철근은 제외되고 섬유는 포함됨: Valley Metro는 최신 확장을 위해 경전철 슬래브를 마감합니다.

Oct 14, 2023

경전철 확장은 비즈니스와 교통을 방해합니다. 강철 막대를 사용하여 선로 아래의 콘크리트를 강화하면 공정 속도가 더욱 느려지는 동시에 지속 가능성과 작업자 안전 문제가 높아집니다. 그래서 Valley Metro는 현재 북서쪽 확장에 대안을 사용했습니다.

섬유 강화 콘크리트는 주석에 적힌 대로 작동합니다. 즉, 콘크리트 전체에 혼합된 바느질 핀 크기의 강철, 유리, 세라믹, 탄소 또는 폴리머 섬유로 0.5인치 철근 케이지를 대체합니다.

"섬유 강화 콘크리트 분야는 상당히 성숙한 분야입니다. 이는 40~50년 이상 동안 사용되어 왔습니다."라고 애리조나 주립 대학의 지속 가능한 공학 및 건축 환경 학교의 프로젝트 책임자인 Barzin Mobasher가 말했습니다. "이제 콘크리트 재료의 지속 가능성과 효율성 문제를 살펴볼 때 이는 매우 중요한 문제가 되었습니다."

이 기술은 무게를 줄이고 부식을 줄이며 시멘트 사용량을 1/5로 줄이고 미세한 수준에서 균열을 방지합니다.

Mobasher는 "균열이 커지거나 넓어져서 큰 구멍이 나거나 크게 분리되는 것을 허용하지 않습니다. 일단 균열이 발생하면 부식 문제, 내구성 문제, 기타 심각한 문제가 발생하기 때문입니다."라고 Mobasher는 말했습니다.

Valley Metro는 5월 초에 직원들이 완성한 1.5마일 길이의 선로 슬래브에 폴리프로필렌과 강철 섬유를 선택했습니다. 예상보다 높은 하중에서 45년간의 사용을 시뮬레이션한 ASU의 구조 및 재료 연구소의 피로 테스트 이후 제안된 섬유 보강재를 수용했습니다.

콘크리트는 압축하거나 누르는 힘에 잘 견디지만 장력과 같이 구부리거나 늘리는 힘에 대해서는 쉽게 무너집니다. 콘크리트는 자연적으로 수축하고 트랙 슬래브는 자체 장력을 받는 레일을 지지하기 때문에 문제가 됩니다.

철근으로 콘크리트를 보강하면 균열 전파가 줄어들고 균열이 발생한 후에도 콘크리트가 하중을 지탱할 수 있습니다.

Mobasher는 "교량 데크나 고속도로에서 발생하는 많은 문제(고속도로의 소음)는 일단 이러한 조인트에 균열이 생기면 서로 자유롭게 지나갈 수 있다는 것입니다."라고 말했습니다. "이제 충돌이 발생하고 기본적으로 교통 흐름이 매우 원활하지 않습니다."

실제로 균열은 콘크리트 슬라브의 가정된 품질이므로 건축업자는 균열의 확산을 제한하기 위해 다이아몬드 블레이드 톱으로 제어 조인트를 절단합니다.

Mobasher는 심지어 가는 균열처럼 균열이 눈에 띄기 전에 멈추는 것을 선호합니다.

"균열은 종종 작은 미세 균열로 시작됩니다"라고 그는 말했습니다. "그리고 여기서 기회는 이러한 미세 균열이 서로 연결되는 것을 막을 수 있다면 실제로 재료의 강도를 높일 수 있다는 것입니다."

철근 제조는 상당한 탄소 배출량을 발생시키며, 철근 강화를 사용하려면 직원들이 불안정한 위치에서 철근을 설치하고 함께 용접하고 구성 요소를 접지하는 데 몇 주가 소요됩니다.

Mobasher는 섬유 강화 콘크리트가 더 간단하고 안전하며 시간이 훨씬 적게 걸린다고 말합니다.

그는 "작업 현장에서 모든 작업을 수행하는 대신 공장에서 만들어 작업 현장에 전달하고 쏟아 붓는 것의 차이와 같다"고 말했다.

그는 전 세계적으로 5억 톤의 철근과 200억~300억 톤의 콘크리트가 사용되는 점을 고려할 때, 섬유 강화는 지속 가능성의 관점에서 볼 때 실제로 건설 기술의 "낮은 열매"라고 덧붙였습니다.

"그리고 지속 가능한 강화 시스템을 개발하고 100년 이상 전에 개발된 방법론을 다시 생각해 볼 수 있다면 그것이 바로 우리가 해야 할 일입니다."