સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટની વર્તમાન પરિસ્થિતિ અને વિકાસ

સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રીટ (SFRC) એ એક નવી પ્રકારની સંયુક્ત સામગ્રી છે જેને સામાન્ય કોંક્રિટમાં ટૂંકા સ્ટીલ ફાઇબરની યોગ્ય માત્રા ઉમેરીને રેડી અને સ્પ્રે કરી શકાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં તે દેશ અને વિદેશમાં ઝડપથી વિકાસ પામ્યો છે. તે ઓછી તાણ શક્તિ, નાના અંતિમ વિસ્તરણ અને કોંક્રિટની બરડ મિલકતની ખામીઓને દૂર કરે છે. તે તાણ શક્તિ, બેન્ડિંગ પ્રતિકાર, શીયર પ્રતિકાર, ક્રેક પ્રતિકાર, થાક પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ કઠિનતા જેવા ઉત્તમ ગુણધર્મો ધરાવે છે. તે હાઇડ્રોલિક એન્જિનિયરિંગ, રોડ અને બ્રિજ, બાંધકામ અને અન્ય એન્જિનિયરિંગ ક્ષેત્રોમાં લાગુ કરવામાં આવ્યું છે.

1. સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટનો વિકાસ
ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ (FRC) એ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટનું સંક્ષેપ છે. તે સામાન્ય રીતે સિમેન્ટ પેસ્ટ, મોર્ટાર અથવા કોંક્રીટ અને મેટલ ફાઈબર, અકાર્બનિક ફાઈબર અથવા ઓર્ગેનિક ફાઈબર પ્રબલિત સામગ્રીથી બનેલું સિમેન્ટ આધારિત સંયુક્ત છે. તે એક નવી મકાન સામગ્રી છે જે ઉચ્ચ તાણ શક્તિ, ઉચ્ચ અંતિમ વિસ્તરણ અને કોંક્રિટ મેટ્રિક્સમાં ઉચ્ચ આલ્કલી પ્રતિકાર સાથે ટૂંકા અને બારીક તંતુઓને સમાનરૂપે વિખેરીને રચાય છે. કોંક્રીટમાં ફાઈબર, કોંક્રીટમાં પ્રારંભિક તિરાડોના નિર્માણને અને બાહ્ય બળની ક્રિયા હેઠળ તિરાડોના વધુ વિસ્તરણને મર્યાદિત કરી શકે છે, નીચી તાણ શક્તિ, સરળ ક્રેકીંગ અને કોંક્રિટની નબળી થાક પ્રતિકાર જેવી આંતરિક ખામીઓને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકે છે, અને કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરી શકે છે. અભેદ્યતા, વોટરપ્રૂફ, હિમ પ્રતિકાર અને કોંક્રિટનું મજબૂતીકરણ રક્ષણ. ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ, ખાસ કરીને સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રીટ, તેના શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને કારણે પ્રાયોગિક ઇજનેરીમાં શૈક્ષણિક અને ઇજનેરી વર્તુળોમાં વધુ અને વધુ ધ્યાન આકર્ષિત કરે છે. 1907 સોવિયેત નિષ્ણાત બી પી. હેકપોકેબે મેટલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું; 1910માં, એચએફ પોર્ટરે ટૂંકા ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ પર સંશોધન અહેવાલ પ્રકાશિત કર્યો, જે સૂચવે છે કે ટૂંકા સ્ટીલના તંતુઓ મેટ્રિક્સ સામગ્રીને મજબૂત કરવા માટે કોંક્રિટમાં સમાનરૂપે વિખેરાયેલા હોવા જોઈએ; 1911 માં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના ગ્રેહામે કોંક્રિટની મજબૂતાઈ અને સ્થિરતા સુધારવા માટે સામાન્ય કોંક્રિટમાં સ્ટીલ ફાઇબર ઉમેર્યું; 1940 ના દાયકા સુધીમાં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, બ્રિટન, ફ્રાન્સ, જર્મની, જાપાન અને અન્ય દેશોએ સ્ટીલ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરીને કોંક્રિટના વસ્ત્રો પ્રતિરોધક અને ક્રેક પ્રતિકાર, સ્ટીલ ફાઇબર કોંક્રિટની ઉત્પાદન તકનીક અને સુધારવા માટે ઘણાં સંશોધનો કર્યા હતા. ફાઈબર અને કોંક્રીટ મેટ્રિક્સ વચ્ચેની બોન્ડિંગ સ્ટ્રેન્થ સુધારવા માટે સ્ટીલ ફાઈબરનો આકાર; 1963માં, જેપી રોમુઆલ્ડી અને જીબી બેટસને સ્ટીલ ફાઈબર કન્ક્રિટના ક્રેક ડેવલપમેન્ટ મિકેનિઝમ પર એક પેપર પ્રકાશિત કર્યું, અને નિષ્કર્ષને આગળ ધપાવ્યો કે સ્ટીલ ફાઈબર રિઇનફોર્સ્ડ કોન્ક્રીટની ક્રેક સ્ટ્રેન્થ સ્ટીલ ફાઈબરના સરેરાશ અંતર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે અસરકારક ભૂમિકા ભજવે છે. તાણના તાણમાં (ફાઇબર સ્પેસિંગ થિયરી), આમ આ નવી સંયુક્ત સામગ્રીના વ્યવહારિક વિકાસના તબક્કાની શરૂઆત થાય છે. અત્યાર સુધી, સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટના લોકપ્રિયીકરણ અને ઉપયોગ સાથે, કોંક્રિટમાં ફાઇબરના વિવિધ વિતરણને કારણે, મુખ્યત્વે ચાર પ્રકારો છે: સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ, હાઇબ્રિડ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ, સ્તરવાળી સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ અને સ્તરવાળી હાઇબ્રિડ ફાઇબર. પ્રબલિત કોંક્રિટ.

2. સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટની મજબૂતીકરણની પદ્ધતિ
(1) સંયુક્ત મિકેનિક્સ સિદ્ધાંત. સંયુક્ત મિકેનિક્સનો સિદ્ધાંત સતત ફાઇબર કમ્પોઝિટના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે અને કોંક્રિટમાં સ્ટીલ ફાઇબરની વિતરણ લાક્ષણિકતાઓ સાથે જોડાયેલો છે. આ સિદ્ધાંતમાં, સંયોજનોને ફાઇબર સાથેના બે તબક્કાના સંયોજનો તરીકે એક તબક્કા તરીકે અને મેટ્રિક્સને બીજા તબક્કા તરીકે ગણવામાં આવે છે.
(2) ફાઇબર સ્પેસિંગ થિયરી. ફાઇબર સ્પેસિંગ થિયરી, જેને ક્રેક રેઝિસ્ટન્સ થિયરી તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે રેખીય સ્થિતિસ્થાપક અસ્થિભંગ મિકેનિક્સ પર આધારિત છે. આ સિદ્ધાંત માને છે કે તંતુઓની મજબૂતીકરણની અસર માત્ર સમાનરૂપે વિતરિત ફાઇબર અંતર (લઘુત્તમ અંતર) સાથે સંબંધિત છે.

3. સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટના વિકાસની સ્થિતિ પર વિશ્લેષણ
1.સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ. સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રીટ એ પ્રમાણમાં સમાન અને બહુ-દિશાયુક્ત પ્રબલિત કોંક્રિટનો એક પ્રકાર છે જે સામાન્ય કોંક્રિટમાં ઓછી માત્રામાં કાર્બન સ્ટીલ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને એફઆરપી ફાઇબર ઉમેરીને બનાવવામાં આવે છે. સ્ટીલ ફાઇબરનું મિશ્રણ પ્રમાણ સામાન્ય રીતે વોલ્યુમ દ્વારા 1% ~ 2% હોય છે, જ્યારે 70 ~ 100kg સ્ટીલ ફાઇબર વજન દ્વારા કોંક્રિટના દરેક ઘન મીટરમાં મિશ્રિત થાય છે. સ્ટીલ ફાઇબરની લંબાઈ 25 ~ 60 mm હોવી જોઈએ, વ્યાસ 0.25 ~ 1.25 mm હોવો જોઈએ, અને લંબાઈ અને વ્યાસનો શ્રેષ્ઠ ગુણોત્તર 50 ~ 700 હોવો જોઈએ. સામાન્ય કોંક્રિટની તુલનામાં, તે માત્ર તાણ, શીયર, બેન્ડિંગને સુધારી શકતું નથી. , વસ્ત્રો અને ક્રેક પ્રતિકાર, પણ કોંક્રિટની અસ્થિભંગની કઠિનતા અને અસર પ્રતિકારને મોટા પ્રમાણમાં વધારે છે, અને થાક પ્રતિકાર અને બંધારણની ટકાઉપણુંમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે, ખાસ કરીને કઠિનતા 10 ~ 20 ગણી વધારી શકાય છે. સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ અને સામાન્ય કોંક્રિટના યાંત્રિક ગુણધર્મો ચીનમાં સરખાવવામાં આવે છે. જ્યારે સ્ટીલ ફાઇબરની સામગ્રી 15% ~ 20% હોય છે અને પાણીનો સિમેન્ટ ગુણોત્તર 0.45 હોય છે, ત્યારે તાણ શક્તિ 50% ~ 70% વધે છે, ફ્લેક્સલ શક્તિ 120% ~ 180% વધે છે, અસર શક્તિ 10 ~ 20% વધે છે ઘણી વખત, અસરની થાકની શક્તિ 15 ~ 20 ગણી વધે છે, ફ્લેક્સરલ ટફનેસ 14 ~ 20 ગણી વધે છે, અને વસ્ત્રો પ્રતિકાર પણ નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે. તેથી, સ્ટીલ ફાઇબર પ્રબલિત કોંક્રિટ સાદા કોંક્રિટ કરતાં વધુ સારી ભૌતિક અને યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.

4. હાઇબ્રિડ ફાઇબર કોંક્રિટ
સંબંધિત સંશોધન ડેટા દર્શાવે છે કે સ્ટીલ ફાઇબર કોંક્રિટની સંકુચિત શક્તિને નોંધપાત્ર રીતે પ્રોત્સાહન આપતા નથી, અથવા તો તેને ઘટાડે છે; સાદા કોંક્રિટની તુલનામાં, સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટની અભેદ્યતા, વસ્ત્રો પ્રતિકાર, અસર અને વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને કોંક્રિટના પ્રારંભિક પ્લાસ્ટિક સંકોચનની રોકથામ પર હકારાત્મક અને નકારાત્મક (વધારો અને ઘટાડો) અથવા મધ્યવર્તી દૃશ્યો છે. વધુમાં, સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટમાં કેટલીક સમસ્યાઓ છે, જેમ કે મોટી માત્રા, ઊંચી કિંમત, કાટ અને આગને કારણે વિસ્ફોટ માટે લગભગ કોઈ પ્રતિકાર નથી, જેણે તેના ઉપયોગને વિવિધ અંશે અસર કરી છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, કેટલાક સ્થાનિક અને વિદેશી વિદ્વાનોએ હાઇબ્રિડ ફાઇબર કોંક્રિટ (HFRC) પર ધ્યાન આપવાનું શરૂ કર્યું, વિવિધ ગુણધર્મો અને ફાયદાઓ સાથે ફાઇબરને મિશ્રિત કરવાનો પ્રયાસ કર્યો, એકબીજા પાસેથી શીખ્યા અને વિવિધ સ્તરે "હકારાત્મક હાઇબ્રિડ અસર" માટે રમત આપી. કોંક્રિટના વિવિધ ગુણધર્મોને વધારવા માટે લોડિંગ સ્ટેજ, જેથી વિવિધ પ્રોજેક્ટ્સની જરૂરિયાતો પૂરી કરી શકાય. જો કે, તેના વિવિધ યાંત્રિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં, ખાસ કરીને તેના થાક વિરૂપતા અને થાક નુકસાન, વિકૃતિ વિકાસ કાયદો અને સ્થિર અને ગતિશીલ લોડ હેઠળ નુકસાનની લાક્ષણિકતાઓ અને સતત કંપનવિસ્તાર અથવા ચલ કંપનવિસ્તાર ચક્રીય લોડ્સ, શ્રેષ્ઠ મિશ્રણ જથ્થો અને ફાઇબરનું મિશ્રણ પ્રમાણ, સંબંધ. સંયુક્ત સામગ્રીના ઘટકો વચ્ચે, અસરને મજબૂત બનાવવી અને મિકેનિઝમને મજબૂત બનાવવું, થાક વિરોધી કામગીરી, નિષ્ફળતાની પદ્ધતિ અને બાંધકામ તકનીક, મિશ્રણ પ્રમાણ ડિઝાઇનની સમસ્યાઓનો વધુ અભ્યાસ કરવાની જરૂર છે.

5. સ્તરવાળી સ્ટીલ ફાઇબર પ્રબલિત કોંક્રિટ
મોનોલિથિક ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રીટ સમાનરૂપે ભળવું સરળ નથી, ફાઇબરને એકત્ર કરવામાં સરળ છે, ફાઇબરની માત્રા મોટી છે, અને કિંમત પ્રમાણમાં વધારે છે, જે તેના વ્યાપક ઉપયોગને અસર કરે છે. મોટી સંખ્યામાં ઇજનેરી પ્રેક્ટિસ અને સૈદ્ધાંતિક સંશોધન દ્વારા, એક નવા પ્રકારનું સ્ટીલ ફાઇબર માળખું, લેયર સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ (LSFRC), પ્રસ્તાવિત છે. રોડ સ્લેબની ઉપરની અને નીચેની સપાટી પર થોડી માત્રામાં સ્ટીલ ફાઇબર સમાનરૂપે વિતરિત કરવામાં આવે છે, અને મધ્યમાં હજુ પણ એક સાદો કોંક્રિટ સ્તર છે. LSFRC માં સ્ટીલ ફાઇબર સામાન્ય રીતે જાતે અથવા યાંત્રિક રીતે વિતરિત કરવામાં આવે છે. સ્ટીલ ફાઇબર લાંબો છે, અને લંબાઈ વ્યાસનો ગુણોત્તર સામાન્ય રીતે 70 ~ 120 ની વચ્ચે હોય છે, જે દ્વિ-પરિમાણીય વિતરણ દર્શાવે છે. યાંત્રિક ગુણધર્મોને અસર કર્યા વિના, આ સામગ્રી માત્ર સ્ટીલ ફાઇબરની માત્રાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે, પરંતુ ઇન્ટિગ્રલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટના મિશ્રણમાં ફાઇબર એકત્રીકરણની ઘટનાને પણ ટાળે છે. વધુમાં, કોંક્રિટમાં સ્ટીલ ફાઇબર સ્તરની સ્થિતિ કોંક્રિટની ફ્લેક્સરલ તાકાત પર મોટી અસર કરે છે. કોંક્રિટના તળિયે સ્ટીલ ફાઇબર સ્તરની મજબૂતીકરણની અસર શ્રેષ્ઠ છે. સ્ટીલ ફાઇબર લેયરની સ્થિતિ ઉપર જવા સાથે, મજબૂતીકરણની અસર નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે. LSFRC ની ફ્લેક્સરલ તાકાત સમાન મિશ્રણ પ્રમાણ સાથે સાદા કોંક્રિટ કરતા 35% થી વધુ છે, જે ઇન્ટિગ્રલ સ્ટીલ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટ કરતા થોડી ઓછી છે. જો કે, LSFRC સામગ્રીનો ઘણો ખર્ચ બચાવી શકે છે, અને મુશ્કેલ મિશ્રણની કોઈ સમસ્યા નથી. તેથી, LSFRC એ સારા સામાજિક અને આર્થિક લાભો અને વ્યાપક એપ્લિકેશનની સંભાવનાઓ સાથેની નવી સામગ્રી છે, જે પેવમેન્ટ બાંધકામમાં લોકપ્રિયતા અને એપ્લિકેશનને લાયક છે.

6. સ્તરવાળી હાઇબ્રિડ ફાઇબર કોંક્રિટ
લેયર હાઇબ્રિડ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રીટ (LHFRC) એ LSFRC ના આધારે 0.1% પોલીપ્રોપીલીન ફાઇબર ઉમેરીને અને ઉચ્ચ તાણ શક્તિ અને ઉચ્ચ અને નીચલા સ્ટીલમાં ઉચ્ચ અંતિમ વિસ્તરણ સાથે મોટી સંખ્યામાં ઝીણા અને ટૂંકા પોલીપ્રોપીલિન ફાઇબરને સમાનરૂપે વિતરિત કરીને રચાયેલી સંયુક્ત સામગ્રી છે. ફાઇબર કોંક્રિટ અને મધ્યમ સ્તરમાં સાદા કોંક્રિટ. તે LSFRC મધ્યવર્તી સાદા કોંક્રિટ સ્તરની નબળાઈને દૂર કરી શકે છે અને સપાટીના સ્ટીલ ફાઇબરને ખતમ થઈ ગયા પછી સંભવિત સલામતી જોખમોને અટકાવી શકે છે. એલએચએફઆરસી કોંક્રિટની ફ્લેક્સરલ તાકાતને નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકે છે. સાદા કોંક્રીટની સરખામણીમાં, સાદા કોંક્રીટની તેની ફ્લેક્સરલ સ્ટ્રેન્થ લગભગ 20% વધી છે, અને LSFRC ની સરખામણીમાં, તેની ફ્લેક્સરલ સ્ટ્રેન્થ 2.6% વધી છે, પરંતુ તે કોંક્રીટના ફ્લેક્સરલ ઈલાસ્ટીક મોડ્યુલસ પર ઓછી અસર કરે છે. એલએચએફઆરસીનું ફ્લેક્સરલ ઇલાસ્ટીક મોડ્યુલસ સાદા કોંક્રિટ કરતા 1.3% વધારે છે અને એલએસએફઆરસી કરતા 0.3% ઓછું છે. એલએચએફઆરસી કોંક્રિટની ફ્લેક્સરલ ટફનેસને પણ નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકે છે, અને તેનો ફ્લેક્સરલ ટફનેસ ઇન્ડેક્સ સાદા કોંક્રિટ કરતાં લગભગ 8 ગણો અને એલએસએફઆરસી કરતાં 1.3 ગણો છે. વધુમાં, કોંક્રીટમાં એલએચએફઆરસીમાં બે કે તેથી વધુ તંતુઓના જુદા જુદા પ્રદર્શનને કારણે, એન્જીનીયરીંગ જરૂરિયાતો અનુસાર, કોંક્રિટમાં સિન્થેટીક ફાઈબર અને સ્ટીલ ફાઈબરની હકારાત્મક સંકર અસરનો ઉપયોગ નરમાઈ, ટકાઉપણું, કઠિનતા, ક્રેકની મજબૂતાઈમાં ઘણો સુધારો કરવા માટે થઈ શકે છે. , સામગ્રીની લવચીક શક્તિ અને તાણ શક્તિ, સામગ્રીની ગુણવત્તામાં સુધારો કરે છે અને સામગ્રીના સેવા જીવનને લંબાવે છે.

——અમૂર્ત (શાંક્સી આર્કિટેક્ચર, વોલ્યુમ 38, નંબર 11, ચેન હુઇકિંગ)