Чүпрәле тимер-бетонның механик үзлекләре һәм җимерелү механизмнары: җепсел төренә һәм эчтәлегенә йогынты
Бетон иң киң кулланыла торган материал Төзелеш материал. Ул күпсанлы өстенлекләргә ия, шул исәптән киң таралганлыгы, җитештерү процессының гадилеге, түбән бәясе һәм куллану җиңеллеге. Ул биналар, юллар, күперләр, тоннельләр һәм гидротехника кебек төрле өлкәләрдә киң кулланыла. Күп санлы инженерлык проектлары үсеш алган саен, бетонның эш сыйфатына таләпләр дә әкренләп артты. Нәтиҗәдә, традицион бетонның җитешсезлекләре, мәсәлән, тарту ныклыгы җитмәү, ярыкларга чыдамлыкның начар булуы һәм күләм тотрыксызлыгы ачыкланды. Шуңа күрә бетонның эш сыйфатын яхшырту гражданлык инженериясендә төп тикшеренү юнәлешләренең берсе булып тора.
Бетонның эшчәнлеген яхшырту өчен, гадәттә, аның механик үзлекләрен һәм ныклыгын яхшырту өчен җепселләр өстәлә. Мисаллар: Корыч җепселs (SF), синтетик җепселләр (мәсәлән, полипропилен җепселләре), минераль җепселләр (мәсәлән, базальт җепселләре - BF) һәм углерод җепселләре (CF). Бу алым югары җитештерүчән бетонның (HPC) һәм ультра югары җитештерүчән бетонның (UHPC) эшчәнлеген тагын да арттырды.
Җепселләр, билгеле бер дәрәҗәдә, бетонның механик үзлекләрен яхшырта ала. Ләкин төрле җепсел төрләре һәм эчтәлеге, һичшиксез, бетонның механик үзлекләренә йогынтысында сизелерлек үзгәрешләргә китерә. Хәзерге вакытта оптималь җепселләр эчтәлеге, тиешле параметрлар һәм механик үзлекләр арасындагы санлы бәйләнеш, һәм җепсел-тимербетонның төп механизмнары әле дә ачыклык кертүне таләп итә. Бу тикшеренүдә углерод җепселләре (CF) тикшерелде, базальт җепселләре (BF) һәм корыч җепселләр (SF) тикшеренү объектлары буларак кулланылды, төрле җепселләр составындагы бетон үрнәкләре әзерләнде. Бу җепселләр бетонда яхшы документлаштырылган эшчәнлекне яхшырту һәм киң куллану аркасында сайланды. Контрольдә тотыла торган үзгәрүчән экспериментлар аша җепсел төренең һәм составының бетонның кысу ныклыгына, эластиклык модуленә һәм җимерелү режимына йогынтысы системалы рәвештә анализланды. Цифрлы сурәт һәм сканерлаучы электрон микроскопия (SEM) анализы ысулларын берләштереп, экспериментлар вакытында җепсел-тимербетонның ярыклар эволюциясе күзәтелде, бу түбәндәге нәтиҗәләргә китерде:
1. Гади бетон (ПБ) белән чагыштырганда, корыч җепселләрен (СФ), углерод җепселләрен (КҖ) һәм базальт җепселләре (BF) җепселле тимер-бетонның (FRC) механик үзлекләрен сизелерлек яхшыртты һәм аның җимерелү режимын үзгәртте. Бу җепселләр бетонның компактлыгын һәм башлангыч пора кысу үзенчәлекләрен үзгәртте. Җепсел күләме арткан саен, җимерелү режимы сынучанлыктан сыгылмалылыкка күчте. Критик күчеш ноктасы корыч җепселле бетон (SFC) өчен 0,5% һәм углерод җепселле бетон (CFC) һәм базальт җепселле бетон (BFC) өчен 1,0% тәшкил итте. Механик эшчәнлекне максимальләштерү өчен, корыч җепселләре өчен оптималь эчтәлек 2,0%, углерод җепселләре өчен 1,0% һәм базальт җепселләре өчен 0,5% тәшкил итте.
2. Җепселләр саны бетонның компактлыгын һәм күтәрүчәнлеген яхшыртса да, артык югары сан "туендыру" күренешенә китерергә мөмкин, бу исә җепселләрнең "агломерациясенә" китерә. Бу бетонның физик үзлекләренә, ныклыгына һәм деформация үзенчәлекләренә тискәре йогынты ясый. Корыч җепсел бетон җепселләрнең күләм өлешендә 2,0% оптималь күрсәткечләргә иреште, ә углерод җепсел бетон һәм базальт җепсел бетон үзләренең оптималь күрсәткечләренә тиешенчә 1,0% һәм 0,5% җитте. Бу оптималь саннардан тыш, күрсәткечләр кимеде.
3. Сканерлаучы электрон микроскопия (SEM) анализы җепселләр һәм цемент матрицасы арасындагы өслек бәйләнешенең бетонның макроскопик механик үзлекләренә сизелерлек йогынты ясавын күрсәтте. Тиешле күләмдәге җепселләр бетон эчендә тыгыз өч үлчәмле челтәр структурасын формалаштыра, матрицаның тоташуын һәм гомуми эшчәнлеген яхшырта. Ләкин, артык югары җепсел күләме җепсел агломерациясенә китерә, өслек өлкәләренең көчсезлеген булдыра һәм бетонның тыгызлыгын һәм ныклыгын киметә. Микроструктурадагы үзгәрешләр макроскопик механик үзлекләрнең эволюциясе белән бик туры килә.
4. Җепселләр өстәү бетонның җимерелү режимын сизелерлек үзгәртте. Гади бетон белән чагыштырганда, җепселле тимер-бетон җимерелүдән соңгы югарырак бөтенлек күрсәтте, ярыклар азрак һәм таррак булды, һәм ныклыгы артты. Корыч җепселләр ярыкларны басу өчен иң нәтиҗәле булды, аннан соң углерод җепселләре һәм базальт җепселләре килде. Җепселләрнең "күпер эффекты" ярыклар таралуын басуында мөһим роль уйнады, ә "көчсез интерфейс эффекты" механик үзлекләргә тискәре йогынты ясады.
