EN
Khoa học vật liệu: Tại sao khoảng cách viên phi kim loại vượt trội trong môi trường ẩm ướt
Tính ổn định điện hóa của polymer-composite trong nước muối
Các con đội phi kim loại được làm từ các hợp chất polymer đặc biệt, có khả năng chống lại rất tốt các vấn đề điện hóa trong môi trường biển. Kim loại thường phản ứng xấu với nước muối thông qua các phản ứng ăn mòn điện hóa mà chúng ta đều biết đến, dẫn đến gỉ sét và cuối cùng làm suy giảm toàn bộ cấu trúc theo thời gian. Những vật liệu thay thế bằng polymer này có cấu trúc phân tử không cho phép các ion clorua đi xuyên qua, một yếu tố gây ra vấn đề nghiêm trọng đối với cốt thép trong các công trình bê tông. Hơn nữa, chúng giữ nguyên hình dạng ngay cả sau khi ngâm dưới nước trong thời gian dài. Các thử nghiệm thực hiện trong môi trường kiểm soát mô phỏng điều kiện đại dương thực tế cho thấy các con đội này có thể tồn tại lâu hơn nhiều so với nửa thế kỷ trong các ứng dụng dưới nước theo hầu hết các nhà sản xuất, mặc dù một số chuyên gia vẫn còn nghi ngờ liệu hiệu suất thực tế có hoàn toàn khớp với kết quả trong phòng thí nghiệm hay không.
Tại sao các con đội kim loại mạ kẽm lại bị ăn mòn nhanh hơn các lựa chọn phi kim loại trong khu vực có hàm lượng clo cao
Các con đội kim loại được phủ kẽm thường dễ bị hỏng nhanh hơn nhiều khi đặt ở những khu vực giàu ion clorua, như gần các vùng ven biển hoặc trên cầu nơi muối rải đường tích tụ. Lớp kẽm bảo vệ ban đầu giúp che chắn cho phần thép bên dưới, nhưng nó bị mài mòn rất nhanh khi tiếp xúc với hơi nước mặn hoặc điều kiện ẩm ướt. Nghiên cứu chỉ ra rằng các con đội này bị ăn mòn với tốc độ khoảng gấp ba lần so với những sản phẩm tương tự được sử dụng trong nội địa. Khi lớp bảo vệ kẽm cuối cùng bị mất đi, phần thép trần bắt đầu gỉ sét, làm giãn nở và cuối cùng gây nứt các kết cấu bê tông xung quanh. Các lựa chọn thay thế phi kim loại hoạt động hoàn toàn khác vì chúng được làm từ các loại polymer đặc biệt có khả năng chống hút ẩm tự nhiên (hấp thụ dưới 0,8%). Những vật liệu này cũng ngăn chặn ngay từ đầu các phản ứng điện hóa gây ra sự ăn mòn. Nhìn vào các công trình thực tế tại khu vực thủy triều lên xuống, ta cũng thấy một xu hướng rõ rệt: hầu hết các con đội kim loại cần được thay thế sau mỗi 7 đến 10 năm, trong khi các phiên bản bằng nhựa vẫn hoạt động tốt vượt xa mốc hai mươi năm sử dụng.
Kỹ thuật Chống Thấm: Lớp Phủ và Thiết kế Khe Cách nhiệt được Cải tiến bằng Công nghệ Nano
Lớp phủ kỵ nước silane-siloxane: tăng hiệu suất ngắt mao dẫn lên 73%
Các kỹ thuật mới trong lĩnh vực kỹ thuật bề mặt đang giúp các thanh giằng hoạt động hiệu quả hơn nhiều khi tiếp xúc với độ ẩm. Các lớp phủ kỵ nước tiên tiến nhất hiện nay, được làm từ silane và siloxane, tạo ra những rào cản siêu nhỏ ở cấp độ phân tử, đẩy nước ra thay vì để nước bám lại. Điều này có nghĩa là lượng nước thấm vào vật liệu qua những kênh vi mô mà chúng ta gọi là mao dẫn đã giảm đáng kể. Theo các thử nghiệm được công bố trong Báo cáo Nghiên cứu Về Vỏ Công Trình năm ngoái, các lớp phủ đặc biệt này giúp khả năng chống thấm nước của vật liệu tăng lên khoảng ba phần tư so với các bề mặt thông thường chưa xử lý. Điều này thực tế mang lại ý nghĩa gì cho ngành xây dựng? Lượng muối và bụi bẩn tích tụ bên trong các cấu trúc bê tông sẽ ít đi, giúp cầu kéo dài tuổi thọ, bảo vệ kè biển khỏi xói mòn và duy trì độ bền vững của các đường hầm cũng như các công trình ngầm khác nơi mà độ ẩm luôn là vấn đề.
Thanh giằng polypropylene biến tính bằng nano: tỷ lệ hấp thụ nước giảm xuống dưới 0,8% (so với mức cơ sở 4,2%)
Những đột phá gần đây trong khoa học vật liệu đã làm cho các vật liệu trở nên chống ẩm tốt hơn nhiều nhờ vào các chỉnh sửa ở cấp độ nano. Khi các nhà sản xuất tích hợp các hạt silica siêu nhỏ vào polypropylene, họ tạo ra các bề mặt đẩy nước một cách đáng kể. Lượng hấp thụ nước giảm xuống dưới 0.8%, tốt hơn khoảng năm lần so với các vật liệu cũ thường hấp thụ khoảng 4,2%. Báo cáo ASTM 2024 xác nhận những phát hiện này. Các vật liệu được xử lý đặc biệt này duy trì độ ổn định ngay cả khi tiếp xúc lâu dài với áp lực nước. Chúng cũng đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM C1712 dành cho các sản phẩm cần hoạt động dưới nước hoặc trong môi trường ẩm ướt.
Chiến lược kép này—kỹ thuật bề mặt và cải biến vật liệu khối—mang lại các thanh giằng có hiệu suất không suy giảm trong các khu vực thủy triều, cơ sở xử lý nước thải và các môi trường ẩm ướt khác.
Xác nhận thực tế: Hiệu suất dài hạn của các thanh giằng trong các ứng dụng ngâm nước và chôn dưới đất
Cầu Hồng Kông—Chu Hải—Ma Cao: Hiệu suất thực địa trong 8 năm của các miếng đệm bê tông trong điều kiện tiếp xúc biển
Cầu Hồng Kông - Chu Hải - Ma Cao là minh chứng rõ ràng về khả năng chịu đựng tốt của các miếng đệm phi kim loại trước môi trường biển khắc nghiệt. Kể từ khi khánh thành vào năm 2018, những miếng đệm composite polymer nằm dưới nước đã phải đối mặt với sự tiếp xúc liên tục với nước mặn, chuyển động thủy triều thường xuyên và nồng độ clo cao bất thường ở mức khoảng 35.000 phần triệu. Các cuộc kiểm tra sau nhiều năm sử dụng cho thấy hoàn toàn không có dấu hiệu nào của hiện tượng ăn mòn, và lớp bảo vệ bê tông dày 50mm vẫn còn nguyên vẹn trên mọi cấu trúc đỡ dọc theo cây cầu. Điều này hoàn toàn khác biệt so với kết quả thu được khi thử nghiệm các loại thay thế bằng kim loại trong phòng thí nghiệm, nơi mà chúng bắt đầu xuất hiện các vết rỗ sớm hơn nhiều. Những gì quan sát được ở đây mang lại sự tin tưởng cho các kỹ sư khi sử dụng vật liệu này trong các dự án cơ sở hạ tầng ven biển khác cũng đang đối mặt với những thách thức tương tự.
- duy trì 98% cường độ nén sau tám năm tiếp xúc
- <0,5mm biến thiên kích thước dù trải qua nhiều chu kỳ ướt - khô lặp lại
- Không có sự thâm nhập clo đo được tại các vị trí giao diện giữa bê tông và miếng đệm
Ổn định kích thước dưới áp lực thủy tĩnh: đáp ứng tiêu chuẩn ASTM C1712 cho cơ sở hạ tầng ngầm
Đối với công trình ngầm, các miếng đệm phải chống lại biến dạng dưới tải trọng thủy tĩnh kéo dài. Kiểm tra nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn ASTM C1712 xác nhận rằng các miếng đệm phi kim loại duy trì độ dung sai kích thước quan trọng khi chịu áp lực tương đương cột nước 15 mét. Các kết quả xác minh bao gồm:
- ±0,2% giãn nở thể tích sau 500 giờ chu kỳ áp lực
- tuân thủ 100% độ dung sai định vị cốt thép trong các đoạn hầm chìm
- Không hình thành đường thấm nước tại các giao diện giữa bê tông và miếng đệm
Những kết quả này khẳng định hiệu suất đáng tin cậy lâu dài trong các nhà máy xử lý nước thải, đường ống ngầm dưới biển và các môi trường chịu áp lực khác — nơi ổn định kích thước trực tiếp ngăn ngừa hư hại cấu trúc và đảm bảo độ bền vững theo thiết kế.
Các câu hỏi thường gặp
-
Tại sao các con chặn phi kim loại được ưu tiên hơn con chặn kim loại trong môi trường ẩm ướt?
Các con chặn phi kim loại, được làm từ hỗn hợp polymer đặc biệt, chống lại phản ứng điện hóa và ion clorua tốt hơn kim loại, ngăn ngừa ăn mòn và suy giảm cấu trúc trong điều kiện ẩm ướt.
-
Lớp phủ kỵ nước cải thiện hiệu suất của con chặn như thế nào?
Các lớp phủ kỵ nước, như những lớp phủ làm từ silane và siloxane, đẩy nước ra ở cấp độ phân tử, giảm khả năng hấp thụ nước trong vật liệu và kéo dài độ bền vững của chúng.
-
Các con chặn polypropylene được biến đổi bằng công nghệ nano mang lại lợi ích gì?
Những con chặn này có tỷ lệ hấp thụ nước giảm đáng kể nhờ các hạt silica tích hợp, mang lại khả năng chống ẩm tốt hơn so với các vật liệu truyền thống.
-
Các con chặn phi kim loại đã được kiểm chứng cho các ứng dụng thực tế chưa?
Có, các nghiên cứu và dự án thực tế, chẳng hạn như Cầu Hồng Kông–Chu Hải–Ma Cao, cho thấy rằng các tấm đệm phi kim loại có thể duy trì độ bền cấu trúc và chống lại sự ăn mòn trong môi trường biển khắc nghiệt.
