Ган шилэн арматуртай бетон (SFRC) нь ердийн бетонд зохих хэмжээний богино ган шилэн нэмж цутгаж, шүршиж болох шинэ төрлийн нийлмэл материал юм. Энэ нь сүүлийн жилүүдэд дотоод болон гадаадад хурдацтай хөгжиж байна. Энэ нь бетоны бага суналтын бат бэх, бага эцсийн суналт, хэврэг шинж чанарын дутагдлыг даван туулдаг. Энэ нь суналтын бат бэх, нугаралтын эсэргүүцэл, зүсэлтийн эсэргүүцэл, хагарлын эсэргүүцэл, ядрах эсэргүүцэл, өндөр хатуулаг зэрэг маш сайн шинж чанартай. Үүнийг гидравлик инженерчлэл, зам гүүр, барилга байгууламж болон бусад инженерийн салбарт ашиглаж ирсэн.

 

一（.Ган шилэн арматуртай бетон бүтээх

 

Шилэн арматуртай бетон (ШББ) нь шилэн арматуртай бетоны товчлол юм. Энэ нь ихэвчлэн цементэн зуурмаг, зуурмаг эсвэл бетон болон металл шилэн, органик бус шилэн эсвэл органик шилэн арматуртай материалаас бүрдсэн цементэн суурьтай нийлмэл материал юм. Энэ нь бетон матрицад өндөр суналтын бат бэх, өндөр эцсийн суналт, өндөр шүлтийн эсэргүүцэлтэй богино болон нарийн ширхэгтэй шилэнүүдийг жигд тарааж үүссэн шинэ барилгын материал юм. Бетон дахь шилэн нь бетонд эрт үеийн ан цав үүсэх, гадны хүчний нөлөөн дор ан цав үүсэхийг хязгаарлаж, бетоны суналтын бат бэх бага, амархан хагарах, ядрах эсэргүүцэл муу зэрэг төрөлхийн согогийг үр дүнтэй даван туулж, бетоны ус нэвтэрдэггүй, ус нэвтэрдэггүй, хяруунд тэсвэртэй, арматурын хамгаалалтын гүйцэтгэлийг эрс сайжруулдаг. Шилэн арматуртай бетон, ялангуяа ган шилэн арматуртай бетон нь дээд зэргийн гүйцэтгэлийнхээ ачаар практик инженерийн чиглэлээр эрдэм шинжилгээний болон инженерийн хүрээлэлд улам бүр анхаарал татаж байна. 1907 онд Зөвлөлтийн мэргэжилтэн Б.П.Хекпокаб металл шилэн арматуртай бетон ашиглаж эхэлсэн; 1910 онд Х.Ф.Портер богино шилэн арматуртай бетоны талаарх судалгааны тайланг нийтэлж, матриц материалыг бэхжүүлэхийн тулд богино ган ширхэгийг бетонд жигд тараах хэрэгтэй гэж үзсэн; 1911 онд АНУ-ын Грэм бетоны бат бөх, тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд ердийн бетонд ган ширхэг нэмж оруулсан; 1940-өөд он гэхэд АНУ, Их Британи, Франц, Герман, Япон болон бусад орнууд бетоны элэгдэлд тэсвэртэй байдал, хагарлын эсэргүүцлийг сайжруулахын тулд ган ширхэгийг ашиглах, ган ширхэгтэй бетон үйлдвэрлэх технологи, ширхэг ба бетоны матрицын хоорондох холбооны бат бөх чанарыг сайжруулахын тулд ган ширхэгийн хэлбэрийг сайжруулах талаар олон судалгаа хийсэн; 1963 онд Ж.П.Ромуалди, Г.Б.Батсон нар ган ширхэгтэй хязгаарлагдмал бетоны хагарал үүсэх механизмын талаар өгүүлэл нийтэлж, ган ширхэгтэй арматурын хагарлын бат бэх нь суналтын стресст (шилэн зайны онол) үр дүнтэй үүрэг гүйцэтгэдэг ган ширхэгийн дундаж зайгаар тодорхойлогддог гэсэн дүгнэлтийг дэвшүүлж, улмаар энэхүү шинэ нийлмэл материалын практик хөгжлийн үе шатыг эхлүүлсэн. Өнөөг хүртэл ган ширхэгтэй арматурын бетоныг түгээн дэлгэрүүлж, хэрэглэснээр бетон дахь ширхэгийн тархалт өөр өөр байдаг тул голчлон дөрвөн төрөл байдаг: ган ширхэгтэй арматурын бетон, эрлийз ширхэгтэй арматурын бетон, давхаргатай ган ширхэгтэй арматурын бетон, давхаргатай эрлийз ширхэгтэй арматурын бетон.

 

二.Ган шилэн төмөр бетон бэхжүүлэх механизм

 

1. Нийлмэл механикийн онол. Нийлмэл механикийн онол нь тасралтгүй шилэн нийлмэл материалын онол дээр үндэслэсэн бөгөөд бетон дахь ган ширхэгийн тархалтын шинж чанаруудтай хослуулсан. Энэ онолд нийлмэл материалыг нэг фаз нь шилэн, нөгөө фаз нь матриц болох хоёр фазын нийлмэл материал гэж үздэг.

 

Шилэн кабелийн зайны онол. Шилэн кабелийн зайны онолыг хагарлын эсэргүүцлийн онол гэгддэг бөгөөд үүнийг шугаман уян харимхай хугарлын механик дээр үндэслэн санал болгосон. Энэхүү онол нь шилэн кабелийн арматурын нөлөө нь зөвхөн жигд тархсан шилэн кабелийн зайтай (хамгийн бага зай) холбоотой гэж үздэг.

 

三.Ган шилэн төмөр бетоны хөгжлийн төлөв байдлын шинжилгээ

 

1.Ган шилэн арматуртай бетон.Ган шилэн арматуртай бетон нь ердийн бетонд бага хэмжээний бага нүүрстөрөгчийн ган, зэвэрдэггүй ган, FRP ширхэгийг нэмж хийсэн харьцангуй жигд, олон чиглэлтэй арматуртай бетон юм. Ган ширхэгийн холих хэмжээ нь ерөнхийдөө эзэлхүүний 1% ~ 2% байдаг бол бетоны куб метр тутамд жингийн хувьд 70 ~ 100кг ган ширхэгийг холино. Ган ширхэгийн урт нь 25 ~ 60мм, диаметр нь 0.25 ~ 1.25мм, урт ба диаметрийн хамгийн сайн харьцаа нь 50 ~ 700 байх ёстой. Энгийн бетонтой харьцуулахад энэ нь зөвхөн суналт, зүсэлт, нугалалт, элэгдэл, хагарлын эсэргүүцлийг сайжруулаад зогсохгүй бетоны хугарал, цохилтын эсэргүүцлийг эрс нэмэгдүүлж, бүтцийн ядрах эсэргүүцэл, бат бөх чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулж, ялангуяа хатуулгийг 10 ~ 20 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой. Ган шилэн арматуртай бетон болон ердийн бетоны механик шинж чанарыг Хятадад харьцуулсан болно. Ган ширхэгийн агууламж 15% ~ 20%, усны цементийн харьцаа 0.45 байхад суналтын бат бэх 50% ~ 70% -аар, гулзайлтын бат бэх 120% ~ 180% -аар, цохилтын бат бэх 10 ~ 20 дахин, цохилтын ядралын бат бэх 15 ~ 20 дахин, гулзайлтын бат бэх 14 ~ 20 дахин нэмэгдэж, элэгдэлд тэсвэртэй байдал мэдэгдэхүйц сайжирдаг. Тиймээс ган ширхэгийн арматуртай бетон нь энгийн бетоноос илүү сайн физик, механик шинж чанартай байдаг.

2. Холимог шилэн бетон. Холбогдох судалгааны мэдээллээс харахад ган ширхэг нь бетоны шахалтын бат бэхийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэггүй, эсвэл бүр бууруулдаггүй; Энгийн бетонтой харьцуулахад ган ширхэгтэй арматурын ус нэвтрүүлдэггүй байдал, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, цохилт, элэгдэлд тэсвэртэй байдал, бетоны эрт хуванцар агшилтаас урьдчилан сэргийлэх талаар эерэг ба сөрөг (нэмэгдэх ба буурах) эсвэл завсрын үзэл бодол байдаг. Үүнээс гадна ган ширхэгтэй арматур нь их хэмжээний тун, өндөр үнэ, зэврэлт, галын улмаас дэлбэрэлтэд бараг тэсвэртэй биш зэрэг зарим асуудалтай тулгардаг бөгөөд энэ нь түүний хэрэглээнд янз бүрийн түвшинд нөлөөлсөн. Сүүлийн жилүүдэд дотоодын болон гадаадын зарим эрдэмтэд эрлийз ширхэгтэй бетон (HFRC)-д анхаарлаа хандуулж, өөр өөр шинж чанар, давуу талтай ширхэгүүдийг хольж, бие биенээсээ суралцаж, янз бүрийн түвшин, ачааллын үе шатанд "эерэг эрлийз нөлөө"-г ашиглан бетоны янз бүрийн шинж чанарыг сайжруулж, янз бүрийн төслүүдийн хэрэгцээг хангахыг хичээж байна. Гэсэн хэдий ч түүний янз бүрийн механик шинж чанарууд, ялангуяа ядаргааны деформаци ба ядаргааны гэмтэл, статик ба динамик ачаалал болон тогтмол далайц эсвэл хувьсах далайцтай циклийн ачааллын дор деформацийн хөгжлийн хууль ба гэмтлийн шинж чанарууд, шилэн эсийн оновчтой холих хэмжээ ба холих хувь, нийлмэл материалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондын хамаарал, бэхжүүлэх нөлөө ба бэхжүүлэх механизм, ядаргааны эсрэг гүйцэтгэл, эвдрэлийн механизм болон барилгын технологийн талаар авч үзвэл хольцын харьцааны дизайны асуудлыг цаашид судлах шаардлагатай байна.

3. Давхарласан ган шилэн арматуртай бетон.Цул шилэн арматуртай бетоныг жигд холиход хялбар биш, шилэн нь бөөгнөрөхөд хялбар, шилэн хэмжээ их, өртөг харьцангуй өндөр байдаг нь түүний өргөн хэрэглээнд нөлөөлдөг. Олон тооны инженерийн дадлага, онолын судалгаагаар ган шилэн бүтэц болох давхаргат ган шилэн арматуртай бетон (LSFRC)-ийн шинэ төрлийг санал болгож байна. Замын хавтангийн дээд ба доод гадаргуу дээр бага хэмжээний ган шилэн жигд тархсан бөгөөд дунд хэсэг нь энгийн бетон давхарга хэвээр байна. LSFRC дахь ган шилэнийг ерөнхийдөө гараар эсвэл механикаар тараадаг. Ган шилэн нь урт бөгөөд уртын диаметрийн харьцаа нь ерөнхийдөө 70 ~ 120 хооронд байдаг бөгөөд энэ нь хоёр хэмжээст тархалтыг харуулж байна. Механик шинж чанарт нөлөөлөхгүйгээр энэ материал нь ган шилэн хэмжээг ихээхэн бууруулаад зогсохгүй, нэгдмэл шилэн арматуртай бетоныг холих үед шилэн бөөгнөрөл үүсэхээс зайлсхийдэг. Үүнээс гадна, бетон дахь ган шилэн давхаргын байрлал нь бетоны гулзайлтын бат бэх байдалд ихээхэн нөлөөлдөг. Бетоны ёроолд ган шилэн давхаргын арматурын нөлөө хамгийн сайн байдаг. Ган ширхэгийн давхаргын байрлал дээшлэх тусам арматурын нөлөө мэдэгдэхүйц буурдаг. LSFRC-ийн гулзайлтын бат бэх нь ижил хольцын харьцаатай энгийн бетоноос 35%-иас илүү өндөр бөгөөд энэ нь ган ширхэгийн арматуртай бетоноос арай бага юм. Гэсэн хэдий ч LSFRC нь материалын зардлыг ихээхэн хэмнэж чаддаг бөгөөд холиход хэцүү асуудал гарахгүй. Тиймээс LSFRC нь нийгэм, эдийн засгийн сайн ашиг тустай, өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй шинэ материал бөгөөд хучилтын барилгын ажилд түгээмэл хэрэглэгдэх, хэрэглэхэд тохиромжтой.

 

4.Давхарласан эрлийз шилэн бетон.Давхар эрлийз шилэн арматуртай бетон (LHFRC) нь LSFRC-ийн үндсэн дээр 0.1% полипропилен шилэн нэмж, дээд ба доод ган шилэн бетон болон дунд давхаргад энгийн бетонд өндөр суналтын бат бэх, өндөр эцсийн суналттай олон тооны нарийн ба богино полипропилен шилэнийг жигд тарааж үүссэн нийлмэл материал юм. Энэ нь LSFRC завсрын энгийн бетон давхаргын сул талыг даван туулж, гадаргуугийн ган шилэн элэгдлийн дараа гарч болзошгүй аюулгүй байдлын аюулаас урьдчилан сэргийлэх боломжтой. LHFRC нь бетоны гулзайлтын бат бэхийг мэдэгдэхүйц сайжруулж чадна. Энгийн бетонтой харьцуулахад энгийн бетоны гулзайлтын бат бэх нь ойролцоогоор 20% -иар, LSFRC-тэй харьцуулахад гулзайлтын бат бэх нь 2.6% -иар нэмэгдсэн боловч бетоны гулзайлтын уян модульд бага нөлөө үзүүлдэг. LHFRC-ийн гулзайлтын уян модуль нь энгийн бетоноос 1.3% -иар өндөр, LSFRC-ээс 0.3% -иар бага байна. LHFRC нь бетоны гулзайлтын бат бөх чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулж чаддаг бөгөөд түүний гулзайлтын бат бөх чанарын индекс нь энгийн бетоныхоос 8 дахин, LSFRC-ээс 1.3 дахин их байдаг. Түүнчлэн, инженерийн хэрэгцээний дагуу бетонд LHFRC-д агуулагдах хоёр ба түүнээс дээш ширхэгийн гүйцэтгэл өөр өөр байдаг тул бетонд агуулагдах синтетик ширхэг болон ган ширхэгийн эерэг эрлийз нөлөөг ашиглан материалын уян хатан чанар, бат бөх чанар, хатуулаг, хагарлын бат бэх, гулзайлтын бат бэх, суналтын бат бэхийг эрс сайжруулж, материалын чанарыг сайжруулж, ашиглалтын хугацааг уртасгаж болно.

——Хураангуй (Шанси архитектур, 38-р боть, №11, Чен Хуйкин)