Болат талшықты темірбетон (SFRC) - қарапайым бетонға қысқа болат талшықтың тиісті мөлшерін қосу арқылы құюға және шашуға болатын композициялық материалдың жаңа түрі. Соңғы жылдары елде де, шетелде де қарқынды дамыды. Ол төмен созылу беріктігінің, шағын шекті ұзартудың және бетонның сынғыш қасиетінің кемшіліктерін жояды. Оның созылу беріктігі, иілуге төзімділігі, ығысуға төзімділігі, жарықшақтарға төзімділігі, шаршауға төзімділігі және жоғары қаттылық сияқты тамаша қасиеттері бар. Ол гидротехникада, жол мен көпірде, құрылыста және басқа да инженерлік салаларда қолданылған.
1. Болат талшықты темірбетонды әзірлеу
Талшықты темірбетон (FRC) - талшықты темірбетонның аббревиатурасы. Бұл әдетте цемент пастасы, ерітінді немесе бетон және металл талшық, бейорганикалық талшық немесе органикалық талшықты арматураланған материалдардан тұратын цемент негізіндегі композиция. Бұл бетон матрицасында жоғары созылу беріктігі, жоғары шекті ұзарту және жоғары сілтіге төзімділігі бар қысқа және жұқа талшықтарды біркелкі дисперсиялау арқылы түзілген жаңа құрылыс материалы. Бетондағы талшық бетонда ерте сызаттардың пайда болуын және сыртқы күш әсерінен сызаттардың одан әрі кеңеюін шектей алады, төмен созылу беріктігі, жеңіл жарықшақтық және бетонның әлсіз шаршауға төзімділігі сияқты тән ақауларды тиімді жеңеді және өнімділікті айтарлықтай жақсартады. бетонның су өткізбейтіндігі, су өткізбейтіндігі, аязға төзімділігі және арматуралық қорғанысы. Талшықты темірбетон, әсіресе болат талшықты темірбетон, өзінің жоғары өнімділігіне байланысты практикалық инженериядағы академиялық және инженерлік топтарда көбірек назар аударды. 1907 жылы кеңес сарапшысы Б П. Hekpocab металл талшықты темірбетонды қолдана бастады; 1910 жылы HF Портер қысқа талшықты темірбетон туралы зерттеу есебін жариялады, ол қысқа болат талшықтарды матрицалық материалдарды нығайту үшін бетонда біркелкі дисперсті болуы керек деген ұсыныс жасады; 1911 жылы американдық Грэм бетонның беріктігі мен тұрақтылығын жақсарту үшін қарапайым бетонға болат талшықты қосты; 1940 жылдары Америка Құрама Штаттары, Ұлыбритания, Франция, Германия, Жапония және басқа елдер бетонның тозуға төзімділігі мен жарықшаққа төзімділігін, болат талшықты бетонды өндіру технологиясын жақсарту үшін болат талшықты пайдалану бойынша көптеген зерттеулер жүргізді. талшық пен бетон матрицасы арасындағы байланыстыру беріктігін жақсарту үшін болат талшығының пішіні; 1963 жылы Дж.П.Ромалди және Г.Б.Батсон болат талшықты бетонның жарықшақтарының даму механизмі туралы мақаласын жариялады және болат талшықты темірбетонның жарықшақтарының беріктігі тиімді рөл атқаратын болат талшықтарының орташа аралығымен анықталады деген қорытынды жасады. созылу кернеуінде (талшық аралығы теориясы), осылайша осы жаңа композиттік материалдың практикалық даму кезеңі басталады. Осы уақытқа дейін болат талшықты темірбетонды танымал ету және қолдану кезінде бетондағы талшықтардың әртүрлі таралуына байланысты негізінен төрт түрі бар: болат талшықты темірбетон, гибридті талшықты темірбетон, қабатты болат талшықты темірбетон және қабатты гибридті талшық. темірбетон.
2. Болат талшықты темірбетонды күшейту механизмі
(1) Композиттік механика теориясы. Композиттік механика теориясы үздіксіз талшықты композиттер теориясына негізделген және болат талшықтарының бетондағы таралу сипаттамаларымен біріктірілген. Бұл теорияда композиттер бір фаза ретінде талшық, ал екінші фаза ретінде матрицасы бар екі фазалы композиттер ретінде қарастырылады.
(2) Талшық аралығы теориясы. Сызықтық серпімді сыну механикасына негізделген талшық аралығы теориясы, сонымен қатар жарыққа төзімділік теориясы ретінде белгілі. Бұл теория талшықтардың күшейту әсері тек біркелкі бөлінген талшық аралығымен (ең аз аралық) байланысты деп есептейді.
3. Болат талшықты темірбетонның даму жағдайын талдау
1.Болат талшықты темірбетон. Болат талшықты темірбетон - қарапайым бетонға аз көміртекті болат, тот баспайтын болат және FRP талшықтарын қосу арқылы түзілетін салыстырмалы түрде біркелкі және көп бағытты темірбетон түрі. Болат талшығының араластыру мөлшері әдетте көлемі бойынша 1% ~ 2% құрайды, ал салмағы бойынша әрбір текше метр бетонда 70 ~ 100 кг болат талшық араласады. Болат талшығының ұзындығы 25 ~ 60мм болуы керек, диаметрі 0,25 ~ 1,25мм болуы керек, ал ұзындығының диаметріне ең жақсы қатынасы 50 ~ 700 болуы керек. Қарапайым бетонмен салыстырғанда ол тек созуды, кесуді, иілуді жақсарта алмайды. , тозуға және жарықшақтарға төзімділік, сонымен қатар бетонның сынуға төзімділігі мен соққыға төзімділігін айтарлықтай арттырады және құрылымның шаршауға төзімділігі мен беріктігін айтарлықтай жақсартады, әсіресе қаттылықты 10 ~ 20 есе арттыруға болады. Қытайда болат талшықты темірбетон мен қарапайым бетонның механикалық қасиеттері салыстырылады. Құрамында болат талшығының мөлшері 15% ~ 20% және су цементінің қатынасы 0,45 болғанда, созылу беріктігі 50% ~ 70%, иілу беріктігі 120% ~ 180%, соққыға төзімділік 10 ~ 20 артады. есе, соққыға төзімділік 15 ~ 20 есе артады, иілу беріктігі 14 ~ 20 есе артады, сонымен қатар тозуға төзімділік айтарлықтай жақсарады. Сондықтан болат талшықты темірбетон қарапайым бетонға қарағанда жақсы физикалық және механикалық қасиеттерге ие.
4. Гибридті талшықты бетон
Тиісті зерттеулер деректері болат талшығының бетонның қысу беріктігін айтарлықтай көтермейтінін, тіпті оны төмендетпейтінін көрсетеді; Қарапайым бетонмен салыстырғанда болат талшықты темірбетонның су өткізбейтіндігі, тозуға төзімділігі, соққы және тозуға төзімділігі және бетонның ерте пластикалық шөгуінің алдын алу туралы оң және теріс (ұлғаюы және төмендеуі) немесе тіпті аралық көзқарастары бар. Сонымен қатар, болат талшықты темірбетонның үлкен мөлшерлемесі, жоғары бағасы, тот басу және өрттен болатын жарылысқа төзімділігі дерлік жоқ, бұл оның қолданылуына әртүрлі дәрежеде әсер етті. Соңғы жылдары кейбір отандық және шетелдік ғалымдар гибридті талшықты бетонға (HFRC) назар аудара бастады, олар әртүрлі қасиеттері мен артықшылықтары бар талшықтарды араластыруға, бір-бірінен үйренуге және әртүрлі деңгейде «оң гибридтік әсерге» ойын беруге тырысады. әртүрлі жобалардың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін бетонның әртүрлі қасиеттерін жақсарту үшін жүктеу кезеңдері. Дегенмен, оның әртүрлі механикалық қасиеттеріне қатысты, әсіресе оның шаршау деформациясы мен шаршау зақымдалуы, деформацияның даму заңы және статикалық және динамикалық жүктемелер және тұрақты амплитудалық немесе айнымалы амплитудалық циклдік жүктемелер кезіндегі зақымдану сипаттамалары, талшықтың оңтайлы араластыру мөлшері мен араластыру үлесі, байланыс. композициялық материалдардың құрамдас бөліктері арасындағы, күшейту әсері мен күшейту механизмі, шаршауға қарсы өнімділік, бұзылу механизмі және құрылыс технологиясы, аралас пропорцияларды жобалау мәселелері одан әрі зерттеуді қажет етеді.
5. Қабатты болат талшықты темірбетон
Монолитті талшықты темірбетонды біркелкі араластыру оңай емес, талшықты агломерациялау оңай, талшықтың мөлшері көп және құны салыстырмалы түрде жоғары, бұл оның кең қолданылуына әсер етеді. Көптеген инженерлік тәжірибелер мен теориялық зерттеулердің арқасында болат талшықты құрылымның жаңа түрі, қабатты болат талшықты темірбетон (LSFRC) ұсынылады. Болат талшығының аз мөлшері жол тақтасының үстіңгі және төменгі беттеріне біркелкі бөлінеді, ал ортасы әлі де қарапайым бетон қабаты болып табылады. LSFRC-дегі болат талшығы әдетте қолмен немесе механикалық түрде таратылады. Болат талшығы ұзын, ал ұзындығы диаметрінің қатынасы әдетте 70 ~ 120 арасында, екі өлшемді бөлуді көрсетеді. Механикалық қасиеттерге әсер етпей, бұл материал болат талшығының мөлшерін айтарлықтай азайтып қана қоймайды, сонымен қатар интегралды талшықты темірбетонды араластыру кезінде талшықты агломерация құбылысын болдырмайды. Сонымен қатар, бетондағы болат талшықты қабаттың орналасуы бетонның иілу беріктігіне үлкен әсер етеді. Бетонның түбіндегі болат талшық қабатының күшейту әсері ең жақсы. Болат талшықты қабатының позициясы жоғары көтерілгенде, күшейту әсері айтарлықтай төмендейді. LSFRC-нің иілу беріктігі қоспаның бірдей пропорциясы бар қарапайым бетоннан 35% жоғары, бұл интегралды болат талшықты темірбетонға қарағанда біршама төмен. Дегенмен, LSFRC көп материалдық шығындарды үнемдей алады және қиын араластыру мәселесі жоқ. Сондықтан, LSFRC жақсы әлеуметтік-экономикалық пайдасы және кең қолдану перспективалары бар жаңа материал болып табылады, ол тротуар құрылысында танымал болуға және қолдануға тұрарлық.
6. Қабатты гибридті талшықты бетон
Қабатты гибридті талшықты темірбетон (LHFRC) - LSFRC негізіндегі 0,1% полипропилен талшықтарын қосу және жоғарғы және төменгі болатта жоғары созылу беріктігі және жоғары шекті ұзаруы бар көптеген жұқа және қысқа полипропилен талшықтарын біркелкі тарату арқылы түзілетін композициялық материал. талшықты бетон және ортаңғы қабаттағы қарапайым бетон. Ол LSFRC аралық қарапайым бетон қабатының әлсіздігін жеңе алады және беткі болат талшығы тозғаннан кейін ықтимал қауіпсіздік қауіптерін болдырмайды. LHFRC бетонның иілу беріктігін айтарлықтай арттыра алады. Қарапайым бетонмен салыстырғанда оның қарапайым бетонның иілу беріктігі шамамен 20%-ға, ал LSFRC-мен салыстырғанда оның иілу беріктігі 2,6%-ға артады, бірақ бетонның иілу серпімділік модуліне аз әсер етеді. LHFRC иілу серпімділік модулі қарапайым бетоннан 1,3% жоғары және LSFRC 0,3% төмен. LHFRC сонымен қатар бетонның иілуге төзімділігін айтарлықтай арттыра алады және оның иілуге төзімділік индексі қарапайым бетоннан шамамен 8 есе және LSFRC-тен 1,3 есе жоғары. Сонымен қатар, бетондағы LHFRC-тегі екі немесе одан да көп талшықтардың әртүрлі өнімділігіне байланысты, инженерлік қажеттіліктерге сәйкес, бетондағы синтетикалық талшық пен болат талшықтың оң гибридті әсері икемділікті, беріктікті, қаттылықты, жарықшақтардың беріктігін айтарлықтай жақсарту үшін пайдаланылуы мүмкін. , материалдың иілу және созылу күші, материалдың сапасын жақсарту және материалдың қызмет ету мерзімін ұзарту.
——Реферат (Шаньси архитектурасы, 38-том, №11, Чен Хуйкин)
Жіберу уақыты: 24 тамыз 2022 ж