วัสดุอลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับการก่อสร้างสะพานกำลังค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลัก และอนาคตของสะพานอลูมิเนียมอัลลอยด์ก็มีแนวโน้มที่ดี

สะพานเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ ตั้งแต่สมัยโบราณที่ผู้คนใช้ต้นไม้ที่ถูกโค่นและหินเรียงซ้อนเพื่อข้ามทางน้ำและหุบเขา ไปจนถึงการใช้สะพานโค้งและแม้แต่สะพานขึงเคเบิล วิวัฒนาการมีความน่าทึ่งมาก การเปิดสะพานฮ่องกง-จูไห่-มาเก๊าเมื่อเร็ว ๆ นี้ถือเป็นเหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ของสะพาน ในการก่อสร้างสะพานสมัยใหม่ นอกเหนือจากการใช้โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กแล้ว วัสดุที่เป็นโลหะ โดยเฉพาะอะลูมิเนียมอัลลอยด์ ยังกลายเป็นตัวเลือกหลักเนื่องจากมีข้อดีหลายประการ

ในปีพ.ศ. 2476 มีการใช้ดาดฟ้าสะพานอลูมิเนียมอัลลอยด์แห่งแรกของโลกบนสะพานที่ทอดข้ามแม่น้ำในเมืองพิตต์สเบิร์กในสหรัฐอเมริกา กว่าสิบปีต่อมาในปี พ.ศ. 2492 แคนาดาได้สร้างสะพานโค้งอลูมิเนียมทั้งหมดซึ่งทอดข้ามแม่น้ำ Saguenay ในรัฐควิเบกเสร็จเรียบร้อย โดยมีความยาวช่วงเดียวอยู่ที่ 88.4 เมตร สะพานนี้เป็นโครงสร้างโลหะผสมอลูมิเนียมทั้งหมดแห่งแรกของโลก สะพานมีท่าเรือสูงประมาณ 15 เมตร และมีเลน 2 เลนสำหรับสัญจรยานพาหนะ ใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ 2014-T6 และมีน้ำหนักรวม 163 ตัน เมื่อเทียบกับสะพานเหล็กที่วางแผนไว้เดิม น้ำหนักลดลงประมาณ 56%

ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา แนวโน้มของสะพานโครงสร้างโลหะผสมอะลูมิเนียมก็ไม่มีใครหยุดยั้งได้ ระหว่างปี 1949 ถึง 1985 สหราชอาณาจักรสร้างสะพานโครงสร้างอลูมิเนียมอัลลอยด์ประมาณ 35 สะพาน ในขณะที่เยอรมนีสร้างสะพานดังกล่าวประมาณ 20 สะพานระหว่างปี 1950 ถึง 1970 การก่อสร้างสะพานหลายแห่งมอบประสบการณ์อันมีค่าสำหรับผู้สร้างสะพานอลูมิเนียมอัลลอยด์ในอนาคต

เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็ก วัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมมีความหนาแน่นต่ำกว่า ทำให้เบากว่ามาก โดยมีน้ำหนักเพียง 34% ของเหล็กในปริมาตรเท่ากัน แต่มีลักษณะความแข็งแรงคล้ายกับเหล็ก นอกจากนี้ อลูมิเนียมอัลลอยด์ยังมีความยืดหยุ่นและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ในขณะที่ยังมีค่าบำรุงรักษาโครงสร้างที่ต่ำกว่าอีกด้วย เป็นผลให้พวกเขาได้พบการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในการก่อสร้างสะพานสมัยใหม่

จีนมีความก้าวหน้าอย่างมากในการก่อสร้างสะพานเช่นกัน สะพาน Zhaozhou ยืนหยัดมายาวนานกว่า 1,500 ปี เป็นหนึ่งในความสำเร็จขั้นสูงสุดของวิศวกรรมสะพานของจีนโบราณ ในยุคสมัยใหม่ ด้วยความช่วยเหลือของอดีตสหภาพโซเวียต จีนได้สร้างสะพานเหล็กหลายแห่ง รวมถึงสะพานแม่น้ำแยงซีในหนานจิงและหวู่ฮั่น รวมถึงสะพานแม่น้ำเพิร์ลในกวางโจว อย่างไรก็ตาม การใช้สะพานอลูมิเนียมอัลลอยด์ในประเทศจีนดูเหมือนจะมีจำกัด สะพานโครงสร้างอลูมิเนียมอัลลอยด์แห่งแรกในจีนคือสะพานคนเดินบนถนน Qingchun ในหางโจว สร้างขึ้นในปี 2550 สะพานนี้ออกแบบและติดตั้งโดยวิศวกรสะพานชาวเยอรมัน และวัสดุทั้งหมดนำเข้าจากเยอรมนี ในปีเดียวกันนั้น สะพานคนเดินในเมือง Xujiahui เซี่ยงไฮ้ ได้รับการพัฒนาและผลิตในประเทศทั้งหมดโดยใช้โครงสร้างโลหะผสมอลูมิเนียม โดยหลักแล้วจะใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ 6061-T6 และถึงแม้จะมีน้ำหนักตัวเอง 15 ตัน แต่ก็สามารถรองรับน้ำหนักได้ 50 ตัน

ในอนาคต สะพานอลูมิเนียมอัลลอยด์มีแนวโน้มการพัฒนาอย่างกว้างขวางในประเทศจีนด้วยเหตุผลหลายประการ:

1 การก่อสร้างรถไฟความเร็วสูงของจีนกำลังเฟื่องฟู โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่ซับซ้อนของภูมิภาคตะวันตกที่มีหุบเขาและแม่น้ำมากมาย สะพานโลหะผสมอลูมิเนียม คาดว่าจะมีตลาดที่มีศักยภาพที่สำคัญ เนื่องจากความสะดวกในการขนส่งและคุณสมบัติน้ำหนักเบา

2 วัสดุเหล็กมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมและมีประสิทธิภาพต่ำในอุณหภูมิต่ำ การกัดกร่อนของเหล็กส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อเสถียรภาพของสะพาน ส่งผลให้ค่าบำรุงรักษาสูงขึ้นและอันตรายด้านความปลอดภัย ในทางตรงกันข้าม วัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง และทำงานได้ดีในอุณหภูมิต่ำ ทำให้เหมาะสมกับสภาพอากาศต่างๆ และรับประกันความทนทานในระยะยาว แม้ว่าสะพานอะลูมิเนียมอัลลอยด์อาจมีต้นทุนการก่อสร้างเริ่มแรกสูงกว่า แต่ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำสามารถช่วยลดช่องว่างด้านต้นทุนเมื่อเวลาผ่านไปได้

3 งานวิจัยเกี่ยวกับแผงสะพานอลูมิเนียมทั้งในประเทศและต่างประเทศได้รับการพัฒนาอย่างดีและมีการใช้วัสดุเหล่านี้กันอย่างแพร่หลาย ความก้าวหน้าในการวิจัยวัสดุให้การรับประกันทางเทคนิคสำหรับการพัฒนาโลหะผสมใหม่ที่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ผู้ผลิตอะลูมิเนียมในจีน รวมถึงยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมอย่าง Liaoning Zhongwang ค่อยๆ เปลี่ยนความสนใจไปที่โปรไฟล์อะลูมิเนียมอุตสาหกรรม โดยวางรากฐานสำหรับการก่อสร้างสะพานโลหะผสมอะลูมิเนียม

4 การก่อสร้างรถไฟใต้ดินในเมืองอย่างรวดเร็วในเมืองใหญ่ๆ ของจีน กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับโครงสร้างจากพื้นดิน เนื่องจากข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักที่มีนัยสำคัญ จึงคาดการณ์ได้ว่าจะมีการออกแบบและใช้งานสะพานคนเดินถนนและสะพานทางหลวงที่ทำจากอะลูมิเนียมอัลลอยด์เพิ่มมากขึ้นในอนาคต

เรียบเรียงโดย May Jiang จาก MAT Aluminium