Beton se već dugo koristi kao građevinski materijal zbog svoje visoke tlačne čvrstoće, dobre izdržljivosti i niske cijene. Međutim, dobro poznata Ahilova peta je njegova krhkost i ograničena zatezna čvrstoća. To je riješeno prilično praktično prije jednog stoljeća korištenjem armaturnih šipki (armatura) od čelika na zateznoj strani betonskih konstrukcija. Čelična armatura funkcionalno je učinkovita i relativno jeftina, tako da čini dobar posao u većini slučajeva. Međutim, čelična armatura ima svoju slabost: osjetljivost na koroziju (oksidaciju) kada je izložena soli, agresivnim kemikalijama i vlazi. Kako korodira, čelična armatura bubri i povećava vlačno opterećenje na betonu, koje počinje puknuti i propadati, stvarajući otvore koji dovode do daljnjeg i bržeg propadanja čelika i betona. To zahtijeva skupe popravak i održavanje, a ako im se dozvoli da napreduju dovoljno daleko, to može ugroziti integritet strukture. Tijekom desetljeća uvedeni su brojni premazi i penetranti koji pomažu u uklanjanju vlage iz betona, a sam armatura nadograđen je epoksidnim premazima ili upotrebom nehrđajućeg čelika. No, nije uvijek moguće dugoročno spriječiti koroziju. Nadalje, sklonost čeličnim armaturama za provođenje električnih i magnetskih polja čini ga nepoželjnim u betonu koji je specificiran za određene potrebe proizvodnje energije, medicinske / znanstvene slike, nuklearne i električne / elektroničke primjene.
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, stupovi, pregrade, kanali, offshore platforme, bazeni i akvariji. Također je zaštićen od cestovne soli i drugih kemikalija od smrzavanja, što ga čini trajnijim i manje intenzivnim održavanjem izbora za prometnice i mostove, parkirne konstrukcije, piste za aerodrome, zapreke za Jersey, potporne zidove i temelje, pločnike, 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, tvornicama celuloze i papira, 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, pa je to dobra protuteža betonu visoke tlačne čvrstoće. Također pruža izvrsnu otpornost na umor, što ga čini pogodnim za ciklična opterećenja (poput onih na cestama i mostovima). Nadalje, složeni armatura je jedna četvrtina težine čelika koji se usporedi. Ovdje su brojne praktične prednosti. Manje je habanja građevinskih radnika koji ga moraju nositi i montirati, a manje je potreba za dizalicama i drugom teškom dizalicom. Lako se reže uobičajenim alatima za rezanje, bez oštećenja listova pile. Moguće je izvući više armatura po opterećenju kamiona bez prekoračenja zakonskih ograničenja. Za mostove i slične građevine, veći omjer čvrstoće i težine pruža ili veću nosivost za određenu konstrukciju 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 okolišno osjetljivim područjima 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 munje ili ometati rad obližnjih električnih uređaja. To ga čini sigurnijim izborom u topionicama za topljenje aluminija i bakra, nuklearnim elektranama, specijaliziranim vojnim strukturama, aerodromskim kulama, električnim i telefonskim prijenosnim tornjevima, šupljinama s električnom ili telefonskom opremom, bolnicama s opremom za magnetsku rezonancu (MRI) i naplatnim cestama. senzorski nizovi i kabine za prikupljanje. Budući da je kompozit ojačan staklom jednako loš u toplinskom prijenosu, može biti od koristi za održavanje kontrole klime u zgradama, palubama i podrumima.
Iako su početni troškovi kompozitnih armira općenito veći od standardnih čeličnih armira i približno 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 koji obično zahtijevaju česte popravke i održavanje ili ako 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 pojačanjem ugljičnih 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 to se zapravo nije pokrenulo, podsjeća on, sve dok nisu razvijene specifikacije i objavljene za složeni armatur u kasnim 1990-ima. Busel, direktor ACMA-ove inicijative za rast kompozita, bio je 12 godina tajnik, a potom i predsjednik Odbora američkog betonskog instituta (ACI, Farmington Hills, Michich), Odbor 440 - FRP Reinforcement, za vrijeme dok je ta grupa razvijala svoje revolucionarne specifikacije i dizajn vodič za FRP armaturu.
"Dolazak do proizvoda koji nisu podržani testiranjem i istraživanjem jednostavno ne djeluje s inženjerima građevine", objašnjava Busel. "Potrebno je puno podataka da ih uvjerimo, a za dobivanje im treba vremena." S obzirom na tu stvarnost, Odbor 440 osnovan je početkom 1990-ih i trebalo mu je skoro jedno desetljeće da razviju prvo izdanje, objavljeno 1999., ažurirano 2006., a drugo ažuriranje zakazano je 2012. "Sada imate standarde koje arhitekti, inženjeri , a izvođači radova mogu uložiti u svoje planove na globalnoj razini, "kaže Busel, napominjući kako se" ACI 440.1R pokazao kao jedan od najpoznatijih i najbolje korištenih vodiča s specifikacijama u svijetu i definitivno je vrijedan cijelog posla. "
"ACI 440 bio je izuzetno dinamična i aktivna povezanost", primjećuje Buselov dugogodišnji kolega Doug Gremel. "Nigdje u svijetu nismo diskriminirali nijedno istraživanje. Ako to možemo preuzeti i uključiti ga u svoje kodove, to i radimo. " Gremel - direktor nemetalne armiranja u Hughes Brothers Inc., direktor podružnice HughesAslan Pacific Ltd.(obojica iz Sewarda, Neb.) i predsjedatelja upravnog odbora u Omahi, kompozitni izolirani betonski sustavi sa sjedištem u Neb-u.
Unatoč ovom narastajućem području znanosti i iskustva sredinom do kraja 1990-ih, rast upotrebe FRP armature bio je spor. Prva američka instalacija pojavila se tek 1996. godine na mostu McKinleyville / Buffalo Creek u okrugu Brooks, W. Va. FRP, napokon stekla vuču u Sjevernoj Americi nakon što je uključena u kanadski kod mosta autoceste, gdje je postala zadano rješenje za suočavanje s korozijom uzrokovanom kanadskim oštrim vremenskim prilikama. To je, pak, dovelo do rada Američkog udruženja državnih dužnosnika za autoceste i promet (AASHTO) na razvoju naočala za uporabu staklenih FRP (GFRP) betonskih paluba i prometnih ograda. Od tog trenutka, inženjeri i tehničari Ministarstva prometa (US) imali su vlastiti projektni vodič koji je zajedno s 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 proizvodnji, kao dokaz da bilo koji" mlinski "mlaz armature zadovoljava ili premašuje svojstva koja se nazivaju ASTM standardima", kaže on. "Radimo testove modula zatezanja i deformacije na svakoj seriji koju radimo, baš kao i čelični."
Napredak civilne inženjerske građevine 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, sljedeću generaciju kompozitnog armiranja učinili mnogo privlačnijom alternativom čeliku ,
