Зөөлнийг ус, чийгийг яаж тэсвэрлэх вэ?

Материал судлал: Яагаад металл бус зөөлнүүд чийглэг орчинд илүү сайн ажилладаг вэ

Далайн усанд полимер-найрмалын электрохимийн тогтвортой байдал

Металл бус зайны хэмжигчид нь далайн орчин дахь цахилгаан химийн асуудлуудын эсрэг маш сайн тэсвэртэй, тусгай полимерийн нийлмэл бодисоос бүтдэг. Металл нь бидний мэдэж буй гальваник урвалуудын дагуу давстай усны эсрэг муу урвалд ордог бөгөөд иймд зэвэрдэг ба цаг соёр болгоноор бүтэн бүтэц задардаг. Эдгээр полимерийн оронд олгох материалууд нь бетон бүтэц дахь тусгал стерженьд ихэвчлэн гардаг хлорид ионуудыг нэвтрүүлдэггүй молекуллаг бүтэцтэй байдаг. Үүнээс гадна, усанд удаан хугацаагаар байрших үед ч хэлбэрээ хадгалж чаддаг. Хяналттай орчинд туршилт явуулахад жинхэнэ далайн нөхцлийг тусгаж, ихэнх үйлдвэрлэгчдийн хэлснээр эдгээр зайны хэмжигчид ус доор хэрэглэхэд 50 гаран жилээс илүү үргэлжлэх чадвартай байдаг боловч зарим мэргэжилтнүүд одоогоор бодит ертөнцийн ажиллагаа лабораторийн үр дүнг яг тааруулах эсэхэд санаа зовж байна.

Яагаад хлортой их бүс нутагт гальванизацид орсон металл зайны хэмжигчид металл бус хувилбаруудаас илүү хурдан зэвэрдэг вэ

Зэсэн зай тавагчид хлорид ион бүхий орчинд, жишээ нь элсэрхэг газар, замын давс цугладаг газар болон аргамж дээр хурдан хугацаа дуусдаг. Хамгаалалтын зэсний давхарга анхны үед болтлоо доод талын гангийн эсрэг хамгаалдаг ч далайн усны түймэр эсвэл чийглэг орчинд хурдан элэгддэг. Судалгаа нь ингэсэн зай тавагчид гадаадынхнаасаа гурван дахин хурдан идэгддэгийг харуулсан. Зэсний хамгаалалт эцэст нь задарч дуусах үед нь гол ган нь хөөсөн цоорч, ингэснээр бетон бүтээц трещин рүү хүртэл үүсгэдэг. Металл бус оронд нь хэрэглэх материалыг ялгаатайгаар ашигладаг нь ус шингээх чадвар багатай (0,8%-иас бага) тусгай полимерээс бүрддэг. Эдгээр материалын тусламжтайгаар коррозийг үүсгэдэг цахилгаан химийн урвалыг бүрэн зогсоодог. Далайн түвшинд суурилуулсан жишээнд илэрхий харагдаж буй зүй тогтол нь ихэвчлэн металлаг зай тавагчдыг 7-10 жил тутамд солих шаардлагатай бол, харин шилжүүсэн хувилбар нь хориотойгоор хэрэглээний 20 гаруй жилийн дараа ч сайн ажиллаж байна.

Усны эсэргүүцэлтэй инженерийн шийдэл: Хучилтууд ба Нано-засварласан зайны дизайн

Гидрофобик силан-силоксан хучилт: Капилляр хугарлын үр дүнт чадавхыг 73%-иар нэмэгдүүлж байна

Шинэ гадаргуугийн инженерчлэлийн аргууд нь зайгаар барьдаг элементүүдийг чийгшилтэнд илүү сайн тэсвэртэй болгох болсон. Силан, силоксаны суурьтай хамгийн сүүлийн үеийн гидрофоб хучилтууд молекул түвшинд жижиг саатуулагч үүсгэж, усыг дотор нь оруулахгүй, харин түүнээс зайлсхийлгэдэг. Энэ нь бидний капилляр гэж нэрлэдэг микроскопик хоолойнуудаар материалын дотор ус шингэх хэмжээг ихэд багасгадаг гэсэн үг юм. Өнгөрсөн жилийн Барилгын бүрхэвчийн судалгааны тайлангийн судалгаанд нийтлэгдсэн тестийн дагуу эдгээр онцгой хучилтууд нь ердийн цэвэрлээгүй гадаргуунд ус нэвтрэхийг тэсвэрлэх чадварыг дөрөвний гурваар сайжруулдаг. Энэ нь барилгын хувьд юуны учир вэ? Бетон бүтээвэрт давс, бохирдлын бутархай багасаж, цутгалт барилга илүү удаан зогсох, далайн хана элэгдлээс хамгаалагдах, чийгшил үргэлж асуудал болдог газрын доорх тоннель болон бусад бүтээврийн бүхэл бүтэн байдлыг хадгалж өгдөг.

Нано-засварласан полипропилен зайгаар барьдаг элемент: ус шингээлт <0.8% (буюу 4.2% суурин үзүүлэлттэй харьцуулахад)

Материалын шинжлэх ухаанд саяхан гарсан аварга том амжилтууд нь нано түвшинд хийгдсэн өөрчлөлтүүдийн thanks to агаар мандал дахь чийгийг илүү сайн эсэргүүцдэг болгосон. Хийхийн үед жижиг шилэмийн бөөрөмхийг полипропиленд нэвтрүүлэхэд усныг гайхалтай сайн тусгаарлах гадаргуу үүсдэг. Ус шингээх хэмжээ 0.8%-иас бага болж буурна. Энэ нь ихэвчлэн ойролцоогоор 4.2% ус шингээдэг байсан хуучин материалыг бодвол тав дахин илүү сайн үзүүлэлт юм. 2024 оны ASTM-ийн тайлангийн дүгнэлт үүнийг баталгаажуулсан. Ийм ялангуяа боловсруулсан материал усны даралтанд урт хугацаагаар өртсөн ч чанар нь хадгалагдана. Мөн эдгээр нь ус дор эсвэл чийглэг орчинд ажиллах шаардлагатай бүтээгдэхүүнүүдийн хувьд ASTM стандарт C1712-аар тогтоосон бүх шаардлагыг хангана.

Энэ хоёрдмол стратеги — гадаргуугийн инженерчлэл ба материал доторх өөрчлөлт — далайн татам, бохир усны цэвэрлэх байгууламж, бусад чийгийн илүүдэлтэй орчинд ажиллах зайны хэмжээсийг үйл ажиллагааны чанараа алдалгүйгээр хангана.

Бодит ертөнцийн баталгаа: Усанд дүрэгдсэн болон газрын доорх хэрэглээнд зайны хэмжээсийн урт хугацааны үйл ажиллагаа

Гонконг—Жухай—Макао гүүр: Далайн орчинд байрласан бетон багажны 8 жилийн туршилтын үзүүлэлт

Гонконг-Жухай-Макао гүүр нь эрс тэс уурын далайн орчны эсрэг металл бус багажны хэрхэн тэсвэртэй байдгийг харуулах нотолгоо юм. 2018 онд нээгдсэний дараа ус доор байрлах полимер нийлмэл багажнууд тогтмол давсны ус, ердийн улирлын усны хөдөлгөөн, хэвийнхөөс илүү их хэмжээний хлорын агууламж (ойролцоогоор 35,000 саяд нэг) -тэй тулгарч байна. Хэд хэдэн жилийн дараах шалгалтаас хийн коррозийн ямар ч шинж тэмдэг илрээгүй бөгөөд гүүрийн бүх дэмжих бүтээц дээрх 50 мм бетон хучилт бүрэн хадгалагдсан байна. Энэ нь лабораторийн нөхцөлд металл хослох бодисууд дээр хийсэн төстэй туршилтуудын үед тэд маш эрт үе шатанд л цоорхой үүсгэж эхэлсэнтэй харьцуулахад маш их зөрүүтэй. Энд харж буй зүйл нь инженерүүдэд ижилхэн дурын тулгамдсан асуудалтай арга замын бусад далайн эрэг ойролцоох бүтцийн төслүүдэд эдгээр материалыг ашиглах итгэлийг өгдөг.

• нэгтгэх хүчийг 8 жилийн экспозицийн дараа 98% хадгалсан
• ус-ху dry циклд олон дахин орсон ч багаасаа их хэмжээний хэв хаягдахгүй байх
• Бетон-зөөлний зааг дээр хлоридын нэвтрэлт илрээгүй

Гидростатик даралт дор хэмжээний тогтвортой байдал: шанхай замын доорх байгууламжийн хувьд ASTM C1712 шаардлагыг хангана

Газар дор орших байгууламжийн хувьд зөөлнүүд усны урсгалын дарагч хүчний дор хэвийн өөрчлөгдөхөөс тэсвэртэй байх ёстой. ASTM C1712 стандартаар явуулсан эгзэгт туршилтууд нь металл бус зөөлнүүд 15 метрийн усны баганы даралтанд өртөх үед ч чухал хэмжээний хязгаарыг хадгалж чаддаг болохыг баталсан. Баталгаажуулалтын үр дүнд дараахь зүйлс орно:

• 500 цагийн даралтны циклийн дараа ±0.2% эзлэхүүний өргөтгөл
• усанд дүрэгдсэн туннелийн хэсгүүдэд арматурын байршлын хязгаарт 100% нийцэл
• Бетон-зөөлний зааг дээр ус нэвтрэх зам бүрмөсөн үүсээгүй

Энэхүү үр дүнгээр ус цэвэрлэх станц, далайн ёроолын хоолойнууд болон бусад даралттай орчинд хэмжээний тогтвортой байдал нь шууд бүтцийн гэмтлийг саатуулж, бүтээцийн амьдралын хугацааны бүрэн бүтэн байдлыг хангаж байгааг батална.

Түгээмэл асуултууд

• Чийглэг орчинд металл бус зайгуурчид яагаад металлын зайгуурчуудаас илүү дуртай байдаг вэ?

  Металл бус зайгуурчид нь онцгой полимерийн найрлагаас бүрддэг бөгөөд электрохимийн урвал болон хлорид ионуудад металл шиг илүү сайн тэсвэртэй байдаг тул чийглэг нөхцөлд корроз, бүтцийн эвдрэлээс сэргийлдэг.

• Гидрофоб хучилтууд зайгуурчдын ажиллагааг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

  Силан, силоксан зэрэг молекул түвшинд усыг түлхэж гаргадаг гидрофоб хучилтууд материалд ус шингэхийг бууруулж, тэдгээрийн бүтцийн бүрэн байдал үргэлжлэх хугацааг уртасгадаг.

• Нано-засварласан полипропилен зайгуурчид ямар давуу талуудыг санал болгодог вэ?

  Эдгээр зайгуурчид нь байршуулсан цахиурлаг хэсгүүдийн нөлөөгөөр ус шингээх хурд маш их буурсан бөгөөд уламжлалт материалын харьцуулахад чийгийн эсрэг илүү сайн тэсвэртэй байдаг.

• Металл бус зайгуурчидыг бодит ертөнцийн хэрэглээнд баталгаажуулсан уу?

  Тийм, Хонг Конг–Жухай–Макао гүүр зэрэг судалгаа болон бодит ертөнцийн төслүүд нь элсэн орчинд устөрөгчийн эсрэг тэсвэрт чанарыг хадгалж, бүтцийн бүрэн байдлыг хангаж чаддаг гэдгийг харуулж байна.