Fiberarmerade komposit- material för framtidens hållbara infrastruktur i Sverige

Figur 1: FRP-kompositer består av förstärkande fibrer och en polymermatris (Bild: Fiberline®).

Sverige har en lång historia i att använda fiberarmerade polymer-kompositer (FRP) i marina, transport- och energisektorer. De första ansträngningarna för att använda FRP-kompositer vid konstruktion av gångbroar började under 2011 på Chalmers i samarbete med trafik-verket. Men potentialen för FRP material och konstruktion av lätta och prisvärda broar med låga underhållskostnader är fortfarande inte konkretiserat i Sverige.

I dagsläget är hållbar utveckling en viktig aspekt inom många tekniska områden. Byggande är naturligtvis inte ett undantag. Åldring och överbelastning av infrastruktur i samband med brist på tillräcklig underhåll har lett till en ”global infrastrukturkris”. Att hitta innovativa material och tekniska lösningar för att bygga infrastruktur med längre livslängd och lägre livscykelkostnader har därför varit en prioritering för många trafikmyndigheter och infrastrukturägare i Europa [1]. Avancerad industrialiserad produktion som ett sätt att minska produktionskostnaderna får dessutom ett stort intresse bland industri och ingenjörer. I detta avseende är tillverkning i fabrik och montering på plats av stor betydelse inom brokonstruktion.

Vad är FRP-kompositer?

Framväxten av fiberarmerad polymerkompositer (FRP) i byggbranschen i mitten av 1970-talet öppnade nya horisonter för att uppnå ovan nämnda mål. FRP:er klassificeras som kompositmaterial och består i grunden av två beståndsdelar: armerande fibrer såsom kol, E-glas och aramidfibrer och en polymermatris, ofta en härdplast såsom epoxi eller polyester, se figur 1. Beroende på de önskade mekaniska och hållbarhetsegenskaperna kan olika typer av fibrer och matriser kombineras.

Möjligheten att kombinera olika typer av fibrer och matriser erbjuder den stora fördelen med ”skräddarsydd” i den meningen att de ”rätta” komponenter kan blandas för att få ”optimerade och
rätt anpassade ” egenskaper. FRP-kompositer har överlägsna mekaniska egenskaper såsom mycket hög specifik hållfasthet och styvhet och mycket goda hållbarhetsegenskaper. FRP:s låga vikt
är väldigt attraktiv när det gäller prefabricering, eftersom det ger möjlighet till tillverkning i fabrik och montering på plats. Jämfört med andra europeiska länder som Storbritannien och Neder-länderna, ligger infrastrukturella tilllämpningar av FRP i Sverige något efter.

I denna artikeln presenteras resultaten av ett forskningsprojekt som genomfördes i syfte att identifiera tekniska och hanteringsproblem för tillämpning av FRP:er samt aktiviteter för att underlätta acceptansen av FRP-kompositer som ett pålitligt och kostnadseffektivt alternativ till traditionella byggnadsmaterial som stål och betong. Sverige har en lång historia när det gäller att använda fiberarmerad polymerkompositer inom marin-, transport- och energisektorn. Trots fördelarna med FRP: er, erfarenheten och kunskapen inom olika branscher om design och tillverkning av FRP-komponenter, har FRP ännu inte hittat sin plats inom den svenska byggsektorn.

Artikelförfattare:
Reza Haghani, Chalmers tekniska högskola
Abbas Khayyami, Malmö Stad
Alann Andre, RISE Sicomp

Läs hela artikeln i Bygg & teknik nr 6/19