Tolali temir-betonning mexanik xususiyatlari va buzilish mexanizmlari: tola turi va tarkibining ta'siri

Beton eng keng tarqalgan hisoblanadi Qurilish material. U juda ko'p afzalliklarga ega, jumladan, keng tarqalganligi, oddiy ishlab chiqarish jarayoni, arzonligi va qo'llanilishi qulayligi. U binolar, yo'llar, ko'priklar, tunnellar va gidrotexnika kabi turli sohalarda keng qo'llaniladi. Ko'p sonli muhandislik loyihalari ishlab chiqilganligi sababli, betonning ishlashiga bo'lgan talablar ham asta-sekin o'sib bordi. Binobarin, an'anaviy betonning kamchiliklari, masalan, kuchlanishning etarli emasligi, yomon yorilishga chidamliligi va hajmning beqarorligi aniq bo'ldi. Shu sababli, betonning ish faoliyatini yaxshilash doimiy ravishda qurilish muhandisligining asosiy tadqiqot yo'nalishlaridan biri bo'lib kelgan.

Betonning ish faoliyatini yaxshilash uchun odatda uning mexanik xususiyatlari va mustahkamligini yaxshilash uchun tolalar qo'shiladi. Bunga misollar kiradi Chelik tolasis (SF), sintetik tolalar (polipropilen tolalar kabi), mineral tolalar (masalan, bazalt tolalari - BF) va uglerod tolalari (CF). Ushbu yondashuv yuqori samarali beton (HPC) va o'ta yuqori samarali beton (UHPC) samaradorligini yanada oshirdi.

Elyaflar ma'lum darajada betonning mexanik xususiyatlarini yaxshilashi mumkin. Biroq, har xil turdagi tolalar va tarkibi muqarrar ravishda ularning betonning mexanik xususiyatlariga ta'sirida sezilarli o'zgarishlarga olib keladi. Hozirgi vaqtda optimal tola tarkibi, tegishli parametrlar va mexanik xususiyatlar o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlik va tolali temir-betonning asosiy mexanizmlari hali ham qo'shimcha tushuntirishlarni talab qiladi. Ushbu tadqiqot uglerod tolalarini (CF) o'rgandi, bazalt tolalari (BF) va po'lat tolalar (SF) tadqiqot ob'ekti sifatida, turli tolalar tarkibiga ega bo'lgan beton namunalarini tayyorlash. Ushbu tolalar betonda yaxshi hujjatlashtirilgan ish faoliyatini yaxshilash va keng qo'llanilishi tufayli tanlangan. Boshqariladigan o'zgaruvchan tajribalar orqali tolalar turi va tarkibining betonning bosim kuchi, elastik moduli va buzilish rejimiga ta'siri tizimli ravishda tahlil qilindi. Raqamli tasvir va skanerlash elektron mikroskopiya (SEM) tahlil usullarini birlashtirgan holda, tajribalar davomida tolali temir-betonning yoriq evolyutsiyasi harakati kuzatildi, bu quyidagi xulosalarga olib keldi:

1.Oddiy beton (PC) bilan taqqoslaganda, po'lat tolalar (SF), uglerod tolalari (CF) va bazalt tolalari (BF) tolali temir-betonning (FRC) mexanik xususiyatlarini sezilarli darajada oshirdi va uning ishlamay qolish rejimini o'zgartirdi. Ushbu tolalar betonning ixchamligini va dastlabki g'ovak siqilish xususiyatlarini o'zgartirdi. Elyaf miqdori ortishi bilan buzilish rejimi mo'rtlikdan egiluvchanlikka o'tdi. Kritik o'tish nuqtasi po'lat tolali beton (SFC) uchun 0,5% va uglerod tolali beton (CFC) va bazalt tolali beton (BFC) uchun 1,0% edi. 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% edi.

2. Elyaf tarkibi betonning ixchamligi va yuk ko'tarish qobiliyatini yaxshilashi mumkin bo'lsa-da, haddan tashqari yuqori tarkib tolaning "aglomeratsiyasi" ni keltirib chiqaradigan "to'yinganlik" hodisasiga olib kelishi mumkin. Bu betonning jismoniy xususiyatlariga, mustahkamligiga va deformatsiya xususiyatlariga salbiy ta'sir qiladi. Chelik tolali beton 2,0% tolali hajm ulushida optimal ko'rsatkichlarga erishdi, uglerod tolali beton va bazalt tolali beton esa mos ravishda 1,0% va 0,5% optimal ko'rsatkichlarga erishdi. Ushbu optimal tarkibdan tashqari, unumdorlik pasayib ketdi.

3.Skanerli elektron mikroskopiya (SEM) tahlili shuni ko'rsatdiki, tolalar va tsement matritsalari orasidagi o'zaro bog'lanish betonning makroskopik mexanik xususiyatlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Tegishli miqdordagi tolalar beton ichida zich uch o'lchovli tarmoq strukturasini hosil qiladi, bu matritsaning ulanishini va umumiy ishlashini oshiradi. Shu bilan birga, tolaning haddan tashqari ko'pligi tolalar aglomeratsiyasiga olib keladi, zaif interfaal hududlarni yaratadi va betonning zichligi va mustahkamligini pasaytiradi. Mikrostrukturadagi o'zgarishlar makroskopik mexanik xususiyatlarning evolyutsiyasiga juda mos keldi.

4. Elyaflarning qo'shilishi betonning buzilish rejimini sezilarli darajada o'zgartirdi. Oddiy beton bilan solishtirganda, tolali temir-beton buzilishdan keyingi yaxlitlikni, kamroq va torroq yoriqlar va mustahkamlangan mustahkamlikni namoyish etdi. Chelik tolalar yoriqlarni inhibe qilishda eng samarali bo'lgan, keyin esa uglerod tolalari va bazalt tolalari. Elyaflarning "ko'prik ta'siri" yoriqlar tarqalishini bostirishda hal qiluvchi rol o'ynadi, "zaif interfeys effekti" esa mexanik xususiyatlarga salbiy ta'sir ko'rsatdi.