בטון עצמי מייצג שינוי פרדיגמטי בחומרי בנייה, המציע את היכולת לתקן סדקים אוטונומיים כי באופן בלתי נמנע להיווצר עקב טעינה מכנית, מחזורי תרמיים, או כווץ.יכולת זו עצמית מרחיבה באופן משמעותי את חיי השירות המבניים ומפחיתה את עלויות תחזוקה. integral לפריסת מוצלח של בטון עצמי בקנה מידה גדול, עומסים הוא מפרישת פלדה.

הבנה של פלדה

פלדה מתחננת היא מוצר פלדה גבוה סטריאנט המשמש להחיל עומס דחוס מבנים קונקרטיים.זה בדרך כלל מורכב חוטים, סטרנדים, או ברים עשויים פלדה פחמן גבוהה כי כבר קר נסיגת או חום טיפול כדי להשיג דחיסות של עשרות כוח החל מ 1,860 עד 2,100 MPa - בערך 4 עד חמש פעמים חזק יותר מאשר גלגול מחדש עבור פלדה או חום לחץ על ידי לחץ קבוע (מחץ) לאחר לחץ ברור לחץ על ידי לחץ).

צורות נפוצות של פלדה מתחפרת כוללות:

  • (ב) ⁇ :0) ויקרא: "אדם" (ב') , חוטים קטנים, בדרך כלל 4-8 מ"מ בקוטר, המשמש באלמנטים לפני חתומות.
  • (ב) ⁇ :0) ,1 (ב) ,ב"ד) ,ב"ה, "ה-בשורה של חוטים" (למשל, 7-wire strand), המציעה יכולת כוח גבוהה יותר וחיבור טוב יותר.
  • (ב) ,0) ברים: ⁇ 1 (בלטינית: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תהליך הייצור כרוך בטיפול חום מבוקר וציור קר כדי להשיג את המיקרו הרצוי של מרטן או ביניט, מניב כוח גבוה ודוכסות נאותה. כדי להגן מפני קורוזיה, פלדה מתחוננת עשוי להיות מכוסה עם epoxy, galvanate, או בשימוש בשילוב עם ניכוי רמות מדויקות במהלך המתח הוא קריטי: over-receiveding יכול להיות נשלט על ידי פלדה, כמו חיתוך חומרים נמוך (i) כמו חיתוך פלדה 7.

מכניזם של הגשמה עצמית

לפני התגברות על תפקידה של פלדה מתחננת, חיוני להבין כיצד פועל תהליך הריפוי העצמי.תהליך הריפוי נופל בדרך כלל לשתי קטגוריות: ריפוי אוטומטי וריפוי אוטונומי.

ריפוי אוטומטי

ריפוי אוטומטי הוא נכס פנימי של חומרים מלטיים.כאשר טפסים סדק, מים ופחמן דו תחמוצת הפחמן מגיבים עם חלקיקים מלט לא ממוה כדי ליצור גבישים פחמן סידן, אשר ממלא את הסדקים.תהליך טבעי זה יעיל רק עבור סדקים צרים מאוד (בדרך כלל <05 מ"מ) ודורש אספקה קבועה של לחות.

ריפוי אוטונומי

כדי להתגבר על המגבלות של ריפוי אוטומטי, החוקרים פיתחו מערכות של חיקוי עצמי.

  • (FLT:0Microencapsulated Healing סוכנים: ibph:1 קפסולות המכילות סממנים פולימרים או דבקים מוטבעים בטון.כאשר סדק קרע את הקפסולות, הסוכן שוחרר ורפא, חותם הסדקים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) סגסוגת זיכרון של זיכרון (SMAs): veF1 ; Pre-sated SMA חוטים או סיבים מוגבלים חוזה כאשר מופעל על ידי טמפרטורה או זרם חשמלי, מושך סדקים סגורים.
  • רשתות התעופה (FLT:0)Vascular Structure: 1FLT:1 ערוצי הולו (מבנים, צינורות) מלאים סוכני ריפוי מוטבעים; סוכנים מועברים לסדקים דרך זרימת רשת.

לכל שיטה יש דרישות ספציפיות למרחב הפצח, תנאי הפעלה, והתאמה עם המטריצה הבטונית.הביצועים של המערכות הללו קשורים באופן אינטימי לגיאומטריה הפצח ולמצב הלחץ סביב הסדקים – שניהם מושפעים מאוד על ידי הפרה של פלדה.

תפקידה של Prestressing Steel ב- Enhancing Self-Healing

פלדה מתחננת ממלאת תפקיד רב פנים בתמיכה ולהגדיל את תהליך ההשמדה העצמי בטון.התרומות העיקריות הן סגר סדק, חלוקה מחדש של מתח, והפעלה של סוכני ריפוי.

קלקול קלקולק ו-Width control

אולי התרומה הישירה ביותר של פלדה מתחוננת היא היכולת שלה לשמור על סדקים סגורים בחוזקה.בחבר prestressed, הלחץ הדחוס המושרה על ידי הטיטים חייב להיות להתגבר לפני סדק יכול לפתוח. כאשר עומס רבייה עולה על הטרקציה, סדק יוזם, אבל ברגע העומסים מופחתים, ההתאוששות של פלדה נוטה כוחות את הסדקים יחד.

  • סדקים של Narrow (<0 מ"מ) חתומות יותר על ידי מנגנוני ריפוי אוטונומיים או אוטונומיים.
  • פרצופים הדוקים מספקים מגע אינטימי עבור סוכני ריפוי להתחבר ביעילות.
  • רוחב סדק מגביל את התוקפנות של כלורידים, sulfates, ולחות שעלולות לפלס הן את הבטון והן את הפלדה.

מחקרים ניסיוניים הראו כי דבורים קונקרטיות מתוחכמות מציגות רוחב בין שתי ל-3 פעמים קטנות יותר מאשר דבורים לא-מוגדרות תחת אותו עומס שירות.זה שיפר את השליטה בסדקים ישירות את היעילות של מערכות ריפוי חיידקיות ומפוכחות, אשר לעתים קרובות יש סף סדקים מקסימלי עבור איטום מוצלח.

הפצה מחדש ומניעת תעמולה

פלדה מתחננת לא רק סוגרת סדקים קיימים - זה גם מונע קידוד סדקים.הלחצים הדחוסים שהוצגו על ידי הטיטים ליצור שדה מתח חיובי המפנה עשרות אלפיים מתחים הרחק מטיפים סדק. זה מקטין את הגורם האינטנסיבי בטיפים סדקים, מעכב צמיחה נוספת סדק.ב בטון עצמי, זה קריטי כי התפשטות יכול לקרוע מרפא לפני הסוכן יכול לייצב את זה באופן מלא, היא מספקת את העבודה חיידקי, או לייצב אותם.

בנוסף, הנוקשות הגבוהה של פלדה מתחננת מבטיחה שגם לאחר צורה של סדקים, הדה-הבנה הכוללת של החבר נשאר מוגבל.תועלת השירות הזו חשובה במיוחד במבנים שבהם אובדן הנוקשות המושרה יכול להוביל לכישלון מוקדם לפני הריפוי מושג.

הפעלת סוכני ריפוי

במערכות מתקדמות של פיגור עצמי, פלדה מתחננת ניתן להנדס באופן פעיל לרפא.לדוגמה, נוטה חכמים משובצים עם חיישנים יכולים לזהות היווצרות סדק באמצעות שינויים ב-מתח או פליטה אקוסטית. Upon זיהוי, אות חשמלי או תרמי ניתן לשלוח כדי להפעיל סגסוגת זיכרון מוטבעת או לשחרר מעכב אשר יוזם פולימיזציה של סוכן ריפוי.

מנגנון הפעלה נוסף כרוך בשימוש של נטיעות מתחוללות מלא נוזלי ריפוי.כאשר סדק מגיע לדקט נוטה, נוזל דולף החוצה ומלא את הסדקים. מושג זה בהשראת מערכות פולשניות ביולוגיות הוכח בדבורים לאחר לחץ, שבו דפטן משותף מלא חלקית עם דוקטריסט שני-כיוינט.

יתרונות ויתרונות של שימוש ב-Prestressing Steel in Self-Healing Concrete

השילוב של פלדה מתחננת עם טכנולוגיה של השמדה עצמית מניב מגוון של יתרונות המשתרעים מעבר לסכום התרומות האישיות שלהם.

שיפור יכולת החיים בשירות מורחב

הסינרגיה בין שליטה פצח לבין עצמי מייצרת מבנים המתנגדים להשפלה הרבה יותר מאשר בטון קונבנציונלי. Narrow, סדקים סגורים היטב למנוע את התוקפנות של סוכנים אגרסיביים (כלורידים, מים, COFLT:02earFLT 1:0203) שגורמים להתמוטטות של פלדה משובצת ותגובה אלקלי-סיבית.

עלויות תחזוקה מופחתות ועלויות חיים-Cycle

המימוש העצמי מפחית באופן דרסטי את הצורך בבדיקה ותיקון.עבור מבנים מוכים כגון גשרים, מוסכי חניה ומבנים ימיים, שקשה ויקרים לגישה, זה מתורגם לחיסכון משמעותי.העלות הראשונית עבור שילוב עצמי או קיבולת של חומרים מצופים או ממנתחים יותר סוכנים (בדרך כלל 20-40% מעל הבטון) היא על ידי 50–80% בירידה של עלויות ייצור עצמיות ותחזוקתיות נוספות.

יתרונות סביבתיים וקיימות

[המבנה] ארוך יותר צורך פחות חומרי גלם לאורך זמן, מוריד את טביעת הרגל המגולמת של פחמן.הפניה עצמית יכולה להכפיל או משולשת את חיי השירות של מבנה, כלומר תחליפים וההריסה המשויכת מופרעת, יתר על כן, השימוש בפלדה מצמצם כבר את חומרת הראייה והפלדה בהשוואה לאימוץ הקונבנציונלי, ותרומתם להורדת COFLT2FLT033:2Fal Reductional Reductions:

שיפור ביצועים סטרקטיים תחת אירועים קיצוניים

כוח הבימוי העצמי המחמיר מבטיח כי גם אם סדקים נפתחים באופן נרחב, הם קרובים ל unloading, המאפשרים מנגנוני ריפוי לאטום את הנזק. בניגוד, כוח המתחזה גבוה מבטיח כי גם אם סדקים פתוחים באופן נרחב, הם קרובים על ידי unloading, המאפשר מנגנונים ריפוי כדי לאטום את הנזק. ניגוד, בניגוד, לא מוכן להפחתת כוח בטון עצמי מושכת לעתים קרובות חוויות קבוע כי מעכב ריפוי.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות ברורים, שילוב של פלדה עם בטון עצמי מציג כמה אתגרים שיש לטפל בהם לצורך יישום מעשי.

תאימות חומרית

(הסוכנים של שימור עצמי) חייבים להיות תואמים עם הסביבה אלקלליין של בטון ולא להתערב בקשר בין פלדה מתחננת לבין המטריצה הבטונית.לדוגמה, כמה סוכנים מרפאים עשויים להפחית את ה- pH המקומי, אשר יכול להאיץ את קורוזיה של פלדה גבוהה-העוצמה - מצב מסוכן במיוחד של בחירה של כימיה וציפוי: 1.101Fintial יש צורך ברזולוציה של מערכת הפעלה עצמית: 1.

טכניקות טימינג ותזמון

באלמנטים בעלי נטייה, פלדה מתחמת לפני הבטון הוא יצק. סוכני ההשמדה העצמי חייבים לשרוד את תהליכי הליכוד והטטוטה מבלי להיות מרוסק או מחוספס.עבור מערכות מחוסמות, זה דורש קפסולות חזקות כי קרע רק כאשר סטרק צורה.במבנה שלאחר לחץ, את הגזרות כי יש נטייה לטפל בזהירות במערכות הריפוי החיוניות של צינורות חלל כגון:

ביצועים ארוכי טווח וגמישות

היעילות ארוכת הטווח של הגשמה עצמית בטון מוכובש עדיין בחקירה.מחזורי ריפוי חוזרים עשויים להפיג את מאגרי הסוכן הריפוי, וכוח המחמיר עשוי להירגע עם הזמן בשל זחילה וצמצום של הבטון, צמצום יכולת הסדקים-closing בנוסף, הקשר בין פרצופים רפלקים יכול להיות חלש יותר מהקודד קונקרטי אם המוצר אינו מתאים באופן מושלם לתקני מרפאה, אך לא מקשה על ידי כך שאנשי אבטחה.

עלויות ו Scalability

בעוד שיתרונות העלות של מחזור החיים הם מבטיחים, העלות העליונה של בטון עצמי-ההמתחה נשאר גבוה יותר מאשר חלופות קונבנציונליות.העלות הנוספת של סוכני ריפוי, חיישנים חכמים, וציוד מתח מיוחד יכול להיות אסרטיבי עבור פרויקטים קטנים יותר. Scaling ייצור של סוכנים מלוכדים או תרבויות חיידקיות כדי לענות על הצרכים של גשר גדול או סכר הוא אתגר תעשייתי מתמשך.

פרספקטיבה וחדשנות עתידיים

התחום של בטון עצמי מודרך מתפתח במהירות, עם כמה חידושים באופק המבטיחים להתגבר על המגבלות הנוכחיות ולפתוח יכולות חדשות.

10דון חכם עם בניה-ב Sensing

חיישנים סיבים אופטיים בתוך או לצד נטייה פלדה מאפשרת ניטור בזמן אמת של זנים, טמפרטורה, היווצרות סדק.חיישנים אלה יכולים לספק משוב למערכת בקרה מרכזית כי באופן אוטונומי גורם ריפוי - למשל, על ידי העברת זרם חשמלי באמצעות חוטי זיכרון צורה לחוזה וסדקים קרובים, או על ידי משאבת סוכני ריפוי באמצעות רשתות vascular כגון "מערכות טרום" יכול להשתלב עם פלטפורמות תחזוקה חיזוי (IM) עבור מערכות תחזוקה.

צורת זיכרון Alloys כ-Prestressing Elements

ניקל-טיטאניום (NiTi) צורה של ⁇ זיכרון יכול ליצור מתחים גדולים של התאוששות כאשר מחומם, המציע אלטרנטיבה נוטה פלדה קונבנציונלי. ⁇ אלה יכול להיות pre-sמוגבל ומופעל על היווצרות סדק, מתן סגר פעיל ואפילו מתח עצמי - כלומר המבנה יכול להגדיל את רמת הטרמפ שלו לאחר נזק.למרות כיום יקר, שיפורים בייצור מחזור יכול לגרום ניטיונים קיימא עבור יישומים מיוחדים כגון רטרואקטיביות חלליות ותשתית.

סוכני ריפוי מבוססי ביולוגי ו- Self-Healing Grouts

(הדור הבא של מערכות ההשלמה עצמית נעות לעבר סוכנים ביולוגיים, שהם יותר בר קיימא ותואמים עם פלדה מתחננת.לדוגמה, משקעים קלקטיים הנגרמים מיקרוביאליים (MICP) יכולים להיות מותאמים לעבוד בתוך העוקץ של דוקטרקטים לאחר חתומה, לרפא את הירכיים הנטואנטים מאוד להגן על חוקרי הפלדה.

אופטימיזציה של Prestress Levels

קביעת רמת ההנעה האופטימלית עבור בטון עצמי מורכב, כמו זה כרוך חילופי סחר בין סף בקרה סדקים וריפוי הפעלה אלגוריתמים למידה מכונה מאומנים על נתונים גדולים ממבחנים ניסיוניים לנבא רוחבי סדקים, שיעורי ריפוי וביצועים ארוכי טווח.קודי עיצוב עתידיים עשויים לכלול כלים כאלה כדי להתאים אוטומטית את הכוחות המניעים המבוססים על מערכת אקלים ספציפי, וטעינה ההיסטוריה.

פיתוח וסטנדרטים

לאימוץ נרחב, קודים בנייה וסטנדרטים חייבים להיות מעודכנים כדי לכלול הוראות עבור קונקרטית-עצמית ארגונים כמו RILEM (International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials, Systems ומבנה) ו- ASTM מפתחים פרוטוקולים לבדיקת יעילות החיוב העצמי בחברות שלפני ההתערבות, מהנדסים יכולים לציין מראש ביטחון קונקרטי-העצמי עם, לנסח את הדרך לשימוש בבנייה המיונסטרונסטרומנטלית.

מסקנה

פלדה מתחזה היא הרבה יותר מאשר מרכיב מבני בטון עצמי - זה מאפשר פעיל השולט גיאומטריה סדק, מפיץ מחדש מתחים, ואפילו יכול לגרום תהליכי ריפוי.על ידי שמירה על סדקים צרים וסגורים בחוזקה, זה אופטימיזציה תנאים עבור שני מהלכים קונקרטיים וריפוי אוטונומי, המוביל מבנים עמידים יותר, דורש פחות תחזוקה, ויש להם טביעת רגל סביבתית נמוכה יותר, בעוד אתגרים עמידים, עמידות לטווח ארוך, כמו גם עלות, וגמישות מתמשכת, לטווח ארוך, מבנים יציבים, לטווח ארוך, כמו גם על פני מבנים יציבים, מבנים יציבים, כוח חיים, וחדשנות, לטווח ארוך, כוח המשיכה, לטווח ארוך, כמו גם על פני מבנים יציבים, כמו גם על בסיס פלדה, כמו גם על בסיס פלדה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, פלדה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, עם בנייה מעגלי, וחדשנות מעגלי, עמידות, וחדשנות, לטווח ארוך, עמידות, עמידות, לטווח ארוך, עם בנייה מעגלי, עמידות, עם מבנים יציב, כוח המשיכה, לטווח ארוך, כוח המשיכה, כוח המשיכה, עמידות, עמידות, עמידות, עמידות, עמידות, עמידות, לטווח ארוך, עמידות, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח המשיכה, כוח