Elyaf-temir-betonning mexanik xususiyatlari va nosozlik mexanizmlari: tola turi va tarkibining ta'siri
Beton eng ko'p ishlatiladigan materialdir Qurilish material. U keng tarqalganligi, ishlab chiqarish jarayonining soddaligi, arzonligi va qo'llanilishining qulayligi kabi ko'plab afzalliklarga ega. U binolar, yo'llar, ko'priklar, tunnellar va gidravlika muhandisligi kabi turli sohalarda keng qo'llaniladi. Ko'plab muhandislik loyihalari rivojlanib borishi bilan betonning ishlashiga qo'yiladigan talablar ham asta-sekin oshib bordi. Natijada, an'anaviy betonning cho'zilish kuchining yetarli emasligi, yorilishga chidamliligining pastligi va hajmning beqarorligi kabi kamchiliklari aniq bo'ldi. Shuning uchun betonning ishlashini yaxshilash doimiy ravishda qurilish muhandisligidagi asosiy tadqiqot yo'nalishlaridan biri bo'lib kelgan.
Betonning ish faoliyatini yaxshilash uchun odatda uning mexanik xususiyatlari va mustahkamligini yaxshilash uchun tolalar qo'shiladi. Misollar: Po'lat tolasis (SF), sintetik tolalar (masalan, polipropilen tolalar), mineral tolalar (masalan, bazalt tolalari - BF) va uglerod tolalari (CF). Ushbu yondashuv yuqori samarali beton (HPC) va ultra yuqori samarali beton (UHPC) ning ish faoliyatini yanada oshirdi.
Tolalar ma'lum darajada betonning mexanik xususiyatlarini yaxshilashi mumkin. Biroq, turli xil tola turlari va tarkibi muqarrar ravishda betonning mexanik xususiyatlariga ta'sirida sezilarli o'zgarishlarga olib keladi. Hozirgi vaqtda optimal tola miqdori, tegishli parametrlar va mexanik xususiyatlar o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlik va tolali temir-betonning asosiy mexanizmlari hali ham qo'shimcha aniqlashtirishni talab qiladi. Ushbu tadqiqot uglerod tolalarini (CF) o'rganib chiqdi, bazalt tolalari (BF) va po'lat tolalar (SF) tadqiqot obyekti sifatida turli xil tola tarkibiga ega beton namunalarini tayyorlashda foydalanildi. Bu tolalar betonda yaxshi hujjatlashtirilgan ishlash samaradorligini oshirishi va keng qo'llanilishi tufayli tanlangan. Nazorat ostidagi o'zgaruvchan tajribalar orqali tola turi va tarkibining betonning siqilish kuchi, elastiklik moduli va yorilish rejimiga ta'siri tizimli ravishda tahlil qilindi. Raqamli tasvir va skanerlash elektron mikroskopiyasi (SEM) tahlil usullarini birlashtirib, tajribalar davomida tolali temir-betonning yoriqlar evolyutsiyasi xatti-harakati kuzatildi va quyidagi xulosalarga olib keldi:
1. Oddiy beton (PC) bilan taqqoslaganda, po'lat tolalari (SF), uglerod tolalari (CF) va boshqalarni qo'shish bazalt tolalari (BF) tolali temir-betonning (FRC) mexanik xususiyatlarini sezilarli darajada oshirdi va uning yemirilish rejimini o'zgartirdi. Bu tolalar betonning ixchamligini va dastlabki g'ovak siqilish xususiyatlarini o'zgartirdi. Tola miqdori oshgani sayin, yemirilish rejimi mo'rtlikdan egiluvchanlikka o'tdi. Po'lat tolali beton (SFC) uchun kritik o'tish nuqtasi 0,5% va uglerod tolali beton (CFC) va bazalt tolali beton (BFC) uchun 1,0% ni tashkil etdi. Mexanik ishlashni maksimal darajada oshirish uchun po'lat tolalar uchun optimal tarkib 2,0%, uglerod tolalari uchun 1,0% va bazalt tolalari uchun 0,5% ni tashkil etdi.
2. Tola miqdori betonning ixchamligi va yuk ko'tarish qobiliyatini yaxshilashi mumkin bo'lsa-da, haddan tashqari yuqori tarkib "to'yinganlik" hodisasiga olib kelishi mumkin, bu esa tola "aglomeratsiyasi" ga olib keladi. Bu betonning fizik xususiyatlari, mustahkamligi va deformatsiya xususiyatlariga salbiy ta'sir qiladi. Po'lat tolali beton 2,0% tola hajmi ulushida optimal ishlashga erishdi, uglerod tolali beton va bazalt tolali beton esa mos ravishda 1,0% va 0,5% da optimal ishlashga erishdi. Ushbu optimal tarkibdan tashqari, ishlash pasaydi.
3. Skanerlovchi elektron mikroskopiya (SEM) tahlili shuni ko'rsatdiki, tolalar va sementli matritsa orasidagi sirt aloqasi betonning makroskopik mexanik xususiyatlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Tegishli miqdordagi tolalar beton ichida zich uch o'lchovli tarmoq tuzilishini hosil qiladi, bu matritsaning ulanishini va umumiy ishlashini yaxshilaydi. Biroq, haddan tashqari yuqori tola miqdori tola aglomeratsiyasiga olib keladi, bu esa zaif sirt mintaqalarini yaratadi va betonning zichligi va mustahkamligini pasaytiradi. Mikrotuzilmadagi o'zgarishlar makroskopik mexanik xususiyatlarning evolyutsiyasi bilan juda mos keladi.
4. Tolalar qo'shilishi betonning yemirilish rejimini sezilarli darajada o'zgartirdi. Oddiy beton bilan solishtirganda, tolali temir-beton yemirilishdan keyingi yuqori yaxlitlikni, kamroq va torroq yoriqlarni va mustahkamlikni namoyon etdi. Po'lat tolalar yoriqlarni inhibe qilishda eng samarali bo'ldi, undan keyin uglerod tolalari va bazalt tolalari. Tolalarning "ko'prik effekti" yoriqlar tarqalishini bostirishda muhim rol o'ynadi, "zaif interfeys effekti" esa mexanik xususiyatlarga salbiy ta'sir ko'rsatdi.
