Шилэн эдлэг арматурын сул талууд юу вэ?

Шилэн эдэлбэрийн полимер (FRP) арматур, ерөнхийдөө галт тархны арматур эсвэл GFRP (Шилэн эдэлбэрийн баталгаат полимер) арматур нь бетонд түгээмэл хэрэглэдэг ган арматурын оронд хүчтэй орж ирж байна. Ихээр исэлдэхгүй, хөнгөн чанар, цахилгаан соронзон шилжилтэнд нээлттэй байх чанараараа танигдсан энэ материал нь хортой орчин, онцгой бүтцийн ажлын талбай дээр өргөн хэрэглээ олж байна. Гэсэн хэдий ч аливаа барилгын материал нь сул талуудтайг мэдэж, тэнцвэртэй ойлголттой байх нь чухал юм. Шилэн арматур тодорхой нөхцөл байдалд их давуу талыг санал болгож байвал ч инженерүүд, ажил гүйцэтгэгчид, төслийн менежерүүд түүнийг ашиглахаас өмнө сайн хянаж үзэх шаардлагатай тодорхой сул талуудыг бид авч үзэх болно.

Энэхүү дэлгэрэнгүй шинжилгээ нь шилэн арматурын гол сул талуудыг судалж үзнэ галт тархны арматур , түүний гүйцэтгэлийн онцлог, суурилуулалтын нарийн төвөгтэй байдал, эдийн засгийн нөлөө, дизайн хийх үед анхаарах зүйлсийг судалж, харьцуулахад тогтоогч ган бэлтэнд тулж болох дутагдалтай талуудыг тодорхойлно.

Сонголтын нюанс: Шилэн эдлэгийн бэлтний дутагдалтай талуудыг ойлгох

Шилэн эдлэгийн бэлтний давуу талууд нь сайн мэдэгдэж байгаа боловч бетон барилгын үед зөв шийдвэр гаргахын тулд түүний дутагдалтай талууд нь мөн чухал юм. Эдгээр дутагдал нь ихэвчлэн найрлагын материал шиг чанаруудаасаа үүдэлтэй байдаг бөгөөд ган шиг уян чанарын шинж чанараас хазайж байдаг.

1. Бага упругийн модуль (хатуу чанар) ба нугалах үед ихсэх хэмжээ

Энэ нь шилэн эдлэгийн бэлтэнтэй холбоотой инженерийн хамгийн чухал асуудал гэж үзэж болно. галт тархны арматур .

Энэ нь юу гэсэн үг вэ: "Харимхайн модуль" (эсвэл Янгийн модуль) нь хүчний үйлчлэлээр уян харимхай деформацид тэсвэрлэх материал шиг шимийг хэмжих хэмжигдэхүүн юм. Цуврамт ган нь маш өндөр харимхайн модультай (ойролцоогоор 200 ГПа). Нөгөө талаар, шилэн эштэй арматур нь хамаагүй бага харимхайн модультай бөгөөд энэ нь ихэвчлэн 45 ГПа-с 60 ГПа хүртэл хэлбэлзэх бөгөөд энэ нь ганы модулын дөрөвний нэгээс гурван хуваагч хүртэлх хэмжээ юм.

Бетонд үзүүлэх нөлөө: Энэ доод түвшний харимхай байдал нь ижил ачаалал өгснөөр ган арматуртай харьцуулахад ижил бетон элемент нь илүү их хазайлт үзүүлэх бөгөөд трещиний өргөн нээлттэй байх болно. галт тархны арматур гантийн арматурын харьцуулахад ГФА арматур нь таталтын хамгийн их бат бөх чанар (тасарч байгаа үедээ тэсвэрлэж чадах цаашид ачаалал) гангаас илүү өндөр боловч доод түвшний харимхай байдал нь үйлчилгээний асуудалд хүргэдэг. Жишээ нь: илүүдэл трещин, хазайлт нь харагдах талаар сэтгэл санааны дарамт учруулах эсвэл бүтцийн бус элементүүдийн бүрэн байдалд (ж.б. шалны гадаргуу, хашлага) хохирол учруулах боломжтой.

Загварын онцлог: Эдгээр асуудлыг арилгахын тулд инженерүүд эмхэтгэгч илүү их хэмжээ (илүү их GFRP арматурын шахмал) эсвэл илүү зузаан бар диаметр ашиглах шаардлагатай байдаг. Энэ нь харьцангуй хатуу чанарыг хангаж, трещинуудын өргийг зохих түвшинд байлгахад зориулагдсан. Энэ нь жин багасгах дээрх зарим давуу талыг устгаж болох бөгөөд зарим тохиолдолд үнэний хэмнэлтийг ч мөн устгаж болно. Зарим загварын хувьд хазайлтын стандартыг хангахын тулд GFRP арматурын 30-40% илүү хэрэглэх шаардлагатай байдаг. Энэ үндсэн ялгааг ойлгохгүй байгаа нь өмнө нь GFRP-р хангалттай бэхэлсэн байж болох бүтцийн гэмтлийн шалтгаан болсон жишээнүүдэд тайлагдсан томоохон трещинууд болон хэт их хазайлт багтдаг.

2. Хугалаа үүсэх болон харимхайн дутагдал

Энэ нь гангаас ялгаатай нөгөө нэг чухал шинж чанар бөгөөд сейсмик эсвэл динамик ачаалалтай хэрэглээний үед томоохон асуудал болдог.

Энэ нь юу гэсэн үг вэ: Ган бетонд хэрэглэх арматурын сав хатуу материал юм. Хэт их таталтын хүч нөлөөлөх үед энэ нь илт байдалд орж, пластикжин хугарахаас өмнө огцом хугарах болно. Энэ төрлийн хатуу зан үйл нь хүмүүсийг урьдчилан мэдээлж, барилгын инженерүүдийг цаг тухайд нь оролцох боломжийг олгодог.

Бетонд учруулах нөлөө: Галт тархны арматур хугарах хүртэл шугаман уян харимхай материал бөгөөд пластикжихгүй, хэлбэр нь өөрчлөгдөхгүй. Түүний таталтын хамгийн их хүчийг давах үед нь гэнэтийн хугарал үүсэх бөгөөд ямар нэгэн урьдчилсан мэдэгдэлгүйгээр хугарах болно. Ийм төрлийн хугарал нь бүтцийн ихэнх хэрэглээнд хүсээгүй байдаг бөгөөд түүнчлэн сейсмик бүс нутаг, динамик ачааллын энерги ихтэй бүтцүүдэд (жишээлбэл, замын хаалга, үйлдвэрийн шал) тэсвэрлэх чадвартай байхыг зорьдог барилгын хувьд төгсгөл биш юм.

Загварын онцлог: Бетон барилгын дүрэм бөгөөд загварын онол нь гулзайлт ихтэй хайлшид энерги шингээх чадвараа тулгуурлан байгуулагддаг. GFRP арматурыг ашиглан загварлах үед бетоны даралтын эсэргүүцэл (илүү гулзайлт ихтэй горим) GFRP-ийн хүчгүй хугалааснаас өмнө болох ёстойг анхаарч сайн бодох шаардлагатай. Энэ нь ихэвчлэн хурц байдлыг харгалзан загварлах болон аюулгүй байдлын илүү өндөр коэффициент шаарддаг (жишээлбэл, ACI 440 загварын дүрэм нь гангийн хувьд 1.67 байхад GFRP-ийн хувьд 2.5-ийг шаарддаг) энэ нь жин болон үнийн давуу талыг багасгаж магадгүй.

3. Материалын өртгийн дээд тал

Хараахан галт тархны арматур хэтэрхий исгэлэн орчинд урт хугацааны өртгийн давуу талыг санал болгодог ч анхны материал нь энгийн ган арматураас ихээр өртдөг.

Зээлийн хэмжээ: Зах зээл, шахмалын хэмжээ, нийлүүлэгчээс хамааран GFRP-ийн шахмал нь стандарт цэнхэр зэс шахмалаас метр тутамдаа 15%-иос 150% хүртэл өндөр өртөгтэй байдаг. Жишээлбэл, энгийн зэс шахмал нь метр тутамдаа 0.40-1.25 ам.доллар байдаг бол шилэн эдлэлийн шахмал нь метр тутамдаа 0.65-2.50 ам.доллар эсвэл тусгай төрлүүдийн хувьд түүнээс ч өндөр үнэтэй байдаг.

Төслийн нөлөө: Хэт их хэт хөрөнгө зарцуулах шаардлагагүй болон төсөв хязгаарлагдмал байдаг төслүүдийн хувьд шилэн эдлэлийн шахмалын анхны өртөг нь том хэмжээний саад болох бөгөөд энэ нь богино хугацаанд цэнхэр зэс шахмалыг илүү ашигтай сонголт болгож байна. Мөн хэрэв амьдралын циклээр тооцоход илүү их хэмнэлт гарч байж болох ч өндөр өртөг гэдэг нь өргөн хэрэглээнд саад болох хандлагатай байдаг.

4. Талбайд нь хугалах боломжгүй, хийц бүтээцийн хязгаарлалт

Үйлдвэрлэлийн процесс болон материал нь галт тархны арматур талбайд нь боловсруулах боломжийг хатуу хязгааралдаг.

Хоосон талын нугалах боломжгүй: Цахилгаан бетоны арматурын хувьд төсөөний өөрчлөлт эсвэл тодорхой бүтцийн геометр хэлбэрт тохируулахын тулд талбайд арматур нугалах төхөөрөмж ашиглан хялбархан нугалах боломжтой байдаг бол эсвэл шилэн эдлэг ашиглах нь боломжгүй юм. Хэрэв GFRP-ийн шилэн эдлэг нугалахыг оролдвол нийлмэл матрикс дотор микротрещин үүсэх бөгөөд энэ нь бүтцийн бат бөх чанарыг ихэд муудаж цаашид эдлэгийн эртхэн хугацаанд хугацаа нь дуусахад хүргэдэг.

Урьдчилан үйлдвэрлэх шаардлагатай: Бүх шаардлагатай нугалах хэсэг, таваг, холио, нарийн хэлбэрүүдийг тусгайлан халууныг ашиглан хэлбэржүүлэх технологийг ашиглан үйлдвэрт урьдчилан хийх шаардлагатай бөгөөд тэдгээрийг барилгын талбарт хүргэхээс өмнө Gfrp баруун хүргэх ёстой. Энэ нь нарийн төлөвлөлт, зураг төслийн нарийвчилсан дэлгэрэнгүй мэдээлэл, захиалгат хэлбэрүүдийг урт хугацаатай захиалах шаардлагыг бий болгодог. Зураг төслийн алдаа эсвэл талбайн хүрээлэнгүй нөхцөл байдалд шилэн эдлэг нугалах шаардлагатай болох нь их зардал, хугацаа алдалт, хаягдалд хүргэдэг.

Огтлолын хязгаарлалт: Шилэн эсэргүүцлийн арматурыг талбайд огтлох боломжтой ч урт нь шилэн эсэргүүцлийн нунтаг амьсгалах, арьсны үрэвслийг урьдчилан сэргийлэхийн тулд тодорхой хэрэгслийг (жишээлбэл, алмаз хавтанд зориулсан хөрөө эсвэл зүсэх хөрөө) болон хамгаалалтын хувцас (PPE) ашиглах шаардлагатай байдаг. Ган арматурын хувьд ашигладаг стандарт арматур таслагч нь тохиромжгүй байдаг.

5. Бага хөндлөн огтлолын бат бөх чанар ба холбооны шинж чанар

Хөндлөн огтлолын бат бөх чанар: Шилэн эсэргүүцлийн арматур нь ихэвчлэн ган арматураас доогуур хөндлөн огтлолын бат бөх чанартай байдаг. Энэ нь хүчтэй хөндлөн огтлолын эсэргүүцэл шаардлагатай бүтцийн элементүүдэд түүнийг ашиглах боломжийг хязгаарладаг. Жишээлбэл, хүрэлцээтэй хэмжээний хөндлөн бэхэлгээгүй их ачаалалтай балка, багананд ашиглахад тохиромжгүй байдаг.

Бетонтой наалдах чанар: Тийм ч боловч ГFRP шигшээ бетонтой холбоо үүсгэхийн тулд гулзайлт эсвэл элсэрхэг гадаргуутай байдаг боловч түүний холбооны онцлог нь ялангуяа урт хугацаанд ачаалал үйлчилж байх эсвэл динамик нөхцөлд гангаас ялгаатай байж болно. Зарим судалгаа нь ачааллыг найдвартай дамжуулахын тулд тодорхой загварчлалтын тооцоолол хийх шаардлагатай бөгөөд онцгой зүүний загварчлал хэрэгтэй болохыг зааж байна.

6. Өндөр температур дахь ажиллагаа ба галын эсэргүүцэл

Смолын чанарын урвал: Шилэн эдийн босоо хэсэгт байрлах полимер смол нь температур ихсэхэд задралд ордог. Ерөнхийдөө 300°C (572°F) температураас дээш халуунд смол нь хатуурах бөгөөд GFRP-ийн босоо хэсгийн механик чанар (бат бөх байдал, хатуу чанар) аймшигтай муудаж болно. Бетоны давхарга нь дулааныг тодорхой хэмжээгээр тусгаан боловч галын хүчтэй үед босоо хэсгийн дотоод температур шүүлттэй түвшинд хүрч болно.

Хөргөх температур дахь хрупкость: Зарим төрлийн ГFRP шигшээ эрс тунгалаг байдал нь маш бага температурт ихсэж болох бөгөөд энэ нь ерөнхий барилгын хэрэглээнд ховор тохиолддог.

Загварын онцлог: Түймрийн аюулгүй байдал нь гол асуудал болон байгаа эсвэл өндөр түймрийн тодорхойлолт шаардагдаж байгаа барилгын хувьд GFRP арматурыг ашиглах үед тусгай хамгаалалт эсвэл бетон хучилтыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байж болно. Энэ нь загварыг хүнд болгох болон өртгийг нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд халуун температурт харьцангуй өндөр хүчийг хадгалж байгаа ч гэсэн энэ нь элэгдэж байгаа ган арматурын хувьд илүү тохиромжтой байдаг.

7. Хязгаарлагдмал стандартчлал ба салбарын танилцуулга

Хөгжиж буй дүрэм: Хэдийгээр томоохон амжилт гарсан ч дүрмийн хүрээнд хэрэглээ нь хөгжиж байна. галт тархны арматур ган нь зуун жилийн туршлагатай, батлагдсан зураг төслийн код, стандартуудтай байдаг бол нөгөөгөөр харьцуулахад нь энэ нь харьцангуй шинэ бөгөөд аж ахуйн нэгжүүд, архитекторууд, орон нутгийн барилгын албан тушаалтнуудын дунд Америкийн бетоны институтийн (ACI) 440-р хорооны шиг нэгдсэн зааварчилгаанууд байдаг ч танилцуулалт болон хүлээн зөвшөөрөгдөх нь хөгжиж байна.

Зураг төслийн нарийн төвөгтэй байдал: GFRP арматурын ашиглалт нь ихэвчлэн дээрх материалтай ажиллах үед түүний бага хатуу чанар, хрупк устах байдал, наалдах шинж чанарыг тооцоолоход зориулсан тодорхой зураг төслийн аргачлалыг гүнзгийрүүлэн ойлгох шаардлагатай байдаг. Энэ нь ихэнх дизайнерүүдэд тухайн тал дээр суралцах процессыг бий болгодог.

Чанарын удирдлага: GFRP арматурын хувьд үйлдвэрлэлийн процесс болон смола/даавууны хослолын олон янз байдлыг өмгөөлөн чанарын удирдлага хангах нь ган арматурын хувьд байх шиг хялбар байдаггүй юм.

8. Цаашид дахин боловсруулах болон эцсийн бүтээгдэхүүний асуудал

Дахин боловсруулах боломжгүй: Традициар галт тархны арматур үйлдвэрлэлийн нүүрстөрөгчийн хөнгөн хийцийн болон урт хугацаатай үйлчилгээний ач холбогдолтой боловч хосмог байдал нь нийтлэг аргаар дахин боловсруулах боломжийг хомсдуулдаг. GFRP-д ашиглагддаг термосэтийн смолууд нь ихэвчлэн хайлуулах боломжгүй эсвэл шилэн ширмээс хялбар тусгаарлагдахгүй байдаг.

Амьдралын төгсгөлд хаях асуудал: Одоогоор амьдралын төгсгөлд хүрсэн GFRP бүтээгдэхүүний (турбины хөрөө болон ихэвчлэн шилэн ширмээр хийсэн бусад бүтээгдэхүүн орно) ихэнх хэсэг нь шороо эсвэл цэвэрлэх байгууламжид хаягддаг. Дахин боловсруулах технологийг (жишээлбэл, пиролиз, шатаах, механик бутлуур ашиглан дүүргэгч болгон ашиглах) судалгаа үргэлжилж байгаа хэдий ч томоохон хэмжээгээр ашиглах боломж нь одоо хөгжсөөр байна. Энэ нь дахин боловсруулах боломж сайтай, тогтвортой дахин боловсруулах үндэс суурийн дэд бүтцийг бүхий хайлштай төвөгтэй юм.

9. Цохиж таслах болон холболтын загвар

Дагуу чиглэлийн бага бат бөх чанар: Эдлэлийн чиглэл нь голчлон дагуу чиглэлд байршдаг пултрузийн GFRP-ийн арматурын хувьд дагуу чиглэлийн (тэнхлэгт перпендикуляр) түүний гулзах бат бөх чанар нь гангийнхаас бага байдаг. Энэ нь багананы орчмын цохилтын гулзах эсвэл төвлөрсөн ачаалалтай холбоотой загварчлалд авч үзэх зүйл болох магадлалтай.

Цогц холболт: Холболтын бүтцийг болон анкерийн бүсийг зохион бүтээх нь ГFRP шигшээ материалын шинж чанараас шалтгаалан илүү нарийн төвөгтэй байдаг. Ижил төрлийн металл холболт эсвэл гангийн хувьд ашигладаг стандарт механик холболтыг ашиглах боломжгүй тул онцгой металл бус холболтын систем шаардлагатай.

Бодит ертөнцийн үр дагавар болон мэдлэгт суурилсан шийдвэр гаргалт

Шилэн эдлэлийн арматурын сул талууд нь энэ нь ерөнхийдөө илүү дээр зүйл биш, харин тусгай шийдэл гэдгийг илтгэнэ. Түүнийг сонгох нь тодорхой, мэдлэгт суурилсан сонголт байх ёстой бөгөөд гангийн оронд тавигдах стандарт орлуулга байх ёсгүй.

Тодорхой хэрэглээнд: Хүчтэй исэлдүү орчинд (далайн бүтэц, химийн үйлдвэр, хөлдөөгч давсны нөлөөлөлтэй зам), GFRP арматурын исэлдэлтийн тэсвэрт байдал нь ихэвчлэн сул талуудаа давж гарах бөгөөд энэ нь илүү тааламжтай, эдийн засгийн хувьд ашигтай шийдэл болохыг харуулна.

Газар хөдлөх бүсүүд: Өндөр газар хөдлөх бүсүүдэд ГFRP шигшээ инженерүүд нь илүү хатангуй дизайн стратегийг хэрэгжүүлэх эсвэл гибрид батотголын систем (гөлтгөнө ба GFRP-г хослуулах) ашиглах шаардлагатай бөгөөд газар хөдлөх үед энергийг шингээхэд шаардагдах нягт чанарыг баталгаажуулах ёстой.

Эдийн засгийн шинжилгээ: Бүтцийн амьдралын циклийн өртгийн нарийн шинжилгээ нь маш чухал юм. GFRP-ийн материал зарцуулах анхны өртөг өндөр байж болох ч, бага зэрэг үйлчилгээ, хугацаа урттаж байгууламжийн амьдралын туршид том хэмжээний хэмнэлт хийх боломжтой, тухайлбал чухал байгууламжуудад илүү их ашигтай байна.

Загварчлалын мэргэжилтний туршлага: Шилэн эсэргүүцлийн арматурыг амжилттай хэрэглэх нь түүний онцгой механик шинж чанар, загварчлалын кодын дүрмүүд (жишээлбэл, ACI 440), бага хатуу чанар, мөн хрупкийн хувьд танин мэдэх бүтцийн инженерийн мэргэжилтний туршлагаас ихээхэн хамаардаг.

Дүгнэлт: Тодорхой сул тал, давуу тал бүхий материал

Галт тархны арматур бетон барилгын салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэж байгаа нь тодорхой бөгөөд цахилгаан соронзон орчин, коррозид өртөх асуудал бүхий хэрэглээнд онцгой давуу талуудыг санал болгодог. Гэсэн хэдий ч түүний давуу талуудыг үр дүнтэй ашиглан болзошгүй хямралыг тойрч өнгөрөхийн тулд сул талуудыг нь хүлээн зөвшөөрч, тэдгээрийг арилгах шаардлагатай байдаг.

Түүний харьцангуй бага уян харимхайн модуль нь хазайлтыг ихэсгэх, трещиний өргийг томруулах, хрупкийг бүтцийн гэмтэл үүсгэх, анхны өртгийг өсгөх, талбай дээр нь нугалах боломжгүй байх нь зөвхөн зохион бүтээлт, төлөвлөлт, хэрэгжүүлэлтийг анхааралтай хийх шаардлагатай асуудлууд юм. Барилгын салбар үргэлж шинэчлэлтийг хийж байгаа тул эдгээр дутагдалтай талуудыг арилгахын тулд судалгаа явуулж, ширмэнцэрийн төрлүүд, смолын системүүд, гибрид композит шийдлүүдэд дэвшил хийж байна.

Эцэст нь шилэнцэрийн арматур ба ган арматурын хооронд сонголт хийх нь зүгээр л "сайн эсвэл муу" гэсэн харьцуулалт биш юм. Энэ нь төслийн тодорхой орчин үеийн нөхцөл, бүтцийн шаардлага, эстетик шаардлага, эдийн засгийн үзүүлэлт, байгаа мэргэжлийн түвшинг анхааран үзэх замаар стратегийн шийдвэр гаргах асуудал юм. Бүхэлд нь давуу тал, дутагдалтай талуудыг ойлгож, барилгын мэргэжилтнүүд зөв сонголт хийснээр ирээдүйн бат бөх, урт нас бүхий, өртгийн үр ашигтай бетон бүтцийг бий болгох боломжтой болно.