የፋይበር-የተጠናከረ ኮንክሪት ሜካኒካል ባህሪያት እና ውድቀት ዘዴዎች፡ የፋይበር አይነት እና ይዘት ተጽእኖ

ኮንክሪት በብዛት ጥቅም ላይ የዋለው ግንባታ ቁሳቁስ። ሰፊ ተደራሽነትን፣ ቀላል የምርት ሂደትን፣ ዝቅተኛ ዋጋን እና የአጠቃቀም ቀላልነትን ጨምሮ በርካታ ጥቅሞችን ይሰጣል። እንደ ሕንፃዎች፣ መንገዶች፣ ድልድዮች፣ ዋሻዎች እና የሃይድሮሊክ ምህንድስና ባሉ በተለያዩ መስኮች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። በርካታ የምህንድስና ፕሮጀክቶች እየተገነቡ ሲሄዱ፣ በኮንክሪት አፈጻጸም ላይ ያሉት ፍላጎቶችም ቀስ በቀስ እየጨመሩ መጥተዋል። በዚህም ምክንያት፣ በቂ ያልሆነ የመሸከም ጥንካሬ፣ ደካማ የስንጥቅ መቋቋም እና የመጠን አለመረጋጋት ያሉ ባህላዊ ኮንክሪት ጉድለቶች በግልጽ እየታዩ መጥተዋል። ስለዚህ የኮንክሪት አፈጻጸምን ማሻሻል በሲቪል ምህንድስና ውስጥ ቁልፍ ከሆኑ የምርምር አቅጣጫዎች አንዱ ሆኖ ቆይቷል።

የኮንክሪት አፈጻጸምን ለማሻሻል፣ የሜካኒካል ባህሪያቱን እና ጥንካሬውን ለማሻሻል ፋይበርዎች በተለምዶ ይታከላሉ። ምሳሌዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ። የብረት ፋይበርs (SF)፣ ሰው ሰራሽ ፋይበር (እንደ ፖሊፕሮፒሊን ፋይበር)፣ የማዕድን ፋይበር (እንደ ባሳልት ፋይበር - BF) እና የካርቦን ፋይበር (CF)። ይህ አካሄድ ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው ኮንክሪት (HPC) እና እጅግ በጣም ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው ኮንክሪት (UHPC) አፈጻጸምን የበለጠ አሳድጓል።

ፋይበሮች በተወሰነ ደረጃ የኮንክሪት ሜካኒካል ባህሪያትን ሊያሻሽሉ ይችላሉ። ሆኖም ግን፣ የተለያዩ የፋይበር አይነቶች እና ይዘቶች በኮንክሪት ሜካኒካል ባህሪያት ላይ ያላቸውን ተጽእኖ በከፍተኛ ሁኔታ ሊቀይሩ ይችላሉ። በአሁኑ ጊዜ፣ ተስማሚው የፋይበር ይዘት፣ በተዛማጅ መለኪያዎች እና በሜካኒካል ባህሪያት መካከል ያለው የቁጥር ግንኙነት እና በፋይበር የተጠናከረ ኮንክሪት መሰረታዊ ዘዴዎች አሁንም ተጨማሪ ማብራሪያ ያስፈልጋቸዋል። ይህ ጥናት የካርቦን ፋይበር (CF)ን፣ የባሳሌት ፋይበር (BF) እና የብረት ፋይበሮች (SF) እንደ የምርምር ርዕሰ ጉዳዮች፣ የተለያዩ የፋይበር ይዘቶች ያላቸውን የኮንክሪት ናሙናዎችን እያዘጋጁ ነው። እነዚህ ፋይበሮች የተመረጡት በኮንክሪት ውስጥ በሚገባ በተመዘገበ የአፈጻጸም ማሻሻያ እና በስፋት አተገባበር ምክንያት ነው። በተቆጣጠሩ ተለዋዋጭ ሙከራዎች፣ የፋይበር አይነት እና ይዘት በኮንክሪት የመጭመቂያ ጥንካሬ፣ የመለጠጥ ሞዱለስ እና የውድቀት ሁነታ ላይ ያላቸው ተጽእኖ በስርዓት ተተነተነ። ዲጂታል ምስል እና የስካኒንግ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (SEM) ትንተና ቴክኒኮችን በማጣመር፣ በሙከራዎቹ ወቅት በፋይበር የተጠናከረ ኮንክሪት የመሰነጣጠቅ ዝግመተ ለውጥ ባህሪ ታይቷል፣ ይህም ወደሚከተሉት መደምደሚያዎች አመራ፡

1. ከተራ ኮንክሪት (ፒሲ)፣ የብረት ፋይበሮችን (SF)፣ የካርቦን ፋይበር (CF) እና የባሳሌት ፋይበር (BF) የፋይበር-ተጠናክሮ የተሰራ ኮንክሪት (FRC) ሜካኒካል ባህሪያትን በእጅጉ አሻሽሎ የመውደቅ ሁነታውን ቀይሯል። እነዚህ ፋይበሮች የኮንክሪቱን የታመቀነት እና የመጀመሪያ ቀዳዳ መጭመቂያ ባህሪያት ቀይረዋል። የፋይበር ይዘት እየጨመረ ሲሄድ የመውደቅ ሁነታው ከብሪቲሽ ወደ ዱክታይል ተሸጋገረ። ወሳኝ የሽግግር ነጥብ ለብረት ፋይበር ኮንክሪት (SFC) 0.5% እና ለካርቦን ፋይበር ኮንክሪት (CFC) እና ለባሳልት ፋይበር ኮንክሪት (BFC) 1.0% ነበር። የሜካኒካል አፈጻጸምን ከፍ ለማድረግ፣ ለብረት ፋይበር ተስማሚው ይዘት 2.0%፣ ለካርቦን ፋይበር 1.0% እና ለባሳልት ፋይበር 0.5% ነበር።

2. የፋይበር ይዘት የኮንክሪትን እምቅነት እና የመሸከም አቅም ሊያሻሽል ቢችልም፣ ከመጠን በላይ ከፍተኛ ይዘት ወደ "ሙሌት" ክስተት ሊያመራ ይችላል፣ ይህም የፋይበር "መከማቸት" ያስከትላል። ይህ የኮንክሪት አካላዊ ባህሪያትን፣ ጥንካሬን እና የመበላሸት ባህሪያትን አሉታዊ ተጽዕኖ ያሳድራል። የብረት ፋይበር ኮንክሪት በፋይበር መጠን ክፍልፋይ 2.0% ጥሩ አፈጻጸም አግኝቷል፣ የካርቦን ፋይበር ኮንክሪት እና የባሳልት ፋይበር ኮንክሪት ደግሞ በቅደም ተከተል 1.0% እና 0.5% ምርጥ አፈጻጸም አግኝተዋል። ከእነዚህ ምርጥ ይዘቶች በተጨማሪ አፈጻጸም ቀንሷል።

3. የኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (SEM) ትንተና እንደሚያሳየው በፋይበሮች እና በሲሚንቶ ማትሪክስ መካከል ያለው የኢንተርፌሻል ትስስር የኮንክሪት ማክሮስኮፒክ ሜካኒካል ባህሪያትን በእጅጉ ይነካል። ተገቢ የሆነ የፋይበር መጠን በኮንክሪት ውስጥ ጥቅጥቅ ያለ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ የኔትወርክ መዋቅር ይፈጥራል፣ ይህም የማትሪክስን ግንኙነት እና አጠቃላይ አፈፃፀም ያሻሽላል። ሆኖም፣ ከመጠን በላይ ከፍተኛ የፋይበር ይዘት ወደ ፋይበር ውህደት ይመራል፣ ደካማ የፊት ገጽታዎችን ይፈጥራል እና የኮንክሪት ጥግግት እና ጥንካሬን ይቀንሳል። በማይክሮስትራክቸር ላይ የተደረጉት ለውጦች ከማክሮስኮፒክ ሜካኒካል ባህሪያት ዝግመተ ለውጥ ጋር በጣም የሚጣጣሙ ነበሩ።

4. የፋይበር መጨመር የኮንክሪት ውድቀት ሁነታን በእጅጉ ቀይሮታል። ከመደበኛ ኮንክሪት ጋር ሲነጻጸር፣ በፋይበር የተጠናከረ ኮንክሪት ከፍ ያለ የድህረ ውድቀት ታማኝነት አሳይቷል፣ ስንጥቆች ያነሱ እና የጠበቡ እና የተጠናከሩ ጥንካሬዎች አሉት። የብረት ፋይበሮች ስንጥቅን በመከልከል ረገድ በጣም ውጤታማ ነበሩ፣ በመቀጠልም የካርቦን ፋይበር እና የባሳሌት ፋይበር። የፋይበሮች "ድልድይ ውጤት" ስንጥቅ ስርጭትን በመግታት ረገድ ወሳኝ ሚና ተጫውቷል፣ "ደካማ በይነገጽ ውጤት" ደግሞ በሜካኒካል ባህሪያት ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ አሳድሯል።