Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi ya chuma (SFRC) ni aina mpya ya vifaa vyenye mchanganyiko ambavyo vinaweza kumwaga na kunyunyiziwa kwa kuongeza kiwango sahihi cha nyuzi fupi za chuma kwenye simiti ya kawaida. Imeendelea haraka nyumbani na nje ya nchi katika miaka ya hivi karibuni. Inashinda mapungufu ya nguvu ya chini ya nguvu, elongation ndogo ya mwisho na mali ya brittle ya simiti. Inayo mali bora kama vile nguvu tensile, upinzani wa kupiga, upinzani wa shear, upinzani wa ufa, upinzani wa uchovu na ugumu wa hali ya juu. Imetumika katika uhandisi wa majimaji, barabara na daraja, ujenzi na uwanja mwingine wa uhandisi.

 

一．Ukuzaji wa simiti iliyoimarishwa ya chuma

 

Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi (FRC) ni muhtasari wa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi. Kawaida ni mchanganyiko wa msingi wa saruji unaojumuisha kuweka saruji, chokaa au simiti na nyuzi za chuma, nyuzi za isokaboni au vifaa vya kikaboni vilivyoimarishwa. Ni nyenzo mpya ya ujenzi inayoundwa na kutawanya kwa nyuzi fupi na laini na nguvu ya juu, urefu wa juu na upinzani mkubwa wa alkali kwenye tumbo la zege. Fiber katika simiti inaweza kupunguza kizazi cha nyufa za mapema katika simiti na upanuzi zaidi wa nyufa chini ya hatua ya nguvu ya nje, kwa ufanisi kushinda kasoro za asili kama vile nguvu ya chini, kupasuka rahisi na upinzani mbaya wa uchovu wa simiti, na kuboresha sana utendaji wa utendaji ya kutoweza, kuzuia maji ya maji, upinzani wa baridi na ulinzi wa uimarishaji wa simiti. Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi, haswa simiti iliyoimarishwa ya chuma, imevutia umakini zaidi na zaidi katika duru za kitaaluma na uhandisi katika uhandisi wa vitendo kwa sababu ya utendaji wake bora. 1907 Mtaalam wa Soviet B п. Hekpocab alianza kutumia simiti iliyoimarishwa ya chuma; Mnamo 1910, HF Porter alichapisha ripoti ya utafiti juu ya simiti fupi iliyoimarishwa, na kupendekeza kwamba nyuzi fupi za chuma zinapaswa kutawanywa sawasawa katika simiti ili kuimarisha vifaa vya matrix; Mnamo 1911, Graham wa Merika aliongeza nyuzi za chuma ndani ya simiti ya kawaida ili kuboresha nguvu na utulivu wa simiti; Kufikia miaka ya 1940, Merika, Uingereza, Ufaransa, Ujerumani, Japan na nchi zingine zilifanya utafiti mwingi juu ya kutumia nyuzi za chuma ili kuboresha upinzani wa kuvaa na upinzani wa saruji, teknolojia ya utengenezaji wa simiti ya chuma, na kuboresha sura ya nyuzi za chuma ili kuboresha nguvu ya dhamana kati ya nyuzi na matrix ya zege; Mnamo 1963, JP RomuAldi na GB Batson walichapisha karatasi juu ya utaratibu wa ukuzaji wa nyuzi ya chuma iliyofungwa, na kuweka mbele hitimisho kwamba nguvu ya ufa wa simiti iliyoimarishwa ya chuma imedhamiriwa na nafasi ya wastani ya nyuzi za chuma ambazo zina jukumu bora Katika dhiki tensile (nadharia ya nafasi ya nyuzi), na hivyo kuanza hatua ya maendeleo ya nyenzo hii mpya ya mchanganyiko. Hadi sasa, na umaarufu na utumiaji wa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi, kwa sababu ya usambazaji tofauti wa nyuzi kwenye simiti, kuna aina nne zaidi: saruji iliyoimarishwa ya chuma, simiti ya mseto iliyoimarishwa, simiti iliyoimarishwa ya chuma na nyuzi za mseto zilizowekwa simiti iliyoimarishwa.

 

二.Kuimarisha utaratibu wa simiti iliyoimarishwa ya chuma

 

1.Composite Mechanics nadharia. Nadharia ya mechanics ya mchanganyiko ni msingi wa nadharia ya composites za nyuzi zinazoendelea na pamoja na sifa za usambazaji wa nyuzi za chuma kwenye simiti. Katika nadharia hii, composites huchukuliwa kama composites za awamu mbili na nyuzi kama sehemu moja na matrix kama awamu nyingine.

 

Nadharia ya nafasi ya nyuzi. Nadharia ya nafasi ya nyuzi, pia inajulikana kama nadharia ya upinzani wa ufa, inapendekezwa kulingana na mechanics ya laini ya laini. Nadharia hii inashikilia kuwa athari ya uimarishaji wa nyuzi inahusiana tu na nafasi iliyosambazwa ya nyuzi (nafasi ya chini).

 

三．Uchambuzi juu ya hali ya maendeleo ya simiti iliyoimarishwa ya chuma

 

1.Fiber ya chuma iliyoimarishwa.Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi ya chuma ni aina ya saruji iliyoinuliwa na ya pande nyingi iliyoundwa kwa kuongeza kiwango kidogo cha chuma cha chini cha kaboni, chuma cha pua na nyuzi za FRP ndani ya simiti ya kawaida. Kiasi cha mchanganyiko wa nyuzi za chuma kwa ujumla ni 1% ~ 2% kwa kiasi, wakati nyuzi 70 ~ 100kg huchanganywa katika kila mita ya ujazo ya simiti kwa uzito. Urefu wa nyuzi za chuma unapaswa kuwa 25 ~ 60mm, kipenyo inapaswa kuwa 0.25 ~ 1.25mm, na uwiano bora wa urefu hadi kipenyo unapaswa kuwa 50 ~ 700. Ikilinganishwa na simiti ya kawaida, haiwezi kuboresha tu tensile, shear, kuinama , Vaa na upinzani wa ufa, lakini pia huongeza sana ugumu wa kuvunjika na upinzani wa athari ya zege, na kuboresha kwa kiasi kikubwa upinzani wa uchovu na uimara wa muundo, haswa ugumu unaweza kuongezeka kwa mara 10 ~ 20. Sifa ya mitambo ya simiti iliyoimarishwa ya chuma na simiti ya kawaida hulinganishwa nchini China. Wakati yaliyomo kwenye nyuzi za chuma ni 15% ~ 20% na uwiano wa saruji ya maji ni 0.45, nguvu tensile huongezeka kwa 50% ~ 70%, nguvu ya kubadilika huongezeka kwa 120% ~ 180%, nguvu ya athari huongezeka kwa 10 ~ 20 Nyakati, nguvu ya uchovu wa athari huongezeka kwa mara 15 ~ 20, ugumu wa kubadilika huongezeka kwa mara 14 ~ 20, na upinzani wa kuvaa pia unaboreshwa sana. Kwa hivyo, simiti iliyoimarishwa ya chuma ina mali bora ya mwili na mitambo kuliko simiti wazi.

Saruji ya nyuzi ya 2.hybrid. Takwimu zinazofaa za utafiti zinaonyesha kuwa nyuzi za chuma hazikuza kwa kiasi kikubwa nguvu ngumu ya simiti, au hata kuipunguza; Ikilinganishwa na simiti iliyo wazi, kuna chanya na hasi (kuongezeka na kupungua) au hata maoni ya kati juu ya uingiaji, upinzani wa kuvaa, athari na upinzani wa simiti ya chuma iliyoimarishwa na kuzuia shrinkage ya plastiki ya mapema. Kwa kuongezea, simiti iliyoimarishwa ya chuma ina shida kadhaa, kama kipimo kikubwa, bei kubwa, kutu na karibu hakuna upinzani wa kupasuka unaosababishwa na moto, ambao umeathiri matumizi yake kwa digrii tofauti. Katika miaka ya hivi karibuni, wasomi wengine wa ndani na wa kigeni walianza kulipa kipaumbele kwa simiti ya mseto (HFRC), kujaribu kuchanganya nyuzi zilizo na mali na faida tofauti, jifunze kutoka kwa kila mmoja, na kutoa "athari nzuri ya mseto" katika viwango tofauti na Kupakia hatua ili kuongeza mali anuwai ya simiti, ili kukidhi mahitaji ya miradi tofauti. Walakini, kwa kuzingatia mali zake tofauti za mitambo, haswa uharibifu wake wa uchovu na uharibifu wa uchovu, sheria ya maendeleo ya deformation na sifa za uharibifu chini ya mizigo ya tuli na nguvu na amplitude ya mara kwa mara au mizigo ya mzunguko wa amplitude, kiwango bora cha mchanganyiko na sehemu ya mchanganyiko wa nyuzi, uhusiano Kati ya vifaa vya vifaa vyenye mchanganyiko, athari ya kuimarisha na utaratibu wa kuimarisha, utendaji wa uchovu wa kupambana na uchovu, utaratibu wa kutofaulu na teknolojia ya ujenzi, shida za muundo wa sehemu zinahitaji kuwa zaidi alisoma.

3.Lizi ya chuma iliyoimarishwa.Saruji iliyoimarishwa ya Monolithic Fiber sio rahisi kuchanganya sawasawa, nyuzi ni rahisi kuzidisha, kiwango cha nyuzi ni kubwa, na gharama ni kubwa, ambayo inaathiri matumizi yake mapana. Kupitia idadi kubwa ya mazoezi ya uhandisi na utafiti wa kinadharia, aina mpya ya muundo wa nyuzi za chuma, safu ya chuma iliyoimarishwa (LSFRC), imependekezwa. Kiasi kidogo cha nyuzi za chuma husambazwa sawasawa kwenye nyuso za juu na za chini za barabara, na katikati bado ni safu ya zege wazi. Fiber ya chuma katika LSFRC kwa ujumla husambazwa kwa mikono au kwa kiufundi. Fiber ya chuma ni ndefu, na uwiano wa kipenyo cha urefu ni kati ya 70 ~ 120, kuonyesha usambazaji wa pande mbili. Bila kuathiri mali ya mitambo, nyenzo hii sio tu inapunguza kiwango cha nyuzi za chuma, lakini pia huepuka uzushi wa mkusanyiko wa nyuzi katika mchanganyiko wa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi. Kwa kuongezea, msimamo wa safu ya nyuzi za chuma kwenye simiti ina athari kubwa kwa nguvu ya kubadilika ya simiti. Athari ya kuimarisha ya safu ya nyuzi ya chuma chini ya simiti ni bora zaidi. Kwa msimamo wa safu ya nyuzi za chuma kusonga juu, athari ya kuimarisha inapungua sana. Nguvu ya kubadilika ya LSFRC ni zaidi ya 35% ya juu kuliko ile ya simiti iliyo wazi na sehemu sawa ya mchanganyiko, ambayo ni chini kidogo kuliko ile ya simiti ya chuma iliyoimarishwa. Walakini, LSFRC inaweza kuokoa gharama nyingi za nyenzo, na hakuna shida ya mchanganyiko mgumu. Kwa hivyo, LSFRC ni nyenzo mpya na faida nzuri za kijamii na kiuchumi na matarajio mapana ya matumizi, ambayo yanastahili kujulikana na matumizi katika ujenzi wa barabara.

 

4.Saruji ya mseto ya mseto.Safu ya mseto iliyoimarishwa ya mseto (LHFRC) ni nyenzo ya mchanganyiko inayoundwa kwa kuongeza nyuzi ya polypropylene ya 0.1% kwa msingi wa LSFRC na kusambaza sawasawa idadi kubwa ya nyuzi nzuri na fupi za polypropylene zilizo na nguvu ya juu na juu ya mwisho katika sehemu ya juu na ya chini ya chuma ya juu na ya chini na ya chini Saruji ya nyuzi na simiti wazi katika safu ya kati. Inaweza kuondokana na udhaifu wa safu ya simiti ya kati ya LSFRC na kuzuia hatari za usalama baada ya nyuzi za chuma kuvaliwa. LHFRC inaweza kuongeza nguvu ya kubadilika ya simiti. Ikilinganishwa na simiti wazi, nguvu yake ya kubadilika ya simiti wazi huongezeka kwa karibu 20%, na ikilinganishwa na LSFRC, nguvu yake ya kubadilika huongezeka kwa 2.6%, lakini ina athari kidogo kwa modulus ya elastic ya simiti. Modulus ya elastic ya kubadilika ya LHFRC ni 1.3% ya juu kuliko ile ya simiti wazi na 0.3% chini kuliko ile ya LSFRC. LHFRC pia inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa ugumu wa kubadilika wa simiti, na faharisi yake ya ugumu wa kubadilika ni karibu mara 8 ya simiti wazi na mara 1.3 ile ya LSFRC. Kwa kuongezea, kwa sababu ya utendaji tofauti wa nyuzi mbili au zaidi katika LHFRC katika simiti, kulingana na mahitaji ya uhandisi, athari chanya ya mseto wa nyuzi za synthetic na nyuzi za chuma kwenye simiti zinaweza kutumika kuboresha sana ductility, uimara, ugumu, nguvu ya ufa , nguvu ya kubadilika na nguvu tensile ya nyenzo, kuboresha ubora wa nyenzo na kuongeza muda wa maisha ya huduma ya nyenzo.

-——Abstract (Usanifu wa Shanxi, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)