Nätverk för digitalisering och sensorer i betongbyggandet

Digitalisering och sensorer innebär stora möjligheter att effektivisera betongbyggandet. Samtidigt finns en rad utmaningar för att kunna nå den fulla potentialen i digitaliseringen. För att öka kunskapen om teknologins möjligheter relaterat till betongbyggandets behov har projektet Digitong initierats av Cementa tillsammans med Sustainable Innovation.

Digitaliseringen blir alltmer påtaglig i vårt samhälle. Den snabba utvecklingen och ökningen av antalet uppkopplade komponenter mot internet gör det möjligt för oss människor att övervaka, kommunicera och interagera med fler och fler saker i vår omgivning. Inom samhällsbyggnadssektorn börjar också tekniken innebära nya spännande möjligheter. Att kunna använda sensorer för att spåra och identifiera byggplatsens resurser eller för att övervaka en pågående byggprocess i realtid. Detta gör det möjligt att få alla aktörer på ett bygge att gemensamt optimera hela processen på ett helt annat sätt än vad som varit möjligt tidigare.

Betong är ett av våra viktigaste byggmaterial och används på något sätt i nästan all typ av byggnation. Få material som betong är så viktiga för samhällsbyggandet när det gäller att bygga bostäder, sjukhus, skolor, broar, tunnlar eller järnvägar. Därför är det viktigt att se hur betongbyggandet kan förändras genom att dra nytta av de möjligheter som digitaliseringen medför. Betong är ett levande material som kräver noggrannhet och omsorg i design och utförande för att slutprodukten ska bli bra. Om vi med hjälp av till exempel smarta sensorer kan få information i realtid om betongens status så ges bättre förutsättningar att planera och följa upp våra byggprojekt.

För befintliga broar används ibland sensorer för att övervaka sprickor eller för att mäta vibrationer. Detta har drivits av en reell nytta. Noggrant övervakade förändringar i en konstruktion kan spara både miljö och pengar genom avsevärt utökad livslängd. En bro i Danmark fick livslängden utökad med 12 år. En besparing motsvarande 150 msek samtidigt som man fördröjde miljöbelastande rivningsarbeten. Ser man till att trafikverket i Sverige ansvarar för cirka 20 000 broar, så är det inte svårt att föreställa sig teknikens potential.

Nätverket Digitong
Projektet vill öka kunskapen om hur digitalisering och sensorer kan användas för att förbättra betongbyggandet. Syftet är att etablera ett nätverk för att kunna diskutera och samordna initiativ med olika behovsägare. Målsättningen är att öka kunskapen i allmänhet om digitalisering och om sensor i synnerhet samt att belysa hur dessa nya tekniker kan möjliggöra effektivisering av betongbyggandet.

Behovet inom betongbyggandet omfattar breda digitala lösningar där information delas mellan aktörer under projekterings-, bygg-, och förvaltningskedet. Det finns behov av smarta sensor-system som gör det möjligt att i realtid få information om aktuella betongegenskaper vid tillverkning och transport av betong men även under och efter gjutning på arbetsplatsen.

Exempel på parametrar som är viktiga att kunna mäta är betongtemperatur, omgivande klimat, fukt i betong, formtryck mm. Det är även önskvärt att integrera mätsystem med prognosverktyg för till exempel hållfasthetsutveckling, formtryck och uttorkning. På så vis kan systemen jämföra mätvärden med prognos och uppmärksamma personal om att uttorkningen går långsammare än förväntat eller för att ge signal om att nu är det riskfritt att riva gjutformen.

Under brukarskedet kan, som tidigare nämnts, sensorer användas för att mäta tillståndet hos betong och armering i en brokonstruktion. Sensorer ingjutna i betong kan också användas för att bidra till att styra och optimera både inneklimat och effektuttag hos byggnader. Detta kan även skalas upp från byggnad till hela kvarter med tillhörande energisystem. Andra sensorer kan användas för att övervaka utsatta betongkonstruktioner (fasader, balkongplattor etcetera) vad gäller risk för frysning, sprickor och så vidare. Fuktsensorer kan gjutas in för att övervaka fukt i betonggolv i våtrum och kök och aktiveras om det uppstår fuktläckage.

Sensorer gjuts in
Det finns redan idag ett antal kommersiella sensorbaserade system för mätning av vissa betongegenskaper. Sensorer för att mäta aktuell betongtemperatur för att få aktuell hållfasthet i betongen har funnits i Sverige under lång tid. Dessa har dock varit trådbundna vilket inneburit mycket arbete för att installera mätpunkter. Det som nu har skett är att sensorer kan gjutas in och kommunicera trådlöst till en smartphone vilket gör det både enklare att installera och följa aktuell status hos betongen. Det finns även system för att följa uttorkningsförlopp i betong på distans.

Internationellt finns liknande system. Det pågår samtidigt forskning och utveckling för att ta fram sensor-system för att kunna mäta fler intressanta egenskaper, till exempel armeringskorrosion, kloridinträngning, sprickrisker.

För att tekniken verkligen ska få genomslag behövs även mer arbete med grundläggande algoritmer och metoder för att analysera och presentera mätdata på ett sätt så att användarna kan vidta lämpliga åtgärder.

Nya utmaningar
Förutom de rent tekniska utmaningarna med att utveckla tillförlitliga mätsensorer för betong så finns det andra utmaningar. Hur kan sensorer lösa uppgiften under en betongkonstruktions hela livslängd som är mer än 100 år? Här uppstår frågor om utbytbarhet av komponenter, strömförsörjning, samt hur sensorer ska kunna kommunicera med framtidens digitala infrastruktur. Andra viktiga frågor är vem som kommer ta ansvar för sensorer som finns i byggnaden eller bron? Vem äger informationen och kan göra den tillgänglig för de som behöver den? På kort sikt behöver också affärsmodellen för sensorbaserade system att belysas. Vem får nyttan av att dessa sensorer byggs in från början och vilka aktörer bör vara med och betala?

Detta är viktiga frågor som fortsatt behöver diskuteras och angripas. En bra start för detta är nätverket Digitong. Välkommen att delta!

Mer information på: www.sust.se/digitong

Robert Larsson, projektledare FoU Cementa AB
robert.larsson@cementa.se

Joachim Lindborg, teknisk chef Sustainable Innovation
joachim.lindborg@sust.se