ახლანდელი სიტუაცია და ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის განვითარება

ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონი (SFRC) არის კომპოზიციური მასალის ახალი ტიპი, რომლის დაასხით და შესხურებით შესაძლებელია მოკლე ბეტონის მოკლე ფოლადის ბოჭკოს შესაბამისი რაოდენობით. იგი სწრაფად განვითარდა ბოლო წლებში სახლში და მის ფარგლებს გარეთ. იგი გადალახავს დაბალი დაძაბულობის სიმტკიცის, მცირე საბოლოო გახანგრძლივებისა და ბეტონის ქონების ნაკლოვანებებს. მას აქვს შესანიშნავი თვისებები, როგორიცაა დაძაბულობის ძალა, მომატება წინააღმდეგობა, გამჭვირვალე წინააღმდეგობა, ბზარის წინააღმდეგობა, დაღლილობის წინააღმდეგობა და მაღალი სიმკაცრე. იგი გამოყენებულია ჰიდრავლიკური ინჟინერიის, გზის და ხიდის, სამშენებლო და სხვა საინჟინრო სფეროებში.

1. ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის განვითარება
ბოჭკოვანი რკინა ბეტონი (FRC) არის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის აბრევიატურა. ეს, როგორც წესი, ცემენტის დაფუძნებული კომპოზიტია, რომელიც შედგება ცემენტის პასტის, ნაღმტყორცნებიდან ან ბეტონისა და ლითონის ბოჭკოვანი, არაორგანული ბოჭკოვანი ან ორგანული ბოჭკოვანი რკინაბეტონის მასალებისგან. ეს არის ახალი სამშენებლო მასალა, რომელიც ჩამოყალიბებულია მოკლე და წვრილი ბოჭკოების ერთნაირად დაშლით, მაღალი დაძაბულობის სიმტკიცით, მაღალი საბოლოო დრეკადობით და მაღალი ტუტე წინააღმდეგობით ბეტონის მატრიქსში. ბეტონში ბოჭკოვანი შეიძლება შეზღუდოს ბეტონის ადრეული ბზარების წარმოქმნა და ბზარების შემდგომი გაფართოება გარე ძალის მოქმედების პირობებში, ეფექტურად გადალახოს თანდა დაუშვებლობა, წყალგაუმტარი, ყინვების წინააღმდეგობა და ბეტონის გამაგრება. ბოჭკოვანი რკინაბეტონის, განსაკუთრებით ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის ბეტონმა, უფრო მეტი ყურადღება მიიპყრო სასწავლო და საინჟინრო წრეებში პრაქტიკულ ინჟინერიაში, მისი უმაღლესი შესრულების გამო. 1907 საბჭოთა ექსპერტი ბ. ჰეკპოკაბმა დაიწყო ლითონის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის გამოყენება; 1910 წელს HF Porter- მა გამოაქვეყნა კვლევის ანგარიში მოკლე ბოჭკოვანი რკინაბეტონის შესახებ, რომელშიც ნათქვამია, რომ მოკლე ფოლადის ბოჭკოები თანაბრად უნდა დაიშალოს ბეტონში, მატრიქსის მასალების გასაძლიერებლად; 1911 წელს, შეერთებული შტატების გრეჰემმა დაამატა ფოლადის ბოჭკოვანი ჩვეულებრივ ბეტონში, რათა გააუმჯობესოს ბეტონის სიძლიერე და სტაბილურობა; 1940 -იანი წლებისთვის, შეერთებულმა შტატებმა, ბრიტანეთმა, საფრანგეთმა, გერმანიამ, იაპონიამ და სხვა ქვეყნებმა ჩაატარეს უამრავი გამოკვლევა ფოლადის ბოჭკოვანი გამოყენების შესახებ, ბეტონის აცვიათ წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად, ფოლადის ბოჭკოვანი ბეტონის წარმოების ტექნოლოგია და გაუმჯობესება ფოლადის ბოჭკოს ფორმა ბოჭკოვანი და ბეტონის მატრიქსს შორის შემაკავშირებელ სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად; 1963 წელს, JP Romualdi და GB Batson გამოაქვეყნეს ფურცელი ფოლადის ბოჭკოვანი ბეტონის ბზარის განვითარების მექანიზმის შესახებ და გამოთქვეს დასკვნა, რომ ფოლადის ბოჭკოს რკინაბეტონის ბზარის სიძლიერე განისაზღვრება ფოლადის ბოჭკოების საშუალო ინტერვალით, რომელიც ეფექტურ როლს ასრულებს დაძაბულობის სტრესში (ბოჭკოვანი ინტერვალების თეორია), რითაც იწყება ამ ახალი კომპოზიციური მასალის პრაქტიკული განვითარების ეტაპი. დღემდე, ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის პოპულარიზაციით და გამოყენებით, ბეტონის ბოჭკოების სხვადასხვა განაწილების გამო, ძირითადად არსებობს ოთხი ტიპი: ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონი, ჰიბრიდული ბოჭკოვანი რკინაბეტონი, ფენიანი ფოლადის ბოჭკოვანი და ფენიანი ჰიბრიდული ბოჭკოვანი რკინა ბეტონი.

2. ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის გამაძლიერებელი მექანიზმი
(1) კომპოზიციური მექანიკის თეორია. კომპოზიციური მექანიკის თეორია ემყარება უწყვეტი ბოჭკოვანი კომპოზიციების თეორიას და კომბინირებულია ბეტონში ფოლადის ბოჭკოების განაწილების მახასიათებლებთან. ამ თეორიაში, კომპოზიციები განიხილება, როგორც ორფაზიანი კომპოზიტები ბოჭკოვანი, როგორც ერთი ფაზა და მატრიცა, როგორც მეორე ეტაპი.
(2) ბოჭკოვანი დაშორების თეორია. ბოჭკოვანი ინტერვალების თეორია, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ბზარის წინააღმდეგობის თეორია, შემოთავაზებულია ხაზოვანი ელასტიური მოტეხილობის მექანიკის საფუძველზე. ეს თეორია ამბობს, რომ ბოჭკოების გამაგრების ეფექტი მხოლოდ ერთნაირად განაწილებულ ბოჭკოვან ინტერვალით არის დაკავშირებული (მინიმალური ინტერვალი).

3. ანალიზი ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის განვითარების სტატუსის შესახებ
1. ფენის ბოჭკოვანი რკინა ბეტონი. ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონი არის ერთგვარი შედარებით ერთგვაროვანი და მრავალმხრივი რკინა ბეტონი, რომელიც წარმოიქმნება მცირე რაოდენობით დაბალი ნახშირბადის ფოლადის, უჟანგავი ფოლადის და FRP ბოჭკოების ჩვეულებრივი ბეტონის დამატებით. ფოლადის ბოჭკოს შერევის რაოდენობა ზოგადად 1% ~ 2% მოცულობით, ხოლო 70 ~ 100 კგ ფოლადის ბოჭკოვანი შერეულია ბეტონის თითოეულ კუბურ მეტრში წონის მიხედვით. ფოლადის ბოჭკოს სიგრძე უნდა იყოს 25 ~ 60 მმ, დიამეტრი უნდა იყოს 0.25 ~ 1.25 მმ, ხოლო სიგრძის საუკეთესო თანაფარდობა დიამეტრამდე უნდა იყოს 50 ~ 700. ჩვეულებრივი ბეტონის შედარებით, მას არა მხოლოდ გააუმჯობესებს დაძაბულობას, გაჭედვას, მოსახვევებს , აცვიათ და ბზარის წინააღმდეგობა, მაგრამ ასევე მნიშვნელოვნად აძლიერებს ბეტონის მოტეხილობის სიმკაცრეს და გავლენის წინააღმდეგობას და მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს დაღლილობის წინააღმდეგობას და გამძლეობას, განსაკუთრებით სიმკვრივე შეიძლება გაიზარდოს 10 ~ 20 ჯერ. ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის და ჩვეულებრივი ბეტონის მექანიკური თვისებები შედარებულია ჩინეთში. როდესაც ფოლადის ბოჭკოს შინაარსი 15% ~ 20% და წყლის ცემენტის თანაფარდობაა 0.45, დაძაბულობის სიძლიერე იზრდება 50% ~ 70% -ით, მოქნილობის სიძლიერე იზრდება 120% ~ 180% -ით, ზემოქმედების სიძლიერე იზრდება 10 ~ 20 -ით ჯერ, ზემოქმედების დაღლილობის სიძლიერე იზრდება 15 ~ 20 ჯერ, მოქნილობის სიმკაცრე იზრდება 14 ~ 20 ჯერ, ხოლო აცვიათ წინააღმდეგობა ასევე მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია. ამრიგად, ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის უკეთესი ფიზიკური და მექანიკური თვისებები აქვს, ვიდრე უბრალო ბეტონი.

4. ჰიბრიდული ბოჭკოვანი ბეტონი
შესაბამისი კვლევის მონაცემები აჩვენებს, რომ ფოლადის ბოჭკოვანი მნიშვნელოვნად არ უწყობს ხელს ბეტონის კომპრესიულ სიძლიერეს, ან თუნდაც ამცირებს მას; უბრალო ბეტონთან შედარებით, არსებობს პოზიტიური და უარყოფითი (ზრდა და შემცირება) ან თუნდაც შუალედური ხედები ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის დაქვემდებარებისა და ბეტონის ადრეული პლასტმასის შემცირების პრევენცია. გარდა ამისა, ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის ბეტონს აქვს გარკვეული პრობლემები, მაგალითად, დიდი დოზა, მაღალი ფასი, ჟანგი და თითქმის არავითარი წინააღმდეგობა არ არის ხანძრის შედეგად გამოწვეული ადიდების მიმართ, რამაც გავლენა მოახდინა მის გამოყენებაზე სხვადასხვა ხარისხზე. ბოლო წლების განმავლობაში, ზოგიერთმა საშინაო და უცხოელმა მეცნიერმა ყურადღება მიაქცია ჰიბრიდული ბოჭკოვანი ბეტონის (HFRC), ცდილობდა ბოჭკოების სხვადასხვა თვისებებსა და უპირატესობებს შეურიოთ, ერთმანეთისგან ისწავლოს და თამაშობდეს "დადებით ჰიბრიდულ ეფექტს" სხვადასხვა დონეზე და სხვადასხვა დონეზე და სხვადასხვა დონეზე " დატვირთვის ეტაპები ბეტონის სხვადასხვა თვისებების გასაუმჯობესებლად, რათა დააკმაყოფილოს სხვადასხვა პროექტების საჭიროებები. ამასთან, მისი სხვადასხვა მექანიკური თვისებების, განსაკუთრებით მისი დაღლილობის დეფორმაციის და დაღლილობის დაზიანების, დეფორმაციის განვითარების კანონისა და დაზიანების მახასიათებლების გათვალისწინებით სტატიკური და დინამიური დატვირთვებით და მუდმივი ამპლიტუდა ან ცვლადი ამპლიტუდის ციკლური დატვირთვები, ოპტიმალური შერევის ოდენობა და ბოჭკოვანი პროპორციის შერევა, ურთიერთობა კომპოზიციური მასალების კომპონენტებს შორის, ეფექტის გაძლიერება და გაძლიერების მექანიზმი, დაღლილობის საწინააღმდეგო მოქმედება, უკმარისობის მექანიზმი და სამშენებლო ტექნოლოგია, მიქსების პროპორციის დიზაინის პრობლემები კიდევ უნდა იყოს სწავლობდა.

5. ფენიანი ფოლადის ბოჭკოვანი რკინა ბეტონი
მონოლითური ბოჭკოვანი რკინაბეტონის თანაბრად შერევა ადვილი არ არის, ბოჭკოვანი ადვილია აგლომერატი, ბოჭკოს რაოდენობა დიდია, ხოლო ღირებულება შედარებით მაღალია, რაც გავლენას ახდენს მის ფართო გამოყენებაზე. საინჟინრო პრაქტიკის და თეორიული კვლევების დიდი რაოდენობით, შემოთავაზებულია ფოლადის ბოჭკოვანი სტრუქტურის ახალი ტიპი, ფენის ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონი (LSFRC). ფოლადის ბოჭკოვანი მცირე რაოდენობა თანაბრად არის განაწილებული გზის ფილების ზედა და ქვედა ზედაპირებზე, ხოლო შუა ჯერ კიდევ ჩვეულებრივი ბეტონის ფენაა. LSFRC- ში ფოლადის ბოჭკოვანი ზოგადად განაწილებულია ხელით ან მექანიკურად. ფოლადის ბოჭკოვანი გრძელია, ხოლო სიგრძის დიამეტრის თანაფარდობა ზოგადად 70 ~ 120-მდეა, რაც გვიჩვენებს ორგანზომილებიან განაწილებას. მექანიკურ თვისებებზე ზემოქმედების გარეშე, ეს მასალა არამარტო ამცირებს ფოლადის ბოჭკოს რაოდენობას, არამედ თავიდან აიცილებს ბოჭკოვანი აგლომერაციის ფენომენს ინტეგრალური ბოჭკოვანი რკინაბეტონის ბეტონის შერევით. გარდა ამისა, ბეტონის ფოლადის ბოჭკოვანი ფენის პოზიცია დიდ გავლენას ახდენს ბეტონის მოქნილ სიძლიერეზე. ბეტონის ბოლოში ფოლადის ბოჭკოვანი ფენის გამაგრების ეფექტი საუკეთესოა. ფოლადის ბოჭკოვანი ფენის პოზიციით მოძრაობით, გამაგრების ეფექტი მნიშვნელოვნად მცირდება. LSFRC– ის მოქნილი სიძლიერე 35% -ზე მეტია, ვიდრე ჩვეულებრივი ბეტონის იგივე ნაზავი, რომელიც ოდნავ დაბალია, ვიდრე ინტეგრალური ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის ბეტონი. ამასთან, LSFRC- ს შეუძლია დაზოგოს ბევრი მატერიალური ღირებულება, და რთული შერევის პრობლემა არ არის. აქედან გამომდინარე, LSFRC არის ახალი მასალა, რომელსაც აქვს კარგი სოციალური და ეკონომიკური სარგებელი და ფართო განაცხადის პერსპექტივები, რაც პოპულარობისა და გამოყენების ღირსია ტროტუარის მშენებლობაში.

6. ფენიანი ჰიბრიდული ბოჭკოვანი ბეტონი
ფენის ჰიბრიდული ბოჭკოვანი რკინაბეტონი (LHFRC) არის კომპოზიციური მასალა, რომელიც წარმოიქმნება 0,1% პოლიპროპილენის ბოჭკოს დამატებით LSFRC- ის საფუძველზე და თანაბრად განაწილდება დიდი რაოდენობით წვრილი და მოკლე პოლიპროპილენის ბოჭკოებით, მაღალი დაძაბულობის სიმძლავრით და მაღალი ულამაზესი გაწურვით, ზედა და ქვედა ფოლადის ზედა და ქვედა ფოლადის ზედა და ქვედა ფოლადის ზედა და ქვედა ფოლადში. ბოჭკოვანი ბეტონი და ჩვეულებრივი ბეტონი შუა ფენაში. მას შეუძლია გადალახოს LSFRC შუალედური უბრალო ბეტონის ფენის სისუსტე და თავიდან აიცილოს უსაფრთხოების პოტენციური საფრთხეები მას შემდეგ, რაც ზედაპირული ფოლადის ბოჭკოვანი ნახმარი. LHFRC– ს შეუძლია მნიშვნელოვნად გააძლიეროს ბეტონის მოქნილობის სიძლიერე. უბრალო ბეტონთან შედარებით, ჩვეულებრივი ბეტონის მისი მოქნილი სიძლიერე იზრდება დაახლოებით 20%-ით, ხოლო LSFRC- სთან შედარებით, მისი მოქნილობის სიძლიერე იზრდება 2.6%-ით, მაგრამ მას მცირე გავლენა აქვს ბეტონის მოქნილ ელასტიურ მოდულზე. LHFRC- ის მოქნილ ელასტიური მოდული 1.3% -ით მეტია, ვიდრე ჩვეულებრივი ბეტონისა და 0.3% -ით დაბალია, ვიდრე LSFRC. LHFRC- ს ასევე შეუძლია მნიშვნელოვნად გააძლიეროს ბეტონის მოქნილობის სიმკაცრე, ხოლო მისი მოქნილობის სიმკაცრის ინდექსი დაახლოებით 8 -ჯერ მეტია, ვიდრე ჩვეულებრივი ბეტონი და LSFRC- ის 1.3 -ჯერ. უფრო მეტიც, ბეტონში LHFRC- ში ორი ან მეტი ბოჭკოების განსხვავებული შესრულების გამო, საინჟინრო საჭიროებების მიხედვით, ბეტონში სინთეზური ბოჭკოსა და ფოლადის ბოჭკოს პოზიტიური ჰიბრიდული ეფექტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბეტონში , მასალის მოქნილი სიძლიერე და დაძაბულობის სიმტკიცე, აუმჯობესებს მასალის ხარისხს და გახანგრძლივებს მასალის მომსახურების ხანგრძლივობას.

- —BSTRACT (Shanxi Architecture, ტომი 38, No. 11, Chen Huiqing)