Lif-dəmir-betonun mexaniki xüsusiyyətləri və nasazlıq mexanizmləri: lif növü və tərkibinin təsiri
Beton ən çox istifadə olunur Tikinti material. Onun geniş yayılması, sadə istehsal prosesi, aşağı qiymət və tətbiqi asanlığı da daxil olmaqla çoxsaylı üstünlüklər təklif edir. Binalar, yollar, körpülər, tunellər və hidravlik mühəndislik kimi müxtəlif sahələrdə geniş istifadə olunur. Çoxlu sayda mühəndislik layihələri inkişaf etdikcə, betonun performansına olan tələblər də tədricən artdı. Nəticədə, ənənəvi betonun çatışmazlıqları, məsələn, qeyri-kafi dartılma gücü, zəif çatlaq müqaviməti və həcmin qeyri-sabitliyi aydın oldu. Buna görə də, betonun performansının yaxşılaşdırılması ardıcıl olaraq inşaat mühəndisliyində əsas tədqiqat istiqamətlərindən biri olmuşdur.
Betonun iş qabiliyyətini artırmaq üçün onun mexaniki xüsusiyyətlərini və möhkəmliyini yaxşılaşdırmaq üçün adətən liflər əlavə edilir. Nümunələr daxildir Polad Fibers (SF), sintetik liflər (polipropilen liflər kimi), mineral liflər (məsələn, bazalt lifləri - BF) və karbon lifləri (CF). Bu yanaşma yüksək performanslı betonun (HPC) və ultra yüksək performanslı betonun (UHPC) məhsuldarlığını daha da artırmışdır.
Liflər müəyyən dərəcədə betonun mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər. Bununla belə, müxtəlif lif növləri və tərkibi istər-istəməz onların betonun mexaniki xassələrinə təsirində əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb olur. Hal-hazırda optimal lif tərkibi, müvafiq parametrlər və mexaniki xüsusiyyətlər arasında kəmiyyət əlaqəsi və lifli dəmir-betonun əsas mexanizmləri hələ də əlavə aydınlaşdırma tələb edir. Bu araşdırmada karbon lifləri (CF), bazalt lifləri (BF) və polad liflər (SF) müxtəlif lif tərkibli beton nümunələrinin hazırlanması, tədqiqat subyektləri kimi. Bu liflər betonda və geniş tətbiqdə yaxşı sənədləşdirilmiş performans artımına görə seçilmişdir. Nəzarət olunan dəyişən təcrübələr vasitəsilə lif növü və tərkibinin betonun sıxılma gücünə, elastik moduluna və sıradan çıxma rejiminə təsiri sistematik olaraq təhlil edilmişdir. Rəqəmsal görüntü və skan edən elektron mikroskopiya (SEM) analiz üsullarını birləşdirərək, təcrübələr zamanı lifli dəmir-betonun çatların təkamül davranışı müşahidə edildi və bu, aşağıdakı nəticələrə gətirib çıxardı:
1.Adi betonla (PC) müqayisədə polad liflər (SF), karbon lifləri (CF) və bazalt lifləri (BF) lifli dəmir-betonun (FRC) mexaniki xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə artırdı və onun uğursuzluq rejimini dəyişdirdi. Bu liflər betonun yığcamlığını və ilkin məsamə sıxılma xüsusiyyətlərini dəyişdi. Lif tərkibi artdıqca, uğursuzluq rejimi kövrəkdən çevikliyə keçdi. Kritik keçid nöqtəsi polad lifli beton (SFC) üçün 0,5% və həm karbon lifli beton (CFC), həm də bazalt lifli beton (BFC) üçün 1,0% idi. Mexanik performansı maksimuma çatdırmaq üçün polad liflər üçün optimal məzmun 2,0%, karbon lifləri üçün 1,0%, bazalt lifləri üçün isə 0,5% təşkil etmişdir.
2. Lif tərkibi betonun yığcamlığını və daşıma qabiliyyətini yaxşılaşdıra bilsə də, həddindən artıq yüksək məzmun lifin "aqlomerasiyası"na səbəb olan "doyma" fenomeninə səbəb ola bilər. Bu, betonun fiziki xüsusiyyətlərinə, möhkəmliyinə və deformasiya xüsusiyyətlərinə mənfi təsir göstərir. Polad lifli beton lif həcmində 2,0%, karbon lifli beton və bazalt lifli beton isə müvafiq olaraq 1,0% və 0,5% optimal performansa nail olub. Bu optimal məzmundan başqa, performans azaldı.
3. Skanerli Elektron Mikroskopiya (SEM) analizi liflər və sement matrisası arasındakı interfasial əlaqənin betonun makroskopik mexaniki xassələrinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir etdiyini aşkar etdi. Müvafiq miqdarda lif beton daxilində sıx üçölçülü şəbəkə strukturu əmələ gətirir, matrisin əlaqəsini və ümumi performansını artırır. Bununla belə, həddindən artıq yüksək lif tərkibi liflərin yığılmasına gətirib çıxarır, zəif interfasial bölgələr yaradır və betonun sıxlığını və möhkəmliyini azaldır. Mikrostrukturdakı dəyişikliklər makroskopik mexaniki xassələrin təkamülü ilə çox uyğun idi.
4. Liflərin əlavə edilməsi betonun sıradan çıxma rejimini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi. Sadə betonla müqayisədə, lifli dəmir-beton daha az və daha dar çatlar və gücləndirilmiş möhkəmlik ilə daha yüksək uğursuzluqdan sonrakı bütövlüyü nümayiş etdirdi. Polad liflər çatlaqların qarşısının alınmasında ən təsirli idi, sonra karbon lifləri və bazalt lifləri. Liflərin "körpü effekti" çatların yayılmasının qarşısını almaqda həlledici rol oynadı, "zəif interfeys effekti" isə mexaniki xüsusiyyətlərə mənfi təsir etdi.
