Hukommelsesstål - et nyt materiale til styrkelse af bygninger

Et nyt byggemateriale kaldet hukommelsesstål, udviklet hos Empa er ved at blive lanceret på markedet. Materialet kan bruges til at forstærke nye og eksisterende betonkonstruktioner. Når materialet opvarmes (engangs), forspænding sker automatisk.

I dag, stålarmeringerne i betonkonstruktioner er for det meste hydraulisk forspændt. Dette kræver kanaler til føring af spændekablerne, ankre til kraftoverførsel og oliefyldte hydrauliske donkrafte. Pladskravene til alle disse apparater skaber de geometriske rammebetingelser for enhver forspændt betonkonstruktion; Forstærkningen af ​​ældre strukturer mislykkes derfor nogle gange på grund af de høje pladsbehov i denne gennemprøvede metode.

Efter 15 års forskningsarbejde, eksperter fra Empa rapporterer nu om en alternativ metode til serieproduktionsberedskab:formhukommelseslegeringer baseret på jern, der trækker sig sammen under opvarmning og dermed permanent forspænder betonkonstruktionen. Hydraulisk forspænding kan således undgås – det er tilstrækkeligt at opvarme stålet kortvarigt, for eksempel, ved hjælp af elektrisk strøm eller infrarøde radiatorer. Det nye byggemateriale vil blive markedsført under navnet memory steel. Flere pilotprojekter, såsom armering af forskellige armerede betonplader, allerede har haft succes.

Udvikling af hukommelsesstål

Udviklingen af ​​hukommelsesstål begyndte i begyndelsen af ​​2000'erne. I tidligere årtier, Empa havde allerede været banebrydende inden for forstærkning af beton med kulfiberforstærkede polymerer (CFRP). Dette førte til ideen om at bruge formhukommelseslegeringer til forspænding af beton. Indledende test med nikkel-titanium-legeringer var positive. Imidlertid, det fra medicinen kendte materiale er alt for dyrt til brug i byggesektoren. I 2009 Empa-forskere lykkedes med at udvikle en jernbaseret formhukommelseslegering, som de også tog patent på. I 2012 forskere omkring Julien Michels grundlagde endelig virksomheden Re-fer AG; Michels har været administrerende direktør i den unge virksomhed lige siden.

Hukommelsesstål er beregnet til at blive brugt til forstærkning af eksisterende bygninger. For eksempel, så snart nye vinduer, døre eller elevatorskakter er installeret i betonkonstruktionen af ​​en gammel bygning, en ny forstærkning af den bærende konstruktion er ofte uundgåelig. I industribygninger, en gammel ophængt plades bæreevne skal nogle gange øges. Takket være hukommelsesstål, sådanne opgaver kan nu også løses i trange rum. En strimmel specialstål kan fastgøres under loftet ved hjælp af dyvler og derefter opvarmes med elektricitet eller en infrarød radiator. Alternativt armeringen kan også sættes i beton. Først, en rille er fræset ind i overfladen af ​​betonpladen; derefter indsættes en ribbet forstærkningsstang af memorystål i rillen og fyldes med specialmørtel. Endelig, profilen opvarmes ved hjælp af jævnstrøm og dermed forspændes. En anden variant er at indstøbe armeringsstangen i et ekstra sprøjtebetonlag.

Præfabrikerede betonelementer med speciel geometri

I fremtiden, memory stål kunne også være en gennemprøvet metode til fremstilling af præfabrikerede betondele med en hidtil ukendt geometri. Den hidtil anvendte hydrauliske forspænding skaber friktion i buede strukturer, hvilket i høj grad begrænser brugen af ​​denne metode. Med en hukommelsesstålprofil indstøbt i beton, stærkt buede konstruktioner er nu også mulige. Ved opvarmning, profilen trækker sig ensartet sammen over hele sin længde uden friktionstab og overfører spændingen til betonen.