Как издържат разпорките на вода и влага?

Материалознание: защо неметалните разпорки се представят по-добре във влажни среди

Електрохимическа стабилност на полимерно-композитни материали в морска вода

Неметалните разпорки са изработени от специални полимерни композити, които понасят много добре електрохимичните проблеми в морски условия. Металите имат склонност да реагират неблагоприятно със солената вода чрез галванни реакции, за които всички знаем, което води до ръжда и в крайна сметка разрушава цялата конструкция с течение на времето. Тези полимерни алтернативи имат молекулярен състав, който просто не позволява на хлоридните йони да преминават през тях — проблем, който е сериозен при армировките в бетонни конструкции. Освен това запазват формата си дори след дълго стоене под вода. Тестове, проведени в контролирани среди, имитиращи реални океански условия, показват, че според повечето производители тези разпорки могат да служат значително повече от половин век в подводни приложения, въпреки че някои експерти все още оспорват дали реалната производителност ще отговаря напълно на лабораторните резултати.

Защо галванизираните метални разпорки корозират по-бързо от неметалните алтернативи в зони с високо съдържание на хлориди

Металните разпорки, покрити с цинк, имат тенденцията да се повреждат значително по-бързо, когато се поставят в зони с високо съдържание на хлоридни йони, например близо до крайбрежия или на мостове, където се натрупва пътна сол. Защитният цинков слой първоначално помага да се предпази стоманата отдолу, но бързо се износва при излагане на морска мъгла или влажни условия. Проучвания показват, че тези разпорки корозират с около три пъти по-висока скорост в сравнение с подобни такива, използвани във вътрешни райони. Когато цинковата защита окончателно отслабне, голата стомана започва да ръждясва, като ръжда се разширява и в крайна сметка напуква заобикалящите бетонни конструкции. Алтернативите от неметални материали работят по съвсем различен начин, тъй като са изработени от специални полимери, които естествено съпротивляват абсорбирането на вода (по-малко от 0,8% абсорбция). Тези материали също спират електрохимичните реакции, причиняващи корозия, още в зародиш. При изследване на реални инсталации в приливни зони се наблюдава ясна картина: повечето метални разпорки трябва да се подменят на всеки 7 до 10 години, докато пластмасовите варианти продължават да функционират правилно и след над двадесет години експлоатация.

Инженерство с висока водонепропускливост: покрития и нано-модифицирани конструкции на разстоятелите

Хидрофобни силан-силоксанови покрития: повишаване на ефективността на капилярния бартиер с 73%

Нови техники за обработване на повърхности правят разпорките да работят значително по-добре при влага. Последните хидрофобни покрития, изработени от силан и силоксан, създават микроскопични бариери на молекулярно ниво, които отблъскват водата, вместо да я задържат. Това означава, че много по-малко вода прониква в материалите чрез микроскопичните канали, които наричаме капиляри. Според тестове, публикувани в прошлогодишния доклад „Проучване на строителната обвивка“, тези специални покрития увеличават устойчивостта на материалите срещу проникване на вода с около три четвърти в сравнение с обикновените необработени повърхности. Какво означава това всъщност за строителството? По-малко сол и прах се натрупват вътре в бетонни конструкции, което удължава живота на мостовете, предпазва морските стени от ерозия и запазва цялостта на тунели и други подземни съоръжения, където влагата винаги е проблем.

Разпорки от полиетилен, модифициран с наночастици: абсорбция на вода намалена до <0,8% (средно 4,2%)

Скорошни пробиви в материалознанието направиха материалите значително по-устойчиви на влага благодарение на модификации на нано ниво. Когато производителите внедряват микроскопични частици от силика в полипропилен, се създават повърхности, които изключително добре отблъскват водата. Влагопоглъщането намалява до под 0,8%, което е около пет пъти по-добре в сравнение с по-старите материали, които обикновено абсорбират около 4,2%. Докладът на ASTM от 2024 г. потвърждава тези резултати. Тези специално обработени материали остават стабилни дори при продължително въздействие на водно налягане. Те също така отговарят на всички изисквания, установени от стандарт ASTM C1712 за продукти, предназначени за работа под вода или във влажни среди.

Тази двойна стратегия — инженерство на повърхността и модификация на основния материал — осигурява разпорки с ненамалена производителност в приливни зони, съоръжения за преработка на отпадъчни води и други среди с високо съдържание на влага.

Практическо потвърждение: дългосрочна експлоатационна годност на разпорки при потопени и подземни приложения

Мост Хонконг—Жухай—Макао: 8-годишна полева ефективност на бетонни разстоятелни пръстени при морско въздействие

Мостът Хонконг-Жухай-Макао е ясен пример за това колко добре не-metalните разстоятелни пръстени издържат на сурови морски условия. След като бе открит през 2018 г., тези разстоятелни пръстени от полимерен композит, намиращи се под вода, са изложени на постоянно въздействие на морска вода, редовни приливи и отливи, както и на концентрации на хлориди, значително над нормалното — около 35 000 части на милион. Инспекциите след няколко години показват напълно липса на корозия, а бетонното покритие от 50 мм остава непокътнато по всички опори на моста. Това е в пълно противоречие с резултатите от подобни тестове с метални алтернативи в лабораторни условия, при които те започват да показват язвички много по-рано. Наблюдаваното дава на инженерите увереност при използването на тези материали в други прибрежни инфраструктурни проекти, изправени пред подобни предизвикателства.

• 98% запазване на натисковата якост след осем години въздействие
• <0,5 мм разлика в размерите въпреки многократно напояване и изсушаване
• Липса на измеримо проникване на хлориди на интерфейсите бетон-разделител

Стабилност на размерите под хидростатично налягане: съответствие с ASTM C1712 за подземни инфраструктури

За заровени инфраструктури разделителите трябва да устояват на деформации при продължителни хидростатични натоварвания. Строги изпитвания по ASTM C1712 потвърждават, че неметалните разделители запазват критичните размерни допуски, когато са изложени на налягане, еквивалентно на воден стълб от 15 метра. Резултатите от валидирането включват:

• ±0,2% обемно разширение след 500-часово циклиране под налягане
• 100% съответствие с допуските за позициониране на арматурата в потопени тунелни сегменти
• Липса на образуване на пътища за протичане на вода на интерфейсите бетон-разделител

Тези резултати потвърждават надеждна дългосрочна производителност в пречиствателни станции за отпадни води, подводни тръбопроводи и други среди под налягане – където стабилността на размерите директно предотвратява структурни повреди и осигурява цялостността за проектния срок на служба.

Често задавани въпроси

• Защо не-metalните разпорки се предпочитат пред металните във влажни среди?

  Не-металните разпорки, изработени от специални полимерни композити, по-добре устояват на електрохимични реакции и хлоридни йони в сравнение с метали, като по този начин предотвратяват корозия и структурно разрушаване при влажни условия.

• Как хидрофобните покрития подобряват работата на разпорките?

  Хидрофобните покрития, като тези от силан и силоксан, отблъскват водата на молекулно ниво, намалявайки абсорбцията на вода в материалите и удължавайки тяхната цялостност.

• Какви предимства предлагат нано-модифицираните полипропиленови разпорки?

  Тези разпорки имат значително намалени скорости на абсорбция на вода поради вградените силицови частици, което осигурява по-голяма устойчивост към влага в сравнение с традиционните материали.

• Валидирани ли са не-металните разпорки за приложение в реални условия?

  Да, проучвания и реални проекти, като моста Хонконг–Жъхай–Макао, показват, че неметалните разпорки могат да запазят структурната цялост и устойчивостта срещу корозия в сурови морски среди.