Beton, yüksek basınç dayanımı, iyi dayanıklılığı ve düşük maliyeti nedeniyle uzun süredir yapı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, iyi bilinen Aşil topuğu, kırılganlığı ve sınırlı gerilme mukavemetidir. Bu, yaklaşık bir asır önce beton yapıların gerilim tarafında çelik takviye çubukları (inşaat demiri) kullanılarak oldukça kolay bir şekilde çözüldü. Çelik inşaat demiri işlevsel olarak verimli ve nispeten ucuzdur, bu nedenle çoğu durumda iyi bir iş çıkarır. Bununla birlikte, çelik inşaat demiri kendi zayıf yönlerine sahiptir: tuzlara, agresif kimyasallara ve neme maruz kaldığında korozyona (oksidasyona) duyarlılık. Korozyona uğradıkça, çelik inşaat demiri şişer ve beton üzerindeki gerilme yükünü arttırır, bu da çatlamaya ve parçalanmaya başlar, çelik ve betonun daha fazla ve daha hızlı bozulmasına yol açan açıklıklar oluşturur. Bu, maliyetli onarım ve bakım gerektirir ve yeterince ilerlemesine izin verilirse, yapının bütünlüğünü tehlikeye atabilir. Betondaki nemin dışarı atılmasına yardımcı olmak için on yıllar boyunca çok sayıda kaplama ve penetran piyasaya sürüldü ve inşaat demirinin kendisi epoksi kaplamalar veya paslanmaz çelik kullanımıyla iyileştirildi. Ancak uzun vadede korozyonu önlemek her zaman mümkün değildir. Ayrıca, çelik inşaat demirinin elektrik ve manyetik alanları yönetme eğilimi, belirli güç üretimi, tıbbi / bilimsel görüntüleme, nükleer ve elektrik / elektronik uygulamalar için belirtilen betonda bunu istenmeyen hale getirir.
FRP değer önerisi
Fiber takviyeli polimer (FRP) inşaat demirinin bazı beton yapılarda mantıklı olmasının birçok nedeni vardır. Yeni başlayanlar için, kompozit inşaat demiri paslanmayacak veya aşınmayacaktır, bu nedenle istinat duvarları, iskeleler, iskeleler, rıhtımlar, kesonlar, güverteler, kazıklar, perdeler, kanallar gibi uygulamalarda tatlı su veya tuzlu suya periyodik veya uzun süreli daldırma için idealdir. açık deniz platformları, yüzme havuzları ve akvaryumlar. Yol tuzuna ve diğer buz çözücü kimyasallara karşı da bağışıktır, bu da onu yollar ve köprüler, park yapıları, havaalanı pistleri, Jersey bariyerleri, istinat duvarları ve temelleri, bordürler, korkuluklar ve eğimli levhalar için daha dayanıklı ve daha az bakım gerektiren bir seçim haline getirir. Ayrıca, atık su arıtma tesislerinde, katı atık sahalarında, petrokimya tesislerinde, kağıt hamuru ve kağıt fabrikalarında, boru hatlarında, tanklarda, soğutma kulelerinde ve bacalarda bulunan bir dizi başka kimyasala ve ayrıca betonun alkali ortamına geniş bir direnç sunar.
Diğer bir avantaj, FRP inşaat demirinin çekme dayanımının çelikten tipik olarak 1.5 ila 2 kat daha yüksek olmasıdır, bu nedenle betonun yüksek basınç dayanımı için iyi bir denge sağlar. Aynı zamanda mükemmel yorulma direnci sağlar, bu da onu döngüsel yükleme durumları için uygun hale getirir (yollarda ve köprülerde olanlar gibi). Dahası, kompozit inşaat demiri, karşılaştırılabilir performansa sahip çeliğin dörtte biri ağırlığında. Burada bir dizi pratik fayda var. Bunu taşımak ve kurmak zorunda olan inşaat işçilerinde daha az aşınma ve yıpranma olur ve vinçlere ve diğer ağır kaldırma ekipmanlarına daha az ihtiyaç duyulur. Testere bıçaklarına zarar vermeden yaygın kesici aletlerle kolayca kesilebilir. Yasal yükleme sınırlarını aşmadan kamyon yükü başına daha fazla inşaat demiri çekilebilir. Köprüler ve benzeri yapılar için, daha yüksek mukavemet-ağırlık oranı, belirli bir yapı için daha fazla taşıma kapasitesi veya tüm yapının boyutunu ve ağırlığını azaltmak için olası fırsatlar sağlar. Kompozit inşaat demiri ayrıca, toprakların zayıf yük taşıma özelliklerine sahip olduğu ağırlığa duyarlı uygulamalarda, sismik olarak aktif yerlerde veya ağır ekipmanların taşınmasının istenmediği çevreye duyarlı alanlarda yararlıdır.
Elektromanyetik olarak hassas uygulamalar için, hem cam (en yaygın kompozit inşaat demiri takviyesi) hem de polimer, doğal olarak iletken değildir, bu nedenle akım iletmez, yıldırım çarpmaz veya yakındaki elektrikli cihazların çalışmasına müdahale etmezler. Bu, onu alüminyum ve bakır eritme tesisleri, nükleer enerji santralleri, özel askeri yapılar, havaalanı kuleleri, elektrik ve telefon iletim kuleleri, elektrik veya telefon ekipmanı içeren menholler, manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ekipmanlı hastaneler ve ücretli yollarda daha güvenli bir seçim haline getirir. algılama dizileri ve toplama kabinleri. Cam takviyeli kompozit, ısı iletiminde eşit derecede zayıf olduğundan, binalarda, teras teraslarında ve bodrumlarda iklim kontrolünün sürdürülmesine yardımcı olabilir.
Kompozit inşaat demirinin başlangıç maliyeti genellikle standart çelik inşaat demirinden daha yüksek olmasına ve epoksi kaplı çelik inşaat demirine kabaca benzer olmasına rağmen, kullanım ömrü maliyeti (LCC) temelinde düşünüldüğünde oldukça ekonomik olabilir - özellikle öngerilmesiz beton uygulamaları için tipik olarak sık onarım ve bakım gerektiren veya metalle ilgili başka sorunların olduğu eğilme, kesme ve sıkıştırma yüklerine. Tüm bu nedenlerden ve daha fazlasından dolayı, kompozit inşaat demiri inşaat mühendisliği pazarında yavaş yavaş pay almaya başladı.
Regs yok, ilerleme yok
American Composites Manufacturers Assn'den John Busel, kompozit inşaat demirinin 1980'lerde Japonya'da termoset matrislerde karbon ve aramid elyaf takviyeleriyle başladığını ve 1990'ların başında Kanada'daki projelere yavaşça yayıldığını söylüyor. (ACMA, Arlington, Va.). Ancak, 1990'ların sonlarında kompozit inşaat demiri için spesifikasyonlar geliştirilip yayınlanana kadar, bunun gerçekten başarılı olmadığını hatırlıyor. ACMA Composites Growth Initiative'in direktörü Busel, 12 yıl boyunca Amerikan Beton Enstitüsü'nün (ACI, Farmington Hills, Mich.) Komite 440 - FRP Güçlendirme'nin başkanlığını yaptı ve grubun çığır açan özelliklerini ve tasarımını geliştirdi. FRP inşaat demiri kılavuzu.
Busel, "Test ve araştırmayla desteklenmeyen ürünler üretmek, inşaat mühendisleriyle işe yaramıyor" diye açıklıyor. "Onları ikna etmek için çok fazla veri gerekiyor ve bunu elde etmek zaman alıyor." Bu gerçeklik ışığında, Komite 440 1990'ların başında kurulmuş ve 1999'da yayınlanan ve 2006'da güncellenen ilk baskıyı geliştirmek için on yıla yakın bir zaman aldı ve 2012'de yapılacak başka bir güncelleme ile. "Artık mimarların, mühendislerin standartlarına sahipsiniz. ve müteahhitler küresel olarak planlarını uygulamaya koyabilirler ”diyor Busel," ACI 440.1R'nin dünyadaki en çok bilinen ve en çok kullanılan teknik özellik kılavuzlarından biri olduğunu kanıtladı ve kesinlikle tüm çalışmaya değerdi. "
Busel'in uzun süredir iş arkadaşı olan Doug Gremel, "ACI 440 son derece dinamik ve aktif bir dernek oldu" diyor. “Dünyanın hiçbir yerinde herhangi bir araştırmaya karşı ayrımcılık yapmadık. Onu alıp kodlarımıza dahil edebilirsek, yaparız. " Gremel - Hughes Brothers Inc.'de Non-Metallic Reinforcing'in direktörü, Hughes yan kuruluşunun direktörüAslan Pacific Ltd.(hem Seward, Neb.) ve Omaha, Neb. merkezli Composite Insulated Concrete Systems LLC yönetim komitesi başkanı - "Bu bilgi söz konusu olduğunda sahip olmaktan gurur duymuyoruz."
1990'ların ortalarında ve sonlarında bu büyüyen bilim ve deneyime rağmen, FRP inşaat demiri kullanımındaki büyüme yavaştı. İlk ABD kurulumu 1996 yılına kadar Brooks County, W. Va'daki McKinleyville / Buffalo Creek Köprüsü'nde görünmedi. FRP inşaat demiri, Kanada otoyol köprüsü koduna dahil edildikten sonra nihayet Kuzey Amerika'da cazibe kazandı ve burada varsayılan çözüm oldu Kanada'nın sert hava koşullarının neden olduğu korozyonla uğraşmak. Bu da Amerikan Devlet Karayolu ve Ulaştırma Yetkilileri Birliği'nin (AASHTO) cam FRP (GFRP) beton güverte ve trafik korkuluklarının kullanımı için teknik özellikler geliştirmesine yol açtı. Bu noktadan sonra, ABD Ulaştırma Bakanlığı (DoT) mühendisleri ve şartname hazırlayıcıları, ACI 440 ile birlikte gidecek kendi tasarım kılavuzlarına sahipti. Sonuç olarak, Busel, Kanada ve ABD'nin bazı yönlerden FRP inşaat demiri ile birlikte yaklaşık 400 köprüye sahip olduğunu söylüyor. onların yapımı. Avrupa kurulumları büyüyor, ancak daha yavaş bir hızda.
İşvereni Hughes Brothers'ın küresel bir FRP inşaat demiri tedarikçisi olan Gremel, standartların kalite güvencesi için objektif bir çerçeve oluşturduğunu söylüyor. "Herhangi bir inşaat demiri 'hadde çalışmasının' ASTM standartlarında belirtilen özellikleri karşıladığına veya aştığına dair kanıt olarak üretim partisi sertifikaları sunmalıyız" dedi. "Tıpkı çelik adamlar gibi çalıştırdığımız her lotta çekme modülü ve gerinim testleri yapıyoruz."
İnşaat mühendisliği topluluğunun FRP inşaat demiri ile konfora doğru ilerlemesi yavaş olabilir, ancak aşağıdaki örneklerin de gösterdiği gibi, yeni nesil kompozit inşaat demirini çeliğe çok daha çekici bir alternatif haline getirebilecek yeni üretim yaklaşımları arayışını caydırmadı. .
