Forspændte puds til gamle bygninger

Bøjede betonbjælker, revner på undersiden af ​​broer, risiko for rust for armeringen:I Schweiz, mange strukturer er ved at blive ved i årevis. Tag nationale veje, for eksempel:Ifølge 2019-rapporten fra Federal Roads Office (FEDRO), en stor del af broer blev bygget mellem midten af ​​1960'erne til 1980'erne - med væsentligt lavere trafikbelastning end i dag.

Kulfiberforstærkede polymerer (CFRP) har længe været brugt til at renovere bærende strukturer, der stønner under deres belastninger:Flade lameller, bundet til undersiden, modvirke belastningen. I "Ebrog"-metoden (til udvendigt limet forstærkning på riller), for eksempel, som først er opstået i de senere år, smalle riller fræses på langs ind i drageren på forhånd:et forstørret overfladeareal til kraftoverførsel, som også virker dybere ned i betonen. Denne metode blev brugt for første gang i 2018 til en brorenovering i Küssnacht.

Nu udvikler Empa-forskere metoden videre i et Innosuisse-finansieret projekt og i samarbejde med S&P Clever Reinforcement Company i Seewen. Holdet ledet af Christoph Czaderski fra Empas Engineering Structures laboratorium tester forspændte CFRP-laminater, der "aktivt" forstærker betonbjælker:De er bundet med epoxyharpiks under trækspænding. Når bindingen er hærdet, enderne er afslappede - og strimlerne, som "ønsker" at indgå kontrakt, modvirke afbøjningen endnu mere.

Vanskelig i detaljer

Det, der umiddelbart lyder simpelt, er vanskeligt i detaljer - især i enderne af strimlerne, hvor enorme trækkræfter på op til 14 tons virker. For at forhindre dem i at rive af, de skal repareres pålideligt. Indtil nu, dette er gjort med aluminiumsplader, limet og fastgjort med dyvler - men Empa-teamet har designet U-formede CFRP stigbøjler specifikt til den nye metode. Fordelene:en mere præcist defineret kraftoverførsel og, først og fremmest, en metalfri konstruktion - immun over for allestedsnærværende og frygtet korrosion.

"En løsning lavet af et enkelt materiale er altid bedre end to, der opfører sig forskelligt, " forklarer Czaderski. "Især for forankringen, vi udførte en masse tests i laboratoriet." Holdet nød godt af erfaring fra Isfahan University of Technology i Iran. "Der blev lavet en masse grundforskning, " Czaderski forklarer. "Vores postdoc-stipendiat Niloufar Moshiri kom til os med ideen om at kombinere Ebrog-processen med forspænding."

Potentialet er stort, som test i laboratoriet viser:Processen med forspænding og CFRP-bøjler øgede en betonplades bæreevne med 77 procent sammenlignet med den klassiske armeringsmetode, altså uden riller og forspændinger. Selv uden forspænding, forskellen var stadig 34 procent.

Idé om en ekspert fra Iran

For at bringe teknologien til markedet, storskalaforsøg på betonplader med en spændvidde på seks meter skal give yderligere indsigt, før et egentligt renoveringsprojekt følger senere i 2021. I mellemtiden industripartneren arbejder allerede med praktiske aspekter. Eksperterne udvikler en industriel proces til de U-formede stigbøjler, som tidligere blev dannet i hånden af ​​kulstofprofiler. Og udstyret, hvormed lamellerne er blevet forspændt indtil nu, "skal omdesignes til den nye proces, " forklarer Martin Hüppi, som leder projektet hos S&P og har samarbejdet med Empa-eksperterne i lang tid.

Indsatser, der kunne være umagen værd:Enhver struktur, der er renoveret i stedet for ombygget, sparer ikke kun omkostninger, men også CO2 ₂ emissioner. Ud over, processen ville være nemmere og hurtigere at håndtere under installationen. "Det ville også være rimeligt prissat for bygningsejere, " siger Hüppi, der ser gode muligheder for adskillige anvendelser - ikke kun for at "forynge" store strukturer såsom broer, men også i boligrenoveringer. "Jeg ser absolut et marked for dette, " siger Hüppi, "og med forspænding, du udnytter kun materialets fulde potentiale."