KULFIBER KAN FORLÆNGE LEVETIDEN PÅ BETONKONSTRUKTIONER MARKANT

Hvis der er nogle i byggebranchen, som er en kende skeptiske i forhold til, om man kan anvende kulfiber til at forstærke og reparere betonkonstruktioner, er der måske ikke noget at sige til det. Godt nok finder man kulfiber i alt lige fra rumkapsler til Formel-1 biler, racercykler og løbesko, men er anvendelsen i betonkonstruktioner ganske enkelt ikke urealistisk? Ikke hvis man skal tro civilingeniør Christian Brix Roed fra det rådgivende ingeniørfirma Artelia.

Mulighederne er faktisk mange. Ikke blot i forhold til selve kulfiberens styrke, men også i forhold til høj grad af fleksibilitet i anvendelsen. Det kunne man forvisse sig om på Betonreparationsdagen 2026, hvor Christian Brix Roed berettede om, hvorledes kulfiberforstærkning er en effektiv og enkel måde til at forstærke betonkonstruktioner ved transformation af den eksisterende bygningsmasse. Der er imidlertid en række udfordringer.

IKKE OMFATTET AF EN STANDARD

Nemlig, at denne forstærkningsmetode stiller store krav til de eksisterende bygningsdele samt ikke mindst viden om disse. Samtidig findes der hverken en dansk eller en europæisk standard for området. Det vil sige at der ikke findes nogen CE-mærkning for kulfiber, og som byggemateriale er det endnu ikke omfattet af Eurocodes. Desuden er der tale om et relativt sprødt materiale, der skal behandles omhyggeligt.

Mange opfatter sikkert kulfiber som en moderne opfindelse, men den første japanske betonkonstruktion blev forstærket med kulfiber tilbage i 1980’erne, mens det samme gjorde sig gældende i 1990’erne med den første europæiske betonkonstruktion. Efter at have eksperimenteret med pålimning af stålplader på betonkonstruktioner tilbage i 1970’erne, fandt man ud af, at selvom metoden var effektiv, var den tung at arbejde med, lige som den bød på problemer med korrosion.

KRAV TIL KONSTRUKTIONSKLASSE

”Blandt kulfibers primære fordele er, at den forstærker det bærende system i stedet for at erstatte det. Der er ingen problemer med korrosion, konstruktionshøjden er ganske lille, blot nogle få millimeter, lige som der er tale om en fleksibel samt enkel installation med lav egenvægt, der kan tilpasses direkte på byggepladsen og kan monteres oven på eksisterende installationer. Desuden klæbes kulfiber på med epoxy og behøver ingen understøtning,” forklarede Christian Brix Roed.

Ud over manglende standarder er en anden ulempe imidlertid, at når kulfiber anvendes som styrkeforstærkning til at øge bæreevnen af en betonkonstruktion, vil det ofte medføre, at konstruktionen betragtes som ”utraditionel”. Det kan betyde, at den indplaceres i en højere konstruktionsklasse (KK3/KK4), især hvis reparationen ændrer det statiske system eller øger bæreevnen markant. Dermed bliver det også et krav, at en certificeret statiker inddrages i arbejdet.

VIGTIGT MED FORUNDERSØGELSE

Kulfiberkomposit (Carbon Fiber Reinforced Polymeres) anvendes imidlertid stadig oftere som alternativ til andre reparations- eller forstærkningsløsninger. Blandt andet fordi materialet har en trækbrudsspænding, der er cirka fire til fem gange højere end armeringsstål samtidig med, at vægten er cirka fem gange lavere. Desuden svarer stivheden til armeringsstål i fiberretningen. Dog afhænger de mekaniske egenskaber af såvel fremstillingsprocessen som fiberindholdet.

Materialets egenskaber giver mulighed for, at en kulfiberforstærkning kan monteres direkte på overfladen af en betonkonstruktion, hvilket gør tilgangen til arbejdet forholdsvis ligetil. Når man læser afsnittet i Betonhåndbogen om kulfiberforstærkninger af betonkonstruktioner, understreges det imidlertid, at før en forstærkning foretages, skal der udføres en fyldestgørende inspektion af konstruktionen.

BRUG KUN ANERKENDTE SYSTEMER

Det samme pointerede Christian Brix Roed i sit indlæg, og årsagen er den indlysende, at der er tale om en avanceret teknik, som kræver nøje projektering og udførelse, da arbejdet ofte involverer bærende konstruktionsdele. Derfor anbefales det, at en statiker tages med på råd og, at der anvendes systemer fra anerkendte leverandører. Da kulfiber som nævnt endnu ikke er omfattet af Eurocodes, er det vigtigt at følge anvisningerne fra leverandørerne og betonbranchen.

Der er tre typiske metoder til udførelse af kulfiberforstærkning af betonkonstruktioner, nemlig pålimning af plader af kulfiberkomposit på betonens overflade (Externally Bonded), indlimning af stænger af kulfiberkomposit i betonens overflade (Near Surface Mounted) eller pålimning af en kulfiberdug på betonens overflade (Hand lay-up). Processen indbefatter tre produkter, nemlig selve kulfiberkompositmaterialet, epoxyklæberen og betonen.

BETONENS TRÆKSTYRKE SKAL TESTES

”Der er altid en risiko for, at kulfiberkompositten senere løsriver sig fra betonen, såkaldt delaminering. Det kan skyldes høje spændinger i forankringszonen, revner i forankringszonen, store revnedannelser eller koncentrerede laster. Betonens trækstyrke begrænser, hvor meget kraft, der kan overføres mellem kulfiber og beton. I den sammenhæng er betonen det svage led, og delamineringsbrud sker altid uden varsel,” uddybede Christian Brix Roed.

Det er altså et kritisk punkt at forholde sig til, og en af de vigtige ting i en forundersøgelse er derfor at undersøge samt teste betonens trækstyrke. Dette skal ske ud fra DS/EN 1542 (se faktaboks) og udregnes ud fra fem procent fraktilen i henhold til DS EN 1990 anneks D. Derudover skal der naturligvis også være styr på betongeometrien samt armeringsareal, kvalitet og placering i konstruktionen. Ligeledes skal det statiske system dokumenteres både inden og efter forstærkning.