Aluminium als duurzaam bouwmateriaal

Onderzoekers van KU Leuven – Campus De Nayer willen nagaan hoe de verschillende componenten van een aluminiumbrug onderling reageren tijdens een brand en wat de impact is van de hoge temperaturen op de constructie nadat deze is afgekoeld. Deze kennis is van groot belang om de structuur van een aluminiumbrug te kunnen verbeteren zodat ze als een duurzaam en robuust alternatief kan dienen voor de huidige structurele bouwmaterialen.

Aluminium wordt vandaag al veelvoudig toegepast in de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart maar verloor zijn bekendheid als structureel bouwmateriaal. Nochtans biedt dit superlichte materiaal tal van duurzame voordelen: het heeft nauwelijks onderhoud nodig, constructies kunnen makkelijk en snel gemaakt worden, recyclage heeft een lagere CO2-uitstoot vergeleken met andere bouwmaterialen zoals staal én door het lage gewicht kunnen afzonderlijke elementen zonder problemen getransporteerd worden naar moeilijk bereikbare gebieden.

Natuurlijk zijn er niet enkel voordelen maar ook beperkingen. Aluminium is drie tot vier keer meer geleidend dan staal en honderd keer meer dan beton wat het bijzonder brandgevoelig maakt.

Duurzaam materiaal(her)gebruik en robuustheid van structuren

Om een zo realistisch mogelijke proefopstelling te creëren, stelden de onderzoekers onder begeleiding van een expert van Campus Vesta een brug van 6m x 2m en 1.830 kg bloot aan een brandhaard. Gezien de hoge temperaturen, waren klassieke meetapparatuur niet geschikt om de gedragingen te registeren. Hiervoor gebruikten de onderzoekers 3D-laserscanning, fotogrammetrie en infraroodcamera’s. Verder maakte de belasting van de brug met een blok van 14 kN (ongeveer het gewicht van een auto) de test tot een unicum.

Twee testen werden uitgevoerd op dezelfde brug met een verschillende hoogte van de brandhaard. Een stalen pan met 20 liter benzine werd op 1,86 en 1,56 m onder het brugdek geplaatst. De temperaturen liepen hierbij lokaal op tot respectievelijk 400°C en 550°C. Wetende dat de weerstand terug loopt tot slechts vijf procent en zelfs bijna nul procent ten opzichte van de normale sterkte werden een aantal onderdelen alvast tot het uiterste belast.

De gedragingen van de brug zullen onderzocht worden en het element zal, opgedeeld in stukken, opnieuw naar Campus De Nayer verhuizen om daar verder bestudeerd te worden. Het bepalen van de na-brand eigenschappen is onderwerp van een masterthesis en een breder onderzoeksproject dat past in duurzaam materiaal(her)gebruik en robuustheid van structuren.