ფოლადის ბოჭკოვანი არმირებული ბეტონი (SFRC) კომპოზიტური მასალის ახალი ტიპია, რომლის ჩასხმა და შესხურება შესაძლებელია ჩვეულებრივ ბეტონში მოკლე ფოლადის ბოჭკოს შესაბამისი რაოდენობის დამატებით. ბოლო წლებში ის სწრაფად განვითარდა როგორც ქვეყნის შიგნით, ასევე მის ფარგლებს გარეთ. ის გადალახავს ბეტონის დაბალ გამჭიმვად სიმტკიცეს, მცირე საბოლოო წაგრძელებას და მყიფე თვისებებს. მას აქვს შესანიშნავი თვისებები, როგორიცაა გამჭიმვადობა, მოხრისადმი მდგრადობა, ძვრისადმი მდგრადობა, ბზარებისადმი მდგრადობა, დაღლილობისადმი მდგრადობა და მაღალი სიმტკიცე. იგი გამოიყენება ჰიდრავლიკურ ინჟინერიაში, გზებისა და ხიდების მშენებლობაში, მშენებლობასა და სხვა საინჟინრო სფეროებში.

 

შენ.ფოლადის ბოჭკოვანი არმირებული ბეტონის განვითარება

 

ბოჭკოვანი არმატურის მქონე ბეტონი (FRC) არის ბოჭკოვანი არმატურის მქონე ბეტონის აბრევიატურა. ეს ჩვეულებრივ ცემენტზე დაფუძნებული კომპოზიტია, რომელიც შედგება ცემენტის პასტისგან, ნაღმტყორცნისგან ან ბეტონისგან და ლითონის ბოჭკოსგან, არაორგანული ბოჭკოსგან ან ორგანული ბოჭკოვანი არმატურის მქონე მასალებისგან. ეს არის ახალი სამშენებლო მასალა, რომელიც წარმოიქმნება მოკლე და წვრილი ბოჭკოების ერთგვაროვანი გაფანტვით მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცით, მაღალი საბოლოო წაგრძელებით და მაღალი ტუტე მდგრადობით ბეტონის მატრიცაში. ბეტონში ბოჭკოს შეუძლია შეზღუდოს ბეტონში ადრეული ბზარების წარმოქმნა და ბზარების შემდგომი გაფართოება გარე ძალის ზემოქმედების ქვეშ, ეფექტურად გადალახოს თანდაყოლილი დეფექტები, როგორიცაა დაბალი დაჭიმვის სიმტკიცე, ადვილი ბზარები და დაღლილობისადმი დაბალი წინააღმდეგობა და მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ბეტონის ჰერმეტულობის, წყალგაუმტარობის, ყინვაგამძლეობის და არმატურის დაცვის მახასიათებლები. ბოჭკოვანი არმატურის მქონე ბეტონი, განსაკუთრებით ფოლადის ბოჭკოვანი არმატურის მქონე ბეტონი, სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს აკადემიურ და საინჟინრო წრეებში პრაქტიკული ინჟინერიის სფეროში მისი უმაღლესი შესრულების გამო. 1907 წელს საბჭოთა ექსპერტმა ბ. პ. ჰეკპოკაბმა დაიწყო ლითონის ბოჭკოვანი არმატურის მქონე ბეტონის გამოყენება; 1910 წელს ჰ. ფ. პორტერმა გამოაქვეყნა კვლევითი ანგარიში მოკლე ბოჭკოვანი არმატურის მქონე ბეტონის შესახებ, რომელშიც ვარაუდობდა, რომ მოკლე ფოლადის ბოჭკოები თანაბრად უნდა იყოს გაფანტული ბეტონში მატრიცული მასალების გასამაგრებლად; 1911 წელს, აშშ-ის წარმომადგენელმა გრეჰემმა ჩვეულებრივ ბეტონს ფოლადის ბოჭკო დაამატა ბეტონის სიმტკიცისა და სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად; 1940-იანი წლებისთვის შეერთებულმა შტატებმა, ბრიტანეთმა, საფრანგეთმა, გერმანიამ, იაპონიამ და სხვა ქვეყნებმა ჩაატარეს მრავალი კვლევა ფოლადის ბოჭკოს გამოყენებაზე ბეტონის ცვეთამედეგობისა და ბზარმედეგობის გასაუმჯობესებლად, ფოლადის ბოჭკოვანი ბეტონის წარმოების ტექნოლოგიასა და ფოლადის ბოჭკოს ფორმის გაუმჯობესებაზე ბოჭკოსა და ბეტონის მატრიცას შორის შეერთების სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად; 1963 წელს, ჯ.პ. რომუალდიმ და გ.ბ. ბეტსონმა გამოაქვეყნეს ნაშრომი ფოლადის ბოჭკოებით შემოსაზღვრული ბეტონის ბზარების განვითარების მექანიზმის შესახებ და წამოაყენეს დასკვნა, რომ ფოლადის ბოჭკოებით გამაგრებული ბეტონის ბზარების სიმტკიცე განისაზღვრება ფოლადის ბოჭკოების საშუალო დაშორებით, რაც ეფექტურ როლს ასრულებს დაჭიმვის სტრესში (ბოჭკოვანი დაშორების თეორია), რითაც დაიწყო ამ ახალი კომპოზიტური მასალის პრაქტიკული განვითარების ეტაპი. დღემდე, ფოლადის ბოჭკოებით გამაგრებული ბეტონის პოპულარიზაციისა და გამოყენების გამო, ბეტონში ბოჭკოების განსხვავებული განაწილების გამო, ძირითადად ოთხი ტიპი არსებობს: ფოლადის ბოჭკოებით გამაგრებული ბეტონი, ჰიბრიდული ბოჭკოებით გამაგრებული ბეტონი, ფენოვანი ფოლადის ბოჭკოებით გამაგრებული ბეტონი და ფენოვანი ჰიბრიდული ბოჭკოებით გამაგრებული ბეტონი.

 

二.ფოლადის ბოჭკოვანი რკინაბეტონის გამაგრების მექანიზმი

 

1. კომპოზიტური მექანიკის თეორია. კომპოზიტური მექანიკის თეორია ეფუძნება უწყვეტი ბოჭკოვანი კომპოზიტების თეორიას და შერწყმულია ფოლადის ბოჭკოების განაწილების მახასიათებლებთან ბეტონში. ამ თეორიაში კომპოზიტები განიხილება, როგორც ორფაზიანი კომპოზიტები, სადაც ბოჭკო ერთ ფაზას წარმოადგენს, ხოლო მატრიცა - მეორე ფაზას.

 

ბოჭკოების დაშორების თეორია. ბოჭკოების დაშორების თეორია, რომელიც ასევე ცნობილია, როგორც ბზარებისადმი წინააღმდეგობის თეორია, შემოთავაზებულია წრფივი ელასტიური მოტეხილობის მექანიკაზე დაყრდნობით. ეს თეორია ამტკიცებს, რომ ბოჭკოების გამაგრების ეფექტი დაკავშირებულია მხოლოდ ბოჭკოების ერთგვაროვნად განაწილებულ დაშორებასთან (მინიმალური დაშორება).

 

შენ.ფოლადის ბოჭკოვანი არმირებული ბეტონის განვითარების სტატუსის ანალიზი

 

1.ფოლადის ბოჭკოვანი გამაგრებული ბეტონი.ფოლადის ბოჭკოვანი არმატურის ბეტონი შედარებით ერთგვაროვანი და მრავალმხრივი არმატურის ბეტონის სახეობაა, რომელიც ჩვეულებრივ ბეტონში მცირე რაოდენობით დაბალნახშირბადოვანი ფოლადის, უჟანგავი ფოლადის და FRP ბოჭკოების დამატებით მიიღება. ფოლადის ბოჭკოს შერევის რაოდენობა, როგორც წესი, მოცულობითი 1%-დან 2%-მდეა, ხოლო ბეტონის ყოველ კუბურ მეტრში წონის მიხედვით 70-100 კგ ფოლადის ბოჭკო შერეულია. ფოლადის ბოჭკოს სიგრძე უნდა იყოს 25-60 მმ, დიამეტრი 0.25-1.25 მმ, ხოლო სიგრძისა და დიამეტრის საუკეთესო თანაფარდობა 50-700. ჩვეულებრივ ბეტონთან შედარებით, მას შეუძლია არა მხოლოდ გააუმჯობესოს დაჭიმვის, ძვრის, მოხრის, ცვეთისა და ბზარებისადმი მდგრადობა, არამედ მნიშვნელოვნად გაზარდოს ბეტონის მოტეხილობისა და დარტყმისადმი მდგრადობა, ასევე მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს სტრუქტურის დაღლილობისადმი მდგრადობა და გამძლეობა, განსაკუთრებით კი სიმტკიცის გაზრდა 10-20-ჯერ. ფოლადის ბოჭკოვანი არმატურის ბეტონისა და ჩვეულებრივი ბეტონის მექანიკური თვისებები შედარებულია ჩინეთში. როდესაც ფოლადის ბოჭკოს შემცველობა 15%-დან 20%-მდეა და წყალ-ცემენტის თანაფარდობა 0.45-ია, დაჭიმვის სიმტკიცე იზრდება 50%-დან 70%-მდე, მოხრის სიმტკიცე იზრდება 120%-დან 180%-მდე, დარტყმის სიმტკიცე იზრდება 10-დან 20-ჯერ, დარტყმითი დაღლილობის სიმტკიცე იზრდება 15-დან 20-ჯერ, მოხრის სიმტკიცე იზრდება 14-დან 20-ჯერ და ცვეთისადმი მდგრადობაც მნიშვნელოვნად უმჯობესდება. ამიტომ, ფოლადის ბოჭკოვანი არმირებული ბეტონი უკეთეს ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებს ფლობს, ვიდრე ჩვეულებრივი ბეტონი.

2. ჰიბრიდული ბოჭკოვანი ბეტონი. შესაბამისი კვლევითი მონაცემები აჩვენებს, რომ ფოლადის ბოჭკო მნიშვნელოვნად არ უწყობს ხელს ბეტონის შეკუმშვის სიმტკიცის გაზრდას ან თუნდაც მის შემცირებას; ჩვეულებრივ ბეტონთან შედარებით, არსებობს დადებითი და უარყოფითი (ზრდა და შემცირება) ან თუნდაც შუალედური შეხედულებები ფოლადის ბოჭკოვანი არმატურის ბეტონის ჰერმეტულობასთან, ცვეთამედეგობასთან, დარტყმასა და ცვეთამედეგობასთან და ბეტონის ადრეული პლასტიკური შეკუმშვის პრევენციასთან დაკავშირებით. გარდა ამისა, ფოლადის ბოჭკოვანი არმატურის ბეტონს აქვს გარკვეული პრობლემები, როგორიცაა დიდი დოზირება, მაღალი ფასი, ჟანგი და ხანძრის შედეგად გამოწვეული აფეთქებისადმი თითქმის არარსებობა, რამაც სხვადასხვა ხარისხით იმოქმედა მის გამოყენებაზე. ბოლო წლებში ზოგიერთმა ადგილობრივმა და უცხოელმა მეცნიერმა ყურადღება მიაქცია ჰიბრიდულ ბოჭკოვან ბეტონს (HFRC), ცდილობდა შეერია სხვადასხვა თვისებებისა და უპირატესობების მქონე ბოჭკოები, ესწავლა ერთმანეთისგან და გამოეყენებინა „დადებითი ჰიბრიდული ეფექტი“ სხვადასხვა დონეზე და დატვირთვის ეტაპზე, რათა გაეუმჯობესებინა ბეტონის სხვადასხვა თვისებები, რათა დაკმაყოფილებულიყო სხვადასხვა პროექტის საჭიროებები. თუმცა, მისი სხვადასხვა მექანიკური თვისებების გათვალისწინებით, განსაკუთრებით დაღლილობის დეფორმაციისა და დაღლილობის დაზიანების, დეფორმაციის განვითარების კანონისა და დაზიანების მახასიათებლების სტატიკური და დინამიური დატვირთვების და მუდმივი ან ცვლადი ამპლიტუდის ციკლური დატვირთვების დროს, ბოჭკოს ოპტიმალური შერევის რაოდენობისა და შერევის პროპორციის, კომპოზიტური მასალების კომპონენტებს შორის ურთიერთობის, გამაგრების ეფექტისა და გამაგრების მექანიზმის, დაღლილობის საწინააღმდეგო მახასიათებლების, რღვევის მექანიზმისა და მშენებლობის ტექნოლოგიის გათვალისწინებით, შერევის პროპორციის დიზაინის პრობლემები შემდგომ შესწავლას საჭიროებს.

3. ფენიანი ფოლადის ბოჭკოვანი არმირებული ბეტონი.მონოლითური ბოჭკოვანი არმატურის ბეტონის თანაბრად შერევა ადვილი არ არის, ბოჭკო ადვილად აგლომერირდება, ბოჭკოების რაოდენობა დიდია და ფასი შედარებით მაღალია, რაც გავლენას ახდენს მის ფართო გამოყენებაზე. საინჟინრო პრაქტიკისა და თეორიული კვლევების დიდი რაოდენობით შედეგად, შემოთავაზებულია ფოლადის ბოჭკოვანი სტრუქტურის ახალი ტიპი, ფენოვანი ფოლადის ბოჭკოვანი არმატურის ბეტონი (LSFRC). ფოლადის ბოჭკოების მცირე რაოდენობა თანაბრად არის განაწილებული გზის ფილის ზედა და ქვედა ზედაპირებზე, ხოლო შუა ნაწილი კვლავ უბრალო ბეტონის ფენაა. LSFRC-ში ფოლადის ბოჭკოები ძირითადად ხელით ან მექანიკურად ნაწილდება. ფოლადის ბოჭკო გრძელია და სიგრძისა და დიამეტრის თანაფარდობა ზოგადად 70-დან 120-მდეა, რაც აჩვენებს ორგანზომილებიან განაწილებას. მექანიკურ თვისებებზე ზემოქმედების გარეშე, ეს მასალა არა მხოლოდ მნიშვნელოვნად ამცირებს ფოლადის ბოჭკოების რაოდენობას, არამედ თავიდან აიცილებს ბოჭკოების აგლომერაციის ფენომენს ინტეგრალური ბოჭკოვანი არმატურის ბეტონის შერევისას. გარდა ამისა, ფოლადის ბოჭკოვანი ფენის პოზიციას ბეტონში დიდი გავლენა აქვს ბეტონის მოღუნვის სიმტკიცეზე. ფოლადის ბოჭკოვანი ფენის გამაგრების ეფექტი ბეტონის ძირში საუკეთესოა. ფოლადის ბოჭკოვანი ფენის ზემოთ მოძრაობით, გამაგრების ეფექტი მნიშვნელოვნად მცირდება. LSFRC-ის მოღუნვის სიმტკიცე 35%-ზე მეტით მეტია იმავე ნარევის პროპორციით შეზავებულ ჩვეულებრივ ბეტონთან შედარებით, რაც ოდნავ დაბალია ინტეგრალური ფოლადის ბოჭკოვანი არმირებული ბეტონის სიმტკიცესთან შედარებით. თუმცა, LSFRC-ს შეუძლია მნიშვნელოვნად დაზოგოს მასალის ხარჯები და არ არსებობს შერევის რთული პრობლემა. ამიტომ, LSFRC არის ახალი მასალა კარგი სოციალური და ეკონომიკური სარგებლით და ფართო გამოყენების პერსპექტივით, რომელიც იმსახურებს პოპულარიზაციას და გამოყენებას ტროტუარების მშენებლობაში.

 

4.ფენიანი ჰიბრიდული ბოჭკოვანი ბეტონი.ფენოვანი ჰიბრიდული ბოჭკოვანი არმირებული ბეტონი (LHFRC) არის კომპოზიტური მასალა, რომელიც წარმოიქმნება LSFRC-ის ბაზაზე 0.1% პოლიპროპილენის ბოჭკოს დამატებით და ზედა და ქვედა ფოლადის ბოჭკოვან ბეტონსა და შუა ფენაში უბრალო ბეტონში მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცისა და მაღალი საბოლოო წაგრძელების მქონე დიდი რაოდენობით წვრილი და მოკლე პოლიპროპილენის ბოჭკოების თანაბრად განაწილებით. მას შეუძლია დაძლიოს LSFRC-ის შუალედური უბრალო ბეტონის ფენის სისუსტე და თავიდან აიცილოს პოტენციური უსაფრთხოების საფრთხეები ზედაპირული ფოლადის ბოჭკოს ცვეთის შემდეგ. LHFRC-ს შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს ბეტონის მოღუნვის სიმტკიცე. ჩვეულებრივ ბეტონთან შედარებით, უბრალო ბეტონის მოღუნვის სიმტკიცე დაახლოებით 20%-ით იზრდება, ხოლო LSFRC-თან შედარებით, მისი მოღუნვის სიმტკიცე 2.6%-ით იზრდება, მაგრამ მას მცირე გავლენა აქვს ბეტონის მოღუნვის ელასტიურობის მოდულზე. LHFRC-ის მოღუნვის ელასტიურობის მოდული 1.3%-ით მეტია უბრალო ბეტონის მოდულთან შედარებით და 0.3%-ით ნაკლებია LSFRC-ის მოღუნვის მოდულთან შედარებით. LHFRC-ს ასევე შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს ბეტონის მოღუნვის სიმტკიცე, ხოლო მისი მოღუნვის სიმტკიცის ინდექსი დაახლოებით 8-ჯერ აღემატება ჩვეულებრივი ბეტონის სიმტკიცეს და 1.3-ჯერ აღემატება LSFRC-ს. გარდა ამისა, ბეტონში LHFRC-ში ორი ან მეტი ბოჭკოს განსხვავებული მახასიათებლების გამო, საინჟინრო საჭიროებების შესაბამისად, ბეტონში სინთეტიკური ბოჭკოსა და ფოლადის ბოჭკოს დადებითი ჰიბრიდული ეფექტის გამოყენება შესაძლებელია მასალის პლასტიურობის, გამძლეობის, სიმტკიცის, ბზარისადმი სიმტკიცის, მოღუნვის სიმტკიცისა და დაჭიმვის სიმტკიცის მნიშვნელოვნად გასაუმჯობესებლად, მასალის ხარისხის გასაუმჯობესებლად და მასალის მომსახურების ვადის გასახანგრძლივებლად.

——რეზიუმე (შანქსის არქიტექტურა, ტ. 38, No. 11, ჩენ ჰუიკინგი)