Барилгын материал:Нүүрстөрөгчийн утаслаг арматуртай бетон

Дэлхийн барилгын материалын үйлдвэрлэлд  нүүрстөрөгчийн утаслагарматуртай бетон нэвтрүүлжээ. 


ХБНГУ-ын Дрездений Техникийн их сургуулийн цутгамал барилгын хүрээлэнгийн  эрдэмтэд  энэхүү утаслаг арматурыг бетонд хэрэглэх шинэ технологи боловсруулсан байна. Металл арматурыг нүүрстөрөгчийн нарийн утаслаг арматураар сольсноор бетоны жинг хөнгөлж чадсан байна.

Арматур нь нүүрстөрөгчийн нарийн ширхэгтэй утаснуудыг нэгтгэж нэхсэн нэхмэл хэлбэртэй бөгөөд даавуу бус нүүрстөрөгчийн судалтай материал юм. Түүнийг нэхэх, оёх хосолмол ажиллагаатай машин дээр үйлдвэрлэдэг. Нүүрстөрөгчөн  утас нь хүний үсний диаметрээс хэтрэхгүй нарийн ширхэгтэй тавин мянган утаснуудаас бүрдэнэ. Нүүрстөрөгчөн утасны  үндсэн түүхий эд нь графит юм.

Шинэ материалыг бий болгох судалгаа, туршилтын ажилд  эрдэмтэд  10 гаруй жил зарцуулсан байна. Гадна байдлаараа нүүрстөрөгчийн даавуу нь хөшигний даавуутай нэлээд төстэй бөгөөд торлог бүтэцтэй. Энэ нь бетон зуурмаг завсраар нь тархаж орох зориулалттай. Бетон ба нүүрстөрөгчөн арматур хоорондын барьцалдалтын бат бөх чанарыг хангахын тулд тусгай  зориулалтын түрхлэг хийж өгнө. Энэхүү түрхлэгийн жор болон  процесс нь  үйлдвэрлэлийн технологийн гол нууцад хамаарах юм байна. Нүүрстөрөгчөн арматур бүхий эдлэхүүнийг зохион бүтээгчид тусгай зориулалтын цаг уурын камерт одоо ч туршилтуудаа үргэлжлүүлэн хийсээр байгаа юм. Туршилтанд геометрийн зөв дүрс хэлбэрийн эдлэхүүн туршихын зэрэгцээ , төвөгтэй төрөл бүрийн дүрс хэлбэртэй хийц, эдлэхүүн ч туршиж байна. Цаг уурын камерын орчны температур нь 20°С бөгөөд чийглэг нь 60% -иас ихгүй байна. 

Нүүрстөрөгчөн арматуртай эдлэхүүнийг бетон хольцыг үеэр хийх, эсвэл хэв ашиглан үйлдвэрлэх  гэсэн үндсэн аргуудаар үйлдвэрлэнэ. Эхний аргаар үйлдвэрлэхэд бетон зуурмаг ба нүүрстөрөгчөн арматурыг тухайн эдлэхүүний зузааны хэмжээнд хүртэл ээлжлэн үелүүлэн   хийж үйлдвэрлэнэ. Харин хэв ашиглан үйлдвэрлэхдээ хэвэнд нүүрстөрөгчөн арматурыг маш нямбай байрлуулсаны дараа үүрлэг зай завсраар бетон хольцыг жигд тарааж цутгана.

Нүүрстөрөгчөн арматур бүхий бетон хөнгөн, хангалттай бат бэх сайтай материал гэж үзэж байна. Хамгийн гол чанар нь түүний эдэлгээ даах чадвар юм. Түүгээр барьсан барилга, байгууламжийн  ашиглалтын хугацаа нь төмөрбетоноор барьсанаас  ихээхэн хэмжээгээр  давна гэж үзэж байна. Гол онцлог нь ган арматур, металл  орохгүй тул барилга, байгууламжийн ашиглалт ихээхэн сайжрах талтай. Төмөрбетоны ган арматур ус чийгтэй байнга харьцаж байдаг тул зэврэлт явагдаж аажмаар эвдрэлд ордог.  Нүүрстөрөгчөн арматуртай бетоны нөгөө нэг онцлог нь бетон зуурмагийг бага хэмжээгээр хэрэглэнэ. Төмөрбетоны арматурыг зэврэлтээс хамгаалахын тулд заавал 2 см-ээс доошгүй бетонон хамгаалах үе хийдэг. Харин нүүрстөрөгчөн арматуртай бетонд ингэх шаардлагагүй учраас  чанарыг нь алдуулахгүйгээр  үүнээс  бага хэмжээтэй хийж болно. Харин төмөрбетоныг нүүрстөрөгчөн арматуртай харьцуулахад  өртгийн хувьд хямд тусах учраас  нэг хэсэгтээ тэргүүлэх байранд хэвээр байх болно. Нүүрстөрөгчөн арматурын өртөг өндөр гарах гол шалтгаан нь нэхмэлийн утас бэлтгэх ажиллагаанд байгаа юм.

           Нүүрстөрөгчөн утасны талстлагбүтэц   

Нүүрстөрөгчөн утасны зузаан нь 5-10 мкм. Энэ нь хүний үснээс нарийн. Тэр нь нүүрстөрөгчийн атомын гинжин холбоос бүхий талстлаг торноос тогтоно. Утаслаг арматур бэлтгэхийн тулд  50000 хүртлэх нарийн утсыг нэгтгэж  ээрмэл үүсгэх юм. Нүүрстөрөгчөн утаслаг арматурын гол нэг онцгой чанар нь тасралтын хүчний үйлчлэлийг тэсвэрлэх чадвар юм. Тасралтын хүчний үйлчлэлийг тэсвэрлэх чадвараар хамгийн сайн чанарын гангаас дөрөв дахин их байна. Тухайлбал 5 мм зузаантай нүүрстөрөгчөн саваа 2500кг хүчний үйлчлэлд тасардаг бол мөн ийм хэмжээний  ширмэн саваа 150 кг хүчинд тасардаг байна. Нүүрстөрөгчөн утаслаг арматурын нягт нь гангаас дөрөв дахин бага буюу дөрөв дахин хөнгөн.

Нүүрстөрөгчөн утас нь  нүүрстөрөгчийн атомоос зонхилон тогтсон, 5-аас 15 мкм голчтой маш нарийн ширхэгтэй. Нүүрстөрөгчийн атомууд нь нэгдэн маш жижиг талстууд үүсгэх бөгөөд нэг нэгэндээ тэгш параллель байрлалтай байна. Талстуудын энэхүү байрлал нь суналтыг маш сайн тэсвэрлэх чанартай болгодог. Нүүрстөрөгчийн утасны хувийн нягт  болон температурын тэлэлтийн илтгэлцүүр бага, химийн урвалын идэвхигүй, тасралтын хүчний үйлчлэлийг тэсвэрлэлт өндөр зэрэг онцгой шинж чанартай.

Нүүрстөрөгчийн утсыг цахилгаан лампын улайсгах утсанд хэрэглэх анхны патентыг 1880 онд Америкийн зохион бүтээгч Эдисон авчээ. Гэвч энэхүү улайсах утсыг пиролизын аргаар гарган авсан бөгөөд энэ нь нүх сүв ихтэй, хэврэг болжээ. Нэлээд сүүлд пуужингийн хөдөлгүүр зохион бүтээх  явцад түүнд тохирох материалын эрэлд гарч нүүрстөрөгчийг сонирхох болжээ. Харин нүүрстөрөгчийн утас нь  өндөр халуунд тэсвэртэй, дулаан сайн тусгаарладаг, зэврэлт, хий болон шингэний үйлчлэл зэрэгт тэсвэртэй бат бэх болон хөшүүн чанар өндөр зэрэг чанарууд нь түүнийг арматурчлах материалаар хэрэглэх боломжтойг харуулжээ. 1958 онд АНУ-д  нүүрстөрөгчийн утас гарган авсан бөгөөд түүний суналтын бат бөх нь 330-1030 МПа уян харимхайн модуль нь 40 ГПа хүрчээ. Судалгаа туршилтын үр дүнд 1960 онд 20ГПа бат бэхтэй, 690ГПа уян харимхайн модуль бүхий чанартай нүүрстөрөгчийн утас гарган авчээ. Гэвч энэхүү материал гарган авах технологи ажиллагаа төвөгтэй учраас хэрэглээнд нэвтэрч чадаагүй байна. Мөн энэ үед ЗХУ болон Японд өөр технологи хэрэглэн  мөн утас гарган авсан боловч чанар нь тухайн үеийн шаардлага хангаагүй.  Харин 1970-аад онд бат бэх  нь 2070 МПа, уян харимхайн модуль нь 480 ГПа хүрсэн үзүүлэлттэй материалыг гарган авчээ. Нүүрстөрөгчөн утсыг  тууз, нэхмэл даавуу, композит арматур хэлбэрээр үйлдвэрлэж хэрэглэнэ. Тэгэхдээ аль ч хэлбэрийн арматурт давирхай шингээж өгдөг байна. Бөөрөнхий арматурыг ч мөн адил полимер холбогчоор холбож бэхжүүлнэ. Харин арматурын гадаргуун барьцалдалтыг нэмэгдүүлэх зорилгоор гадаргууд нь элсний  найрлага бүхий түрхлэг  хийж эсвэл иржгэр эрчлээс гаргаж өгнө.


                   

             Нүүрстөрөгчөн утасаар хийсэнарматур 


 Энэхүү шинэ төрлийн арматур хэрэглэсэн бетон бэхжих явцад ямарч хагарал, ан цав гардаггүйгээр бас нэг онцлогтой. Нүүрстөрөгчийн  утсаар бэлтгэсэн арматур олон эерэг талтай боловч түүний үнэ өндөр учраас  барилгын салбар түүний дотор бетонд  одоогоор өргөн хэрэглэж чадахгүй байна. Гэхдээ одоогийн байдлаар түүхэн дурсгалт хуучин барилгуудыг сэргээн засварлах, хуучин гүүрийн дам нуруу, баганыг хүчитгэх зэрэгт хэрэглэснээс гадна  төвөгтэй хийцлэл бүхий 4 см зузаантай павильон барих ажлыг хийгээд байна. Бусад орнуудаас Германы эрдэмтдэд түүхэн дурсгалт хуучин барилгуудыг сэргээн засварлахад энэхүү шинэ материалыг хэрэглэх санал ирсээр байна. Эрдэмтэд  10 жилийн дараа гэхэд нүүрстөрөгчөн утаслаг арматуртай бетон ба ган  арматуртай бетоны хэрэглээ 1:4 гэсэн харьцаанд хүрнэ гэж үзэж байна.

 Х.Намхай/ зөвлөх инженер,Рh.D/

                                                           

Холбоотой мэдээ