提供低成本的无腐蚀性钢材替代品

徐以会
导读 美国伦斯勒理工学院的研究人员发明了一种替代由制成的钢筋的替代品,他们声称这可以避免腐蚀问题,同时减少建筑中的碳排放。钢筋可用于支撑

美国伦斯勒理工学院的研究人员发明了一种替代由制成的钢筋的替代品,他们声称这可以避免腐蚀问题,同时减少建筑中的碳排放。

钢筋可用于支撑混凝土结构,其方式与今天的钢筋和其他钢筋相同,但由于其材料组成和使用寿命而减少了对环境的影响。

目前,钢筋生锈大大有助于桥梁,道路,海堤和建筑物等结构的过早腐烂,该项目负责人丹尼尔·瓦尔奇克和亚历山德罗斯·萨米斯告诉Dezeen。

扭曲的纤维包裹在热塑性塑料中以制成增强棒

纤维被包裹在热塑性塑料中以形成增强棒

“由于腐蚀,在高盐浓度的环境中,混凝土结构的使用寿命为40至50年,”Tsamis说,他是伦斯勒理工学院(RPI)的建筑师和助理教授。

“如果钢筋没有被腐蚀,那将是三倍,这将对减少碳排放做出重大的总体贡献,因为你所做的每一件事的使用寿命都是三倍。

根据RPI团队的说法,传统钢筋的隐含能量相对较低,特别是如果它是用回收成分制成的,尽管数字掩盖了其使用寿命和维护需求的影响。

由空气生物炭包层制成

然而,高腐蚀性环境中的结构设计通常使用传统钢的替代品,例如玻璃纤维增强聚合物(GFRP)钢筋,其对环境有很大的影响。

该团队表示,他们的初步结果表明,钢筋的隐含能量明显低于GFRP钢筋,尽管这项工作尚未经过同行评审,但可能同样持久。

将纤维包裹在聚丙烯中,制成坚固的增强棒

伦斯勒理工学院的团队正在试验用于混合物的不同热塑性塑料,包括聚丙烯

钢筋是通过拉挤工艺制成的,其中纤维与热塑性塑料一起拉入加热的模具中并熔化以形成实心棒。

第一步是将制成含有天然和塑料纤维混合物的绳索 - 这是RPI团队仍在精加工的确切“配方”。

然后将该绳索的线圈送入专门为该过程制造的机器中。该设备是一台大约小型汽车大小的数控机床,位于现场并根据需要锻造钢筋,从数字文件中读取以弯曲并将产品切割成规定的形状。

钢筋可以缩短施工时间,同时保持低成本

这个过程的一个好处是它应该减少施工时间。Walczyk和Tsamis还打算使其与标准钢筋相比具有成本竞争力或比标准钢筋便宜,这与目前可用的其他不可腐蚀的替代品不同。

他们的目标是使产品成为显而易见的选择,即使对于没有大笔预算或可持续发展目标的项目也是如此。这也影响了现场拉挤成型机的设计,Tsamis将其描述为具有“约翰迪尔”美学,参考了拖拉机和重型设备公司。

“钢筋是一种日常材料,”萨米斯说。“这是一种需要传达给世界各地每个村庄的每个承包商,每个建筑商的材料。所以这是故意的一种约翰迪尔式的'人民的机器'。

现场制造钢筋的机器的渲染,一端有绳索线轴,另一端有喷嘴弹出钢筋

研究人员发明了一种机器,可以在现场按需锻造钢筋。

Walczyk和Tsamis以及他们的学生合作者丹尼尔·科恩和沙尔马德·乔希希望明年发表他们关于这项技术的第一篇论文。

与此同时,他们将继续开发和测试钢筋,以及他们正在努力的一套其他产品,材料和工艺创新,作为使用开发下一代建筑技术的一部分。

超强显示出对多种建筑材料的希望

工业是一类植物,仅含有少量的精神活性化合物THC。它的纤维是植物王国中最强的纤维之一,按重量计算与玻璃纤维一样坚固,而且这种作物还擅长封存大气中的碳,其速度是树木的两倍。

种植最近在美国合法化,由于这种作物具有高度的气候适应能力,在天气变化更出乎意料的时代,可能对农民具有吸引力。然而,目前缺乏高价值产品来推动需求,而这正是Walczyk和Tsamis希望改变的。

工业种植园

虽然他们的钢筋现在是现有产品的可行替代品,但他们预计随着提取过程的改进和植物的纤维繁殖,该技术在未来将变得更加高效。

赫德是该工厂的另一部分,目前以混凝土的形式用于建设,该建筑已用于在法国建造体育中心和社会住宅区。

Hempcrete也被用来制造预制面板,例如构成英格兰农村零碳平板的面板。

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