Vai varat iedomāties? “Kosmosa materiāls”, kas kādreiz tika izmantots raķešu apvalkos un vēja turbīnu lāpstiņās, tagad pārraksta ēku armatūras vēsturi – tas iroglekļa šķiedras siets.
- Aviācijas un kosmosa ģenētika 20. gs. sešdesmitajos gados:
Oglekļa šķiedras pavedienu rūpnieciskā ražošana ļāva cilvēcei pirmo reizi iepazīstināt šo materiālu, kas ir deviņas reizes izturīgāks par tēraudu, bet trīs ceturtdaļas vieglāks. Sākotnēji tas bija paredzēts tikai "elitārām nozarēm", piemēram, kosmosa un augstas klases sporta aprīkojuma ražošanai, un tika austs, izmantojot tradicionālās tekstila tehnikas, taču tam bija potenciāls apgriezt pasauli kājām gaisā.
- Pagrieziena punkts "karā pret tēraudu":
Parastais armatūras siets ir kā būvniecības pasaules “vecais āmurs”: tas sver tikpat daudz kā zilonis (apmēram 25 kg uz kvadrātmetru armatūras sieta) un baidās arī no sāls, ūdens un laika – hlorīda jonu erozija izraisa tērauda stiegrojuma izplešanos un plaisāšanu.
Parādāsoglekļa šķiedras sieta audumsPilnībā pārtrauc strupceļu: pateicoties virziena aušanai + epoksīdsveķu piesūcināšanai, tas palielina armatūras slāņa biezumu no 5 cm līdz 1,5 cm, svars ir tikai 1/4 no armatūras stieņa, bet arī izturīgs pret skābēm un sārmiem, jūras ūdeni, un tilta stiegrojumā jūrā 20 gadus nav nekādu korozijas pazīmju.
Kāpēc inženieri steidzas to izmantot? Atklātas piecas būtiskas priekšrocības
| Priekšrocības | Tradicionāls tērauda stiegrojums / oglekļa šķiedras audums salīdzinājumā ar oglekļa šķiedras sieta audumu | Dzīves analoģija |
| Viegls kā spalva, stiprs kā tērauds | 15 mm biezs stiegrojuma slānis var izturēt 3400 MPa stiepes spēku (kas atbilst 1 irbulītim, lai noturētu 3 ziloņus), kas ir par 75% vieglāks nekā armatūras stienis. | Patīk uz ēku valkāt "ložu necaurlaidīgu apakškreklu", bet tas nepalielina svaru |
| Būvniecība kā sienas krāsošana Tik vienkārši kā | Bez metināšanas, siešanas, tiešas izsmidzināšanas polimēra javas, skolas nostiprināšanas projekts Pekinā, kas saīsina būvniecības laiku par 40 % | Ietaupiet vairāk nekā flīzējot, parastie cilvēki var mācīties |
| Ugunsizturība, lai izveidotu neticamu | 400 ℃ augstās temperatūras izturība nemainās, iepirkšanās centra stiegrojums iztur uguni, savukārt tradicionālā epoksīdsveķu līme mīkstinās 200 ℃ temperatūrā. | Līdzvērtīgi “ugunsdzēsības tērpa” valkāšanai ēkā. |
| Simts gadi nav slikts "konservants" | Oglekļa šķiedra ir inerts materiāls, ko ķīmiskajā rūpnīcā spēcīgā skābā vidē 15 gadus izmanto bez bojājumiem, savukārt armatūras stienis jau sen ir sarūsējis un pārvērties izdedžos. | nekā nerūsējošais tērauds ir izturīgs arī pret ražošanas "būvniecības vakcīnu" |
| Divvirzienu antiseismisks “cīņas mākslu meistars” | garenvirzienā un šķērsvirzienā var būt stiepes spēks, pēc zemestrīces ar to tika nostiprināta skolas ēka, un pēc tam tā saskārās ar 6. līmeņa pēctriecienu bez jaunām plaisām | kā ēkai, kas aprīkota ar "triecienu absorbējošām atsperēm" |
uzsvars:Konstrukcijai jāizmanto atbilstoša polimēru java! Rajonā kļūdas pēc ir izmantota parasta java, kā rezultātā armatūras slānis ir nokritis — tāpat kā stikla līmēšana ar līmi, arī nepareiza līme ir darba izšķiešana.
No Aizliegtās pilsētas līdz Krusta jūras tiltam: tā klusi maina pasauli
- Kultūras mantojuma un seno ēku “neredzamais pārsējs”:
Drēzdenes Tehniskās universitātes (Vācija) simtgadīgajai ēkai Beyer Bau bija steidzami nepieciešama pastiprināšana palielināto slodžu dēļ, taču tā bija pakļauta pieminekļu aizsardzības ierobežojumiem. Inženieri ar 6 mm biezu oglekļa šķiedras sietu un plānu javas kārtu sijas apakšā “ielīmēja” “caurspīdīga plākstera” slāni, ne tikai palielinot nestspēju par 50%, bet arī nemainot ēkas sākotnējo izskatu, un pat Kultūras mantojuma pārvaldes eksperti to ir uzslavējuši: “Vecajai ēkai patīk veikt renovāciju bez rētām”.
- Satiksmes inženierijas “super ielāps”:
Floridā, Amerikas Savienotajās Valstīs, 2003. gadā jūras tilta kolonnas tika pastiprinātas ar oglekļa šķiedras sietu, un to izturība "vājā" stāvoklī pieauga par 420%, un tagad, 20 gadus vēlāk, viesuļvētras joprojām ir tikpat stabilas kā kalns piekrastē. Vietējais Honkongas-Džuhajas-Makao tilta salas tuneļa projekts arī klusi izmantoja to konstrukcijas uzlabošanai pret jūras ūdens eroziju.
- Vecā un nolaistā mazā “vecumu apgriežošais burvju ierocis”:
Astoņdesmito gadu Pekinas rajonā grīdas plātnes bija pamatīgi saplaisājušas, un sākotnējais plāns bija tās nojaukt un atjaunot. Vēlāk, izmantojot oglekļa šķiedras sietu un polimēru javas stiegrojumu, kvadrātmetra izmaksas bija tikai 200 juaņas, salīdzinot ar rekonstrukcijas izmaksām, kas ietaupīja 80%, un tagad iedzīvotāji saka: "Sajūti māju par 30 gadiem jaunāku!"
Nākotne ir klāt: Pašdziedināšanās, “viedo materiālu” uzraudzība ir ceļā
- Betona "pašdziedinošs ārsts":
Zinātnieki izstrādā oglekļa šķiedras sietu, kas "pašdziedē" — kad konstrukcijā rodas mikroplaisas, sietu var izmantot kā stiegrojumu. — Kad konstrukcijā parādās mikroplaisas, materiāla kapsulas pārplīst, atbrīvojot remonta līdzekļus, kas automātiski aizpilda plaisas. Testi laboratorijā Apvienotajā Karalistē ir parādījuši, ka materiāls varētu pagarināt betona kalpošanas laiku līdz pat 200 gadiem.
- "Veselības aproce" ēkām:
iestrādā optiskās šķiedras sensorusoglekļa šķiedras siets, līdzīgi kā ēku “viedpulkstenis”: ievērojama ēka Šanhajā to izmanto, lai reāllaikā uzraudzītu nosēšanos un plaisas, un dati tiek tieši pārsūtīti uz vadības biroju, kas ir 100 reizes efektīvāk nekā tradicionālā manuālā pārbaude. Tā ir 100 reizes efektīvāka nekā tradicionālā manuālā pārbaude.
Apzinīgi padomi inženieriem un īpašniekiem
1. Izvēlieties pareizos materiālus, lai iegūtu divreiz labāku rezultātu ar pusi mazāk pūļu:atpazīt produktus ar stiepes izturību ≥ 3400 MPa un elastības moduli ≥ 230 GPa, un jūs varat lūgt ražotājiem iesniegt testa pārskatus.
2. Neesiet slinki būvniecībā:pamatvirsmai jābūt tīrai, pulētai, un polimēru java jāsajauc atbilstoši proporcijām.
3. Veco ēku renovācijas prioritāte:Salīdzinot ar nojaukšanu un rekonstrukciju, oglekļa šķiedras sieta stiegrojums var saglabāt ēkas sākotnējo izskatu, kā arī ietaupīt vairāk nekā 60% no izmaksām.
Secinājums
Kad kosmosa materiāli tika "nonākuši līdz pamatiem" būvniecības jomā, mēs pēkšņi atklājām: sākotnējai armatūrai nav jāpieliek lielas pūles, arī sākotnējā vecā ēka var būt "apgrieztā izaugsme".Oglekļa šķiedras sieta audumsir kā “supervaronis” būvniecības nozarē ar vieglām, izturīgām un ilgmūžīgām īpašībām, lai katrai vecai ēkai būtu iespēja atjaunot savu dzīvi – un tas varētu būt tikai materiālās revolūcijas sākums.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 26. jūnijs
