Istraživači razvijaju plastičnu armaturu kao održiviju alternativu čeliku
Talasasti i pločasti PLA elementi dostigli su gotovo 80% čvrstoće na savijanje betona armiranog čelikom.
Armirani beton je alfa i omega građevinske industrije. Čelik se pokazao kao izuzetno efikasan materijal za armiranje betona, toliko da se više od 20% od gotovo dve milijarde tona čelika proizvedenog godišnje u svetu koristi upravo za armaturu.
Ipak, uprkos svojoj efikasnosti, čelik ima brojne nedostatke. Pre svega, skup je, težak, podložan koroziji a pored toga, proizvodnja čelika nosi i veliki ekološki otisak.
Zbog toga istraživači već godinama razvijaju alternativne materijale za armiranje, poput polimera ojačanih staklenim ili karbonskim vlaknima. A šta je sa plastikom?
Srodni članci na portalu Gradnja:
Fokus nije bio samo na materijalu već i na obliku armature
Istraživači sa Univerziteta u Šardži okrenuli su se znatno dostupnijem, ali manje očekivanom materijalu – polilaktičnoj kiselini (PLA), vrsti bioplastike koja se često koristi u 3D štampi. Međutim, fokus studije nije bio samo na materijalu, već i na obliku armature, piše Alpha Galileo.
Cilindrične šipke decenijama predstavljaju standard, kako kod čelika tako i kod njegovih alternativa. Ipak, jedno od ključnih pitanja na koje su istraživači pokušali da odgovore bilo je šta se dobija promenom geometrije armature.
Uz pomoć 3D štampe proizveli su ravne pločaste elemente, kao i talasaste, nazubljene i trouglaste forme projektovane da ostvare bolje prijanjanje uz beton i efikasniji prenos naprezanja. Zatim su ove oblike uporedili sa klasičnim pravim PLA šipkama.
Grede armirane PLA pločama dostigle su i do dva puta veće maksimalno opterećenje i apsorbovale do pet puta više energije u odnosu na one sa jednostavnim PLA šipkama
Rezultati su pokazali da su nekonvencionalne geometrije značajno nadmašile tradicionalne oblike.
„Ploče su efikasnije od šipki. Grede armirane PLA pločama dostigle su i do dva puta veće maksimalno opterećenje i apsorbovale do pet puta više energije u odnosu na one sa jednostavnim PLA šipkama. Veća površina ploča omogućila je mnogo jače vezivanje za beton“, objasnio je dr Muhamed Džunaid, rukovodilac istraživanja.
Talasasti i trouglasti oblici poboljšali ponašanje nakon pojave pukotina
Studija objavljena u časopisu Construction and Building Materials pokazala je i da trouglasti i talasasti oblici značajno poboljšavaju sposobnost grede da podnese naprezanja nakon pojave pukotina.
„Ovi nazubljeni oblici ponašaju se poput zuba, ostvarujući mehaničko prijanjanje sa betonom i sprečavajući proklizavanje armature.“
U poređenju različitih PLA formi, pločasti i talasasti elementi pokazali su znatno bolje rezultate od klasičnih PLA šipki. Kada je reč o poređenju sa čelikom, istraživači su utvrdili da je kombinacija oblika u vidu trouglastih talasastih ploča bila najefikasnija.
Beton armiran ovim elementima dostigao je istu duktilnost kao beton armiran čelikom, dok su uzorci ostvarili gotovo 80% čvrstoće na savijanje čelično armiranih greda, što predstavlja značajan rezultat imajući u vidu dodatne prednosti PLA materijala.
Potencijal održivije alternative za određene primene
Čelik se u građevinarstvu koristi više od jednog veka i malo je verovatno da će uskoro biti zamenjen. Ipak, ovo istraživanje ukazuje na potencijal održivijih alternativa za određene tipove primene.
PLA je biorazgradiv, otporan na koroziju i znatno lakši od čelika, dok dodatnu prednost predstavlja mogućnost preciznog prilagođavanja oblika putem 3D štampe.
Važno je napomenuti da je istraživanje sprovedeno na prototipovima malih razmera, pa će biti potrebna dodatna ispitivanja pre eventualne šire primene u građevinskoj praksi.
