Gentian-konkrit bertetulang (FRC) merujuk kepada-bahan komposit berasaskan simen yang terdiri daripada pes simen, mortar atau konkrit sebagai matriks dan gentian sebagai tetulang. Konkrit bertetulang gentian-, juga dikenali sebagai konkrit gentian, biasanya merujuk kepada bahan komposit berasaskan simen-yang terdiri daripada pes simen, mortar atau konkrit sebagai matriks dan gentian pendek tak selanjar atau gentian panjang berterusan sebagai tetulang. Gentian boleh mengawal perkembangan selanjutnya keretakan dalam konkrit matriks, dengan itu meningkatkan rintangan retak. Kekuatan tegangan dan pemanjangan gentian yang tinggi meningkatkan kekuatan tegangan, lenturan dan hentaman, pemanjangan dan keliatan konkrit. Jenis utama konkrit gentian termasuk simen asbestos, konkrit gentian keluli, konkrit gentian kaca, konkrit gentian polipropilena, konkrit gentian karbon, konkrit gentian tumbuhan, dan konkrit gentian sintetik modulus elastik tinggi. Ia adalah istilah umum untuk bahan komposit yang terdiri daripada gentian dan-bahan berasaskan simen (pes simen, mortar atau konkrit). Kelemahan utama pes simen, mortar, dan konkrit adalah kekuatan tegangan yang rendah, pemanjangan muktamad yang rendah, dan kerapuhan. Kelemahan ini boleh diatasi dengan menambah gentian dengan kekuatan tegangan tinggi, pemanjangan muktamad yang tinggi, dan rintangan alkali yang baik.
Peranan Gentian Dalam Konkrit:
Konkrit biasa adalah bahan yang rapuh, sudah mempunyai banyak retakan mikro sebelum dimuatkan. Di bawah kuasa luar yang semakin meningkat, retakan mikro ini secara beransur-ansur berkembang dan akhirnya membentuk retakan makro, yang membawa kepada kegagalan material. Penambahan jumlah gentian yang sesuai menghalang dan menghalang pertumbuhan retakan mikro, meningkatkan dengan ketara kekuatan tegangan dan lentur, serta tenaga patah, bahan komposit berbanding dengan matriks simen tidak bertetulang. Pelbagai jenis gentian menambah baik ketaktelapan konkrit, rintangan beku-pencairan, rintangan penembusan ion klorida dan rintangan pengkarbonan kepada darjah yang berbeza-beza. Konkrit bertetulang gentian-terutamanya menggunakan gentian pendek dengan nisbah aspek tertentu (nisbah panjang gentian kepada diameter). Walau bagaimanapun, gentian panjang (seperti gentian kaca mengembara dan filem gentian polipropilena) atau produk gentian (seperti mesh gentian kaca dan tikar gentian kaca) kadangkala digunakan. Kekuatan tegangan muktamad boleh ditingkatkan sebanyak 30-50%. Fungsi utama gentian dalam gentian-konkrit bertetulang ialah untuk menghadkan pertumbuhan keretakan dalam matriks simen di bawah daya luar. Pada peringkat awal pemuatan (ketegangan dan lenturan), apabila bahan-bahannya sesuai dan agen pengurangan air{13}}tinggi yang sesuai-ditambah, tapak simen dan gentian menanggung daya luaran bersama-sama, dengan bekas menjadi pembawa utama daya luaran; apabila tapak retak, gentian merentasi rekahan menjadi pembawa utama daya luaran. Katakan kandungan isipadu gentian melebihi nilai kritikal tertentu. Dalam kes itu, keseluruhan bahan komposit boleh terus menahan beban yang lebih tinggi dan menghasilkan ubah bentuk yang lebih besar sehingga gentian dipecahkan atau ditarik keluar daripada bahan asas, memusnahkan bahan komposit. Berbanding dengan konkrit biasa, konkrit bertetulang gentian mempunyai kekuatan tegangan dan lentur muktamad yang lebih tinggi, terutamanya peningkatan dalam keliatan.
Klasifikasi Umum Gentian
Serat boleh dikelaskan berdasarkan sifat bahannya:
① Gentian logam, seperti gentian keluli (konkrit bertetulang gentian keluli) dan gentian keluli tahan karat (sesuai untuk konkrit-tahan haba).
② Gentian bukan organik, terutamanya gentian mineral semula jadi (krisotil, crocidolite, amosit, dll.) dan gentian mineral-buatan manusia (gentian kaca kalis-alkali, gentian karbon seperti bulu mineral kalis-alkali).
③ Gentian organik, terutamanya gentian sintetik (polietilena, polivinil alkohol, nilon, polimida aromatik, dll.) dan gentian tumbuhan (sisal, agave, dll.). Konkrit bertetulang gentian sintetik tidak boleh digunakan dalam persekitaran dengan suhu melebihi 60 darjah.
Berdasarkan modulus elastiknya, gentian boleh dibahagikan kepada dua kategori utama:
Gentian dengan modulus elastik yang lebih kecil daripada matriks simen dirujuk sebagai gentian fleksibel, termasuk gentian polipropilena, gentian nilon, dan gentian selulosa.
Gentian dengan modulus elastik yang lebih besar daripada matriks dipanggil gentian tegar, seperti gentian keluli, gentian kaca, dan gentian karbon.
Gentian Konkrit Biasa Dan Ciri-cirinya
Gentian Keluli
Konkrit yang dirumus dengan memasukkan jumlah gentian keluli yang sesuai ke dalam konkrit biasa dipanggil konkrit gentian keluli atau konkrit bertetulang gentian keluli. Berbanding dengan konkrit biasa, kekuatan tegangan, kekuatan lentur, rintangan haus, rintangan hentaman, rintangan keletihan, keliatan, rintangan retak dan rintangan letupan bertambah baik dengan ketara. -Potongan dawai keluli berkekuatan tinggi-cangkuk hujung-gentian jenis, gentian jenis jongkong-cangkuk hujung-, gentian berbentuk-khas yang dicukur dan gentian-keluli aloi cair-rendah mendapat aplikasi yang meluas dalam projek kejuruteraan kerana ikatannya yang dipertingkatkan dengan matriks konkrit, dengan ketara menghalang keretakan, pengukuhan dan konkrit yang mengeras.
Kelebihan dan Kekurangan
Kelebihan teknikal gentian keluli ialah keupayaannya untuk meningkatkan keliatan konkrit dan kekuatan tegangan. Walau bagaimanapun, gentian keluli cenderung bergumpal semasa mencampurkan, mengakibatkan kebolehkerjaan yang lemah, pengepaman yang sukar, pembinaan yang sukar, dan mudah terdedah kepada karat. Tambahan pula, konkrit gentian keluli adalah berat dan memerlukan pengeluaran keluli yang ketara, meningkatkan penggunaan keluli dan kos. Bentuk utama kegagalan gentian keluli semasa digunakan adalah ditarik keluar daripada dipecahkan, yang menunjukkan bahawa lekatan gentian keluli ke konkrit tidak mencukupi, yang akan menjejaskan peningkatan kekuatan tegangan konkrit. Prinsip peneguhan dan pengukuhan ialah apabila keretakan berlaku, modulus keluli yang tinggi dan kekuatan tegangan tinggi bagi satu gentian menghalang keretakan daripada terus berkembang; walau bagaimanapun, disebabkan bilangan yang terhad, kesan menahan retakan mikro tidak ketara, dan penambahbaikan anti-rembesan, pembekuan-cairan dan sifat lain tidak jelas. Di samping itu, ketumpatan gentian keluli terlalu tinggi semasa pembinaan, dan mereka sering tenggelam ke bahagian bawah konkrit semasa getaran dan penuangan, menjadikannya mustahil untuk mengagihkannya secara sama rata. Ini adalah sebab utama mengapa kesimpulan penyelidikan teori adalah baik, tetapi kesan aplikasi sebenar sangat berbeza.
Serat Karbon
Gentian karbonialah bahan komposit di mana gentian karbon ditaburkan secara seragam dalam matriks simen untuk meningkatkan sifat fizikal dan mekanikal konkrit. Ciri utama konkrit gentian karbon termasuk sifat mekanikal yang sangat baik, kalis air, dan rintangan kepada turun naik suhu semula jadi, yang tidak terdapat dalam konkrit bertetulang konvensional. Ia juga mempamerkan sifat kimia yang stabil,-kekuatan mekanikal yang tahan lama dan kestabilan dimensi dalam persekitaran yang sangat beralkali.
Menggantikan keluli dengan gentian karbon menghapuskan kemerosotan dan kemerosotan konkrit bertetulang yang disebabkan oleh air masin, mengurangkan berat komponen bangunan, memudahkan pemasangan dan pembinaan, dan memendekkan jadual pembinaan. Gentian karbon juga mempunyai sifat redaman-getaran, menyerap gelombang kejutan dan meningkatkan rintangan seismik serta kekuatan lenturan lebih daripada sepuluh kali ganda. Konkrit gentian karbon mempamerkan kekuatan tegangan tinggi, kekuatan lentur, rintangan patah dan rintangan kakisan. Oleh kerana pekali pengembangannya yang rendah, konkrit gentian karbon mempamerkan rintangan haba yang sangat baik dan ubah bentuk haba yang minimum.
Fungsi utama gentian karbon dalam konkrit gentian karbon adalah untuk mencegah pembiakan retakan mikro dalam konkrit dan untuk mencegah kejadian dan perkembangan retakan makro. Oleh itu, kekuatan tegangan dan kekuatan ricih, lenturan dan kilasannya, yang dikawal terutamanya oleh tegasan tegangan utama, bertambah baik dengan ketara; pada masa yang sama, ia mempunyai rintangan ubah bentuk matriks yang tinggi, dengan itu meningkatkan kekuatan tegangan, lenturan dan kesannya. Apabila pecahan isipadu gentian karbon ialah 1.18%, kekuatan tegangan pemisahan spesimen meningkat sebanyak 1.2%. Mengikut peraturan komposit, kesan pengukuhan gentian karbon harus meningkat dengan peningkatan kandungan gentian dalam simen. Apabila peratusan berat gentian karbon kurang daripada 5%, hubungan ini hampir linear. Apabila kandungan meningkat lagi, gentian karbon sukar untuk tersebar sama rata dalam matriks, dan kesan pengukuhan tidak dapat dicapai, malah kekuatan tegangan konkrit gentian karbon berkurangan. Di samping itu, konkrit gentian karbon juga mempunyai rintangan kakisan yang baik, rintangan kebolehtelapan, rintangan haus, rintangan pengecutan, dan ketahanan.
gentian kaca
Konkrit bertetulang gentian kaca (GFRC) ialah bahan komposit yang dibuat dengan mengagihkan gentian kaca kalis{0}}alkali secara seragam dengan modulus keanjalan tinggi di seluruh mortar simen atau konkrit konvensional. Oleh kerana diameter gentian kaca hanya 5 hingga 20 μm, hampir sama dengan zarah simen, pengikat yang digunakan dalam GFRC ialah pes simen atau pasir halus, dengan hampir tiada agregat kasar. Oleh itu, bahan komposit yang dibuat dengan bahan ini juga dikenali sebagai simen bertetulang. GFRC ialah trend pembangunan masa depan dalam kejuruteraan pembinaan. Ia bukan sahaja mengatasi kekurangan produk konkrit konvensional, seperti berat berat, kekuatan tegangan rendah, dan rintangan hentaman yang lemah, tetapi juga mempunyai sifat yang tidak terdapat dalam konkrit konvensional. Produk GFRC lebih nipis dan ringan. Kerana mereka menggunakan gentian kaca kekuatan tegangan yang sangat tinggi sebagai tetulang, ia mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi. Pengagihan seragam gentian kaca dalam konkrit menghalang permukaan retak. Kerana ia menyerap tenaga yang ketara semasa kerosakan, ia mempamerkan rintangan hentaman yang sangat baik dan kekuatan lentur yang tinggi. Produk GFRC juga menawarkan sifat pembongkaran yang sangat baik dan mudah diproses, menjadikannya mudah disesuaikan dengan pelbagai bentuk.
Konkrit Gentian Polipropilena
Konkrit gentian polipropilena ialah bahan komposit yang dibuat dengan mengagihkan gentian polipropilena secara sama rata yang dipotong pada panjang tertentu dalam mortar simen atau matriks konkrit konvensional untuk meningkatkan sifat fizikal dan mekanikal matriks. Konkrit bertetulang gentian-ini menawarkan kelebihan seperti ringan, kekuatan tegangan tinggi dan ketahanan terhadap hentaman dan keretakan. Gentian polipropilena juga boleh menggantikan sebahagian tetulang keluli untuk mengurangkan berat konkrit, dengan itu meningkatkan rintangan seismik struktur.
Konkrit gentian polipropilena adalah konkrit yang paling banyak dikaji dan digunakan. Bergantung pada bentuk dan struktur gentian, gentian polipropilena boleh dikategorikan sebagai monofilamen, berkas gentian fibrilasi selari, dan gentian filem. Monofilamen mempunyai nisbah aspek yang tinggi, manakala berkas gentian fibrilasi selari boleh tersebar dengan mudah dalam matriks simen. Walaupun ikatan kimia adalah terhad, ikatan mekanikal adalah kuat, menghalang gentian daripada ditarik keluar di bawah tekanan.
Walaupun gentian polipropilena mempunyai kekuatan tegangan yang lebih tinggi daripada konkrit konvensional, modulus keanjalannya agak rendah, menjadikannya terdedah kepada ubah bentuk yang melampau di bawah keadaan tegasan tinggi. Walau bagaimanapun, apabila jumlah gentian polipropilena yang sesuai ditambah, rintangan hentaman bahan komposit ini jauh lebih besar daripada konkrit biasa. Ini telah menemui cara yang sangat menjanjikan untuk menghasilkan komponen dengan beban rendah tetapi rintangan hentaman dan keliatan tinggi. Selain itu, gentian polipropilena tahan karat-dan mempunyai rintangan asid dan alkali yang baik.
Serat Basalt
Gentian basalt berterusan (CBF) ialah bahan gentian bukan organik yang diperbuat daripada batu ekstrusi gunung berapi asli tulen. Ia cepat ditarik selepas dicairkan pada suhu tinggi 1450-1500 darjah . Ia mempunyai rupa perang keemasan, prestasi komprehensif yang sangat baik, dan harga yang rendah.
Ciri-ciri gentian basalt:
(1) Sifat semula jadi bahan mentah. Memandangkan bahan mentah untuk pengeluaran CBF bergantung pada batu ekstrusif gunung berapi semula jadi, sebagai tambahan kepada kestabilan kimia dan haba yang tinggi, ia tidak mengandungi sebarang komponen yang berbahaya kepada kesihatan manusia.
(2) Prestasi komprehensif. Gentian basalt ialah gentian yang benar-benar "berbilang-fungsi". Contohnya, ia tahan asid-, kalis alkali-, tahan-suhu-rendah, kalis-suhu-tinggi,{10}}penebat haba, penebat elektrik dan penebat bunyi{11}}. Kekuatan tegangannya melebihi gentian karbon tunda yang besar-dan pemanjangan semasa putus adalah lebih baik daripada gentian karbon tunda-kecil. CBF mempunyai permukaan kutub dan kebolehbasahan antara muka yang sangat baik apabila dikompaun dengan resin. CBF juga mempunyai tiga-dimensi molekul, yang, berbanding dengan gentian polimer linear dengan satu-dimensi molekul, mempunyai kekuatan mampatan yang lebih tinggi, kekuatan ricih dan kebolehsuaian kepada persekitaran yang keras dan rintangan penuaan, antara sifat komprehensif yang sangat baik.
(3) Kos rendah. Harga gentian basalt yang digunakan dalam konkrit simen tidaklah tinggi, jauh lebih rendah daripada gentian keluli, gentian karbon, dsb., dan setanding dengan gentian sintetik.
(4) Keserasian semula jadi. Serat basalt adalah serat silikat biasa. Ia mudah tersebar apabila dicampur dengan simen, konkrit, dan mortar. Konkrit gentian basalt yang baru dicampur mempunyai isipadu yang stabil, kebolehkerjaan yang baik, dan ketahanan yang baik. Ia mempunyai rintangan suhu-tinggi yang sangat baik, anti-rintangan resapan dan retak serta rintangan hentaman. Selain itu, gentian basalt lebih tahan alkali-berbanding kaca kalis-alkali.
Aplikasi Gentian-Konkrit Bertetulang
Konkrit bertetulang gentian-digunakan dalam pelbagai aplikasi, bergantung pada keupayaan pembina dan pembina untuk mengeksploitasi sifat statik dan dinamik bahan. Beberapa aplikasi termasuk landasan, garaj tempat letak kereta, turapan, lapisan terowong, kestabilan cerun, cengkerang, dinding, paip, penutup lurang, empangan, struktur hidraulik, jejambat, jalan raya, jambatan dan lantai gudang.
Gentian memainkan peranan penting dalam meningkatkan prestasi dan ketahanan konkrit. Sama ada gentian keluli, gentian kaca, gentian polipropilena atau gentian semula jadi, setiap jenis mempunyai kelebihan unik dan sesuai untuk keperluan pembinaan yang berbeza. Dengan memilih jenis dan dos gentian dengan betul, jurutera bukan sahaja dapat meningkatkan rintangan retak konkrit, keliatan dan kekuatan jangka panjang-panjang dengan berkesan, tetapi juga mengurangkan kos penyelenggaraan seterusnya dengan ketara. Memandangkan teknologi pembinaan terus berkembang, konkrit bertetulang gentian-menjadi penyelesaian utama untuk mencipta struktur yang lebih kukuh, selamat dan lebih mampan.
