Pagrindiniai šaltai tempto plieno pluošto{0}}stiprinimo mechanizmo principai
Anotacija
Atskirus, trumpus plieno pluoštus įvedus į trapią cementinę matricą, jos elgsena iš silpnos, linkusios lūžti{0}} į kietą, plastišką ir įtrūkimams{1}}atsparų kompozitą. Šaltai tempti plieno pluoštai iš įvairių tipų yra ypač veiksmingi dėl savo unikalaus gamybos proceso ir dėl to atsirandančių mechaninių savybių. Šiame straipsnyje paaiškinami pagrindiniai principai, kuriais grindžiamas nepaprastas šaltai tempto plieno pluošto sutvirtinimo efektas betone ir betoniniame betone.
1. Trapios matricos dilema
Įprastas betonas, nors ir stiprus gniuždymui, pasižymi mažu atsparumu tempimui ir atsparumu plyšimui. Esant apkrovai, neišvengiamai susidaro ir greitai plinta mikroįtrūkimai, dėl kurių atsiranda staigus, trapus gedimas. Tradicinis gelžbetonis tai sprendžia ištisine armatūra, kuri neša pirminę tempimo apkrovą, tačiau savaime neapsaugo nuo mikroįtrūkimų susidarymo ar išsiplėtimo.
2. Sudėtinis veiksmas: sinergetinis ryšys
Plieninio pluošto{0}}gelžbetonis (SFRC) veikia kompozicinių medžiagų principu. Plieniniai pluoštai yra ne tik priedai, bet ir neatskiriama apkrovą{2}}nešančios sistemos dalis. Jie jungia dvi nesuderinamas fazes: standžią, bet trapią betono matricą ir plastišką, didelio stiprumo plieno pluoštą. Šio sujungimo veiksmo veiksmingumas priklauso nuo kelių pagrindinių principų, kurie sustiprinami šaltai traukiamuose{6}}pluoštuose.
3. Pagrindiniai sutvirtinimo efekto principai
Sutvirtinimo mechanizmą galima suskirstyti į tris nuoseklius, tačiau persidengiančius etapus:
1 principas: įtrūkimų sujungimas ir streso perkėlimas
Tai pati svarbiausia plieno pluošto funkcija.
Mechanizmas:Kai betono matricoje atsiranda mikro{0}}įtrūkimas, pluoštai, besitęsiantys per plyšį, lieka nepažeisti. Šie „jungiamieji“ pluoštai išlaiko apkrovą, kurios skilęs betonas nebegali išlaikyti.
Šalto{0}}piešinio vaidmuo:Šaltojo tempimo{0}}procesas apima plieninės vielos ištraukimą per keletą štampų kambario temperatūroje. Ši stipri plastinė deformacija masiškai padidina plieno išeigą ir tempimo stiprumą dėl grūdinimo įtempimo. Todėl šaltai tempti-pluoštai pasižymi išskirtinai dideliu stiprumu, todėl jie gali atsispirti didesniems įtempiams, nesulenkdami ir nesulūžę tiltelio metu.
2 principas: geresnė tempimo jėga ir po{1}}įtrūkimų
Pluoštai reikšmingai nepadidina betono atsparumo pirmajam-skilimui, tačiau labai pagerina jo po{1}}trūkimą.
Mechanizmas:Po įtrūkimo apkrova iš matricos perkeliama į pluoštus per sąsajos jungties įtempį. Vietoj visiško visiško ir staigaus gedimo, kompozitas ir toliau neša didelę apkrovą, smarkiai įlinkdamas. Dėl to elgesys yra pseudo-lankstus.
Energijos sugėrimas (tvirtumas):Plotas po apkrovos{0}}kreivių kreive FRC yra daug didesnis nei paprasto betono. Ši sritis reiškia energijos sugėrimą arba kietumą. Pluošto ištraukimo-procesas, o ne plyšimas, sunaudoja labai daug energijos, todėl medžiaga yra labai atspari smūgiams ir dinaminėms apkrovoms.
3 principas: itin svarbus pluošto{1}}matricos sąsajos ryšys
Siekiant efektyvaus įtempių perdavimo ir įtrūkimų tiltelio, svarbiausia yra tvirtas pluošto ir betono ryšys. Šaltai tempti{1}}pluoštai šiuo atžvilgiu yra puikūs dėl savo paviršiaus savybių ir geometrijos.
Mechaninis tvirtinimas:Šalto piešimo{0}}procesas sukuria natūraliai grublėtą ir sukietėjusį paviršiaus topografiją. Be to, dauguma komercinių šaltai temptų -pluoštų yra deformuoti-, juose yra galiniai kabliukai, bangelės arba įspaudimai. Šios deformacijos suteikia esminį mechaninį tvirtinimą matricoje, drastiškai padidindamos jėgą, reikalingą pluoštui ištraukti.
Bond{0}}Streso pasiskirstymas:Stiprus sukibimas užtikrina, kad įtempiai būtų efektyviai perkeliami per pluošto ilgį, taip išnaudojant daugiau jo didelio tempimo pajėgumo. Prastas ryšys sukeltų priešlaikinį pasitraukimą{1}}su minimalia nauda.
4 principas: įtrūkimas: įtrūkimų sustabdymas ir kelių{1}}įtrūkimų reiškinys
Pluoštai veikia kaip paskirstyti įtrūkimų slopintuvai visame betono tūryje.
Mechanizmas:Kai įtrūkimai pradeda plisti, jie iš karto susiduria su pluoštais. Energija, reikalinga pluoštui atskirti arba sukelti jo derlingumą, yra daug didesnė nei energija, reikalinga įtrūkimui išplisti per paprastą betoną. Tai veiksmingai sustabdo įtrūkimo galiuką ir sustabdo jo augimą.
Keli{0}}įtrūkimai:Vietoj vieno ar kelių didelių kritinių įtrūkimų (kaip paprastame betone), gerai{0}}paskirstytas skaidulų tinklas sukelia daug smulkių, glaudžiai išdėstytų mikroįtrūkimų. Toks žalos pasiskirstymas yra kietos kompozicinės medžiagos požymis ir žymiai padidina patvarumą, nes kontroliuoja įtrūkimų plotį.
4. Šaltai temptam{1}}pluoštams būdingi pranašumai
Didelis stiprumo{0}}ir-tūrio santykis:Dirbant šaltu{0}}įtempimu, susidaro plonesni ir stipresni pluoštai. Tai reiškia, kad norint pasiekti tam tikrą sutvirtinimo lygį, reikalingas mažesnis pluošto medžiagos kiekis, todėl jis tampa ekonomiškesnis ir sumažinamos šviežio mišinio apdirbimo problemos.
Patobulintas obligacijų efektyvumas:Sukietėjusio paviršiaus ir sukurtų deformacijų derinys užtikrina puikų sukibimą, palyginti su lygiais, tiesiais pluoštais.
Patvarumas:Didelis tankis ir lygus, ne{0}}akytas tempto plieno paviršius užtikrina gerą atsparumą korozijai šarminėje betono aplinkoje, ypač lyginant su kitomis metalinėmis alternatyvomis.
Išvada
Šaltai tempto plieno pluošto{0}}armavimo efektas yra ne pavienis reiškinys, o sudėtinga ir sudėtinga mechaninių principų sąveika. Jis transformuoja betoną, įdiegdamas trimatį-įtrūkimų-sustabdantį tinklą, kuris suteikia:
1. Įtrūkimų tiltasperkelti įtampą tarp lūžių.
2. Padidintas tvirtumasdėl didelio energijos sugėrimo skaidulų ištraukimo{0}}ne metu.
3. SuperPuikus klijavimasįgalino mechaninės deformacijos ir sukietėjęs paviršius.
4. Kontroliuojamas mikro{0}}įtrūkimas, kuris pagerina tinkamumą naudoti ir ilgaamžiškumą.
Suprasdami šiuos pagrindinius principus, inžinieriai gali geriau panaudoti šaltai{0}}temptą plieno pluoštą, kad sukurtų betonines konstrukcijas, kurios yra ne tik tvirtesnės, bet ir patvaresnės, atsparesnės įtrūkimams- ir galinčios atlaikyti ekstremalias apkrovas.