Ржавчина — угроза для современного бетона
Возможно, это покажется неожиданным, но бич современных бетонных конструкций — ржавчина.
Большинство бетонных сооружений укреплены стальной арматурой, но если металл подвергается коррозии, это может привести к преждевременному разрушению бетона. Особенно уязвимы мосты, которые подвергаются воздействию воды и соли. Около трети мостов в США нуждаются в ремонте или замене, что в ближайшие десять лет может обойтись почти в 400 миллиардов долларов.
Инженеры используют разные способы борьбы с ржавчиной: от покрытия арматуры эпоксидной смолой до добавления дополнительного слоя бетона, чтобы отсрочить проникновение воды к арматуре. Однако со временем и эти меры перестают работать. Единственный способ надёжно предотвратить проблемную ржавчину — использовать арматуру из нержавеющей стали, которая стоит дорого.
«Использовать нержавеющую сталь для каждого моста слишком дорого», — сказал Стивен Джепил, соучредитель и генеральный директор Allium Engineering в интервью TechCrunch.
Поэтому города и штаты прибегают к этому решению только для наиболее важных переправ.
Но Allium предлагает своего рода компромисс: покрывать обычную арматуру тонким слоем нержавеющей стали, чтобы продлить срок службы моста с 30 до 100 лет.
«Если мы обеспечим полное покрытие поверхности, тонкого слоя нержавеющей стали будет достаточно, чтобы противостоять коррозии в течение сотен или тысяч лет», — сказал Сэмюэл МакАлпайн, соучредитель и технический директор Allium.
Арматура Allium с покрытием из нержавеющей стали недавно была использована при замене нескольких мостовых конструкций, в том числе на межштатной автомагистрали 91 в Массачусетсе и на шоссе США 101 в округе Мендосино, Калифорния. Компания также внесла свой вклад в строительство коммерческой лодочной стоянки в Ки-Уэст, Флорида, как эксклюзивно сообщили в Allium изданию TechCrunch.
Для критически важных мостов, по которым проходит большой поток транспорта, инженеры иногда используют нержавеющую сталь, которая стоит примерно в пять раз дороже обычной арматуры. Власти считают, что дополнительные расходы оправданы, если нет необходимости закрывать важную транспортную артерию.
Для большинства других мостов обычно используется арматура с эпоксидным покрытием, которая стоит примерно на 25–50 % дороже, чем непокрытая арматура. Арматуру с эпоксидным покрытием необходимо хранить в закрытых помещениях, а любые сварные швы или повреждения покрытия необходимо ремонтировать, что влечёт за собой дополнительные косвенные затраты.
Allium позиционирует свою арматуру с покрытием из нержавеющей стали как замену арматуре с эпоксидным покрытием. Компания стремится сопоставить цену эпоксидного покрытия, а в будущем, возможно, и снизить её. Джепил сказал, что при установке арматура Allium должна стоить дешевле, поскольку с ней не нужно обращаться так осторожно. Арматуре Allium также не потребуется дополнительный бетон, который иногда добавляют в мосты, чтобы предотвратить ржавление.
Процесс Allium заключается в покрытии стальных заготовок весом 7000 фунтов слоем нержавеющей стали — по сути, проволоки приваривают к внешней стороне, пока она полностью не покроется. Затем заготовку, которая обычно имеет размер от шести до восьми дюймов в квадрате и 40 футов в длину, пропускают через ряд роликов, пока она не достигнет нужной толщины — от примерно трети дюйма до нескольких дюймов в диаметре.
«Покрывая меньшую площадь поверхности более толстым слоем и интегрируя процесс в прокатный стан, мы можем сделать что-то гораздо дешевле, гораздо более масштабируемым и гораздо проще контролировать качество», — сказал Джепил.
По мере того как заготовка утончается, увеличиваясь в процессе до 150 раз, нержавеющая сталь тоже увеличивается. В конечном итоге каждая часть арматуры получает покрытие из нержавеющей стали толщиной около 0,2 мм.
«С таким небольшим количеством вы не сможете проржаветь через эту нержавеющую сталь в бетоне», — сказал МакАлпайн.