kompozitais armuotos betoninės konstrukcijos - Vilniaus Gedimino ...

68 4. Plieno plaušo ir betono sąveika
tankinimo būdas, laikas ir kiti veiksniai. Inžineriniu požiūriu priimtiniausias yra
makrolygmuo, kai nagrinėjamas visas konstrukcinis elementas. Makrolygmens bandymai
visada atliekami nustačius fibrų ir betono sąveikos dėsnius žemesniais tyrimo
lygmenimis.
4.3. Plieno plaušo ir betono sukibimas
Plieno plaušo ir betono sukibimo mechanikos parametrai iš esmės apibrėžia dispersiškai
armuotų konstrukcijų eksploatacijos efektyvumą. Sukibimas yra sudėtingas
reiškinys, apimantis cheminius, fizikinius ir mechaninius procesus. Paprastai išskiriamos
trys sukibimo dedamosios: adhezija, trintis ir mechaninis inkaravimas.
Adhezija (arba cheminis sukibimas) vadinama dviejų skirtingų medžiagų paviršinė
cheminė trauka. Plieno plaušu armuotame betone cemento matrica sudaro cheminį
ryšį su plieninėmis fibromis. Kaip minėta, šio ryšio stiprumas daugiausia priklauso
nuo sąlyčio zonos savybių. Adhezija yra sukibimo dedamoji, veikianti esant
mažiausioms slinkties reikšmėms. Mažų įtempių ir slinkties stadijoje sąlyčio zona
dar nepažeidžiama, o deformuojasi tampriai. Pasiekus tam tikrą slinkties dydį (paprastai
tai yra kelios šimtosios milimetro dalys), įvyksta trapiojo cheminio kontakto
suirtis ir adhezijos dedamoji staigiai pranyksta. Kaip bus parodyta vėliau, adhezija
didžiausią įtaką turi tiesių fibrų sąveikos su betonu procese.
Trinties dedamoji pradeda veikti suirus cheminiam ryšiui tarp fibros ir cemento
matricos. Cheminiam ryšiui suirus (suirtis įvyksta silpniausioje sąlyčio zonos dalyje),
gaunamas šiurkštus fibros ir betono sąlyčio paviršius, kuriame gali susidaryti gana
didelės trinties jėgos. Slinkčiai didėjant, vyksta šio paviršiaus pažeidimas ir nugludinimas,
todėl trintis palaipsniui mažėja.
Mechaninis inkaravimas – pati efektyviausia bendro fibros ir betono sukibimo
dedamoji, susidaranti, kai fibros mechaniškai deformuojamos: įspaudžiami rumbeliai,
užlenkiami galai, fibros susukamos ir pan. Tokiu būdu gaunama mechaninio
sukibimo dedamoji, galinti sudaryti apie 70–80 % fibros ištraukimo jėgos. Todėl
cheminis ryšys, mechaniškai deformuotose fibrose sudarantis 10–20 %, dažnai nėra
vertinamas. Fibros gali mechaniškai inkaruotis tarpusavyje, tačiau šis reiškinys vyksta
tik ypač intensyviai plieno plaušu armuotame betone, kai fibrų yra daugiau nei
10 % tūrio. Toks betonas (angl. slurry infiltrated concrete – SIFCON) gaminamas
pagal specialią gamybos technologiją ir naudojamas ypatingais atvejais. Įprastame
plieno plaušu armuotame betone, kai fibrų yra ne daugiau kaip 1,5–2 % tūrio, mechaninis
fibrų tarpusavio inkaravimasis nevertinamas.
Bendruoju atveju sukibimo įtempius sudaro šių trijų dedamųjų suma į išilginę
fibros ašį. Kai fibra tiesi, sukibimo įtempius sudaro adhezija ir trinties jėga. Kai fibra
yra mechaniškai deformuota, susidaro papildomos pasvirusių jėgų dedamosios
(4.2 pav., a). Šių jėgų projekciją į horizontaliąją ašį galima laikyti papildoma sukibimo
įtempių dedamąja.