స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు ప్రస్తుత పరిస్థితి మరియు అభివృద్ధి

స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్ (SFRC) అనేది ఒక కొత్త రకం మిశ్రమ పదార్థం, దీనిని సాధారణ కాంక్రీటులో తగిన మొత్తంలో షార్ట్ స్టీల్ ఫైబర్‌ను జోడించడం ద్వారా పోయవచ్చు మరియు స్ప్రే చేయవచ్చు. ఇది ఇటీవలి సంవత్సరాలలో స్వదేశంలో మరియు విదేశాలలో వేగంగా అభివృద్ధి చెందింది. ఇది కాంక్రీటు యొక్క తక్కువ తన్యత బలం, చిన్న అంతిమ పొడుగు మరియు పెళుసుదనం యొక్క లోపాలను అధిగమిస్తుంది. ఇది తన్యత బలం, వంపు నిరోధకత, కోత నిరోధకత, పగుళ్ల నిరోధకత, అలసట నిరోధకత మరియు అధిక దృఢత్వం వంటి అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది. ఇది హైడ్రాలిక్ ఇంజనీరింగ్, రోడ్డు మరియు వంతెన, నిర్మాణం మరియు ఇతర ఇంజనీరింగ్ రంగాలలో వర్తించబడుతుంది.

1. స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు అభివృద్ధి
ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్ (FRC) అనేది ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు యొక్క సంక్షిప్తీకరణ. ఇది సాధారణంగా సిమెంట్ ఆధారిత మిశ్రమం, సిమెంట్ పేస్ట్, మోర్టార్ లేదా కాంక్రీటు మరియు మెటల్ ఫైబర్, అకర్బన ఫైబర్ లేదా సేంద్రీయ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పదార్థాలతో కూడి ఉంటుంది. ఇది కాంక్రీట్ మాతృకలో అధిక తన్యత బలం, అధిక అంతిమ పొడుగు మరియు అధిక క్షార నిరోధకత కలిగిన చిన్న మరియు సన్నని ఫైబర్‌లను ఏకరీతిలో చెదరగొట్టడం ద్వారా ఏర్పడిన కొత్త నిర్మాణ సామగ్రి. కాంక్రీటులోని ఫైబర్ కాంక్రీటులో ప్రారంభ పగుళ్ల ఉత్పత్తిని మరియు బాహ్య శక్తి చర్యలో పగుళ్ల మరింత విస్తరణను పరిమితం చేస్తుంది, తక్కువ తన్యత బలం, సులభంగా పగుళ్లు మరియు కాంక్రీటు యొక్క పేలవమైన అలసట నిరోధకత వంటి స్వాభావిక లోపాలను సమర్థవంతంగా అధిగమించగలదు మరియు కాంక్రీటు యొక్క అభేద్యత, జలనిరోధకత, మంచు నిరోధకత మరియు ఉపబల రక్షణ పనితీరును బాగా మెరుగుపరుస్తుంది. ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్, ముఖ్యంగా స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్, దాని అత్యుత్తమ పనితీరు కారణంగా ఆచరణాత్మక ఇంజనీరింగ్‌లోని విద్యా మరియు ఇంజనీరింగ్ వర్గాలలో మరింత దృష్టిని ఆకర్షించింది. 1907 సోవియట్ నిపుణుడు బి. పి. హెక్పోకాబ్ మెటల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్‌ను ఉపయోగించడం ప్రారంభించాడు; 1910లో, HF పోర్టర్ షార్ట్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్‌పై ఒక పరిశోధన నివేదికను ప్రచురించాడు, మ్యాట్రిక్స్ పదార్థాలను బలోపేతం చేయడానికి చిన్న స్టీల్ ఫైబర్‌లను కాంక్రీటులో సమానంగా చెదరగొట్టాలని సూచించాడు; 1911లో, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌కు చెందిన గ్రాహం కాంక్రీటు యొక్క బలం మరియు స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి సాధారణ కాంక్రీటులో స్టీల్ ఫైబర్‌ను జోడించాడు; 1940ల నాటికి, యునైటెడ్ స్టేట్స్, బ్రిటన్, ఫ్రాన్స్, జర్మనీ, జపాన్ మరియు ఇతర దేశాలు కాంక్రీటు యొక్క దుస్తులు నిరోధకత మరియు పగుళ్ల నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి స్టీల్ ఫైబర్‌ను ఉపయోగించడం, స్టీల్ ఫైబర్ కాంక్రీటు తయారీ సాంకేతికత మరియు ఫైబర్ మరియు కాంక్రీట్ మాతృక మధ్య బంధన బలాన్ని మెరుగుపరచడానికి స్టీల్ ఫైబర్ ఆకారాన్ని మెరుగుపరచడంపై చాలా పరిశోధనలు చేశాయి; 1963లో, JP romualdi మరియు GB Batson స్టీల్ ఫైబర్ పరిమిత కాంక్రీటు యొక్క క్రాక్ డెవలప్‌మెంట్ మెకానిజంపై ఒక పత్రాన్ని ప్రచురించారు మరియు స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు యొక్క క్రాక్ బలం తన్యత ఒత్తిడిలో (ఫైబర్ స్పేసింగ్ సిద్ధాంతం) ప్రభావవంతమైన పాత్ర పోషిస్తున్న స్టీల్ ఫైబర్‌ల సగటు అంతరం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుందని నిర్ధారణకు వచ్చారు, తద్వారా ఈ కొత్త మిశ్రమ పదార్థం యొక్క ఆచరణాత్మక అభివృద్ధి దశ ప్రారంభమైంది. ఇప్పటివరకు, స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు యొక్క ప్రజాదరణ మరియు అప్లికేషన్‌తో, కాంక్రీటులో ఫైబర్‌ల విభిన్న పంపిణీ కారణంగా, ప్రధానంగా నాలుగు రకాలు ఉన్నాయి: స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్, హైబ్రిడ్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్, లేయర్డ్ స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్ మరియు లేయర్డ్ హైబ్రిడ్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్.

2. స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు యొక్క బలపరిచే విధానం
(1) కాంపోజిట్ మెకానిక్స్ సిద్ధాంతం. కాంపోజిట్ మెకానిక్స్ సిద్ధాంతం నిరంతర ఫైబర్ మిశ్రమాల సిద్ధాంతంపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు కాంక్రీటులోని స్టీల్ ఫైబర్‌ల పంపిణీ లక్షణాలతో కలిపి ఉంటుంది. ఈ సిద్ధాంతంలో, మిశ్రమాలను ఫైబర్ ఒక దశగా మరియు మాతృక మరొక దశగా ఉన్న రెండు-దశల మిశ్రమాలుగా పరిగణిస్తారు.
(2) ఫైబర్ స్పేసింగ్ సిద్ధాంతం. ఫైబర్ స్పేసింగ్ సిద్ధాంతాన్ని క్రాక్ రెసిస్టెన్స్ సిద్ధాంతం అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది లీనియర్ ఎలాస్టిక్ ఫ్రాక్చర్ మెకానిక్స్ ఆధారంగా ప్రతిపాదించబడింది. ఫైబర్స్ యొక్క ఉపబల ప్రభావం ఏకరీతిలో పంపిణీ చేయబడిన ఫైబర్ స్పేసింగ్ (కనీస స్పేసింగ్) కు మాత్రమే సంబంధించినదని ఈ సిద్ధాంతం పేర్కొంది.

3. స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు అభివృద్ధి స్థితిపై విశ్లేషణ
1. స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు. స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు అనేది ఒక రకమైన సాపేక్షంగా ఏకరీతి మరియు బహుళ-దిశాత్మక రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు, ఇది తక్కువ కార్బన్ స్టీల్, స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ మరియు FRP ఫైబర్‌లను సాధారణ కాంక్రీటులోకి తక్కువ మొత్తంలో జోడించడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది. స్టీల్ ఫైబర్ మిక్సింగ్ మొత్తం సాధారణంగా వాల్యూమ్ ద్వారా 1% ~ 2% ఉంటుంది, అయితే 70 ~ 100 కిలోల స్టీల్ ఫైబర్ ప్రతి క్యూబిక్ మీటర్ కాంక్రీటులో బరువు ద్వారా కలుపుతారు. స్టీల్ ఫైబర్ పొడవు 25 ~ 60mm ఉండాలి, వ్యాసం 0.25 ~ 1.25mm ఉండాలి మరియు పొడవు మరియు వ్యాసం యొక్క ఉత్తమ నిష్పత్తి 50 ~ 700 ఉండాలి. సాధారణ కాంక్రీటుతో పోలిస్తే, ఇది తన్యత, కోత, వంగడం, ధరించడం మరియు పగుళ్ల నిరోధకతను మెరుగుపరచడమే కాకుండా, కాంక్రీటు యొక్క పగులు దృఢత్వం మరియు ప్రభావ నిరోధకతను బాగా పెంచుతుంది మరియు నిర్మాణం యొక్క అలసట నిరోధకత మరియు మన్నికను గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది, ముఖ్యంగా దృఢత్వాన్ని 10 ~ 20 రెట్లు పెంచవచ్చు. స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు మరియు సాధారణ కాంక్రీటు యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను చైనాలో పోల్చారు. స్టీల్ ఫైబర్ కంటెంట్ 15% ~ 20% మరియు నీటి సిమెంట్ నిష్పత్తి 0.45 ఉన్నప్పుడు, తన్యత బలం 50% ~ 70% పెరుగుతుంది, ఫ్లెక్చరల్ బలం 120% ~ 180% పెరుగుతుంది, ఇంపాక్ట్ బలం 10 ~ 20 రెట్లు పెరుగుతుంది, ఇంపాక్ట్ ఫెటీగ్ బలం 15 ~ 20 రెట్లు పెరుగుతుంది, ఫ్లెక్చరల్ దృఢత్వం 14 ~ 20 రెట్లు పెరుగుతుంది మరియు దుస్తులు నిరోధకత కూడా గణనీయంగా మెరుగుపడుతుంది. అందువల్ల, స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు సాదా కాంక్రీటు కంటే మెరుగైన భౌతిక మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.

4. హైబ్రిడ్ ఫైబర్ కాంక్రీటు
సంబంధిత పరిశోధన డేటా ప్రకారం స్టీల్ ఫైబర్ కాంక్రీటు యొక్క సంపీడన బలాన్ని గణనీయంగా ప్రోత్సహించదు లేదా తగ్గించదు; సాదా కాంక్రీటుతో పోలిస్తే, స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు యొక్క అభేద్యత, దుస్తులు నిరోధకత, ప్రభావం మరియు దుస్తులు నిరోధకత మరియు కాంక్రీటు యొక్క ప్రారంభ ప్లాస్టిక్ సంకోచాన్ని నివారించడంపై సానుకూల మరియు ప్రతికూల (పెరుగుదల మరియు తగ్గుదల) లేదా మధ్యస్థ అభిప్రాయాలు కూడా ఉన్నాయి. అదనంగా, స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటులో పెద్ద మోతాదు, అధిక ధర, తుప్పు పట్టడం మరియు అగ్ని కారణంగా పేలడానికి దాదాపు నిరోధకత లేకపోవడం వంటి కొన్ని సమస్యలు ఉన్నాయి, ఇది వివిధ స్థాయిలలో దాని అనువర్తనాన్ని ప్రభావితం చేసింది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, కొంతమంది దేశీయ మరియు విదేశీ పండితులు హైబ్రిడ్ ఫైబర్ కాంక్రీటు (HFRC)పై దృష్టి పెట్టడం ప్రారంభించారు, విభిన్న లక్షణాలు మరియు ప్రయోజనాలతో ఫైబర్‌లను కలపడానికి, ఒకరి నుండి ఒకరు నేర్చుకోవడానికి మరియు వివిధ స్థాయిలలో మరియు లోడింగ్ దశలలో "సానుకూల హైబ్రిడ్ ప్రభావాన్ని" ప్రదర్శించడానికి ప్రయత్నించారు, తద్వారా వివిధ ప్రాజెక్టుల అవసరాలను తీర్చడానికి కాంక్రీటు యొక్క వివిధ లక్షణాలను మెరుగుపరచడానికి. అయితే, దాని వివిధ యాంత్రిక లక్షణాలకు సంబంధించి, ముఖ్యంగా దాని అలసట వైకల్యం మరియు అలసట నష్టం, వైకల్య అభివృద్ధి చట్టం మరియు స్టాటిక్ మరియు డైనమిక్ లోడ్లు మరియు స్థిరమైన వ్యాప్తి లేదా వేరియబుల్ వ్యాప్తి చక్రీయ లోడ్ల కింద నష్టం లక్షణాలు, ఫైబర్ యొక్క సరైన మిక్సింగ్ మొత్తం మరియు మిక్సింగ్ నిష్పత్తి, మిశ్రమ పదార్థాల భాగాల మధ్య సంబంధం, బలపరిచే ప్రభావం మరియు బలపరిచే విధానం, యాంటీ ఫెటీగ్ పనితీరు, వైఫల్య యంత్రాంగం మరియు నిర్మాణ సాంకేతికత, మిశ్రమ నిష్పత్తి రూపకల్పన యొక్క సమస్యలను మరింత అధ్యయనం చేయాలి.

5. లేయర్డ్ స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు
మోనోలిథిక్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటును సమానంగా కలపడం సులభం కాదు, ఫైబర్‌ను సమీకరించడం సులభం, ఫైబర్ మొత్తం పెద్దది మరియు ఖర్చు సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది దాని విస్తృత అనువర్తనాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. పెద్ద సంఖ్యలో ఇంజనీరింగ్ అభ్యాసం మరియు సైద్ధాంతిక పరిశోధనల ద్వారా, కొత్త రకం స్టీల్ ఫైబర్ నిర్మాణం, లేయర్ స్టీల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్ (LSFRC), ప్రతిపాదించబడింది. రోడ్ స్లాబ్ యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ ఉపరితలాలపై తక్కువ మొత్తంలో స్టీల్ ఫైబర్ సమానంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది మరియు మధ్య భాగం ఇప్పటికీ సాదా కాంక్రీట్ పొరగా ఉంటుంది. LSFRCలోని స్టీల్ ఫైబర్ సాధారణంగా మానవీయంగా లేదా యాంత్రికంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది. స్టీల్ ఫైబర్ పొడవుగా ఉంటుంది మరియు పొడవు వ్యాసం నిష్పత్తి సాధారణంగా 70 ~ 120 మధ్య ఉంటుంది, ఇది రెండు డైమెన్షనల్ పంపిణీని చూపుతుంది. యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రభావితం చేయకుండా, ఈ పదార్థం స్టీల్ ఫైబర్ మొత్తాన్ని బాగా తగ్గించడమే కాకుండా, ఇంటిగ్రల్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు మిక్సింగ్‌లో ఫైబర్ అగ్లోమరేషన్ యొక్క దృగ్విషయాన్ని కూడా నివారిస్తుంది. అదనంగా, కాంక్రీటులో స్టీల్ ఫైబర్ పొర యొక్క స్థానం కాంక్రీటు యొక్క ఫ్లెక్చరల్ బలంపై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. కాంక్రీటు దిగువన ఉన్న స్టీల్ ఫైబర్ పొర యొక్క ఉపబల ప్రభావం ఉత్తమమైనది. స్టీల్ ఫైబర్ పొర యొక్క స్థానం పైకి కదులుతున్నప్పుడు, ఉపబల ప్రభావం గణనీయంగా తగ్గుతుంది. LSFRC యొక్క ఫ్లెక్చరల్ బలం అదే మిశ్రమ నిష్పత్తి కలిగిన సాదా కాంక్రీటు కంటే 35% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది ఇంటిగ్రల్ స్టీల్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంక్రీటు కంటే కొంచెం తక్కువగా ఉంటుంది. అయితే, LSFRC చాలా మెటీరియల్ ఖర్చును ఆదా చేయగలదు మరియు కష్టతరమైన మిక్సింగ్ సమస్య లేదు. అందువల్ల, LSFRC అనేది మంచి సామాజిక మరియు ఆర్థిక ప్రయోజనాలు మరియు విస్తృత అప్లికేషన్ అవకాశాలతో కూడిన కొత్త పదార్థం, ఇది పేవ్‌మెంట్ నిర్మాణంలో ప్రజాదరణ మరియు అనువర్తనానికి అర్హమైనది.

6. లేయర్డ్ హైబ్రిడ్ ఫైబర్ కాంక్రీటు
లేయర్ హైబ్రిడ్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్ (LHFRC) అనేది LSFRC ఆధారంగా 0.1% పాలీప్రొఫైలిన్ ఫైబర్‌ను జోడించడం ద్వారా ఏర్పడిన మిశ్రమ పదార్థం, ఇది ఎగువ మరియు దిగువ స్టీల్ ఫైబర్ కాంక్రీటు మరియు మధ్య పొరలోని ప్లెయిన్ కాంక్రీటులో అధిక తన్యత బలం మరియు అధిక అల్టిమేట్ పొడుగుతో పెద్ద సంఖ్యలో ఫైన్ మరియు షార్ట్ పాలీప్రొఫైలిన్ ఫైబర్‌లను సమానంగా పంపిణీ చేస్తుంది. ఇది LSFRC ఇంటర్మీడియట్ ప్లెయిన్ కాంక్రీట్ పొర యొక్క బలహీనతను అధిగమించగలదు మరియు ఉపరితల స్టీల్ ఫైబర్ అరిగిపోయిన తర్వాత సంభావ్య భద్రతా ప్రమాదాలను నిరోధించగలదు. LHFRC కాంక్రీటు యొక్క ఫ్లెక్చరల్ బలాన్ని గణనీయంగా పెంచుతుంది. సాదా కాంక్రీటుతో పోలిస్తే, దాని ఫ్లెక్చరల్ బలం సుమారు 20% పెరుగుతుంది మరియు LSFRCతో పోలిస్తే, దాని ఫ్లెక్చరల్ బలం 2.6% పెరుగుతుంది, కానీ ఇది కాంక్రీటు యొక్క ఫ్లెక్చరల్ ఎలాస్టిక్ మాడ్యులస్‌పై తక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. LHFRC యొక్క ఫ్లెక్చరల్ ఎలాస్టిక్ మాడ్యులస్ సాదా కాంక్రీటు కంటే 1.3% ఎక్కువ మరియు LSFRC కంటే 0.3% తక్కువ. LHFRC కాంక్రీటు యొక్క వశ్యత దృఢత్వాన్ని కూడా గణనీయంగా పెంచుతుంది మరియు దాని వశ్యత దృఢత్వ సూచిక సాదా కాంక్రీటు కంటే 8 రెట్లు మరియు LSFRC కంటే 1.3 రెట్లు ఉంటుంది. అంతేకాకుండా, ఇంజనీరింగ్ అవసరాలకు అనుగుణంగా, కాంక్రీటులో LHFRCలో రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఫైబర్‌ల పనితీరు భిన్నంగా ఉండటం వలన, కాంక్రీటులో సింథటిక్ ఫైబర్ మరియు స్టీల్ ఫైబర్ యొక్క సానుకూల హైబ్రిడ్ ప్రభావాన్ని పదార్థం యొక్క డక్టిలిటీ, మన్నిక, దృఢత్వం, పగుళ్ల బలం, వశ్యత బలం మరియు తన్యత బలాన్ని బాగా మెరుగుపరచడానికి, పదార్థ నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి మరియు పదార్థం యొక్క సేవా జీవితాన్ని పొడిగించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

——అబ్‌స్ట్రాక్ట్ (షాంక్సీ ఆర్కిటెక్చర్, వాల్యూం. 38, నం. 11, చెన్ హుయికింగ్)