Prednosti vlaken v betonu

Beton je priljubljen v gradbeništvu, ker ga je mogoče izdelati iz lokalnih materialov, je relativno poceni in ga je mogoče vliti v gradbene elemente različnih oblik. Ne odraža samo lepote gradbene strukture, ampak ima tudi relativno visoko tlačno odpornost.

Težave z betonskimi zgradbami

Beton je narejen iz krhkih materialov, kot je cement. Lastnosti materiala, uporabljenega za ulivanje, določajo njegovo nizko natezno trdnost. Zato lahko, ko se nekatere kompresijske komponente uporabljajo v dejanskih projektih, njihova nizka tlačna trdnost povzroči nastanek razpok, ko so stisnjene, kar povzroči zlom komponent in ogroža splošno stabilnost zgradbe. Med postopkom gradnje se mehanske lastnosti betona zmanjšajo predvsem zaradi različnih dejavnikov v betonskih surovinah, procesih vlivanja, vzdrževanja in transporta.

Beton ima veliko lastno-težo in večja ko je trdnost betona, bolj očitna je njegova krhkost. Zato beton ne more izpolniti zahtev glede stabilnosti konstrukcij z velikim-razponom. Drugič, beton ima nizko vzdržljivost. Beton v naravnem okolju ne more vedno vzdrževati konstantne temperature in vlažnosti. Previsoka temperatura poškoduje beton ter razširi in uniči notranjo strukturo, prenizka temperatura pa povzroči krčenje betona in številne razpoke.

Prihodnost betona

Z nenehnim razvojem gradbene tehnologije so se začele raziskave v smeri visoko{0}}zmogljivega,-odpornega na stiskanje, -razpok in trajnega betona. Z nenehnim raziskovanjem in raziskovanjem industrije gradbenih materialov je bilo ugotovljeno, da lahko dodajanje vlaken betonu izboljša učinkovitost betona do zgornjih standardov.

Prednosti betona, armiranega z vlakni

Bistvena pomanjkljivost betona je, da ga njegovi materiali ne morejo izboljšati. Vlakna izboljšajo učinkovitost betona s svojimi edinstvenimi lastnostmi, kot sta visok modul elastičnosti in visoka natezna trdnost, vendar ne spremenijo kemičnih lastnosti materialov betona in zato ne uničijo notranje strukture betona.

Zavirajo razpoke

Vlakna imajo visoke fizikalne in mehanske lastnosti, kot sta modul elastičnosti in natezna trdnost. Z njihovim dodajanjem betonu lahko učinkovito zaviramo in preprečujemo nastanek razpok. V primerjavi z drugimi vlakni je elastični modul ogljikovih vlaken 1-5-krat večji od drugih vlaken, natezna trdnost pa 1-10-krat višja od drugih vlaken. Ogljikova vlakna so odporna tudi na visoke temperature in korozijo.

Med vlivanjem in sušenjem betona, zlasti pri upogibnih delih, bodo ne-standardni pogoji temperature in vlažnosti povzročili začetne razpoke v betonu. Pod pritiskom se bo koncentracija napetosti oblikovala na vrhu začetne razpoke v betonu. V betonu so razpoke. Ko je porazdelitev napetosti celotnega vzorca neenakomerna, se bodo razpoke še naprej širile in sčasoma povzročile poškodbe betona, kar je v resničnem življenju postalo nevarnost za varnost. Po dodajanju ogljikovih vlaken betonu, ko je beton stisnjen, lahko ogljikova vlakna absorbirajo del koncentracije napetosti na konici razpoke in prenesejo napetost na celoten del betona skozi vlakna, s čimer zavirajo nastajanje in širjenje razpok.

Izboljšane mehanske lastnosti

Med mešanjem in vlivanjem betona se bodo pojavile različne napake, na primer majhna količina mehurčkov, ki nastanejo med mešanjem in ostanejo v betonu. Ko mehurčki izginejo, se bodo v betonu oblikovale prvotne napake, ki bodo zmanjšale tlačno trdnost betona. Ko betonu dodamo ogljikova vlakna, se lahka in fina ogljikova vlakna naključno porazdelijo po betonu, vezna sila in trenje med njim in betonsko matriko pa tesno povežeta agregate. In ker so ogljikova vlakna majhna, lahko zapolnijo pore, ki nastanejo pri mešanju betona, zaradi česar so agregati gostejši, s čimer se izboljša tlačna trdnost betona.

Učinek utrjevanja

Večja kot je trdnost betona, bolj očitna je njegova krhkost. Dodatek ogljikovih vlaken lahko izboljša krhko strukturo betona in poveča njegovo žilavost. Ko je beton izpostavljen zunanjim obremenitvam, se njegove notranje začetne napake počasi razširijo v razpoke. Ko so razpoke velike, ogljikova vlakna zgradijo most med razpokami in lahko absorbirajo del napetosti. Ker imajo ogljikova vlakna dobre fizikalne in mehanske lastnosti, vzorec pod vplivom pritiska še naprej širi razpoke, pri čemer najprej premaga silo vezi in trenje med ogljikovimi vlakni in betonsko matrico. Pri tem procesu ogljikova vlakna absorbirajo veliko energije, podaljšajo čas širjenja razpok, zavirajo širjenje razpok in izboljšajo žilavost betona.

Zmogljivost vlaknobetona