Ferrocement
Ferrocement eller ferrocement är ett konstruktionssystem med förstärkt murbruk eller gips (kalk eller cement , sand och vatten) applicerat över en "ankare" av metallnät, vävd , sträckmetall eller metallfibrer och tätt placerade tunt stål stavar som armeringsjärn . Den metall som vanligtvis används är järn eller någon typ av stål, och nätet är tillverkat av tråd med en diameter mellan 0,5 mm och 1 mm. Cementet är vanligtvis en mycket rik blandning av sand och cement i ett förhållande på 3:1; vid tillverkning av brädor används inget grus, så att materialet inte är betong.
Ferrocement används för att konstruera relativt tunna, hårda, starka ytor och strukturer i många former såsom skrov för båtar, skaltak och vattentankar. Ferrocement har sitt ursprung på 1840-talet i Frankrike och Nederländerna och är föregångaren till armerad betong . Den har ett brett utbud av andra användningsområden, inklusive skulptur och prefabricerade byggnadskomponenter. Termen "ferrocement" har använts i utvidgning till andra kompositmaterial , inklusive några som inte innehåller cement och inget järnhaltigt material. [ citat behövs ]
" Mullbärshamnarna " som användes vid D-Day- landgångarna var gjorda av ferrocement, och deras kvarlevor kan fortfarande ses på semesterorter som Arromanches .
Definitioner
Cement och betong används omväxlande men det finns tekniska skillnader och betydelsen av cement har förändrats sedan mitten av 1800-talet när ferrocement uppstod. Ferro betyder järn även om metall som vanligtvis används i ferrocement är järnlegerat stål . Cement på 1800-talet och tidigare betydde murbruk eller krossad sten eller kakel blandat med kalk och vatten för att bilda en stark murbruk. Idag betyder cement vanligtvis Portland cement , Mortel är en pasta av ett bindemedel (vanligtvis Portland cement), sand och vatten; och betong är en flytande blandning av portlandcement, sand, vatten och krossat stenmaterial som hälls i formen (formning). Järnbetong är det ursprungliga namnet på armerad betong (pansarbetong) känt åtminstone sedan 1890-talet och 1903 beskrevs det väl i Londons Society of Engineer's Journal men förväxlas nu i stor utsträckning med ferrocement.
Historia
Uppfinnarna av ferrocement är fransmännen Joseph Monier som kallade det "ciment armé" (pansarcement) och Joseph-Louis Lambot som konstruerade en båt med systemet 1848. Lambot ställde ut fartyget på Exposition Universelle 1855 och hans namn för materialet "ferciment" fastnat. Lambot patenterade sin båt 1855 men patentet beviljades i Belgien och gällde endast det landet. Vid tiden för Moniers första patent, juli 1867, planerade han att använda sitt material för att skapa urnor, planteringskärl och cisterner. Dessa redskap tillverkades traditionellt av keramik , men storskaliga, ugnseldade projekt var dyra och benägna att misslyckas. 1875 utökade Monier sina patent till att omfatta broar och designade sin första stål- och betongbro. Det yttre lagret skulpterades för att efterlikna rustika stockar och timmer, och därigenom inledde också faux bois (falskträ) betong. Under första hälften av 1900-talet var italienska Pier Luigi Nervi känd för sin användning av ferrocement, på italienska kallad ferro-cemento .
Järnbetong har relativt god hållfasthet och slaghållfasthet. När den används i huskonstruktioner i utvecklingsländer kan den ge bättre motståndskraft mot brand, jordbävning och korrosion än traditionella material, såsom trä, adobe och stenmurverk. Det har varit populärt i utvecklade länder för att bygga yacht eftersom tekniken kan läras in relativt snabbt, vilket gör det möjligt för människor att minska kostnaderna genom att tillhandahålla sin egen arbetskraft. På 1930-talet till 1950-talet blev det populärt i USA som en konstruktions- och skulpteringsmetod för nyskapande arkitektur , exempel på dessa är Cabazon Dinosaurs och Albert Vranas verk .
Konstruktionsform
Den önskade formen kan byggas av en flerskiktskonstruktion av nät, uppburen av en armatur, eller galler, byggd med armeringsjärn och bunden med tråd. För optimal prestanda bör stål vara rostbehandlat, ( galvaniserat ) eller rostfritt stål . Över detta färdiga ramverk appliceras en lämplig blandning ( bruk eller murbruk ) av portlandcement , sand och vatten och/eller tillsatser för att penetrera nätet. Under härdningen kan monteringen hållas fuktig, för att säkerställa att betongen kan stelna och härda långsamt och för att undvika sprickor som kan försvaga systemet. Åtgärder bör vidtas för att undvika instängd luft i den inre strukturen under det våta byggskedet eftersom detta också kan skapa sprickor som kommer att bildas när den torkar. Instängd luft lämnar tomrum som gör att vatten kan samlas och bryta ned (rosta) stålet. Modern praxis inkluderar ofta att spruta blandningen under tryck (en teknik som kallas sprutbetong ) eller någon annan metod för att driva ut instängd luft.
Äldre strukturer som har misslyckats ger ledtrådar till bättre metoder. Förutom att eliminera luft där den kommer i kontakt med stål, kan moderna betongtillsatser inkludera akrylvätsketillsatser för att bromsa fuktabsorptionen och öka stötmotståndet mot den härdade produkten eller för att ändra härdningshastigheten. Dessa tekniker, lånade från den kommersiella kakelinstallationsbranschen, har i hög grad hjälpt till vid restaureringen av dessa strukturer. Hackat glas eller polyfiber kan tillsättas för att minska sprickbildning i ytterhuden. (Hackad fiber kan hämma god penetrering av injekteringsbruket till stålnätkonstruktioner. Detta bör beaktas och mildras, eller begränsas till användning på efterföljande yttre skikt. Hackade fibrer kan också förändra eller begränsa vissa våtskulpturtekniker.)
Ekonomi
Den ekonomiska fördelen med ferrobetongkonstruktioner är att de är starkare och mer hållbara än vissa traditionella byggmetoder. [ citat behövs ] Ferrobetongkonstruktioner kan byggas snabbt, vilket kan ha ekonomiska fördelar.
I Indien används ferrobetong ofta eftersom konstruktionerna som tillverkas av den är mer motståndskraftiga mot jordbävningar . [ citat behövs ] Jordbävningsmotstånd är beroende av bra konstruktionsteknik.
På 1970-talet anpassade designers sina yachtdesigner till det då mycket populära bakgårdsbyggeschemat att bygga en båt med ferrocement. Dess stora attraktion var att för minimala utgifter och kostnader, en rimlig tillämpning av skicklighet, kunde en amatör konstruera ett smidigt, starkt och rejält yachtskrov. Ett skrov av ferrocement kan visa sig vara av liknande eller lägre vikt än ett skrov av fiberförstärkt plast (glasfiber), aluminium eller stål . [ citat behövs ]
Det finns i princip tre typer av ferrocementmetoder. De följer efter
- Armatursystem: I denna metod svetsas skelettstålet till önskad form på vardera sidan av vilka flera lager av sträckta maskor knyts. Denna är tillräckligt stark så att murbruk kan fyllas i genom att trycka för ena sidan och tillfälligt stödja från andra sidan. Ifyllning av bruk kan även göras genom att man pressar in bruket från båda sidorna. I denna metod är skelettstålet (stängerna) i mitten av sektionen och som sådana ökar de egenvikten utan något bidrag till styrkan.
- Slutna formsystem: Flera lager av nät knyts ihop mot ytan av formen som håller dem på plats medan murbruk fylls i. Formen kan tas bort efter härdning eller kan sitta kvar som en permanent del av en färdig struktur. Om formen ska tas bort för återanvändning måste släppmedel användas.
- Integrerat formsystem: Genom att använda minimal förstärkning ska alla integrerade formar först anses fungera som ett ramverk. På denna form fixeras lager av maskor på båda sidor och putsas på dem från båda sidor. Som namnet antyder förblir formen permanent som en integrerad del av den färdiga strukturen. (t.ex. dubbla T-sektioner för golv, tak, etc.) Försiktighetsåtgärder bör vidtas för att ha en fast anslutning mellan formen och de skikt som fylls i senare, så att den färdiga produkten som helhet blir en integrerad strukturell enhet.
Fördelar
Fördelarna med en välbyggd ferrobetongkonstruktion är låg vikt, underhållskostnader och lång livslängd i jämförelse med rena stålkonstruktioner. Noggrann byggnadsprecision anses dock vara avgörande, särskilt med avseende på den cementbaserade sammansättningen och det sätt på vilket den appliceras i och på stommen, och hur eller om stommen har behandlats för att motstå korrosion.
När en ferrobetongplåt är mekaniskt överbelastad, tenderar den att vika sig istället för att gå sönder eller smulas sönder som sten eller keramik. Som behållare kan den gå sönder och läcka men eventuellt hålla ihop. Mycket beror på de tekniker som används i konstruktionen.
Med exemplet Mulberry Harbours kunde prefabricerade enheter tillverkas för hamnar (som Jamestown på St Helena) där konventionell anläggningsteknik är svår.
Nackdelar
Nackdelen med ferrobetongkonstruktion är den arbetsintensiva karaktären hos den, vilket gör den dyr för industriell tillämpning i västvärlden. Dessutom är risk för nedbrytning (rost) av stålkomponenterna en möjlighet om lufthåligheter lämnas kvar i den ursprungliga konstruktionen, på grund av för torr blandning av betongen som appliceras eller att luften inte tvingas ut ur konstruktionen medan den är i dess våta konstruktionsstadium, genom vibrationer, trycksatta spruttekniker eller andra medel. Dessa lufthåligheter kan förvandlas till vattenpölar eftersom det härdade materialet absorberar fukt. Om hålrummen uppstår där det finns obehandlat stål kommer stålet att rosta och expandera, vilket gör att systemet misslyckas.
I modern praxis skapar tillkomsten av flytande akryltillsatser och andra framsteg i injekteringsbruksblandningen långsammare fuktabsorption jämfört med de äldre formlerna, och ökar även bindningsstyrkan för att mildra dessa misslyckanden. Återställningsstegen bör inkludera behandling av stålet för att stoppa rost, med användning av metoder för behandling av gammalt stål som är vanligt vid bilkarossreparationer.
Försäkringsfrågor
Under 1960-talet i Australien, Nya Zeeland och Storbritannien insåg hemmabåtbyggare att för en given budget möjliggjorde ferrocement ett mycket större skrov än vad som annars var möjligt. Vissa byggare insåg dock inte att skrovet bara utgör en mindre del av den totala kostnaden eftersom en större båt skulle ha mycket högre utrustningskostnader. Följaktligen blev flera hemmabyggda ferrocementbåtar oavslutade projekt, eller om de blev färdiga, då dåligt utförda, överviktiga, klumpiga "skräck". Vissa byggare insåg att deras båtar inte bara var en besvikelse utan också osäljbara, och försäkrade sina båtar och avsiktligt skövlade dem för ersättning. Försäkringsbolagen har långa minnen av sådana bedrägerier och idag har det, även för välbyggda ferrocementbåtar, blivit svårt att få ett försäkringsskydd för tredje parts risker, samtidigt som ett heltäckande skydd är praktiskt taget ouppnåeligt. [ citat behövs ]
Se även
externa länkar
- Ferrocement Educational Network
- Barcos de ferrocemento (på spanska)