स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटची सध्याची परिस्थिती आणि विकास

स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीट (एसएफआरसी) हा एक नवीन प्रकारचा संमिश्र सामग्री आहे जो सामान्य कंक्रीटमध्ये योग्य प्रमाणात शॉर्ट स्टील फायबर जोडून ओतला जाऊ शकतो आणि फवारणी केली जाऊ शकते. अलिकडच्या वर्षांत हे देश -विदेशात वेगाने विकसित झाले आहे. हे कमी तन्य शक्ती, लहान अंतिम वाढ आणि काँक्रीटच्या ठिसूळ मालमत्तेच्या कमतरतेवर मात करते. यात टेन्सिल सामर्थ्य, वाकणे प्रतिरोध, कातरणे प्रतिरोध, क्रॅक प्रतिरोध, थकवा प्रतिरोध आणि उच्च कठोरपणा यासारख्या उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत. हे हायड्रॉलिक अभियांत्रिकी, रस्ता आणि पूल, बांधकाम आणि इतर अभियांत्रिकी क्षेत्रात लागू केले गेले आहे.

1. स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटचा विकास
फायबर प्रबलित कंक्रीट (एफआरसी) फायबर प्रबलित कंक्रीटचे संक्षेप आहे. हे सहसा सिमेंट पेस्ट, मोर्टार किंवा काँक्रीट आणि मेटल फायबर, अजैविक फायबर किंवा सेंद्रिय फायबर प्रबलित सामग्रीसह बनलेले सिमेंट-आधारित संमिश्र असते. कॉंक्रिट मॅट्रिक्समध्ये उच्च तन्यता, उच्च अंतिम वाढ आणि उच्च अल्कली प्रतिकार असलेल्या लहान आणि बारीक तंतू एकसमान पसरवून ही एक नवीन इमारत सामग्री आहे. कंक्रीटमधील फायबर कंक्रीटमधील सुरुवातीच्या क्रॅकची निर्मिती मर्यादित करू शकते आणि बाह्य शक्तीच्या क्रियेखाली क्रॅकचा पुढील विस्तार, कमी तन्यता सामर्थ्य, सुलभ क्रॅकिंग आणि कॉंक्रिटच्या थकवा प्रतिकार यासारख्या मूळ दोषांवर प्रभावीपणे मात करू शकते आणि कार्यक्षमतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करते. कंक्रीटचे इम्प्रेमेबिलिटी, वॉटरप्रूफ, दंव प्रतिरोध आणि मजबुतीकरण संरक्षण. फायबर प्रबलित कंक्रीट, विशेषत: स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटने, त्याच्या उत्कृष्ट कामगिरीमुळे व्यावहारिक अभियांत्रिकीमध्ये शैक्षणिक आणि अभियांत्रिकी मंडळांमध्ये अधिकाधिक लक्ष वेधले आहे. 1907 सोव्हिएत तज्ञ बी ly. हेकपोकॅबने मेटल फायबर प्रबलित कंक्रीटचा वापर करण्यास सुरवात केली; 1910 मध्ये, एचएफ पोर्टरने शॉर्ट फायबर प्रबलित कंक्रीटवर एक संशोधन अहवाल प्रकाशित केला, असे सूचित केले की शॉर्ट स्टील तंतू मॅट्रिक्स सामग्री मजबूत करण्यासाठी कॉंक्रिटमध्ये समान रीतीने विखुरले पाहिजेत; 1911 मध्ये, अमेरिकेच्या ग्रॅहमने कॉंक्रिटची ​​सामर्थ्य आणि स्थिरता सुधारण्यासाठी सामान्य कॉंक्रिटमध्ये स्टील फायबर जोडले; १ 40 s० च्या दशकात, युनायटेड स्टेट्स, ब्रिटन, फ्रान्स, जर्मनी, जपान आणि इतर देशांनी स्टीलच्या फायबरचा वापर करण्यासाठी स्टीलच्या फायबरचा वापर करण्याबद्दल बरेच संशोधन केले होते, स्टील फायबर कॉंक्रिटचे उत्पादन तंत्रज्ञान आणि सुधारणे सुधारणे फायबर आणि कंक्रीट मॅट्रिक्स दरम्यान बंधन शक्ती सुधारण्यासाठी स्टील फायबरचे आकार; १ 63 In63 मध्ये, जेपी रोमुअलडी आणि जीबी बॅटसन यांनी स्टील फायबर मर्यादित कंक्रीटच्या क्रॅक डेव्हलपमेंट यंत्रणेवर एक पेपर प्रकाशित केला आणि स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटची क्रॅक सामर्थ्य स्टीलच्या तंतूंच्या सरासरी अंतराद्वारे निश्चित केली जाते जी प्रभावी भूमिका बजावते. टेन्सिल तणावात (फायबर स्पेसिंग सिद्धांत), अशा प्रकारे या नवीन संमिश्र सामग्रीचा व्यावहारिक विकास टप्पा सुरू. आतापर्यंत, स्टीलच्या फायबर प्रबलित कंक्रीटच्या लोकप्रियतेसह आणि अनुप्रयोगासह, काँक्रीटमध्ये तंतूंच्या वेगवेगळ्या वितरणामुळे, मुख्यतः चार प्रकार आहेत: स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीट, हायब्रीड फायबर प्रबलित कंक्रीट, स्तरित स्टील फायबर प्रबलित कॉंक्रिट आणि लेयर्ड हायब्रीड फायबर प्रबलित कंक्रीट.

2. स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटची यंत्रणा मजबूत करणे
(१) संमिश्र यांत्रिकी सिद्धांत. संमिश्र मेकॅनिक्सचा सिद्धांत सतत फायबर कंपोझिटच्या सिद्धांतावर आधारित आहे आणि कॉंक्रिटमधील स्टील तंतूंच्या वितरण वैशिष्ट्यांसह एकत्रित केला जातो. या सिद्धांतामध्ये, कंपोझिटला फायबरसह दोन-चरण कंपोझिट म्हणून एक टप्पा आणि मॅट्रिक्स म्हणून इतर टप्पा म्हणून मानले जाते.
(२) फायबर स्पेसिंग सिद्धांत. फायबर स्पेसिंग सिद्धांत, ज्याला क्रॅक प्रतिरोध सिद्धांत देखील म्हटले जाते, रेखीय लवचिक फ्रॅक्चर मेकॅनिक्सवर आधारित प्रस्तावित आहे. या सिद्धांताने असे मानले आहे की तंतूंचा मजबुतीकरण प्रभाव केवळ एकसमान वितरित फायबर स्पेसिंग (किमान अंतर) शी संबंधित आहे.

3. स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटच्या विकासाच्या स्थितीबद्दल विश्लेषण
1. स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीट. स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीट एक प्रकारचा तुलनेने एकसमान आणि बहु-दिशात्मक प्रबलित कंक्रीट आहे जो कमी कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील आणि एफआरपी तंतू सामान्य कॉंक्रिटमध्ये कमी प्रमाणात जोडतो. स्टील फायबरची मिक्सिंग रक्कम सामान्यत: 1% ~ 2% व्हॉल्यूमद्वारे असते, तर 70 ~ 100 किलो स्टील फायबर वजनाने प्रत्येक घन मीटरमध्ये मिसळली जाते. स्टीलच्या फायबरची लांबी 25 ~ 60 मिमी असावी, व्यास 0.25 ~ 1.25 मिमी असावा आणि व्यासाच्या लांबीचे सर्वोत्तम प्रमाण 50 ~ 700 असावे. सामान्य कंक्रीटच्या तुलनेत ते केवळ टेन्सिल, कातरणे, वाकणे सुधारू शकत नाही. , परिधान आणि क्रॅक प्रतिरोध, परंतु कंक्रीटच्या फ्रॅक्चर टफनेस आणि प्रभाव प्रतिकार देखील मोठ्या प्रमाणात वाढवितो आणि थकवा प्रतिरोध आणि संरचनेची टिकाऊपणा लक्षणीय प्रमाणात सुधारित करतो, विशेषत: कठोरपणा वाढविला जाऊ शकतो 10 ~ 20 वेळा. स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीट आणि सामान्य कॉंक्रिटच्या यांत्रिक गुणधर्मांची तुलना चीनमध्ये केली जाते. जेव्हा स्टील फायबरची सामग्री 15% ~ 20% असते आणि पाण्याचे सिमेंट प्रमाण 0.45 असते, तेव्हा तन्य शक्ती 50% ~ 70% वाढते, लवचिक सामर्थ्य 120% ~ 180% वाढते, प्रभाव शक्ती 10 ~ 20 ने वाढते वेळा, परिणाम थकवा सामर्थ्य 15 ते 20 वेळा वाढतो, लवचिक कडकपणा 14 ते 20 वेळा वाढतो आणि पोशाख प्रतिकार देखील लक्षणीय सुधारला आहे. म्हणून, स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटमध्ये साध्या कॉंक्रिटपेक्षा चांगले भौतिक आणि यांत्रिक गुणधर्म आहेत.

4. संकरित फायबर कॉंक्रिट
संबंधित संशोधन डेटा दर्शवितो की स्टील फायबर कॉंक्रिटच्या कॉम्प्रेसिव्ह सामर्थ्यास महत्त्वपूर्णपणे प्रोत्साहन देत नाही किंवा ते कमी करते; साध्या कंक्रीटच्या तुलनेत, सकारात्मक आणि नकारात्मक (वाढ आणि घट) किंवा अगदी एम्प्रेमॅबिलिटी, परिधान प्रतिरोध, प्रभाव आणि स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटचा पोशाख प्रतिकार आणि कॉंक्रिटच्या लवकर प्लास्टिकच्या संकुचिततेस प्रतिबंधित देखील आहेत. याव्यतिरिक्त, स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटमध्ये काही समस्या आहेत, जसे की मोठ्या प्रमाणात डोस, उच्च किंमत, गंज आणि आगीमुळे होणार्‍या फुटण्यास जवळजवळ कोणताही प्रतिकार नाही, ज्याने त्याच्या अनुप्रयोगावर वेगवेगळ्या प्रमाणात परिणाम केला आहे. अलिकडच्या वर्षांत, काही देशी आणि परदेशी विद्वानांनी हायब्रीड फायबर कॉंक्रिट (एचएफआरसी) कडे लक्ष देणे सुरू केले, वेगवेगळ्या गुणधर्म आणि फायद्यांसह तंतू मिसळण्याचा प्रयत्न केला, एकमेकांकडून शिका आणि वेगवेगळ्या स्तरावर "सकारात्मक संकरित परिणाम" प्ले देण्याचा प्रयत्न केला आणि कॉंक्रिटच्या विविध गुणधर्म वाढविण्यासाठी चरण लोड करणे, जेणेकरून वेगवेगळ्या प्रकल्पांच्या गरजा भागविण्यासाठी. तथापि, त्याच्या विविध यांत्रिक गुणधर्मांच्या संदर्भात, विशेषत: त्याचे थकवा विकृती आणि थकवा नुकसान, विकृतीकरण विकास कायदा आणि स्थिर आणि डायनॅमिक भार आणि सतत मोठेपणा किंवा चल मोठेपणा चक्रीय भार, इष्टतम मिसळण्याचे प्रमाण आणि फायबरचे मिश्रण प्रमाण, संबंध संबंध, संबंध संबंध संमिश्र सामग्रीचे घटक, प्रभाव मजबूत करणे आणि मजबूत करणे यंत्रणा, थकवा विरोधी कामगिरी, अपयश यंत्रणा आणि बांधकाम तंत्रज्ञान यांच्यात, मिक्स प्रमाण डिझाइनच्या समस्या पुढील असणे आवश्यक आहे अभ्यास केला.

5. स्तरित स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीट
मोनोलिथिक फायबर प्रबलित कंक्रीट समान रीतीने मिसळणे सोपे नाही, फायबर एकत्रित करणे सोपे आहे, फायबरचे प्रमाण मोठे आहे आणि किंमत तुलनेने जास्त आहे, ज्यामुळे त्याच्या विस्तृत अनुप्रयोगावर परिणाम होतो. मोठ्या संख्येने अभियांत्रिकी सराव आणि सैद्धांतिक संशोधनातून, स्टील फायबर स्ट्रक्चरचा एक नवीन प्रकार, लेयर स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीट (एलएसएफआरसी) प्रस्तावित आहे. स्टीलच्या फायबरची थोडीशी रक्कम रोड स्लॅबच्या वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागावर समान रीतीने वितरीत केली जाते आणि मध्यभागी अद्याप एक साधा काँक्रीट थर आहे. एलएसएफआरसी मधील स्टील फायबर सामान्यत: स्वहस्ते किंवा यांत्रिकरित्या वितरीत केले जाते. स्टील फायबर लांब असतो आणि लांबीचे व्यास प्रमाण सामान्यत: 70 ते 120 दरम्यान असते, ज्यामध्ये द्विमितीय वितरण दर्शविले जाते. यांत्रिक गुणधर्मांवर परिणाम न करता, ही सामग्री केवळ स्टीलच्या फायबरची मात्रा कमी करते, परंतु अविभाज्य फायबर प्रबलित कंक्रीटच्या मिश्रणात फायबरच्या एकत्रिकरणाची घटना देखील टाळते. याव्यतिरिक्त, कॉंक्रिटमध्ये स्टील फायबर लेयरच्या स्थितीचा कॉंक्रिटच्या लवचिक सामर्थ्यावर चांगला परिणाम होतो. कॉंक्रिटच्या तळाशी स्टील फायबर लेयरचा मजबुतीकरण प्रभाव सर्वोत्तम आहे. स्टील फायबर लेयरच्या स्थितीत वाढत असताना, मजबुतीकरण प्रभाव लक्षणीय प्रमाणात कमी होतो. एलएसएफआरसीची लवचिक शक्ती समान मिक्स प्रमाण असलेल्या साध्या कॉंक्रिटपेक्षा 35% पेक्षा जास्त आहे, जी अविभाज्य स्टील फायबर प्रबलित कंक्रीटच्या तुलनेत किंचित कमी आहे. तथापि, एलएसएफआरसी बर्‍याच भौतिक किंमतीची बचत करू शकते आणि कठीण मिसळण्याची कोणतीही अडचण नाही. म्हणूनच, एलएसएफआरसी ही एक नवीन सामग्री आहे जी चांगली सामाजिक आणि आर्थिक फायदे आणि व्यापक अनुप्रयोग प्रॉस्पेक्ट्स आहे, जी फरसबंदीच्या बांधकामात लोकप्रियता आणि अनुप्रयोगास पात्र आहे.

6. स्तरित हायब्रीड फायबर कॉंक्रिट
लेयर हायब्रीड फायबर प्रबलित कंक्रीट (एलएचएफआरसी) ही एक संमिश्र सामग्री आहे जी एलएसएफआरसीच्या आधारावर 0.1% पॉलीप्रॉपिलिन फायबर जोडून आणि उच्च आणि खालच्या स्टीलमध्ये उच्च आणि खालच्या स्टीलमध्ये उच्च आणि उच्च अल्टिमेट इव्हेंटेशनसह मोठ्या संख्येने दंड आणि शॉर्ट पॉलीप्रॉपिलिन फायबर वितरित करते मध्यम थरात फायबर कॉंक्रिट आणि साधा कंक्रीट. हे एलएसएफआरसी इंटरमीडिएट प्लेन कॉंक्रिट लेयरच्या कमकुवततेवर मात करू शकते आणि पृष्ठभागाच्या स्टील फायबर नंतर संभाव्य सुरक्षिततेच्या धोक्यांना प्रतिबंधित करते. एलएचएफआरसी कॉंक्रिटची ​​लवचिक शक्ती लक्षणीय वाढवू शकते. साध्या कॉंक्रिटच्या तुलनेत, त्याच्या साध्या काँक्रीटची लवचिक शक्ती सुमारे 20%वाढली आहे आणि एलएसएफआरसीच्या तुलनेत त्याची लवचिक शक्ती 2.6%वाढली आहे, परंतु कॉंक्रिटच्या फ्लेक्सुरल लवचिक मॉड्यूलसवर त्याचा फारसा परिणाम नाही. एलएचएफआरसीचे लवचिक लवचिक मॉड्यूलस साध्या कंक्रीटच्या तुलनेत 1.3% जास्त आणि एलएसएफआरसीच्या तुलनेत 0.3% कमी आहे. एलएचएफआरसी देखील कॉंक्रिटच्या लवचिक खडबडीत लक्षणीय वाढवू शकते आणि त्याची लवचिक टफनेस इंडेक्स साध्या काँक्रीटच्या 8 पट आणि एलएसएफआरसीच्या 1.3 पट आहे. शिवाय, कंक्रीटमध्ये एलएचएफआरसीमध्ये दोन किंवा अधिक तंतूंच्या वेगवेगळ्या कामगिरीमुळे, अभियांत्रिकीच्या गरजेनुसार, कॉंक्रिटमधील सिंथेटिक फायबर आणि स्टील फायबरचा सकारात्मक संकरित परिणाम ड्युटिलिटी, टिकाऊपणा, कडकपणा, क्रॅक सामर्थ्य मोठ्या प्रमाणात सुधारण्यासाठी केला जाऊ शकतो , लवचिक सामर्थ्य आणि सामग्रीची तन्यता सामर्थ्य, भौतिक गुणवत्ता सुधारित करा आणि सामग्रीचे सेवा आयुष्य लांबणीवर टाकते.

—मस्ट्रेक्ट (शांक्सी आर्किटेक्चर, खंड 38, क्रमांक 11, चेन ह्यूइकिंग)