke decoratieve / beschermende afwerking.

Dit is in de meeste gevallen een omvangrijke ingreep in het oorspronkelijke visuele uiterlijk waarbij ofwel een totale of gedeeltelijke afsluiting van de tunnel voor een langere tijdsperiode zal moeten plaatsvinden.

Sinds een aantal jaren wordt er al gedebatteerd of vast opgestelde brandbestrijdingssystemen een ​​vergelijkbare of technisch en economisch een betere oplossing kunnen bieden?

Wordt het geen tijd om blussystemen in tunnels een reële kans te geven en als één van de oplossingen voor bovenstaande problemen te gaan zien, nu inmiddels;

  • De kinderziektes van de oude en waarschijnlijk meer dan 10 jaar geïnstalleerde systemen inmiddels zijn opgelost.
  • Nieuwe leveranciers in de markt zijn gekomen, wat heeft geresulteerd in een meer concurrerende markt.
  • Nieuwe technologieën en innovaties binnen vast opgestelde brandbestrijdingssystemen zijn geïntroduceerd.

Er is de afgelopen 10 jaar intensief onderzoek gedaan naar diverse vast opgestelde brandbestrijdingssystemen en er zijn door diverse fabrikanten inmiddels met zeer positieve resultaten talloze tunnelbrandtesten uitgevoerd, wat bijvoorbeeld lijdt tot een reductie van HRR en verlaging van de temperatuur in de tunnel in het geval van een grote voertuigbrand.

Een van de recentere uitgevoerde tunnelbrandtests, bleek zeer effectief in de bescherming van de tunnelstructuur en bood een onmiddellijke verlaging van de temperatuur aan de buiten- en binnenkant van de betonconstructie.

Criteria waaraan bij de tests moest worden voldaan, waren NFPA 502 (om aan te tonen dat er een minimale afspatting is, wat kan leiden tot een progressieve instorting van de tunnel).

  • De temperatuur van het plafondoppervlak mag niet hoger zijn dan 380°C.
  • De temperatuur van de stalen wapening in het beton mag de 250°C niet overschrijden.

De test werd uitgevoerd met betonplaten boven de vuurhaard en aan het plafond. In de betonnen plaat zijn er diverse temperatuursensoren op verschillende diepten 0,25 en 40 mm geplaatst, zie fig. 3. Betonplaat.

Bescherming van tunnelconstructies - hoge temperaturen in beton 3

De betonnen plaat werd blootgesteld aan een brand van 68 MW bij activering en de geïnstalleerde brandbestrijdingssysteem verminderde de brand tot 30 MW en lager (de potentiële grote van het brandtest was +200 MW) zie afb. 1. Snelheid van afgifte van warmte

Bescherming van tunnelconstructies - hoge temperaturen in beton 1

Bron: TUNPROTEC® is een geregistreerd merk binnen VID Fire-Kill, een wereldwijde leverancier van lage druk watermist systemen en componenten.

Zoals hierboven de curve van de betontemperatuur toont, biedt een vast opgestelde brandbestrijdingssysteem een zeer effectieve bescherming & temperatuurreductie en voorkomt hiermee een (gedeeltelijke) instorting van de tunnel zie fig. 2. temperatuurcurve, toont waarden ver onder de criteria zoals bepaald door NFPA 502.

Bescherming van tunnelconstructies - hoge temperaturen in beton 2

Zoals uit bovenstaande cijfers blijkt, kan een vast opgestelde brandbestrijdingssysteem de tunnelstructuur een zeer efficiënte bescherming bieden die ver beneden de criteria van NFPA 502 voor de preventie van het (gedeeltelijk) instorten van de tunnel ligt.

Een bijkomend voordeel van vast opgestelde blussystemen zoals watermist is de beperking van de rookontwikkeling in relatie tot veilig vluchten.

Auteur: Johnny Jessen, Sales Manager – Infrastructure Systems, VID Fire-Kill ApS.
Bron afbeeldingen: TUNPROTEC® is een geregistreerd merk binnen VID Fire-Kill, leverancier van lage druk watermist systemen en componenten.