Hvorfor magnesiumoksidplater (MgO-plater) ikke egner seg til tunneler

Magnesiumoksidplater, ofte kalt MgO-plater, har blitt populære i byggebransjen på grunn av sine brannhemmende egenskaper, lette vekt og enkle montering. Disse fabrikkproduserte kledningsproduktene, som ofte er forsterket med glassfibernett, består vanligvis av magnesiumoksid (MgO) og magnesiumklorid (MgCl₂), som danner et bindemiddel kjent som magnesiumoksykloridsement eller Sorel-sement. Selv om de har blitt brukt i generelle byggeprosjekter, for eksempel innvendige vegger eller fasader, fremhever nyere forskning og retningslinjer betydelige ulemper som gjør dem uegnet for tunnelmiljøer. Med utgangspunkt i studier av fuktighetsrelaterte skader i bygninger og spesifikke anbefalinger for brannbeskyttelse i veitunneler, utforsker denne artikkelen årsakene til at MgO-plater bør unngås i tunneler.

Denne artikkelen er utarbeidet som en advarsel til tunnelingeniører og operatører som vurderer å bruke denne typen produkter i sine konstruksjoner. Informasjonen her er basert på meninger fra fagmiljøer og dokumenter som er sitert nedenfor.

Hvis du fortsatt ønsker å vurdere bruk av MgO-brannplater i tunneler, kan du bare gjøre en enkel test – skaff deg en prøve av en ubelagt/ubehandlet versjon av produktet og legg den i en vannbeholder. Se selv hvor lenge den holder.

MgO-plater – Fuktabsorpsjon og korrosjonsrisiko i fuktige miljøer

En av de største bekymringene med magnesiumoksidplater er deres tendens til å absorbere fuktighet fra luften, særlig under forhold med høy luftfuktighet. En studie utført av forskere ved Danmarks Tekniske Universitet, publisert i referatene fra den internasjonale RILEM-konferansen om materialer, systemer og konstruksjoner i sivilingeniørfag 2016, dokumenterte omfattende fuktskader i nye og renoverte danske bygninger der MgO-plater ble brukt som kledning i ventilerte fasader. Vinteren 2014/15 begynte disse platene å vise tegn på skader, blant annet dannelse av vanndråper på overflatene – ofte beskrevet som «tårer» – som inneholdt høye konsentrasjoner av oppløselige kloridioner.

Mekanismen bak dette problemet stammer fra platenes sammensetning. MgO-plater absorberer fuktighet fra omgivelsene når den relative fuktigheten (RH) når 90–100 %, noe som fører til utvasking av kloridioner fra magnesiumoksykloridbindemidlet. Disse salte dråpene renner ikke bare nedover platene, men drypper også ned på tilstøtende konstruksjoner og forårsaker korrosjon av metallbeslag, forankringer og andre komponenter. I de danske tilfellene korroderte metallbeslagene kraftig i løpet av bare få år, og det ble observert muggvekst på nærliggende elementer som isolasjon og trekonstruksjoner. Studien omfattet også undersøkelser av platenes fuktabsorberende og desorberende egenskaper, og bekreftet at de frigjør betydelige mengder kloridholdig vann, noe som forverrer skadene i lukkede eller halvlukkede rom.

Tunneler er i sin natur utsatt for høy luftfuktighet på grunn av begrenset ventilasjon, grunnvannssiv og kondens. Veiledningen om utforming av veitunnelkonstruksjoner og tunnelbygninger, utgitt av Hongkongs veidepartement i mars 2023, understreker behovet for holdbare materialer i slike miljøer, og påpeker at tunnelutformingen må ta hensyn til langvarig eksponering for fuktighet. I en tunnelkontekst vil fuktighetsabsorpsjonsproblemene som sees i bygningsfasader bli forsterket. Kloridutvasking fra magnesiumoksidplater kan korrodere kritiske stålforsterkninger, jetvifter, kabelkanaler og forankringer, noe som kan føre til for tidlig strukturell svikt og økte vedlikeholdskostnader. I motsetning til fasader i friluft er tunneler lukkede rom hvor det er vanskeligere å redusere fuktighetsoppbygging, noe som potensielt kan gjøre mindre lekkasjer til omfattende forringelse.

CWCT i Storbritannia har også utgitt flere tekniske notater om magnesiumoksidplater:

Brannsikkerhetsproblemer og utslipp av giftige gasser

Utover fuktproblemer utgjør MgO-plater alvorlige risikoer i brannscenarier, noe som er en kritisk faktor for tunneler. Arbeidsgruppe 6 for vedlikehold og reparasjon i International Tunnelling and Underground Space Association (ITA) kategoriserer i sin rapport fra 2017 om strukturell brannbeskyttelse for veitunneler eksplisitt materialer basert på magnesiumoksyklorid som uegnet for brannbeskyttelse i tunneler. Disse platene, som ofte markedsføres som «fiberarmert magnesium» eller «magnesiumoksid med silikater og tilsetningsstoffer», inneholder klorider som utgjør tekniske og livsfarlige farer.

Under en brann kan MgO-plater frigjøre saltsyre (HCl) som gass, et svært giftig og etsende stoff. Denne gassen forringer ikke bare det holdbare miljøet inne i tunnelen – noe som gjør det farlig for evakuerte og redningspersonell – men fremskynder også korrosjonen av omkringliggende metallkomponenter. ITA-rapporten fremhever at eksponering for høye temperaturer fører til at platene brytes ned, og frigjør HCl som kan svekke sikten, irritere luftveiene og hindre redningsoperasjoner. Uavhengig forskning som er sitert i rapporten, inkludert studier fra Australia, konkluderer med at disse materialene svekker tunnelens holdbarhet og sikkerhet, spesielt under forhold med høy luftfuktighet der utvasking av klorid allerede er et problem.

Tunneler er miljøer med høy brannrisiko på grunn av kjøretøytrafikk, drivstofflast og begrensede rømningsveier. Veiledningsnotatene fra Hongkong understreker viktigheten av brannmotstandstid (FRP) og termiske barrierer som tåler ekstreme hendelser uten å svekke den strukturelle integriteten. Magnesiumoksidplater er brannsikre i kontrollerte bygningsmiljøer, men oppfyller ikke disse strenge kravene i tunneler. Deres nedbrytning under intens varme kan forverre brannspredningen, frigjøre tett røyk og produsere giftige gasser, noe som bryter med livssikkerhetsstandardene som er skissert av organisasjoner som PIARC (World Road Association) og ITA.

Utfordringer med vedlikehold og holdbarhet i tunnelanvendelser

Tunnelkonstruksjoner krever eksepsjonell lang levetid, med en beregnet levetid som ofte overstiger 100 år i henhold til Hong Kong Guidance Notes. Vedlikeholdshensyn er avgjørende, inkludert tiltak for inspeksjonstilgang, vanntetting og motstand mot miljøpåvirkninger. Den danske studien avslørte at MgO-plater ikke bare forårsaker direkte skade gjennom fuktighet, men også indirekte problemer som muggvekst, som kan spre seg i et tunnels fuktige, dårlig opplyste indre.

I tunneler, hvor rutinemessige inspeksjoner er utfordrende og kostbare, vil bruk av magnesiumoksidplater kreve hyppige inngrep for å håndtere korrosjon eller vannskader. ITA-rapporten advarer om at utvasking av klorid har en negativ innvirkning på langvarig holdbarhet, noe som potensielt kan føre til kostbare reparasjoner eller til og med stenging av tunneler. Organisk materiale som noen ganger finnes i disse platene, kan ytterligere fremme biologisk vekst, noe som forverrer hygiene- og strukturelle problemer.

Tunnelens lukkede natur forsterker disse problemene sammenlignet med bygninger. For eksempel kan overflødig fuktighet i ventilerte fasader fordampe eller renne bort, men i tunneler kan den samle seg, noe som fører til vedvarende fuktighet og akselerert nedbrytning. Retningslinjer fra både ITA og Hongkongs veivesen anbefaler materialer som kalsiumsilikatplater eller vermikulitt/sementspray, som gir bedre motstand mot fuktighet og brann uten de kloridrelaterte ulempene.

Konklusjon

Selv om MgO-plater kan virke attraktive på grunn av sin kostnadseffektivitet og brannklassifisering i generell bygging, viser erfaringer fra praktisk bruk og retningslinjer fra eksperter tydelig at de er uegnet for tunneler. Fuktopptak som fører til kloridutvasking, korrosjon og mugg; utslipp av giftig HCl ved brann; og langsiktige vedlikeholdsbyrder gjør dem til et risikabelt valg i disse kritiske infrastrukturprosjektene. Tunnelprosjekterere og ingeniører bør følge anbefalinger fra organisasjoner som ITA og lokale myndigheter, og i stedet velge velprøvde, kloridfrie materialer som sikrer sikkerhet, holdbarhet og driftssikkerhet. Ved å unngå magnesiumoksidplater kan vi bedre beskytte liv og investeringer i underjordiske transportnettverk.

Kilder:

Carsten Rodea*, Tommy Bunch-Nielsenb, Kurt Kielsgaard Hansena, Bent Grelk – Magnesiumoksidplater forårsaker fuktskader inne i fasader i nye danske bygninger

ITA – Strukturell brannbeskyttelse i tunneler – Arbeidsgruppe 6 – Vedlikehold og reparasjon

Veiledningsnotater om prosjektering av veitunnelkonstruksjoner og tunnelbygninger som skal vedlikeholdes av HyD

Stefanie Wøhler Nielsen, Carsten Rode,*, Tommy Bunch-Nielsen, Kurt Kielsgaard Hansen, Wolfgang Kunther og Bent Grelk – Egenskaper ved magnesiumoksidplater brukt som kledning i yttervegger

CWCT – Teknisk notat – Bruk av MgO-plater i bygningsskallet