Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma (SFRC) ni aina mpya ya nyenzo zenye mchanganyiko ambazo zinaweza kumwagika na kunyunyiziwa kwa kuongeza kiasi kinachofaa cha nyuzi fupi za chuma kwenye simiti ya kawaida. Imekua haraka nyumbani na nje ya nchi katika miaka ya hivi karibuni. Inashinda mapungufu ya nguvu ya chini ya mvutano, urefu mdogo wa mwisho na mali ya brittle ya saruji. Ina sifa bora kama vile nguvu ya kustahimili mkazo, ukinzani wa kuinama, ukinzani wa kung'aa, ukinzani wa ufa, ukinzani wa uchovu na ukakamavu wa hali ya juu. Imetumika katika uhandisi wa majimaji, barabara na daraja, ujenzi na nyanja zingine za uhandisi.

 

一.Maendeleo ya saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma

 

Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi (FRC) ni kifupi cha saruji iliyoimarishwa ya nyuzi. Kawaida ni mchanganyiko wa saruji unaojumuisha kuweka saruji, chokaa au saruji na nyuzi za chuma, nyuzi za isokaboni au nyenzo za kikaboni zilizoimarishwa. Ni nyenzo mpya ya ujenzi inayoundwa kwa kutawanya kwa usawa nyuzi fupi na laini zenye nguvu ya juu ya mkazo, urefu wa juu wa mwisho na upinzani wa juu wa alkali kwenye tumbo la saruji. Nyuzinyuzi kwenye zege zinaweza kupunguza uzalishaji wa nyufa za mapema za saruji na upanuzi zaidi wa nyufa chini ya ushawishi wa nguvu ya nje, kushinda kwa ufanisi kasoro za asili kama vile nguvu ya chini ya mkazo, kupasuka kwa urahisi na upinzani duni wa uchovu wa simiti, na kuboresha sana utendaji. ya kutoweza kupenyeza, kuzuia maji, upinzani wa baridi na ulinzi wa kuimarisha saruji. Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi, hasa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma, imevutia umakini zaidi na zaidi katika duru za kitaaluma na uhandisi katika uhandisi wa vitendo kwa sababu ya utendakazi wake bora. 1907 mtaalam wa Soviet B П. Hekpocab ilianza kutumia simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma; Mnamo 1910, HF Porter alichapisha ripoti ya utafiti juu ya simiti fupi iliyoimarishwa kwa nyuzi fupi, ikipendekeza kwamba nyuzi fupi za chuma zinapaswa kutawanywa sawasawa katika saruji ili kuimarisha nyenzo za matrix; Mnamo 1911, Graham wa Marekani aliongeza nyuzi za chuma kwenye saruji ya kawaida ili kuboresha uimara na uthabiti wa saruji; Kufikia miaka ya 1940, Marekani, Uingereza, Ufaransa, Ujerumani, Japan na nchi nyingine zilikuwa zimefanya utafiti mwingi kuhusu kutumia nyuzinyuzi za chuma ili kuboresha upinzani wa uvaaji na upinzani wa nyufa za saruji, teknolojia ya utengenezaji wa saruji ya nyuzi za chuma, na kuboresha sura ya nyuzi za chuma ili kuboresha nguvu ya kuunganisha kati ya fiber na matrix ya saruji; Mnamo mwaka wa 1963, JP romualdi na GB Batson walichapisha karatasi juu ya utaratibu wa ukuzaji wa ufa wa simiti iliyofungwa ya chuma, na kuweka mbele hitimisho kwamba nguvu ya ufa wa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma imedhamiriwa na nafasi ya wastani ya nyuzi za chuma ambayo ina jukumu bora. katika mkazo wa mkazo (nadharia ya nafasi ya nyuzi), na hivyo kuanza hatua ya maendeleo ya vitendo ya nyenzo hii mpya ya mchanganyiko. Hadi sasa, pamoja na umaarufu na utumiaji wa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma, kwa sababu ya mgawanyo tofauti wa nyuzi katika saruji, kuna aina nne hasa: simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma, simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za mseto, simiti iliyoimarishwa ya safu ya chuma na safu ya mseto ya safu. saruji iliyoimarishwa.

 

二.Utaratibu wa kuimarisha wa saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma

 

1.Nadharia ya ufundi mchanganyiko. Nadharia ya mechanics ya mchanganyiko inategemea nadharia ya mchanganyiko wa nyuzi zinazoendelea na pamoja na sifa za usambazaji wa nyuzi za chuma katika saruji. Katika nadharia hii, composites inachukuliwa kuwa ya awamu mbili na nyuzi kama awamu moja na matriki kama awamu nyingine.

 

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

 

三.Uchambuzi juu ya hali ya maendeleo ya saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma

 

1.Fiber ya chuma iliyoimarishwa saruji.Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma ni aina ya simiti iliyoimarishwa kiasi inayofanana na yenye mwelekeo-nyingi inayoundwa kwa kuongeza kiasi kidogo cha chuma cha chini cha kaboni, chuma cha pua na nyuzi za FRP kwenye simiti ya kawaida. Kiasi cha kuchanganya cha nyuzi za chuma kwa ujumla ni 1% ~ 2% kwa kiasi, wakati nyuzi 70 ~ 100kg za chuma huchanganywa katika kila mita ya ujazo ya saruji kwa uzito. Urefu wa nyuzi za chuma unapaswa kuwa 25 ~ 60mm, kipenyo kinapaswa kuwa 0.25 ~ 1.25mm, na uwiano bora wa urefu hadi kipenyo unapaswa kuwa 50 ~ 700. Ikilinganishwa na saruji ya kawaida, haiwezi tu kuboresha tensile, shear, bending. , kuvaa na upinzani ufa, lakini pia kwa kiasi kikubwa kuongeza toughness fracture na upinzani athari ya saruji, na kwa kiasi kikubwa kuboresha upinzani uchovu na uimara wa muundo, hasa toughness inaweza kuongezeka kwa 10 ~ 20 mara. Mali ya mitambo ya saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma na saruji ya kawaida hulinganishwa nchini China. Wakati maudhui ya nyuzi za chuma ni 15% ~ 20% na uwiano wa saruji ya maji ni 0.45, nguvu ya mvutano huongezeka kwa 50% ~ 70%, nguvu ya flexural huongezeka kwa 120% ~ 180%, nguvu ya athari huongezeka kwa 10 ~ 20. mara, athari uchovu nguvu huongezeka kwa mara 15 ~ 20, toughness flexural huongezeka kwa mara 14 ~ 20, na upinzani kuvaa pia kuboreshwa kwa kiasi kikubwa. Kwa hiyo, saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma ina mali bora ya kimwili na mitambo kuliko saruji ya wazi.

2.Saruji ya nyuzi mseto. Takwimu za utafiti zinazofaa zinaonyesha kuwa nyuzi za chuma haziendelezi kwa kiasi kikubwa nguvu ya kukandamiza ya saruji, au hata kuipunguza; Ikilinganishwa na saruji ya wazi, kuna maoni mazuri na hasi (kuongezeka na kupungua) au hata maoni ya kati juu ya kutoweza kupenyeza, upinzani wa kuvaa, athari na upinzani wa kuvaa kwa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma na kuzuia shrinkage ya mapema ya plastiki ya saruji. Kwa kuongezea, simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma ina shida kadhaa, kama vile kipimo kikubwa, bei ya juu, kutu na karibu hakuna upinzani dhidi ya mlipuko unaosababishwa na moto, ambao umeathiri matumizi yake kwa viwango tofauti. Katika miaka ya hivi karibuni, baadhi ya wasomi wa ndani na nje walianza kulipa kipaumbele kwa simiti ya mseto ya mseto (HFRC), wakijaribu kuchanganya nyuzi na mali na faida tofauti, kujifunza kutoka kwa kila mmoja, na kutoa mchezo kwa "athari chanya ya mseto" katika viwango tofauti na. hatua za upakiaji ili kuimarisha mali mbalimbali za saruji, ili kukidhi mahitaji ya miradi mbalimbali. Hata hivyo, kuhusu sifa zake mbalimbali za mitambo, hasa deformation yake ya uchovu na uharibifu wa uchovu, sheria ya maendeleo ya deformation na sifa za uharibifu chini ya mizigo ya tuli na ya nguvu na amplitude ya mara kwa mara au mizigo ya mzunguko ya amplitude, kiasi bora cha kuchanganya na uwiano wa kuchanganya wa fiber, uhusiano. kati ya vipengele vya vifaa vya mchanganyiko, athari ya kuimarisha na kuimarisha utaratibu, utendaji wa kupambana na uchovu, utaratibu wa kushindwa na teknolojia ya ujenzi, Matatizo ya muundo wa uwiano wa mchanganyiko yanahitajika kujifunza zaidi.

3.Layered chuma fiber kraftigare saruji.Saruji iliyoimarishwa ya fiber monolithic si rahisi kuchanganya sawasawa, nyuzi ni rahisi kuunganisha, kiasi cha fiber ni kikubwa, na gharama ni ya juu, ambayo inathiri matumizi yake pana. Kupitia idadi kubwa ya mazoezi ya uhandisi na utafiti wa kinadharia, aina mpya ya muundo wa nyuzi za chuma, safu ya saruji iliyoimarishwa ya chuma (LSFRC), inapendekezwa. Kiasi kidogo cha nyuzi za chuma kinasambazwa sawasawa kwenye nyuso za juu na za chini za slab ya barabara, na katikati bado ni safu ya saruji ya wazi. Fiber ya chuma katika LSFRC kwa ujumla inasambazwa kwa mikono au kiufundi. Fiber ya chuma ni ndefu, na uwiano wa kipenyo cha urefu kwa ujumla ni kati ya 70 ~ 120, ikionyesha usambazaji wa pande mbili. Bila kuathiri mali ya mitambo, nyenzo hii sio tu inapunguza sana kiasi cha nyuzi za chuma, lakini pia huepuka uzushi wa ujumuishaji wa nyuzi katika mchanganyiko wa simiti iliyoimarishwa muhimu. Aidha, nafasi ya safu ya nyuzi za chuma katika saruji ina athari kubwa juu ya nguvu ya flexural ya saruji. Athari ya kuimarisha safu ya nyuzi za chuma chini ya saruji ni bora zaidi. Kwa nafasi ya safu ya nyuzi za chuma kusonga juu, athari ya kuimarisha hupungua kwa kiasi kikubwa. Nguvu ya kunyumbulika ya LSFRC ni zaidi ya 35% ya juu kuliko ile ya simiti tupu yenye uwiano sawa wa mchanganyiko, ambao ni wa chini kidogo kuliko ule wa simiti iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma. Hata hivyo, LSFRC inaweza kuokoa gharama nyingi za nyenzo, na hakuna tatizo la kuchanganya ngumu. Kwa hiyo, LSFRC ni nyenzo mpya yenye faida nzuri za kijamii na kiuchumi na matarajio mapana ya maombi, ambayo yanastahili umaarufu na matumizi katika ujenzi wa lami.

 

4.Saruji ya nyuzi za mseto zilizowekwa safu.Saruji ya saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za mseto (LHFRC) ni nyenzo ya mchanganyiko inayoundwa kwa kuongeza 0.1% ya nyuzi za polypropen kwa msingi wa LSFRC na kusambaza kwa usawa idadi kubwa ya nyuzi nzuri na fupi za polypropen na nguvu ya juu ya mkazo na urefu wa juu wa mwisho katika chuma cha juu na cha chini. simiti ya nyuzi na simiti tupu kwenye safu ya kati. Inaweza kushinda udhaifu wa safu ya kati ya LSFRC tambarare ya kati na kuzuia hatari zinazoweza kutokea za usalama baada ya nyuzinyuzi za chuma cha uso kuchakaa. LHFRC inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa nguvu ya kunyumbulika ya simiti. Ikilinganishwa na simiti tupu, nguvu yake ya kubadilika ya simiti ya kawaida huongezeka kwa karibu 20%, na ikilinganishwa na LSFRC, nguvu yake ya kubadilika huongezeka kwa 2.6%, lakini ina athari kidogo kwenye moduli ya elastic ya saruji. Moduli inayonyumbulika ya LHFRC ni ya juu kwa 1.3% kuliko ile ya simiti tupu na 0.3% chini kuliko ile ya LSFRC. LHFRC pia inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa ukakamavu wa kunyumbulika wa zege, na faharasa yake ya ushupavu wa kunyumbulika ni takriban mara 8 ya simiti tupu na mara 1.3 ya LSFRC. Zaidi ya hayo, kutokana na utendaji tofauti wa nyuzi mbili au zaidi katika LHFRC katika saruji, kulingana na mahitaji ya uhandisi, athari chanya ya mseto wa nyuzi za syntetisk na chuma cha chuma katika saruji inaweza kutumika kuboresha sana ductility, uimara, ushupavu, nguvu ya ufa. , flexural nguvu na nguvu tensile ya nyenzo, kuboresha ubora wa nyenzo na kuongeza muda wa maisha ya huduma ya nyenzo.

—-Muhtasari (usanifu wa Shanxi, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)