Корыч җепселле ныгытылган бетон (SFRC) - гади бетонга тиешле күләмдә кыска корыч җепсел өстәп коеп һәм сиптереп була торган яңа төр композит материал. Соңгы елларда ул илдә дә, чит илләрдә дә тиз үсеш алды. Ул бетонның түбән тарту ныклыгы, кечкенә чик сузылучанлыгы һәм сынучанлык кимчелекләрен җиңә. Ул тарту ныклыгы, бөгелүгә чыдамлык, кисүгә чыдамлык, ярылуга чыдамлык, арыганлыкка чыдамлык һәм югары ныклык кебек искиткеч үзенчәлекләргә ия. Ул гидравлика, юл һәм күпер, төзелеш һәм башка инженерлык өлкәләрендә кулланыла.
1. Корыч җепселләреннән ясалган тимер-бетон эшкәртү
Чүпрәле бетон (ЧББ) - җепселле бетонның кыскартылган исеме. Гадәттә ул цемент пастасы, известь яки бетон һәм металл җепсел, органик булмаган җепсел яки органик җепселле ныгытылган материаллардан торган цемент нигезендәге композит. Ул бетон матрицасында югары тартуга чыдамлык, югары чик озынлыгы һәм югары селтегә чыдамлык белән кыска һәм нечкә җепселләрне тигез тарату юлы белән барлыкка килгән яңа төзелеш материалы. Бетондагы җепсел бетонда иртә ярыклар барлыкка килүен һәм тышкы көч тәэсирендә ярыкларның алга таба киңәюен чикли ала, бетонның түбән тартуга чыдамлыгы, җиңел ярылу һәм начар арыганлыкка чыдамлыгы кебек эчке кимчелекләрне нәтиҗәле рәвештә җиңә һәм бетонның су үткәрмәүчәнлеген, су үткәрмәвен, туңуга чыдамлыгын һәм арматурадан саклау эшчәнлеген сизелерлек яхшырта ала. Чүпрәле бетон, бигрәк тә корыч җепселле ныгытылган бетон, үзенең югары сыйфаты аркасында гамәли инженериядә академик һәм инженерлык даирәләрендә игътибарны җәлеп итә. 1907 елда совет белгече Б. П. Гекпокаб металл җепселле ныгытылган бетон куллана башлады; 1910 елда Х.Ф. Портер кыска җепселле ныгытылган бетон турында тикшеренү отчетын бастырып чыгарды, анда матрица материалларын ныгыту өчен кыска корыч җепселләрне бетонда тигез таратырга кирәк дип фаразлана; 1911 елда Америка Кушма Штатларыннан Грэм бетонның ныклыгын һәм тотрыклылыгын арттыру өчен гади бетонга корыч җепсел өстәгән; 1940 елларга Америка Кушма Штатлары, Бөекбритания, Франция, Германия, Япония һәм башка илләр бетонның тузуга чыдамлыгын һәм ярылуга чыдамлыгын яхшырту өчен корыч җепсел куллану, корыч җепсел бетон җитештерү технологиясе һәм җепсел белән бетон матрицасы арасындагы бәйләнеш ныклыгын яхшырту өчен корыч җепсел формасын яхшырту буенча күп тикшеренүләр үткәргәннәр; 1963 елда Дж.П. Ромуалди һәм Г.Б. Батсон корыч җепсел белән чикләнгән бетонның ярылу механизмы турында мәкалә бастырып чыгардылар һәм корыч җепсел белән ныгытылган бетонның ярылу ныклыгы корыч җепселләренең уртача аралыгы белән билгеләнә, бу тартылу көчәнешендә нәтиҗәле роль уйный (җепсел ара теориясе), шулай итеп бу яңа композит материалның гамәли үсеш этабы башлана дигән нәтиҗәгә килделәр. Хәзерге вакытка кадәр, корыч җепсел белән ныгытылган бетон популярлашу һәм куллану белән, бетондагы җепселләрнең төрлечә таралуы аркасында, нигездә дүрт төр бар: корыч җепсел белән ныгытылган бетон, гибрид җепсел белән ныгытылган бетон, катламлы корыч җепсел белән ныгытылган бетон һәм катламлы гибрид җепсел белән ныгытылган бетон.
2. Корыч җепселле тимер-бетонның ныгыту механизмы
(1) Композит механика теориясе. Композит механика теориясе өзлексез җепсел композитлар теориясенә нигезләнгән һәм бетондагы корыч җепселләрнең таралу үзенчәлекләре белән берләштерелгән. Бу теориядә композитлар ике фазалы композитлар дип карала, аларның бер фазасы җепсел, ә икенче фазасы матрица.
(2) Җепсел аралыгы теориясе. Җепсел аралыгы теориясе, шулай ук ярыкларга каршы тору теориясе буларак та билгеле, сызыклы эластик сыну механикасына нигезләнеп тәкъдим ителә. Бу теория җепселләрнең ныгыту эффекты бары тик тигез таралган җепсел аралыгы (минималь ара) белән генә бәйле дип саный.
3. Корыч җепселле тимер-бетон үсеш торышын анализлау
1. Корыч җепселле ныгытылган бетон. Корыч җепселле ныгытылган бетон - гади бетонга аз күләмдә түбән углеродлы корыч, дат басмас корыч һәм FRP җепселләрен өстәү юлы белән барлыкка килгән чагыштырмача бердәм һәм күп юнәлешле ныгытылган бетон төре. Корыч җепселләрен кушу күләме гадәттә күләм буенча 1% ~ 2% тәшкил итә, ә бетонның һәр куб метрына авырлыгы буенча 70 ~ 100 кг корыч җепсел кушыла. Корыч җепселләренең озынлыгы 25 ~ 60 мм, диаметры 0,25 ~ 1,25 мм, ә озынлыкның диаметрга иң яхшы нисбәте 50 ~ 700 булырга тиеш. Гади бетон белән чагыштырганда, ул тартуга, кисүгә, бөгелүгә, тузуга һәм ярылуга чыдамлыкны гына түгел, ә бетонның сынуга чыдамлыгын һәм бәрелүгә чыдамлыгын да сизелерлек арттыра, конструкциянең арыганлыкка чыдамлыгын һәм ныклыгын сизелерлек яхшырта, бигрәк тә чыдамлыкны 10 ~ 20 тапкыр арттырырга мөмкин. Кытайда корыч җепселле ныгытылган бетон һәм гади бетонның механик үзлекләре чагыштырыла. Корыч җепселләренең күләме 15% ~ 20% һәм су цемент нисбәте 0,45 булганда, тарту көче 50% ~ 70% ка арта, бөкләнү көче 120% ~ 180% ка арта, бәрелү көче 10 ~ 20 тапкырга арта, бәрелүдән арыганлык көче 15 ~ 20 тапкырга арта, бөкләнү ныклыгы 14 ~ 20 тапкырга арта, һәм тузуга чыдамлык та сизелерлек яхшыра. Шуңа күрә, корыч җепселле ныгытылган бетон гади бетонга караганда яхшырак физик һәм механик үзлекләргә ия.
4. Гибрид җепселле бетон
Тиешле тикшеренү мәгълүматлары күрсәткәнчә, корыч җепселләре бетонның кысылу ныклыгын сизелерлек арттырмый, хәтта киметә дә алмый; Гади бетон белән чагыштырганда, корыч җепселләре белән ныгытылган бетонның үткәрмәүчәнлеге, тузуга чыдамлыгы, бәрелүгә һәм тузуга чыдамлыгы һәм бетонның иртә пластик кысылуын булдырмау турында уңай һәм тискәре (арту һәм кимү) яки хәтта уртача карашлар бар. Моннан тыш, корыч җепселләре белән ныгытылган бетонның кайбер проблемалары бар, мәсәлән, зур доза, югары бәя, дат һәм янгын аркасында шартлауга чыдамлыкның булмавы, бу аның кулланылышына төрле дәрәҗәдә тәэсир итте. Соңгы елларда кайбер ватандаш һәм чит ил галимнәре гибрид җепселләре бетонына (HFRC) игътибар итә башладылар, төрле үзлекләргә һәм өстенлекләргә ия җепселләрне кушарга, бер-берсеннән өйрәнергә һәм төрле проектларның ихтыяҗларын канәгатьләндерү өчен бетонның төрле үзлекләрен яхшырту өчен төрле дәрәҗәләрдә һәм йөкләү этапларында "уңай гибрид эффекты"н кулланырга тырыштылар. Шулай да, аның төрле механик үзенчәлекләре, аеруча арыганлык деформациясе һәм арыганлык зыяны, статик һәм динамик йөкләнешләр, даими амплитуда яки үзгәрүчән амплитудалы циклик йөкләнешләр астында деформация үсеше законы һәм зыян үзенчәлекләре, җепселнең оптималь катнашма күләме һәм катнашма пропорциясе, композит материалларның компонентлары арасындагы бәйләнеш, ныгыту эффекты һәм ныгыту механизмы, арыганлыкка каршы эшчәнлек, җимерелү механизмы һәм төзелеш технологиясе буенча, катнашма пропорцияләрен проектлау проблемаларын алга таба өйрәнергә кирәк.
5. Катламлы корыч җепселле тимер-бетон
Монолит җепселле ныгытылган бетонны тигез кушу җиңел түгел, җепселне агломерацияләү җиңел, җепсел күләме зур, һәм бәясе чагыштырмача югары, бу аның киң кулланылышына тәэсир итә. Күп санлы инженерлык практикасы һәм теоретик тикшеренүләр ярдәмендә яңа төр корыч җепселле структура, катламлы корыч җепселле ныгытылган бетон (LSFRC) тәкъдим ителә. Аз күләмдәге корыч җепсел юл плитәсенең өске һәм аскы өслекләренә тигез таралган, ә уртасы гади бетон катламы булып кала. LSFRC'дагы корыч җепсел, гадәттә, кул белән яки механик рәвештә таратыла. Корыч җепсел озын, һәм озынлык диаметры нисбәте, гадәттә, 70 ~ 120 арасында, ике үлчәмле бүленеш күрсәтә. Механик үзлекләргә тәэсир итмичә, бу материал корыч җепсел күләмен генә түгел, ә интеграль җепселле ныгытылган бетонны кушканда җепсел агломерациясе күренешен дә булдырмый. Моннан тыш, бетондагы корыч җепселле катламның урнашуы бетонның бөгелүенә зур йогынты ясый. Бетон төбендәге корыч җепселле катламның ныгыту эффекты иң яхшысы. Корыч җепсел катламы өскә күтәрелгәч, арматура эффекты сизелерлек кими. LSFRC-ның бөгелә торган ныклыгы шул ук катнашма пропорциясе булган гади бетонга караганда 35% тан артык югарырак, бу интеграль корыч җепселле арматураланган бетонга караганда бераз түбәнрәк. Шулай да, LSFRC материал чыгымнарын күпкә киметә ала, һәм авыр катнаштыру проблемасы юк. Шуңа күрә LSFRC - яхшы социаль һәм икътисади файдага һәм киң куллану перспективаларына ия яңа материал, ул юл төзелешен популярлаштыруга һәм куллануга лаек.
6. Катламлы гибрид җепселле бетон
Катламлы гибрид җепселле ныгытылган бетон (LHFRC) - LSFRC нигезендә 0,1% полипропилен җепсел өстәп һәм югары тартуга чыдамлык һәм югары чик озынлыгы белән күп санлы нечкә һәм кыска полипропилен җепселләрен өске һәм аскы корыч җепселле бетонда, ә урта катламдагы гади бетонда тигез бүлеп формалаштырылган композит материал. Ул LSFRC арадаш гади бетон катламының көчсезлеген җиңә һәм өслек корыч җепселләре тузганнан соң куркынычсызлык куркынычларын булдырмый ала. LHFRC бетонның бөгелү ныклыгын сизелерлек арттыра ала. Гади бетон белән чагыштырганда, гади бетонның бөгелү ныклыгы якынча 20% ка арта, ә LSFRC белән чагыштырганда, аның бөгелү ныклыгы 2,6% ка арта, ләкин ул бетонның бөгелү эластик модуленә аз йогынты ясый. LHFRCның бөгелү эластик модуле гади бетонга караганда 1,3% ка югарырак һәм LSFRCка караганда 0,3% ка түбәнрәк. LHFRC шулай ук бетонның бөгелүчәнлек ныклыгын сизелерлек арттыра ала, һәм аның бөгелүчәнлек индексы гади бетонныкыннан якынча 8 тапкыр һәм LSFRCныкыннан 1,3 тапкыр югарырак. Моннан тыш, бетондагы LHFRC'тагы ике яки аннан да күбрәк җепселләрнең төрле күрсәткечләре аркасында, инженерлык ихтыяҗларына туры китереп, бетондагы синтетик җепсел һәм корыч җепселләренең уңай гибрид эффекты материалның сыгылучанлыгын, чыдамлыгын, катылыгын, ярылу ныклыгын, бөгелүчәнлеген һәм тартылу ныклыгын сизелерлек яхшырту, материал сыйфатын яхшырту һәм хезмәт итү вакытын озайту өчен кулланылырга мөмкин.
—— Абстракт (Шаньси архитектурасы, 38 т., 11 11, Чен Хуйкин)
Бастырып чыгару вакыты: 2022 елның 24 августы