Dit verborgen detail houdt miljoenen liters zeewater tegen, maar het slijt sneller dan gedacht

Om te snappen waarom dat rubber zo belangrijk is, moet je weten hoe een afzinktunnel wordt gebouwd. Sommige grote verbindingen onder water worden niet geboord, maar als afzinktunnel aangelegd. Ze bestaan uit gigantische betonnen elementen die in een droogdok worden gegoten. Vervolgens laat men ze naar de juiste locatie drijven, waarna ze gecontroleerd naar de bodem worden afgezonken.

Eenmaal onder water worden deze betonnen kolossen strak tegen elkaar aan getrokken. Om te voorkomen dat de zee direct naar binnen stroomt, zit er tussen elk tunnelelement een enorme rubberen rand: de zogeheten GINA-pakking. Die pakking wordt bij het koppelen van de elementen samengedrukt en fungeert als primaire waterafdichting.

Het rubber wordt harder, maar niet beter

Wetenschappers hebben de levensduur van deze specifieke pakkingen nu onder de loep genomen in een studie, gepubliceerd in het vakblad Tunnelling and Underground Space Technology. In tegenstelling tot veel eerdere onderzoeken, testten zij het rubber onder realistischere omstandigheden: niet zomaar in de open lucht, maar onder continue compressie én in zout zeewater.

De resultaten zijn op z’n zachtst gezegd opvallend. Na versnelde veroudering bleek het rubber weliswaar harder en compacter te worden, maar die extra hardheid is misleidend. De contactspanning – de kracht waarmee het rubber zichzelf tegen het beton perst om water tegen te houden – nam juist drastisch af. Harder rubber betekent in dit geval dus allerminst een betere afdichting.

Geen paniek, wel minder marge

Betekent dit dat we met knikkende knieën door onderzeese tunnels moeten rijden? Zeker niet. De onderzoekers berekenden het materiaalgedrag over een periode van honderd jaar. Na die eeuw onder zware druk en blootstelling aan zeewater daalt de voorspelde contactspanning naar 1,51 megapascal (MPa).

Hoewel dat een forse daling is ten opzichte van een gloednieuwe pakking, ligt het nog altijd ruim boven de gehanteerde waterdichtheidsindex van 0,61 MPa. Dat betekent niet dat tunnels plots gaan lekken. De echte conclusie is nuchterder: de veiligheidsmarge wordt na tientallen jaren kleiner dan vaak werd aangenomen. Het roept ontwerpers op om voorspellingen en onderhoudsmodellen voor megaprojecten realistischer in te steken.

Waarom dit juist nu relevant is

Dit soort materiaalonderzoek komt niet uit de lucht vallen, want Europa is momenteel bezig met een van de meest ambitieuze afzinkprojecten uit de geschiedenis. Tussen Denemarken en Duitsland wordt volop gewerkt aan de Fehmarnbelttunnel. Met een lengte van achttien kilometer en een ligging tot wel vijftig meter onder de waterspiegel wordt dit de langste afzinktunnel ter wereld.

Dit astronomische project wordt opgebouwd uit maar liefst 89 betonnen elementen. Dat betekent dat er dus ook tientallen GINA-pakkingen en secundaire Omega-afdichtingen in de diepte liggen om de hele constructie decennialang droog te houden. Voor projecten als de Fehmarnbelttunnel laat de nieuwe studie zien waarom zulke rubberen afdichtingen minstens zo serieus moeten worden genomen als het beton eromheen.

Nederland weet hoe duur tunnelonderhoud kan worden

Ook in Nederland, een land vol tunnels, is de theorie uit het laboratorium geen ver-van-je-bedshow. Rijkswaterstaat beheert tientallen tunnelcomplexen en weet dat de overgangen tussen afgezonken elementen belangrijke onderhoudspunten kunnen zijn. Een duidelijk voorbeeld daarvan zagen we bij de grootschalige renovatie van de Heinenoordtunnel.

Bij dit soort oudere afzinktunnels bestaan zinkvoegen uit rubberprofielen die met stalen klemstrips op hun plek worden gehouden. Rijkswaterstaat zag in de praktijk dat staal en bouten door de jaren heen kunnen roesten onder invloed van vocht en zout. Dat bewijst niet één-op-één hetzelfde als de nieuwe GINA-studie, maar het maakt wel duidelijk waarom afdichtingen en voegen in afzinktunnels geen detail zijn. Juist de materialen die de naden waterdicht houden, kunnen na tientallen jaren bepalend worden voor duur en complex onderhoud.