迄今为止,混凝土结构中的钢筋大多采用液压预应力。这需要用于引导张力电缆的管道、用于传力的锚和充油液压千斤顶。所有这些设备的空间要求为每个预应力混凝土结构创造了几何框架条件;因此,由于这种行之有效的方法的高空间要求,旧结构的加固有时会失败。
在大约 15 年的研究工作中,Empa 和 refer AG 的专家现在为批量生产准备好了另一种方法:基于铁的形状记忆合金,它在加热过程中收缩,从而对混凝土结构永久预应力。因此可以避免液压预应力——例如通过电流或红外线辐射器,短时间加热钢就足够了。这种新型建筑材料将立即以“记忆钢”的名义上市。一些试点项目,例如各种钢筋混凝土板的加固,已经取得了成功。
记忆钢的发展
记忆钢的发展始于 2000 年代初。在过去的几十年里,Empa 已经率先使用碳纤维增强聚合物 (CFRP) 加强混凝土。这导致了将形状记忆合金用于预应力混凝土的想法。镍钛合金的初步测试结果为阳性。然而,从医学中已知的材料对于建筑领域的使用来说太昂贵了。2009 年,Empa 研究人员成功开发出一种铁基形状记忆合金,并获得了专利。2012 年,Julien Michels 身边的研究人员终于创立了 re-fer AG 公司;从那以后,米歇尔斯一直担任这家年轻公司的首席执行官。
老建筑的新机遇
Mmemory-steel 应首先用于现有建筑物的加固。例如,一旦在旧建筑的混凝土结构中安装了新的窗户、门或电梯井,承重结构的新钢筋通常是不可避免的。在工业建筑中,有时必须增加旧悬空板的承重能力。多亏了记忆钢,这些任务现在也可以在密闭空间中轻松解决:使用销钉将一条特殊钢条固定在天花板下,然后用电或红外辐射器加热。或者,钢筋也可以设置在混凝土中:首先在混凝土板表面铣出一个凹槽,然后将由记忆钢制成的带肋钢筋插入凹槽中并填充特殊砂浆。最后,型材在直流电的帮助下加热,从而施加预应力。另一种变体是将钢筋嵌入附加的喷射混凝土层中。
具有特殊几何形状的预制混凝土构件
未来,记忆钢也可能成为制造具有先前未知几何形状的预制混凝土部件的一种行之有效的方法。目前使用的液压预应力会在弯曲结构中产生摩擦,这极大地限制了这种方法的使用。通过嵌入混凝土中的记忆钢型材,现在也可以实现高度弯曲的结构:加热时,型材在其整个长度上均匀收缩,没有摩擦损失,并将应力传递给混凝土。
记忆钢上市
即用型记忆钢型材由奥地利的 Voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & Co KG 制造。该公司还与refer和Empa合作,进一步开发合金成分。