En bæredygtig ny løsning til aldring, korroderende infrastruktur

Omgivet af hav, det meste af New Zealands armerede betoninfrastruktur ligger tæt på kysten, gør det modtageligt for korrosion. Kunne ny glasbaseret armering holde svaret?

Ny forskning ved University of Canterbury (UC) ledet af strukturel ingeniørprofessor Alessandro Palermo har fremhævet den indvirkning, forringelse kan have på strukturers ydeevne. Denne forskning er vigtig, især i betragtning af de seneste dødbringende brofejl, såsom Morandi-broen i Italien, som kollapsede på grund af korrosion og strukturel svaghed, dræbte 43 mennesker i 2018.

Sikkerhed er nøglen i brodesign, men hvad med de løbende omkostninger forbundet med reparation og rehabilitering af aldrende infrastruktur?

"Måden vi bygger vores fremtidige infrastruktur på bør være mere bæredygtig og ikke kun begrænset til byggeriets CO2-fodaftryk, " siger professor Palermo.

"I de næste 30 til 50 år, vi vil have flere mennesker, flere broer og sandsynligvis færre penge til at vedligeholde vores infrastruktur. Vi skal se fremad og vælge mere holdbare materialer. Dette vil reducere vedligeholdelsesomkostningerne betydeligt og øge strukturelle livscyklusser."

Et alternativ, der vinder international interesse, er brugen af ​​ikke-metalliske armeringsstænger. Glasfiberforstærkede polymerstænger (GFRP) har vist sig at være en lovende erstatning for stålarmering i strukturer, der er udsat for barske miljøer. Korrosionsfri, de har højere trækstyrke end stål med kun en fjerdedel af vægten.

University of Canterbury (UC) Ph.D. kandidat Cain Stratford undersøger, hvordan GFRP-stænger kan bruges i brosøjler af armeret beton for at opnå en overlegen designlevetid for broen, samtidig med at tilstrækkelig seismisk ydeevne opretholdes.

"Konstruktionen af ​​søjlerne blev gjort mærkbart lettere af GFRP-stængernes lette natur. Forsøget er designet til at simulere den belastning, som en bropille kan forventes at modstå under en seismisk hændelse. De første resultater fra vores test har vist, at kombination af GFRP-stænger med konventionelt stål kan være et optimalt valg for at garantere både fremragende seismisk ydeevne og en forøgelse af strukturens brugbare levetid, " siger Stratford.

"Jeg tror, ​​at resultaterne af denne undersøgelse vil resultere i et stort designskifte inden for broteknik, med strukturel anvendelse snart i New Zealand, " siger professor Palermo.

Sidste år, University of Miami (UM) offentliggjorde "Durability of GFRP Bars Extracted from Bridges with 15 to 20 Years of Service Life", der viser, at GFRP-armeringsjernene bevarede over 97 % af deres oprindelige styrke uden tegn på korrosion. UM har studeret de ekstremt høj holdbarhed af Mateenbar, fremstillet af newzealandsk virksomhed, Pultron Composites.

"Det er fantastisk, at UC's fokus på seismisk ydeevne giver ingeniører mere information om brugen af ​​GFRP armeringsjern, " siger Pete Renshaw, Business Development Director hos Pultron Composites.