Polad lifli dəmir-beton (SFRC) adi betona müvafiq miqdarda qısa polad lif əlavə etməklə tökülə və püskürdülə bilən yeni bir kompozit material növüdür. Son illərdə həm ölkə daxilində, həm də xaricdə sürətlə inkişaf etmişdir. Betonun aşağı dartılma möhkəmliyi, kiçik son uzanma və kövrəklik xüsusiyyətləri kimi çatışmazlıqlarını aradan qaldırır. Dartılma möhkəmliyi, əyilmə müqaviməti, kəsilmə müqaviməti, çatlama müqaviməti, yorğunluğa davamlılıq və yüksək möhkəmlik kimi əla xüsusiyyətlərə malikdir. Hidravlik mühəndislik, yol və körpü, tikinti və digər mühəndislik sahələrində tətbiq edilmişdir.

 

一.Polad lifli dəmir-beton istehsalı

 

Lifli dəmir-beton (LDQ) lifli dəmir-beton sözünün qısaltmasıdır. Adətən sement pastası, məhlul və ya beton və metal lif, qeyri-üzvi lif və ya üzvi lifli möhkəmləndirilmiş materiallardan ibarət sement əsaslı kompozitdir. Beton matrisində yüksək dartılma möhkəmliyi, yüksək son uzanma və yüksək qələvi müqaviməti ilə qısa və incə liflərin bərabər şəkildə dağılması ilə əmələ gələn yeni bir tikinti materialıdır. Betondakı lif betonda erkən çatların əmələ gəlməsini və xarici qüvvənin təsiri altında çatların daha da genişlənməsini məhdudlaşdıra, betonun aşağı dartılma möhkəmliyi, asan çatlama və zəif yorğunluq müqaviməti kimi daxili qüsurları effektiv şəkildə aradan qaldıra və betonun keçirməzliyi, suya davamlılığı, şaxtaya davamlılığı və möhkəmləndirmədən qorunmasını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Lifli dəmir-beton, xüsusən də polad lifli dəmir-beton, üstün performansına görə praktik mühəndislikdə akademik və mühəndislik dairələrində getdikcə daha çox diqqət cəlb etmişdir. 1907-ci ildə Sovet mütəxəssisi B.P.Hekpocab metal lifli dəmir-betondan istifadə etməyə başladı; 1910-cu ildə HF Porter qısa lifli dəmir-beton haqqında tədqiqat hesabatı dərc etdi və matris materiallarını möhkəmləndirmək üçün qısa polad liflərin betonda bərabər şəkildə dağılmasını təklif etdi; 1911-ci ildə ABŞ-dan olan Qrem betonun möhkəmliyini və dayanıqlığını artırmaq üçün adi betona polad lif əlavə etdi; 1940-cı illərə qədər ABŞ, Böyük Britaniya, Fransa, Almaniya, Yaponiya və digər ölkələr betonun aşınma müqavimətini və çatlama müqavimətini artırmaq üçün polad lifdən istifadə, polad lifli betonun istehsal texnologiyası və liflə beton matrisi arasındakı bağlayıcılığı artırmaq üçün polad lifinin formasını yaxşılaşdırmaq üzrə bir çox tədqiqat aparmışdılar; 1963-cü ildə JP romualdi və GB Batson polad lifli məhdud betonun çatlama mexanizmi haqqında bir məqalə dərc etdilər və polad lifli dəmir-betonun çatlama möhkəmliyinin dartılma gərginliyində (lif boşluğu nəzəriyyəsi) təsirli rol oynayan polad liflərin orta məsafəsi ilə müəyyən edildiyi qənaətinə gəldilər və beləliklə, bu yeni kompozit materialın praktik inkişaf mərhələsinə başladılar. İndiyə qədər polad lifli dəmir-betonun populyarlaşması və tətbiqi ilə betonda liflərin müxtəlif paylanması səbəbindən əsasən dörd növ mövcuddur: polad lifli dəmir-beton, hibrid lifli dəmir-beton, laylı polad lifli dəmir-beton və laylı hibrid lifli dəmir-beton.

 

二.Polad lifli dəmir-beton möhkəmləndirmə mexanizmi

 

1. Kompozit mexanika nəzəriyyəsi. Kompozit mexanika nəzəriyyəsi fasiləsiz lifli kompozitlər nəzəriyyəsinə əsaslanır və betonda polad liflərin paylanma xüsusiyyətləri ilə birləşdirilir. Bu nəzəriyyədə kompozitlər bir faza lif, digər faza isə matris olan iki fazalı kompozitlər kimi qəbul edilir.

 

Lif aralığı nəzəriyyəsi. Lif aralığı nəzəriyyəsi, həmçinin çat müqaviməti nəzəriyyəsi kimi də tanınır, xətti elastik qırılma mexanikasına əsaslanaraq təklif olunur. Bu nəzəriyyə liflərin möhkəmləndirmə effektinin yalnız bərabər paylanmış lif aralığı (minimum aralıq) ilə əlaqəli olduğunu irəli sürür.

 

三.Polad lifli dəmir-betonun inkişaf vəziyyətinin təhlili

 

1.Polad lifli dəmir-beton.Polad lifli dəmir-beton, adi betona az miqdarda aşağı karbonlu polad, paslanmayan polad və FRP lifləri əlavə etməklə əmələ gələn nisbətən vahid və çoxistiqamətli dəmir-beton növüdür. Polad lifinin qarışdırma miqdarı ümumiyyətlə həcmə görə 1% ~ 2% təşkil edir, betonun hər kubmetrinə çəkiyə görə 70 ~ 100 kq polad lif qarışdırılır. Polad lifinin uzunluğu 25 ~ 60 mm, diametri 0,25 ~ 1,25 mm, uzunluğun diametrə ən yaxşı nisbəti isə 50 ~ 700 olmalıdır. Adi betonla müqayisədə, o, yalnız dartılma, kəsmə, əyilmə, aşınma və çatlama müqavimətini yaxşılaşdırmaqla yanaşı, betonun sınıq möhkəmliyini və zərbə müqavimətini də əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər və strukturun yorğunluq müqavimətini və davamlılığını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər, xüsusən də möhkəmliyi 10 ~ 20 dəfə artırmaq olar. Polad lifli dəmir-beton və adi betonun mexaniki xüsusiyyətləri Çində müqayisə edilir. Polad lifinin tərkibi 15% ~ 20% və su sement nisbəti 0,45 olduqda, dartılma möhkəmliyi 50% ~ 70%, əyilmə möhkəmliyi 120% ~ 180%, zərbə möhkəmliyi 10 ~ 20 dəfə, zərbə yorğunluğu möhkəmliyi 15 ~ 20 dəfə, əyilmə möhkəmliyi 14 ~ 20 dəfə artır və aşınma müqaviməti də əhəmiyyətli dərəcədə artır. Buna görə də, polad lifli dəmir-beton adi betondan daha yaxşı fiziki və mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir.

2. Hibrid lifli beton. Müvafiq tədqiqat məlumatları göstərir ki, polad lif betonun sıxılma möhkəmliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırmır və ya hətta azaltmır; Sadə betonla müqayisədə, polad lifli dəmir-betonun keçirməzliyi, aşınma müqaviməti, zərbəyə və aşınma müqaviməti və betonun erkən plastik büzülməsinin qarşısının alınması ilə bağlı müsbət və mənfi (artım və azalma) və ya hətta orta səviyyəli fikirlər mövcuddur. Bundan əlavə, polad lifli dəmir-betonun böyük dozası, yüksək qiyməti, paslanması və yanğının yaratdığı partlamağa qarşı müqavimətin demək olar ki, olmaması kimi bəzi problemləri var ki, bu da onun tətbiqinə müxtəlif dərəcələrdə təsir göstərib. Son illərdə bəzi yerli və xarici alimlər hibrid lifli betona (HFRC) diqqət yetirməyə, fərqli xüsusiyyətlərə və üstünlüklərə malik lifləri qarışdırmağa, bir-birindən öyrənməyə və müxtəlif səviyyələrdə və yükləmə mərhələlərində "müsbət hibrid effekti"ndən istifadə etməyə, müxtəlif layihələrin ehtiyaclarını ödəmək üçün betonun müxtəlif xüsusiyyətlərini artırmağa çalışırlar. Lakin, onun müxtəlif mexaniki xüsusiyyətləri, xüsusən də yorğunluq deformasiyası və yorğunluq zədələnməsi, statik və dinamik yüklər və sabit amplituda və ya dəyişkən amplituda tsiklik yüklər altında deformasiyanın inkişaf qanunu və zədələnmə xüsusiyyətləri, lifin optimal qarışdırma miqdarı və qarışdırma nisbəti, kompozit materialların komponentləri arasındakı əlaqə, möhkəmləndirmə təsiri və möhkəmləndirmə mexanizmi, yorğunluğa qarşı performans, nasazlıq mexanizmi və tikinti texnologiyası baxımından qarışıq nisbətinin dizaynı problemləri daha da öyrənilməlidir.

3. Laylı polad lifli dəmir-beton.Monolit lifli dəmir-betonu bərabər şəkildə qarışdırmaq asan deyil, lifin asanlıqla toplanmasına, lifin miqdarının çox olmasına və qiyməti nisbətən yüksək olması onun geniş tətbiqinə təsir göstərir. Çox sayda mühəndislik təcrübəsi və nəzəri tədqiqatlar nəticəsində yeni bir polad lifli struktur növü olan təbəqəli polad lifli dəmir-beton (LSFRC) təklif olunur. Az miqdarda polad lif yol döşəməsinin yuxarı və aşağı səthlərində bərabər paylanır və ortası hələ də düz beton təbəqəsidir. LSFRC-dəki polad lif ümumiyyətlə əl ilə və ya mexaniki olaraq paylanır. Polad lifi uzundur və uzunluq diametr nisbəti ümumiyyətlə 70 ~ 120 arasındadır ki, bu da ikiölçülü paylanmanı göstərir. Mexaniki xüsusiyyətlərə təsir etmədən, bu material yalnız polad lifinin miqdarını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaqla yanaşı, həm də inteqral lifli dəmir-betonun qarışdırılmasında lif yığılması fenomeninin qarşısını alır. Bundan əlavə, betonda polad lif təbəqəsinin mövqeyi betonun əyilmə möhkəmliyinə böyük təsir göstərir. Betonun dibindəki polad lif təbəqəsinin möhkəmləndirmə təsiri ən yaxşısıdır. Polad lif təbəqəsinin mövqeyi yuxarı qalxdıqca möhkəmləndirmə effekti əhəmiyyətli dərəcədə azalır. LSFRC-nin əyilmə möhkəmliyi eyni qarışıq nisbətinə malik düz betondan 35%-dən çox yüksəkdir ki, bu da inteqral polad lifli dəmir-betondan bir qədər aşağıdır. Bununla belə, LSFRC material xərclərinə xeyli qənaət edə bilər və qarışdırmada çətinlik çəkmir. Buna görə də, LSFRC yaxşı sosial və iqtisadi faydalara və geniş tətbiq perspektivlərinə malik yeni bir materialdır ki, bu da səki tikintisində populyarlaşmağa və tətbiq olunmağa layiqdir.

 

4.Laylı hibrid lifli beton.Lay hibrid lifli dəmir-beton (LHFRC), LSFRC əsasında 0,1% polipropilen lifi əlavə etməklə və yuxarı və aşağı polad lifli betonda, orta təbəqədəki düz betonda isə yüksək dartılma möhkəmliyinə və yüksək son uzanmaya malik çox sayda incə və qısa polipropilen lifləri bərabər paylamaqla əmələ gələn kompozit materialdır. LSFRC ara düz beton təbəqəsinin zəifliyini aradan qaldıra və səth polad lifi aşındıqdan sonra potensial təhlükəsizlik təhlükələrinin qarşısını ala bilər. LHFRC betonun əyilmə möhkəmliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Düz betonla müqayisədə düz betonun əyilmə möhkəmliyi təxminən 20% artır və LSFRC ilə müqayisədə əyilmə möhkəmliyi 2,6% artır, lakin betonun əyilmə elastiklik moduluna az təsir göstərir. LHFRC-nin əyilmə elastiklik modulu düz betondan 1,3% yüksək və LSFRC-dən 0,3% aşağıdır. LHFRC həmçinin betonun əyilmə möhkəmliyini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər və onun əyilmə möhkəmlik indeksi adi betondan təxminən 8 dəfə, LSFRC-dən isə 1,3 dəfə çoxdur. Bundan əlavə, mühəndislik ehtiyaclarına uyğun olaraq, betonda LHFRC-də iki və ya daha çox lifin fərqli performansına görə, betonda sintetik lif və polad lifin müsbət hibrid təsiri materialın elastikliyini, davamlılığını, möhkəmliyini, çatlama möhkəmliyini, əyilmə möhkəmliyini və dartılma möhkəmliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırmaq, materialın keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq və xidmət müddətini uzatmaq üçün istifadə edilə bilər.

——Abstrakt (Şansi memarlığı, Cild 38, № 11, Çen Huiqinq)