Ett nytt förankringssystem för kolfiberförstärkning, som är fem gånger starkare än stålförstärkning, ökar livslängden och bärkraften hos betongkonstruktioner
S&P Reinforcement Nordic samarbetar med docent och forskare Jacob Wittrup-Schmidt, DTU Byg (Danmarks Tekniske Universitet), om ett nytt förankringssystem för kolfiberförstärkning, som kan användas för att förstärka och förlänga livet för broar, silor och andra byggnader. Systemet kan ge draghållfastheter som är fem gånger högre än stålförstärkning och skapar risken för varningar som har brutits, vilket annars har varit kolfiberförstärkningens akilleshäl.
Uppfinningen har just blivit patentsökt och utvecklingen av uppfinningen fortsätter i samarbete med S&P Reinforcement Nordic, som ägs av det amerikanska företaget Simpson Strong-Tie. I företaget, som arbetar i 50 länder med livstidsförlängning av byggnader och broar, ser man bra perspektiv i Jacob Wittrup-Schmidts forskning:
"På europeisk nivå har användningen av kolfiberförstärkning ökat avsevärt under det senaste decenniet, och det verkar fortsätta, även utanför Europa. Flygplan-, bil- och vindturbinindustrin har varit de stora köparna. Med de nästan 25 års erfarenhet vi har på fältet ser vi en stor potential och har stora förväntningar på den nya produkten. Vi ser fram emot att få systemet i produktion och användning, säger Morten Frost Kamphøvener, ingenjör och nordisk försäljningschef på S&P Reinforcement Nordic.
Behåller styrkan hos kolfibern
Kärnan i de patenterade uppfinningarna är innovativa förankringsmekanismer för kolfiberförstärkning. Förankringen löser utmaningen att kolfiber har en hög draghållfasthet i fiberriktningen, men är väldigt sårbar mot korspåverkan. Detta gör det svårt att förankra förstärkningen utan att samtidigt minska kolfiberens styrka, säger docent Jacob Wittrup-Schmidt:
"Med våra nya förankringsmetoder kan vi styra ankarets påverkan på kolfiberkompositen så att den inte förlorar styrka på grund av olämplig retention. Samtidigt kan vi designa förankringen så att spricktyperna blir mer vana innan frakturbelastningen uppnås, vilket gör mekanismen otroligt intressant, även ur ett säkerhetsperspektiv."
Samtidigt har det varit ett mål att förankringen ska vara lätt och snabb att montera på en konstruktion, så att tidsförbrukningen och härledda gener för trafiken, t.ex. arbeta på en bro minimeras.
Forskningen bakom de innovativa lösningarna bygger på avancerad modellering och experiment i de nyutvecklade experimentella anläggningarna vid DTU-Byg.
"För närvarande är en utvärdering av testet och teorin på gång, vilket måste verifieras och behandlas av partnerna. Dessutom kommer internationella artiklar och dokumentation att förberedas, och mekanismen kommer att testas av externa parter. Målet är att den första lösningen ska presenteras 2019, förklarar Jacob Wittrup-Schmidt.
Test på stålkonstruktioner
Den nya armeringsmetoden är konstruerad för betongkonstruktioner, men förväntas testas inom en snar framtid som förstärkning även för stålkonstruktioner.
Detta kommer bland annat att ske vid EMPA i Schweiz, som är en av världens ledande testanläggningar. Gruppledare på EMPA, Elyas Ghafoori, säger om den nya uppfinningen:
"Det föreslagna konceptet i detta förankringssystem är mycket lovande. Vi kommer snart att få systemet och testa det med både statisk och dynamisk belastning. "
Fakta om kolfiberkompositer
- Kan användas för att förstärka broar, silor och liknande konstruktioner på land och offshore
- Väger endast 20 procent av stål och har en draghållfasthet som är fem gånger högre
- Har en mycket hög korrosionsbeständighet
- Används typiskt som förstärkningsstänger (cirkulär, kvadratisk etc.), band eller tyg i byggbranschen. Du installerar kolfiberstavar / -band för befintlig konstruktion (t.ex. ett betongbryggdäck) genom att klistra fast den på ytan eller fräsa den i konstruktionen
- Kan potentiellt också användas i nya konstruktioner som slak eller förspänd förstärkning
(Nyhet ursprungligen publicerades av DTU-Byg den 25 april 2019).