Истражувачи развиваат пластична арматура како поодржлива алтернатива на челикот

Армираниот бетон е алфа и омега на градежната индустрија. Челикот се покажа како исклучително ефикасен материјал за армирање на бетон, толку многу што повеќе од 20% од речиси две милијарди тони челик произведен годишно во светот се користи токму за арматура.

Сепак, и покрај неговата ефикасност, челикот има голем број недостатоци. Прво, скап е, тежок, подложен на корозија, а покрај тоа, производството на челик има голем еколошки отпечаток.

Поради ова, истражувачите со години развиваат алтернативни материјали за армирање, како што се полимери зајакнати со стакло или јаглеродни влакна. А што е со пластиката?

Фокусот не бил само на материјалот, туку и на обликот на арматурата

Истражувачи од Универзитетот во Шаржа се свртеле кон многу подостапен, но помалку очекуван материјал – полилактична киселина (PLA), вид на биопластика што често се користи во 3Д печатењето. Сепак, фокусот на студијата не бил само на материјалот, туку и на обликот на арматурата, пишува Alpha Galileo.

Цилиндричните шипки се стандард со децении, како кај челикот, така и кај неговите алтернативи. Сепак, едно од клучните прашања на кои истражувачите се обиделе да одговорат било што се добива со промена на геометријата на арматурата.

Со помош на 3Д печатење, произвеле рамни плочести елементи, како и брановидни, назабени и триаголни форми проектирани да постигнат подобра адхезија на бетонот и поефикасен пренос на напрегање. Потоа овие форми ги споредиле со класичните прави PLA шипки.

Резултатите покажале дека неконвенционалните геометрии значително ги надминале традиционалните форми.

„Плочите се поефикасни од шипките. Гредите армирани со PLA плочи достигнаа до два пати поголемо максимално оптоварување и апсорбираа до пет пати повеќе енергија во споредба со оние со едноставни PLA шипки. Поголемата површина на плочите овозможи многу посилно врзување за бетонот“, објасни д-р Мухамед Џунаид, раководител на истражувањето.

Брановидни и триаголни форми го подобриле однесувањето по појава на пукнатини

Студија објавена во списанието Construction and Building Materials исто така покажала дека триаголните и брановидните форми значително ја подобруваат способноста на гредата да издржи напрегања по појавата на пукнатини.

„Овие назабени форми дејствуваат како заби, постигнувајќи механичка адхезија со бетонот и спречувајќи пролизгување на арматурата.“

Во споредбата на различни PLA форми, плочестите и брановидните елементи покажале значително подобри резултати од класичните PLA шипки. Кога станува збор за споредба со челикот, истражувачите откриле дека комбинацијата од форми во вид на триаголни брановидни плочи била најефикасна.

Бетонот армиран со овие елементи достигнал иста еластичност како бетонот зајакнат со челик, додека примероците постигнале речиси 80% од цврстината на свиткување на гредите зајакнати со челик, што претставува значаен резултат со оглед на дополнителните предности на PLA материјалот.

Потенцијал на поодржлива алтернатива за одредени примени

Челикот се користи во градежништвото повеќе од еден век и веројатно нема да биде заменет наскоро. Сепак, ова истражување укажува на потенцијалот на поодржливи алтернативи за одредени видови примени.

PLA е биоразградлив, отпорен на корозија и значително полесен од челикот, додека дополнителна предност претставува можноста за прецизно прилагодување на обликот преку 3Д печатење.

Важно е да се напомене дека истражувањето е спроведено на прототипови со мали размери, па затоа ќе бидат потребни дополнителни испитувања пред евентуална поширока примена во градежната пракса.