Sillat ovat merkittävä keksintö ihmiskunnan historiassa. Muinaisista ajoista lähtien, jolloin ihmiset käyttivät kaadettuja puita ja pinottuja kiviä ylittäessään vesistöjä ja rotkoja, aina kaarisiltojen ja jopa köysiltojen käyttöön, kehitys on ollut huomattavaa. Äskettäin avattu Hongkong-Zhuhai-Macao-silta on tärkeä virstanpylväs siltojen historiassa. Nykyaikaisessa siltarakentamisessa teräsbetonirakenteiden käytön lisäksi metallimateriaalit, erityisesti alumiiniseokset, ovat nousseet valtavirran valinnaksi erilaisten etujensa vuoksi.
Vuonna 1933 maailman ensimmäistä alumiiniseoksesta valmistettua siltakannetta käytettiin joen yli kulkevalla sillalla Pittsburghissa Yhdysvalloissa. Yli kymmenen vuotta myöhemmin, vuonna 1949, Kanada sai valmiiksi kokonaan alumiinista valmistetun kaarisillan, joka ylitti Saguenay-joen Quebecissä, ja yksi jänneväli oli 88,4 metriä. Tämä silta oli maailman ensimmäinen kokonaan alumiiniseosrakenne. Sillalla oli noin 15 metriä korkeat laiturit ja kaksi kaistaa ajoneuvoliikenteelle. Se käytti 2014-T6 alumiiniseosta ja sen kokonaispaino oli 163 tonnia. Verrattuna alun perin suunniteltuun terässillaan se pienensi painoa noin 56 %.
Siitä lähtien alumiiniseosrakenteisten siltojen kehitys on ollut pysäyttämätön. Vuosina 1949-1985 Iso-Britannia rakensi noin 35 alumiiniseoksesta rakennesiltaa, kun taas Saksa rakensi noin 20 tällaista siltaa vuosina 1950-1970. Lukuisten siltojen rakentaminen tarjosi arvokasta kokemusta tuleville alumiiniseossillan rakentajille.
Teräkseen verrattuna alumiiniseosmateriaalien tiheys on pienempi, mikä tekee niistä paljon kevyempiä, sillä samalla tilavuudella on vain 34 % teräksen painosta. Silti niillä on teräksen kaltaiset lujuusominaisuudet. Lisäksi alumiiniseoksilla on erinomainen elastisuus ja korroosionkestävyys, samalla kun niillä on alhaisemmat rakenteelliset ylläpitokustannukset. Tämän seurauksena ne ovat löytäneet laajan sovelluksen nykyaikaisessa siltarakentamisessa.
Kiina on edistynyt merkittävästi myös siltojen rakentamisessa. Zhaozhoun silta, joka on seisonut yli 1500 vuotta, on yksi muinaisen kiinalaisen siltatekniikan huippusaavutuksista. Nykyaikana Kiina rakensi entisen Neuvostoliiton avustuksella myös useita terässiltoja, mukaan lukien Jangtse-sillat Nanjingissa ja Wuhanissa sekä Pearl River Bridgen Guangzhoussa. Alumiinisiltojen käyttö Kiinassa näyttää kuitenkin olevan rajallinen. Ensimmäinen alumiiniseosrakennesilta Kiinassa oli vuonna 2007 rakennettu jalankulkusilta Hangzhoussa Qingchun Roadilla. Tämän sillan suunnittelivat ja asensivat saksalaiset siltainsinöörit, ja kaikki materiaalit tuotiin Saksasta. Samana vuonna Shanghain Xujiahuin jalankulkusilta kehitettiin ja valmistettiin kokonaan kotimaassa alumiiniseosrakenteita käyttäen. Se käytti pääasiassa 6061-T6 alumiiniseosta ja 15 tonnin omapainostaan huolimatta kesti 50 tonnin kuorman.
Tulevaisuudessa alumiiniseossilloilla on laajat kehitysmahdollisuudet Kiinassa useista syistä:
1 Kiinan suurten nopeuksien rautateiden rakentaminen kukoistaa erityisesti länsialueiden monimutkaisilla maastoilla, joissa on lukuisia laaksoja ja jokia. Alumiinilejeeringisilloilla niiden kuljettamisen helppouden ja keveysominaisuuksien vuoksi odotetaan olevan merkittävät potentiaaliset markkinat.
2 Teräsmateriaalit ovat alttiita ruostumaan ja niillä on huono suorituskyky matalissa lämpötiloissa. Teräksen korroosio vaikuttaa merkittävästi sillan vakauteen, mikä johtaa korkeampiin ylläpitokustannuksiin ja turvallisuusriskeihin. Sitä vastoin alumiiniseosmateriaaleilla on vahva korroosionkestävyys ja ne toimivat hyvin alhaisissa lämpötiloissa, mikä tekee niistä sopivia erilaisiin ilmasto-olosuhteisiin ja takaavat pitkän kestävyyden. Vaikka alumiiniseossiltojen alkurakennuskustannukset voivat olla korkeammat, niiden alhaiset ylläpitokustannukset voivat auttaa pienentämään kustannuseroa ajan myötä.
3 Alumiinisiltapaneeleiden tutkimus on niin kotimaassa kuin kansainvälisestikin pitkälle kehittynyttä, ja näitä materiaaleja käytetään laajasti. Materiaalitutkimuksen edistyminen antaa teknisen varmuuden uusien metalliseosten kehittämiseen, jotka täyttävät erilaiset suorituskykyvaatimukset. Kiinalaiset alumiininvalmistajat, mukaan lukien teollisuuden jättiläiset, kuten Liaoning Zhongwang, ovat vähitellen siirtäneet painopisteensä teollisiin alumiiniprofiileihin, mikä luo perustan alumiiniseoksesta valmistettujen siltojen rakentamiselle.
4 Nopea kaupunkimetrorakentaminen Kiinan suurissa kaupungeissa asettaa tiukat vaatimukset maanpäällisille rakenteille. Niiden merkittävien painoetujen vuoksi on ennakoitavissa, että jatkossa suunnitellaan ja käytetään entistä enemmän alumiiniseosta valmistettuja kävely- ja maantiesiltoja.
Toimittanut May Jiang, MAT Aluminium
Postitusaika: 15.5.2024
