Beton se već dugo koristi kao građevinski materijal zbog svoje visoke tlačne čvrstoće, dobre izdržljivosti i niske cijene. Međutim, njegova dobro poznata Ahilova peta je njegova krhkost i ograničena zatezna čvrstoća. To je riješeno prilično praktično prije jednog stoljeća korištenjem armaturnih šipki (armira) od čelika na zateznoj strani betonskih konstrukcija. Čelična armatura funkcionalno je efikasna i relativno jeftina, tako da čini dobar posao u većini slučajeva. Međutim, čelična armatura ima svoju slabost: osjetljivost na koroziju (oksidaciju) kada je izložena solima, agresivnim kemikalijama i vlazi. Kako se nagriza, čelična armatura bubri i povećava zatezno opterećenje na betonu, koje počinje pucnuti i prskati, stvarajući otvore koji dovode do daljnjeg i bržeg propadanja čelika i betona. Ovo iziskuje skupe popravke i održavanje, a ako im se dozvoli da napreduju dovoljno daleko, to može ugroziti integritet strukture. Tokom proteklih desetljeća uvedeni su brojni premazi i penetri kako bi se odvojila vlaga od betona, a sam armatur je nadograđen epoksidnim premazom ili upotrebom nehrđajućeg čelika. Ali, nije uvek moguće dugoročno sprečiti koroziju. Nadalje, sklonost čeličnim armaturama za provođenje električnih i magnetskih polja čini ga nepoželjnim u betonu određenom za određene potrebe za proizvodnju električne energije, za medicinsko / naučno snimanje, za nuklearnu i električnu / elektroničku upotrebu.
Prijedlog vrijednosti FRP-a
Mnogo je razloga zašto polimer ojačan vlaknima (FRP) ima smisla kod nekih betonskih konstrukcija. Za početak, složeni armatura neće hrđati ili korodirati, tako da je idealan za periodično ili dugotrajno uranjanje u slatku vodu ili slanu vodu u aplikacijama kao što su potporni zidovi, pristaništa, pristaništa, pristaništa, cajssoni, palube, stubovi, pregrade, kanali, offshore platforme, bazeni i akvarijumi. Takođe je imun na cestovnu sol i druge kemikalije za odmrzavanje, što ga čini trajnijim i manje intenzivnim održavanjem izbora za saobraćajnice i mostove, parking strukture, aerodromske piste, zapornice za jarbole, potporne zidove i temelje, ivičnjake, parapete i ploče. Nadalje, pruža široku otpornost na niz drugih kemikalija koje se nalaze u postrojenjima za obradu otpadnih voda, odlagalištima čvrstog otpada, petrokemijskim postrojenjima, celuloznim i papirnim tvornicama, cjevovodima, spremnicima, rashladnim tornjevima i dimnjacima, kao i alkalnom okruženju samog betona.
Još jedna prednost je ta što je vlačna čvrstoća FRP armira obično 1,5 do 2 puta veća od čelika, tako da je dobra protuteža betonu visoke tlačne čvrstoće. Također pruža izvrsnu otpornost na umor, što ga čini pogodnim za ciklične situacije opterećenja (poput onih na cestama i mostovima). Osim toga, kompozitni armatur je jedna četvrtina težine čelika koji se usporedi. Evo nekoliko praktičnih prednosti. Manje je habanja građevinskih radnika koji ga moraju nositi i postavljati, a manje je potrebe za dizalicama i ostalom teškom dizalicom. Lako se reže uobičajenim alatima za rezanje, bez oštećenja listova pile. Više armatura može se izvući po opterećenju kamiona bez prekoračenja zakonskih ograničenja. Za mostove i slične građevine, veći omjer snage i težine pruža ili veću nosivost određene konstrukcije ili moguće mogućnosti smanjenja veličine i težine cijele konstrukcije. Kompozitni armatura također je koristan u primjenama osjetljivim na težinu gdje tla imaju loša nosiva svojstva, na seizmički aktivnim mjestima ili u područjima osjetljivim na okoliš gdje je nepoželjno kretati tešku opremu.
Za elektromagnetsko osjetljive primjene, i staklo (najčešći kompozitni armaturni armatur) i polimer su svojstveno neprovodni, tako da neće prenositi struju, privlačiti udare groma ili ometati rad obližnjih električnih uređaja. To ga čini sigurnijim izborom u topionicama za topljenje aluminija i bakra, nuklearnim elektranama, specijalizovanim vojnim strukturama, aerodromskim kulama, električnim i telefonskim prijenosnim tornjevima, šahtovima koji sadrže električnu ili telefonsku opremu, bolnicama sa opremom za magnetsku rezonancu (MRI) i naplatnim cestama. senzorski nizovi i kabine za prikupljanje. Budući da je kompozit ojačan staklom jednako loš u toplinskom prenosu, može biti od koristi za održavanje kontrole klime u zgradama, palubama i podrumima.
Iako su početni troškovi kompozitnih armira uglavnom veći od standardnih čeličnih armira i otprilike su usporedivi s čeličnom armijom prekrivenom epoksidom, ako se uzme u obzir na osnovi troškova životnog ciklusa (LCC), može biti prilično ekonomičan - posebno za betonu koja nije prednapregnuta. za savijanje, smicanje i tlačno opterećenje koje obično zahtijevaju česte popravke i održavanje ili gdje postoje drugi problemi s metalom. Iz svih ovih razloga i više, složeni armatura polako je počeo dobivati udio na tržištu građevinarstva.
Nema regresa, nema napretka
Kompozitni rebra započeo je u Japanu 1980-ih, s ojačanjima od karbonskih i aramidnih vlakana u termosetnim matricama, a polako se proširio na projekte u Kanadi tijekom ranih 1990-ih, kaže John Busel iz američkog proizvođača kompozita Assn. (ACMA, Arlington, VA). Ali, zapravo se nije skinuo, podsjetio je, sve dok nisu razvijene specifikacije i objavljene za složeni armatur krajem 1990-ih. Busel, direktor ACMA-ove inicijative za rast kompozita, bio je 12 godina sekretar, a potom predsjednik Odbora američkog betonskog instituta (ACI, Farmington Hills, Michich), Odbor 440 - FRP Reinforcement, u vrijeme dok je ta grupa razvijala svoje revolucionarne specifikacije i dizajn vodič za FRP armaturu.
„Pridržavanje proizvoda koji nisu podržani testiranjem i istraživanjem jednostavno ne funkcioniše sa inženjerima građevine“, objašnjava Busel. „Potrebno je puno podataka da ih ubedimo, a njihovo dobijanje zahteva vreme.“ S obzirom na tu stvarnost, Odbor 440 osnovan je početkom devedesetih i trebalo mu je jedno desetljeće da razviju prvo izdanje, objavljeno 1999., ažurirano 2006., a drugo ažuriranje treba da dođe 2012. "Sada imate standarde koje arhitekti, inženjeri , a izvođači radova mogu uvrstiti u svoje planove širom svijeta, “kaže Busel, napominjući da se„ ACI 440.1R pokazao kao jedan od najpoznatijih i najbolje korištenih vodiča sa specifikacijama u svijetu i definitivno je vrijedan svega posla “.
„ACI 440 je bio izuzetno dinamična i aktivna asocijacija“, primećuje Buselov dugogodišnji kolega Doug Gremel. „Nigde u svetu nismo diskriminisali nijedno istraživanje. Ako to možemo uzeti i uklopiti u naše kodove, to i radimo. " Gremel - direktor Nemetalne armature za Hughes Brothers Inc., direktor podružnice HughesAslan Pacific Ltd.(obojica iz Sewarda, Neb.) i predsedavajući upravnog odbora u Omahi, kompozitni izolovani betonski sistemi sa sedištem u Neb-u - dodaje: „Mi nemamo ponosa vlasništva kada je u pitanju ovo saznanje.“
Uprkos ovom sve većem naučnom nauku i iskustvu sredinom do kraja devedesetih, rast upotrebe FRP armature bio je spor. Prva američka instalacija pojavila se tek 1996. na mostu McKinleyville / Buffalo Creek u okrugu Brooks, W. Va. FRP, napokon je stegnuta privlačnost u Sjevernoj Americi nakon što je uključena u kanadsku šifru mosta autoceste, gdje je postala zadano rješenje za suočavanje s korozijom uzrokovanom lošim vremenom u Kanadi. To je, pak, dovelo do rada Američkog udruženja državnih službenika za autoceste i promet (AASHTO) na razvoju naočala za upotrebu staklenih FRP (GFRP) betonskih paluba i saobraćajnih ograde. Od tog trenutka američki inženjeri i stručnjaci Ministarstva saobraćaja (DoT) imali su vlastiti projektni vodič koji je zajedno sa ACI 440. Kao rezultat toga, kaže Busel, Kanada i SAD zajedno imaju gotovo 400 mostova s FRP armaturom u nekom aspektu njihova konstrukcija. Europske instalacije rastu, ali sporijim tempom.
Gremel - čiji je poslodavac, Hughes Brothers, globalni dobavljač FRP armature - kaže da standardi čine objektivni okvir za osiguranje kvalitete. „Moramo pružiti potvrde o proizvodnim serijama kao dokaz da bilo koji„ mlinski pogon “armature udovoljava ili premašuje svojstva koja se nazivaju ASTM standardima,“ kaže on. „Radimo testove modula zatezanja i deformacije na svakoj partiji koju vodimo, baš kao i čelični momci.“
Napredak zajednice civilnog inženjerstva prema udobnosti s FRP armaturom može biti spor, ali to nije obeshrabrilo potragu za novim pristupima u njegovoj proizvodnji koji bi, kako slijedeći primjeri ukazuju, mogli učiniti sljedeću generaciju kompozitnih armira mnogo privlačnijom alternativom čeliku .
