Lifli Dəmir-Betonun Mexaniki Xüsusiyyətləri və Zədələnmə Mexanizmləri: Lif Növünün və Tərkibinin Təsiri
Beton ən çox istifadə edilən materialdır Tikinti material. Geniş yayılmış mövcudluğu, sadə istehsal prosesi, aşağı qiyməti və tətbiqinin asanlığı da daxil olmaqla bir çox üstünlüklər təklif edir. Binalar, yollar, körpülər, tunellər və hidravlik mühəndislik kimi müxtəlif sahələrdə geniş istifadə olunur. Çox sayda mühəndislik layihəsi inkişaf etdikcə betonun performansına tələblər də tədricən artmışdır. Nəticə etibarilə, ənənəvi betonun çatışmazlıqları, məsələn, dartılma möhkəmliyinin qeyri-kafiliyi, zəif çat müqaviməti və həcm qeyri-sabitliyi aşkar olmuşdur. Buna görə də, betonun performansının yaxşılaşdırılması daim mülki mühəndislikdə əsas tədqiqat istiqamətlərindən biri olmuşdur.
Betonun işini yaxşılaşdırmaq üçün, adətən, onun mexaniki xüsusiyyətlərini və möhkəmliyini artırmaq üçün liflər əlavə olunur. Nümunələrə aşağıdakılar daxildir Polad Lifs (SF), sintetik liflər (polipropilen liflər kimi), mineral liflər (bazalt lifləri - BF kimi) və karbon lifləri (CF). Bu yanaşma yüksək performanslı betonun (HPC) və ultra yüksək performanslı betonun (UHPC) performansını daha da artırmışdır.
Liflər müəyyən dərəcədə betonun mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər. Lakin, müxtəlif lif növləri və tərkibi qaçılmaz olaraq betonun mexaniki xüsusiyyətlərinə təsirində əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb olur. Hal-hazırda, optimal lif tərkibi, müvafiq parametrlər və mexaniki xüsusiyyətlər arasındakı kəmiyyət əlaqəsi və lifli dəmir-betonun əsas mexanizmləri hələ də əlavə aydınlaşdırma tələb edir. Bu tədqiqat karbon liflərini (CF) araşdırdı, bazalt lifləri (BF) və polad lifləri (SF) tədqiqat mövzusu olaraq müxtəlif lif tərkibli beton nümunələri hazırladılar. Bu liflər betonda yaxşı sənədləşdirilmiş performans artımı və geniş tətbiqi səbəbindən seçildi. Nəzarətli dəyişkən təcrübələr vasitəsilə lif növünün və tərkibinin betonun sıxılma möhkəmliyinə, elastiklik moduluna və qırılma rejiminə təsiri sistematik şəkildə təhlil edildi. Rəqəmsal görüntü və skanlama elektron mikroskopiyası (SEM) analiz üsullarını birləşdirərək, təcrübələr zamanı lifli dəmir-betonda çat təkamülü davranışı müşahidə edildi və bu da aşağıdakı nəticələrə gətirib çıxardı:
1. Adi beton (PC) ilə müqayisədə polad liflərinin (SF), karbon liflərinin (CF) və bazalt lifləri (BF) lifli dəmir-betonun (FRC) mexaniki xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə artırmış və onun dağılma rejimini dəyişdirmişdir. Bu liflər betonun kompaktlığını və ilkin məsamə sıxılma xüsusiyyətlərini dəyişdirmişdir. Lif tərkibi artdıqca, dağılma rejimi kövrəkdən elastikliyə keçdi. Kritik keçid nöqtəsi polad lifli beton (SFC) üçün 0,5%, həm karbon lifli beton (CFC), həm də bazalt lifli beton (BFC) üçün 1,0% təşkil etmişdir. Mexaniki performansı maksimum dərəcədə artırmaq üçün polad liflər üçün optimal tərkib 2,0%, karbon liflər üçün 1,0% və bazalt liflər üçün 0,5% təşkil etmişdir.
2. Lif tərkibi betonun kompaktlığını və daşıma qabiliyyətini artıra bilsə də, həddindən artıq yüksək tərkib "doyma" fenomeninə səbəb ola bilər və lif "aqlomerasiyasına" səbəb ola bilər. Bu, betonun fiziki xüsusiyyətlərinə, möhkəmliyinə və deformasiya xüsusiyyətlərinə mənfi təsir göstərir. Polad lifli beton optimal performansı 2,0% lif həcm hissəsində əldə edərkən, karbon lifli beton və bazalt lifli beton isə müvafiq olaraq 1,0% və 0,5% səviyyəsində optimal performansa çatdı. Bu optimal tərkiblərdən kənarda performans aşağı düşdü.
3. Skaner Elektron Mikroskopiyası (SEM) təhlili göstərdi ki, liflər və sement matrisi arasındakı sətharası əlaqə betonun makroskopik mexaniki xüsusiyyətlərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Müvafiq miqdarda lif betonun içərisində sıx üçölçülü şəbəkə strukturu əmələ gətirir və matrisin əlaqəsini və ümumi performansını artırır. Lakin, həddindən artıq yüksək lif tərkibi lif aqlomerasiyasına gətirib çıxarır, zəif sətharası bölgələr yaradır və betonun sıxlığını və möhkəmliyini azaldır. Mikrostrukturdakı dəyişikliklər makroskopik mexaniki xüsusiyyətlərin təkamülü ilə çox uyğun gəlirdi.
4. Liflərin əlavə edilməsi betonun dağılma rejimini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirdi. Sadə betonla müqayisədə, lifli dəmir-beton daha yüksək dağılma sonrası bütövlük, daha az və dar çatlar və artan möhkəmlik nümayiş etdirdi. Polad liflər çatların qarşısını almaqda ən təsirli idi, ardınca karbon lifləri və bazalt lifləri gəlirdi. Liflərin "körpü effekti" çatların yayılmasının qarşısını almaqda mühüm rol oynadı, "zəif interfeys effekti" isə mexaniki xüsusiyyətlərə mənfi təsir göstərdi.
