Როგორ აძლევენ წყალს და ტენს სპეისერები?

Მასალის მეცნიერება: რატომ აღემატებიან არამეტალის სპეისერები ტენიან გარემოში

Პოლიმერ-კომპოზიტური ელექტროქიმიური სტაბილურობა მარილიან წყალში

Არამეტალის გამამყოფი სპეისერები დამზადებულია სპეციალური პოლიმერული კომპოზიტებისგან, რომლებიც მყარად წინააღმდეგდებიან ელექტროქიმიურ პრობლემებს ზღვის გარემოში. ლითონები ხშირად უარყოფითად ირეაგირებენ მარილიან წყალთან გალვანური რეაქციების გამო, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ჟანგი და დროთა განმავლობაში დაშლის პროცესი იწყება მთელი სტრუქტურის შესაბამისად. ამ პოლიმერულ ალტერნატივებს აქვთ მოლეკულური სტრუქტურა, რომელიც არ აძლევს შესაძლებლობას ქლორიდ-იონებს გადახვევას, რაც ბეტონის კონსტრუქციებში არმირების მასალისთვის მნიშვნელოვან პრობლემას წარმოადგენს. მას შემდეგაც კი, რაც დიდი ხანი იმყოფებიან წყალქვეშ, ისინი ინარჩუნებენ თავის ფორმას. კონტროლირებად გარემოში ჩატარებული გამოცდები, რომლებიც მოდელირებულია ნამდვილი ზღვის პირობების მიხედვით, აჩვენებს, რომ ამ სპეისერების სიცოცხლის ხანგრძლივობა წყალქვეშ გამოყენების შემთხვევაში მნიშვნელოვნად აღემატება ნახევარ საუკუნეს, როგორც უმეტესი მწარმოებლები აღნიშნავენ, თუმცა ზოგიერთი ექსპერტი კვლავ ეჭვქვეშ აყენებს იმას, შეესაბამება თუ არა ნამდვილი სამყაროში მიღებული შედეგები ლაბორატორიულ მონაცემებს.

Რატომ იკვრება გალვანურად დაფარებული მეტალის სპეისერები უფრო სწრაფად, ვიდრე არამეტალის ალტერნატივები მაღალი ქლორიდის მქონე ზონებში

Ცინკით დაფარებული მეტალის შპაიერები განსაკუთრებით სწრაფად იქნებიან გამოყენების უნარის დამხორცებული, თუ ისინი განთავსებული იქნებიან ისეთ ზონებში, სადაც მაღალია ქლორიდ-იონების შემცველობა, მაგალითად, სანაპირო ზოლებთან ახლოს ან ხიდებზე, სადაც გზის მარილი იკრიბება. დამცველი ცინკის ფენა საწყის ეტაპზე ნამდვილად იცავს ქვედა ფენის ფოლადს, მაგრამ მისი მოძრავი დამატავება სწრაფად მიმდინარეობს მაშინ, როდესაც ის მოხვდება მარილიანი წყლის წვეთებს ან სველ პირობებში. კვლევები აჩვენებს, რომ ასეთი შპაიერები დაჟანგვის მიმართ სამჯერ უფრო მეტ სიჩქარით იცვლებიან, ვიდრე შიდა რეგიონებში გამოყენებული მსგავსი შპაიერები. როდესაც ცინკის დამცველი ფენა საბოლოოდ ქრება, ნადუღური ფოლადი იწყებს რევის წარმოქმნას, რაც იზრდება და ბოლოს ბუშტუმის სტრუქტურის გატეხვამდე მიდის. არამეტალური ალტერნატივები სრულიად განსხვავებულად მუშაობს, რადგან ისინი დამზადებულია სპეციალური პოლიმერებისგან, რომლებიც ბუნებრივად წყლის შთანთქმას წინ უძღვრებიან (შთანთქმის მაჩვენებელი 0,8%-ზე ნაკლებია). ეს მასალები ასევე აფერხებს ელექტროქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც იწვევს კოროზიას. მარეობის ზონებში განხორციელებული ნამუშევრების ანალიზი ასევე აჩვენებს ნათელ მიმდევრობას: უმეტესობა მეტალის შპაიერების 7-დან 10 წლის შემდეგ საჭიროებს ჩანაცვლებას, მაშინ როდე პლასტმასის ვერსიები შეიძლება 20 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში უფლად მუშაობდეს.

Წყალგამძლე ინჟინერია: საფარები და ნანო-მოდიფიცირებული სპეისერის დიზაინები

Ჰიდროფობური სილან-სილოქსანის საფარი: კაპილარული შესვენების ეფექტიანობის 73%-ით ამაღლება

Ახალი ზედაპირის ინჟინერიის ტექნიკები სპეისერებს უფრო კარგად უზრუნველყოფს მოწყობილობას, როდესაც ისინი თბოტევად გარემოში აღმოჩნდებიან. უახლესი ჰიდროფობური საფარები, რომლებიც შედგენილია სილანისა და სილოქსანისგან, ქმნიან მიკროსკოპულ ბარიერებს მოლეკულურ დონეზე, რომლებიც წყალს გადაადგილებენ, ნაცვლად იმისა, რომ მას თავის ადგილას დატოვონ. ეს ნიშნავს, რომ ბევრად ნაკლები წყალი შთანთქმება მასალებში მიკროსკოპული არხების გასწვრივ, რომლებსაც კაპილარებს ვუწოდებთ. წლის ბოლოს გამოქვეყნებული მონაცემების მიხედვით, შენობის გარსის კვლევის ანგარიშში, ასეთმა სპეციალურმა საფარებმა მასალების წყალგამჭედვადობის წინააღმდეგ წინააღმდეგობა დაახლოებით ოთხი მესამედით გაზარდა ჩვეულებრივ დამუშავებული ზედაპირების შედარებით. რას ნიშნავს ეს საკეთილდღეოდ? ნაკლები მარილი და მტვერი იკრიბება ბეტონის კონსტრუქციებში, რაც ხანგრძლივად აძლევს ხიდებს მდგრადობას, იცავს სანაპირო კედლებს ეროზიისგან და ამყარებს სათავსოებისა და სხვა დამალული სამუშაოების მთლიანობას, სადაც ტევადობა ყოველთვის პრობლემას წარმოადგენს.

Ნანო-მოდიფიცირებული პოლიპროპილენის სპეისერები: წყლის შთანთქმა შემცირდა <0.8%-მდე (მიმართულებით 4.2% საშუალოს)

Მასალების მეცნიერებაში უახლესი გადატვირთვები მასალებს ნანო დონეზე მოდიფიკაციის წყალობით მნიშვნელოვნად უფრო მედეგს ხდის ტენის მიმართ. როდესაც მწარმოებლები პოლიპროპილენში ჩასვამენ მცირე სილიციუმის ნაწილაკებს, ისინი ქმნიან ზედაპირებს, რომლებიც წყალს საკმაოდ კარგად გადაადგილებენ. წყლის შთანთქმა მცირდება 0,8%-მდე, რაც დაახლოებით ხუთჯერ უკეთესია ძველი მასალების შედარებით, რომლებიც ტიპიურად შთანთქავდნენ დაახლოებით 4,2%-ს. 2024 წლის ASTM-ის დასკვნები ადასტურებს ამ მონაცემებს. ეს სპეციალურად დამუშავებული მასალები მდგრადი რჩება, მაშინაც კი, თუ გრძელი პერიოდის განმავლობაში წყლის წნევას ექვემდებარება. ისინი ასევე აკმაყოფილებს ASTM C1712 სტანდარტის მიერ დადგენილ ყველა მოთხოვნას იმ პროდუქტებისთვის, რომლებიც უნდა იმუშაონ წყლის ქვეშ ან სველ გარემოში.

Ამ ორმაგმა სტრატეგიამ — ზედაპირის ინჟინერიამ და მასალის მთლიანი მოდიფიკაციამ — მიიღო სპეისერები, რომლებიც მოძრავების ზონებში, საყოფაცხოვრებო ნაგავის მოედნებში და სხვა მაღალი ტენიანობის გარემოში უკომპრომისოდ მუშაობენ.

Რეალური სამყაროს დადასტურება: სპეისერების გრძელვადიანი მუშაობის შედეგები წყლის ქვეშ და დედამიწის ქვეშ გამოყენებისას

Ჰონგ-კონგ–ჯუჰაი–მაკაო ხიდი: ბეტონის შპაიერების 8-წლიანი საველე ექსპლუატაცია ზღვის გარემოში

Ჰონგ-კონგ-ჯუჰაი-მაკაოს ხიდი არის მყარი დამტკიცება იმის შესახებ, თუ როგორ უძლებენ არამეტალის შპაიერები მკაცრ ზღვის გარემოს. 2018 წელს გახსნიდან მოყოლებული, ამ პოლიმერული კომპოზიტური შპაიერები, რომლებიც წყალქვეშ მდებარეობს, მუდმივად არიან ქლორის მაღალ დონეზე (დაახლოებით 35,000 ნაწილი მილიონში), მუდმივი მთვარის მოქმედებისა და მყარი მარილიანობის ზემოქმედების ქვეშ. რამდენიმე წლის შემდეგ ჩატარებულმა შემოწმებმა აჩვენა, რომ კოროზიის ნებისმიერი ნიშანი არ არსებობს და ხიდის მხარდამჭერ სტრუქტურებზე 50 მმ ბეტონის დაფარვა მთელი დროის განმავლობაში უცვლელი რჩება. ეს სიტუაცია საგრძნობლად განსხვავდება იმისგან, რაც მოხდა ლაბორატორიულ პირობებში ჩატარებულ მსგავს ტესტებზე მეტალის ალტერნატივების შემთხვევაში, როდესაც ისინი ბევრად ადრე დაიწყეს ნაღვლის გამოჩენა. აქ რასაც ვხედავთ, ინჟინრებს უზრდის ნდობას ამ მასალების გამოყენების მიმართ სხვა სანაპირო ინფრასტრუქტურის პროექტებში, რომლებიც მსგავს გამოწვევებს უბრუნდებიან.

• შემცირებული წნევის 98%-ის შენარჩუნება რვა წლის განმავლობაში გამოვლენის შედეგად
• <0,5 მმ-იანი განზომილების ცვალებადობა წყლიანი და შემშრალი ციკლების მიუხედავად
• Ქვაბის და იზოლატორის საერთო ზედაპირზე ქლორიდების შეღწევის არსებობა არ გამოივლინა

Განზომილებითი სტაბილურობა ჰიდროსტატიკური წნევის ქვეშ: შეესაბამება ASTM C1712 სტანდარტს საძირკვლის ინფრასტრუქტურისთვის

Დამალული ინფრასტრუქტურისთვის იზოლატორებმა უნდა შეაჩერონ დეფორმაცია მუდმივი ჰიდროსტატიკური დატვირთვის პირობებში. მკაცრი ტესტირება ASTM C1712-ის მიხედვით ადასტურებს, რომ არამეტალის იზოლატორები შეინარჩუნებენ განზომილების მნიშვნელოვან დაშვებებს წნევის 15 მეტრიანი წყლის სვეტის ტოლი წნევის დროს. ვალიდაციის შედეგები შეიცავს:

• ±0,2% მოცულობითი გაფართოება 500 საათიანი წნევის ციკლის შემდეგ
• არმატურის განლაგების დაშვებებთან 100%-იანი შესაბამისობა ჩაძირული გვირაბის სეგმენტებში
• Ქვაბის და იზოლატორის საერთო ზედაპირზე წყლის გამჭიდროვების არსებობა არ გამოივლინა

Ეს შედეგები ადასტურებს საიმედო გრძელვადიან სიმუშაოს სამუშაოს წყალგამომცდელი სისტემებში, ზღვის მილებში და სხვა წნევით დატვირთულ გარემოში — სადაც განზომილებითი სტაბილურობა პირდაპირ ახდენს ზემოქმედებას კონსტრუქციის მთლიანობაზე და უზრუნველყოფს საგეგმო ვადის მთლიანობას.

Ხშირად დასმული კითხვები

• Რატომ უპირატესობენ არამეტალიკურ შპაისერებს ლღობის გარემოში მეტალის შპაისერებს?

  Არამეტალიკური შპაისერები, რომლებიც დამზადებულია სპეციალური პოლიმერული კომპოზიტებისგან, უკეთ წინ უძღვრებიან ელექტროქიმიურ რეაქციებსა და ქლორიდ-იონებს, ვიდრე ლითონები, რაც ხელს უშლის კოროზიას და სტრუქტურულ დეგრადაციას ლღობის პირობებში.

• Როგორ ამაღლებს ჰიდროფობური საფარი შპაისერის საშენ თვისებებს?

  Ჰიდროფობური საფარი, როგორიცაა სილანის და სილოქსანის საფარი, მოლეკულურ დონეზე წყალს გადაადგილებს, რაც მასალებში წყლის შთანთქმას ამცირებს და მათ მთლიანობას გრძელავს.

• Რა უპირატესობები აქვს ნანომოდიფიცირებული პოლიპროპილენის შპაისერებს?

  Ამ შპაისერებს მნიშვნელოვნად შემცირებული აქვთ წყლის შთანთქმის მაჩვენებელი ჩაშენებული სილიციუმის ნაწილაკების წყალობით, რაც უზრუნველყოფს მათ უმეტეს წყლის მიმართ წინააღმდეგობას ტრადიციულ მასალებთან შედარებით.

• Დადასტურებულია თუ არა არამეტალიკური შპაისერები რეალური პირობებისთვის?

  Დიახ, კვლევები და რეალური პროექტები, როგორიცაა ჰონგ-კონგ–ჟუჰაი–მაკაოს ხიდი, აჩვენებს, რომ არამეტალის შპაისერები შეძლებენ სტრუქტურული მთლიანობის შენარჩუნებას და კოროზიის წინააღმდეგ წინააღმდეგობის გაწევას საზღვაო სისხლიან გარემოში.