Çêkirina "Yekên Gulenegir" ji bo Avahiyên Deryayî bi Bikaranîna Kevirên Volkanîk? Fîberên Bazalt ên Pir-Pîvanî Astengiya Korozyonê ji bo Fîberên Pola Dişkînin

Pirên deryayî, termînalên avên kûr, parkên bayê yên deryayî... Her çend ev "dewên mezin" ên ku di okyanûsê de hatine çêkirin bi heybet bin jî, ew "îşkenceya hovane" ya rojane ya erozyona pêlan, korozyona xwê û alkalî, û çerxên şil-hişk ên alternatîf tehemûl dikin. Di hawîrdorek wisa de, misogerkirina ku hişk bibe Strukturên Betonî bêqusûr bimînin—bê şikestin, şikestin, an têkçûna zû—demeke dirêj e ku ji bo civaka endezyariyê ya cîhanî pirsgirêkek dijwar bûye.
Ji bo demek dirêj, Fîbera Polagelek caran ji bo zêdekirina hişkbûnê û pêşîgirtina li şikestinê di nav betonê de hatine bikar anîn. Lêbelê, fîberên pola pir caran ji bo şert û mercên dijwar ên spreya xwê û ava deryayê ne guncaw in; gava ku iyonên klorîd di nav qulên betonê de diherikin, fîberên pola zengar dibin û bi qebareyê fireh dibin, bi paradoksî dibin sedema şikestina betonê ji hundir ber bi derve û lezandina hilweşîna avahîsaziyê.
Di demên dawî de, lêkolînek materyalê ya nû ya ku li ser domdariya bilind ji bo endezyariya deryayî disekine, çareseriyek pir sozdar pêşkêş kiriye: fîberên bazalt—ku bi kişandina têlan ji kevirên volkanîk ên xwezayî tê hilberandin—dikare ji bo pêçandina betonê deryayî bi qatek "zirxî" ku hema hema li hember zengarê bêparastin e were bikar anîn. Ev bi rêya modelek gradasyonê ya pir-pîvanî tê bidestxistin ku têkeliyek ji "fîberên mezin ji bo girêdana avahîsaziyê" û "fîberên piçûk ji bo girtina poran" vedihewîne.

I. Nehêniyên Dij-Korozyonê yên Di Nav Kevirên Volkanî De Veşartî

Çareserkirina kêmasiyên krîtîk ên di nav materyalên heyî de - bi taybetî meyla fîberên pola ji bo zengarbûnê û meyla fîberên organîk (wek polîpropîlen an alkola polîvînîl) ji bo pîrbûn û hilweşandinê di hawîrdorên betonê yên alkalîn de -Bazalt fîber avantajên materyalê yên bêhempa nîşan didin. Bi helandina kevirê volkanîk ê xwezayî yê paqij di germahiyên pir bilind de û kişandina wê nav fîberan têne hilberandin, çarçoveya wan a avahîsaziyê ya bingehîn bi giranî ji toreke amorf a girêdanên silîkon-oksîjen û aluminium-oksîjenê pêk tê. Ev avahiya xwezayî ya li ser bingeha kevir dema ku li hember şilavên por ên bihêz alkalîn ên di nav betonê de û jîngeha ava deryayê ya bi şorbûna bilind tê, bêserûberiya kîmyewî ya pir bilind nîşan dide, bi vî rengî xetereyên fîzîkî yên bi "korozyon, zengkirin û berfirehbûna volûmetrîk" ve girêdayî bi bingehîn ji holê radike. Ji bo bidestxistina berxwedana şikestin û neguhêrbariya bilind, lêkolîna herî dawî ji paradîgmaya kevneşopî ya "fîbera yekane" vediqete, li şûna wê "sîstema fîbera bazalt a homojen a pir-pîvanî" pêşniyar dike:

Makro-avahî Zivirî Fîberên Bazalt (SBF): Rîşên qalind, dirêj û pêçayî li seranserê matrîksê belav bûne; fonksiyona wan a sereke ew e ku pire çêrandinên makro yên heyî çêbikin û bi hev ve girê bidin, bi vî rengî berxwedana xwarbûnê ya piştî şikestinê û hişkbûna kişandinê peyda bikin.

Mîkrofîberên Bazaltê yên Hûrkirî yên Mîkro-avahî (NBF): Mîkrofîberên nazik ku, mîna dendikên qûmê, bi zexmî di nav kun û kanalên pir biçûk ên di nav matrîksa çîmentoyê ya hişk de dicivin, bi bandor rêyên derbasbûna ava deryayê asteng dikin û belavbûna mîkro-çirandinên destpêkê radiwestînin.

Ev stratejiya "tevlîheviya qalind û nazik" toreke stûr û tevlihev di nav avahiya betonê de diafirîne - mekanîzmayeke parastinê ya berfireh ku hem neguhêzbariyê û hem jî kontrolkirina şikestinan di heman demê de çareser dike.

II. Testeke Bisîkletê ya 270-rojî ya "Zor" a Şil-Hişk

Ji bo diyarkirina ka ev betonê nû dikare di hawîrdorek deryayî de "temendirêj" bi dest bixe, tîma lêkolînê hawîrdorek pir dijwar a şil-hişk a alternatîf simulasyon kir. Ev yek du qat zêdekirina konsantrasyona çareseriya ava deryayê û rûbirûkirina nimûneyan bi çerxên alternatîf ên zuwakirina germahiya bilind (di 45°C de) û têrkirina tevahî - ku her heyamek 24 demjimêran çerxek şil-hişk a bêkêmasî pêk tîne.
Piştî tehemûlkirina 270 rojên vê ceribandina dijwar, nimûneyên betonê yên ku pergalên fîber ên cûda dihewînin encamên performansê yên pir cûda nîşan dan:

Koma Hîbrîd a Pir-pîvanî ya Hemû-Basalt (B15N02: ango, 1.5% fîberên qalind + 0.2% mîkrofîber): Vê komê encamên pir balkêş bi dest xistin. Piştî 270 rojan, rêjeya ragirtina hêza wê ya xwarbûnê ya wekhev gihîştiye rêjeyek berbiçav a 76.14%, di heman demê de rêjeya ragirtina hêza şikestinê ya destpêkê gihîştiye 90.67%. Wekî din, windabûna girseyî ya ji ber şikestina rûyê ji ber têkiliya bi ava deryayê re tenê 1.43% bû. Dema ku bi hewaya hawîrdorê re rû bi rû ma, pêvajoya hilweşîna materyalê bi tevahî bi lezek pir hêdî û gav bi gav pêş ket.

Koma Hîbrîd a Fîbera Pola (S15N02): Berî destpêkirina korozyonê, vê komê performansa destpêkê ya xwarbûnê ya pir bilind nîşan da - encamek rasterast a hişkbûna bilind a xwerû ya fîberên pola bi xwe. Lêbelê, heta nîşana 270-rojî, betonê bi fîbera pola ve hatî xurtkirin di performansê de berevajîbûnek bingehîn û dijwar derbas kiribû. Ji ber zengarbûna berfireh, rêjeya ragirtina hêza wê ya xwarbûnê ya wekhev daket 50.22% (bi bandor hêza wê nîvî kir); di qonaxên paşîn de, şêweyên berfirehbûnê yên herêmî yên ji ber zengarbûnê û şikestinan eşkere bûn.

III. Berhevdaneke Mîkroskopîk: Çima Pola Hilweşe Dema ku Bazalt Sabît Dimîne?

Wêneyên ku bi Mîkroskopiya Elektronîk a Skenkirinê (SEM) hatine girtin rasterast xwezaya bingehîn a cûdahiya performansê di navbera her du materyalan de eşkere dikin:

Têkçûna Karesatbar a Fîberên Pola: Ava deryayê û oksîjen bi hêsanî di nav valahiyên mîkroskopîk ên di betonê de derbas dibin û bi pola re têkilî datînin, û dibin sedema korozyona elektroşîmyayî ya giran. Qebareya zengara hesinê ya sor-qehweyî ya ku çêdibe berfireh dibe û digihîje mezinahiya xwe ya orîjînal di navbera 2 û 6,5 qatan de. Ev zexta navxweyî ya mezin rasterast li dijî matrîksa çîmentoyî ya derdorê "dixîne", û toreke mîkro-şikestinên radyal çêdike. Her ku zirara navxweyî zêde dibe, girêdana di navbera fîberên pola û matrîksa betonê de bi tevahî têk diçe; di dawiyê de, di bin barê giran de, fîber meyla wan heye ku bi hêsanî werin kişandin an jî bişkivin - bi tevahî an qismî - bi vî rengî hişkbûna xwe ya avahîsaziyê winda dikin.

Adaptasyona Nerm a Fîberên Bazalt: Rîşalên bazalt dema ku dikevin ber ava deryayê, bi tevahî firehbûna qebareyê nîşan nadin. Pêvajoya wan a hîdrolîzê - ku bi helandina nerm a girêdanên Si-O-Si ve tête diyar kirin - bi leza pir hêdî berdewam dike, ku di encamê de tenê di asta nanopîlî de qulbûn û hişkbûna rûyê erdê ya sivik û herêmî çêdibe. Ji bilî zirarê dayîna matrîksê, ev hişkbûna rûyê erdê ya nazik di rastiyê de xitimîna di navbera rîşalan û betonê derdorê de zêde dike.

Herwiha, sêwiranên tevliheviya betonê pir caran berhemên pîşesaziyê yên wekî xwelî û şelmaqê bikar tînin da ku qismî şûna çîmentoya kevneşopî bigirin. Her çend ev pratîk emîsyonên karbonê di dema hilberînê de bi rêjeya %27 kêm dike jî, ew di heman demê de alkalînîteya betonê ya demdirêj bi girîngî kêm dike. Ev bi bandor ji bo fîberên bazaltê "kapsulek parastinê ya nerm û li hember alkaliyê berxwedêr" diafirîne, rêjeya helandina wan bêtir kêm dike.

IV. Karê bi şikestinan re? Ew dikare pêşî li zirara pêşerojê jî bigire

Di sepanên endezyariyê yên cîhana rastîn de, pêkhateyên avahîsaziyê bê guman di bin şert û mercên "birîndar" de dixebitin. Ji bo simulasyona vê rastiyê, tîma lêkolînê di nav nimûneyên ceribandinê de bi awayekî sûnî mîkro-şikestinên bi firehiya ji 0,1 mm heta 0,3 mm çêkirine:

Di koma fîbera pola de, hebûna van mîkro-çirandinan rê da ku şilbûn rasterast bikeve nav herêma kişandinê; ev yek bû sedema windabûna bilez a kapasîteya pira fîberên pola û kêmbûnek bilez di nermbûna materyalê de. Koma fîbera bazaltê ya pir-pîvanî ya homojen di nav rêza vebûna çirandinê ya 0,1 mm heta 0,2 mm de toleransa zirarê ya awarte nîşan dide, ku bi rêya çalakiya hevnerjîk a "pênkirin" ji hêla fîberên nazik ve û "tengkirin" ji hêla fîberên qalind ve tê bidestxistin. Tewra dema ku çirandinên berê heta 0,3 mm fireh dibin jî, materyal asta bilind a kapasîteya hilgirtina barkirinê ya xwarbûn-kişandinê diparêze, bi vî rengî bi serkeftî sînorê ewlehiyê ji bo avahiyên zirardar di sepanên endezyariya deryayî de dirêj dike.

Xelasî

Ji perspektîfên "Mesrefa Çerxa Jiyanê (LCC)" û domdariya jîngehê ya kêm-karbon, her çend fîberên bazalt dibe ku ji ber pêvajoya wan a taybetî ya kişandinê lêçûnên destpêkê yên kirînê hinekî bilindtir bikin jî, xwezaya wan a "bê-parastin" di tevahiya jiyana xwe ya xizmetê de avantajên girîng ên demdirêj pêşkêş dike. Di dema xebitandina projeyekê de - bi gelemperî ji 50 heta 100 salan diguhere - karanîna wan ne tenê lêçûnên giştî yên girîng û nepêşbînîkirî yên bi tamîrên pir caran û sepandina pêçanên dij-korozyonê ve girêdayî ji holê radike, lê di heman demê de giraniya xwe ya avahîsaziyê jî bi girîngî kêm dike, bi vî rengî li ser lêçûnên veguhastinê û xercên kirêkirinê ji bo keştiyên sazkirinê yên deryayî yên mezin teserûf dike.

Di serdemekê de ku di tevahiya çerxa jiyana projeyê de girîngiyeke wekhev li ser kêmkirina belavbûna karbonê û misogerkirina ewlehiya endezyariyê tê danîn, ev "zirxa dijî-korozyonê" - ku ji kevirê volkanîk hatiye çêkirin - wekî parêzvanek ewletir û hawirdorparêztir ji bo projeyên enerjiya paqij a deryayî, wekî girêdanên veguhastinê yên deryayî û parkên bayê yên deryayî derdikeve holê.