Den nye Drammensbrua i kveldssol er noe helt annet enn den tunge, grå betongkonstruksjonen som har dominert bybildet i 30 år.
Den nye Drammensbrua i kveldssol er noe helt annet enn den tunge, grå betongkonstruksjonen som har dominert bybildet i 30 år. (Bilde: Anders Haakonsen)

Ultralyd ser betongskader

Destruktiv testing, pikking eller kjerneboring, er de mest effektive testmetodene i dag når en betongkonstruksjon skal kontrolleres. Nå har Hamarbedriften Elop patentert en unik rullende ultralydscanner. Det kan gi ingeniørene helt nye verktøy for kontroll av betongbruer og dammer for vannkraft.

Det er anslagsvis 2 500 000 betongbruer i verden i dag. Halvannen million av disse er eldre enn 25 år, og 500 000 skal ha alvorlige feil og mangler.

I Norge står det bedre til, databasen Brutus til Vegdirektoratet viser at det er 12 940 betongbruer i Norge på riks- og fylkesveger, i tillegg kommer bruer på kommunale veger. Disse skal gjennom hovedkontroll hvert femte år. Statens Vegvesen kontrollerer i snitt 5000 bruer hvert år, Vegvesenet har registrert til sammen 130 271 skader på betongbruene landet rundt, se faktaboks om skader.

Unøyaktig og tidkrevende

Fakta

  • Av de 12940 bruene er 521 for gang- og sykkelveg. 1098 betongbruer er bygget før 1950 og 466 er bygget etter 2010. Vi har i Norge 12 bruer som er lenger enn 1000 meter og 27 bruer som er mellom 500 og 1000 meter.
  • I Brutus, databasen til Vegdirektoratet, er det registrert 130 271 skader på disse bruene. Der fremkommer riss- eller sprekkdannelser som den skaden som opptrer oftest, med 17 355 tilfeller. Som nummer to kommer avskalling med 12087 registrerte skader. Armeringskorrosjon er registrert 4620 ganger, øvrige korrosjonsskader 5720 ganger. Brutus har delt skadene i til sammen 42 forskjellige kategorier.

Kontrollen er tidkrevende, og til dels unøyaktig. Skjulte feil er ikke lette å oppdage. Det har gründer Terje Melandsø tenkt å gjøre noe med. Den 75 år gamle ingeniøren, med bakgrunn fra radarteknologi i Forsvaret, har utviklet et unikt og patentert et konsept for bruk av ultralyd.

Dagens systemer er, ifølge Melandsø, tungvinte å bruke fordi de kun måler et felt på 3x3 cm. Det gjør det tidkrevende å kontrollere en stor bru, i praksis blir det heller gjort destruktive tester. I stedet har Elop, selskapet til Melandsø, utviklet et system med ultralyd-transducere der to ruller er festet i en liten ramme. I den ene rullen er det montert åtte sendere, i den andre rullen er det montert åtte mottakere.

Ultralyden som sendes fra hver av de åtte senderne blir motatt av alle åtte mottakerne. Dermed får man, allerede uten at enheten har flyttet seg 64 målepunkter.

Konseptet er kalt COBRI, concrete bridge Inspection, og har vakt interesse langt ut over gründerens egne rekker.

I tillegg til midler fra Norges Forskningsråd er Elop nå tildelt 12 millioner kroner fra EU for å utvikle ultralyscanneren. EU-midlene er gitt gjennom programmet Horizon 2020.

Les også: Kaptein Kidd inspirerer oljeforskere

Prototyp med kun 2 transducere for hver rull, sees som de sorte gummiringene. Den ferdige skal ha åtte, samt en elektronikkenhet som blir plassert på oversiden. På innsiden av rullen er det et lag væske for ikke å stanse sigalene - ultralyd og luft er ingen god kombinasjon.
Prototyp med kun 2 transducere for hver rull, sees som de sorte gummiringene. Den ferdige skal ha åtte, samt en elektronikkenhet som blir plassert på oversiden. På innsiden av rullen er det et lag væske for ikke å stanse sigalene - ultralyd og luft er ingen god kombinasjon. Foto: Joachim Seehusen

Globalt ledende

Horizon 2020

  • Horizon 2020 er det største forskningsprogrammet i EU noensinne. Til sammen har programmet nærmere 80 milliarder Euro å fordele over syvårsperioden 2014 –2020. Forskningsrådet går enda lenger, og skriver på sine nettsider at det er verdens største forskningsprogram. Målet er å styrke innovasjonsevnen i Europa og sikre konkurransekraften til eruopeisk næringsliv. 
  • Totalt er 48 norske prosjekter så langt gitt støtte gjennom Horizon 2020. Programmet gir støtte i to kategorier, fase 1 som typisk er 50 000 euro til oppstart eller forprosjekter og fase 2 der støtten kan bli opp til to millioner euro. Elop er gitt 1 295 000 euro til fase 2 gjennom forskningsprogrammet. 

Seniorrådgiver Stefan Gundersen i Norges forskningsråd er nasjonal kontaktperson for Horizon 2020. Han sier at det hovedsakelig er to grunner til at Elop fikk midler i hard konkurranse med andre søkere.

– Det er nyttig teknologi som svarer til de kravene om samfunnsnytte som blir stilt. Så er det like relevant for alle land, det er ikke en teknologi som kun er beregnet for Norge, sier Gundersen.

– Vårt mål er at Elop skal bli den globalt ledende leverandøren av løsninger for ikke destruktiv inspeksjon av betong, sier Sergey Lapshin, daglig leder i Elop.

Han forteller at selskapet allerede har kompetanse på bruk av ultyralyd gjennom produktet Dolphi Cam som har vært i salg en stund. Det er en ultralydscanner som brukes av blant andre Airbus, Boeing og Volkswagen. Der brukes ultralyd til å kontrollere kvaliteten på karbonfiber.

Målet er at det nye produktet skal kunne kontrollere 15 cm inn i betongen. Det tunes for å «se» tre typer skader: sprekkdannelser, rust i armering og delaminering. Den måler også tykkelse på lagene, der det er aktuelt.

– Vi kan gå dypere enn 15 cm ved å variere frekvensen, men primærområdet er 15 cm. Det er besluttet etter samtaler med blant annet Statens Vegvesen, sier Lapshin.

Cleft Ridge span bridge i Prospect Park, Brooklyn, New York ble ført opp i 1871-72 og regnes som verdens eldste bru laget med armert betong. Til sammen er det i dag 2,5 millioner betongbruer i verden som alle skal sjekkes med jevne mellomrom.
Cleft Ridge span bridge i Prospect Park, Brooklyn, New York ble ført opp i 1871-72 og regnes som verdens eldste bru laget med armert betong. Til sammen er det i dag 2,5 millioner betongbruer i verden som alle skal sjekkes med jevne mellomrom. Foto: Dave Smith, Wikimedia

Interessant nisjeprodukt

Verdens eldste?

  • Det er uklart når den første rene betongbroen ble bygget, men én ting er sikkert: Det skjedde etter at Portland-sement ble utviklet i England i 1756 da John Smeaton begynte å eksperimentere med forskjellige typer kalkstein og tilsetningsstoffer.
  • En rekke kilder trekker frem Cleft Ridge Span Bridge i Prospect Park i Brooklyn, New York som den eldtse broen bygget med armert betong. 
  • Denne ble bygget i 1871-72 og står fortsatt. 

I Vegdirektoratet har Øyvind Bjøntegaard, sjefingeniør i tunnel- og betong­seksjonen, hatt kontkt med Elop om utviklingen.

– De står på terskelen til noe, ultralyd er jo gammelt og kjent, men her ser det ut til å komme et interessant nisjeprodukt, sier Bjøntegaard.

Han sier at det i dag ikke finnes noen gode metoder for ikke-destruktiv inspeksjon. Det begrenser seg til å finne hvor armeringen ligger.

– Å måle diskontinuitet i betong er noe helt annet, og dette vil gi langt bedre nøyaktighet. Det optimale for oss er å detektere at noe er på gang så tidlig som mulig.

Bjøntegaard ser for seg at Elop også utvikler en form for liftsystem til scanneren sin. I dag er prototypen laget for å rulle for hånd, da enten på en plan flate eller med stilas om det er en søyle eller vegg som skal kontrolleres. Uten blir det vanskelig å bruke scanneren på brutårn og søyler.

Contra dammen i Sveits er nok mest kjent for at den ble brukt i åpningscenen til Bond-filmen GoldenEye, som var den første filmen der Pierce Brosnan spilte Bond. Dammen er 220 meter høy, 380 meter bred og 7 meter tykk og ble åpnet for mer enn 50 år siden. Kanskje kan den i fremtiden bli sjekket av Elops scannere.
Contra dammen i Sveits er nok mest kjent for at den ble brukt i åpningscenen til Bond-filmen GoldenEye, som var den første filmen der Pierce Brosnan spilte Bond. Dammen er 220 meter høy, 380 meter bred og 7 meter tykk og ble åpnet for mer enn 50 år siden. Kanskje kan den i fremtiden bli sjekket av Elops scannere. Foto: Martin Abegglen

Amerikanere vil ha damkontroll

Der har Vegdirektoratet en alliert i amerikanske EPRI, Electric Power Research Instiute som har tatt kontakt med Elop. Dette er et non-profit institutt som jobber for å finne løsninger som gir samfunnet sikker og rimelig strømforsyning.

– Ja, det stemmer, bekrefter Terje

Melandsø. De har spurt oss om vi kan lage et system som gjør at scanneren kan brukes til damkontroll, og om vi er interessert i et prosjekt rundt det. Vi er interessert, så det jobber vi videre med.

Melandsø anslår at scanneren vil kunne gjøre en jobb for 80 prosent av de skadene som er registrert i Brutus.

– Mange av dem kan oppdages visuelt, men med COBRI gir vi visuell inspeksjon en ny dimensjon. Innvendig avbilding vil gi et bedre grunnlag for å fastslå omfang og årsak.
Melandsø ramser opp setningsskader, bevegelse, deformasjon, riss/sprekk, skadet overdekning, lekkasje og fuktbelastning, misfarging, steinreir, avskalling og korrosjon som eksempler der scanneren skal være nyttig.

Tunnelkontroll

Rambøll er med som pilotkunde for ultralydscanneren. Ingeniør Sverre Martin Lund sier de er forelagt planene og bedt om å komme med inspill om bruk og utforming av instrumentet.

– Hvis dette blir realisert og virker som de sier så er det veldig spennende, sier Lund.

Lund sier også at det kan være bruksområder for et slikt apparat, både for å kontrollere pågående skadeutvikling på eldre bruer eller utførelsesfeil ved bygging av nye bruer.

Fra venstre administrerende direktør Sergey Lapshin og gründer, oppfinner og styreleder Terje Melandsø.
Fra venstre administrerende direktør Sergey Lapshin og gründer, oppfinner og styreleder Terje Melandsø. Foto: Joachim Seehusen

Trinn to: kontroll av sveisesøm

Selv om utviklingsarbeidet på langt nær er ferdig er ikke hverken Melandsø eller Lapshin i tvil om at ultralydscanneren skal komme på markedet, og gjøre suksess. De har allerede startet samtaler både om produksjon og distribusjon.

– Hapro på Jaren er en kandidat, vi er i samtaler med dem om produksjon, sier Melandsø.

Hapro har 285 ansatte og har industriell og profesjonell elektronikk som sitt hovedsegment. Bedriften ble stiftet i 1973 og omsatte i fjor for 390 millioner kroner.
Heller ikke salget vil Elop stå for selv, de skal kun utvikle teknologien. Det er nå samtaler på gang med to mulige distributører. Lapshin vil helst ikke ha ut navnene, men det er en sveitsisk og et britisk selskap som begge kan være aktuelle for salg og service på scannerene når de er ferdige.

Men selv om scanneren fortsatt er på protoypstadiet er ikke de to i tvil om at produktet vil bli realisert. Så sikre er de at utviklingen av generasjon to allerede er på beddingen.

– Vi kan gå opp til langt høyere frekvenser enn vi bruker nå. Det åpner for andre bruksområder på andre materialer. Automatisk kontroll av sveisesømmer synes som et interessant produkt, det ser vi på, sier Melandsø.

Og det er flere enn dem selv som tror på dette. Fra Regionalt Forskningsfond er det gitt 440 000 kroner til en forstudie av ultralyd til kontroll av sveisesømmer.

Kommentarer (0)

Kommentarer (0)