De volgende generatie ultra high-performance vezelversterkt beton (UHPFRC) is zojuist gecreëerd bij EPFL. Het nieuwe materiaal zal worden gebruikt om bruggen en andere constructies, zowel nieuwe als oude, te versterken en de levensduur te verlengen. Bovendien, bij het productieproces van dit materiaal komt 60-70 procent minder CO vrij ₂ dan de vorige generatie vezelversterkt beton.

De bouwsector is goed voor ongeveer 40 procent van de wereldwijde CO ₂ uitstoot, waarvan een groot deel kan worden toegeschreven aan de productie van beton. En landen als Zwitserland, waar betonconstructies floreerden sinds de jaren zestig, staan ​​nu voor de taak om deze structuren te onderhouden om ervoor te zorgen dat ze tot ver in de toekomst veilig blijven. Dit is een enorme uitdaging met zowel milieu- als technische overwegingen.

EPFL's laboratorium voor structureel onderhoud en veiligheid (MCS), onder leiding van Eugen Brühwiler, heeft in de afgelopen 25 jaar baanbrekende expertise opgebouwd op dit gebied. Het MCS is gespecialiseerd in twee gebieden:het ontwikkelen van milieuvriendelijker beton, en het uitvoeren van steeds geavanceerdere, grotendeels gebaseerd op monitoring, beoordelingen van bestaande structuren, zoals weg- en spoorbruggen in Zwitserland en over de hele wereld.

Voor zijn Ph.D. stelling, MCS-onderzoeker Amir Hajiesmaeili wilde de volgende generatie ultrahoogwaardig vezelversterkt beton (UHPFRC) ontwikkelen. Zijn doel was om een ​​materiaal te ontwikkelen dat de mechanische eigenschappen van het hedendaagse beton behoudt, maar zonder de staalvezels. De UHPFRC die Hajiesmaeili bedacht is 10 procent lichter dan ander vezelversterkt beton, en de impact op het milieu is 60-70 procent lager. Dit nieuwe materiaal is zo effectief dat de eerste technologieoverdracht in 2020 zal plaatsvinden, wanneer het zal worden gebruikt om een ​​brug te versterken.

Juiste recept

Hajiesmaeili houdt van eten en kent zijn weg in een keuken. Na het behalen van een master in civiele techniek aan de Universiteit van Teheran, hij kwam naar EPFL om zijn Ph.D. als onderdeel van het NRP "Energy Turnaround" (NRP 70) project van de Zwitserse National Science Foundation. Hij bracht bijna vier jaar door met "koken" bij EPFL. Elke week bereidde hij op wetenschappelijke wijze verschillende combinaties van poeders, volgens een nieuw uitgebreid verpakkingsmodel dat ze in MCS ontwikkelden en roerden ze in een mixer. Vervolgens zou hij zijn monsters door verschillende sterkte- en trekproeven laten lopen en zijn berekeningen verfijnen. Zijn doel was om een ​​nieuwe UHPFRC te produceren die net zo sterk is als de huidige in de bouw, maar die minder CO2 produceert. ₂ .

"Na drie jaar van vallen en opstaan, we hebben eindelijk het juiste recept gevonden - een recept dat ook voldoet aan de strenge bouwnormen, ", zegt Hajiesmaeili. Hoe deed hij dat? In plaats van staalvezel, hij gebruikte een zeer stijve synthetische polyethyleenvezel die goed hecht aan de cementmatrix. Hij verving ook de helft van het cement, een veelgebruikt bindmiddel in beton, met kalksteen, een materiaal dat overal ter wereld verkrijgbaar is. "De truc was om een ​​materiaal te vinden dat erg sterk is en de juiste consistentie geeft."

Zwitserse technologie

De afgelopen 15 jaar, UHPFRC van de eerste generatie is gebruikt om bruggen te versterken om ze duurzamer te maken, dankzij een technologie ontwikkeld in Zwitserland en geëxporteerd naar het buitenland. De ecologische voetafdruk is al lager dan die van conventioneel gewapend beton. "Met dit materiaal we kunnen waarde toevoegen aan eeuwenoude constructies door ervoor te zorgen dat ze lang meegaan, lange tijd, " zegt Brühwiler, wiens lab al toezicht hield op de structurele versterking van meer dan 100 bruggen en gebouwen in Zwitserland. "Deze oplossing is ook veel financieel en milieuvriendelijker dan het slopen en herbouwen van bestaande constructies zoals bruggen en historische monumenten."

In de ervaring van Brühwiler, technologieoverdracht in de bouwsector is alleen effectief als aan drie criteria wordt voldaan:mensen in elke stap van de bouwketen - van bouwmanagers tot arbeiders - zijn goed opgeleid (zoals het geval is in Zwitserland); er is een bouwcode; en er zijn zowel financiële als individuele prikkels voor belanghebbenden om hun gewoonten te veranderen.