Betons jau sen tiek izmantots kā celtniecības materiāls tā augstajai spiedes stiprībai, labai izturībai un zemām izmaksām. Tomēr tā plaši pazīstamais Ahileja papēdis ir tā trauslums un ierobežotā stiepes izturība. Tas tika atrisināts diezgan viegli pirms aptuveni gadsimta, izmantojot tērauda stiegrojuma stieņus (armatūru) betona konstrukciju stiepes pusē. Tērauda armatūra ir funkcionāli efektīva un salīdzinoši lēta, tāpēc vairumā gadījumu tā veic labu darbu. Tomēr tērauda armatūrai ir savs vājums: jutība pret koroziju (oksidāciju), ja tā ir pakļauta sāļiem, agresīvām ķīmiskām vielām un mitrumam. Korozijas laikā tērauda armatūra uzbriest un palielinās betona stiepes slodze, kas sāk plaisāt un šķelties, izveidojot atveres, kas noved pie tērauda un betona turpmākas un ātrākas pasliktināšanās. Tas prasa dārgu remontu un apkopi, un, ja tiek atļauts attīstīties pietiekami tālu, tas var apdraudēt struktūras integritāti. Gadu desmitos ir ieviesti daudzi pārklājumi un iespiešanās līdzekļi, lai palīdzētu mitrumu izdalīt no betona, un pati armatūra ir uzlabota ar epoksīda pārklājumiem vai izmantojot nerūsējošo tēraudu. Bet ne vienmēr ir iespējams novērst koroziju ilgtermiņā. Turklāt tērauda armatūra, kas vēlas vadīt elektriskos un magnētiskos laukus, padara to par nevēlamu betonā, kas paredzēts dažām enerģijas ražošanas, medicīniskām / zinātniskām attēlveidošanas, kodolenerģijas un elektriskām / elektroniskām vajadzībām.
FRP vērtības piedāvājums
Ir daudz iemeslu, kāpēc ar šķiedru pastiprināta polimēra (FRP) armatūra ir jēga dažās betona konstrukcijās. Iesācējiem kompozītmateriāla armatūra nerūsīs un nerūsēs, tāpēc tā ir ideāli piemērota periodiskai vai ilglaicīgai iegremdēšanai saldūdenī vai sālījumā tādās vietās kā atbalsta sienas, piestātnes, piestātnes, piestātnes, caissons, klāji, balsti, starpsienas, kanāli, piekrastes platformas, peldbaseini un akvāriji. Tas ir arī imūns pret ceļa sāli un citām ķimikālijām, kas samazina atkausēšanu, padarot to par daudz izturīgāku un mazāk apkopes prasīgu ceļu un tiltu, stāvvietu konstrukciju, lidostu skrejceļu, Džērsijas barjeru, atbalsta sienu un pamatu, apmales, parapetu un plātņu izvēli. Turklāt tas piedāvā plašu izturību pret daudzām citām ķīmiskām vielām, kas atrodamas notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, cieto atkritumu poligonos, naftas ķīmijas rūpnīcās, celulozes un papīra rūpnīcās, cauruļvados, tvertnēs, dzesēšanas torņos un dūmvados, kā arī paša betona sārmainā vidē.
Vēl viena priekšrocība ir tā, ka FRP armatūras stiepes izturība parasti ir 1,5 līdz 2 reizes augstāka nekā tērauda, tāpēc tas ir labs pretsvars betona augstajai spiedes stiprībai. Tas arī nodrošina izcilu izturību pret nogurumu, padarot to piemērotu cikliskās iekraušanas situācijās (piemēram, uz ceļiem un tiltiem). Turklāt kompozītmateriāla armatūra ir viena ceturtdaļa no salīdzinoši izturīgā tērauda svara. Šeit ir virkne praktisku ieguvumu. Ir mazāk nolietoti celtniecības darbinieki, kuriem tas jāpārnēsā un jāuzstāda, un mazāk ir nepieciešami celtņi un citas smago celšanas ierīces. To var viegli sagriezt ar parastiem griezējinstrumentiem, nesabojājot zāģa asmeņus. Vienai kravas automašīnai var pārvietot vairāk armatūru, nepārsniedzot likumīgās iekraušanas robežas. Tiltiem un līdzīgām konstrukcijām augstāka stiprības un svara attiecība nodrošina vai nu lielāku konstrukcijas nestspēju, vai arī iespējamās iespējas samazināt visas konstrukcijas izmēru un svaru. Kompozītmateriāla armatūra ir noderīga arī tādos gadījumos, kad svarā ir jutīgs svars, ja augsnei ir sliktas nesošās īpašības, seismiski aktīvās vietās vai videi jutīgās vietās, kur nav vēlams pārvietot smago aprīkojumu.
Elektromagnētiski jutīgiem lietojumiem gan stikls (visizplatītākais armatūras armatūras pastiprinājums), gan polimērs pēc savas būtības ir nevadītspējīgi, tāpēc tie nepārnes strāvu, nepiesaista zibens spērienus vai netraucē tuvumā esošo elektrisko ierīču darbību. Tas padara to par drošāku izvēli alumīnija un vara kausēšanas rūpnīcās, atomelektrostacijās, specializētās militārās konstrukcijās, lidostu torņos, elektrisko un tālruņu pārraides torņos, lūkās, kurās ir elektriskais vai telefona aprīkojums, slimnīcās ar magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) aprīkojumu un maksas ceļa sensoru bloki un savākšanas kabīnes. Tā kā ar stiklu pastiprināts kompozīts ir tikpat slikts siltumcaurlaidībā, tas var būt noderīgs klimata kontroles uzturēšanai ēkās, iekšpagalmu klājos un pagrabos.
Kaut arī kompozītmateriālu armatūras sākotnējās izmaksas parasti ir augstākas nekā standarta tērauda armatūra un ir aptuveni salīdzināmas ar tērauda epoksīda pārklājumu, ņemot vērā dzīves cikla izmaksas (LCC), tās var būt diezgan ekonomiskas - īpaši priekšmetiem, kas nav stiegroti ar betonu. saliekt, nobīdes un spiedes slodzēm, kurām parasti ir nepieciešams bieži veikt remontu un apkopi, vai gadījumos, kad ir citas problēmas ar metālu. Visu šo un vēl vairāk iemeslu dēļ kompozītmateriālu armatūra ir lēnām sākusi iekļūt inženierbūvniecības tirgū.
Nav regs, nav progresa
Kompozītmateriālu armatūra sāka savu darbību Japānā astoņdesmitajos gados ar oglekļa un aramīda šķiedru stiprinājumiem termoreaktīvās matricās un 90. gadu sākumā lēnām izplatījās projektos Kanādā, saka Džons Busels no Amerikas Kompozītu ražotāju asociācijas Assn. (ACMA, Ārlingtona, Va.). Bet tas īsti nevilkās, viņš atgādina, līdz 1990. gadu beigās tika izstrādātas un publicētas kompozītu armatūras specifikācijas. Busels, ACMA Kompozītu izaugsmes iniciatīvas direktors, 12 gadus bija Amerikas Betona institūta (ACI, Farmington Hills, Mich.) Komitejas 440 - FRP pastiprināšana - sekretārs un pēc tam tās priekšsēdētājs. rokasgrāmata FRP armatūrai.
"Nākot klajā ar produktiem, kurus neatbalsta testēšana un izpēte, vienkārši nedarbojas ar būvinženieriem," skaidro Busels. "Lai tos pārliecinātu, ir nepieciešams daudz datu, un to iegūšana prasa laiku." Ņemot vērā šo realitāti, Komiteja 440 tika izveidota deviņdesmito gadu sākumā un gandrīz desmit gadu laikā tika izstrādāts pirmais izdevums, kas izdots 1999. gadā, atjaunināts 2006. gadā ar vēl vienu atjauninājumu, kas paredzēts 2012. gadā. “Tagad jums ir standarti, kurus arhitekti, inženieri , un darbuzņēmēji var īstenot savus plānus globāli, ”saka Busels, atzīmējot, ka“ ACI 440.1R ir izrādījies viens no pazīstamākajiem un vislabāk izmantotajiem specifikāciju ceļvežiem pasaulē un noteikti bija visa darba vērts. ”
“ACI 440 ir bijusi ārkārtīgi dinamiska un aktīva apvienība,” atzīmē Busēla ilggadējais kolēģis Dougs Gremels. “Mēs nekur pasaulē neesam diskriminējuši nevienu pētījumu. Ja mēs to varam ņemt un iekļaut savos kodos, mēs to darām. ” Gremels - Hughes Brothers Inc. nemetālisko armatūru direktors, Hughes meitasuzņēmuma direktorsAslan Pacific Ltd.(abi no Seward, Neb.) un vadības komitejas priekšsēdētājs Omaha, Neb. bāzētajā Composite Insulated Concrete Systems LLC.
Neskatoties uz pieaugošo zinātnes un pieredzes daudzumu 1990. gadu vidū un beigās, FRP armatūras izmantošana bija lēna. Pirmā ASV instalācija neparādījās līdz 1996. gadam Makinvilvilas / Buffalo Creek tiltā Brooks apgabalā, W. Va. FRP armatūra beidzot ieguva saķeri Ziemeļamerikā pēc tās iekļaušanas Kanādas šosejas tilta kodā, kur tā kļuva par noklusējuma risinājumu nodarbojas ar koroziju, ko izraisījuši Kanādas skarbie laika apstākļi. Tas, savukārt, noveda pie Amerikas Valsts autoceļu un transporta amatpersonu asociācijas (AASHTO) darba, lai izstrādātu specifikācijas stikla FRP (GFRP) betona klāju un satiksmes margu izmantošanai. Sākot no šī brīža, ASV Transporta departamenta (DoT) inženieriem un specifikatoriem bija savs projektēšanas ceļvedis, kas jāiet kopā ar ACI 440. Rezultātā, saka Busels, Kanādai un ASV kopā tagad ir gandrīz 400 tilti ar FRP armatūru kādā no aspektiem. to uzbūve. Eiropas instalāciju skaits aug, bet lēnāk.
Gremel - kura darba devējs Hughes Brothers ir FRP armatūras piegādātājs visā pasaulē - saka, ka standarti veido objektīvu pamatu kvalitātes nodrošināšanai. "Mums ir jāiesniedz produkcijas partijas sertifikāts kā pierādījums tam, ka katrs konkrētais armatūras" ražošanas process "atbilst vai pārsniedz ASTM standartos noteiktās īpašības," viņš saka. "Mēs veicam stiepes moduļa un deformācijas testus katrai mūsu vadītajai partijai, tāpat kā tērauda puiši."
Inženierbūvnieku kopienas virzība uz komfortu ar FRP armatūru varētu būt lēna, taču tā nav atturējusi no jaunas pieejas tās ražošanai, kas, kā rāda šie piemēri, nākamās paaudzes kompozītmateriālu armatūru varētu padarīt par daudz pievilcīgāku alternatīvu tēraudam. .
