Polat süýümli demir-beton (SFRC) adaty betona degişli mukdarda gysga polat süýümini goşmak arkaly guýlup we püskürilip bilinýän täze görnüşli kompozit materialdyr. Soňky ýyllarda ol ýurtda we daşary ýurtlarda çalt ösdi. Ol betonyň pes dartgynlylyk güýji, kiçi uzalma we döwülme häsiýeti ýaly kemçiliklerini ýeňip geçýär. Ol dartgynlylyk güýji, egilme garşylygy, kesilme garşylygy, çatlama garşylygy, ýadawlyga garşylyk we ýokary berklik ýaly ajaýyp häsiýetlere eýedir. Ol gidrotehnikada, ýol we köprülerde, gurluşykda we beýleki inženerçilik pudaklarynda ulanyldy.

 

一．Polat süýümli demir-betonuň işlenip düzülmegi

 

Süýümli beton (SBB) süýümli betonyň gysgaltmasydyr. Adatça, ol sement pastasyndan, ergin ýa-da betondan we metal süýümden, organiki däl süýümden ýa-da organiki süýümli materiallardan düzülen sement esasly kompozitdir. Ol beton matrisasynda ýokary dartgynlylyk güýji, ýokary uzalma we ýokary aşgar garşylygy bolan gysga we inçe süýümleriň deň derejede dargamagy arkaly emele gelen täze gurluşyk materialydyr. Betondaky süýüm betonda irki ýaryklaryň döremegini we daşarky güýjüň täsiri astynda ýaryklaryň has giňelmegini çäklendirip, betonyň pes dartgynlylyk güýji, aňsat ýarylma we ýaramaz ýadawlyk garşylygy ýaly içki kemçilikleri netijeli ýeňip geçip, betonyň suw geçirmezligini, suw geçirmezligini, aýaza çydamlylygyny we berkitme goragyny ep-esli gowulandyryp biler. Süýümli beton, esasanam polat süýümli beton, ajaýyp öndürijiligi sebäpli amaly inženerçilikde akademiki we inženerçilik toparlarynda has köp üns çekdi. 1907-nji ýylda sowet bilermeni B. P. Hekpocab metal süýümli beton ulanmaga başlady; 1910-njy ýylda HF Porter gysga süýümli beton barada ylmy-barlag hasabatyny çap etdi we matrisa materiallaryny berkitmek üçin gysga polat süýümleriniň betonda deň derejede dargadylmalydygyny aýtdy; 1911-nji ýylda ABŞ-dan Grem betonyň berkligini we durnuklylygyny ýokarlandyrmak üçin adaty betona polat süýümini goşdy; 1940-njy ýyllara çenli ABŞ, Britaniýa, Fransiýa, Germaniýa, Ýaponiýa we beýleki ýurtlar betonyň aşynma çydamlylygyny we çatlama çydamlylygyny ýokarlandyrmak üçin polat süýümini ulanmak, polat süýümli betonyň önümçilik tehnologiýasy we süýüm bilen beton matrisasynyň arasyndaky baglanyş güýjüni ýokarlandyrmak üçin polat süýüminiň görnüşini gowulandyrmak boýunça köp gözleg geçirdiler; 1963-nji ýylda JP romualdi we GB Batson polat süýümli çäklendirilen betonyň çatlama ösüş mehanizmi barada makala çap etdiler we polat süýümli demir betonyň çatlama güýjüniň dartgynlylyk dartgynlygynda (süýüm aralygy teoriýasy) netijeli rol oýnaýan polat süýümleriniň ortaça aralygy bilen kesgitlenýändigini we şeýlelik bilen bu täze kompozit materialyň amaly ösüş tapgyrynyň başlanýandygyny öňe sürdüler. Häzirki wagta çenli polat süýümli demir betonyň meşhurlygy we ulanylyşy bilen, betondaky süýümleriň dürli paýlanyşy sebäpli, esasan dört görnüş bar: polat süýümli demir beton, gibrid süýümli demir beton, gatlakly polat süýümli demir beton we gatlakly gibrid süýümli demir beton.

 

二.Polat süýümli demir-betonuň güýçlendirme mehanizmi

 

1. Kompozit mehanika teoriýasy. Kompozit mehanika teoriýasy üznüksiz süýümli kompozitler teoriýasyna esaslanýar we betondaky polat süýümleriniň paýlanyş aýratynlyklary bilen utgaşdyrylýar. Bu teoriýada kompozitler iki fazaly kompozitler hökmünde garalýar, süýüm bir faza, matrisa bolsa beýleki faza hökmünde ulanylýar.

 

Süýüm aralygy teoriýasy. Süýüm aralygy teoriýasy, ýaryk garşylyk teoriýasy hökmünde hem atlandyrylýar, çyzykly elastik döwülme mehanikasyna esaslanyp teklip edilýär. Bu teoriýa süýümleriň güýçlendirme täsiriniň diňe deň derejede paýlanylan süýüm aralygy (minimal aralyk) bilen baglanyşyklydygyny öňe sürýär.

 

三．Polat süýümli demir-beton önümleriniň ösüş ýagdaýynyň seljermesi

 

1.Polat süýümli demir-beton.Polat süýümli demirbeton, adaty betona az mukdarda pes uglerodly polat, poslamaýan polat we FRP süýümlerini goşmak arkaly emele getirilýän deňeşdirme boýunça birmeňzeş we köp ugurly demirbeton görnüşidir. Polat süýüminiň garyşma mukdary, adatça, göwrümi boýunça 1% ~ 2% bolýar, betonyň her kub metrine agramy boýunça 70 ~ 100 kg polat süýümi garylýar. Polat süýüminiň uzynlygy 25 ~ 60 mm, diametri 0,25 ~ 1,25 mm we uzynlygyň diametre bolan iň gowy gatnaşygy 50 ~ 700 bolmaly. Adaty beton bilen deňeşdirilende, ol diňe bir dartylma, kesilme, egilme, aşynma we ýarylma garşylygyny gowulandyryp bilmez, eýsem betonyň döwülme berkligini we zarba garşylygyny hem ep-esli ýokarlandyryp biler, şeýle hem gurluşyň ýadawlyk garşylygyny we berkligini ep-esli gowulandyryp biler, esasanam berkligi 10 ~ 20 esse ýokarlandyryp bolýar. Polat süýümli demirbeton we adaty betonyň mehaniki häsiýetleri Hytaýda deňeşdirilýär. Polat süýüminiň mukdary 15% ~ 20% we suw sement gatnaşygy 0,45 bolanda, dartgynlylyk güýji 50% ~ 70%, egilme güýji 120% ~ 180%, zarba güýji 10 ~ 20 esse, zarba ýadawlygy güýji 15 ~ 20 esse, egilme berkligi 14 ~ 20 esse artýar we aşynma garşylygy hem ep-esli ýokarlanýar. Şonuň üçin polat süýümli demir-beton ýönekeý betondan has gowy fiziki we mehaniki häsiýetlere eýedir.

2. Gibrid süýümli beton. Degişli ylmy maglumatlar polat süýüminiň betonyň basyş güýjüni düýpli ýokarlandyrmaýandygyny ýa-da hatda ony peseltmeýändigini görkezýär; Sada beton bilen deňeşdirilende, polat süýümli demir betonyň geçirmezligi, aşynma garşylygy, zarba we aşynma garşylygy we betonyň irki plastik kiçelmeginiň öňüni almak barada oňyn we negatiw (artdyrma we peselme) ýa-da hatda orta derejeli garaýyşlar bar. Mundan başga-da, polat süýümli demir betonyň uly dozasy, ýokary bahasy, poslama we ýangyn sebäpli ýarylma garşylygynyň ýoklugy ýaly käbir kynçylyklary bar, bu bolsa onuň ulanylyşyna dürli derejede täsir etdi. Soňky ýyllarda käbir ýerli we daşary ýurtly alymlar gibrid süýümli betona (HFRC) üns berip başladylar, dürli häsiýetlere we artykmaçlyklara eýe bolan süýümleri garyşdyrmaga, biri-birinden öwrenmäge we dürli taslamalaryň zerurlyklaryny kanagatlandyrmak üçin betonyň dürli häsiýetlerini ýokarlandyrmak üçin dürli derejelerde we ýükleme tapgyrlarynda "oňyn gibrid täsirini" ulanmaga synanyşdylar. Şeýle-de bolsa, onuň dürli mehaniki häsiýetleri, esasanam ýadawlyk deformasiýasyna we ýadawlyk zyýanyna, deformasiýanyň ösüş kanunyna we statik we dinamiki ýükler we hemişelik amplituda ýa-da üýtgeýän amplituda sikliki ýükler astynda zyýanyň häsiýetlerine, süýümiň optimal garyşdyryş mukdaryna we garyşdyryş paýyna, kompozit materiallaryň bölekleriniň arasyndaky gatnaşyklara, güýçlendirme täsirine we güýçlendirme mehanizmine, ýadawlyga garşy netijelilige, näsazlyk mehanizmine we gurluşyk tehnologiýasyna baglylykda, garyşdyryş paýynyň dizaýnynyň meseleleri has giňişleýin öwrenilmelidir.

3. Gatlakly polat süýümli demir-beton.Monolit süýümli demir-betony deň derejede garyşdyrmak aňsat däl, süýümi aglomerasiýa etmek aňsat, süýümiň mukdary köp we bahasy deňeşdirme boýunça ýokary, bu bolsa onuň giň ulanylyşyna täsir edýär. Köp sanly inženerçilik tejribesi we nazary barlaglar arkaly täze görnüşli polat süýüm gurluşy, gatlakly polat süýümli demir-beton (LSFRC) teklip edilýär. Az mukdarda polat süýümi ýol plitasynyň ýokarky we aşaky ýüzlerinde deň derejede paýlanýar we ortasy henizem ýönekeý beton gatlagy bolup durýar. LSFRC-däki polat süýümi, adatça, el bilen ýa-da mehaniki usulda paýlanýar. Polat süýümi uzyn we uzynlygyň diametriniň gatnaşygy, adatça, 70 ~ 120 aralygynda bolup, iki ölçegli paýlanyşy görkezýär. Mehaniki häsiýetlere täsir etmezden, bu material diňe bir polat süýüminiň mukdaryny ep-esli azaltman, eýsem bitewi süýümli demir-betony garyşdyrmakda süýümiň aglomerasiýa hadysasynyň öňüni alýar. Mundan başga-da, betondaky polat süýüm gatlagynyň ýerleşişi betonyň egilme güýjüne uly täsir edýär. Betonuň aşagyndaky polat süýüm gatlagynyň berkitme täsiri iň gowusydyr. Polat süýümli gatlagyň ýerleşýän ýeri ýokaryk hereket edende, güýçlendirme täsiri ep-esli peselýär. LSFRC-niň egilme güýji şol bir garyndy gatnaşygy bolan ýönekeý betondan 35% -den gowrak ýokarydyr, bu bolsa bitewi polat süýümli demir betondan birneme pesdir. Şeýle-de bolsa, LSFRC köp material çykdajylaryny tygşytlap biler we garyşdyrmagyň kyn meselesi ýok. Şonuň üçin LSFRC gowy sosial we ykdysady peýdalary we giň ulanylyş mümkinçilikleri bolan täze material bolup, ýol gurluşygynda meşhurlyga we ulanmaga mynasypdyr.

 

4.Gatlakly gibrid süýümli beton.Gatlakly gibrid süýümli demirbeton (LHFRC) LSFRC esasynda 0,1% polipropilen süýümini goşup we ýokarky we aşaky polat süýümli betonda we ortaky gatlakdaky ýönekeý betonda ýokary dartgynlylyk we ýokary uzalma güýji bolan köp sanly inçe we gysga polipropilen süýümlerini deň paýlamak arkaly emele gelen kompozit materialdyr. Ol LSFRC aralyk ýönekeý beton gatlagynyň gowşaklygyny ýeňip geçip we ýüzleý polat süýümi könelenden soň ýüze çykyp biljek howpsuzlyk howplarynyň öňüni alyp biler. LHFRC betonyň egilme güýjüni ep-esli ýokarlandyryp biler. Ýönekeý beton bilen deňeşdirilende, ýönekeý betonyň egilme güýji takmynan 20% ýokarlanýar we LSFRC bilen deňeşdirilende, onuň egilme güýji 2,6% ýokarlanýar, ýöne betonyň egilme elastiklik moduluna az täsir edýär. LHFRC-niň egilme elastiklik moduly ýönekeý betondan 1,3% ýokary we LSFRC-den 0,3% pes. LHFRC betonyň egilme berkligini hem ep-esli ýokarlandyryp biler we onuň egilme berklik indeksi ýönekeý betonyňkydan takmynan 8 esse we LSFRC-den 1,3 esse ýokarydyr. Mundan başga-da, inženerçilik zerurlyklaryna laýyklykda betonda LHFRC-de iki ýa-da ondan köp süýümiň dürli öndürijiligi sebäpli, betonda sintetiki süýümiň we polat süýümiň oňyn gibrid täsiri materialyň süýümliligini, çydamlylygyny, berkligini, ýarylma güýjüni, egilme güýjüni we dartylma güýjüni ep-esli gowulandyrmak, materialyň hilini gowulandyrmak we hyzmat möhletini uzaltmak üçin ulanylyp bilner.

——Abstrakt (Şanxi arhitekturasy, 38-nji tom, No. 11, Çen Huiqing)