Хийсвэр
Барилгын салбар нь материалын боловсруулалтын үр ашиг, нарийвчлал, бат бөх чанарыг сайжруулахын тулд дэвшилтэт зүсэх материалыг нэвтрүүлснээр технологийн хувьсгалыг хийж байна. Гайхамшигтай хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй Polycrystalline Diamond Compact (PDC) нь барилгын хэрэглээнд өөрчлөлт оруулах шийдэл болж гарч ирсэн. Энэхүү баримт бичигт барилгын салбарын PDC технологийг иж бүрэн судалсан бөгөөд түүний материалын шинж чанар, үйлдвэрлэлийн үйл явц, бетон хайчлах, асфальт тээрэмдэх, чулуулгийг өрөмдөх, арматурын боловсруулалт хийх шинэлэг хэрэглээг багтаасан болно. Энэхүү судалгаа нь мөн PDC-ийн хэрэгжилтийн өнөөгийн сорилтод дүн шинжилгээ хийж, барилгын технологийг цаашид өөрчлөх боломжтой ирээдүйн чиг хандлагыг судлах болно.
1. Танилцуулга
Дэлхийн барилгын салбар нь төслийг хурдан дуусгах, өндөр нарийвчлалтай болгох, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг бууруулах шаардлага нэмэгдэж байна. Ялангуяа орчин үеийн өндөр бат бэх барилгын материалыг боловсруулахад уламжлалт зүсэх хэрэгсэл нь эдгээр шаардлагыг хангадаггүй. Polycrystalline Diamond Compact (PDC) технологи нь барилгын төрөл бүрийн хэрэглээнд урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй гүйцэтгэлийг санал болгож, тоглоомыг өөрчлөх шийдэл болж гарч ирэв.
PDC хэрэгслүүд нь нийлэг поликристал алмазын давхаргыг вольфрамын карбидын субстраттай хослуулж, бат бөх чанар, зүсэх үр ашгийн хувьд уламжлалт материалаас илүү сайн зүсэх элементүүдийг бий болгодог. Энэхүү баримт бичигт PDC-ийн үндсэн шинж чанарууд, түүний үйлдвэрлэлийн технологи, орчин үеийн барилгын практикт өсөн нэмэгдэж буй үүргийг авч үздэг. Шинжилгээ нь одоогийн хэрэглээ болон ирээдүйн боломжуудыг хамарч, PDC технологи нь барилгын арга зүйг хэрхэн өөрчилж байгаа талаар ойлголт өгдөг.
2. Барилгын хэрэглээний PDC-ийн материалын шинж чанар ба үйлдвэрлэл
2.1 Материалын өвөрмөц шинж чанарууд
Онцгой хатуулаг (10,000 HV) нь зүлгүүрийн барилгын материалыг боловсруулах боломжийг олгодог
Дээд зэргийн элэгдэлд тэсвэртэй байдал нь вольфрамын карбидаас 10-50 дахин урт үйлчилгээ үзүүлдэг
Өндөр дулаан дамжуулалт** (500-2000 Вт/мК) тасралтгүй ажиллах үед хэт халалтаас сэргийлнэ.
Гянт болд карбидын субстратын нөлөөллийн эсэргүүцэл нь барилгын талбайн нөхцлийг тэсвэрлэдэг
2.2 Барилгын багаж хэрэгслийн үйлдвэрлэлийн процессыг оновчтой болгох**
Алмазан тоосонцорыг сонгох: Хамгийн оновчтой гүйцэтгэлийг хангахын тулд болгоомжтой ангилсан алмазан нунтаг (2-50μm).
Өндөр даралтын агломержуулалт: 1400-1600°С-ийн 5-7 ГПа даралт нь алмазаас алмаз хооронд удаан эдэлгээтэй холбоос үүсгэдэг.
Субстратын инженерчлэл: Барилгын тусгай хэрэглээнд зориулагдсан вольфрамын карбидын тусгай найрлага
Нарийвчлалтай хэлбэржүүлэх: Нарийн төвөгтэй багажийн геометрийн лазер болон EDM боловсруулалт
2.3 Барилгын төрөлжсөн PDC зэрэглэл
Бетон боловсруулахад өндөр элэгдэлд тэсвэртэй зэрэглэл
Төмөр бетон зүсэлт хийх өндөр нөлөөллийн зэрэг
Асфальт тээрэмдэх дулааны тогтвортой агуулгатай
Барилга угсралтын ажилд нарийн ширхэгтэй, нарийн ширхэгтэй
3. Орчин үеийн барилгын үндсэн хэрэглээ
3.1 Бетон хайчлах, буулгах
Өндөр хурдтай бетон хөрөөдөх: PDC ир нь ердийн ирээс 3-5 дахин урт насалдаг.
Утсан хөрөөний систем: Том оврын бетон нураах зориулалттай алмаазан шингээсэн кабель
Бетоныг нарийн тээрэмдэх: Гадаргуугийн бэлтгэлд миллиметрээс бага нарийвчлалтай хүрэх
Кейс судалгаа: Калифорниа мужийн хуучин Бэй гүүрийг нураах үеийн PDC хэрэгслүүд
3.2 Асфальт тээрэмдэх, зам засварлах
Хүйтэн тээрэмдэх машин: PDC шүд нь бүхэл бүтэн ээлжийн туршид хурц байдлыг хадгалдаг
Нарийвчлалын зэрэглэлийн хяналт: Хувьсах асфальтын нөхцөлд тогтвортой гүйцэтгэл
Дахин боловсруулах хэрэглээ: RAP-ийн цэвэр зүсэлт (Сэргээгдсэн асфальт хучилт)
Гүйцэтгэлийн өгөгдөл: ердийн багажтай харьцуулахад тээрэмдэх хугацааг 30% бууруулсан
3.3 Суурийн өрөмдлөг ба овоолго
Том диаметртэй өрөмдлөг: 3 метр хүртэл диаметртэй уйтгартай овоолгод зориулсан PDC битүүд
Хатуу чулуулгийн нэвтрэлт: Боржин чулуу, базальт болон бусад хэцүү тогтоцуудад үр дүнтэй
Дутуу ухах хэрэгсэл: Гадсан суурийн нарийн хонх үүсгүүр
Далайн хэрэглээ: Салхин сэнсний суурийн суурилуулалтанд PDC хэрэгслүүд
3.4 Арматурыг боловсруулах
Өндөр хурдтай арматур хайчлах: хэв гажилтгүй цэвэр зүсэлт
Thread rolling: PDC нь нарийн арматурын утас залгахад зориулагдсан
Автоматжуулсан боловсруулалт: Робот огтлох системтэй нэгтгэх
Аюулгүй байдлын ашиг тус: Аюултай орчинд оч үүсэхийг багасгасан
3.5 Хонгилын цооног ба гүний барилгын ажил
TBM таслагчийн толгой: Зөөлөн болон дунд зэргийн хатуулагтай чулуулгийн нөхцөлд PDC таслагч
Microtunneling: Ашиглалтын байгууламжид зориулсан нарийн уйтгартай
Газар сайжруулах: тийрэлтэт чигжээс болон хөрс холих PDC хэрэгсэл
Кейс судалгаа: Лондонгийн Crossrail төслийн PDC таслагчийн гүйцэтгэл
4. Уламжлалт хэрэгслүүдээс гүйцэтгэлийн давуу тал
4.1 Эдийн засгийн үр өгөөж
Багажны ашиглалтын хугацааг уртасгах: карбид багажнаас 5-10 дахин урт ашиглалтын хугацаа
Сул зогсолтыг багасгасан: Багаж хэрэгслийг өөрчлөх нь үйл ажиллагааны үр ашгийг нэмэгдүүлдэг
Эрчим хүчний хэмнэлт: Бага зүсэх хүч нь цахилгаан зарцуулалтыг 15-25% бууруулдаг.
4.2 Чанарын сайжруулалт
Гадаргуугийн дээд өнгөлгөө: Хоёрдогч боловсруулалтын хэрэгцээ багасна
Нарийвчлалтай зүсэлт: Бетоны хэрэглээнд ±0.5 мм-ийн хүлцэл
Материалын хэмнэлт: Барилгын үнэ цэнэтэй материалын эрфийн алдагдлыг багасгасан
4.3 Байгаль орчинд үзүүлэх нөлөө
Хог хаягдал багасна: Багажны ашиглалтын хугацаа урт байна гэдэг нь хаях таслагч цөөхөн гэсэн үг
Дуу чимээ багатай: Зөөлөн зүсэх үйлдэл нь дуу чимээний бохирдлыг бууруулдаг
Тоос дарах: Цэвэрхэн зүсэлт нь агаарт дусаах тоосонцор бага үүсгэдэг
5. Одоогийн сорилт ба хязгаарлалт
5.1 Техникийн хязгаарлалт
Тасралтгүй хуурай зүсэх хэрэглээнд дулааны доройтол
Өндөр хүчитгэсэн бетонд үзүүлэх нөлөөллийн мэдрэмж
Маш том диаметртэй багажийн хэмжээ хязгаар
5.2 Эдийн засгийн хүчин зүйлс
Уламжлалт багаж хэрэгсэлтэй харьцуулахад анхны өртөг өндөр
Тусгай засвар үйлчилгээний шаардлага
Гэмтсэн PDC элементүүдийг засах хязгаарлагдмал сонголтууд
5.3 Үйлдвэрийн үрчлэлтийн саад бэрхшээл
Уламжлалт аргуудаас өөрчлөлтийг эсэргүүцэх
Багаж хэрэгсэлтэй зөв харьцах сургалтын шаардлага
Мэргэшсэн PDC хэрэгслүүдийн нийлүүлэлтийн сүлжээний сорилтууд
6. Ирээдүйн чиг хандлага ба инноваци
6.1 Материалын шинжлэх ухааны дэвшил
Нано бүтэцтэй PDC нь бат бөх чанарыг сайжруулдаг
Оновчтой шинж чанар бүхий функциональ зэрэглэлийн PDC
Өөрөө хурцлах PDC найрлага
6.2 Ухаалаг багаж хэрэгслийн систем
Элэгдэлд хяналт тавих суурилуулсан мэдрэгч
Бодит цагийн тохируулгатай дасан зохицох зүсэх систем
Урьдчилан таамаглан солих зориулалттай хиймэл оюун ухаанаар ажилладаг багаж хэрэгслийн менежмент
6.3 Тогтвортой үйлдвэрлэл
Ашигласан PDC хэрэгслийг дахин боловсруулах үйл явц
Эрчим хүч багатай үйлдвэрлэлийн аргууд
Алмаз нийлэгжүүлэх био-д суурилсан катализатор
6.4 Хэрэглээний шинэ хил хязгаар
3D бетон хэвлэх туслах хэрэгслүүд
Автомат робот нураах систем
Сансрын барилгын хэрэглээ
7. Дүгнэлт
PDC технологи нь бетоны боловсруулалт, асфальт тээрэмдэх, суурийн ажил болон бусад гол хэрэглээнд хосгүй гүйцэтгэлийг санал болгож, орчин үеийн барилгын техникийг нэн чухал идэвхжүүлэгч болж чадсан. Өртөг зардал, тусгай хэрэглээнд тулгарч буй бэрхшээлүүд хэвээр байгаа хэдий ч материаллаг шинжлэх ухаан, багаж хэрэгслийн систем дэх тасралтгүй дэвшил нь барилгын ажилд PDC-ийн үүргийг улам өргөжүүлэх болно гэж амлаж байна. Тус салбар нь барилгын технологийн шинэ эриний босгон дээр зогсож байгаа бөгөөд PDC хэрэгслүүд нь илүү хурдан, цэвэр, илүү нарийвчлалтай барилгын аргачлалын шаардлагыг хангахад улам бүр гол үүрэг гүйцэтгэх болно.
Ирээдүйн судалгааны чиглэлүүд нь үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулах, нөлөөллийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх, шинээр гарч ирж буй барилгын материалын тусгай PDC найрлага боловсруулахад чиглэгдэх ёстой. Эдгээр дэвшлүүд хэрэгжихийн хэрээр PDC технологи нь 21-р зууны баригдсан орчинг бүрдүүлэхэд улам бүр зайлшгүй шаардлагатай болж байна.
Лавлагаа
1. Барилгын материалыг дэвшилтэт алмаазан багажаар боловсруулах (2023)
2. Орчин үеийн нураах практикт PDC технологи (Барилгын инженерийн сэтгүүл)
3. Томоохон төслүүдэд PDC хэрэгслийг ашиглах эдийн засгийн шинжилгээ (2024)
4. Тогтвортой бүтээн байгуулалтад зориулсан алмазан багажийн инноваци (Өнөөдрийн материал)
5. Дэд бүтцийн төслүүдэд зориулсан PDC програмын жишээнүүдийн судалгаа (ICON Press)
Шуудангийн цаг: 2025-07-07
