Proprietà Meccaniche è Meccanismi di Fallimentu di u Calcestruzzo Rinforzatu cù Fibre: Influenza di u Tipu è di u Cuntenutu di Fibre
U béton hè u più adupratu Custruzzione materiale. Offre numerosi vantaghji, cumpresi a so larga dispunibilità, u prucessu di pruduzzione simplice, u bassu costu è a facilità d'applicazione. Hè ampiamente utilizatu in vari campi cum'è edifici, strade, ponti, tunnel è ingegneria idraulica. Cù u sviluppu di un gran numeru di prughjetti d'ingegneria, l'esigenze nantu à e prestazioni di u béton sò ancu aumentate gradualmente. Di cunsiguenza, i difetti di u béton tradiziunale, cum'è a resistenza à a trazione insufficiente, a scarsa resistenza à e crepe è l'instabilità di u vulume, sò diventati evidenti. Dunque, u miglioramentu di e prestazioni di u béton hè stata constantemente una di e direzzioni chjave di ricerca in ingegneria civile.
Per migliurà e prestazioni di u béton, e fibre sò tipicamente aghjunte per migliurà e so proprietà meccaniche è a so tenacità. Esempi includenu Fibra d'acciaius (SF), fibre sintetiche (cum'è e fibre di polipropilene), fibre minerali (cum'è e fibre di basalt - BF) è fibre di carbone (CF). Questu approcciu hà aumentatu ulteriormente e prestazioni di u béton à alte prestazioni (HPC) è di u béton à altissime prestazioni (UHPC).
E fibre ponu, finu à un certu puntu, migliurà e proprietà meccaniche di u béton. Tuttavia, i sfarenti tipi è cuntenuti di fibre portanu inevitabilmente à variazioni significative in u so impattu nantu à e proprietà meccaniche di u béton. Attualmente, u cuntenutu ottimale di fibre, a relazione quantitativa trà i parametri pertinenti è e proprietà meccaniche, è i meccanismi sottostanti di u béton rinforzatu cù fibre necessitanu sempre più chiarimenti. Questu studiu hà investigatu e fibre di carbone (CF), fibre di basalt (BF), è fibre d'acciaiu (SF) cum'è sughjetti di ricerca, preparendu campioni di béton cù diversi cuntenuti di fibre. Queste fibre sò state scelte per via di u so miglioramentu di e prestazioni ben documentatu in u béton è di a so applicazione diffusa. Attraversu esperimenti à variabili cuntrullate, l'effetti di u tipu è di u cuntenutu di fibre nantu à a resistenza à a compressione, u modulu elasticu è u modu di rottura di u béton sò stati analizati sistematicamente. Cumbinendu tecniche d'analisi di l'immagine digitale è di microscopia elettronica à scansione (SEM), hè statu osservatu u cumpurtamentu di l'evoluzione di e crepe di u béton rinforzatu cù fibre durante l'esperimenti, purtendu à e seguenti cunclusioni:
1.In paragone à u béton ordinariu (PC), l'incorporazione di fibre d'acciaiu (SF), fibre di carbone (CF) è fibre di basalt (BF) hà migliuratu significativamente e proprietà meccaniche di u béton rinforzatu cù fibre (FRC) è hà alteratu u so modu di rottura. Queste fibre anu cambiatu a cumpattezza di u béton è e caratteristiche iniziali di cumpressione di i pori. Cù l'aumentu di u cuntenutu di fibre, u modu di rottura hè passatu da fragile à duttile. U puntu di transizione criticu era 0,5% per u béton cù fibre d'acciaio (SFC) è 1,0% sia per u béton cù fibre di carbone (CFC) sia per u béton cù fibre di basalto (BFC). Per massimizà e prestazioni meccaniche, u cuntenutu ottimale per e fibre d'acciaio era 2,0%, per e fibre di carbone 1,0% è per e fibre di basalto 0,5%.
2. Ancu s'è u cuntenutu di fibre pò migliurà a cumpattezza è a capacità portante di u béton, un cuntenutu eccessivamente altu pò purtà à un fenomenu di "saturazione", pruvucendu "agglomerazione" di fibre. Questu hà un impattu negativu nantu à e proprietà fisiche, a resistenza è e caratteristiche di deformazione di u béton. U béton cù fibre d'acciaiu hà ottenutu prestazioni ottimali à una frazione di volume di fibre di 2,0%, mentre chì u béton cù fibre di carbone è u béton cù fibre di basalt anu ottenutu e so prestazioni ottimali rispettivamente à 1,0% è 0,5%. Oltre à questi cuntenuti ottimali, e prestazioni sò diminuite.
3. L'analisi di a microscopia elettronica à scansione (SEM) hà rivelatu chì u ligame interfacciale trà e fibre è a matrice cementizia influenza significativamente e proprietà meccaniche macroscopiche di u béton. Una quantità adatta di fibre forma una densa struttura di rete tridimensionale in u béton, rinfurzendu a connettività di a matrice è e prestazioni generali. Tuttavia, un cuntenutu di fibre eccessivamente altu porta à l'agglomerazione di fibre, creendu regioni interfacciali debuli è riducendu a densità è a resistenza di u béton. I cambiamenti in a microstruttura eranu assai coerenti cù l'evoluzione di e proprietà meccaniche macroscopiche.
4. L'aghjunta di fibre hà alteratu significativamente u modu di rottura di u béton. In paragone à u béton pianu, u béton rinforzatu cù fibre hà mostratu una integrità post-rottura più alta, cù crepe menu numerose è più strette, è una tenacità migliorata. E fibre d'acciaiu sò state più efficaci in l'inibizione di e crepe, seguitate da e fibre di carbone è e fibre di basalt. L'"effettu ponte" di e fibre hà ghjucatu un rolu cruciale in a soppressione di a propagazione di e crepe, mentre chì l'"effettu d'interfaccia debule" hà avutu un impattu negativu nantu à e proprietà meccaniche.
