Шилэн төмөр бетоны механик шинж чанар ба эвдрэлийн механизм: Шилэн материалын төрөл ба агууламжийн нөлөө
Бетон бол хамгийн өргөн хэрэглэгддэг материал юм Барилга угсралт материал. Энэ нь өргөн хэрэглээ, үйлдвэрлэлийн энгийн процесс, хямд өртөг, хэрэглэхэд хялбар байдал зэрэг олон давуу талыг санал болгодог. Үүнийг барилга байгууламж, зам, гүүр, хонгил, гидравлик инженерчлэл зэрэг янз бүрийн салбарт өргөн ашигладаг. Олон тооны инженерийн төслүүд хөгжихийн хэрээр бетоны гүйцэтгэлд тавигдах шаардлага аажмаар нэмэгдэж байна. Үүний үр дүнд уламжлалт бетоны сул талууд, тухайлбал суналтын бат бэх хангалтгүй, хагарлын эсэргүүцэл муу, эзэлхүүний тогтворгүй байдал илт харагдаж байна. Тиймээс бетоны гүйцэтгэлийг сайжруулах нь барилгын инженерчлэлийн гол судалгааны чиглэлүүдийн нэг байсаар ирсэн.
Бетоны гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд механик шинж чанар болон бат бөх чанарыг нь сайжруулахын тулд ихэвчлэн ширхэгүүдийг нэмдэг. Жишээ нь: Ган шилэнs (SF), синтетик утас (полипропилен утас гэх мэт), эрдэс утас (базальт утас - BF гэх мэт), болон нүүрстөрөгчийн утас (CF). Энэхүү арга нь өндөр хүчин чадалтай бетон (HPC) болон хэт өндөр хүчин чадалтай бетон (UHPC)-ийн гүйцэтгэлийг улам бүр нэмэгдүүлсэн.
Шилэн материал нь бетоны механик шинж чанарыг тодорхой хэмжээгээр сайжруулж чаддаг. Гэсэн хэдий ч өөр өөр төрлийн шилэн материалын агууламж нь бетоны механик шинж чанарт үзүүлэх нөлөөллийн мэдэгдэхүйц хэлбэлзэлд хүргэдэг. Одоогийн байдлаар шилэн материалын оновчтой агууламж, холбогдох параметрүүд ба механик шинж чанаруудын хоорондын тоон хамаарал, мөн шилэн материалаар бэхжүүлсэн бетоны үндсэн механизмыг цаашид тодруулах шаардлагатай хэвээр байна. Энэхүү судалгаагаар нүүрстөрөгчийн ширхэг (CF)-ийг судалсан. базальт утаснууд (BF), ган ширхэгт (SF)-ийг судалгааны объект болгон ашиглаж, янз бүрийн ширхэгт агууламжтай бетоны дээж бэлтгэсэн. Эдгээр ширхэгтийг бетонд сайн баримтжуулсан гүйцэтгэлийн сайжруулалт болон өргөн хэрэглээний улмаас сонгосон. Хяналттай хувьсах туршилтаар дамжуулан ширхэгтийн төрөл ба агууламжийн бетоны шахалтын бат бэх, уян хатан модуль, эвдрэлийн горимд үзүүлэх нөлөөллийг системтэйгээр шинжилсэн. Дижитал дүрс болон сканнердсан электрон микроскоп (SEM) шинжилгээний аргуудыг хослуулан туршилтын явцад ширхэгт төмөр бетоны хагарлын хувьслын зан төлөвийг ажиглаж, дараах дүгнэлтэд хүргэсэн.
1. Энгийн бетон (PC)-тэй харьцуулахад ган ширхэг (SF), нүүрстөрөгчийн ширхэг (CF) болон бусад зүйлсийг оруулсан. базальт утаснууд (BF) нь шилэн төмөр бетон (FRC)-ийн механик шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулж, түүний эвдрэлийн горимыг өөрчилсөн. Эдгээр ширхэгүүд нь бетоны нягтрал болон анхны нүх сүвний шахалтын шинж чанарыг өөрчилсөн. Шилэн эсийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр эвдрэлийн горим хэврэгээс уян хатан болж өөрчлөгдсөн. Шилжилтийн чухал цэг нь ган ширхэгтэй бетон (SFC)-ийн хувьд 0.5%, нүүрстөрөгчийн ширхэгтэй бетон (CFC) болон базальт ширхэгтэй бетон (BFC)-ийн хувьд 1.0% байв. Механик гүйцэтгэлийг хамгийн их байлгахын тулд ган ширхэгийн оновчтой агууламж 2.0%, нүүрстөрөгчийн ширхэгийн хувьд 1.0%, базальт ширхэгийн хувьд 0.5% байв.
2. Хэдийгээр эслэгийн агууламж нь бетоны нягтрал болон даацыг сайжруулж чаддаг ч хэт өндөр агууламж нь "ханалт" үзэгдэлд хүргэж, эслэгийн "бөөгнөрөл" үүсгэдэг. Энэ нь бетоны физик шинж чанар, бат бөх чанар, деформацийн шинж чанарт сөргөөр нөлөөлдөг. Ган эслэгийн бетон нь эслэгийн эзлэхүүний 2.0%-ийн фракцтай үед оновчтой гүйцэтгэлийг хангасан бол нүүрстөрөгчийн эслэгийн бетон болон базальт эслэгийн бетон нь оновчтой гүйцэтгэлээ тус тус 1.0% ба 0.5%-д хүрсэн. Эдгээр оновчтой агууламжаас давсан тохиолдолд гүйцэтгэл буурсан.
3. Сканнердах Электрон Микроскоп (SEM) шинжилгээгээр ширхэгүүд болон цементэн матрицын хоорондох гадаргуугийн холбоо нь бетоны макроскопийн механик шинж чанарт мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг болохыг тогтоожээ. Тохиромжтой хэмжээний ширхэгүүд нь бетон дотор нягт гурван хэмжээст сүлжээний бүтцийг бүрдүүлж, матрицын холболт болон нийт гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Гэсэн хэдий ч хэт өндөр ширхэгийн агууламж нь ширхэгийн бөөгнөрөл үүсгэж, гадаргуугийн сул хэсгүүдийг бий болгож, бетоны нягтрал болон бат бөх чанарыг бууруулдаг. Микро бүтцийн өөрчлөлт нь макроскопийн механик шинж чанарын хувьсалтай маш нийцэж байсан.
4. Шилэн материал нэмснээр бетоны эвдрэлийн горим мэдэгдэхүйц өөрчлөгдсөн. Энгийн бетонтой харьцуулахад шилэн материалаар бэхжүүлсэн бетон нь эвдрэлийн дараах илүү сайн бүрэн бүтэн байдлыг харуулсан, хагарал бага, нарийссан, бат бөх чанар сайжирсан. Ган ширхэг нь хагарлыг дарангуйлахад хамгийн үр дүнтэй байсан бөгөөд дараа нь нүүрстөрөгчийн ширхэг болон базальт ширхэгүүд ордог. Шилэн материалын "гүүрний нөлөө" нь хагарлын тархалтыг дарангуйлахад чухал үүрэг гүйцэтгэсэн бол "сул интерфейсийн нөлөө" нь механик шинж чанарт сөргөөр нөлөөлсөн.
