Et nyt forankringssystem til kulfiberarmering, der er fem gange stærkere end stålarmering, vil kunne øge betonkonstruktioners levetid og bæreevne

S&P Reinforcement Nordic samarbejder med lektor og forsker Jacob Wittrup-Schmidt, DTU Byg, om et nyt forankringssystem til kulfiberarmering, som kan bruges til at forstærke og levetidsforlænge broer, siloer og andre bygninger. Systemet kan give brudstyrker, som er fem gange højere end stålarmering og skabe mulighed for varslede brud, hvilket ellers har været kulfiberarmerings akilleshæl.

Opfindelsen er netop patentansøgt, og udviklingen af opfindelsen fortsættes i samarbejde med S&P Reinforcement Nordic, som ejes af amerikanske Simpson Strong-Tie. Hos firmaet, som arbejder i 50 lande med levetidsforlængelse af bygninger og broer, ser man store perspektiver i Jacob Wittrup-Schmidts forskning:

”På europæisk skala er anvendelsen af kulfiberforstærkning øget betragteligt det sidste årti, og det ser ud til at fortsætte, også uden for Europa. Fly-, bil- og vindmølleindustrien har været de helt store aftagere. Med de snart 25 års erfaring, vi har inden for feltet, ser vi et kæmpe potentiale og har store forventninger til det nye produkt. Vi glæder os meget til at få systemet i produktion og anvendelse,” siger Morten Frost Kamphøvener, ingeniør og Nordic Sales Manager i S&P Reinforcement Nordic.

Bevarer kulfiberens styrke

Kernen i de patenterede opfindelser er innovative forankringsmekanismer til kulfiberarmering. Forankringen løser den udfordring, at kulfiber har en høj trækstyrke i fiberens retning, men er meget sårbar over for påvirkninger på tværs. Det gør det udfordrende at forankre armeringen uden samtidig at reducere kulfiberens styrke, fortæller lektor Jacob Wittrup-Schmidt:

”Med vores nye forankringsmetoder kan vi kontrollere forankringens påvirkning af kulfiberkompositten, så den ikke mister styrke på grund af en uhensigtsmæssig fastholdelse. Samtidig kan vi udforme forankringen, så brudtyperne bliver mere varslede, inden brudlasten nås, hvilket gør mekanismen utrolig interessant, også ud fra et sikkerhedsperspektiv.”

Samtidig har det været et mål, at forankringen skal være nem og hurtig at montere på en konstruktion, så tidsforbrug og afledte gener for trafikken, f.eks. ved arbejde på en bro, minimeres. 

Forskningen bag de innovative løsninger er baseret på avancerede modelleringer og eksperimenter i de nyligt udvidede forsøgsfaciliteter på DTU Byg.

”I øjeblikket pågår der en evaluering af test og teori, som skal verificeres og gennemarbejdes af samarbejdspartnerne. Derudover vil der blive udarbejdet internationale artikler og dokumentation, og mekanismen vil blive testet af eksterne parter. Det er målet, at den første løsning bliver præsenteret i 2019,” forklarer Jacob Wittrup-Schmidt.

Test på stålkonstruktioner på vej

Den nye forstærkningsmetode er designet til betonkonstruktioner, men forventes i nær fremtid at blive testet som forstærkning også af stålkonstruktioner.

Det kommer blandt andet til at foregå ved EMPA i Schweiz, som er en af de ledende testfacilieter på verdensplan. Gruppeleder ved EMPA, Elyas Ghafoori, siger om den nye opfindelse:

“Det foreslåede koncept i dette forankringssystem er meget lovende. Vi vil snart modtage systemet og teste det med både statisk og dynamisk belastning.”

 

Fakta om kulfiberkompositter

• Kan anvendes til at forstærke broer, siloer og lignende konstruktioner på land og off shore.

• Vejer kun 20 procent af stål og  har en trækstyrke, som er fem gange højere.

• Har en meget høj korrosionsbestandighed.

• Anvendes typisk som armeringsstænger (cirkulære, firkantede osv.), bånd eller klæde i bygningsbranchen. Man monterer kulfiberstænger/bånd til den eksisterende konstruktion (eksempelvis et betonbrodæk) ved at lime det på overfladen eller ved at fræse det ind i konstruktionen.

• Kan potentielt også anvendes i nye konstruktioner som slapt eller forspændt armering.

 

(Nyheden oprindelig udsendt af DTU-Byg, den 25. april 2019)