gần
cây gai

Cây gai dầu có thể được sử dụng để làm cho cốt thép cứng như thép

sợi gai dầu

Loại thép cây mới này có thể cho phép các tòa nhà tồn tại lâu hơn và ít ô nhiễm hơn

Khi một tòa nhà chung cư 12 tầng bất ngờ đổ sập vào tháng XNUMX năm ngoái ở Surfside, Florida, một trong những nguyên nhân được ẩn sâu bên trong cấu trúc. Trong nền móng bê tông, tường và sàn là một loại vật liệu xây dựng thiết yếu nhưng đầy rủi ro: thép cây. Sau vụ sập, các nhà điều tra phát hiện ra rằng vật liệu này có biểu hiện ăn mòn đáng kể, đủ để khiến tòa nhà đồ sộ sụp đổ.

Thép thanh vằn, hoặc thanh giằng, là một thành phần quan trọng trong việc xây dựng các tòa nhà như tòa tháp chung cư này, và rất quan trọng đối với tính toàn vẹn của cấu trúc của chúng. Nhưng thép thanh vằn cũng dễ bị ẩm có thể xâm nhập vào bê tông, gây ra hiện tượng ăn mòn phần lớn vô hình có thể khiến kết cấu sụp đổ hầu như không có dấu hiệu báo trước.

cây gai dầu 1
[Hình ảnh: Alex Tsamis / lịch sự Học viện Bách khoa Rensselaer]

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Học viện Bách khoa Rensselaer (RPI) đưa ra một giải pháp thay thế. Thay vì sử dụng thép gia cố bê tông, họ đã phát triển một loại vật liệu gia cố tổng hợp được làm từ các sợi gai dầu chắc chắn một cách đáng kinh ngạc. Thép cây làm từ cây gai dầu của họ sử dụng các sợi chắc của thân cây gai dầu kết hợp với nhựa thông hoặc nhựa sinh học để tạo thành các thanh có thể thay thế thép cây một cách an toàn trong các công trình bê tông.

Độ lớn của tiềm năng của vật liệu này là đáng kể. Thép cây có ở khắp mọi nơi, từ vỉa hè đến các tòa nhà chọc trời. “Chúng có mặt ở khắp mọi nơi trong tất cả các cấu trúc bê tông. Dan Walczyk, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại RPI, cho biết chúng chỉ chứa đầy cốt thép. "Và đó là hàng triệu, nếu không muốn nói là hàng tỷ đô la giá trị vật liệu xây dựng mỗi năm."

Loại bỏ thép trong xây dựng bê tông có thể loại bỏ nguy cơ bị ăn mòn khiến căn hộ ở Florida bị vỡ vụn. Với sự ăn mòn ít hơn, bê tông trong các tòa nhà và cầu có thể tồn tại lâu hơn nhiều thập kỷ. Ông Tsamis nói: “Bằng cách thay thế vật liệu được sử dụng trong một vật thể bằng sợi composite thay vì thép, bạn có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon của ngành xây dựng, khi bạn kéo dài tuổi thọ của các cấu trúc.

thép cây gai dầu
[Hình ảnh: Alex Tsamis / lịch sự Học viện Bách khoa Rensselaer]

Thép cây gai dầu và các máy móc để tạo ra nó đang được phát triển bởi Tsamis và Walczyk, cùng với sinh viên kiến ​​trúc Daniel Cohen và sinh viên kỹ thuật cơ khí Sharmad Joshi. Tsamis ví công nghệ này với công nghệ in 3D, đòi hỏi cả dây tóc và máy móc để tạo thành nó. Dây tóc thép cây gai dầu là sự kết hợp của các sợi gai dầu đã được chiết xuất và quấn trong một loại nhựa nhiệt dẻo, sau đó được quấn thành một cuộn dây giống như sợi dây. Cỗ máy mà nhóm đang chế tạo như một bằng chứng về khái niệm, là một thiết bị có kích thước bằng một chiếc ô tô, hút vật liệu cuộn lại, làm nóng nó và cố định nó thành các thanh cứng. Ông Tsamis giải thích rằng chiếc máy này được thiết kế để vận hành tại chỗ trong các dự án xây dựng, giúp sản xuất thép cây gai dầu khi cần thiết. Một khuôn được điều chỉnh đặc biệt có thể tạo hình cho thanh cốt thép phù hợp với nhu cầu của dự án xây dựng, và thậm chí uốn cong nó thành những hình dạng phức tạp mà công nhân xây dựng có thể thực hiện tại chỗ.

đọc :  Hậu cần thu hoạch tự động và robot

Nghe có vẻ lạ mắt, nhưng vật liệu chế tạo không đặc biệt phức tạp, theo Tsamis, người cho biết dự án bắt đầu trong thời kỳ đại dịch, khi các phòng thí nghiệm của trường đại học bị đóng cửa. Tsamis nói: “Trải nghiệm đầu tiên mà chúng tôi có với việc hợp nhất là trong lò nướng. “Và những sợi dây đầu tiên, chúng tôi làm bằng tay. Tôi sẽ yêu cầu con trai tôi kéo đầu bên kia của sợi dây mà tôi đang làm ở bàn làm việc của mình. Con mèo của học sinh của tôi nhai sợi dây trong khi cậu ấy làm phiên bản của riêng mình. Do đó, sự khởi đầu khá khiêm tốn về công nghệ sẵn có. »

Tuy nhiên, một số thách thức vẫn còn. Theo Walczyk, Hoa Kỳ đứng sau các quốc gia khác về sản xuất sợi gai dầu công nghiệp, vốn chỉ mới được hợp pháp hóa vào năm 2018. Nhựa sinh học cũng tương đối mới. Walczyk nói: “Có rất nhiều điều không chắc chắn về nguồn gốc của những vật liệu này. “Nếu chúng tôi phát triển công nghệ này trong hai tuần tới, chúng tôi không nhất thiết phải có chuỗi cung ứng nguyên liệu cho nó. »

đọc :  Ván trượt gai dầu

Nhưng khi đã có vật liệu, Tsamis cho biết sẽ không quá phức tạp đối với ngành xây dựng khi thay thế thép cây của mình bằng loại cây làm từ cây gai dầu. “Mọi người đã biết cách làm việc với vật liệu này. Tất cả các phương pháp xây dựng và tất cả các bí quyết đều có ở đó, ”ông Tsamis giải thích.

Các nhà nghiên cứu xác nhận Thép cây gai dầu có thể sẽ không vào một tòa nhà trong vài năm, nhưng họ đã đàm phán với một số công ty xây dựng lớn về cách vật liệu này có thể được đưa vào các dự án mới. Walczyk nói rằng tài trợ của tiểu bang hoặc liên bang sẽ giúp đẩy nhanh sự phát triển công nghệ, và Tsamis nói rằng hợp tác với các ngành công nghiệp, chẳng hạn như các nhà sản xuất dây thừng, có thể giúp chuyển đổi sản xuất.

Với biến đổi khí hậu thúc đẩy ngành xây dựng giải quyết lượng khí thải carbon cao, việc giảm thiểu việc sử dụng các vật liệu gây ô nhiễm cao như thép sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Theo Tsamis, khả năng ứng dụng rộng rãi của thép cây gai dầu khiến nó trở thành loại vật liệu tự nhiên mà ngành công nghiệp có thể áp dụng để giảm tác động lớn của nó. Ông giải thích: “Nó sẽ đòi hỏi một khối lượng sản xuất lớn và chúng tôi nghĩ rằng nó sẽ buộc một số yếu tố của chuỗi cung ứng phải đúng vị trí.


tags: bê tôngcông nghệ sinh họcMôi trườngtìm kiếm
weedmaster

Tác giả weedmaster

Phát thanh viên và quản lý truyền thông chuyên về cần sa hợp pháp. Bạn có biết họ nói gì không? kiên thức là sức mạnh. Hiểu khoa học đằng sau y học cần sa, đồng thời cập nhật các nghiên cứu, phương pháp điều trị và sản phẩm mới nhất liên quan đến sức khỏe. Luôn cập nhật những tin tức và ý tưởng mới nhất về hợp pháp hóa, luật pháp, các phong trào chính trị. Khám phá các mẹo, thủ thuật và hướng dẫn cách làm từ những người trồng cần sa dày dạn kinh nghiệm nhất trên hành tinh cũng như các nghiên cứu và phát hiện mới nhất từ ​​cộng đồng khoa học về phẩm chất y tế của cần sa.