Ulkona käytettävä betonikorroosiota{0}}kestävä pinnoite aaltoilevilla teräskuiduilla
Johdanto: Outdoor Betonin kestävyyshaaste
Betonirakenteita hyökkäävät jatkuvasti kosteus, kloridit ja jäätymis{0}}sulamisjaksot ulkorakentamisessa. Nämä tekijät voivat kiihdyttää upotetun teräsraudoituksen korroosiota aiheuttaen halkeilua, halkeilua ja rakenteellisia vikoja. Kuitu-raudoitusbetoni (FRC) on lisännyt betonin vetolujuutta ja halkeilunkestoa, mutta teräskuitujen korroosio ankarissa ulko-olosuhteissa on edelleen suuri ongelma.
Aaltoilevien teräskuitujen kaksoistoiminto betonissa
Nykyaikainen FRC käyttää aaltoilevia tai epämuodostuneita teräskuituja parempaan mekaaniseen ankkurointiin betonimatriisiin. Niiden päätarkoituksena on sillata halkeamia halkeilun jälkeen, siirtää vetokuormia ja parantaa sitkeyttä ja energian imeytymistä. Tämä prosessi parantaa päällysteiden, tunnelien vuorausten ja siltojen elementtikansien rakenteellista suorituskykyä, missä halkeamien leviäminen on ratkaisevan tärkeää. Ulkotilanteissa betonia tukeva teräs voi olla sen alamäkeä. Paljastuneiden kuitujen päiden tai halkeamia leikkaavien kuitujen korroosio voi aiheuttaa laajenevaa ruostetta, mikä heikentää kuidun tehokkuutta ja betonin vakautta. Siksi näiden kuitujen suojaaminen on välttämätöntä pitkän-kestävyyden kannalta.
Uhrimetallipinnoitteet korroosiosuojaukseen
Katodinen suojaus, jossa käytetään usein uhrautuvia metallipinnoitteita, on menestynein ja parhaiten{0}}tutkittu lähestymistapa betonin teräksen suojaamiseen. Galvanoitu teräs, joka on sinkki-pinnoitettu, kuvaa tätä periaatetta. Sinkki on sähkökemiallisesti aktiivisempi (anodinen) kuin teräs. Sinkki syöpyy helpommin kuin teräs elektrolyytissä, kuten betonin huokosvedessä, ja suojaa terästä. Jopa pinnoitusvirheissä, joissa teräspohja on näkyvissä, ympäröivä sinkki antaa galvaanisen suojan, kunnes riittävä määrä on kulutettu. Tämä menetelmä muuttaa peitetyn järjestelmän vialliseksi ja samalla suojaa alustaa. Kehittyneillä menetelmillä, kuten Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET) -tekniikalla, voidaan verrata pinnoitusjärjestelmiä ja ympäristön olosuhteita tämän suojaavan aktiivisuuden mittaamiseksi ajan kuluessa.
Edistyneiden pinnoitteiden yhdistäminen aaltoileviin kuituihin
Tämä uhrautuva pinnoitusprosessi tekee aaltoilevista teräskuiduista vahvan ulkopinnan betonikomposiitin. Sinkki- tai sinkki-seospinnoite on ensimmäinen suoja. Kuitujen aaltoileva muotoilu parantaa mekaanista lukitusta pinnoitteen ja betonin välillä vähentäen pinnoitteen vaurioita sekoituksen ja levityksen aikana. Kun betonihalkeama paljastaa pinnoitetun kuidun, uhripinnoite toimii nopeasti. Hidas, hallittu korroosio muodostaa stabiileja oksidi-/hydroksidi-/karbonaattikerrostumia, jotka tukkivat mikrohalkeamia. Kuitujen mekaaninen halkeama{7}}silta ja pinnoitteen sähkökemiallinen suojaus pidentävät betonielementin käyttöikää huomattavasti. Uudet pinnoitteet, kuten älykkäät nanosäiliöt, jotka vapauttavat korroosionestoaineita tarpeen mukaan, ja itse-kokoontuvat sulkulevyt lupaavat itsenäisemmän ja{10}}pitkän kestävän suojan.
Taloudelliset edut ja sovellukset
Useat arvokkaat{0}}ulkokäyttösovellukset hyötyvät korroosionkestävästä-pinnoitetuista aaltoilevista teräskuiduista. Sillan kannet, tienpäällysteet ja äänieristeseinät, jotka ovat alttiin-jäänesuoloille, jotka aiheuttavat teräskorroosiota, ovat niiden erikoisuus. Pinnoite suojaa meren infrastruktuuria, mukaan lukien satamarakennuksia, merenseiniä ja laitureita suolaveden roiskeilta ja upotukselta, jotka ovat ankaria suojaamattomalle teräkselle. Koska kestävyys vaikuttaa ylläpitokustannuksiin ja käyttöikään, hyötyvät myös julkisivuelementit, käyttöholvit ja tukiseinälohkot. Taloudellisesti päällystetyillä kuiduilla varustettu FRC voi alentaa elinkaarikustannuksia. Se minimoi tai eliminoi toissijaisen tavanomaisen vahvistuksen, yksinkertaistaa rakentamista lisäämällä kuituja suoraan ja vähentää merkittävästi korroosiovaurioiden ylläpito- ja korjauskustannuksia. Päällystetyt kuidut ovat kustannustehokkaita-pitkäaikaisissa-infrastruktuuriprojekteissa, koska ne ovat pitkäikäisiä ja katastrofaalisen epäonnistumisen todennäköisyys on pienempi.
Viimeiset ajatukset ja näkymät
Korroosionkestävien-uurrettujen pinnoitteiden ja aaltoilevien teräskuitujen käyttö kestävän ja kestävän betonin valmistamiseksi vihamielisiin ulkotiloihin on läpimurto. Tämä ratkaisu korjaa standardibetonitekniikan suuren puutteen yhdistämällä kuitulujitteen mekaaniset edut katodisuojauksen sähkökemialliseen kemiaan. Kuitujen päällystyskoostumuksen ja levitysmenetelmien optimointi, pinnoitteen-kuitujen tarttuvuuden parantaminen ja korroosiolta, hankaukselta ja kemiallisilta vaikutuksilta suojaavien moni-pinnoitteiden kehittäminen ovat mahdollisia tulevaisuuden kehityskohteita. Materiaalitieteen edetessä älykkäästä" betonista, joka itse-seuraa ja korjaa itse-pieniä vaurioita, on tulossa todellisuutta. Pinnoitetut aaltoilevat teräskuidut ovat tieteen-tukea tapa insinööreille ja määrittäjille lisätä infrastruktuurimme joustavuutta ja pidentää ulkobetonirakenteiden käyttöikää ja suorituskykyä.