Test su come Polywater® UPR™ ripristina l’integrità strutturale dei pali di servizio danneggiati
Uno studio di laboratorio Polywater mostra come UPR™ ripristina la resistenza strutturale nei pali di servizio in legno, migliorando le prestazioni di compressione e prevenendo il deterioramento.
Risultati di uno studio condotto dal laboratorio Polywater sulle proprietà strutturali restaurative di UPR Wooden Utility Pole Repair
Valutazione della perdita di resistenza nei pali di servizio in legno
I pali di servizio in legno sono componenti essenziali dei sistemi di distribuzione elettrica e di comunicazione aerei. Tuttavia, si trovano ad affrontare continue minacce di degrado biologico, intemperie e danni da parte della fauna selvatica. Anche piccole cavità, come i fori lasciati dal picchio, possono ridurre significativamente la capacità strutturale e creare un punto di nucleazione per il decadimento accelerato e il marciume.
Polywater® UPR™ Wood Utility Pole Repair è stato sviluppato per riempire, sigillare e proteggere le sezioni di pali danneggiate, prolungando così la durata di servizio bloccando il deterioramento e repellendo l’umidità. Questi due attributi rimangono i meccanismi principali attraverso i quali UPR estende la durata di vita dei pali di legno.
Di recente, un cliente ha contattato Polywater per chiedere se UPR ripristina la resistenza fisica dei pali di servizio. Sebbene UPR sia descritto come una soluzione che ripristina l’integrità dei pali della luce danneggiati, a causa della sua capacità di aderire e integrare con fibre di legno, indurirsi fino a una resistenza paragonabile al legno, Polywater non ha precedentemente affermato che UPR ripristina la resistenza meccanica. Polywater si è invece concentrata sul fornire ai clienti dati concreti relativi alle prestazioni del prodotto. Poiché la fisica del guasto dei pali di servizio è complessa, l’azienda ha dato priorità alla verifica dei vantaggi principali di UPR piuttosto che alle speculazioni sul ripristino strutturale.
Tuttavia, la questione se UPR potesse anche ripristinare la resistenza è rimasta importante per il cliente. Di conseguenza, Polywater ha cercato di sviluppare un metodo per quantificare la resistenza restaurativa di un palo di servizio sigillato con UPR. Come parte di questo sforzo, Polywater ha consultato un professore di prodotti in legno che ha una vasta esperienza nei test dei guasti strutturali dei pali di servizio.
Grazie a diverse discussioni, questo esperto ha diretto Polywater a ASTM D1036: Metodi di prova standard dei test statici dei pali di legno, che fornisce procedure standardizzate per valutare la resistenza del palo. Poiché i test distruttivi dei pali di servizio a grandezza intera sono ad alta intensità di tempo e risorse, il team ha adottato disposizioni in ASTM D143: Metodi di prova standard per piccoli campioni chiari di legname, che consentono di testare campioni più piccoli per determinare la resistenza alla flessione statica.
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Sviluppare un quadro di prova per valutare il ripristino della resistenza
Il laboratorio Polywater ha selezionato come campioni di prova dei tasselli di pino giallo meridionale dal diametro di 2,54 cm (1 in.), tagliati a lunghezze appropriate per approssimare le dimensioni dei pali di servizio.
Poiché il legno è un materiale organico e variabile, per l’affidabilità statistica è stata richiesta una grande dimensione del campione. Il laboratorio ha preparato almeno 20 campioni per ciascuno di due test di resistenza, piegatura statica e compressione, per ridurre al minimo la variabilità. I test hanno confrontato tre condizioni:
1 Tasselli intatti (controllo)
2 Tasselli con fori da picchio simulati
3 Tasselli con fori riempiti utilizzando Polywater UPR-NF
Tutte le prove sono state effettuate utilizzando una macchina per le prove Instron.
Preparazione dei tasselli per riparare i danni ai pali di servizio del mondo reale
I fori sono stati praticati nei lati del tassello per simulare danni provocati dal picchio. Una punta a lancia è stata centrata lungo sia la lunghezza che la larghezza di ogni tassello. La dimensione del foro è stata trasposta in scala per approssimare il rapporto relativo di un grande foro lasciato dal picchio in un palo di servizio di dimensioni effettive. Per i test di compressione sono stati utilizzati fori leggermente più grandi perché la macchina Instron si avvicinava alla sua capacità di carico durante i test.
Per ogni test di curvatura a tre punti, l’apertura del foro era posizionata verso l’alto (verso la testa trasversale) o verso il basso (rivolta lontano dalla testa trasversale) per valutare gli effetti direzionali.
Applicazione di Polywater UPR-NF in ambienti di prova controllati
Polywater UPR-NF è stato applicato secondo le Istruzioni per l’uso pubblicate, utilizzando una cartuccia da 250 mL. Ogni esemplare di tassello rappresentava quindi un palo di servizio in scala ridotta con una cavità da picchio riparata.
| Contenuti connessi: Video di panoramica su Polywater® UPR™ Wood Utility Pole Repair |
Test di resistenza del legno
Test di piegatura statico
È stato eseguito un test di curvatura a tre punti sui tasselli dal diametro di 1 in. (2,5 cm) con una lunghezza di 16 in. (40,6 cm) tra i supporti. La testa trasversale era un supporto a forma di V capovolto con una larghezza di 2,5 cm (1 in.). Tutti i carichi sono stati applicati perpendicolarmente alla grana ad una velocità di 0,5 in. (1,3 cm) al minuto. Di seguito viene mostrata un’immagine del test. Il carico e lo spostamento massimi al carico massimo sono stati registrati secondo ASTM D143. Per ogni configurazione sono stati testati venti campioni per ridurre al minimo la variazione del campione. Di seguito è riportato un grafico che mostra i risultati di questo test. I punti neri mostrano il punto di rottura massimo e calcolato per i tasselli riempiti con UPR-NF. L’utilizzo della forza massima osservata per ogni tassello riduce la deviazione standard della prova.
Figura 1: Questo grafico dello spostamento della testa trasversale rispetto alla forza per i fori riempiti con UPR-NF, fori rivolti verso l’alto, per il test di curvatura statico.
Prova di compressione
Il test di compressione è stato eseguito su sezioni di tasselli lunghe 3 in. / (7,6 cm), caricate parallelamente alla grana a una velocità trasversale di 0,5 in. (1,3 cm) al minuto. Le impugnature chiuse erano centrate sulla sezione trasversale di ogni tassello, entrando in contatto a metà strada verso il foro, come illustrato nella configurazione del test. Per ogni condizione sono stati testati venti campioni.
Risultati dei test
La forza massima di compressione media per i 20 campioni è mostrata nel grafico 1 sottostante.
Grafico 1 Risultati della compressione
*Instron ha raggiunto la sua capacità di carico massima (1.100 lb/4,89 kN) in diversi test, suggerendo che la vera media potrebbe essere maggiore.
La forza massima media per 20 campioni con e senza sigillante è riportata nel grafico 2 sottostante. Vengono mostrati i risultati per ogni orientamento.
Grafico 2 Risultati curvatura statica
Valutazione dei miglioramenti di integrità strutturale utilizzando UPR-NF
Il test di compressione ha dimostrato un chiaro aumento della resistenza, superiore al 200% rispetto ai campioni di controllo, e il valore effettivo può essere ancora più elevato, date le limitazioni di forza della macchina di prova. Ciò indica che UPR aumenta la resistenza alla compressione del legno quando si riempie una cavità.
Sotto i carichi di piegatura, il recupero di forza dipendeva dalla direzione di forza. Quando il carico è stato applicato verso la cavità piena, i campioni riparati hanno mostrato una resistenza circa il 20% più elevata rispetto ai campioni non riempiti. Poiché il lato del palo contenente il difetto è solitamente il più debole e più soggetto a cedimenti, questo rinforzo localizzato rappresenta un significativo miglioramento della durata.
| Contenuti connessi: UPR-NF funziona anche nelle situazioni estreme |
Tuttavia, i pali di servizio nel mondo reale sperimentano forze complesse e multidirezionali non facilmente replicabili in condizioni di laboratorio. Pertanto, sebbene non si possa affermare che UPR ripristini una percentuale specifica della resistenza totale del palo, lo studio dimostra che il riempimento delle cavità con UPR aumenta la resistenza a determinati vettori di carico, consentendo ai pali di resistere meglio allo stress e alla deformazione localizzati.
Oltre ai vantaggi meccanici, il vantaggio principale di Polywater UPR rimane la sua funzione protettiva. Il materiale scorre per riempire completamente le cavità, espellere l’umidità e ottenere una reazione esotermica che uccide microbi e batteri. Questi effetti combinati bloccano il decadimento e prolungano la durata utile. Di conseguenza, mentre UPR fornisce un miglioramento misurabile della resistenza a breve termine, il suo valore a lungo termine consiste nell’attenuazione del deterioramento e nella conservazione dell’integrità strutturale nel tempo.
Punti chiave
• Polywater UPR ripristina la resistenza localizzata al legno danneggiato sia sotto i carichi di compressione che di flessione.
• La rimozione dell’umidità e la protezione microbica prolungano ulteriormente la durata del palo oltre il rinforzo immediato.
• Le riparazioni UPR migliorano la resilienza dei pali di servizio, riducono la frequenza di sostituzione e migliorano l’affidabilità complessiva della rete.
