Yüksek performanslı elyaf takviyeli çimento esaslı kompozitler - High-performance fiber-reinforced cementitious composites

Yüksek performanslı elyaf takviyeli çimento esaslı kompozitler (HPFRCC'ler), kırılmadan önce esneme ve kendi kendini güçlendirme konusunda eşsiz bir yeteneğe sahip olan bir grup elyaf takviyeli çimento esaslı kompozitlerdir. Bu özel sınıf Somut Aşırı yükleme altında kırılgan bir şekilde başarısız olma eğilimi ve uzun süreli dayanıklılığın olmaması gibi günümüzün tipik betonunun doğasında bulunan yapısal sorunları çözmek amacıyla geliştirilmiştir. Tasarımları ve kompozisyonları nedeniyle, HPFRCC'ler olağanüstü kabiliyete sahiptir. plastik olarak vermek ve katılaşmak aşırı yük altında, böylece kırılmadan önce bükülmeleri veya deforme olmaları için, çoğu metalin çekme veya eğilme gerilmeleri altında sergilediğine benzer bir davranış. Bu kabiliyet nedeniyle, HPFRCC'ler çatlamaya karşı daha dirençlidir ve normal betondan çok daha uzun ömürlüdür. HPFRCC'lerin son derece arzu edilen bir başka özelliği de düşük yoğunluklarıdır. Daha az yoğun ve dolayısıyla daha hafif bir malzeme, HPFRCC'lerin sonunda üretmek ve işlemek için çok daha az enerjiye ihtiyaç duyabileceği ve onları daha ekonomik bir yapı malzemesi olarak kabul edebileceği anlamına gelir. HPFRCC'lerin hafif yapıları ve gerilme sertleşme kabiliyetlerinden dolayı, sonunda tipik betona göre daha dayanıklı ve verimli bir alternatif haline gelebilecekleri önerilmiştir.

HPFRCC'ler, sadece bükülme yükleri altında sertleşen diğer DFRCC'lerle karıştırılmaması gereken, hem bükülme hem de gerilme yükleri altında sertleşme kabiliyetine sahip olan sünek elyaf takviyeli çimento esaslı kompozitlerin (DFRCC'ler) bir alt kategorisidir.

Kompozisyon

HPFRCC sınıfına birkaç spesifik formül dahil edildiğinden, bunların fiziksel bileşimleri önemli ölçüde değişir. Bununla birlikte, çoğu HPFRCC, en azından aşağıdaki bileşenleri içerir: iyi kümeler, Süperplastikleştirici, polimerik veya metalik lifler, çimento ve su. Dolayısıyla, HPFRCC ile tipik beton bileşimi arasındaki temel fark, HPFRCC'lerin iri agregaların olmamasında yatmaktadır. Tipik olarak, HPFRCC'lerde silika kumu gibi ince bir agrega kullanılır.

Malzeme özellikleri

HPFRCC'lerin en çok rağbet gören yeteneği olan gerinim sertleştirme, bir malzeme kendi elastik limit ve plastik olarak deforme olmaya başlar. Bu germe veya "zorlama" eylemi aslında malzemeyi güçlendirir. Bu fenomen, tipik fiber takviyeli betonlar tarafından sergilenen tekli çatlak / gerinim yumuşatma davranışının aksine, çoklu mikroskobik çatlakların gelişmesiyle mümkün kılınmıştır. HPFRCC'lerde birkaç lif birbirini geçtiği için oluşur.

HPFRCC tasarımının bir yönü, çatlak yayılmasını önlemeyi veya bir çatlağın uzunluğunun artma eğilimini ve sonuçta malzeme kırılmasına yol açmayı içerir. Bu oluşum, çoğu HPFRCC'nin sahip olmak üzere özel olarak tasarlandığı bir özellik olan fiber köprülemenin varlığı tarafından engellenir. Fiber köprüleme, çatlağın daha fazla gelişmesini önlemek için bir çatlağın genişliği boyunca bir kuvvet uygulayan birkaç lifin eylemidir. Bu yetenek, bükülebilir betona sünek özelliklerini veren şeydir.

Aşağıda ECC'nin bazı temel mekanik özellikleri listelenmiştir veya Mühendislik Çimento Esaslı Kompozit, HPFRCC'nin spesifik bir formülü, Michigan üniversitesi. Bu bilgiler şurada mevcuttur: Victor C. Li (ECC) - Mikromekanik Modelleme Yoluyla Özel Kompozitler hakkındaki makalesi. [1] Listelenen ilk özellik olan 4.6 MPa'lık nihai gerilme mukavemeti, standardın kabul edilen gerilme mukavemetinden biraz daha büyüktür. elyaf takviyeli betonlar, (4,3 MPa). Bununla birlikte, FRC'nin yüzde birkaç yüzde biri arasında değişen nihai gerinim değerleriyle karşılaştırıldığında,% 5,6'lık son derece yüksek nihai gerinim değeri daha dikkate değerdir. İlk çatlak gerilmesi ve ilk çatlak gerinim değerleri, her ikisi de HPFRCC'lerle ilişkili çoklu çatlak olgusunun bir sonucu olarak, normal betona kıyasla önemli ölçüde düşüktür.

ECC Malzeme Özellikleri
Nihai Çekme Dayanımı (σCU)4,6 MPa
Nihai Gerilme (εCU)5.6 %
İlk Çatlak Gerilmesi (σfc)2,5 MPa
İlk Çatlak Gerinimi (εfc).021 %
Esneklik Modülü (E)22 GPa

Tasarım metodolojisi

Farklı HPFRCC'lerin tasarlanmış tasarımının temeli, benzer bileşimlerine rağmen önemli ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, ECC adı verilen bir HPFRCC türünün tasarımı, şu ilkelerden kaynaklanmaktadır: mikromekanik. Bu çalışma alanı en iyi, makroskopik mekanik özellikleri bir kompozitin mikro yapısıyla ilişkilendirmek olarak tanımlanır ve HPFRCC'leri tasarlamak için kullanılan yalnızca belirli bir yöntemdir. HPFRCC'lerin diğer formüllerinde kullanılan bir başka tasarım metodolojisi, malzemenin sismik yüklemeye dayanma kabiliyetine dayanmaktadır.

Başvurular

HPFRCC'ler için önerilen kullanımlar arasında köprü tabliyeleri, beton borular, yollar, sismik ve sismik olmayan yüklere maruz kalan yapılar ve hafif, güçlü ve dayanıklı bir yapı malzemesinin istendiği diğer uygulamalar bulunmaktadır.

ECC zaten Michigan Ulaştırma Bakanlığı Grove Street Bridge güvertesinin bir kısmını Interstate 94 üzerine yamamak için. ECC yaması, iki güverte levhasını birbirine bağlayan daha önce var olan genişleme derzinin yerini almak için kullanıldı. Beton tabliyelerin mevsimsel olarak genişlemesine ve daralmasına izin vermek için köprülerde yaygın olarak kullanılan genleşme derzleri, bükülebilir beton kullanımıyla nihayetinde ortadan kaldırılabilecek her yerde bulunan bir inşaat uygulamasına bir örnektir.

HPFRCC'lerden oluşan diğer mevcut yapılar, özellikle ECC, Ann Arbor'daki Curtis Yolu Köprüsü, MI ve Japonya, Hokkaido'daki Mihara Köprüsü. Mihara Köprüsü'nün bükülebilir betondan oluşan güvertesi sadece beş santimetre kalınlığında ve beklenen ömrü yüz yıl. [2]

HPFRCC'ler laboratuvarda kapsamlı bir şekilde test edilmiş ve birkaç ticari bina projesinde kullanılmış olsa da, bu malzemenin gerçek faydalarını kanıtlamak için daha fazla uzun vadeli araştırma ve gerçek dünya uygulaması gereklidir. Kısmi Değiştirilen Cam Elyaf Takviyeli Beton Üzerine Deneysel Çalışma Bakır V5I3-IJERTV5IS030205.pdfİnce Agrega tarafından cüruf

Referanslar

Dış bağlantılar