使用纤维增强混凝土代替rebar-supported板建设地铁凤凰轻轨扩展提供了新的意义快速运输。个月的施工时间被减少到几周,增加成本,可持续性和工人的安全。
亚利桑那州立大学之间的合作,凤凰谷地铁区域交通管理局和Kiewit-McCarthy项目的建筑公司,从巴津Mobasher始于材料升级建议,结构工程ASU教授在学校可持续工程和建筑环境。欧洲杯足球竞彩
项目,长1.5英里的轻轨,将纤维增强混凝土设计和5月初完成。
斯蒂芬·菲尔默/ ASU视频
钢筋或钢筋,是由钢铁和嵌在混凝土加强结构。根据Mobasher,超过60%的全世界使用的混凝土体积拉伸效率为零,无法携带负载。这使得混凝土用于承载结构像轻轨容易裂缝,开始很小,增长不受阻碍的,直到有一个断层的结构。
将钢筋提供了大多数concrete-based建筑所需承载的力量。然而,铺设钢筋是昂贵的,叶子一个戏剧性的碳足迹,展示了工人的安全风险,最重要的是,需要大量的时间。避免混凝土开裂升级和钢筋腐蚀,额外的维护,需要维修和改造,进一步增加了成本和中断。
Mobasher轻轨延伸项目的提议简化挑战并发表成功的新系统“只是通过一个设计标准的变化——使用纤维与钢筋混凝土混合物而不是强化,“他说。
而不是使用两层钢筋横方向支持轻轨的电气化轨道扩展,Mobasher的设计和验证方法考虑钢和聚合物纤维直接添加到混凝土,完全消除钢筋加固的必要性。最后,钢纤维是由谷选择地铁西北扩展项目。
薄的钢纤维混凝土和聚丙烯用于混合物凤凰谷地铁轻轨的扩展。使用纤维代替钢筋削减成本和施工时间以及减少碳足迹和增加可持续性。图片由查理•Leight ASU新闻
验证方案,进行了一系列的可服务性测试ASU的结构和材料实验室。测试涉及创建全尺寸实物模型rebar-reinforced混凝土和纤维增强混凝土,在相同的比例大小的部分。欧洲杯足球竞彩测试允许并排比较的力量和灵活性以及文档的混凝土开裂和疲劳的易感性。
测试过程也预计成本,节省施工时间。例如,每公里建设扩展使用钢筋预计在231天,在使用纤维增强混凝土减少121天,节约成本超过1200万美元。
”的想法几个长半英寸直径的钢筋,内置由12至18英寸,12英寸的笼子里地面上,代之以一种纤维材料,这是2英寸长,只有1/32nd英寸直径和混凝土混在一起,似乎在非竞争性,”Mobasher说。
”,但如果你有成千上万的那些小纤维分布在那里,他们变得更加有效的阻止裂缝——做小创可贴保持裂缝关闭,传输负载。(纤维增强混凝土)可以用来承受了前所未有的40%的混凝土的拉伸载荷能力。”
“我们做疲劳试验模拟条件下长达45年的服务,更高的预期载荷的概念,他们接受了建议的方法,”说Mobasher批准的山谷地铁和凤凰城。“这是一个巨大的经验为他们节省材料的使用,同时,能够满足项目成本远低于最初的预算和时间快得多。”欧洲杯足球竞彩
谷地铁项目预计作为原型相似的轻轨全国升级和将会在一个国际纤维增强混凝土ASU 9月举行的研讨会。
施工时间
社区的一个主要障碍批准轻轨是几个月的小区中断施工。使用纤维增强混凝土代替rebar-supported设计周或显著减少中断,在某些情况下,天。
工人准备倒的最后一部分具体刺激北部的轻轨线以北邓拉普大道25号大街5月5日。聚丙烯纤维增强混凝土混合物包含或钢纤维,比传统的更昂贵和耗时的钢筋加固方法。照片由查理Leight / ASU新闻
Andrew Haines雅各布斯工程项目经理在坦佩,将材料变化的成功归因于“挑战接受。”欧洲杯足球竞彩
“有一个公认的方法钢筋混凝土在美国,特别是关于轻轨,”海恩斯说。“我认为工程师进入这个轨道,“我们有一种特定的方式,这就是它一直是,“这是非常难以改变的,接受新事物。
“混凝土与纤维的位置很简单,“海恩斯说。“没有钢筋,没有酒吧工人试图走的轨道板或者滑动。因此,它只是地球准备和rails和它周围的混凝土被放置钢筋与混凝土是不可或缺的。”
能力开发材料样品和测试他们的ASU实验室是实现改变的重要组成部分,根据海恩斯。
“我们做了所有正确的事情得到实现,”他说。“结果似乎是惊人的。”
根据Mobasher,纤维加入混凝土混合核电站之前预拌的卡车运送至施工现场。整个混合然后排放和self-consolidates,留下一个光滑,完成混凝土表面。
“用于需要数周的工作做的是在几个小时内完成,因为我们不需要铺设钢钢筋,船员连接,确保他们都充分焊接在一起,组件都是脚踏实地,“Mobasher说。
建设和材料成本欧洲杯足球竞彩
除了削减工人和设备成本,有储蓄与短在建筑工地安全需求和较低的航运和混2020欧洲杯下注官网凝土生产成本。此外,交通延误和生产力损失由于巷闭包是显著降低。
虽然有显著的成本节约从钢筋钢纤维,由于额外的储蓄意识到的不同类型的纤维。
“钢与polymetric纤维重量有一个巨大的差异,”海恩斯说。
ASU巴津Mobasher教授(左二)与爱尔兰共和军a·富尔顿学校工程学院的可持续工程和建筑环境,手表工人倒最后一节凤凰谷北部刺激的地铁轻轨扩展。照片由查理Leight / ASU新闻
钢筋,“我们使用65磅钢”,海恩斯说。”钢的生产会产生大量的温室气体,大量的能源来生产钢铁。有很多更少的能量使用聚合物和合成纤维。我们只使用12磅的聚丙烯纤维和65磅的钢铁,所以有储蓄。”
这个项目也使用更薄的部分比需要支持和保护钢筋混凝土。
“我们使用混凝土低大约20%,这意味着我们使用水泥、低20%”海恩斯说。
消除钢筋的是个无足轻重的一面好处是减少相关的潜在的杂散电流腐蚀一个电气化交通系统。
工人的安全
走在不稳定的钢筋埋在新浇混凝土是一个具有挑战性的任务。
“想象走在碎玻璃在一个黑暗的房间,湿土铲,重约80磅。这就是以前的25英里左右,“Mobasher说。
“我们所做的是取出钢筋笼所以工人完成板不被绊倒时导航的12层钢筋不能支持自己的体重。现在,他们正站在坚实地面周围的混凝土倒rails。”
一名建筑工人倒预先混合纤维混凝土的最后一部分北方刺激凤凰谷的地铁轻轨线扩展。照片由查理Leight / ASU新闻
“我们正在使用的类型的混凝土是纤维增强混凝土,“质量保证经理说Farhad拉希米凤凰城。“没有钢筋。纤维混凝土内部,使比钢筋施工能力更容易,更快。就质量而言,我们得到同样的质量从混凝土(标准)。我们得到了我们需要的抗拉强度。”
铺设的混凝土“仍然很努力,劳动密集型的工作。”Mobasher说,“但肯定更加人性化。我有这么多尊重这些建筑工人。
“可持续工程的任务是把重点放在长期改善人类条件,包括工人和环境安全,“他说。
可持续性的好处
“我们已经学会了在过去的50年中在材料科学看微观结构越近,我们越好我们可以理解材料在宏观层面欧洲杯足球竞彩上,“欧洲杯线上买球Mobasher说。
可持续工程的目的是设计的物质在不同的层面上,听起来不直观,但承载特性,提高寿命,同时减少碳足迹。
“当我们看建筑材料的碳足迹,当我们考虑混凝土和钢铁,我们意识到我们使用全世界每年约300亿吨的混凝土。欧洲杯足球竞彩我们也使用约5亿吨钢筋混凝土携带负载的加强。
”这是一个大量的碳足迹,因为只有这两个成分,因为你不能使用混凝土没有提供强化。”
此外,测试验证稳定性超过45年,有可能在凤凰城气候条件下使用寿命超过100年,根据Mobasher。
工人来自亚利桑那州的材料传播新浇混凝土的最欧洲杯足球竞彩后一部分北方刺激凤凰山谷地铁轻轨线扩展。使用纤维增强混凝土提高工人的安全,因为他们没有导航跨过倒和传播时钢筋混凝土。照片由查理Leight / ASU新闻
Mobasher的任务之一是使这些可持续混凝土技术可用于其他城市和社区。类似的具体公式曾在世界各地,但他们往往有专有的约束。
“在我们实验室,我们提供了一个科学依据结构组件的设计验证相结合的设计规范,分析和计算机仿真设计工具,”Mobasher说。
“然后我们更进一步验证结果与在相同负载下全面测试设计者关心。这种方法使我们能够拨over-strength水平和守恒性服务的工程师满意生活。”
ASU结构研究实验室已经参与许多这样的挑战——处理矿业应用环境结构、运河、桥梁设计和钢结构,进行资源用于测试新技术在行业和社区。
“我们希望表明,纤维增强混凝土施工过程可以是一个自己动手的项目为当地社区和当地的建筑公司工作,“Mobasher说。“我们可以表明,合作市,工业,政府机构和大学聚在一起共享资源,降低成本,提高可持续性。”
来源:https://www.asu.edu/