Nachricht

Jul 17, 2023

Michigan weitet den Einsatz von Kohlefaser als alternatives Brückenmaterial aus

Kohlefaser erfreut sich als Alternative zu Stahlbetonbrücken immer größerer Beliebtheit, und ein aktueller Bericht zeigt, dass das Material jahrelangem rauem Wetter standhalten kann. Lawrence

Kohlefaser erfreut sich als Alternative zu Stahlbetonbrücken immer größerer Beliebtheit, und ein aktueller Bericht zeigt, dass das Material jahrelangem rauem Wetter standhalten kann.

Die Lawrence Technological University testete vier Jahre lang kohlenstofffaserverstärkte Polymerkomponenten, um festzustellen, wie gut sie dem rauen Wetter und anderen Bedingungen in Michigan standhalten würden. Der daraus resultierende Bericht für das Michigan Department of Transportation wurde vom Research Advisory Committee der American Association of State Highway and Transportation Officials zu einem der 16 besten Forschungsprojekte im Jahr 2020 gekürt.

„Die Forscher fanden heraus, dass die CFK-Stränge den Bedingungen, die das raue Wetter Michigans simulierten, gut standhielten“, heißt es in einer MDOT-Pressemitteilung. „Feuchtigkeit, Regen, Eisregen und extreme Temperaturschwankungen hatten im Laufe der Zeit keinen wesentlichen Einfluss auf die Festigkeit oder die mechanischen Eigenschaften des Materials. Darüber hinaus zeigten Testergebnisse, dass einige derzeit akzeptierte Parameter für CFK konservativ sind und aktualisiert werden können.“

Der Bericht weist darauf hin, dass die vom Hersteller empfohlene garantierte Zugfestigkeit für CFK aus konstruktiven Gründen deutlich erhöht werden kann.

Die Forscher unterzogen die CFK-Stränge 300 Frost-Tau-Zyklen, Brandereignissen und anderen Tests. „Jetzt verfügen Brückenkonstrukteure über die Informationen und Spezifikationen, die sie benötigen, um die Leistung von CFK unter verschiedenen realen Bedingungen vorherzusagen, sowie über die Entwurfswerkzeuge für zukünftige Brückenprojekte“, sagt MDOT.

CFK gilt als Alternative zu Stahlbeton, der mit der Zeit durch Witterungseinflüsse korrodieren und kostspielige Reparaturen nach sich ziehen kann. Laut MDOT sind Kohlefaserstränge korrosionsbeständig, halten länger und erfordern weniger Wartung.

„Da CFRP nicht korrodierend ist, eliminieren wir die Gefahr einer Betonverschlechterung durch Stahlkorrosion, die die Hauptursache für kürzere Lebensdauern von Brücken ist“, sagt Matthew Chynoweth, leitender Brückeningenieur des MDOT und Direktor des MDOT-Büros für Brücken und Bauwerke . MDOT hat sich zum Ziel gesetzt, eine Brückenlebensdauer von 100 Jahren zu erreichen. MDOT und Lawrence Tech beschäftigen sich seit 1988 mit CFK.

MDOT berichtet, dass seit ihrem ersten Einsatz im Jahr 2001 – für die erste dreifeldrige CFK-Spannbetonbrücke des Landes, die in Southfield gebaut wurde – mehr als ein Dutzend Brücken im Bundesstaat über CFK-Vorspannung und -Nachspannung verfügen. Dazu gehören Detroits I-75-Brücke in Richtung Süden, die über 140 Fuß lange vorgespannte CFK-Träger verfügt, und zwei Brücken für eine umgestaltete I-94.

Einer der Nachteile besteht darin, dass CFK teurer ist, sodass laut MDOT mit dem Verbundwerkstoff nur wenige Brücken pro Jahr hergestellt werden können. Allerdings hat der Kohlefaser-Verbundkabellieferant der Agentur, Tokyo Rope, eine Fertigungsanlage in Michigan gebaut, wodurch einige Kosten und Lieferzeiten gesenkt werden konnten, sagt Chynoweth.