Mampiasa Vatolampy Volkano ve ny Vato Basalt Maro Habe mba Handaminana ny Fifanoheran'ny Harafesina amin'ny Vato Vy?

Tetezana miampita ranomasina, toeram-piantsonana an-dranomasina lalina, toeram-piompiana rivotra an-dranomasina... Na dia mahafinaritra aza ny mijery ireo "goavana goavana" naorina an-dranomasina ireo, dia miaritra ny "fampijaliana feno habibiana" isan'andro amin'ny fihotsahan'ny onja, ny harafesina sira sy alkali, ary ny tsingerina mando sy maina mifandimby izy ireo. Ao anatin'ny tontolo iainana toy izany, dia miantoka fa mihamafy ny... Rafitra beton Ny fitazonana azy ho tsy simba—tsy ho vaky, ho triatra, na ho simba aloha loatra—dia efa ela no fanamby manahirana ho an'ny vondrom-piarahamonina injeniera manerantany.
Mandritra ny fotoana ela, Fibre vyMatetika no ampidirina ao anaty simenitra ny vy mba hampitomboana ny hamafiny sy hisorohana ny triatra. Na izany aza, matetika ny fibra vy dia tsy mety amin'ny toe-javatra henjana ateraky ny sira sy ny rano an-dranomasina; raha vao miditra ao anatin'ny triatra ao anatin'ny simenitra ny iôna klôro, dia harafesina sy mivelatra ny fibra vy, ka mahatonga ny simenitra ho triatra avy ao anatiny ary manafaingana ny firodanan'ny rafitra.
Vao haingana, nisy fanadihadiana vaovao momba ny fitaovana izay nifantoka tamin'ny faharetana avo lenta ho an'ny injeniera an-dranomasina nanolotra vahaolana tena mampanantena: kofehy basalt—vokarina amin'ny alalan'ny fisintonana kofehy avy amin'ny vato volkanika voajanahary—dia azo ampiasaina handrakofana simenitra an-dranomasina amin'ny sosona "fiarovana" izay saika tsy tratran'ny harafesina. Izany dia tanterahina amin'ny alalan'ny modely gradation maro samihafa izay ahitana fitambaran'ny "kofehy lehibe ho an'ny fifamatorana ara-drafitra" sy "kofehy kely ho an'ny famehezana mason-koditra."

I. Ny tsiambaratelon'ny fanoherana ny harafesina miafina ao anatin'ny vatolampy volkano

Mamaha ireo lesoka lehibe ao anatin'ireo fitaovana efa misy—indrindra fa ny mety ho harafesina amin'ny fibra vy sy ny fironan'ny fibra organika (toy ny polypropylene na polyvinyl alcohol) ho antitra sy simba ao anatin'ny tontolo beton alkaline—Basalt Maneho tombony ara-nofo miavaka ny kofehy. Novokarina tamin'ny alalan'ny fandrendrehana vato volkanika voajanahary madio amin'ny mari-pana avo dia avo ary nisintonana azy ho kofehy, ny rafitra fototra ao aminy dia ahitana tambajotra tsy misy endrika misy fifamatorana silikônina-oksizenina sy aliminioma-oksizenina. Ity rafitra voajanahary miorina amin'ny vato ity dia mampiseho tsy fahatomombanana simika avo lenta rehefa tratran'ny ranoka mason-koditra alkaline mahery vaika ao anaty simenitra sy ny tontolo misy sira be ao anaty ranomasina, ka manafoana tanteraka ny loza ara-batana mifandraika amin'ny "harafesina, harafesina ary fanitarana volumetika." Mba hahazoana fanoherana tsara kokoa ny triatra sy ny tsy fahatomombanana, ny fikarohana farany dia miala amin'ny paradigma "fibre tokana" nentim-paharazana, manolotra kosa "rafitra kofehy basalt homogeneous marobe":

Miolikolika ara-drafitra Fibre basalt (SBF): Kofehy matevina, lava ary miolikolika miparitaka manerana ny matrix; ny asany voalohany dia ny mampitohy sy mampiray ireo triatra lehibe efa misy, ka manome hamafin'ny fihenjanana sy ny hamafin'ny tensile aorian'ny triatra.

Fibre Basalt Voatetika Madinika (NBF): Fibre mikro madinika izay, toy ny fasika, dia miraikitra mafy ao anatin'ireo mason-koditra sy fantsona madinika ao anatin'ny simenitra efa nohamafisina, ka manakana tsara ny fidiran'ny rano an-dranomasina sy mampijanona ny fiparitahan'ireo triatra madinika vao misondrotra.

Ity paikady "fitambarana marokoroko sy manify" ity dia mamorona tranonkala matevina sy saro-takarina voatenona lalina ao anatin'ny rafitra beton—rafitra fiarovana feno izay miatrika ny tsy fahafahan'ny rano miditra sy ny fifehezana ny triatra miaraka.

II. Fitsapana "Lozabe" mandritra ny 270 andro amin'ny fampiasana bisikileta mando sy maina

Mba hamaritana raha toa ka afaka mahatratra "faharetana" ao anaty tontolo an-dranomasina ity simenitra vaovao ity, dia nanao simulation tontolo mando sy maina mifandimby tena henjana ny ekipa mpikaroka. Izany dia nahitana ny fampitomboana avo roa heny ny fifantohan'ny rano an-dranomasina sy ny fametrahana tsingerina mifandimby amin'ny fanamainana amin'ny mari-pana avo (amin'ny 45°C) sy ny fahamatorana tanteraka ireo santionany—ka ny fe-potoana 24 ora tsirairay dia mamorona tsingerina mando-maina feno tokana.
Rehefa avy niaritra 270 andro tamin'ity fitsapana mafy ity, ireo santionany simenitra izay nampiditra rafitra fibre samihafa dia naneho vokatra azo avy amin'ny fahombiazana samihafa dia samy hafa be:

Vondrona Hibrida Maro sosona vita amin'ny Basalt (B15N02: izany hoe, kofehy matevina 1.5% + kofehy mikro 0.2%): Ity vondrona ity dia nahazo vokatra tena mahavariana. Rehefa afaka 270 andro, ny tahan'ny fitazonana ny tanjaky ny fihenjanana mitovy amin'izany dia 76.14% miavaka, raha toa ka nahatratra 90.67% ny tahan'ny fitazonana ny tanjaky ny triatra voalohany. Ankoatra izany, ny fatiantoka mavesatra vokatry ny fiparitahan'ny ety ambonin'ny tany vokatry ny fiparitahan'ny ranomasina dia 1.43% monja. Rehefa niatrika ny fiovan'ny toetr'andro teo amin'ny tontolo iainana, ny fizotran'ny fahasimban'ny fitaovana amin'ny ankapobeny dia nandeha tamin'ny hafainganam-pandeha tena miadana sy miandalana.

Vondrona Fibre Hybrid Vy (S15N02): Talohan'ny nanombohan'ny harafesina, ity vondrona ity dia naneho fahombiazana avo lenta tamin'ny voalohany - vokatra mivantana avy amin'ny hamafin'ny vy mihitsy. Na izany aza, tamin'ny andro faha-270, ny beton nohamafisina tamin'ny fibre vy dia nandalo fiovana lehibe sy goavana teo amin'ny fahombiazany. Noho ny harafesina be dia be, ny tahan'ny fitazonana ny tanjaky ny fihenjanana mitovy amin'izany dia nidina ho 50.22% (ka nihena ho antsasaky ny tanjany); tamin'ny dingana taty aoriana, dia niharihary ny lamina fanitarana sy triatra eo an-toerana vokatry ny harafesina.

III. Fifandonana mikroskopika: Nahoana no mirodana ny vy raha mbola marin-toerana ny basalt?

Ny sary nalaina tamin'ny alalan'ny Scanning Electron Microscopy (SEM) dia mampiseho mivantana ny toetra fototry ny fahasamihafan'ny fahombiazana eo amin'ireo fitaovana roa ireo:

Ny Fahasimban'ny Kofehy Vy: Mora miditra amin'ny alalan'ny lavaka bitika ao anaty simenitra ny rano an-dranomasina sy ny oksizenina mba hifandray amin'ny vy, ka miteraka harafesina elektrokimia mahery vaika. Miitatra eo anelanelan'ny 2 sy 6.5 heny noho ny habeny tany am-boalohany ny haben'ny harafesina vy mena-volontsôkôlà vokatr'izany. Io tsindry anatiny goavana io dia "manosika" mivantana ny matrisy simenitra manodidina, ka miteraka tambajotran'ny triatra bitika radial. Rehefa mihamafy ny fahasimbana anatiny, dia mihasimba tanteraka ny fifamatorana misy eo amin'ny kofehy vy sy ny matrisy beton; amin'ny farany, rehefa misy enta-mavesatra, dia mora sintonina na solafaka mora foana ny kofehy - na manontolo na ampahany - ka very ny hamafin'ny tetezana ara-drafitra.

Ny fampifanarahana malefaka an'ny Fibre basaltTsy mivelatra mihitsy ny fibra basalt rehefa tratran'ny ranomasina. Ny fizotran'ny hydrolysis azy ireo — miavaka amin'ny fandravana moramora ny fatoran'ny Si-O-Si — dia mitohy amin'ny hafainganam-pandeha tena miadana, ka miteraka lavaka kely eo an-toerana sy fihozongozonana ny ety ambonin'ny tany amin'ny ambaratonga nano fotsiny. Tsy manimba ny matrix akory ity fihozongozonana malefaka ity, fa mampitombo ny fifandonana mifamatotra eo amin'ny fibra sy ny beton manodidina.

Ankoatra izany, ny famolavolana fangaro beton matetika dia mampiditra vokatra indostrialy - toy ny lavenona manidina sy ny tain-drendrika - mba hanoloana ampahany ny simenitra nentim-paharazana. Na dia mampihena ny entona karbônina mandritra ny famokarana hatramin'ny 27% aza ity fomba fanao ity, dia mampihena be ihany koa ny alkalinity maharitra amin'ny beton. Izany dia mamorona "kapsule miaro amin'ny alkali" malefaka ho an'ny kofehy basalt, izay mampihena bebe kokoa ny tahan'ny fahapotehan'izy ireo.

IV. Miasa amin'ny triatra ve? Afaka misoroka ny fahasimbana amin'ny ho avy ihany koa izany

Amin'ny fampiharana injeniera tena izy, tsy maintsy miasa ao anatin'ny toe-javatra "naratra" ireo singa ara-drafitra. Mba hanahafana izany zava-misy izany, dia nampisy triatra bitika artifisialy nanomboka tamin'ny 0.1 mm ka hatramin'ny 0.3 mm ny sakany tao anatin'ireo santionany fitsapana ny ekipa mpikaroka:

Ao amin'ny vondrona fibre vy, ny fisian'ireo triatra madinika ireo dia namela ny hamandoana hiditra mivantana tao amin'ny faritra mihenjana; izany dia nitarika ho amin'ny fahaverezan'ny fahafahan'ny fibre vy mifandray haingana sy ny fihenan'ny fahafahan'ny fitaovana mihetsika haingana. Ny vondrona fibre basalt homogeneous multi-scale dia mampiseho fandeferana fahasimbana miavaka ao anatin'ny elanelana fisokafan'ny triatra 0.1 mm ka hatramin'ny 0.2 mm, izay tratrarina amin'ny alàlan'ny fihetsika synergistic amin'ny "famehezana" amin'ny alàlan'ny fibre manify sy ny "fanenjanana" amin'ny alàlan'ny fibre matevina. Na dia mivelatra hatramin'ny 0.3 mm aza ny triatra efa misy, dia mitazona ny haavon'ny fahafaha-mitondra enta-mavesatra avo lenta ny fitaovana, ka manitatra am-pahombiazana ny tokonam-baravaran'ny fiarovana ho an'ny rafitra simba amin'ny fampiharana injeniera an-dranomasina.

Famaranana

Raha jerena ny "Vidin'ny Tsingerin'ny Fiainana (LCC)" sy ny faharetan'ny tontolo iainana ambany karbônina, na dia mety mitaky fandaniana amin'ny fividianana voalohany ambony kokoa aza ny kofehy basalt noho ny fomba fisintonana manokana azy, ny toetrany "tsy mila fikojakojana" mandritra ny androm-piainany dia manolotra tombony maharitra. Mandritra ny fe-potoana fiasan'ny tetikasa iray - matetika eo anelanelan'ny 50 ka hatramin'ny 100 taona - ny fampiasana azy dia tsy vitan'ny hoe manafoana ny fandaniana be dia be sy tsy ampoizina mifandraika amin'ny fanamboarana matetika sy ny fampiharana coating anti-corrosion, fa mampihena be ihany koa ny lanjan'ny rafitra, ka mitsitsy amin'ny fandaniana amin'ny fitaterana sy ny saram-panofana ho an'ny sambo fametrahana an-dranomasina lehibe.

Ao anatin'ny vanim-potoana izay ifantohana mitovy amin'ny fampihenana ny entona karbônina mandritra ny tsingerin'ny androm-piainan'ny tetikasa iray sy ny fiantohana ny fiarovana ny injeniera, ity "fiarovan-tena manohitra ny harafesina" ity—vita avy amin'ny vato volkano—dia mipoitra ho mpiambina azo antoka kokoa sy sariaka kokoa amin'ny tontolo iainana ho an'ny tetikasa angovo madio an-dranomasina, toy ny fifandraisana fitaterana an-dranomasina sy ny toeram-piompiana rivotra an-dranomasina.