ข้อดีของไฟเบอร์ในคอนกรีต

คอนกรีตเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมก่อสร้างเพราะสามารถทำจากวัสดุในท้องถิ่นได้ มีราคาถูก และสามารถหล่อเป็นส่วนประกอบของอาคารรูปทรงต่างๆ ได้ ไม่เพียงแต่สะท้อนความสวยงามของโครงสร้างอาคารเท่านั้น แต่ยังมีความต้านทานแรงอัดที่ค่อนข้างสูงอีกด้วย

ปัญหาเกี่ยวกับอาคารคอนกรีต

คอนกรีตทำจากวัสดุที่เปราะเช่นซีเมนต์ ลักษณะของวัสดุที่ใช้ในการเทจะเป็นตัวกำหนดความต้านทานแรงดึงต่ำ ดังนั้น เมื่อใช้ส่วนประกอบรับอัดบางชิ้นในโครงการจริง กำลังอัดต่ำอาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวปรากฏขึ้นเมื่อถูกบีบอัด ทำให้ส่วนประกอบแตกหักและทำให้เสถียรภาพโดยรวมของอาคารลดลง ในระหว่างขั้นตอนการก่อสร้าง คุณสมบัติทางกลของคอนกรีตลดลง สาเหตุหลักมาจากปัจจัยต่างๆ ในวัตถุดิบคอนกรีต กระบวนการเท การบำรุงรักษา และการขนส่ง

คอนกรีตมีน้ำหนักในตัวเองมาก- และยิ่งคอนกรีตมีความแข็งแรงสูงเท่าใด ความเปราะก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น คอนกรีตจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านความมั่นคงของโครงสร้างช่วง-ขนาดใหญ่ได้ ประการที่สอง คอนกรีตมีความทนทานต่ำ คอนกรีตในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติไม่สามารถรักษาอุณหภูมิและความชื้นให้คงที่ได้เสมอไป อุณหภูมิที่สูงเกินไปจะทำให้คอนกรีตเสียหายและขยายตัวและทำลายโครงสร้างภายใน ในขณะที่อุณหภูมิที่ต่ำเกินไปจะทำให้คอนกรีตหดตัวและทำให้เกิดรอยแตกร้าวจำนวนมาก

อนาคตของคอนกรีต

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการก่อสร้างอย่างต่อเนื่อง การวิจัยได้เริ่มต้นขึ้นในทิศทางของคอนกรีตประสิทธิภาพสูง- ทนต่อแรงอัด- ทนต่อการแตกร้าว- และคอนกรีตที่ทนทาน จากการวิจัยและสำรวจอุตสาหกรรมวัสดุก่อสร้างอย่างต่อเนื่อง พบว่าการเพิ่มเส้นใยลงในคอนกรีตสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของคอนกรีตให้ได้มาตรฐานข้างต้น

ข้อดีของคอนกรีตเสริมไฟเบอร์

ข้อบกพร่องที่สำคัญของคอนกรีตคือวัสดุไม่สามารถปรับปรุงได้ เส้นใยปรับปรุงสมรรถนะของคอนกรีตผ่านคุณสมบัติเฉพาะตัว เช่น โมดูลัสยืดหยุ่นสูงและความต้านทานแรงดึงสูง แต่ไม่เปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมีของวัสดุคอนกรีต จึงไม่ทำลายโครงสร้างภายในของคอนกรีต

ยับยั้งการแตกร้าว

เส้นใยมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูง เช่น โมดูลัสยืดหยุ่นและความต้านทานแรงดึง การเติมลงในคอนกรีตสามารถยับยั้งและป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยอื่นๆ โมดูลัสยืดหยุ่นของคาร์บอนไฟเบอร์จะสูงกว่าเส้นใยอื่นๆ 1-5 เท่า และความต้านทานแรงดึงสูงกว่าเส้นใยอื่นๆ 1-10 เท่า คาร์บอนไฟเบอร์ยังทนต่ออุณหภูมิและการกัดกร่อนสูงอีกด้วย

ในระหว่างการเทและการบ่มคอนกรีต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่มีการดัดงอ สภาพอุณหภูมิและความชื้นที่ไม่เป็นมาตรฐาน-จะทำให้เกิดรอยแตกร้าวในคอนกรีตในช่วงแรก ภายใต้ความกดดัน ความเข้มข้นของความเค้นจะเกิดขึ้นที่ส่วนปลายของรอยแตกร้าวเริ่มต้นในคอนกรีต มีรอยแตกร้าวในคอนกรีต เมื่อการกระจายความเค้นของชิ้นงานทดสอบทั้งหมดไม่เท่ากัน รอยแตกร้าวจะยังคงขยายตัวต่อไป ซึ่งท้ายที่สุดจะทำให้เกิดความเสียหายต่อคอนกรีต ซึ่งกลายเป็นอันตรายด้านความปลอดภัยในชีวิตจริง หลังจากเติมคาร์บอนไฟเบอร์ลงในคอนกรีต เมื่อคอนกรีตถูกอัด คาร์บอนไฟเบอร์สามารถดูดซับความเข้มข้นของความเค้นบางส่วนที่ปลายรอยแตกร้าว และถ่ายโอนความเค้นไปยังส่วนทั้งหมดของคอนกรีตผ่านทางเส้นใย ซึ่งจะช่วยยับยั้งการสร้างและการขยายตัวของรอยแตกร้าว

คุณสมบัติทางกลที่เพิ่มขึ้น

ข้อบกพร่องต่าง ๆ จะเกิดขึ้นระหว่างการผสมและการเทคอนกรีต เช่น ฟองอากาศจำนวนเล็กน้อยที่เกิดขึ้นระหว่างการผสมค้างอยู่ภายในคอนกรีต เมื่อฟองอากาศหายไป จะเกิดข้อบกพร่องเดิมในคอนกรีต ส่งผลให้กำลังรับแรงอัดของคอนกรีตลดลง เมื่อเติมคาร์บอนไฟเบอร์ลงในคอนกรีต คาร์บอนไฟเบอร์ที่เบาและละเอียดจะถูกกระจายแบบสุ่มในคอนกรีต และแรงยึดเหนี่ยวและแรงเสียดทานระหว่างตัวมันเองกับเมทริกซ์คอนกรีตจะเชื่อมต่อมวลรวมอย่างแน่นหนา และเนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์มีขนาดเล็ก จึงสามารถเติมเต็มรูพรุนที่เกิดจากการผสมคอนกรีต ทำให้มวลรวมหนาแน่นขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงกำลังรับแรงอัดของคอนกรีต

ผลการแกร่ง

ยิ่งคอนกรีตมีความแข็งแรงสูงเท่าใด ความเปราะก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น การเติมคาร์บอนไฟเบอร์สามารถปรับปรุงโครงสร้างที่เปราะของคอนกรีตและเพิ่มความเหนียวได้ เมื่อคอนกรีตถูกรับแรงภายนอก ข้อบกพร่องเริ่มแรกภายในคอนกรีตจะค่อยๆ ขยายตัวเป็นรอยแตกร้าว เมื่อรอยแตกมีขนาดใหญ่ คาร์บอนไฟเบอร์จะสร้างสะพานเชื่อมระหว่างรอยแตกร้าวและสามารถดูดซับความเครียดบางส่วนได้ เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่ดี ชิ้นงานทดสอบจึงยังคงขยายรอยแตกร้าวภายใต้การกระทำของแรงกด โดยขั้นแรกจะต้องเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวและแรงเสียดทานระหว่างคาร์บอนไฟเบอร์และเมทริกซ์คอนกรีต ในขั้นตอนนี้ คาร์บอนไฟเบอร์จะดูดซับพลังงานได้มาก ช่วยยืดเวลาการขยายตัวของรอยแตกร้าว ยับยั้งการขยายตัวของรอยแตกร้าว และปรับปรุงความเหนียวของคอนกรีต

ประสิทธิภาพคอนกรีตไฟเบอร์