प्रीकास्ट कंक्रीट में फाइबर के प्रकार और कार्य

फाइबर - प्रबलित कंक्रीट (FRC) एक समग्र सामग्री है जो सीमेंट या हाइड्रोलिक सीमेंट, पानी, मोटे और ठीक समुच्चय से बना है, और लघु और समान रूप से वितरित डिसकंटीन फाइबर। फाइबर स्टील फाइबर, ग्लास फाइबर, कार्बन फाइबर, पॉलिमर फाइबर, प्लांट फाइबर आदि हो सकते हैं। लंबाई आमतौर पर 3 मिमी से 64 मिमी तक भिन्न होती है, और व्यास कुछ माइक्रोन से 1 मिमी तक भिन्न हो सकता है। क्रॉस - फाइबर का अनुभागीय आकार परिपत्र, अण्डाकार, बहुभुज, त्रिकोणीय, अर्धचंद्राकार या वर्ग हो सकता है, जो मुख्य रूप से उपयोग किए गए कच्चे माल और प्रसंस्करण और विनिर्माण प्रक्रिया पर निर्भर करता है। फाइबर को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: मोटे फाइबर और ठीक फाइबर। ठीक फाइबर का व्यास या समकक्ष व्यास आमतौर पर 0.3 मिमी से कम होता है, जबकि मोटे फाइबर का व्यास या समकक्ष व्यास 0.3 मिमी से अधिक या बराबर होता है। SO - कहा जाता है जिसे समतुल्य व्यास कहा जाता है, जो एक ही क्रॉस से परिवर्तित होता है - अनुभागीय क्षेत्र परिपत्र फाइबर के रूप में, अर्थात्, (4a/π) 0.5।

कंक्रीट में फाइबर का मात्रा प्रतिशत आमतौर पर 0.1% से 5% होता है। इस वॉल्यूम प्रतिशत का आकार मुख्य रूप से मिश्रण के मिश्रण और परियोजना के आवेदन परिदृश्य में आसानी पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, सिकुड़न और कंक्रीट में तापमान में परिवर्तन के कारण माध्यमिक तनाव आमतौर पर फाइबर के कम खुराक (0.1% से 0.3% मात्रा द्वारा) द्वारा नियंत्रित और हल किए जाते हैं। जब फाइबर सामग्री 0.3%से अधिक हो जाती है, तो फाइबर कंक्रीट की यांत्रिक प्रतिक्रिया फाइबर के बिना साधारण कंक्रीट से काफी अलग होगी, मुख्य रूप से इसके लोड में - दरार के बाद असर क्षमता। क्रैकिंग के बाद ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए फाइबर कंक्रीट की क्षमता को "क्रूरता" कहा जाता है। जब फाइबर के उच्च खुराक को कंक्रीट में जोड़ा जाता है, तो क्रैकिंग के बाद क्रूरता के अलावा, फाइबर कंक्रीट भी तनाव - को मजबूत करने वाली विशेषताओं को दर्शाता है। दूसरे शब्दों में, यह समग्र सामग्री तन्य तनावों का सामना कर सकती है जो कि साधारण कंक्रीट से अधिक है। इन छद्म में - डक्टाइल कंपोजिट, कई दरारें और काफी ऊर्जा अवशोषण और ऊर्जा अपव्यय विशेषताओं को अक्सर देखा जाता है।

फाइबर प्रबलित कंक्रीट के प्रकार

अमेरिकन स्टैंडर्ड एएसटीएम C116/C116M चार प्रकार के फाइबर कंक्रीट देता है: पहला स्टील फाइबर कंक्रीट (SFRC) है, जिसमें मुख्य रूप से स्टेनलेस स्टील फाइबर, मिश्र धातु स्टील फाइबर और कार्बन स्टील फाइबर शामिल हैं; दूसरा ग्लास फाइबर कंक्रीट (GFRC) है, जो क्षार - प्रतिरोधी ग्लास फाइबर से बना है; तीसरा सिंथेटिक फाइबर कंक्रीट (synfrc) है, और चौथा प्राकृतिक फाइबर कंक्रीट (NFRC) है।

जैसा कि ऊपर की मेज से देखा जा सकता है, स्टील फाइबर की ताकत और लोचदार मापांक अपेक्षाकृत अधिक है, और यह जंग के लिए आसान नहीं है क्योंकि यह अत्यधिक क्षारीय वातावरण में है। इसके और मिश्रण के बीच संबंध प्रभाव सतह खुरदरापन और विरूपण को बढ़ाकर अधिक प्रभावी यांत्रिक एंकरिंग प्राप्त कर सकता है।

सिंथेटिक फाइबर मुख्य रूप से गैर -- मेटालिक फाइबर हैं जो कि पॉलिमर के विभिन्न रूपों सहित पेट्रोकेमिकल और टेक्सटाइल उद्योगों के विकास द्वारा निर्मित हैं। निम्नलिखित कुछ सिंथेटिक फाइबर हैं जो आमतौर पर प्रीकास्ट कंक्रीट में उपयोग किए जाते हैं:

कार्बन फाइबर

स्टील फाइबर, ग्लास फाइबर, पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर, आदि की तुलना में, कार्बन फाइबर का लाभ इसकी विशेषताओं, उच्च मापांक, गर्मी प्रतिरोध, क्षारीय वातावरण में रासायनिक स्थिरता और अन्य संक्षारक रासायनिक वातावरण में निहित है; इसके अलावा, इसमें यांत्रिक गुणों में काफी सुधार करने की विशेषता है।

नायलॉन फाइबर/पॉलीमाइड फाइबर

इस प्रकार के फाइबर में अच्छी तन्यता ताकत, उच्च क्रूरता, लोचदार वसूली और अच्छी हाइड्रोफिलिसिटी होती है, और सीमेंट - आधारित क्षारीय वातावरण में अपेक्षाकृत स्थिर है।

polypropylene

इस फाइबर में एक कम लोचदार मापांक और एक कम पिघलने बिंदु होता है, इसलिए यह उच्च - तापमान ऑटोक्लेविंग के तहत प्रीकास्ट कंक्रीट उत्पादों के लिए उपयुक्त नहीं है। हालांकि, इसके कम पिघलने बिंदु के कारण, इसका उपयोग उच्च अग्नि प्रतिरोध के साथ दुर्दम्य सामग्री या उत्पादों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। कंक्रीट सुदृढीकरण के लिए दो प्रकार के पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर का उपयोग किया जाता है: मोनोफिलामेंट्स और फाइब्रिलेटेड फाइबर (फैले हुए फाइबर)। ये फाइबर हाइड्रोफोबिक हैं और पानी के साथ एक बड़ा संपर्क कोण है। इसलिए, उनके पास हाइड्रोफिलिक फाइबर की तुलना में कंक्रीट के साथ एक गरीब बंधन है।

बहुराष्ट्रीय शराब फाइबर

यह फाइबर उच्च स्ट्रेचिंग की कई प्रक्रियाओं के माध्यम से पीवीए राल से बना है और इसमें उच्च कठोरता और पानी का प्रतिरोध है। कंक्रीट आधार में फाइबर वितरण स्थिति को विशेष सतह उपचार के माध्यम से बदला जा सकता है। दुर्भाग्य से, पीवीए फाइबर में एक बड़ा थर्मल संकोचन गुणांक है, और इसकी संकोचन दर 200 डिग्री पर 4% तक अधिक है। इसमें क्षारीय वातावरण और कार्बनिक सॉल्वैंट्स के लिए अच्छा प्रतिरोध है, और लंबे समय तक - पराबैंगनी विकिरण के तहत बहुत कम ताकत का नुकसान है।

ग्लास फाइबर

कंक्रीट में उपयोग किए जाने वाले ग्लास फाइबर में क्षार प्रतिरोध के लिए न्यूनतम 16% जिरकोनियम डाइऑक्साइड होना चाहिए; अन्य प्रकार के ग्लास फाइबर, जैसे कि क्षार - मुफ्त फाइबर, कंक्रीट में उपयोग के लिए अनुशंसित नहीं हैं। ग्लास फाइबर में एक उच्च मापांक और उच्च शक्ति होती है, और कंक्रीट के साथ एक अच्छा बंधन होता है। ग्लास फाइबर प्रबलित कंक्रीट और अन्य फाइबर प्रबलित कंक्रीट के बीच का अंतर फाइबर सामग्री है; पूर्व में फाइबर वॉल्यूम प्रतिशत 4% से 6% है, जबकि बाद वाला, या अन्य फाइबर वॉल्यूम प्रतिशत लगभग 0.1% से 1% है। ग्लास फाइबर की एक उच्च सामग्री प्राप्त करने के लिए, ठोस रचना को सीमेंट, ठीक एग्रीगेट और लगभग कोई मोटे कुल मिलाकर उच्च सामग्री की आवश्यकता होती है।

कंक्रीट में फाइबर की भूमिका

Quasi - स्टेटिक लोडिंग और इम्पैक्ट रिस्पांस

फाइबर प्रभावी रूप से यांत्रिक गुणों में सुधार कर सकते हैं। प्रभाव ड्रॉप हैमर परीक्षणों से पता चलता है कि 0.1% से 0.2% की मात्रा सामग्री के साथ पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर कंक्रीट की प्रभाव शक्ति प्रारंभिक क्रैकिंग चरण और अंतिम फ्रैक्चर चरण दोनों में साधारण कंक्रीट की तुलना में अधिक है। फाइबर कंक्रीट की संपीड़ित शक्ति को निर्धारित करने के लिए वर्तमान में कोई एकीकृत मानक परीक्षण विधि नहीं है, लेकिन प्रासंगिक अध्ययनों से पता चला है कि फाइबर कंक्रीट की अक्षीय संपीड़ित शक्ति साधारण कंक्रीट की तुलना में 85% से 100% अधिक है; आगे के अध्ययनों से पता चला है कि प्रभाव भार के तहत, फाइबर कंक्रीट में देर से संपीड़न अवधि में स्पष्ट शिखर लचीलापन नहीं होता है, जो मुख्य रूप से है क्योंकि कंक्रीट के टुकड़े फाइबर से बंधे नहीं होते हैं। हालांकि परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि स्टील फाइबर कंक्रीट का प्रभाव गुणांक बहुलक फाइबर कंक्रीट है, साधारण कंक्रीट से अलग नहीं है, जिसमें लगभग 1.5 का प्रभाव गुणांक है। इसके अलावा, परिणाम बताते हैं कि तीन - आयामी विकृत स्टील फाइबर में दो - आयामी विकृत स्टील फाइबर की तुलना में अधिक स्पष्ट गतिशील प्रभाव गुणांक होता है; हालांकि, गतिशील भार के तहत तन्यता ताकत और दरार के बाद अवशिष्ट झुकने की ताकत में काफी सुधार हुआ है।

प्रभाव भार के तहत कंक्रीट में फाइबर का प्रदर्शन मोटे तौर पर उच्च दरार विकास दरों के साथ विस्थापन के तहत फाइबर और कंक्रीट के बीच संबंध पर निर्भर करता है। अध्ययनों से पता चला है कि लोडिंग दरों में वृद्धि के साथ, स्टील फाइबर कंक्रीट में क्रैक विकास के लिए एक उच्च प्रतिरोध होता है, जो पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर के साथ कुछ ठोस नमूनों की तुलना में है, लेकिन उत्तरार्द्ध जल्दी से पूर्व के साथ पकड़ सकता है; यह अनुमान लगाया जाता है कि यह मुख्य रूप से है क्योंकि पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर खुद स्टील फाइबर की तुलना में तनाव दरों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं।

संकोचन दरारों का नियंत्रण

यह सर्वविदित है कि फाइबर मुफ्त संकोचन और अन्य संबंधित प्रारंभिक - सीमेंट के आयु गुणों को काफी प्रभावित कर सकते हैं - आधारित कंपोजिट। अध्ययनों से पता चला है कि लगभग 1% की मात्रा प्रतिशत के साथ पॉलीइथाइलीन फाइबर का उपयोग कंक्रीट के मुक्त प्लास्टिक संकोचन को 30% तक कम कर सकता है। मुक्त संकोचन के अलावा, विभिन्न तकनीकों का उपयोग कंक्रीट के विवश संकोचन पर फाइबर के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए भी किया जा रहा है। फाइबर के अलावा मुख्य रूप से एक विवश वातावरण के तहत कंक्रीट में संकोचन दरारों की चौड़ाई और लंबाई को बदलने के लिए उपयोग किया जाता है। प्रासंगिक शोध निष्कर्ष लगभग निम्नानुसार हैं।

1। फाइबर सामग्री और प्रकार का संकोचन दरारें पर बहुत प्रभाव पड़ता है। फाइबर सामग्री की समान मात्रा के लिए, कांच फाइबर दरार वृद्धि को बाधित करने में सबसे प्रभावी है, इसके बाद सिंथेटिक फाइबर है।

2। किसी दिए गए फाइबर वॉल्यूम अंश और फाइबर प्रकार के लिए, लंबे, छोटे - व्यास के फाइबर छोटे, मोटे फाइबर की तुलना में अधिक प्रभावी होते हैं; सतह पर ज्यामितीय विरूपण की एक बड़ी डिग्री के साथ फाइबर अपरिचित फाइबर की तुलना में अधिक प्रभावी होते हैं।

3। प्लांट फाइबर के लिए, लेपित या अनियोजित फाइबर केवल तभी प्रभावी होते हैं जब वॉल्यूम प्रतिशत 0.3%से ऊपर होता है।

वाटरप्रूफ और टिकाऊ

प्रीकास्ट कंक्रीट घटक सल्फ्यूरिक एसिड हमले, थाव - फ्रीज चक्र, क्षार - सिलिका प्रतिक्रियाओं, और स्टील सलाखों के क्षरण के कारण गिरावट के कारण होते हैं। इन सभी मामलों में, पानी में प्रवेश एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रीकास्ट कंक्रीट उत्पादों का स्थायित्व मुख्य रूप से पानी की घुसपैठ/प्रवेश की दर पर निर्भर करता है। परिणाम बताते हैं कि पानी की पारगम्यता, बदले में, कंक्रीट में दरारें पर निर्भर करती है, और कंक्रीट दरारों की चौड़ाई में वृद्धि से उच्च जल पारगम्यता होगी। फाइबर सुदृढीकरण कंक्रीट क्रैकिंग प्रतिरोध में सुधार करता है, दरार की सतह खुरदरापन को बढ़ाता है, और कई दरारों के विकास को बढ़ावा देता है, जो ठोस पारगम्यता को काफी कम कर देता है। तनाव और तनाव के रूप में - प्रेरित कंक्रीट क्रैकिंग, परिणामों से पता चला है कि साधारण कंक्रीट में दरारें इसकी पारगम्यता को काफी बढ़ाती हैं, जबकि फाइबर की पारगम्यता - प्रबलित कंक्रीट सामान्य कंक्रीट की तुलना में काफी कम है। जैसा कि फाइबर पानी के प्रतिरोध में सुधार करते हैं, अध्ययनों से पता चला है कि साधारण कंक्रीट में माइक्रोप्रोर्स को फाइबर के अतिरिक्त के कारण नैनोपोर्स में बदल दिया जाता है।

प्रीकास्ट कंक्रीट में रिबार जंग एक महत्वपूर्ण समस्या है। कंक्रीट में क्लोराइड संदूषण एक प्रमुख कारक है, और तंत्र और प्रक्रियाएं जिनके द्वारा यह स्टील को अच्छी तरह से समझा जाता है। दुर्भाग्य से, कंक्रीट में दरारें क्लोराइड आयनों और अन्य संक्षारक रसायनों को अधिक आसानी से प्रवेश करने की अनुमति देती हैं, इस प्रकार आगे जंग को बढ़ावा देती हैं। क्लोराइड आयन मुख्य रूप से केशिका पानी के प्रवेश के माध्यम से फैलते हैं, जबकि क्लोराइड प्रसार मुख्य रूप से पानी की पारगम्यता पर निर्भर है।