Kas geriau stiklo pluošto armatūra ar TMT strypas?

Šiuolaikinio statybos pagrindas, nuo aukštybėse besidriekiančių dangoraižių iki paprastų privažiavimų, yra gelžbetonis. Daugiau nei šimtą metų šioje srityje neabejotinai valdė plienas, dažniausiai naudojamas kaip termomechaniškai apdoroti (TMT) strypai. Tačiau iš medžiagų mokslo laboratorijų iškilo stiprus iššūkis: Stikložiedžio armavimas .

Klausimas, kuris skamba statybos aikštelėse, inžinerijos įmonėse ir projektų valdymo biuruose, yra paprastas, tačiau svarbus: Kas geriau, stikložiedžio armavimas ar TMT strypas?

Atsakymas, kaip dažnai būna sudėtingose inžinerijos srityse, nėra vienareikšmis. Jis priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant projekto aplinką, biudžetą, konstrukcinius reikalavimus ir ilgalaikius priežiūros tikslus. Šis straipsnis išsamiai analizuoja šią šiuolaikinės statybos dilemą, pateikiant išsamesnę palyginimą, kuris padės priimti sprendimą.

Suprasti varžovus: Įvadas

Kas yra TMT strypas?

Termiškai ir mechaninės apdorota (TMT) armatūros juosta yra aukštos stiprybės armatūros juosta, turinti minkštą, plastišką vidinį sluoksnį ir kietą, stiprų išorinį paviršių. Ši unikali struktūra pasiekiama naudojant sudėtingą gamybos procesą, kuris apima greitą vandens aušinimą po karštojo valcavimo. Gauta juosta yra žinoma dėl puikios lenkiamybės, didelio takumo ribos stiprio ir puikios jungties su betonu. Tai tradicinis, patikrintas ir visame pasaulyje daugiausiai naudojamas armatūros medžiagos tipas.

Kas yra stiklo pluošto armatūra (GFRP)?

Stikložiedžio armavimas , tikslesnis pavadinimas – stiklo pluošto armuotas polimeras (GFRP), yra kompozicinė medžiaga, sudaryta iš tolydžių stiklo pluoštų, įterptų į polimero dervos matricą (paprastai vinilo esterio). Pluoštai suteikia didelį tempties stiprį, o derva apsaugo pluoštus ir perduoda apkrovą tarp jų. Tai nekorozinė, neelektrininkanti ir lengva alternatyva plienui.

Palyginimas ratu po rato: pagrindiniai veiksniai

Norint paskelbti laimėtoją, šias dvi medžiagas reikia palyginti pagal svarbiausias statybų sritys.

1 raundas: Atsparumas korozijai – žaidimo keitimas

Tai yra svarbiausias stikložiedžio armavimas ir pagrindinė jo sukūrimo priežastis.

TMT strypas: plienas yra paveldimai jautrus korozijai. Druska iš ledo tirpiklių arba jūros vandens, taip pat anglis iš CO2 ore gali prasiskverbti į betoną ir sukelti rūdijimą. Rūda užima daugiau vietos nei plienas, dėl ko betonas trūkinėja ir luposi, o tai gali sukelti katastrofišką konstrukcijos sugedimą. Epoksidinės dangos (armatūra) gali padėti, tačiau jos pažeidžiamos per tvarkymą ir pilstant.

Stiklo pluošto armatūra: GFRP yra visiškai atsparus chloridų jonų atakoms ir nesirūdija. Ji taip pat nesikeičia veikta įvairių rūgščių, šarmų ir kitų chemikalų, randamų pramonės aplinkoje. Dėl šios priežasties ji yra neabejotina čempionė statyboms, kurios yra veikiamos agresyvios aplinkos.

Laimejas: Stiklo pluošto armatūra. Jūrų konstrukcijoms, tiltams, nuotekų valymo įrenginiams, cheminių gamyklų ir stovėjimo aikštelėms GFRP dažnai yra vienintelis pasirinkimas ilgalaikiam patikimumui.

Antras raundas: Tempimo stipris – Žaliava galia

TMT strypas: TMT strypai turi didelį tempimo stiprį, kuris paprastai svyruoja nuo 415 MPa iki 550 MPa įpratintoms klasėms (Fe 415, Fe 500, Fe 550). Jų stipris gerai suprastas ir numatytas.

Stiklo pluošto armatūra: Gfrp rebar turi daug didesnį tempimo stiprį nei plienas – dažnai 2–3 kartus didesnis to paties skersmens. GFRP strypas, kurio matmuo 5 (16 mm), gali pasiekti tempimo stiprį virš 1000 MPa.

Laimejas: Stiklo pluošto armatūra (popieriuje). Tačiau būtina atkreipti dėmesį į svarbų skirtumą. Plienas yra tampriai-plastiška medžiaga. Esant didelėms apkrovoms, jis deformuojasi, pateikiant matomus įspėjamuosius ženklus (lenkimą, įtrūkimus) prieš galutinį sugadinimą. GFRP yra tiesiškai tampri; ji nesideformuoja. Ji ištemptų ir tada netikėtai ir katastrofiškai sugestų be įspėjimo. Tokio lankstumo stoka yra svarbus dizaino apsvarstymas.

Trečiasis raundas: Svoris ir tvarkymas – logistika

TMT strypas: Plienas yra tankus ir sunkus. 12 metrų ilgio #6 (20 mm) strypo svoris yra maždaug 30 kg, todėl reikia mechaninės įrangos (keliamųjų, armatūros rišimo įrenginių) ir kelių darbuotojų, kad būtų padidintas darbo laikas ir kaina.

Stikložiedžio armavimas : GFRP yra maždaug 75–80 % lengvesnis nei plienas. Tas pats #6 strypas gali sverti tik 7 kg. Tai leidžia lengvesnį, greitesnį ir saugesnį rankinį tvarkymą. Sumažėja būtinybė naudoti sunkią techniką statybvietėje, sumažėja transportavimo išlaidos ir mažėja darbuotojų sužeidimų rizika.

Laimėtojas: stiklo pluošto armatūra. Logistikos privalumai yra akivaizdūs, kuriuos pasitelkus galima sutaupyti laiko ir darbo.

4 raundas: Šiluminis plėtimasis ir laidumas

TMT strypas: Plėtimosi dėl šilumos plieno greitis yra gana palyginamas su betonu, apie 10-12 x 10⁻⁶/°C. Tai reiškia, kad kintant temperatūrai, abi medžiagos plečiasi ir susitraukia beveik tuo pačiu greičiu, todėl išvengiama vidinio įtempimo. Plienai taip pat yra puikūs elektros ir šilumos laidūs.

Stiklo pluošto armatūra: GFRP išilginė kryptimi turi žemesnį ir kitokį šiluminio plėtimosi koeficientą (maždaug 6-10 x 10⁻⁶/°C), o skersai – daug didesnį. Toks neatitikimas gali sukelti problemų aplinkoje, kur temperatūra labai kinta. Svarbu, kad GFRP būtų elektros ir šilumos izoliatorius.

Laimėtojas: Nėra aiškaus laimėtojo. GFRP trūkumas yra termalinio plėtimosi neatitikimas, kuris reikalauja kruopštaus dizaino. Tačiau jo izoliacinės savybės yra didelis pliusas konkrečioms sritims, tokiose kaip MRT įrenginiai, tyrimų laboratorijos arba konstrukcijos, kur elektros izoliacija yra kritiškai svarbi, todėl tai yra situacinis privalumas.

5 raundas: Kaina – pagrindinis klausimas

TMT strypas: Plienas yra prekė su gerai nusistovėjusia globalia tiekimo grandine. Jo pradinės žaliavų kaina yra daug mažesnė nei GFRP. Daugeliui standartinių projektų, TMT yra ekonomiškesnis pasirinkimas pirkimo metu.

Stiklo pluošto armatūra: Pradinė pirkimo kaina Gfrp rebar yra didesnė, dažnai 2–4 kartus brangesnė nei lygiavertės TMT strypo kaina pagal ilgį. Tačiau tai yra tik pirmoji dalis kainos lygtyje. Reikia įvertinti visą gyvavimo ciklo kainą (LCC).

Laimėtojas: Priklauso nuo situacijos. Dėl sodo priestato, TMT laimi dėl kainos. Dėl didelio tilto pakrantės zonoje, astronomiškai aukšta būsimo priežiūros, remonto ir ankstyno atstatymo kaina dėl plieno korozijos stiklo pluošto armatūrą daro ekonomiškesnį pasirinkimą per visą 100 metų eksploatacijos laiką. Didesnė pirminė investicija atsiperka pašalinus būsimas remonto išlaidas.

Verdict: Taikymas yra viskas

Nėra vieno „geresnio“ materiale. Viskas priklauso nuo konkretaus projekto reikalavimų.

Pasirinkite TMT strypą (įrodytą darbštųjį) šiam:

Standartinė statyba: Gyvenamieji namai, komerciniai pastatai ir pramonės struktūros neagresyvioje aplinkoje.

Projektai su biudžeto apribojimais: Kai pradinė kaina yra pagrindinis veiksnys.

Konstrukcijos, reikalaujančios duktilumo: Aukštoje seisminėje zonoje, kur plieno lankstumas ir energijos sugėrimo gebėjimas yra svarbūs žemės drebėjimų atsispirti.

Sudėtingi dizainai: Projektai, kuriems reikia daug pasukti ir performuoti tvirtinimo strypus vietoje (nors iš gamyklų galima užsisakyti pasuktą GFK).

Pasirinkite stiklo pluošto strypai (dabartinis specialistas):

Jūrų ir uosto struktūros: Kaišai, prieplaukos, prieplaukos ir laivų dokai.

Transporto infrastruktūra: Tiltų, parapetų ir kelių, kuriuose naudojamos šaldymo druskos, stotelės.

Vandens ir nuotekų valymo įrenginiai: Tankų, nuosėdų baseinų ir vamzdžių, kuriuose yra labai žalingų cheminių medžiagų, plotas.

Specializacijos taikymas: MRT komplektai, mokslinės laboratorijos, elektros jėgainės ir sritys, kuriose reikalaujama elektromagnetinio neutralumo (pvz., kariniai ar duomenų įrenginiai).

Aplinkos architektūra ir architektūra: Ten, kur matomam betonui reikia nekintančio, švaraus paviršiaus.

Armavimo ateitis

Statybos sektorius vystosi link protingesnių, ilgesnių ir atsparesnių medžiagų. Nors dėl savo kainos ir plastiškumo TMT strypai ilgam laikui liks pagrindinėmis konvencinės statybos jėgomis, rinkos dalis stikložiedžio armavimas sparčiai auga.

Tyrimai tęsiami siekiant pašalinti GFRP apribojimus, ypač jo trapumą ir elgesį gaisro metu. Hibrinių strypų, kurie sujungia plieną ir FRP, plėtojimas galbūt vieną dieną suteiks "geriausius rezultatus iš abiejų pasaulių".

Išvada: konteksto klausimas

Taigi, kuri parinktis yra geresnė: stiklo pluošto armatūra ar TMT strypas?

Atsparumui korozinėse aplinkose ir ilgalaikėms investicijoms į mastelius, kritiškai svarbias infrastruktūras, Stikložiedžio armavimas yra geresnė pasirinkimo galimybė.

Statyboms, seisminėms atkrovimui ir mažiausiai pradinei kainai, TMT strypas išlieka nepersverčiamas čempionas.

Išmintingo inžinieriaus, architekto ar projekto vadovo tikroji žymė nėra pasirinkti vieną ar kitą visuotinai, bet suprasti jų unikalias savybes ir pasirinkti tinkamą įrankį tinkamam darbui. Esant besitęsiančioje statybų diskusijoje, kontekstas visada bus lemiamas faktorius.