Saruji iliyoimarishwa kwa nyuzi za chuma (SFRC) ni aina mpya ya nyenzo mchanganyiko ambayo inaweza kumiminwa na kunyunyiziwa kwa kuongeza kiasi kinachofaa cha nyuzi fupi za chuma kwenye zege ya kawaida. Imekua haraka nyumbani na nje ya nchi katika miaka ya hivi karibuni. Inashinda mapungufu ya nguvu ndogo ya mvutano, urefu mdogo wa mwisho na sifa ya kuvunjika kwa zege. Ina sifa bora kama vile nguvu ya mvutano, upinzani wa kupinda, upinzani wa kukata, upinzani wa nyufa, upinzani wa uchovu na ugumu wa juu. Imetumika katika uhandisi wa majimaji, barabara na daraja, ujenzi na nyanja zingine za uhandisi.

 

一.Uundaji wa zege iliyoimarishwa kwa nyuzi za chuma

 

Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi (FRC) ni kifupi cha saruji iliyoimarishwa ya nyuzi. Kwa kawaida ni mchanganyiko unaotegemea saruji unaoundwa na mchanganyiko wa saruji, chokaa au zege na nyuzi za chuma, nyuzi zisizo za kikaboni au nyenzo zilizoimarishwa za nyuzi za kikaboni. Ni nyenzo mpya ya ujenzi inayoundwa kwa kutawanya nyuzi fupi na nyembamba kwa usawa zenye nguvu ya juu ya mvutano, urefu wa juu wa mwisho na upinzani mkubwa wa alkali kwenye matrix ya zege. Nyuzinyuzi kwenye zege zinaweza kupunguza uzalishaji wa nyufa za mapema kwenye zege na upanuzi zaidi wa nyufa chini ya hatua ya nguvu ya nje, kushinda kwa ufanisi kasoro za asili kama vile nguvu ya chini ya mvutano, nyufa rahisi na upinzani duni wa uchovu wa zege, na kuboresha sana utendaji wa kutopitisha maji, kuzuia maji, upinzani wa baridi na ulinzi wa uimarishaji wa zege. Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi, haswa zege iliyoimarishwa ya chuma, imevutia umakini zaidi na zaidi katika duru za kitaaluma na uhandisi katika uhandisi wa vitendo kwa sababu ya utendaji wake bora. Mtaalamu wa Kisovieti wa 1907 B П. Hekpocab alianza kutumia zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma; Mnamo 1910, HF Porter alichapisha ripoti ya utafiti kuhusu zege fupi iliyoimarishwa ya nyuzi, ikipendekeza kwamba nyuzi fupi za chuma zinapaswa kutawanywa sawasawa kwenye zege ili kuimarisha vifaa vya matrix; Mnamo 1911, Graham wa Marekani aliongeza nyuzi za chuma kwenye zege ya kawaida ili kuboresha nguvu na uthabiti wa zege; Kufikia miaka ya 1940, Marekani, Uingereza, Ufaransa, Ujerumani, Japani na nchi zingine zilikuwa zimefanya utafiti mwingi kuhusu kutumia nyuzi za chuma ili kuboresha upinzani wa uchakavu na upinzani wa nyufa za zege, teknolojia ya utengenezaji wa zege ya nyuzi za chuma, na kuboresha umbo la nyuzi za chuma ili kuboresha nguvu ya kuunganisha kati ya nyuzi na matrix ya zege; Mnamo 1963, JP romualdi na GB Batson walichapisha karatasi kuhusu utaratibu wa ukuzaji wa nyufa wa zege iliyofungwa ya nyuzi za chuma, na kutoa hitimisho kwamba nguvu ya nyufa ya zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma huamuliwa na nafasi ya wastani ya nyuzi za chuma ambayo ina jukumu muhimu katika mkazo wa mvutano (nadharia ya nafasi ya nyuzi), hivyo kuanza hatua ya maendeleo ya vitendo ya nyenzo hii mpya ya mchanganyiko. Hadi sasa, kwa umaarufu na matumizi ya zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma, kutokana na usambazaji tofauti wa nyuzi kwenye zege, kuna aina nne kuu: zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma, zege iliyoimarishwa ya nyuzi mseto, zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma yenye tabaka na zege iliyoimarishwa ya nyuzi mseto yenye tabaka.

 

二.Utaratibu wa kuimarisha saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma

 

1. Nadharia ya mechanics ya mchanganyiko. Nadharia ya mechanics ya mchanganyiko inategemea nadharia ya mchanganyiko endelevu wa nyuzi na imejumuishwa na sifa za usambazaji wa nyuzi za chuma kwenye zege. Katika nadharia hii, mchanganyiko huchukuliwa kama mchanganyiko wa awamu mbili huku nyuzi ikiwa awamu moja na matrix ikiwa awamu nyingine.

 

Nadharia ya nafasi kati ya nyuzinyuzi. Nadharia ya nafasi kati ya nyuzinyuzi, ambayo pia inajulikana kama nadharia ya upinzani wa ufa, inapendekezwa kulingana na mitambo ya kuvunjika kwa laini ya elastic. Nadharia hii inashikilia kwamba athari ya uimarishaji wa nyuzi inahusiana tu na nafasi kati ya nyuzinyuzi zilizosambazwa kwa usawa (nafasi ya chini kabisa).

 

三.Uchambuzi kuhusu hali ya maendeleo ya zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma

 

1.Saruji iliyoimarishwa kwa nyuzi za chuma.Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma ni aina ya saruji iliyoimarishwa yenye mwelekeo mmoja na yenye mwelekeo mwingi inayoundwa kwa kuongeza kiasi kidogo cha nyuzi za chuma cha kaboni kidogo, chuma cha pua na FRP kwenye zege ya kawaida. Kiasi cha mchanganyiko wa nyuzi za chuma kwa ujumla ni 1% ~ 2% kwa ujazo, huku nyuzi za chuma zenye uzito wa kilo 70 ~ 100 zikichanganywa katika kila mita ya ujazo ya zege kwa uzito. Urefu wa nyuzi za chuma unapaswa kuwa 25 ~ 60mm, kipenyo kinapaswa kuwa 0.25 ~ 1.25mm, na uwiano bora wa urefu na kipenyo unapaswa kuwa 50 ~ 700. Ikilinganishwa na zege ya kawaida, haiwezi tu kuboresha upinzani wa mvutano, kukata, kupinda, kuvaa na kupasuka, lakini pia huongeza sana uthabiti wa kuvunjika na upinzani wa athari za zege, na kuboresha kwa kiasi kikubwa upinzani wa uchovu na uimara wa muundo, haswa uthabiti unaweza kuongezeka kwa mara 10 ~ 20. Sifa za kiufundi za zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma na zege ya kawaida zinalinganishwa nchini China. Wakati kiwango cha nyuzi za chuma ni 15% ~ 20% na uwiano wa saruji ya maji ni 0.45, nguvu ya mvutano huongezeka kwa 50% ~ 70%, nguvu ya kunyumbulika huongezeka kwa 120% ~ 180%, nguvu ya mgongano huongezeka kwa mara 10 ~ 20, nguvu ya uchovu wa mgongano huongezeka kwa mara 15 ~ 20, uthabiti wa kunyumbulika huongezeka kwa mara 14 ~ 20, na upinzani wa uchakavu pia huboreshwa kwa kiasi kikubwa. Kwa hivyo, saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma ina sifa bora za kimwili na kiufundi kuliko saruji ya kawaida.

2. Saruji ya nyuzi mseto. Takwimu za utafiti husika zinaonyesha kuwa nyuzi za chuma hazikusudii sana nguvu ya mgandamizo ya zege, au hata kuipunguza; Ikilinganishwa na zege ya kawaida, kuna maoni chanya na hasi (ongezeko na kupungua) au hata ya kati kuhusu kutoweza kupenya, upinzani wa uchakavu, athari na upinzani wa uchakavu wa zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma na kuzuia kupungua kwa plastiki mapema kwa zege. Kwa kuongezea, zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma ina matatizo 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 kuzingatia zege mseto ya nyuzi (HFRC), wakijaribu kuchanganya nyuzi zenye sifa na faida tofauti, kujifunza kutoka kwa kila mmoja, na kutoa "athari chanya ya mseto" katika viwango tofauti na hatua za upakiaji ili kuongeza sifa mbalimbali za zege, ili kukidhi mahitaji ya miradi tofauti. Hata hivyo, kuhusu sifa zake mbalimbali za kiufundi, hasa uharibifu wake wa uchovu na uharibifu wa uchovu, sheria ya ukuzaji wa mabadiliko na sifa za uharibifu chini ya mizigo tuli na yenye nguvu na mizigo ya mzunguko ya amplitude au amplitude inayobadilika, kiwango bora cha uchanganyaji na uwiano wa uchanganyaji wa nyuzi, uhusiano kati ya vipengele vya nyenzo mchanganyiko, athari ya kuimarisha na utaratibu wa kuimarisha, utendaji wa kupambana na uchovu, utaratibu wa kushindwa na teknolojia ya ujenzi, Matatizo ya muundo wa uwiano mchanganyiko yanahitaji kusomwa zaidi.

3. Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma yenye tabaka.Saruji iliyoimarishwa ya nyuzinyuzi moja si rahisi kuchanganywa sawasawa, nyuzinyuzi ni rahisi kukusanyika, kiasi cha nyuzinyuzi ni kikubwa, na gharama ni kubwa kiasi, ambayo huathiri matumizi yake mapana. Kupitia idadi kubwa ya mazoezi ya uhandisi na utafiti wa kinadharia, aina mpya ya muundo wa nyuzinyuzi za chuma, saruji iliyoimarishwa ya nyuzinyuzi za chuma (LSFRC), inapendekezwa. Kiasi kidogo cha nyuzinyuzi za chuma husambazwa sawasawa kwenye nyuso za juu na chini za slab ya barabara, na katikati bado ni safu ya zege ya kawaida. Nyuzinyuzi za chuma katika LSFRC kwa ujumla husambazwa kwa mikono au kwa mitambo. Nyuzinyuzi za chuma ni ndefu, na uwiano wa kipenyo cha urefu kwa ujumla ni kati ya 70 ~ 120, ukionyesha usambazaji wa pande mbili. Bila kuathiri sifa za mitambo, nyenzo hii sio tu kwamba hupunguza sana kiasi cha nyuzinyuzi za chuma, lakini pia huepuka jambo la mkusanyiko wa nyuzinyuzi katika mchanganyiko wa zege iliyoimarishwa ya nyuzinyuzi. Kwa kuongezea, nafasi ya safu ya nyuzinyuzi za chuma katika zege ina athari kubwa kwa nguvu ya kunyumbulika ya zege. Athari ya kuimarisha ya safu ya nyuzinyuzi za chuma chini ya zege ndiyo bora zaidi. Kwa nafasi ya safu ya nyuzinyuzi za chuma ikipanda juu, athari ya kuimarisha hupungua sana. Nguvu ya kunyumbulika ya LSFRC ni zaidi ya 35% ya juu kuliko ile ya zege ya kawaida yenye uwiano sawa wa mchanganyiko, ambayo ni chini kidogo kuliko ile ya zege iliyoimarishwa ya nyuzi za chuma. Hata hivyo, LSFRC inaweza kuokoa gharama nyingi za nyenzo, na hakuna tatizo la uchanganyaji mgumu. Kwa hivyo, LSFRC ni nyenzo mpya yenye faida nzuri za kijamii na kiuchumi na matarajio mapana ya matumizi, ambayo yanastahili kuenezwa na kutumika katika ujenzi wa lami.

 

4.Saruji mseto yenye tabaka za nyuzinyuzi.Saruji iliyoimarishwa ya nyuzi mseto (LHFRC) ni nyenzo mchanganyiko inayoundwa kwa kuongeza nyuzi za polipropen 0.1% kwa msingi wa LSFRC na kusambaza sawasawa idadi kubwa ya nyuzi za polipropen nyembamba na fupi zenye nguvu ya juu ya mvutano na urefu wa juu wa mwisho katika zege ya nyuzi za chuma ya juu na chini na zege ya kawaida katika safu ya kati. Inaweza kushinda udhaifu wa safu ya kati ya zege ya kawaida ya LSFRC na kuzuia hatari zinazowezekana za usalama baada ya nyuzi za chuma za uso kuchakaa. LHFRC inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa nguvu ya mkunjo ya saruji. Ikilinganishwa na zege ya kawaida, nguvu yake ya mkunjo ya saruji ya kawaida huongezeka kwa takriban 20%, na ikilinganishwa na LSFRC, nguvu yake ya mkunjo huongezeka kwa 2.6%, lakini ina athari ndogo kwenye moduli ya mkunjo ya saruji. Moduli ya mkunjo ya LHFRC ni ya juu kwa 1.3% kuliko ile ya zege ya kawaida na ya chini kwa 0.3% kuliko ile ya LSFRC. LHFRC pia inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa uthabiti wa kunyumbulika kwa zege, na kiashiria chake cha uthabiti wa kunyumbulika ni takriban mara 8 ya zege ya kawaida na mara 1.3 ya LSFRC. Zaidi ya hayo, kutokana na utendaji tofauti wa nyuzi mbili au zaidi katika LHFRC katika zege, kulingana na mahitaji ya uhandisi, athari chanya ya mseto wa nyuzi za sintetiki na nyuzi za chuma katika zege inaweza kutumika kuboresha sana unyumbufu, uimara, uthabiti, nguvu ya nyufa, nguvu ya kunyumbulika na nguvu ya mvutano wa nyenzo, kuboresha ubora wa nyenzo na kuongeza muda wa matumizi wa nyenzo.

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