Management and Extension of Service Life of infrastructures affected by Alkali-silica reaction (MESLA)

Alkalireaksjoner er en skademekanisme som vi finner i mange norske fuktbelastede betongkonstruksjoner, bl.a. i viktig infrastruktur som veg- og jernbanebruer. Alkalireaksjoner skyldes kjemiske reaksjoner mellom visse bergarter i tilslaget og alkalier i betongens sementpasta. Prosessen forårsaker volumøkning av betongen og ved alvorlig skadeutvikling vil det oppstå riss, deformasjoner og tvangskrefter i konstruksjonen. Basert på forskning utført ved SINTEF og NTNU vet vi i dag hvordan vi skal unngå alkalireaksjoner i nye konstruksjoner. Det er imidlertid manglende kunnskap om hvordan vi skal håndtere eksisterende konstruksjoner på best mulig teknisk, økonomisk og bærekraftig måte. Statens vegvesen har de siste ti årene gjennomført forskning i samarbeid med NTNU og SINTEF på konstruktive konsekvenser av alkalireaksjoner. Basert på resultater fra dette arbeidet og andre relevante prosjekter har FoU-prosjektet "MESLA" (Management and Extension of Service Life of infrastructures affected by Alkali-silica reaction, 2021-2025) som målsetning å øke kunnskapen innenfor dette viktige området. Prosjektet ledes av NTNU Konstruksjonsteknikk i samarbeid med SINTEF Community. Andre norske partnere er Statens vegvesen, Bane NOR, Trøndelag fylkeskommune, SINTEF Narvik og Norconsult. I tillegg deltar tre utenlandske universitet (Laval, Ottawa og Gustave Eiffel). Prosjektet vil få tilgang til utvalgte bruer med pågående alkalireaksjoner, både for feltundersøkelser, instrumentert overvåkning og prøveuttak (WP1). Utborede prøver vil bli undersøkt ved ulike laboratorieanalyser (WP2). Det skal utvikles avanserte materialmodeller og metoder for last- og kapasitetsberegninger (FEM-analyser; WP3) og det vil bli utført beregninger etter ulike metoder på utvalgte bruer ("demonstrators"). Viktige funn i prosjektet vil bli publisert i vitenskapelige tidsskrifter (WP4). Det forventes at resultatene vil bidra til utvikling av retningslinjer for forvaltning av betongbruer med alkalireaksjoner.

Over the last decades, Alkali-silica reaction (ASR) has become a deterioration mechanism of great concern for Norwegian concrete structures, affecting important national transport infrastructure such as road and railway bridges. The research community has reached an advanced knowledge on the deterioration mechanisms and has the necessary tools to avoid ASR in new structures. However, only limited research has been performed on management of existing structures with ongoing ASR, and there is still a lack of knowledge, both nationally and globally. The overall aim is to build up new knowledge on how to manage and maintain existing ASR-affected structures in a technical, economical and environmental beneficial way, and verify how this knowledge can be applied to ensure structural safety and extend the service life of existing bridges. The MESLA project comprises four parts. In "WP1 Field survey and monitoring", ASR-induced expansion indicators as cracks and deformations will be measured and monitored, and samples will be extracted from existing bridges. In "WP2 Laboratory testing", drilled cores will be tested by different methods to give information on the current concrete state such as expansion, stiffness and strength properties. The prediction of the future expansion will be based on field measurements and accelerated testing of drilled cores. In "WP3 Structural strength analysis", material models for ASR-affected concrete will be established, and structural analyses will be carried out for selected examined bridges. The principle of “levels of approximation” will be followed, meaning that various alternative models with different levels of sophistication will be used. In "WP 4 Dissemination, meetings and project management", the main project findings will be shared with the entire project team, published in international peer-reviewed journals, presented at relevant conferences, and spread and utilised by participation in international and national committees.