Mechanyske eigenskippen en falingsmeganismen fan glêstriedfersterke beton: ynfloed fan glêstriedtype en ynhâld
Beton is it meast brûkte Konstruksje materiaal. It biedt ferskate foardielen, ynklusyf syn wiidfersprate beskikberens, ienfâldige produksjeproses, lege kosten en gemak fan tapassing. It wurdt breed brûkt yn ferskate fjilden lykas gebouwen, diken, brêgen, tunnels en wetterboukunde. Mei't in grut oantal yngenieursprojekten ûntwikkele binne, binne de easken oan 'e prestaasjes fan beton ek stadichoan tanommen. Dêrtroch binne de tekoartkommingen fan tradisjoneel beton, lykas ûnfoldwaande treksterkte, minne barstbestindigens en folume-ynstabiliteit, dúdlik wurden. Dêrom is it ferbetterjen fan 'e prestaasjes fan beton konsekwint ien fan' e wichtichste ûndersyksrjochtingen yn 'e sivile technyk west.
Om de prestaasjes fan beton te ferbetterjen, wurde fezels typysk tafoege om de meganyske eigenskippen en taaiheid te ferbetterjen. Foarbylden binne ûnder oaren Stielfasers (SF), syntetyske fezels (lykas polypropyleenvezels), minerale fezels (lykas basaltvezels - BF), en koalstofvezels (CF). Dizze oanpak hat de prestaasjes fan hege-prestaasjebeton (HPC) en ultra-hege-prestaasjebeton (UHPC) fierder ferbettere.
Fezels kinne, yn in beskate mjitte, de meganyske eigenskippen fan beton ferbetterje. Ferskillende fezeltypen en ynhâlden liede lykwols ûnûntkomber ta wichtige fariaasjes yn har ynfloed op 'e meganyske eigenskippen fan beton. Op it stuit fereaskje it optimale fezelgehalte, de kwantitative relaasje tusken relevante parameters en meganyske eigenskippen, en de ûnderlizzende meganismen fan fezelfersterke beton noch fierdere ferdúdliking. Dizze stúdzje ûndersocht koalstofvezels (CF), basaltvezels (BF), en stielen fezels (SF) as ûndersyksûnderwerpen, en tarieden betonmonsters mei ferskillende fezelynhâlden. Dizze fezels waarden keazen fanwegen har goed dokumintearre prestaasjeferbettering yn beton en wiidfersprate tapassing. Troch kontroleare fariabele eksperiminten waarden de effekten fan fezeltype en -ynhâld op 'e druksterkte, elastyske modulus en falingsmodus fan beton systematysk analysearre. Troch it kombinearjen fan digitale ôfbylding en scanning elektronenmikroskopie (SEM) analysetechniken waard it barstûntwikkelingsgedrach fan fezelfersterke beton tidens de eksperiminten waarnommen, wat late ta de folgjende konklúzjes:
1. Yn ferliking mei gewoan beton (PC), de ynkorporaasje fan stielvezels (SF), koalstofvezels (CF), en basaltvezels (BF) ferbettere de meganyske eigenskippen fan glêstriedfersterke beton (FRC) signifikant en feroare de falingsmodus. Dizze fezels feroaren de kompaktheid fan it beton en de earste poarekompresjekarakteristiken. Doe't it glêstriedgehalte tanommen, ferskode de falingsmodus fan bros nei duktyl. It krityske oergongspunt wie 0,5% foar stielfaserbeton (SFC) en 1,0% foar sawol koalstoffaserbeton (CFC) as basaltfaserbeton (BFC). Om de meganyske prestaasjes te maksimalisearjen, wie it optimale gehalte foar stielfasers 2,0%, foar koalstoffasers 1,0%, en foar basaltfasers 0,5%.
2. Hoewol in te hege ynhâld fan fezels de kompaktheid en draachkapasiteit fan beton ferbetterje kin, kin in te hege ynhâld liede ta in "saturaasje"-fenomeen, wêrtroch't "agglomeraasje" fan fezels ûntstiet. Dit hat in negative ynfloed op 'e fysike eigenskippen, sterkte en deformaasjekarakteristiken fan it beton. Stielfaserbeton berikte optimale prestaasjes by in fezelvolumefraksje fan 2,0%, wylst koalstoffaserbeton en basaltfaserbeton har optimale prestaasjes berikten by respektivelik 1,0% en 0,5%. Boppe dizze optimale ynhâlden naam de prestaasje ôf.
3. Skennende elektronenmikroskopie (SEM)-analyze liet sjen dat de tuskenflakbining tusken fezels en de semintmatriks de makroskopyske meganyske eigenskippen fan beton signifikant beynfloedet. In passende hoemannichte fezels foarmet in tichte trijediminsjonale netwurkstruktuer binnen it beton, wêrtroch't de ferbining en algemiene prestaasjes fan 'e matriks ferbettere wurde. In te heech fezelgehalte liedt lykwols ta fezelagglomeraasje, wêrtroch't swakke tuskenflakregio's ûntsteane en de tichtheid en sterkte fan it beton ferminderet. De feroaringen yn mikrostruktuer wiene tige konsekwint mei de evolúsje fan makroskopyske meganyske eigenskippen.
4. De tafoeging fan fezels feroare de falingsmodus fan beton signifikant. Yn ferliking mei gewoan beton liet glêstriedfersterke beton in hegere yntegriteit nei falen sjen, mei minder en smelle skuorren, en ferbettere taaiheid. Stielen fezels wiene it effektyfst yn it ynhibearjen fan skuorren, folge troch koalstofvezels en basaltvezels. It "oerbrêge-effekt" fan fezels spile in krúsjale rol yn it ûnderdrukken fan skuorrefersprieding, wylst it "swakke ynterface-effekt" in negative ynfloed hie op meganyske eigenskippen.
