Kas ir labāk stiklšķiedras armatūra vai TMT stieņi?

Mūsdienu būvniecības mugurkauls, no augstajām debesskrāpju līdz vienkāršām piebrauktuves takām, ir armēts betons. Vairāk nekā simts gadus šajā jomā nepārspēts valdnieks ir tērauds, visbiežāk termomehāniski apstrādātu (TMT) stieņu formā. Tomēr no materiālzinātnes laboratorijām ir parādījies spēcīgs izaicinātājs: Stiklveida armatūra .

Jautājums, kas atskan no būvlaukumiem, inženieru birojiem un projektu vadības birojiem, ir vienkāršs, taču kritisks: Kas ir labāks, stiklveida armatūra vai TMT stienis?

Atbilde, kā liumost sarežģītās inženierijas jomās, nav vienkārša. Tā ir atkarīga no daudziem faktoriem, tostarp no projekta vides, budžeta, konstrukcijas prasībām un ilgtermiņa uzturēšanas mērķiem. Šis raksts iedziļināsies šajā mūsdienu būvniecības dilemmā, nodrošinot plašu salīdzinājumu, lai vadītu jūsu lēmumu pieņemšanas procesu.

Iepazīsimies ar pretiniekiem: ievads

Kas ir TMT stienis?

Termiski-mehāniski apstrādātais (TMT) stienis ir augstas izturības armatūras tērauds ar mīkstu, plastišku iekšējo kodolu un cietu, izturīgu ārēju virsmu. Šo unikālo struktūru panāk sarežģītā ražošanas procesā, kurā pēc karstās velmēšanas notiek ātra ūdens dzesēšana. Rezultātā iegūst stieni, kas ir pazīstams ar lielisku liešanas spēju, augstu plūstamības robežu un izcili labu saķeri ar betonu. Tā ir tradicionāla, pierādīta un visplašāk izmantotā armatūras materiāla pasaulē.

Kas ir stiklšķiedras armatūra (GFRP)?

Stiklveida armatūra , precīzāk saukta par stiklšķiedras pastiprinātu polimēru (GFRP) armatūru, ir kompozītmateriāls, ko veido nepārtrauktas stiklšķiedras, kas iestrādātas polimēra sveķu matricā (parasti vinilēstera). Šķiedras nodrošina milzīgu stiepes izturību, savukārt sveķi aizsargā šķiedras un pārnes spriegumu starp tām. Tas ir necaurlaidīgs pret koroziju, nevadīt elektroenerģiju un viegls alternatīvs tērauda izmantošanai.

Salīdzinājums noapaļojums pa noapaļojumam: galvenie faktori

Lai izsludinātu uzvarētāju, mums šīs divas materiālus jāsalīdzina atslēgas jomās, kas būvniecībā ir visvairāk nozīmīgas.

1. raunds: Korozijas izturība – spēles mainītājs

Šī ir ievērojamākā stiklveida armatūra priekšrocība un galvenais tās izstrādes iemesls.

TMT stienis: Tērauds pēc būtības ir pakļauts korozijai. Sāls no atkausēšanas produktiem vai jūras ūdens, kā arī karbonātizācija no gaisa CO2 var izkļūt betonā un izraisīt rūsas veidošanos. Rūsa aizņem vairāk vietas nekā tērauds, izraisot betona plaisāšanu un drupstalumu, kas noved pie katastrofālas struktūras sabrukšanas. Epoksīda pārklāji (armatūra) var palīdzēt, bet tie ir jutīgi pret bojājumiem, veicot manipulācijas un betonēšanu.

Stiklplasta armatūra: GFRP ir pilnībā izturīgs pret hlorīdjonu uzbrukumiem un nerūsē. Tas ir arī neaizskarams pret dažādām skābēm, sārmiem un citām ķīmiskām vielām, kuras sastopamas rūpnieciskās vides apstākļos. Tādējādi tas kļūst par nepārspētu čempionu konstrukcijām, kas ir pakļautas agresīvai videi.

Uzvarētājs: Stikla šķiedras armatūra. Jūras būvēm, tiltiem, notekūdeņu attīrīšanas stacijām, ķīmisko rūpnīcu un autostāvvietu izbūvei GFRP bieži vien ir vienīgā izvēle ilgstošai izturībai.

Otrais raunds: Stiepes izturība – Bruto jauda

TMT stieņi: TMT stieņiem ir augsta stiepes izturība, parasti no 415 MPa līdz 550 MPa parastām markām (Fe 415, Fe 500, Fe 550). To izturība ir labi izprasta un prognozējama.

Stikla šķiedras armatūra: Gfrp rebar tam ir stiepes izturība, kas ievērojami pārsniedz tērauda izturību – vienādā diametrā parasti 2 līdz 3 reizes lielāka. GFRP stienim ar izmēru 5 (16 mm) var sasniegt stiepes izturību virs 1000 MPa.

Uzvarētājs: Stikla šķiedras armatūra (pēc papīra). Tomēr jāizdara svarīgs atšķirības punkts. Tērauds ir elastīgs-plastisks materiāls. Ekstremālā slodzē tas izdara plastisku deformāciju, nodrošinot redzamus brīdinājuma signālus (liešanās, plaisāšana) pirms galīgās iznīcināšanas. GFRP ir lineāri elastisks; tas neplīst. Tas izstiepsies un pēc tam pēkšņi un katastrofiski sabruks bez brīdinājuma. Šāda veida līdzība ir galvenais projektēšanas apsvērums.

3. raunds: Svars un manipulācijas – Loģistika

TMT stienis: Tērauds ir blīvs un smags. 12 metrus garš #6 (20 mm) stienis sver aptuveni 30 kg, tā manipulācijām ir nepieciešama mehāniskā iekārta (krāni, armatūras saitnes) un vairāki darbinieki, kas palielina darbaspēka laiku un izmaksas.

Stiklveida armatūra : GFRP svars ir apmēram par 75% līdz 80% mazāks nekā tēraudam. Tas pats #6 stienis var svert tikai 7 kg. Tas ļauj vieglāk, ātrāk un drošāk veikt manuālas manipulācijas. Tas samazina smago mašīnu nepieciešamību uz vietas, samazina transporta izmaksas un pazemina darbinieku ievainojumu risku.

Uzvarētājs: Stikla šķiedras armatūra. Loģistiskie priekšrocības ir acīmredzamas, novedot pie iespējamiem ietaupījumiem laikā un darbā.

4. kārta: Termiskā izplešanās un vadītspēja

TMT stienis: Tērauda izplešanās ātrums ar siltumu ir diezgan salīdzināms ar betonu, aptuveni 10-12 x 10⁻⁶/°C. Tas nozīmē, ka mainoties temperatūrai, abas materiāli izplešas un saraujas gandrīz vienādā ātrumā, novēršot iekšējo spriegumu. Tērauds ir arī lielisks elektrības un siltuma vadītājs.

Stikla šķiedras armatūra: GFRP garumā ir zemāks un atšķirīgs termiskās izplešanās koeficients (apmēram 6-10 x 10⁻⁶/°C), un daudz augstāks šķērsā virzienā. Šāda neatbilstība var radīt problēmas vidē ar ekstrēmām temperatūras svārstībām. Svarīgi, ka GFRP ir elektriskais un termiskais izolators.

Uzvarētājs: Neizšķirts. Termiskās izplešanās neatbilstība ir GFRP trūkums, kas prasa rūpīgu projektēšanu. Tomēr tā izolācijas īpašības ir liels pluss konkrētām lietojumprogrammām, piemēram, MRI iekārtām, pētniecības laboratorijām vai būvēm, kur elektriskā izolācija ir kritiski svarīga, tādējādi to padarot par situatīvu priekšrocību.

5. raunds: Cena – Fakts

TMT stienis: Tērauds ir prece ar labi izveidotu globālu piegādes ķēdi. Tā sākotnējā materiāla cena ir ievērojami zemāka nekā GFRP. Lielākajai daļai standarta projektu TMT ir ekonomiskākā izvēle pirkšanas brīdī.

Stikla šķiedras armatūra: Sākotnējā pirkšanas cena Gfrp rebar ir augstāka, bieži 2 līdz 4 reizes dārgāka nekā līdzvērtīgs TMT stienis garuma vienībā. Tomēr šī ir tikai pirmā daļa no izmaksu vienādojuma. Ir jāņem vērā visu cikla izmaksas (LCC).

Uzvarētājs: Atkarīgs no apstākļiem. Ārējā nojumes gadījumā TMT uzvar cenā. Lielai tiltam piekrastes apgabalā, milzīgi augstās nākotnes uzturēšanas, remonta un agrīnas rekonstrukcijas izmaksas, kas izraisītas ar tērauda koroziju, stiklšķiedras armatūru padara par ekonomiskāku izvēli visā 100 gadu struktūras kalpošanas laikā. Augstākas sākotnējās izmaksas atmaksājas, izslēdzot nākotnes remonta izmaksas.

Spriedums: lietojumam ir vissvarīgākais

Nav viena "labāka" materiāla. Viss ir atkarīgs no konkrēta projekta prasībām.

Izvēlieties TMT stieni (Pierādīto darba zirgu) šādiem gadījumiem:

Standarta būvniecība: Dzīvojamās mājas, komerciālas ēkas un rūpnieciskas konstrukcijas neagresīvā vidē.

Projekti ar budžeta ierobežojumiem: Tur, kur sākotnējā cena ir galvenais faktors.

Konstrukcijas, kurām nepieciešama plastiskums: Augstās seismiskās zonās, kur tērauda spēja izturēt un absorbēt enerģiju ir svarīga zemestrīču izturībai.

Sliktais dizaini: Projekti, kuros ir nepieciešams liels apjoms metāla armatūras locīšanas un pārveidošanas uz vietas (līdzīgi kā stiklplasta armatūra var tikt pasūtīta no rūpnīcām).

Izvēlieties stiklplasta armatūru (Modernais speciālists) šādiem mērķiem:

Jūras un krasta konstrukcijas: Pierai, jūras sienas, molus un kuģu piestātņu platformas.

Transporta infrastruktūra: Tilta segas, margas un ceļi, kur tiek izmantoti atkausēšanas sāļi.

Ūdens un notekūdeņu attīrīšanas iekārtas: Tvertnes, nogulšņu baseini un cauruļvadi, kas pakļauti ļoti agresīviem ķīmikātiem.

Specializēti pielietojumi: MRI telpas, zinātniskās laboratorijas, elektrostacijas un zonas, kurās nepieciešama elektromagnētiska neitralitāte (piemēram, militārās vai datu apstrādes iekārtas).

Dekoratīvās inženierbūves un arhitektūra: Kur redzamajam betonam nepieciešama nesarkanējoša, tīra pabeigšana.

Nākotnes pastiprinājums

Būvniecības nozare attīstās uz gudrākiem, izturīgākiem un ilgtspējīgākiem materiāliem. Lai gan TMT stieņi turpinās būt dominējošais spēks tradicionālajā būvniecībā nākamajos desmitgadēs sakarā ar to izmaksām un plastiskumu, tirgus daļa stiklveida armatūra ātri aug.

Pētījumi turpinās, lai risinātu GFRP ierobežojumus, īpaši tā trauslumu un uzvedību ugunsgrēkā. Hibridstieņu attīstība, kas apvieno tēraudu un FRP, vienā dienā var piedāvāt "labāko no abām pasaulēm".

Secinājums: konteksta jautājums

Tātad, kura izvēle ir labāka: stiklšķiedras armatūra vai TMT stienis?

Izturībai korozīvā vidē un ilgtermiņa ietaupījumiem liela mēroga, kritiskā infrastruktūrā, Stiklveida armatūra ir pārākā izvēle.

Vispārējas nozīmes būvniecībai, seismiskai izturībai un zemākajām sākotnējām izmaksām TMT stienis joprojām ir nepārspēts čempions.

Patiesais gudra inženiera, arhitekta vai projektu vadītāja pazīme nav tā, ka vienmēr izvēlas vienu vai otru, bet saprast to unikālās īpašības un izvēlēties pareizo rīku pareizajam darbam. Turpinoties būvniecības diskusijai, konteksts vienmēr būs izšķirošais faktors.