Gebogen betonnen balken, scheuren aan de onderkant van bruggen, kans op roest voor de wapening:In Zwitserland, veel structuren komen in de loop van de jaren op gang. Neem nationale wegen, bijvoorbeeld:volgens het rapport van 2019 van de Federal Roads Office (FEDRO), een groot deel van de bruggen werd gebouwd tussen het midden van de jaren zestig en de jaren tachtig, met aanzienlijk lagere verkeersbelastingen dan nu.

Met koolstofvezel versterkte polymeren (CFRP) worden al lang gebruikt om ondersteunende structuren te renoveren die kreunen onder hun belasting:platte lamellen, aan de onderkant gebonden, de belasting tegengaan. Bij de "Ebrog"-methode (voor uitwendig verlijmde wapening op groeven), bijvoorbeeld, die pas de laatste jaren is ontstaan, smalle groeven worden vooraf longitudinaal in de ligger gefreesd:een vergroot oppervlak voor krachtoverbrenging, die ook dieper in het beton inwerkt. Deze methode is in 2018 voor het eerst toegepast bij een brugrenovatie in Küssnacht.

Nu ontwikkelen Empa-onderzoekers de methode verder in een door Innosuisse gefinancierd project en in samenwerking met S&P Clever Reinforcement Company in Seewen. Het team onder leiding van Christoph Czaderski van Empa's Engineering Structures-lab test voorgespannen CFRP-laminaten die betonnen balken "actief" versterken:ze zijn onder trekspanning verlijmd met epoxyhars. Als de band eenmaal is uitgehard, de uiteinden zijn ontspannen - en de stroken, die "willen" contracteren, de doorbuiging nog meer tegengaan.

Lastig in detail

Wat in het begin eenvoudig klinkt, is in detail lastig, vooral aan de uiteinden van de strips, waar enorme trekkrachten tot 14 ton optreden. Om te voorkomen dat ze afscheuren, ze moeten betrouwbaar worden gerepareerd. Tot nu, dit is gedaan met aluminium platen, gelijmd en vastgezet met pluggen, maar het Empa-team heeft speciaal voor de nieuwe methode U-vormige CFRP-stijgbeugels ontworpen. De voordelen:een nauwkeuriger gedefinieerde krachtoverbrenging en, bovenal, een metaalvrije constructie - immuun voor alomtegenwoordige en gevreesde corrosie.

"Een oplossing gemaakt van één materiaal is altijd beter dan twee die zich anders gedragen, " legt Czaderski uit. "Vooral voor de verankering, we hebben veel testen gedaan in het lab." Het team profiteerde van ervaring aan de Isfahan University of Technology in Iran. "Daar is veel fundamenteel onderzoek gedaan, " legt Czaderski uit. "Onze postdoctorale collega Niloufar Moshiri kwam bij ons met het idee om het Ebrog-proces te combineren met voorspanning."

Het potentieel is groot, zoals testen in het laboratorium laten zien:het proces met voorspanning en CFRP-beugels verhoogde het draagvermogen van een betonplaat met 77 procent in vergelijking met de klassieke wapeningsmethode, d.w.z. zonder groeven en voorspanning. Ook zonder voorspanning, het verschil was nog steeds 34 procent.

Idee van een expert uit Iran

Om de technologie op de markt te brengen, grootschalige proeven op betonplaten met een overspanning van zes meter moeten meer inzicht geven voordat later in 2021 een echt renovatieproject volgt. de industriepartner is al bezig met praktische aspecten. De experts ontwikkelen een industrieel proces voor de U-vormige beugels, die voorheen met de hand werden gevormd uit koolstofprofielen. En de apparatuur, waarmee de lamellen tot nu toe voorgespannen zijn, "moet opnieuw worden ontworpen voor het nieuwe proces, " legt Martin Hüppi uit, die het project bij S&P leidt en al lange tijd samenwerkt met de Empa-experts.

Inspanningen die de moeite waard kunnen zijn:Elke structuur die wordt opgeknapt in plaats van herbouwd, bespaart niet alleen kosten, maar ook CO ₂ uitstoot. In aanvulling, het proces zou gemakkelijker en sneller te hanteren zijn tijdens de installatie. "Het zou ook redelijk geprijsd zijn voor eigenaren van gebouwen, " zegt Huppi, die goede kansen ziet voor tal van toepassingen - niet alleen voor het "verjongen" van grootschalige constructies zoals bruggen, maar ook bij woningrenovaties. "Ik zie hier absoluut een markt voor, " zegt Huppi, "en met voorspanning, je benut alleen echt het volledige potentieel van het materiaal."