Sifa za Kimitambo na Mifumo ya Kushindwa ya Zege Iliyoimarishwa na Nyuzinyuzi: Ushawishi wa Aina na Maudhui ya Nyuzinyuzi
Zege ndiyo inayotumika sana Ujenzi nyenzo. Inatoa faida nyingi, ikiwa ni pamoja na upatikanaji wake mkubwa, mchakato rahisi wa uzalishaji, gharama nafuu, na urahisi wa matumizi. Inatumika sana katika nyanja mbalimbali kama vile majengo, barabara, madaraja, handaki, na uhandisi wa majimaji. Kadri idadi kubwa ya miradi ya uhandisi inavyoendelea, mahitaji ya utendaji wa zege pia yameongezeka polepole. Kwa hivyo, mapungufu ya zege ya kitamaduni, kama vile nguvu ya kutosha ya mvutano, upinzani duni wa nyufa, na kutokuwa na utulivu wa ujazo, yameonekana wazi. Kwa hivyo, kuboresha utendaji wa zege kumekuwa moja ya maelekezo muhimu ya utafiti katika uhandisi wa umma.
Ili kuongeza utendaji wa zege, nyuzi kwa kawaida huongezwa ili kuboresha sifa zake za kiufundi na uimara. Mifano ni pamoja na: Nyuzinyuzi za Chumas (SF), nyuzi za sintetiki (kama vile nyuzi za polipropilini), nyuzi za madini (kama vile nyuzi za basalt - BF), na nyuzi za kaboni (CF). Mbinu hii imeongeza zaidi utendaji wa zege yenye utendaji wa hali ya juu (HPC) na zege yenye utendaji wa hali ya juu sana (UHPC).
Nyuzinyuzi zinaweza, kwa kiasi fulani, kuboresha sifa za kiufundi za zege. Hata hivyo, aina na yaliyomo tofauti ya nyuzinyuzi husababisha tofauti kubwa katika athari zake kwenye sifa za kiufundi za zege. Hivi sasa, kiwango bora cha nyuzinyuzi, uhusiano wa kiasi kati ya vigezo husika na sifa za kiufundi, na mifumo ya msingi ya zege iliyoimarishwa na nyuzinyuzi bado inahitaji ufafanuzi zaidi. Utafiti huu ulichunguza nyuzinyuzi za kaboni (CF), nyuzi za basalt (BF), na nyuzi za chuma (SF) kama masomo ya utafiti, kuandaa sampuli za zege zenye maudhui tofauti ya nyuzi. Nyuzi hizi zilichaguliwa kutokana na uboreshaji wao wa utendaji ulioandikwa vizuri katika zege na matumizi yaliyoenea. Kupitia majaribio yanayodhibitiwa ya vigeu, athari za aina ya nyuzi na maudhui kwenye nguvu ya kubana, moduli ya elastic, na hali ya kushindwa kwa zege zilichambuliwa kimfumo. Kwa kuchanganya mbinu za uchambuzi wa picha za kidijitali na darubini ya elektroni ya skanning (SEM), tabia ya mageuko ya ufa wa zege iliyoimarishwa na nyuzi wakati wa majaribio ilizingatiwa, na kusababisha hitimisho zifuatazo:
1. Ikilinganishwa na zege ya kawaida (PC), kuingizwa kwa nyuzi za chuma (SF), nyuzi za kaboni (CF), na nyuzi za basalt (BF) iliboresha kwa kiasi kikubwa sifa za kiufundi za zege iliyoimarishwa na nyuzi (FRC) na kubadilisha hali yake ya kuharibika. Nyuzi hizi zilibadilisha ufupi wa zege na sifa za awali za mgandamizo wa vinyweleo. Kadri kiwango cha nyuzi kilivyoongezeka, hali ya kuharibika ilibadilika kutoka kuwa brittle hadi ductile. Kiwango muhimu cha mpito kilikuwa 0.5% kwa zege ya nyuzi za chuma (SFC) na 1.0% kwa zege ya nyuzi za kaboni (CFC) na zege ya nyuzi za basalt (BFC). Ili kuongeza utendaji wa kiufundi, kiwango bora cha nyuzi za chuma kilikuwa 2.0%, kwa nyuzi za kaboni 1.0%, na kwa nyuzi za basalt 0.5%.
2. Ingawa kiwango cha nyuzinyuzi kinaweza kuboresha ufupi na uwezo wa kuzaa wa zege, kiwango cha juu kupita kiasi kinaweza kusababisha jambo la "kushiba", na kusababisha "mkusanyiko" wa nyuzinyuzi. Hii inathiri vibaya sifa za kimwili za zege, nguvu, na sifa za uundaji. Zege ya nyuzinyuzi ya chuma ilipata utendaji bora kwa sehemu ya ujazo wa nyuzinyuzi ya 2.0%, huku zege ya nyuzinyuzi ya kaboni na zege ya nyuzinyuzi ya basalt zikifikia utendaji wao bora kwa 1.0% na 0.5%, mtawalia. Zaidi ya kiwango hiki bora, utendaji ulipungua.
3. Uchambuzi wa Hadubini ya Elektroni (SEM) wa Kuchanganua ulibaini kuwa uhusiano wa uso kati ya nyuzi na tumbo la saruji huathiri kwa kiasi kikubwa sifa za mitambo ya zege. Kiasi kinachofaa cha nyuzi huunda muundo mnene wa mtandao wa pande tatu ndani ya zege, na kuongeza muunganisho wa tumbo na utendaji wa jumla. Hata hivyo, kiwango cha juu cha nyuzi husababisha mkusanyiko wa nyuzi, na kuunda maeneo dhaifu ya uso na kupunguza msongamano na nguvu ya zege. Mabadiliko katika muundo wa microscopic yaliendana sana na mageuko ya sifa za mitambo ya microscopic.
4. Kuongezwa kwa nyuzi kulibadilisha kwa kiasi kikubwa hali ya kuharibika kwa zege. Ikilinganishwa na zege ya kawaida, zege iliyoimarishwa na nyuzi ilionyesha uadilifu wa juu baada ya kuharibika, ikiwa na nyufa chache na nyembamba, na uimara ulioongezeka. Nyuzi za chuma zilikuwa na ufanisi zaidi katika kuzuia nyufa, ikifuatiwa na nyuzi za kaboni na nyuzi za basalt. "Athari ya kuziba" ya nyuzi ilicheza jukumu muhimu katika kukandamiza uenezaji wa nyufa, huku "athari dhaifu ya kiolesura" ikiwa na athari mbaya kwa sifa za mitambo.
