Ett nytt byggmaterial som kallas minnesstål, utvecklat på Empa är på väg att lanseras på marknaden. Materialet kan användas för att förstärka nya och befintliga betongkonstruktioner. När materialet värms upp (en gång), förspänning sker automatiskt.

I dag, stålarmeringarna i betongkonstruktioner är till största delen förspända hydrauliskt. Detta kräver kanaler för att styra dragkablarna, ankare för kraftöverföring och oljefyllda hydrauliska domkrafter. Utrymmeskraven för alla dessa apparater skapar de geometriska ramvillkoren för varje förspänd betongkonstruktion; förstärkningen av äldre strukturer misslyckas därför ibland på grund av de höga utrymmeskraven för denna beprövade metod.

Efter 15 års forskningsarbete, experter från Empa rapporterar nu om en alternativ metod till serieproduktionsberedskap:formminneslegeringar baserade på järn som drar ihop sig under uppvärmning och därmed permanent förspänner betongkonstruktionen. Hydraulisk förspänning kan på så sätt undvikas – det räcker med att värma stålet en kort stund, till exempel, med hjälp av elektrisk ström eller infraröda radiatorer. Det nya byggmaterialet kommer att marknadsföras under namnet memory steel. Flera pilotprojekt, såsom förstärkning av olika armerade betongplattor, har redan varit framgångsrika.

Utveckling av minnesstål

Utvecklingen av minnesstål började i början av 2000-talet. Under tidigare decennier, Empa hade redan banat väg för att förstärka betong med kolfiberförstärkta polymerer (CFRP). Detta ledde till idén att använda formminneslegeringar för att förspänna betong. De första testerna med nickel-titanium-legeringar var positiva. Dock, det från medicinen kända materialet är alldeles för dyrt för att användas inom byggsektorn. År 2009, Empa-forskare lyckades utveckla en järnbaserad formminneslegering, som de också patenterade. Under 2012, forskare kring Julien Michels grundade slutligen företaget Re-fer AG; Michels har varit vd för det unga företaget sedan dess.

Minnesstål är tänkt att användas för förstärkning av befintliga byggnader. Till exempel, så snart nya fönster, dörrar eller hisschakt installeras i betongkonstruktionen i en gammal byggnad, en ny förstärkning av den bärande strukturen är ofta oundviklig. I industribyggnader, bärförmågan hos en gammal hängplatta måste ibland ökas. Tack vare minnesstål, Sådana uppgifter kan nu också lösas i trånga utrymmen. En remsa av specialstål kan fästas under taket med hjälp av pluggar och sedan värmas med el eller en infraröd radiator. Alternativt armeringen kan även sättas i betong. Först, ett spår fräss in i betongplattans yta; sedan sätts en räfflad förstärkningsstång av minnesstål in i spåret och fylls med specialbruk. Till sist, profilen värms upp med hjälp av likström och förspänns därmed. En annan variant är att bädda in armeringsjärnet i ett extra sprutbetonglager.

Prefabricerade betongelement med speciell geometri

I framtiden, minnesstål kan också vara en beprövad metod för att tillverka prefabricerade betongdelar med en tidigare okänd geometri. Den hydrauliska förspänningen som hittills använts skapar friktion i krökta strukturer, vilket i hög grad begränsar användningen av denna metod. Med en minnesstålprofil inbäddad i betong, mycket välvda konstruktioner är nu också möjliga. Vid uppvärmning, profilen drar ihop sig jämnt över hela sin längd utan friktionsförluster och överför spänningen till betongen.