瑞士科學家在延長老化混凝土橋樑壽命方面取得了重大進展，他們開發出了一種智能形狀記憶鋼材，當加熱時能夠自動收緊，閉合裂縫，並使結構強度加倍。這種強化系統將超高性能纖維增強混凝土（UHPFRC）與形狀記憶鋼材結合，能夠通過加熱來恢復其原始形狀。這項技術由瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）的科學家研發。
根據團隊的說法，這種高強度混凝土可以直接應用於橋面板上，並且其密度極高，抗水性優越。為了提高承載能力，傳統的鋼筋也嵌入其中。博士生兼結構工程研究實驗室的研究員 Angela Sequeira Lemos 表示，這種強化系統的美在於其簡單性。只需將鋼筋固定，加熱後便能自行完成其餘工作。
在試驗中，這種混合系統成功修復了受損的橋面板，關閉了已存在的裂縫，並使其承載能力加倍。據悉，這一技術的推出正值全國許多橋樑建於1980年代之前，正逐漸接近設計壽命的關鍵時期。雖然目前的橋樑改造通常是將 UHPFRC 層應用於橋面板上，並依賴傳統鋼筋進行加強，但新概念將這些鋼筋替換為基於鐵的形狀記憶合金（Fe-SMA）鋼筋。
這些鋼筋在加熱至約 200 攝氏度（392 華氏度）時會收縮。一旦激活，Fe-SMA 鋼筋將縮回其預拉伸的形狀。然而，由於它們受到周圍混凝土的約束，從而產生內部應力，這些力量能夠關閉裂縫、抬升變形的構件，並延長橋樑的使用壽命，而無需複雜的張緊裝置。團隊研究了 Fe-SMA 與 UHPFRC 的結合，並嘗試將這兩種材料融合。
他們在五塊全尺寸混凝土板上進行了測試，每塊長 5 米。為了模擬真實的損傷，研究人員故意在強化之前將板塊劃破，其中一塊則作為對照組。其他板塊則使用 UHPFRC 單獨或與智能鋼材結合進行加強。工程師們持續跟蹤板塊的變形，數碼相機監測混凝土表面的裂縫，同時在鋼筋中嵌入微型光纖傳感器。
Sequeira Lemos 在一份聲明中表示，我們能夠證明我們的系統不僅可行，還能實際上振興現有的橋樑。她補充道，我們使用的傳感器類似於電信中的光纖電纜，但不是通過光纖傳送編碼數據，而是分析背向散射的光。這顯示了鋼筋的變形情況。
經過測試，結果顯示這種混合系統在日常條件下的表現超過了傳統的加強方案，例如正常道路交通造成的影響。儘管 Fe-SMA 材料相對昂貴，團隊建議將該系統用於重度變形或已經損壞的基礎設施。潛在的應用包括陽台、平頂屋和其他需要緊湊加強方案的混凝土部件。
Sequeira Lemos 表示，如果我們能夠用我們的系統加強一座真正的橋樑，業界的興趣將會迅速增長。隨著需求的增加，材料成本也可能會下降，這項技術有望在橋樑翻新方面帶來持久的變化。該項目由瑞士創新局 Innosuisse 資助，並與瑞士東部應用科技大學、Empa 的衍生公司 re-fer 和瑞士水泥工業協會等合作夥伴共同開發。
