Genom att armera betong med textil i stället för stål är det möjligt att använda mindre material och skapa lätta konstruktioner med betydligt lägre miljöpåverkan. Det skulle kunna gå att skala upp denna teknik och därmed få miljövänligare broar, tunnlar och byggnader, enligt forskare från Chalmers.
Cement är bindemedel i betong och dess tillverkning från kalksten har stor klimatpåverkan. Vid tillverkningen frigörs bland annat stora mängder koldioxid som varit bunden i kalkstenen.
Åtta procent av utsläppen
Varje år tillverkas cirka 4,5 miljarder ton cement i världen och cementindustrin står för cirka åtta procent av de globala koldioxidutsläppen, skriver Chalmers tekniska högskola i ett pressmeddelande.
Samtidigt räknar FN:s miljöprogram med att den totala golvytan i världen kommer att fördubblas under de kommande 40 åren. Det kommer med andra ord att byggas mycket.
– Vi måste göra allt vi kan för att bygga så resurseffektivt som möjligt för att klara klimatutmaningen, säger Karin Lundgren, professor i betongbyggnad vid institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik på Chalmers.
Minskar betongbehov
Mycket av den betong som används idag har funktionen av ett skyddande lager för att förhindra att stålarmeringen rostar. Med textilarmering behöver inte lika mycket cement och betong användas.
I en ny studie beskriver Karin Lundgren och forskarkollegor en ny modelleringsteknik som har visat sig vara tillförlitlig för att räkna på hur textilarmering samverkar med betongen.
− Det vi har gjort är att ta fram en metod som underlättar beräkningsarbetet vid komplexa konstruktioner och minskar behovet av provning av bärförmågan, säger Karin Lundgren.
Välvda bjälklag i fokus
Ett område där tekniken med textilarmering skulle kunna minska miljöpåverkan påtagligt är vid konstruktion av välvda bjälklag.
Eftersom huvuddelen av byggnaders klimatpåverkan vid produktion kommer från bjälklagen är detta ett effektivt sätt att bygga mer hållbart, enligt forskarna. Tidigare forskningar har visat att textilarmering kan minska koldioxidutsläppen med upp till 65 procent jämfört med traditionella massiva bjälklag.
Tusentals tunna trådar
Ett textilarmeringsnät består av trådar där varje tråd består av tusentals tunna filament, det vill säga långa kontinuerliga fibrer. Armeringsnätet gjuts in i betong. När den textilarmerade betongen belastas glider filamenten såväl mot betongen som mot varandra inne i tråden.
En textiltråd i betong uppför sig alltså inte som en enhet vilket har betydelse när man vill förstå det sammansatta materialets förmåga att bära laster. Modelleringstekniken som Chalmersforskarna utvecklat beskriver dessa effekter.
– I försök kunde vi visa att vårt sätt att räkna blir tillförlitligt nog även för komplexa konstruktioner, säger Karin Lundgren.
Forskningsarbetet fortsätter nu med att ta fram optimeringsmetoder för större konstruktioner.
Vetenskaplig artikel:
Textile reinforced concrete members subjected to tension, bending, and in-plane loads: Experimental study and numerical analyses, Construction and Building Materials.
