Was ASTM D8505 FRP für Betonunternehmer bedeutet

Das ASTM D30-Komitee hat eine zusätzliche Standardspezifikation für Verstärkungsstäbe aus faserverstärktem Polymer (FRP) angekündigt. Hier erfahren Sie, was das für den Betonunternehmer und den Betonbau bedeutet.

Am 2. Mai gab die ASTM bekannt, dass ihr Komitee für Verbundwerkstoffe (D30) eine „neue Standardspezifikation für die neueste Generation von Bewehrungsstäben aus faserverstärktem Polymer (FRP)“ entwickelt habe. Allerdings ist es eher eine Anerkennung als ein neuer Standard. Mit anderen Worten: eine bessere Darstellung der Leistung von FRP-Bewehrungsstäben.

Wenn dies so aussieht, als wäre es im Kreis geschrieben, hat Concrete Contractor Francisco De Caso, PhD, LEED AP kontaktiert, um uns zu helfen, die Situation besser zu verstehen und zu verstehen, was die neue Norm D8505 für den Betonunternehmer im Bauwesen bedeutet.

Die Bemühungen von ASTM stehen in direktem Zusammenhang mit den Zielen Nr. 6, 9, 11 und 12 der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung zu sauberem Wasser und sanitären Einrichtungen, Industrie, nachhaltigen Städten und verantwortungsvoller Produktion/Verbrauch.

Als stellvertretender Direktor des Industry University Collaborative Research „Center for Integration of Composites into Infrastructure (CICI)“ ist De Caso der leitende Wissenschaftler und leitet außerdem ein nach ISO 17025 akkreditiertes Struktur- und Materiallabor an der University of Miami, wo FRP bewertet und zertifiziert wird Produkte. Vereinfacht ausgedrückt: „Unser Geschäft besteht darin, das Wissen über Verbundwerkstoffe in die Infrastruktur umzusetzen und umzusetzen“, sagt er. Das CICI der Universität wird teilweise von der National Science Foundation sowie Mitgliedern aus der Industrie finanziert. Zusammen mit Dr. Russell Gentry ist er außerdem Co-Vorsitzender des ASTM D30.10 Composites for Civil Structures Committee.

In der Ankündigung beschreibt ASTM den Standard als „einen Meilenstein“, der auf jahrzehntelanger Zusammenarbeit beruht und FRP weiterhin in die Infrastruktur des Bauwesens integriert. Es war schon lange abzusehen; Der Prozess der Erstellung der Spezifikation für FRP-Stäbe begann Mitte der 2000er Jahre. Dies war ungefähr zur gleichen Zeit, als De Caso seine Graduiertenausbildung begann. Ingenieure, Eigentümer und beteiligte Firmen hatten Produkte mit höheren Eigenschaften gefordert.

Seitdem sind immer mehr Hersteller von FRP-Stangen mit einem Produkt in die Branche eingestiegen, das die Standards erfüllen oder übertreffen kann – mit validierten Forschungsergebnissen und Daten, die diese Behauptungen untermauern. „Das ist eine wichtige Linie, die man mit ASTM ziehen muss“, erklärt De Caso. „ASTM wird keine Spezifikation für einen Prototyp eines Produkts entwickeln. [Standards] gelten für Produkte, die leicht und im Handel erhältlich sind. Durch die Beteiligung weiterer Hersteller konnte die Weiterentwicklung dieser neuen Spezifikation zur Verbesserung der Eigenschaften vorangetrieben werden.“

Durch die Beteiligung und Zusammenarbeit zwischen den Behörden in Kanada, Nordamerika und Europa erkannte ASTM die Trends zur Verbesserung der Eigenschaften, damit die Endkonstruktion und Anwendung von Stahlbetonelementen den erforderlichen/entworfenen Spezifikationen entsprechen kann.

„Die für Stäbe spezifizierte höhere Leistung führt zu einer deutlichen Verbesserung der Konstruktion und Konstruktion von Betonkonstruktionen, die mit nichtmetallischen FRP-Stäben verstärkt sind“, sagt De Caso.

Er sieht den Wert und sagt, dass der Standard in der gesamten Wertschöpfungskette des Betonbaus nützlich sein könnte, da er zu einer effizienteren und nachhaltigeren Gestaltung von Betonkonstruktionen führen könnte. Er weist in der Ankündigung auch darauf hin, dass die Spezifikation entscheidende Beiträge enthält, wie die Einbeziehung von Basalt-FRP-Stäben in bestehende Glas-FRP-Stäbe sowie leistungsstärkere Spezifikationen.

Ursprünglich war geplant, der Struktur der ASTM-Spezifikation für Bewehrungsstäbe aus Weichstahl zu folgen (die in derselben Spezifikation die Qualitäten 60, 80 und 100 definiert) und einen „Bewehrungsstab zweiter Qualität“ aufzunehmen. Es gab jedoch ein paar Probleme, die dem im Weg standen. Das ACI 440.1R-Dokument befand sich im Prozess zur 440.11, die im September 2022 veröffentlicht wurde, und viele der Gründungsprinzipien und Modelle basierten auf den verwendeten Eigenschaften oder waren in ASTM D7957 spezifiziert.

ACI meldete sich mit der Sorge, dass das Erweitern und Einfügen anderer Balken innerhalb derselben Spezifikation zu Verwirrung im Code führen könnte. Dies hätte zusätzliche Formulierungen erfordert, um bestimmte in der Spezifikation genannte Dinge auszuschließen, und den Prozess der Veröffentlichung der Bauordnung verzögert.

In diesem Kern entstand die Entwicklung der Spezifikation.

„In gewisser Weise folgt es dem gleichen Format wie das vorherige [D7957], mit den drei wichtigsten Unterschieden“, sagt De Caso.

Er erklärt weiter den dritten Unterschied: „Dies war aus mehreren Gründen notwendig“, sagt er. „Denn wenn Sie den Modul erhöhen, wird Ihre Stahlbetonabschnittskonstruktion deutlich effizienter. Es wird wettbewerbsfähiger gegenüber herkömmlichen Materialien wie Stahlbeton. Und mehrere DOTs drängen darauf, FRP-Verstärkungsprodukte mit höherem Modul und damit höherer Festigkeit anzubieten, damit sie in strukturellen Anwendungen eingesetzt werden können, die sonst nicht so realisierbar wären.“

Vereinfacht ausgedrückt ist ASTM D8505 nicht auf die Herstellung eines stärkeren FRP-Stangens ausgelegt, sondern spiegelt den Stand der Technik wider, indem es die Mindesteigenschaften definiert, die die FRP-Stangen mit höheren Eigenschaften erfüllen müssen.

Aber es gibt einen Vorbehalt.

Viele Stangenhersteller stellen Stangen nach D7957 her, jedoch mit deutlich höherer Festigkeit als den garantierten Mindestanforderungen; D8505 erkennt dies, indem es diese Leistung genauer angibt.

Der wichtigste Schlüsselaspekt geschieht in der Entwurfsphase. „In gewisser Weise spiegelt die ASTM jetzt wider, dass dieses Produkt mit höheren Eigenschaften existiert“, sagt De Caso. „Anstatt mit dem niedrigeren Modul zu entwerfen, können Ingenieure jetzt mit diesem höheren Elastizitätsmodul entwerfen.“

„Was passiert, ist, dass [Hersteller] ein Produkt mit einem höheren Modul anbieten würden, aber ein Ingenieur, der ein Projekt entwirft, denkt: ‚Ich weiß nicht, welchen Stab ich für mein Projekt verwenden werde.‘ Das ist Sache des Auftragnehmers. Welchen Modul verwende ich also für das Design? Was ist mein Referenzmodul? Was auch immer mir die Spezifikation sagt, ist das Minimum, ich werde es verwenden.“

Er fährt fort.

„Es gab zum Beispiel Projekte, die wir mit dem Florida DOT durchgeführt haben, bei denen sie zurückkamen und sagten: ‚Wir werden den Mindestmodul erhöhen … und dann in der Ausschreibungsphase, dass ‚ein Stab ASTM D entsprechen muss‘.“ 7570', außer dass sie einen höheren Modul haben müssen. In gewisser Weise spiegelt die ASTM die Entwicklung der Branche wider. Und jetzt haben Sie eine Spezifikation, die diese Bemühungen aller Beteiligten anerkennt.“

Affekt ist hier vielleicht nicht das beste Wort – erleichtern funktioniert vielleicht besser. Wie De Caso erklärt, muss der Betonunternehmer letztendlich Angebotsunterlagen und Materialspezifikationen vorlegen. Der Standard würde den Prozess bei Projekten, die mit nichtmetallischen FRP-Stäben spezifiziert sind, mit klareren Definitionen der Anforderungen erleichtern.

Ingenieure können zwischen Moduloptionen unterscheiden und diese in die Angebotsunterlagen übertragen.

„Ich denke, es wird helfen“, sagt De Caso. „Auftragnehmer, die die innovative Seite der Dinge annehmen, können mit diesen höheren Eigenschaften die Unsicherheit verringern.“

Die Norm kann es Auftragnehmern auch ermöglichen, an Projekten zu arbeiten, für die normalerweise Stahl mit Korrosionsbeständigkeitszusatz erforderlich wäre, und diese ohne Stahl durchzuführen. Einige Bauunternehmer, die von der Stahlbewehrung auf die Bewehrung mit nichtmetallischen Werkstoffen umgestiegen sind, begründen dies jedoch nicht nur mit der Korrosionsbeständigkeit, sondern auch mit den erzielten Einsparungen.

„Sie erkennen, dass sie durch den Käfigbau und die Platzierung der Bewehrung zwischen 30 und 50 % an Arbeitsaufwand einsparen können“, sagt De Caso. Aufgrund des geringeren Gewichts der Stange sind für die Arbeiten, die normalerweise fünf Handwerker erfordern würden, möglicherweise nur zwei erforderlich oder es wird ein Kran mit geringerer Kapazität benötigt. Mit einer von Anfang an definierten Spezifikation einer höheren Qualität und eines höheren Moduls kann der Auftragnehmer dann viele Vorteile auf der Baustelle nutzen.

Für De Caso bietet D8505 dem Betonunternehmer einige zusätzliche Werkzeuge in der Wertschöpfungskette des Bauwesens, die weit über die Auswahl des Bewehrungsprodukts hinausgehen, wie z. B. die Neudefinition der Betonmischung durch den Verzicht auf Passivierungsmittel und Zusatzmittel oder die Reduzierung der Überdeckung (mit weniger Betonverbrauch). desto weniger Geld wird investiert). Kein Stahl, keine Korrosion.

Letztendlich ist der Standard nicht die Forderung nach einem neuen FRP. Es gibt nicht plötzlich einen neuen Hybridriegel auf dem Markt.

„Das ist nichts Neues. Das ist nicht innovativ. Wir erfinden das Rad nicht neu“, erinnert De Caso. „Die Stäbe, die sich in dieser neuen Spezifikation widerspiegeln, wurden im letzten Jahrzehnt verwendet und im letzten Jahrzehnt hergestellt. Es tut mir leid, dass es langweilig klingt, aber es ist einfach nicht neu. Es ermöglicht. Kluge Auftragnehmer … werden erkennen, dass sie Mehrwert schaffen können, weil diese Materialien all die anderen Aspekte ermöglichen, über die wir gesprochen haben – und letztendlich zum Endergebnis beitragen: Produktivität und Effizienz verbessern.“