Хусусиятҳои механикӣ ва механизмҳои вайроншавии бетони бо нахҳои оҳанин: Таъсири намуд ва миқдори нахҳо

Бетон аз ҳама бештар истифодашаванда аст Сохтмон мавод. Он бартариҳои зиёдеро пешниҳод мекунад, аз ҷумла дастрасии васеъ, раванди соддаи истеҳсолӣ, арзиши паст ва осонии истифода. Он дар соҳаҳои гуногун, аз қабили биноҳо, роҳҳо, пулҳо, нақбҳо ва муҳандисии гидравликӣ васеъ истифода мешавад. Бо рушди шумораи зиёди лоиҳаҳои муҳандисӣ, талабот ба самаранокии бетон низ тадриҷан афзоиш ёфтааст. Дар натиҷа, камбудиҳои бетони анъанавӣ, аз қабили қувваи нокифояи кашиш, муқовимати суст ба тарқиш ва ноустувории ҳаҷм, маълум шуданд. Аз ин рӯ, беҳтар кардани самаранокии бетон пайваста яке аз самтҳои асосии тадқиқот дар муҳандисии шаҳрвандӣ будааст.

Барои беҳтар кардани самаранокии бетон, одатан нахҳо барои беҳтар кардани хосиятҳои механикӣ ва устувории он илова карда мешаванд. Мисолҳо инҳоянд: Нахи пӯлодs (SF), нахҳои синтетикӣ (ба монанди нахҳои полипропиленӣ), нахҳои минералӣ (ба монанди нахҳои базалтӣ - BF) ва нахҳои карбон (CF). Ин равиш самаранокии бетони баландсифат (HPC) ва бетони ултрабаландсифат (UHPC)-ро боз ҳам беҳтар кардааст.

Нахҳо метавонанд то андозае хосиятҳои механикии бетонро беҳтар кунанд. Аммо, намудҳо ва миқдори гуногуни нахҳо ногузир ба тағйироти назарраси таъсири онҳо ба хосиятҳои механикии бетон оварда мерасонанд. Дар айни замон, миқдори оптималии нах, муносибати миқдорӣ байни параметрҳои дахлдор ва хосиятҳои механикӣ ва механизмҳои аслии бетони бо нах мустаҳкамшуда то ҳол ба равшансозии минбаъда ниёз доранд. Ин таҳқиқот нахҳои карбон (CF)-ро таҳқиқ кардааст, нахҳои базалтӣ (BF) ва нахҳои пӯлодӣ (SF) ҳамчун субъектҳои тадқиқот, омода кардани намунаҳои бетон бо миқдори гуногуни нах. Ин нахҳо аз сабаби беҳтар шудани самаранокии онҳо дар бетон ва истифодаи васеъ интихоб карда шуданд. Тавассути таҷрибаҳои тағйирёбандаи назоратшаванда, таъсири намуд ва миқдори нах ба қувваи фишурдашавӣ, модули чандирӣ ва ҳолати вайроншавии бетон ба таври систематикӣ таҳлил карда шуданд. Бо якҷоя кардани усулҳои таҳлили тасвири рақамӣ ва микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM), рафтори эволютсияи тарқишҳои бетони бо нах мустаҳкамшуда ҳангоми таҷрибаҳо мушоҳида карда шуд, ки ба хулосаҳои зерин оварда расонд:

1. Дар муқоиса бо бетони оддӣ (PC), дохил кардани нахҳои пӯлод (SF), нахҳои карбон (CF) ва нахҳои базалтӣ (BF) хосиятҳои механикии бетони нахдор (FRC)-ро ба таври назаррас беҳтар кард ва ҳолати вайроншавии онро тағйир дод. Ин нахҳо фишурдашавӣ ва хусусиятҳои ибтидоии фишурдашавии сӯрохиҳои бетонро тағйир доданд. Бо афзоиши миқдори нах, ҳолати вайроншавӣ аз шиканандагӣ ба чандирӣ гузашт. Нуқтаи гузариши муҳим барои бетони нахдори пӯлодӣ (SFC) 0,5% ва ҳам барои бетони нахдори карбонӣ (CFC) ва ҳам барои бетони нахдори базалтӣ (BFC) 1,0% буд. Барои ба ҳадди аксар расонидани самаранокии механикӣ, миқдори оптималии нахҳои пӯлодӣ 2,0%, барои нахҳои карбонӣ 1,0% ва барои нахҳои базалтӣ 0,5% буд.

2. Гарчанде ки миқдори нах метавонад фишурдашавӣ ва қобилияти борбардории бетонро беҳтар кунад, миқдори аз ҳад зиёд баланд метавонад ба падидаи "сершавӣ" оварда расонад, ки боиси "агломератсияи нах" мегардад. Ин ба хосиятҳои физикӣ, мустаҳкамӣ ва хусусиятҳои деформатсияи бетон таъсири манфӣ мерасонад. Бетони нахдори пӯлод бо ҳиссаи ҳаҷмии нах 2,0% ба натиҷаҳои беҳтарин ноил гардиданд, дар ҳоле ки бетони нахдори карбон ва бетони нахдори базалт ба натиҷаҳои беҳтарини худ мутаносибан 1,0% ва 0,5% расиданд. Аз ин миқдори беҳтарин зиёдтар, натиҷа коҳиш ёфт.

3. Таҳлили микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM) нишон дод, ки пайванди байни нахҳо ва матритсаи сементӣ ба хосиятҳои механикии макроскопии бетон таъсири назаррас мерасонад. Миқдори муносиби нахҳо дар дохили бетон сохтори шабакавии сеченакаи зичро ташкил медиҳад, ки пайвастшавӣ ва кори умумии матритсаро беҳтар мекунад. Аммо, миқдори аз ҳад зиёди нах боиси ҷамъшавии нах мегардад, ки минтақаҳои сусти байнисатҳро ба вуҷуд меорад ва зичӣ ва мустаҳкамии бетонро коҳиш медиҳад. Тағйирот дар микросохтор бо таҳаввулоти хосиятҳои механикии макроскопӣ хеле мувофиқ буданд.

4. Илова кардани нахҳо ба таври назаррас ҳолати вайроншавии бетонро тағйир дод. Дар муқоиса бо бетони оддӣ, бетони бо нах мустаҳкамшуда пас аз вайроншавӣ якпорчагии баландтар, бо тарқишҳои камтар ва тангтар ва мустаҳкамии баландтарро нишон дод. Нахҳои пӯлод дар боздоштани тарқишҳо самараноктар буданд, баъд аз он нахҳои карбон ва нахҳои базалт. "Таъсири пулӣ"-и нахҳо дар пахш кардани паҳншавии тарқишҳо нақши муҳим бозид, дар ҳоле ки "таъсири заифи интерфейс" ба хосиятҳои механикӣ таъсири манфӣ расонд.