Förankring av räfflade och gängade armeringsstänger efterinstallerade i betong med hänsyn till infästningslängd och typ av adhesiv

Fixa utmattad betong utan att riva ner den

Runt om i världen åldras många broar, byggnader och parkeringshus snabbare än vi hinner ersätta dem. Att helt riva och bygga om dessa konstruktioner är dyrt och störande, så ingenjörer söker sätt att förstärka det som redan finns. Denna studie undersöker en sådan reparationsmetod: borra hål i härdad betong, limma i nya stångar med stark epoxi och använda dessa ”efterinstallerade” stänger för att ge gammal betong nytt liv.

Hur stål och lim samarbetar inne i betongen

Armerad betong fungerar eftersom stångarna som göms i betongen greppar om det omgivande materialet och delar belastningarna. Traditionellt placeras dessa stänger i formen och betongen gjuts runt dem. Vid reparationsarbeten är dock betongen redan hård, så arbetarna måste borra hål, injicera ett kemiskt adhesiv och föra in nya stångar som ankare. Säkerheten i den uppgraderade konstruktionen beror på hur fast dessa tillagda stänger är ”bundna” till betongen och limmet, och hur mycket de glider när de dras. Forskarna ville mäta den bindningen på ett kontrollerat sätt och se hur olika stålytor, håldiametrar och lim påverkar prestandan.

Test av utdragsstyrka i laboratorium

För att efterlikna verkliga reparationssituationer gjöt teamet tjugoett betongkuber, var och en ungefär i storlek med en liten gatsten. I tre av dem placerades räfflade armeringsstänger på traditionellt sätt vid gjutningen som referensexemplar. I de övriga arton tillsattes stängerna i efterhand: vertikala hål borrades, rengjordes, fylldes med en av två kommersiella epoxiprodukter och därefter fördes räfflade eller fullt gängade stänger in till bestämda djup. Forskarna varierade tre nyckelfaktorer: längden på stängerna i kontakt med adhesivet, borrhålets diameter i förhållande till stången och om stångens yta var räfflad (med avbrott i åsar) eller gängad (med en kontinuerlig spiral). Varje prov spändes sedan i en hydraulisk domkraft och stången drogs långsamt ut medan instrument registrerade kraft och glidning.

Vad som ger ett starkt och säkert ankare

Testerna visade att i nästan alla fall inträffade brott genom att stålet nådde sin flytgräns i ett klassiskt utdragningsscenario, snarare än att betongen sprack. Det innebär att limfogen och omkringliggande betong generellt var starkare än själva stången, vilket är önskvärt vid dimensionering. Stänger installerade med epoxi i hål måttligt större än stången (ungefär 60 till 80 procent större i diameter) uppnådde utdragskapaciteter liknande eller något högre än gjutna stänger. Mycket tajta hål, endast omkring 20 procent större, minskade styrkan. Längre infästningslängder tillät stången att bära större total last men fördelade den, vilket sänkte den genomsnittliga bindningsspänningen längs stången. Jämfört med stånggeomtri utvecklade konventionella räfflade stänger konsekvent högre bindningsstyrka än gängade stänger, främst eftersom deras grövre räfflor gav bättre mekaniskt grepp mot adhesivet och betongen.

Hur styvhet och flexibilitet samverkar

Utöver toppstyrka undersökte studien också hur styv eller flexibel förbindelsen var när stången började röra sig. Epoxi-bundna ankare var generellt styvare än gjutna stänger i början av belastningen, vilket innebär att de motstod initial glidning starkare. Ändå visade för många konfigurationer, särskilt med längre infästningslängder, de efterinstallerade stängerna större ”duktilitet”: de kunde glida avsevärt efter flytning utan plötslig kapacitetsförlust. De två epoxityperna uppträdde likartat avseende styrka, även om den ena tenderade att ge något styvare, mindre flexibla fogar och den andra tillät mer glidning före brott. Gängade stänger, trots svagare toppbindning, visade ofta större glidningar vid hög last, vilket indikerar en mer gradvis och förlåtande brottprocess.

Omvandla testdata till praktiska konstruktionsregler

Med hjälp av hela mätserien utvecklade författarna en enkel ekvation som förutspår maximal bindningsspänning för efterinstallerade stänger baserat på betongens styrka, stångens diameter, infästningslängd, hålstorlek och geometrin hos stångens räfflor. Denna formel, kontrollerad mot alla testresultat, gav säkra och rimligt precisa uppskattningar. För ingenjörer innebär det att tillsättning av stångar med moderna adhesiv kan projekteras med förtroende, förutsatt att håldiametrar, insättningslängder och stångtyper väljs klokt. För allmänheten är slutsatsen att noggrant laboratoriearbete av denna typ ligger bakom många ”osynliga” reparationer, vilket gör att åldrande betongkonstruktioner kan förstärkas och behållas i drift längre utan kostnaden och störningen vid fullständig ersättning.

Citering: Fayed, S., Alkharisi, M.K., Bayoumi, ES.A. et al. Bond of ribbed and threaded steel reinforcement bars post-installed in concrete considering bonded length and adhesive type. Sci Rep 16, 10762 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42964-4

Nyckelord: efterinstallerade ankare, epoxi-bundna armeringsstänger, reparation av armerad betong, bindningsstyrka, strukturell ombyggnad