ගිනිකඳු පාෂාණ භාවිතා කරමින් "වෙඩි නොවදින කබා" සහිත සමුද්ර ව්යුහයන් සකස් කිරීම? බහු පරිමාණ බාසල්ට් තන්තු වානේ තන්තු සඳහා විඛාදන බාධාව බිඳ දමයි.
මුහුදු හරහා ගමන් කරන පාලම්, ගැඹුරු ජල පර්යන්ත, අක්වෙරළ සුළං බලාගාර... සාගරයේ ඉදිකර ඇති මෙම "දැවැන්ත යෝධයන්" දැකීමට විශ්මයජනක වුවත්, ඔවුන් දිනපතා තරංග ඛාදනය, ලුණු සහ ක්ෂාර විඛාදනය සහ විකල්ප තෙත්-වියළි චක්රවල "කෲර වධහිංසා" විඳදරා ගනී. එවැනි පරිසරයක, දැඩි බව සහතික කිරීම කොන්ක්රීට් ව්යුහයන් බිඳවැටීම්, ඉරිතැලීම් හෝ අකාලයේ අසාර්ථකත්වයන්ගෙන් තොරව නොවෙනස්ව පැවතීම - ගෝලීය ඉංජිනේරු ප්රජාවට දිගු කලක් තිස්සේ කරදරකාරී අභියෝගයක් වී ඇත.
දිගු කාලයක සිට, වානේ කෙඳිකොන්ක්රීට් වල තද බව වැඩි දියුණු කිරීමට සහ ඉරිතැලීම් වැළැක්වීමට s බොහෝ විට ඇතුළත් කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, වානේ කෙඳි බොහෝ විට ලුණු ඉසින සහ මුහුදු ජලයේ කටුක තත්වයන්ට නොගැලපෙන බව ඔප්පු වේ; ක්ලෝරයිඩ් අයන කොන්ක්රීට් තුළ ඇති ඉරිතැලීම් වලට ඇතුළු වූ පසු, වානේ කෙඳි මලකඩ ගසා පරිමාවෙන් ප්රසාරණය වන අතර, පරස්පර විරෝධී ලෙස කොන්ක්රීට් ඇතුළත සිට ඉරිතලා ව්යුහාත්මක බිඳවැටීම වේගවත් කරයි.
මෑතකදී, සමුද්ර ඉංජිනේරු විද්යාව සඳහා ඉහළ කල්පැවැත්ම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරන ලද නව ද්රව්ය අධ්යයනයකින් ඉතා පොරොන්දු වූ විසඳුමක් ඉදිරිපත් වී ඇත: බැසෝල්ට් කෙඳිස්වාභාවික ගිනිකඳු පාෂාණවලින් කෙඳි ඇඳීමෙන් නිපදවන ලද - මලකඩ වලට පාහේ ප්රතිශක්තිකරණ "සන්නාහ" තට්ටුවකින් සමුද්ර කොන්ක්රීට් ආවරණය කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය. මෙය සාක්ෂාත් කරගනු ලබන්නේ "ව්යුහාත්මක බන්ධනය සඳහා විශාල තන්තු" සහ "සිදුරු මුද්රා තැබීම සඳහා කුඩා තන්තු" සංයෝජනයක් සහිත බහු පරිමාණ ශ්රේණිගත කිරීමේ ආකෘතියක් හරහා ය.
I. ගිනිකඳු පර්වතය තුළ සැඟවී ඇති විඛාදන විරෝධී රහස්
පවතින ද්රව්යවල ආවේණික තීරණාත්මක දෝෂ - විශේෂයෙන් වානේ තන්තු මලකඩ වලට ගොදුරු වීමේ ප්රවණතාව සහ කාබනික තන්තු (පොලිප්රොපිලීන් හෝ පොලිවයිනයිල් මධ්යසාර වැනි) ක්ෂාරීය කොන්ක්රීට් පරිසරයන් තුළ වයසට යාම හා දිරාපත් වීමේ ප්රවණතාව - ආමන්ත්රණය කිරීම.බැසෝල්ට් තන්තු සුවිශේෂී ද්රව්යමය වාසි පෙන්නුම් කරයි. අතිශය ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී පිරිසිදු ස්වාභාවික ගිනිකඳු පාෂාණ උණු කර තන්තු බවට ඇද ගැනීමෙන් නිපදවන ලද ඒවායේ මූලික ව්යුහාත්මක රාමුව ප්රධාන වශයෙන් සිලිකන්-ඔක්සිජන් සහ ඇලුමිනියම්-ඔක්සිජන් බන්ධනවල අස්ඵටික ජාලයකින් සමන්විත වේ. මෙම ස්වාභාවික, ගල් මත පදනම් වූ ව්යුහය කොන්ක්රීට් තුළ ඇති දැඩි ක්ෂාරීය සිදුරු තරලවලට සහ මුහුදු ජලයේ ඉහළ ලවණතා පරිසරයට නිරාවරණය වන විට අතිශයින් ඉහළ රසායනික නිෂ්ක්රීයතාවයක් පෙන්නුම් කරයි, එමඟින් "විඛාදනය, මලකඩ සහ පරිමාමිතික ප්රසාරණය" හා සම්බන්ධ භෞතික අවදානම් මූලික වශයෙන් ඉවත් කරයි. උසස් ඉරිතැලීම් ප්රතිරෝධය සහ අපාරගම්යතාව සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා, නවතම පර්යේෂණ සාම්ප්රදායික "තනි-තන්තු" ආදර්ශයෙන් ඉවත් වී, ඒ වෙනුවට "බහු-පරිමාණ සමජාතීය බාසල්ට් තන්තු පද්ධතියක්" යෝජනා කරයි:
සාර්ව-ව්යුහාත්මක විකෘති බාසල්ට් තන්තු (SBF): රළු, දිගු සහ ඇඹරුණු තන්තු අනුකෘතිය පුරා විසිරී ඇත; ඒවායේ ප්රධාන කාර්යය වන්නේ පවතින සාර්ව ඉරිතැලීම් පාලම් කිරීම සහ එකට බැඳීමයි, එමඟින් ඉරිතැලීම් වලින් පසු නම්යශීලී තද බව සහ ආතන්ය තද බව ලබා දෙයි.
ක්ෂුද්ර ව්යුහාත්මක කැඩුණු බැසෝල්ට් ක්ෂුද්ර තන්තු (NBF): වැලි කැට මෙන්, දැඩි වූ සිමෙන්ති අනුකෘතිය තුළ ඇති කුඩා සිදුරු සහ නාලිකා වලට තදින් ඇසී ඇති සියුම් ක්ෂුද්ර තන්තු, මුහුදු ජලය විනිවිද යාමේ මාර්ග ඵලදායී ලෙස අවහිර කරන අතර ආරම්භක ක්ෂුද්ර ඉරිතැලීම් ප්රචාරණය නතර කරයි.
මෙම "රළු-සහ-සියුම් සංයෝජනය" උපාය මාර්ගය කොන්ක්රීට් ව්යුහය තුළ ගැඹුරින් වියන ලද ඝන, සංකීර්ණ ජාලයක් නිර්මාණය කරයි - අපිරිසිදු බව සහ ඉරිතැලීම් පාලනය යන දෙකම එකවර විසඳන පුළුල් ආරක්ෂක යාන්ත්රණයකි.
II. "ම්ලේච්ඡ" දින 270 ක තෙත්-වියළි බයිසිකල් පැදීමේ පරීක්ෂණයක්
මෙම නව කොන්ක්රීට් සමුද්ර පරිසරයක "දීර්ඝායුෂ" ලබා ගත හැකිද යන්න තීරණය කිරීම සඳහා, පර්යේෂණ කණ්ඩායම අතිශය දැඩි ප්රත්යාවර්ත තෙත්-වියළි පරිසරයක් අනුකරණය කළේය. මෙයට මුහුදු ජල ද්රාවණයේ සාන්ද්රණය දෙගුණ කිරීම සහ සාම්පල ඉහළ උෂ්ණත්ව වියළීමේ (45°C දී) සහ සම්පූර්ණ සන්තෘප්තියේ ප්රත්යාවර්ත චක්රවලට යටත් කිරීම ඇතුළත් විය - සෑම පැය 24 ක කාලයක්ම තනි සම්පූර්ණ තෙත්-වියළි චක්රයක් සාදයි.
මෙම දුෂ්කර අත්දැකීමෙන් දින 270 ක් විඳදරාගැනීමෙන් පසු, විවිධ තන්තු පද්ධති ඇතුළත් කොන්ක්රීට් සාම්පල බෙහෙවින් වෙනස් කාර්ය සාධන ප්රතිඵල පෙන්නුම් කළේය:
සියලුම-බැසෝල්ට් බහු-පරිමාණ දෙමුහුන් කණ්ඩායම (B15N02: එනම්, 1.5% රළු තන්තු + 0.2% මයික්රෝෆයිබර්): මෙම කණ්ඩායම සුවිශේෂී ලෙස ආකර්ෂණීය ප්රතිඵල ලබා දුන්නේය. දින 270 කට පසු, එහි සමාන නම්යශීලී ශක්තිය රඳවා ගැනීමේ අනුපාතය කැපී පෙනෙන ලෙස 76.14% ක් වූ අතර, එහි ආරම්භක ඉරිතැලීම් ශක්තිය රඳවා ගැනීමේ අනුපාතය 90.67% ක් විය. තවද, මුහුදු ජලයට නිරාවරණය වීම නිසා මතුපිට ඉරිතැලීම් නිසා ඇති වන ස්කන්ධ අලාභය 1.43% ක් පමණි. පාරිසරික කාලගුණයට මුහුණ දෙන විට, සමස්ත ද්රව්යමය හායනය ක්රියාවලිය අතිශයින් මන්දගාමී හා ක්රමයෙන් සිදු විය.
වානේ තන්තු දෙමුහුන් කණ්ඩායම (S15N02): විඛාදනය ආරම්භ වීමට පෙර, මෙම කණ්ඩායම සුවිශේෂී ලෙස ඉහළ ආරම්භක නම්යශීලී කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කළේය - වානේ තන්තු වල ආවේණික ඉහළ තද බවේ සෘජු ප්රතිඵලයකි. කෙසේ වෙතත්, දින 270 ලකුණ වන විට, වානේ තන්තු-ශක්තිමත් කරන ලද කොන්ක්රීට් කාර්ය සාධනයේ මූලික හා දැඩි ප්රතිවර්තනයකට භාජනය වී තිබුණි. පුළුල් මලකඩ හේතුවෙන්, එහි සමාන නම්යශීලී ශක්තිය රඳවා ගැනීමේ අනුපාතය 50.22% දක්වා පහත වැටුණි (එහි ශක්තිය ඵලදායී ලෙස අඩකින් අඩු කරයි); පසුකාලීන අවස්ථා වලදී, වෙනස් දේශීයකරණය වූ මලකඩ-ප්රේරිත ප්රසාරණ රටා සහ ඉරිතැලීම් පැහැදිලි විය.
III. අන්වීක්ෂීය ගැටුමක්: බැසෝල්ට් ස්ථායීව තිබියදී වානේ කඩා වැටෙන්නේ ඇයි?
ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂය (SEM) හරහා ග්රහණය කරගත් රූප, ද්රව්ය දෙක අතර කාර්ය සාධන අපසරනයේ මූලික ස්වභාවය කෙලින්ම හෙළි කරයි:
වානේ තන්තු වල ව්යසනකාරී අසාර්ථකත්වය: මුහුදු ජලය සහ ඔක්සිජන් වානේ සමඟ සම්බන්ධ වීම සඳහා කොන්ක්රීට් වල ඇති අන්වීක්ෂීය හිස්තැන් හරහා පහසුවෙන් විනිවිද යන අතර දැඩි විද්යුත් රසායනික විඛාදනයක් ඇති කරයි. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස රතු-දුඹුරු යකඩ මලකඩ පරිමාව එහි මුල් ප්රමාණය මෙන් 2 සිට 6.5 ගුණයක් දක්වා ප්රසාරණය වේ. මෙම අතිවිශාල අභ්යන්තර පීඩනය අවට සිමෙන්ති අනුකෘතියට එරෙහිව සෘජුවම "තල්ලු" කරයි, රේඩියල් ක්ෂුද්ර ඉරිතැලීම් ජාලයක් ජනනය කරයි. අභ්යන්තර හානිය තීව්ර වන විට, වානේ තන්තු සහ කොන්ක්රීට් අනුකෘතිය අතර බන්ධනය සම්පූර්ණයෙන්ම පිරිහෙයි; අවසානයේදී, බර පැටවීම යටතේ, තන්තු පහසුවෙන් පිටතට ඇද දැමීමට හෝ සම්පූර්ණයෙන්ම හෝ අර්ධ වශයෙන් ලිස්සා යාමට ඉඩ ඇත - එමඟින් ඒවායේ ව්යුහාත්මක පාලම් තද බව නැති වේ.
මෘදු අනුවර්තනය බාසල්ට් තන්තු: මුහුදු ජලයට නිරාවරණය වන විට බාසල්ට් තන්තු කිසිසේත්ම පරිමාව ප්රසාරණය වීමක් නොපෙන්වයි. Si-O-Si බන්ධන මෘදු ලෙස විසුරුවා හැරීම මගින් සංලක්ෂිත ඒවායේ ජල විච්ඡේදක ක්රියාවලිය අතිශයින් මන්දගාමී වේගයකින් සිදුවන අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස නැනෝ පරිමාණයෙන් සුළු, දේශීයකරණය වූ වලවල් සහ මතුපිට රළු වීමක් පමණක් සිදු වේ. අනුකෘතියට හානි කිරීමට වඩා, මෙම සියුම් මතුපිට රළු කිරීම ඇත්ත වශයෙන්ම තන්තු සහ අවට කොන්ක්රීට් අතර අන්තර් සම්බන්ධක ඝර්ෂණය වැඩි දියුණු කරයි.
තවද, කොන්ක්රීට් මිශ්රණ සැලසුම් බොහෝ විට සාම්ප්රදායික සිමෙන්ති අර්ධ වශයෙන් ප්රතිස්ථාපනය කිරීම සඳහා ෆ්ලයි අළු සහ ස්ලැග් වැනි කාර්මික අතුරු නිෂ්පාදන ඇතුළත් කරයි. මෙම ක්රමය නිෂ්පාදනය අතරතුර කාබන් විමෝචනය 27% කින් අඩු කරන අතර, එය කොන්ක්රීට් වල දිගුකාලීන ක්ෂාරීයතාව සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි. මෙය බාසල්ට් තන්තු සඳහා මෘදු, "ක්ෂාර-ප්රතිරෝධී ආරක්ෂිත කැප්සියුලයක්" ඵලදායී ලෙස නිර්මාණය කරන අතර, ඒවායේ ද්රාවණ අනුපාතය තවදුරටත් මර්දනය කරයි.
IV. ඉරිතැලීම් සමඟ ක්රියා කරනවාද? එය අනාගත හානි වළක්වා ගත හැකිය.
සැබෑ ලෝක ඉංජිනේරු යෙදුම් වලදී, ව්යුහාත්මක සංරචක අනිවාර්යයෙන්ම "තුවාල වූ" තත්වයන් යටතේ ක්රියාත්මක වේ. මෙම යථාර්ථය අනුකරණය කිරීම සඳහා, පර්යේෂණ කණ්ඩායම පරීක්ෂණ නිදර්ශක තුළ පළලින් 0.1 mm සිට 0.3 mm දක්වා වූ ක්ෂුද්ර ඉරිතැලීම් කෘතිමව ඇති කළේය:
වානේ තන්තු කාණ්ඩයේ, මෙම ක්ෂුද්ර ඉරිතැලීම් පැවතීම නිසා තෙතමනය ආතන්ය කලාපයට සෘජුවම ඇතුළු වීමට ඉඩ සැලසුණි; මෙය වානේ තන්තු වල පාලම් ධාරිතාව වේගයෙන් අහිමි වීමට සහ ද්රව්යයේ නම්යතාවයේ වේගවත් පහත වැටීමකට හේතු විය. සමජාතීය බහු-පරිමාණ බාසල්ට් තන්තු කාණ්ඩය, සියුම් තන්තු මගින් "ඇණ ගැසීමේ" සහ රළු තන්තු මගින් "ආතතිය" කිරීමේ සහජීවන ක්රියාව හරහා සාක්ෂාත් කර ගන්නා ලද 0.1 mm සිට 0.2 mm දක්වා ඉරිතැලීම් විවෘත කිරීමේ පරාසයක් තුළ සුවිශේෂී හානි ඉවසීම පෙන්නුම් කරයි. පෙර පවතින ඉරිතැලීම් 0.3 mm දක්වා පුළුල් වන විට පවා, ද්රව්යය ඉහළ මට්ටමේ නම්යශීලී-ආතන්ය බර-දරණ ධාරිතාවක් රඳවා ගනී, එමඟින් සමුද්ර ඉංජිනේරු යෙදුම්වල හානියට පත් ව්යුහයන් සඳහා ආරක්ෂිත සීමාව සාර්ථකව දීර්ඝ කරයි.
නිගමනය
"ජීවන චක්ර පිරිවැය (LCC)" සහ අඩු කාබන් පාරිසරික තිරසාරභාවය යන දෘෂ්ටිකෝණයන්ගෙන්, බාසල්ට් තන්තු ඒවායේ විශේෂිත ඇඳීමේ ක්රියාවලිය හේතුවෙන් තරමක් ඉහළ ආරම්භක ප්රසම්පාදන පිරිවැයක් දැරීමට සිදු වුවද, ඒවායේ සේවා කාලය පුරාවටම ඒවායේ "නඩත්තු-නිදහස්" ස්වභාවය සැලකිය යුතු දිගුකාලීන වාසි ලබා දෙයි. ව්යාපෘතියක මෙහෙයුම් කාලය තුළ - සාමාන්යයෙන් අවුරුදු 50 සිට 100 දක්වා පරාසයක - ඒවායේ භාවිතය නිතර අලුත්වැඩියා කිරීම් සහ විඛාදන විරෝධී ආලේපන යෙදීම හා සම්බන්ධ සැලකිය යුතු, අනපේක්ෂිත මුළු පිරිවැය ඉවත් කරනවා පමණක් නොව, ව්යුහාත්මක ස්වයං-බර සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි, එමඟින් ප්රවාහන වියදම් සහ විශාල පරිමාණයේ අක්වෙරළ ස්ථාපන යාත්රා සඳහා වරලත් ගාස්තු ඉතිරි වේ.
ව්යාපෘතියක ජීවන චක්රය පුරා කාබන් විමෝචනය අඩු කිරීම සහ ඉංජිනේරු ආරක්ෂාව සහතික කිරීම කෙරෙහි සමාන අවධානයක් යොමු කරන යුගයක, ගිනිකඳු පාෂාණවලින් නිර්මාණය කරන ලද මෙම "විඛාදන විරෝධී සන්නාහය" - හරස් මුහුදු ප්රවාහන සම්බන්ධතා සහ අක්වෙරළ සුළං බලාගාර වැනි සමුද්ර පිරිසිදු බලශක්ති ව්යාපෘති සඳහා ආරක්ෂිත සහ වඩාත් පරිසර හිතකාමී ආරක්ෂකයෙකු ලෙස මතුවෙමින් තිබේ.