हालको अवस्था र स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीटको विकास

स्टिल फाइबर प्रबलित कंक्रीट (SFRC) एक नयाँ प्रकारको कम्पोजिट सामग्री हो जसलाई सामान्य कंक्रीटमा छोटो स्टिल फाइबरको उपयुक्त मात्रा थपेर खन्याउन सकिन्छ। पछिल्लो समय स्वदेश तथा विदेशमा तीव्र गतिमा विकास भएको छ । यसले कम तन्य शक्ति, सानो परम लम्बाइ र कंक्रीटको भंगुर गुणको कमजोरीहरूलाई पार गर्दछ। यसमा उत्कृष्ट गुणहरू छन् जस्तै तन्य शक्ति, झुकाउने प्रतिरोध, कतरनी प्रतिरोध, क्र्याक प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध र उच्च कठोरता। यो हाइड्रोलिक ईन्जिनियरिङ्, सडक र पुल, निर्माण र अन्य ईन्जिनियरिङ् क्षेत्रहरूमा लागू गरिएको छ।

1. स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट को विकास
फाइबर प्रबलित कंक्रीट (FRC) फाइबर प्रबलित कंक्रीट को संक्षिप्त रूप हो। यो सामान्यतया सिमेन्ट पेस्ट, मोर्टार वा कंक्रीट र धातु फाइबर, अकार्बनिक फाइबर वा जैविक फाइबर प्रबलित सामग्रीहरू मिलेर बनेको सिमेन्टमा आधारित कम्पोजिट हो। यो एउटा नयाँ निर्माण सामाग्री हो जसलाई उच्च तन्य शक्ति, उच्च परम लम्बाइ र कंक्रीट म्याट्रिक्समा उच्च क्षार प्रतिरोधको साथ छोटो र फाइन फाइबरहरू समान रूपमा फैलाएर बनाइन्छ। कंक्रीटमा रहेको फाइबरले कंक्रीटमा प्रारम्भिक दरारहरू उत्पादन गर्न र बाह्य बलको कार्य अन्तर्गत दरारहरूको थप विस्तारलाई सीमित गर्न सक्छ, कम तन्य शक्ति, सजिलो क्र्याकिंग र कंक्रीटको कमजोर थकान प्रतिरोध जस्ता अन्तर्निहित दोषहरूलाई प्रभावकारी रूपमा हटाउन सक्छ, र कार्यसम्पादनमा ठूलो सुधार गर्दछ। अभेद्यता, वाटरप्रूफ, फ्रस्ट प्रतिरोध र कंक्रीटको सुदृढीकरण संरक्षण। फाइबर प्रबलित कंक्रीट, विशेष गरी स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट, यसको उच्च प्रदर्शन को कारण व्यावहारिक ईन्जिनियरिङ् मा शैक्षिक र ईन्जिनियरिङ् सर्कल मा अधिक र अधिक ध्यान आकर्षित गरेको छ। 1907 सोभियत विशेषज्ञ बी पी। Hekpocab धातु फाइबर प्रबलित कंक्रीट प्रयोग गर्न थाले; 1910 मा, HF पोर्टरले छोटो फाइबर प्रबलित कंक्रीटमा एक अनुसन्धान प्रतिवेदन प्रकाशित गर्यो, सुझाव दियो कि छोटो स्टील फाइबरहरू म्याट्रिक्स सामग्रीलाई बलियो बनाउन कंक्रीटमा समान रूपमा फैलिएको हुनुपर्छ। 1911 मा, संयुक्त राज्य अमेरिकाका ग्राहमले कंक्रीटको बल र स्थिरता सुधार गर्न सामान्य कंक्रीटमा स्टिल फाइबर थपे। 1940 को दशक सम्म, संयुक्त राज्य अमेरिका, बेलायत, फ्रान्स, जर्मनी, जापान र अन्य देशहरूले स्टिल फाइबर प्रयोग गरी कंक्रीटको पहिरन प्रतिरोध र क्र्याक प्रतिरोध सुधार गर्न, स्टिल फाइबर कंक्रिटको निर्माण प्रविधि, र सुधार गर्न धेरै अनुसन्धान गरेका थिए। फाइबर र कंक्रीट म्याट्रिक्स बीच बन्धन बल सुधार गर्न स्टील फाइबर को आकार; 1963 मा, JP romualdi र GB Batson ले स्टील फाइबर सीमित कंक्रीट को क्र्याक विकास संयन्त्र मा एक पेपर प्रकाशित गर्यो, र निष्कर्ष अगाडि राख्यो कि स्टिल फाइबर प्रबलित कंक्रीट को क्र्याक बल स्टील फाइबर को औसत स्पेसिंग द्वारा निर्धारण गरिन्छ जसले प्रभावकारी भूमिका खेल्छ। तन्य तनाव (फाइबर स्पेसिङ थ्योरी) मा, यसरी यो नयाँ मिश्रित सामग्रीको व्यावहारिक विकास चरण सुरु गर्दै। अहिले सम्म, स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट को लोकप्रियता र प्रयोग संग, कंक्रीट मा फाइबर को विभिन्न वितरण को कारण, त्यहाँ मुख्य रूप देखि चार प्रकारहरु छन्: स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट, हाइब्रिड फाइबर प्रबलित कंक्रीट, स्तरित स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट र स्तरित हाइब्रिड फाइबर। प्रबलित कंक्रीट।

2. स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट को सुदृढीकरण संयन्त्र
(१) कम्पोजिट मेकानिक्स थ्योरी। कम्पोजिट मेकानिक्स को सिद्धान्त लगातार फाइबर कम्पोजिट को सिद्धान्त मा आधारित छ र कंक्रीट मा इस्पात फाइबर को वितरण विशेषताहरु संग संयुक्त छ। यस सिद्धान्तमा, कम्पोजिटलाई दुई चरणको कम्पोजिट भनिन्छ जसलाई फाइबर एक चरणको रूपमा र म्याट्रिक्सलाई अर्को चरणको रूपमा मानिन्छ।
(2) फाइबर स्पेसिङ सिद्धान्त। फाइबर स्पेसिङ सिद्धान्त, जसलाई क्र्याक प्रतिरोध सिद्धान्त पनि भनिन्छ, रैखिक लोचदार फ्र्याक्चर मेकानिक्समा आधारित प्रस्ताव गरिएको छ। यस सिद्धान्तले फाइबरको सुदृढीकरण प्रभाव मात्र समान रूपमा वितरित फाइबर स्पेसिङ (न्यूनतम स्पेसिङ) सँग सम्बन्धित छ भनेर मान्दछ।

3. स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट को विकास स्थिति मा विश्लेषण
1. स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट। स्टिल फाइबर प्रबलित कंक्रीट एक प्रकारको अपेक्षाकृत समान र बहु-दिशात्मक प्रबलित कंक्रीट हो जुन सामान्य कंक्रीटमा थोरै मात्रामा कम कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील र एफआरपी फाइबरहरू थपेर बनाइन्छ। स्टिल फाइबरको मिश्रण मात्रा सामान्यतया 1% ~ 2% भोल्युमको आधारमा हुन्छ, जबकि 70 ~ 100kg स्टील फाइबर वजनको आधारमा कंक्रीटको प्रत्येक घन मिटरमा मिसाइन्छ। स्टिल फाइबरको लम्बाइ 25 ~ 60mm हुनुपर्छ, व्यास 0.25 ~ 1.25mm हुनुपर्छ, र लम्बाइ र व्यासको सबैभन्दा राम्रो अनुपात 50 ~ 700 हुनुपर्छ। साधारण कंक्रीटको तुलनामा, यसले तन्य, कतरन, झुकाउने मात्र सुधार गर्न सक्दैन। , पहिरन र क्र्याक प्रतिरोध, तर यसले कंक्रीटको फ्र्याक्चर कठोरता र प्रभाव प्रतिरोधलाई पनि बढाउँछ, र थकान प्रतिरोध र संरचनाको स्थायित्वमा उल्लेखनीय सुधार गर्दछ, विशेष गरी कठोरता 10 ~ 20 गुणाले बढाउन सकिन्छ। स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट र साधारण कंक्रीट को यान्त्रिक गुण चीन मा तुलना गरिन्छ। जब स्टिल फाइबरको सामग्री 15% ~ 20% र पानी सिमेन्ट अनुपात 0.45 हुन्छ, तन्य शक्ति 50% ~ 70% ले बढ्छ, लचिलो शक्ति 120% ~ 180% ले बढ्छ, प्रभाव शक्ति 10 ~ 20 ले बढ्छ। पटक, प्रभाव थकान शक्ति 15 ~ 20 पटक बढ्छ, लचिलो कठोरता 14 ~ 20 पटक बढ्छ, र पहिरन प्रतिरोध पनि उल्लेखनीय रूपमा सुधारिएको छ। तसर्थ, स्टिल फाइबर प्रबलित कंक्रीटमा सादा कंक्रीट भन्दा राम्रो भौतिक र यान्त्रिक गुणहरू छन्।

4. हाइब्रिड फाइबर कंक्रीट
सान्दर्भिक अनुसन्धान डेटाले देखाउँछ कि स्टिल फाइबरले कंक्रीटको कम्प्रेसिभ बललाई महत्त्वपूर्ण रूपमा बढाउँदैन, वा यसलाई कम पनि गर्दैन; सादा कंक्रीटको तुलनामा, त्यहाँ अभेद्यता, पहिरन प्रतिरोध, प्रभाव र स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीटको पहिरन प्रतिरोध र कंक्रीटको प्रारम्भिक प्लास्टिक संकुचनको रोकथाममा सकारात्मक र नकारात्मक (बढ्ने र घटाउने) वा मध्यवर्ती दृश्यहरू छन्। थप रूपमा, स्टिल फाइबर प्रबलित कंक्रीटमा केही समस्याहरू छन्, जस्तै ठूलो मात्रा, उच्च मूल्य, खिया र आगोको कारणले गर्दा फट्नको लागि लगभग कुनै प्रतिरोध छैन, जसले यसको प्रयोगलाई विभिन्न डिग्रीहरूमा असर गरेको छ। हालका वर्षहरूमा, केही स्वदेशी र विदेशी विद्वानहरूले हाइब्रिड फाइबर कंक्रीट (HFRC) मा ध्यान दिन थालेका छन्, विभिन्न गुणहरू र फाइदाहरू भएका फाइबरहरू मिश्रण गर्न प्रयास गर्दै, एकअर्काबाट सिक्न र विभिन्न स्तरहरूमा "सकारात्मक हाइब्रिड प्रभाव" लाई खेल्न र खेल्न थाले। विभिन्न परियोजनाहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्नको लागि कंक्रीटको विभिन्न गुणहरू बढाउनको लागि लोडिङ चरणहरू। यद्यपि, यसको विभिन्न मेकानिकल गुणहरूको सन्दर्भमा, विशेष गरी यसको थकान विरूपण र थकान क्षति, विरूपण विकास कानून र स्थिर र गतिशील भारहरू अन्तर्गत क्षति विशेषताहरू र स्थिर आयाम वा चल आयाम चक्रीय भारहरू, इष्टतम मिश्रण मात्रा र फाइबरको मिश्रण अनुपात, सम्बन्ध। कम्पोजिट सामग्रीका कम्पोनेन्टहरू, प्रभावलाई बलियो बनाउने र मजबुत बनाउने संयन्त्र, थकान विरोधी कार्यसम्पादन, विफलता संयन्त्र र निर्माण प्रविधि, मिक्स अनुपात डिजाइनका समस्याहरू थप अध्ययन गर्न आवश्यक छ।

5. स्तरित स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट
मोनोलिथिक फाइबर प्रबलित कंक्रीट समान रूपमा मिलाउन सजिलो छैन, फाइबर जम्मा गर्न सजिलो छ, फाइबरको मात्रा ठूलो छ, र लागत अपेक्षाकृत उच्च छ, जसले यसको व्यापक प्रयोगलाई असर गर्छ। ठूलो संख्यामा इन्जिनियरिङ अभ्यास र सैद्धान्तिक अनुसन्धानको माध्यमबाट, नयाँ प्रकारको स्टिल फाइबर संरचना, लेयर स्टिल फाइबर प्रबलित कंक्रीट (LSFRC), प्रस्तावित छ। सडक स्ल्याबको माथिल्लो र तल्लो सतहहरूमा थोरै मात्रामा स्टिल फाइबर समान रूपमा वितरण गरिन्छ, र बीचमा अझै पनि सादा कंक्रीट तह छ। LSFRC मा स्टील फाइबर सामान्यतया म्यानुअल वा मेकानिकल रूपमा वितरित गरिन्छ। स्टिल फाइबर लामो छ, र लम्बाइ व्यास अनुपात सामान्यतया 70 ~ 120 को बीचमा छ, दुई-आयामी वितरण देखाउँदै। मेकानिकल गुणहरूलाई असर नगरी, यो सामग्रीले स्टील फाइबरको मात्रालाई मात्र कम गर्दैन, तर इन्टिग्रल फाइबर प्रबलित कंक्रीटको मिश्रणमा फाइबर जम्मा हुने घटनालाई पनि बेवास्ता गर्दछ। थप रूपमा, कंक्रीटमा स्टील फाइबर तहको स्थितिले कंक्रीटको लचिलो बलमा ठूलो प्रभाव पार्छ। कंक्रीट को तल मा इस्पात फाइबर तह को सुदृढीकरण प्रभाव सबै भन्दा राम्रो छ। स्टील फाइबर तहको स्थिति माथि सर्दै, सुदृढीकरण प्रभाव उल्लेखनीय रूपमा घट्छ। LSFRC को लचिलो बल समान मिश्रण अनुपातको साथ सादा कंक्रीट भन्दा 35% भन्दा बढी छ, जुन अभिन्न स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट भन्दा अलि कम छ। यद्यपि, LSFRC ले धेरै सामाग्री लागत बचत गर्न सक्छ, र गाह्रो मिश्रण को कुनै समस्या छैन। तसर्थ, LSFRC राम्रो सामाजिक र आर्थिक लाभहरू र व्यापक अनुप्रयोग सम्भावनाहरू भएको नयाँ सामग्री हो, जुन लोकप्रियता र फुटपाथ निर्माणमा प्रयोग गर्न योग्य छ।

6. स्तरित हाइब्रिड फाइबर कंक्रीट
लेयर हाइब्रिड फाइबर रिइन्फोर्स्ड कंक्रीट (LHFRC) LSFRC को आधारमा ०.१% पोलीप्रोपाइलिन फाइबर थपेर र माथिल्लो र तल्लो स्टिलमा उच्च तन्य शक्ति र उच्च परम लम्बाइको साथ ठूलो संख्यामा फाइन र छोटो पोलीप्रोपाइलिन फाइबरहरू समान रूपमा वितरण गरेर बनाइएको कम्पोजिट सामग्री हो। फाइबर कंक्रीट र बीचको तहमा सादा कंक्रीट। यसले LSFRC मध्यवर्ती सादा कंक्रीट तहको कमजोरीलाई हटाउन सक्छ र सतहको स्टिल फाइबर सकिएपछि सम्भावित सुरक्षा खतराहरूलाई रोक्न सक्छ। LHFRC ले कंक्रीटको लचिलो बललाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउन सक्छ। सादा कंक्रीटको तुलनामा, सादा कंक्रीटको यसको लचिलो बल लगभग 20% ले बढेको छ, र LSFRC को तुलनामा, यसको लचिलो बल 2.6% ले बढेको छ, तर यसले कंक्रीटको फ्लेक्सरल इलास्टिक मोडुलसमा कम प्रभाव पार्छ। LHFRC को लचिलो लोचदार मोड्युलस सादा कंक्रीट भन्दा 1.3% उच्च र LSFRC को भन्दा 0.3% कम छ। LHFRC ले कंक्रीटको लचिलो कठोरतालाई पनि उल्लेखनीय रूपमा बढाउन सक्छ, र यसको लचिलो कठोरता सूचकांक सादा कंक्रीटको 8 गुणा र LSFRC को 1.3 गुणा हो। यसबाहेक, कंक्रीटमा LHFRC मा दुई वा दुई भन्दा बढी फाइबरको फरक कार्यसम्पादनको कारण, इन्जिनियरिङ आवश्यकताहरू अनुसार, कंक्रीटमा सिंथेटिक फाइबर र स्टिल फाइबरको सकारात्मक हाइब्रिड प्रभावले लचकता, स्थायित्व, कठोरता, क्र्याक बलमा धेरै सुधार गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। , सामग्रीको लचिलो बल र तन्य शक्ति, सामग्रीको गुणस्तर सुधार र सामग्रीको सेवा जीवन लम्ब्याउँछ।

——अमूर्त (शान्क्सी वास्तुकला, भोल्युम 38, नम्बर 11, चेन हुइकिंग)