Бетони нахдор ва мустаҳкамшудаи пӯлодӣ (SFRC) як навъи нави маводи композитӣ мебошад, ки онро бо илова кардани миқдори муносиби нахҳои пӯлоди кӯтоҳ ба бетони оддӣ рехтан ва пошидан мумкин аст. Он дар солҳои охир дар дохил ва хориҷи кишвар босуръат рушд кардааст. Он камбудиҳои қувваи пасти кашиш, дарозшавии ниҳоии хурд ва хосиятҳои шикастагии бетонро бартараф мекунад. Он дорои хосиятҳои аъло ба монанди қувваи кашиш, муқовимат ба хамшавӣ, муқовимат ба буриш, муқовимат ба тарқиш, муқовимат ба хастагӣ ва сахтии баланд мебошад. Он дар муҳандисии гидравликӣ, роҳ ва пул, сохтмон ва дигар соҳаҳои муҳандисӣ истифода мешавад.

 

一.Таҳияи нахҳои пӯлодӣ ва бетони мустаҳкамшуда

 

Бетони бо нахҳои мустаҳкам (FRC) ихтисораи бетони бо нахҳои мустаҳкамшуда мебошад. Он одатан як композити дар асоси семент асосёфта мебошад, ки аз хамираи семент, маҳлул ё бетон ва нахи металлӣ, нахи ғайриорганикӣ ё маводи бо нахҳои органикӣ мустаҳкамшуда иборат аст. Ин як маводи нави сохтмонӣ аст, ки бо роҳи пароканда кардани яксони нахҳои кӯтоҳ ва нозук бо қувваи баланди кашиш, дарозшавии ниҳоии баланд ва муқовимати баланди ишқорӣ дар матритсаи бетон ба вуҷуд меояд. Нахи бетон метавонад пайдоиши тарқишҳои барвақтиро дар бетон ва васеъшавии минбаъдаи тарқишҳо таҳти таъсири қувваи беруна маҳдуд кунад, камбудиҳои дохилиро, ба монанди қувваи пасти кашиш, кафидани осон ва муқовимати сусти хастагии бетон, самаранок бартараф кунад ва самаранокии ноустуворӣ, обногузарӣ, муқовимат ба сармо ва муҳофизати тақвияти бетонро ба таври назаррас беҳтар созад. Бетони бо нахҳои мустаҳкамшуда, махсусан бетони бо нахҳои пӯлодӣ, аз сабаби самаранокии бартарии худ дар доираҳои академӣ ва муҳандисӣ дар муҳандисии амалӣ таваҷҷӯҳи бештар ва бештарро ҷалб кардааст. Соли 1907 коршиноси шӯравӣ Б. П. Ҳекпокаб истифодаи бетони бо нахҳои металлӣ мустаҳкамшударо оғоз кард; Соли 1910, HF Портер гузориши тадқиқотиро дар бораи бетони бо нахҳои кӯтоҳ мустаҳкамшуда нашр кард ва пешниҳод кард, ки нахҳои пӯлоди кӯтоҳ бояд дар бетон баробар пароканда шаванд, то маводи матритсаро мустаҳкам кунанд; Дар соли 1911, Грэм аз Иёлоти Муттаҳида барои беҳтар кардани мустаҳкамӣ ва устувории бетон ба бетони оддӣ нахи пӯлод илова кард; То солҳои 1940, Иёлоти Муттаҳида, Бритониё, Фаронса, Олмон, Ҷопон ва дигар кишварҳо дар бораи истифодаи нахи пӯлод барои беҳтар кардани муқовимати фарсудашавӣ ва муқовимати тарқишҳои бетон, технологияи истеҳсоли бетони нахи пӯлод ва беҳтар кардани шакли нахи пӯлод барои беҳтар кардани мустаҳкамии пайванд байни нах ва матритсаи бетон таҳқиқоти зиёде анҷом доданд; Дар соли 1963, Ҷ.П. Ромуалди ва Г.Б. Батсон мақолаеро дар бораи механизми инкишофи тарқишҳои бетони маҳдудшудаи нахи пӯлод нашр карданд ва хулосаеро пешниҳод карданд, ки мустаҳкамии тарқишҳои бетони мустаҳкамшудаи нахи пӯлод аз фосилаи миёнаи нахҳои пӯлод муайян карда мешавад, ки дар фишори кашиш (назарияи фосилаи нах) нақши муассир мебозад ва бо ин марҳилаи рушди амалии ин маводи нави композитӣ оғоз ёфт. То имрӯз, бо маъмул ва татбиқи бетони мустаҳкамшудаи нахи пӯлод, аз сабаби тақсимоти гуногуни нахҳо дар бетон, асосан чор намуд вуҷуд дорад: бетони мустаҳкамшудаи нахи пӯлод, бетони мустаҳкамшудаи нахи гибридӣ, бетони мустаҳкамшудаи нахи пӯлодӣ ва бетони мустаҳкамшудаи нахи гибридии қабатӣ.

 

二.Механизми мустаҳкамкунии бетони нахдор ва пӯлодӣ

 

1. Назарияи механикаи таркибӣ. Назарияи механикаи таркибӣ бар назарияи композитҳои нахи пайваста асос ёфта, бо хусусиятҳои тақсимоти нахҳои пӯлод дар бетон якҷоя карда шудааст. Дар ин назария, композитҳо ҳамчун композитҳои дуфазавӣ, ки нах ҳамчун як фаза ва матритса ҳамчун фазаи дигар баррасӣ мешаванд.

 

Назарияи фосилаи нахҳо. Назарияи фосилаи нахҳо, ки бо номи назарияи муқовимати тарқишҳо низ маълум аст, бар асоси механикаи шикастани чандирии хаттӣ пешниҳод шудааст. Ин назария бар он ақида аст, ки таъсири тақвияти нахҳо танҳо бо фосилаи яксон тақсимшудаи нахҳо (фосилаи ҳадди ақал) алоқаманд аст.

 

三.Таҳлили вазъи рушди нахҳои пӯлод ва оҳану бетон

 

1.Бетони аз нахҳои пӯлодӣ мустаҳкамшуда.Бетони арматурашудаи нахҳои пӯлодӣ як навъ бетони арматурашудаи нисбатан якхела ва бисёрсамтӣ мебошад, ки бо илова кардани миқдори ками пӯлоди камкарбон, пӯлоди зангногир ва нахҳои FRP ба бетони оддӣ ба вуҷуд меояд. Миқдори омехтаи нахҳои пӯлодӣ одатан аз рӯи ҳаҷм 1% ~ 2% аст, дар ҳоле ки нахҳои пӯлодӣ аз рӯи вазн ба ҳар як метри мукааби бетон аз рӯи вазн 70 ~ 100 кг омехта карда мешаванд. Дарозии нахҳои пӯлодӣ бояд 25 ~ 60 мм, диаметри он бояд 0,25 ~ 1,25 мм ва таносуби беҳтарини дарозӣ ба диаметр бояд 50 ~ 700 бошад. Дар муқоиса бо бетони оддӣ, он на танҳо муқовимати кашиш, буриш, хамшавӣ, фарсудашавӣ ва кафиданро беҳтар мекунад, балки инчунин устувории шикастан ва муқовимати зарбаи бетонро хеле беҳтар мекунад ва муқовимати хастагӣ ва устувории сохторро ба таври назаррас беҳтар мекунад, махсусан устувориро 10 ~ 20 маротиба зиёд кардан мумкин аст. Хусусиятҳои механикии бетони арматурашудаи нахҳои пӯлодӣ ва бетони оддӣ дар Чин муқоиса карда мешаванд. Вақте ки миқдори нахи пӯлод 15% ~ 20% ва таносуби сементи об 0,45 аст, қувваи кашиш 50% ~ 70% меафзояд, қувваи хамшавӣ 120% ~ 180% меафзояд, қувваи зарба 10 ~ 20 маротиба, қувваи хастагии зарба 15 ~ 20 маротиба, устувории хамшавӣ 14 ~ 20 маротиба меафзояд ва муқовимати фарсудашавӣ низ ба таври назаррас беҳтар мешавад. Аз ин рӯ, бетони мустаҳкамшудаи нахҳои пӯлод нисбат ба бетони оддӣ хосиятҳои физикӣ ва механикии беҳтар дорад.

2. Бетони нахдор гибридӣ. Маълумоти таҳқиқотии дахлдор нишон медиҳанд, ки нахи пӯлод қувваи фишурдашавии бетонро ба таври назаррас афзоиш намедиҳад ё ҳатто онро кам намекунад; Дар муқоиса бо бетони оддӣ, дар бораи ногузарӣ, муқовимати фарсудашавӣ, зарба ва муқовимати фарсудашавии бетони оҳанин ва пешгирии коҳиши барвақти пластикии бетон назари мусбат ва манфӣ (афзоиш ва камшавӣ) ё ҳатто миёнаравӣ мавҷуданд. Ғайр аз ин, бетони оҳанин ва нахи пӯлодӣ баъзе мушкилот дорад, ба монанди миқдори зиёд, нархи баланд, занг ва қариб набудани муқовимат ба таркиш, ки аз сабаби сӯхтор ба вуҷуд омадааст, ки ба татбиқи он дар дараҷаҳои гуногун таъсир расонидааст. Дар солҳои охир, баъзе олимони ватанӣ ва хориҷӣ ба бетони нахи гибридӣ (HFRC) таваҷҷӯҳ зоҳир карданд ва кӯшиш карданд, ки нахҳоро бо хосиятҳо ва бартариҳои гуногун омехта кунанд, аз якдигар омӯзанд ва ба "таъсири мусбати гибридӣ" дар сатҳҳо ва марҳилаҳои гуногун барои беҳтар кардани хосиятҳои гуногуни бетон истифода баранд, то ниёзҳои лоиҳаҳои гуногунро қонеъ гардонанд. Аммо, бо назардошти хосиятҳои гуногуни механикии он, бахусус деформатсияи хастагӣ ва осеби хастагӣ, қонуни рушди деформатсия ва хусусиятҳои осеб таҳти борҳои статикӣ ва динамикӣ ва борҳои даврии амплитудаи доимӣ ё амплитудаи тағйирёбанда, миқдори оптималии омехта ва таносуби омехтаи нах, робитаи байни ҷузъҳои маводи композитӣ, таъсири мустаҳкамкунӣ ва механизми мустаҳкамкунӣ, самаранокии зидди хастагӣ, механизми нокомӣ ва технологияи сохтмон, масъалаҳои тарроҳии таносуби омехта бояд минбаъд омӯхта шаванд.

3. Бетони мустаҳкамшудаи нахдор аз пӯлоди қабатдор.Бетони мустаҳкамшудаи нахи монолитӣ ба осонӣ омехта намешавад, нах ба осонӣ ҷамъ мешавад, миқдори нах зиёд ва арзиши он нисбатан баланд аст, ки ба истифодаи васеи он таъсир мерасонад. Тавассути шумораи зиёди амалияи муҳандисӣ ва таҳқиқоти назариявӣ, як намуди нави сохтори нахи пӯлод, бетони мустаҳкамшудаи нахи пӯлоди қабатӣ (LSFRC) пешниҳод карда мешавад. Миқдори ками нахи пӯлод дар сатҳҳои болоӣ ва поёнии лавҳаи роҳ баробар тақсим карда мешавад ва мобайн ҳанӯз ҳам қабати оддии бетонӣ мебошад. Нахи пӯлод дар LSFRC одатан дастӣ ё механикӣ тақсим карда мешавад. Нахи пӯлод дароз аст ва таносуби диаметри дарозӣ одатан байни 70 ~ 120 аст, ки тақсимоти дученакаро нишон медиҳад. Бе таъсир ба хосиятҳои механикӣ, ин мавод на танҳо миқдори нахи пӯлодро хеле кам мекунад, балки падидаи ҷамъшавии нахро ҳангоми омехта кардани бетони мустаҳкамшудаи нахи интегралӣ пешгирӣ мекунад. Илова бар ин, мавқеи қабати нахи пӯлод дар бетон ба қувваи хамшавии бетон таъсири калон мерасонад. Таъсири тақвияти қабати нахи пӯлод дар поёни бетон беҳтарин аст. Бо боло рафтани мавқеи қабати нахи пӯлод, таъсири тақвият ба таври назаррас коҳиш меёбад. Қувваи хамшавии LSFRC нисбат ба бетони оддӣ бо ҳамон таносуби омехта беш аз 35% баландтар аст, ки нисбат ба бетони мустаҳкамшудаи нахи пӯлоди интегралӣ каме пасттар аст. Бо вуҷуди ин, LSFRC метавонад хароҷоти зиёди маводро сарфа кунад ва мушкили омехтакунии душвор вуҷуд надорад. Аз ин рӯ, LSFRC маводи нав бо манфиатҳои хуби иҷтимоӣ ва иқтисодӣ ва дурнамои васеи истифода мебошад, ки сазовори маъруфият ва истифода дар сохтмони роҳрав мебошад.

 

4.Бетони нахдори гибридии қабатӣ.Бетони мустаҳкамшудаи нахи гибридии қабатӣ (LHFRC) як маводи композитӣ мебошад, ки бо илова кардани 0,1% нахи полипропиленӣ дар асоси LSFRC ва тақсимоти баробар шумораи зиёди нахҳои борик ва кӯтоҳи полипропиленӣ бо қувваи баланди кашиш ва дарозшавии ниҳоии баланд дар бетони нахи пӯлоди болоӣ ва поёнӣ ва бетони оддӣ дар қабати миёна ташкил карда мешавад. Он метавонад заъфи қабати бетони миёнаи оддӣ LSFRC-ро бартараф кунад ва хатарҳои эҳтимолии бехатариро пас аз фарсуда шудани нахи пӯлоди рӯизаминӣ пешгирӣ кунад. LHFRC метавонад қувваи хамшавии бетонро ба таври назаррас афзоиш диҳад. Дар муқоиса бо бетони оддӣ, қувваи хамшавии бетони оддӣ тақрибан 20% зиёд мешавад ва дар муқоиса бо LSFRC, қувваи хамшавии он 2,6% зиёд мешавад, аммо он ба модули эластикии хамшавии бетон таъсири кам мерасонад. Модули эластикии хамшавии LHFRC нисбат ба бетони оддӣ 1,3% баландтар ва нисбат ба LSFRC 0,3% пасттар аст. LHFRC инчунин метавонад устувории хамшавии бетонро ба таври назаррас беҳтар созад ва индекси устувории хамшавии он тақрибан 8 маротиба аз бетони оддӣ ва 1,3 маротиба аз LSFRC зиёдтар аст. Ғайр аз ин, аз сабаби иҷрои гуногуни ду ё зиёда нахҳо дар LHFRC дар бетон, мувофиқи ниёзҳои муҳандисӣ, таъсири мусбати гибридии нахи синтетикӣ ва нахи пӯлод дар бетон метавонад барои беҳтар кардани чандирӣ, устуворӣ, сахтӣ, қувваи тарқиш, қувваи хамшавӣ ва қувваи кашиши мавод, беҳтар кардани сифати мавод ва дароз кардани мӯҳлати хидматрасонии мавод истифода шавад.

——Реферат (Меъмории Шанси, ҷилди 38, № 11, Чен Хуйкин)