Պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնը (SFRC) կոմպոզիտային նյութի նոր տեսակ է, որը կարելի է լցնել և ցողել՝ սովորական բետոնի մեջ ավելացնելով համապատասխան քանակությամբ կարճ պողպատե մանրաթել: Վերջին տարիներին այն արագ զարգացել է տանը և արտերկրում: Այն հաղթահարում է ցածր առաձգական ուժի, փոքր վերջնական երկարացման և բետոնի փխրուն հատկության թերությունները: Այն ունի գերազանց հատկություններ, ինչպիսիք են առաձգական ուժը, ճկման դիմադրությունը, ճեղքման դիմադրությունը, ճաքերի դիմադրությունը, հոգնածության դիմադրությունը և բարձր ամրությունը: Այն կիրառվել է հիդրոտեխնիկայի, ճանապարհների և կամուրջների, շինարարության և այլ ինժեներական ոլորտներում:

 

այ.Պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնի մշակում

 

Մանրաթելային երկաթբետոն (FRC) մանրաթելային երկաթբետոնի հապավումն է։ Այն սովորաբար ցեմենտի վրա հիմնված կոմպոզիտ է, որը բաղկացած է ցեմենտի մածուկից, հավանգից կամ բետոնից և մետաղական մանրաթելից, անօրգանական մանրաթելից կամ օրգանական մանրաթելից ամրացված նյութերից: Սա նոր շինանյութ է, որը ձևավորվել է բետոնե մատրիցայում բարձր առաձգական ուժով, բարձր վերջնական երկարացումով և բարձր ալկալային դիմադրությամբ կարճ և նուրբ մանրաթելերի միատեսակ ցրման արդյունքում: Բետոնի մանրաթելը կարող է սահմանափակել բետոնի վաղ ճաքերի առաջացումը և ճաքերի հետագա ընդլայնումը արտաքին ուժի ազդեցության տակ, արդյունավետորեն հաղթահարել բնածին թերությունները, ինչպիսիք են ցածր առաձգական ուժը, հեշտ ճեղքվածքը և բետոնի վատ հոգնածության դիմադրությունը և զգալիորեն բարելավել կատարողականը: անջրանցիկության, անջրանցիկ, ցրտադիմացկունության և բետոնի ամրացման պաշտպանություն: Մանրաթելային երկաթբետոնը, հատկապես պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնը, ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն է գրավում պրակտիկ ճարտարագիտության ակադեմիական և ինժեներական շրջանակներում՝ իր բարձր արդյունավետության պատճառով: 1907 Խորհրդային փորձագետ Բ Պ. Hekpocab-ը սկսեց օգտագործել մետաղական մանրաթելային երկաթբետոն; 1910 թվականին HF Porter-ը հրապարակեց հետազոտական ​​զեկույց կարճ մանրաթելային երկաթբետոնի վերաբերյալ՝ առաջարկելով, որ կարճ պողպատե մանրաթելերը պետք է հավասարապես ցրվեն բետոնի մեջ՝ մատրիցային նյութերն ամրացնելու համար։ 1911 թվականին Գրեհեմը Միացյալ Նահանգներից սովորական բետոնի մեջ ավելացրեց պողպատե մանրաթել՝ բետոնի ամրությունն ու կայունությունը բարելավելու համար; 1940-ական թվականներին Միացյալ Նահանգները, Մեծ Բրիտանիան, Ֆրանսիան, Գերմանիան, Ճապոնիան և այլ երկրներ շատ հետազոտություններ էին կատարել պողպատե մանրաթելերի օգտագործման վերաբերյալ՝ բետոնի մաշվածության և ճեղքման դիմադրությունը բարելավելու, պողպատե մանրաթելային բետոնի արտադրության տեխնոլոգիան և բարելավելու համար: պողպատե մանրաթելի ձևը մանրաթելի և բետոնի մատրիցայի միջև կապող ամրությունը բարելավելու համար. 1963թ.-ին JP romualdi-ն և GB Batson-ը հրապարակեցին մի փաստաթուղթ պողպատե մանրաթելային բետոնի ճաքերի զարգացման մեխանիզմի մասին և առաջ քաշեցին այն եզրակացությունը, որ պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնի ճաքի ուժը որոշվում է պողպատե մանրաթելերի միջին տարածությամբ, որն արդյունավետ դեր է խաղում: առաձգական լարվածության մեջ (մանրաթելային տարածության տեսություն), դրանով իսկ սկսելով այս նոր կոմպոզիտային նյութի գործնական զարգացման փուլը։ Մինչ այժմ, պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնի հանրահռչակման և կիրառման հետ կապված, բետոնի մեջ մանրաթելերի տարբեր բաշխվածության պատճառով հիմնականում չորս տեսակ կա՝ պողպատե մանրաթելային երկաթբետոն, հիբրիդային մանրաթելային երկաթբետոն, շերտավոր պողպատե մանրաթելային երկաթբետոն և շերտավոր հիբրիդային մանրաթել: երկաթբետոն.

 

二.Պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնի ամրացման մեխանիզմ

 

1. Կոմպոզիտային մեխանիկայի տեսություն. Կոմպոզիտային մեխանիկայի տեսությունը հիմնված է շարունակական մանրաթելային կոմպոզիտների տեսության վրա և համակցված բետոնի մեջ պողպատե մանրաթելերի բաշխման բնութագրերի հետ: Այս տեսության մեջ կոմպոզիտները դիտվում են որպես երկփուլ կոմպոզիտներ, որոնցում մանրաթելը որպես մեկ փուլ, իսկ մատրիցը որպես մյուս փուլ:

 

Օպտիկամանրաթելային տարածության տեսություն. Օպտիկամանրաթելային տարածության տեսությունը, որը նաև հայտնի է որպես ճաքերի դիմադրության տեսություն, առաջարկվում է գծային առաձգական կոտրվածքների մեխանիկայի հիման վրա: Այս տեսությունը պնդում է, որ մանրաթելերի ամրապնդման ազդեցությունը կապված է միայն մանրաթելերի միատեսակ բաշխված տարածության հետ (նվազագույն տարածություն):

 

ճ.Պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնի զարգացման կարգավիճակի վերլուծություն

 

1.Պողպատե մանրաթելային երկաթբետոն:Պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնը համեմատաբար միատեսակ և բազմակողմանի երկաթբետոն է, որը ձևավորվում է սովորական բետոնի մեջ փոքր քանակությամբ ցածր ածխածնային պողպատի, չժանգոտվող պողպատի և FRP մանրաթելերի ավելացումով: Պողպատե մանրաթելերի խառնման քանակությունը սովորաբար կազմում է 1% ~ 2% ծավալով, մինչդեռ յուրաքանչյուր խորանարդ մետր բետոնի քաշով խառնվում է 70 ~ 100 կգ պողպատե մանրաթել: Պողպատե մանրաթելի երկարությունը պետք է լինի 25 ~ 60 մմ, տրամագիծը պետք է լինի 0,25 ~ 1,25 մմ, իսկ երկարության և տրամագծի լավագույն հարաբերակցությունը պետք է լինի 50 ~ 700: Համեմատած սովորական բետոնի հետ, այն կարող է ոչ միայն բարելավել առաձգականությունը, կտրելը, կռելը: , մաշվածության և ճաքերի դիմադրությունը, բայց նաև մեծապես բարձրացնում են բետոնի կոտրվածքի ամրությունը և ազդեցության դիմադրությունը և զգալիորեն բարելավում են կառուցվածքի հոգնածության դիմադրությունը և ամրությունը, հատկապես ամրությունը կարող է աճել 10 ~ 20 անգամ: Պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնի և սովորական բետոնի մեխանիկական հատկությունները համեմատվում են Չինաստանում: Երբ պողպատե մանրաթելի պարունակությունը 15% ~ 20% է, իսկ ջրի ցեմենտի հարաբերակցությունը 0,45, առաձգական ուժը մեծանում է 50% ~ 70%, ճկման ուժը մեծանում է 120% ~ 180%, ազդեցության ուժը մեծանում է 10 ~ 20-ով: անգամ, հարվածային հոգնածության ուժը մեծանում է 15 ~ 20 անգամ, ճկման ամրությունը մեծանում է 14 ~ 20 անգամ, և մաշվածության դիմադրությունը նույնպես զգալիորեն բարելավվում է: Հետևաբար, պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնն ավելի լավ ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններ ունի, քան սովորական բետոնը:

2. Հիբրիդային մանրաթելային բետոն: Համապատասխան հետազոտական ​​տվյալները ցույց են տալիս, որ պողպատե մանրաթելն էապես չի նպաստում բետոնի սեղմման ուժին և նույնիսկ չի նվազեցնում այն. Համեմատած պարզ բետոնի հետ, կան դրական և բացասական (ավելացում և նվազում) կամ նույնիսկ միջանկյալ տեսակետներ պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնի անթափանցելիության, մաշվածության, հարվածի և մաշվածության դիմադրության և բետոնի վաղաժամ պլաստիկ նեղացման կանխարգելման վերաբերյալ: Բացի այդ, պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնն ունի որոշ խնդիրներ, ինչպիսիք են մեծ չափաբաժինը, բարձր գինը, ժանգը և հրդեհի հետևանքով առաջացած պայթելու դիմադրությունը գրեթե բացակայում է, ինչը տարբեր աստիճանի ազդել է դրա կիրառման վրա: Վերջին տարիներին որոշ տեղական և արտասահմանյան գիտնականներ սկսեցին ուշադրություն դարձնել հիբրիդային մանրաթելային բետոնի վրա (HFRC)՝ փորձելով խառնել մանրաթելերը տարբեր հատկություններով և առավելություններով, սովորել միմյանցից և խաղալ «դրական հիբրիդային էֆեկտը» տարբեր մակարդակներում և բեռնման փուլեր՝ բետոնի տարբեր հատկությունները բարձրացնելու համար, որպեսզի բավարարեն տարբեր նախագծերի կարիքները: Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով դրա տարբեր մեխանիկական հատկությունները, հատկապես հոգնածության դեֆորմացիան և հոգնածության վնասը, դեֆորմացիայի զարգացման օրենքը և վնասի բնութագրերը ստատիկ և դինամիկ բեռների և հաստատուն ամպլիտուդի կամ փոփոխական ամպլիտուդի ցիկլային բեռների դեպքում, մանրաթելերի խառնուրդի օպտիմալ քանակությունը և հարաբերակցությունը. Կոմպոզիտային նյութերի բաղադրիչների միջև, ամրապնդող էֆեկտը և ամրացնող մեխանիզմը, հոգնածության դեմ գործունակությունը, ձախողման մեխանիզմը և կառուցման տեխնոլոգիան, Խառնուրդի համամասնության նախագծման խնդիրները լրացուցիչ ուսումնասիրության կարիք ունեն:

3. Շերտավոր պողպատե մանրաթելային երկաթբետոն:Միաձույլ մանրաթելային երկաթբետոնը հեշտ չէ հավասարաչափ խառնել, մանրաթելը հեշտ է ագլոմերացվում, մանրաթելի քանակը մեծ է, իսկ արժեքը՝ համեմատաբար բարձր, ինչը ազդում է դրա լայն կիրառման վրա: Մեծ թվով ինժեներական պրակտիկայի և տեսական հետազոտությունների միջոցով առաջարկվում է պողպատե մանրաթելային կառուցվածքի նոր տեսակ՝ շերտավոր պողպատե մանրաթելային երկաթբետոն (LSFRC): Փոքր քանակությամբ պողպատե մանրաթել հավասարաչափ բաշխված է ճանապարհի սալիկի վերին և ստորին մակերևույթների վրա, իսկ մեջտեղը դեռ պարզ բետոնե շերտ է: LSFRC-ում պողպատե մանրաթելը սովորաբար բաշխվում է ձեռքով կամ մեխանիկորեն: Պողպատե մանրաթելը երկար է, և երկարության տրամագծի հարաբերակցությունը սովորաբար 70-ից 120 է, ցույց տալով երկչափ բաշխում: Առանց մեխանիկական հատկությունների վրա ազդելու՝ այս նյութը ոչ միայն մեծապես նվազեցնում է պողպատե մանրաթելի քանակը, այլև խուսափում է մանրաթելերի ագլոմերացիայի երևույթից ինտեգրալ մանրաթելային երկաթբետոնի խառնման ժամանակ: Բացի այդ, բետոնի մեջ պողպատե մանրաթելային շերտի դիրքը մեծ ազդեցություն ունի բետոնի ճկման ամրության վրա: Բետոնի հատակին պողպատե մանրաթելային շերտի ամրացման ազդեցությունը լավագույնն է: Պողպատե մանրաթելային շերտի դիրքի հետ բարձրանում է, ամրապնդման ազդեցությունը զգալիորեն նվազում է: LSFRC-ի ճկման ուժը 35%-ից ավելի բարձր է, քան նույն խառնուրդի համամասնությամբ սովորական բետոնի, որը մի փոքր ավելի ցածր է, քան անբաժան պողպատե մանրաթելային երկաթբետոնինը: Այնուամենայնիվ, LSFRC-ն կարող է զգալիորեն խնայել նյութական ծախսերը, և դժվար խառնման խնդիր չկա: Հետևաբար, LSFRC-ն լավ սոցիալական և տնտեսական օգուտներով և լայն կիրառման հեռանկարներով նոր նյութ է, որն արժանի է մասսայականացման և կիրառման մայթի շինարարության մեջ:

 

4.Շերտավոր հիբրիդային մանրաթելային բետոն:Շերտային հիբրիդային մանրաթելային երկաթբետոնը (LHFRC) կոմպոզիտային նյութ է, որը ձևավորվում է LSFRC-ի հիման վրա 0,1% պոլիպրոպիլենային մանրաթել ավելացնելով և հավասարաչափ բաշխելով մեծ թվով նուրբ և կարճ պոլիպրոպիլենային մանրաթելեր՝ բարձր առաձգական ուժով և բարձր վերջնական երկարացումով վերին և ստորին պողպատում: մանրաթելային բետոն և միջին շերտում պարզ բետոն: Այն կարող է հաղթահարել LSFRC միջանկյալ պարզ բետոնե շերտի թուլությունը և կանխել պոտենցիալ անվտանգության վտանգները, երբ մակերեսային պողպատե մանրաթելը մաշվել է: LHFRC-ն կարող է զգալիորեն բարձրացնել բետոնի ճկման ուժը: Պարզ բետոնի համեմատ՝ պարզ բետոնի նրա ճկման ուժն ավելացել է մոտ 20%-ով, իսկ LSFRC-ի համեմատ՝ նրա ճկման ուժն ավելացել է 2,6%-ով, սակայն այն քիչ ազդեցություն ունի բետոնի ճկման առաձգական մոդուլի վրա: LHFRC-ի ճկման առաձգական մոդուլը 1.3%-ով բարձր է սովորական բետոնիից և 0.3%-ով ցածր, քան LSFRC-ից: LHFRC-ն կարող է նաև զգալիորեն բարձրացնել բետոնի ճկման ամրությունը, և նրա ճկման ամրության ինդեքսը մոտ 8 անգամ գերազանցում է սովորական բետոնի և 1,3 անգամ ավելի քան LSFRC-ին: Ավելին, բետոնի մեջ LHFRC-ում երկու կամ ավելի մանրաթելերի տարբեր գործունակության պատճառով, ըստ ինժեներական կարիքների, սինթետիկ մանրաթելերի և պողպատե մանրաթելի դրական հիբրիդային ազդեցությունը բետոնի մեջ կարող է օգտագործվել մեծապես բարելավելու ճկունությունը, ամրությունը, ամրությունը, ճաքի ուժը: , նյութի ճկման ուժը և առաձգական ուժը, բարելավում են նյութի որակը և երկարացնում նյութի ծառայության ժամկետը:

——Աբստրակտ (Շանսիի ճարտարապետություն, հատոր 38, թիվ 11, Չեն Հուիքինգ)