स्टील फाइबर की वर्तमान स्थिति और विकास प्रबलित कंक्रीट

स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट (SFRC) एक नया प्रकार की समग्र सामग्री है जिसे साधारण कंक्रीट में शॉर्ट स्टील फाइबर की उचित मात्रा में जोड़कर डाला और छिड़का जा सकता है। यह हाल के वर्षों में घर और विदेश में तेजी से विकसित हुआ है। यह कम तन्यता ताकत, छोटे अंतिम बढ़ाव और कंक्रीट की भंगुर संपत्ति की कमियों को पार करता है। इसमें उत्कृष्ट गुण हैं जैसे कि तन्य शक्ति, झुकने प्रतिरोध, कतरनी प्रतिरोध, दरार प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध और उच्च क्रूरता। इसे हाइड्रोलिक इंजीनियरिंग, रोड और ब्रिज, निर्माण और अन्य इंजीनियरिंग क्षेत्रों में लागू किया गया है।

1। स्टील फाइबर का विकास प्रबलित कंक्रीट
फाइबर प्रबलित कंक्रीट (FRC) फाइबर प्रबलित कंक्रीट का संक्षिप्त नाम है। यह आमतौर पर एक सीमेंट-आधारित समग्र है जो सीमेंट पेस्ट, मोर्टार या कंक्रीट और धातु फाइबर, अकार्बनिक फाइबर या कार्बनिक फाइबर प्रबलित सामग्री से बना है। यह एक नई इमारत सामग्री है जो कंक्रीट मैट्रिक्स में उच्च तन्यता ताकत, उच्च अंतिम बढ़ाव और उच्च क्षार प्रतिरोध के साथ समान रूप से छोटे और ठीक फाइबर को फैलाने के द्वारा बनाई गई है। कंक्रीट में फाइबर कंक्रीट में शुरुआती दरारों की पीढ़ी को सीमित कर सकता है और बाहरी बल की कार्रवाई के तहत दरारों के आगे के विस्तार को प्रभावी रूप से निहित दोषों जैसे कम तन्यता ताकत, आसान क्रैकिंग और कंक्रीट के खराब थकान प्रतिरोध को दूर कर सकता है, और प्रदर्शन में बहुत सुधार करता है। कंक्रीट के अपूर्णता, जलरोधी, ठंढ प्रतिरोध और सुदृढीकरण संरक्षण की। फाइबर प्रबलित कंक्रीट, विशेष रूप से स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट ने अपने बेहतर प्रदर्शन के कारण व्यावहारिक इंजीनियरिंग में शैक्षणिक और इंजीनियरिंग सर्कल में अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है। 1907 सोवियत विशेषज्ञ बी। हेकपोकैब ने धातु फाइबर प्रबलित कंक्रीट का उपयोग करना शुरू कर दिया; 1910 में, एचएफ पोर्टर ने लघु फाइबर प्रबलित कंक्रीट पर एक शोध रिपोर्ट प्रकाशित की, जिसमें सुझाव दिया गया कि छोटे स्टील फाइबर को मैट्रिक्स सामग्री को मजबूत करने के लिए कंक्रीट में समान रूप से फैलाया जाना चाहिए; 1911 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के ग्राहम ने कंक्रीट की ताकत और स्थिरता में सुधार करने के लिए साधारण कंक्रीट में स्टील फाइबर को जोड़ा; 1940 के दशक तक, संयुक्त राज्य अमेरिका, ब्रिटेन, फ्रांस, जर्मनी, जापान और अन्य देशों ने कंक्रीट के पहनने के प्रतिरोध और दरार प्रतिरोध, स्टील फाइबर कंक्रीट की विनिर्माण तकनीक और सुधार में सुधार के लिए स्टील फाइबर का उपयोग करने पर बहुत शोध किया था। फाइबर और कंक्रीट मैट्रिक्स के बीच संबंध शक्ति में सुधार करने के लिए स्टील फाइबर का आकार; 1963 में, जेपी रोमुअल्डी और जीबी बैटसन ने स्टील फाइबर सीमित कंक्रीट के दरार विकास तंत्र पर एक पेपर प्रकाशित किया, और इस निष्कर्ष को आगे बढ़ाया कि स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट की दरार शक्ति स्टील फाइबर के औसत रिक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है जो एक प्रभावी भूमिका निभाता है तन्यता तनाव (फाइबर रिक्ति सिद्धांत) में, इस प्रकार इस नई समग्र सामग्री के व्यावहारिक विकास चरण को शुरू करना। अब तक, स्टील फाइबर के लोकप्रियकरण और अनुप्रयोग के साथ, कंक्रीट में प्रबलित कंक्रीट के कारण, कंक्रीट में फाइबर के विभिन्न वितरण के कारण, मुख्य रूप से चार प्रकार होते हैं: स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट, हाइब्रिड फाइबर प्रबलित कंक्रीट, स्तरित स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट और स्तरित हाइब्रिड फाइबर प्रबलित कंक्रीट।

2। स्टील फाइबर के प्रबलित कंक्रीट के तंत्र को मजबूत करना
(1) समग्र यांत्रिकी सिद्धांत। समग्र यांत्रिकी का सिद्धांत निरंतर फाइबर कंपोजिट के सिद्धांत पर आधारित है और कंक्रीट में स्टील फाइबर की वितरण विशेषताओं के साथ संयुक्त है। इस सिद्धांत में, कंपोजिट को एक चरण के रूप में फाइबर के साथ दो-चरण कंपोजिट के रूप में और दूसरे चरण के रूप में मैट्रिक्स माना जाता है।
(२) फाइबर रिक्ति सिद्धांत। फाइबर रिक्ति सिद्धांत, जिसे क्रैक प्रतिरोध सिद्धांत के रूप में भी जाना जाता है, को रैखिक लोचदार फ्रैक्चर यांत्रिकी के आधार पर प्रस्तावित किया गया है। यह सिद्धांत मानता है कि फाइबर का सुदृढीकरण प्रभाव केवल समान रूप से वितरित फाइबर रिक्ति (न्यूनतम रिक्ति) से संबंधित है।

3। स्टील फाइबर के विकास की स्थिति पर विश्लेषण प्रबलित कंक्रीट
1. स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट। स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट एक प्रकार का अपेक्षाकृत समान और बहु-दिशात्मक प्रबलित कंक्रीट है जो कम कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील और एफआरपी फाइबर की थोड़ी मात्रा को साधारण कंक्रीट में जोड़कर गठित होता है। स्टील फाइबर की मिश्रण की मात्रा आम तौर पर मात्रा से 1% ~ 2% होती है, जबकि 70 ~ 100 किग्रा स्टील फाइबर वजन से कंक्रीट के प्रत्येक क्यूबिक मीटर में मिलाया जाता है। स्टील फाइबर की लंबाई 25 ~ 60 मिमी होनी चाहिए, व्यास 0.25 ~ 1.25 मिमी होना चाहिए, और व्यास के लिए लंबाई का सबसे अच्छा अनुपात 50 ~ 700 होना चाहिए। साधारण कंक्रीट की तुलना में, यह केवल तन्य, कतरनी, झुकने में सुधार नहीं कर सकता है , पहनें और दरार प्रतिरोध, लेकिन यह भी फ्रैक्चर क्रूरता और कंक्रीट के प्रभाव प्रतिरोध को बढ़ाते हैं, और संरचना के थकान प्रतिरोध और स्थायित्व में काफी सुधार करते हैं, विशेष रूप से क्रूरता हो सकती है 10 ~ 20 बार बढ़ा। स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट और साधारण कंक्रीट के यांत्रिक गुणों की तुलना चीन में की जाती है। जब स्टील फाइबर की सामग्री 15% ~ 20% होती है और पानी सीमेंट अनुपात 0.45 होता है, तो तन्यता ताकत 50% ~ 70% बढ़ जाती है, फ्लेक्सुरल स्ट्रेंथ 120% ~ 180% बढ़ जाती है, प्रभाव शक्ति 10 ~ 20 से बढ़ जाती है टाइम्स, प्रभाव थकान की ताकत 15 ~ 20 गुना बढ़ जाती है, फ्लेक्सुरल क्रूरता 14 ~ 20 गुना बढ़ जाती है, और पहनने के प्रतिरोध में भी काफी सुधार होता है। इसलिए, स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट में सादे कंक्रीट की तुलना में बेहतर भौतिक और यांत्रिक गुण होते हैं।

4। हाइब्रिड फाइबर कंक्रीट
प्रासंगिक अनुसंधान डेटा बताते हैं कि स्टील फाइबर कंक्रीट की संपीड़ित शक्ति को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ावा नहीं देता है, या यहां तक ​​कि इसे कम करता है; सादे कंक्रीट की तुलना में, सकारात्मक और नकारात्मक (वृद्धि और कमी) या यहां तक ​​कि असंगतता पर मध्यवर्ती दृश्य हैं, स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट के प्रतिरोध, प्रभाव और पहनने के प्रतिरोध और कंक्रीट के शुरुआती प्लास्टिक संकोचन की रोकथाम हैं। इसके अलावा, स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट में कुछ समस्याएं हैं, जैसे कि बड़ी खुराक, उच्च कीमत, जंग और आग के कारण होने वाले फटने के लिए लगभग कोई प्रतिरोध नहीं है, जिसने इसके आवेदन को अलग -अलग डिग्री के लिए प्रभावित किया है। हाल के वर्षों में, कुछ घरेलू और विदेशी विद्वानों ने हाइब्रिड फाइबर कंक्रीट (एचएफआरसी) पर ध्यान देना शुरू किया, विभिन्न गुणों और फायदों के साथ फाइबर को मिलाने की कोशिश की, एक दूसरे से सीखें, और विभिन्न स्तरों पर "सकारात्मक हाइब्रिड प्रभाव" को खेल दें और खेल दें। कंक्रीट के विभिन्न गुणों को बढ़ाने के लिए लोडिंग चरण, ताकि विभिन्न परियोजनाओं की जरूरतों को पूरा किया जा सके। हालांकि, इसके विभिन्न यांत्रिक गुणों के संबंध में, विशेष रूप से इसकी थकान विरूपण और थकान क्षति, विरूपण विकास कानून और स्थैतिक और गतिशील भार और निरंतर आयाम या चर आयाम चक्रीय भार के तहत क्षति विशेषताओं, इष्टतम मिश्रण राशि और फाइबर का मिश्रण अनुपात, संबंध, संबंध समग्र सामग्री के घटकों के बीच, प्रभाव को मजबूत करना और तंत्र को मजबूत करना, विरोधी थकान प्रदर्शन, विफलता तंत्र और निर्माण प्रौद्योगिकी, मिश्रण अनुपात डिजाइन की समस्याओं को और अधिक अध्ययन करने की आवश्यकता है।

5। स्तरित स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट
मोनोलिथिक फाइबर प्रबलित कंक्रीट समान रूप से मिश्रण करना आसान नहीं है, फाइबर को एग्लोमरेट करना आसान है, फाइबर की मात्रा बड़ी है, और लागत अपेक्षाकृत अधिक है, जो इसके व्यापक अनुप्रयोग को प्रभावित करती है। बड़ी संख्या में इंजीनियरिंग अभ्यास और सैद्धांतिक अनुसंधान के माध्यम से, एक नए प्रकार की स्टील फाइबर संरचना, परत स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट (LSFRC) प्रस्तावित है। स्टील फाइबर की एक छोटी मात्रा को सड़क स्लैब की ऊपरी और निचले सतहों पर समान रूप से वितरित किया जाता है, और बीच में अभी भी एक सादे कंक्रीट की परत है। LSFRC में स्टील फाइबर आमतौर पर मैन्युअल रूप से या यंत्रवत रूप से वितरित किया जाता है। स्टील फाइबर लंबा है, और लंबाई का व्यास अनुपात आम तौर पर 70 ~ 120 के बीच होता है, जो दो-आयामी वितरण दिखाता है। यांत्रिक गुणों को प्रभावित किए बिना, यह सामग्री न केवल स्टील फाइबर की मात्रा को कम करती है, बल्कि अभिन्न फाइबर प्रबलित कंक्रीट के मिश्रण में फाइबर एग्लोमरेशन की घटना से भी बचती है। इसके अलावा, कंक्रीट में स्टील फाइबर परत की स्थिति का कंक्रीट की लचीली ताकत पर बहुत प्रभाव पड़ता है। कंक्रीट के तल पर स्टील फाइबर परत का सुदृढीकरण प्रभाव सबसे अच्छा है। स्टील फाइबर परत की स्थिति बढ़ने के साथ, सुदृढीकरण प्रभाव काफी कम हो जाता है। LSFRC की लचीली ताकत एक ही मिश्रण अनुपात के साथ सादे कंक्रीट की तुलना में 35% से अधिक है, जो अभिन्न स्टील फाइबर प्रबलित कंक्रीट की तुलना में थोड़ा कम है। हालांकि, LSFRC बहुत अधिक सामग्री लागत बचा सकता है, और मुश्किल मिश्रण की कोई समस्या नहीं है। इसलिए, LSFRC अच्छे सामाजिक और आर्थिक लाभों और व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं के साथ एक नई सामग्री है, जो फुटपाथ निर्माण में लोकप्रियकरण और अनुप्रयोग के योग्य है।

6। स्तरित हाइब्रिड फाइबर कंक्रीट
LSFRC के आधार पर 0.1% पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर जोड़कर और समान रूप से उच्च तन्य शक्ति और ऊपरी और निचले स्टील में उच्च अल्टीमेट के साथ बड़ी संख्या फाइबर कंक्रीट और मध्य परत में सादा कंक्रीट। यह LSFRC इंटरमीडिएट सादे कंक्रीट परत की कमजोरी को दूर कर सकता है और सतह के स्टील फाइबर के खराब होने के बाद संभावित सुरक्षा खतरों को रोक सकता है। LHFRC कंक्रीट की लचीली ताकत को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है। सादे कंक्रीट की तुलना में, सादे कंक्रीट की इसकी लचीली ताकत में लगभग 20%की वृद्धि हुई है, और LSFRC की तुलना में, इसकी फ्लेक्सुरल ताकत में 2.6%की वृद्धि हुई है, लेकिन कंक्रीट के फ्लेक्सुरल इलास्टिक मापांक पर इसका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। LHFRC का फ्लेक्सुरल इलास्टिक मापांक सादे कंक्रीट की तुलना में 1.3% अधिक है और LSFRC की तुलना में 0.3% कम है। LHFRC भी कंक्रीट की फ्लेक्सुरल क्रूरता को बढ़ा सकता है, और इसका फ्लेक्सुरल क्रूरता सूचकांक सादे कंक्रीट के बारे में 8 गुना और एलएसएफआरसी के 1.3 गुना है। इसके अलावा, कंक्रीट में LHFRC में दो या दो से अधिक फाइबर के विभिन्न प्रदर्शन के कारण, इंजीनियरिंग की जरूरतों के अनुसार, कंक्रीट में सिंथेटिक फाइबर और स्टील फाइबर के सकारात्मक हाइब्रिड प्रभाव का उपयोग लचीलापन, स्थायित्व, क्रोध, दरार की ताकत में सुधार करने के लिए किया जा सकता है। , सामग्री की लचीली ताकत और तन्यता ताकत, सामग्री की गुणवत्ता में सुधार करें और सामग्री के सेवा जीवन को लम्बा खींचें।

—— एब्स्ट्रेक्ट (शांक्सी आर्किटेक्चर, वॉल्यूम। 38, नंबर 11, चेन हुइकिंग)