Szintetikus makroszálak kihúzódásának vizsgálata

A szálerősítésű betonok használata napjainkban széles körben terjed. A különböző típusú szálak viselkedésének, betonra gyakorolt hatásának vizsgálata folyamatosan zajlik. A szintetikus szálerősítésű betonokat jellemzően a gerendák törésekor mért erő – repedésmegnyílás diagram jellemző értékeivel viszonyítják egymáshoz. Ezek az értékek azonban a nagy szórás miatt nehezen használhatóak, illetve csak nagyszámú kísérleti eredmény esetén adnak elegendően pontos összehasonlítási alapot. A kísérleti eredmények nagy szórását a szálak különböző elhelyezkedése okozza.

Korábbi kutatásunkban (TDK 2015) úgy hasonlítottuk össze a különböző száltípusokkal erősített gerendákat, hogy a kísérleti és a mechanikai modell számításával felrajzolt görbék közelítésével meghatároztunk egy fiktív szálerőt. Az így meghatározott elméleti szálerő szórása jelentősen kisebb, mint az általánosan használt erő-elmozdulás értékeké, ezért jobban használható különböző típusú szálerősítések összehasonlításához.

Jelen kutatásban azt vizsgáltuk, hogy az elméleti modellünkből levezetett fiktív szálerő mennyiben tér el a terhelt gerendák szálaiban ébredő valódi szálerőtől. A szálak a betonban jellemzően nem elszakadnak, hanem kihúzódnak. A szálerő tehát nem a gyártók által megadott szakítószilárdság, hanem ennél kisebb, a kihúzódáshoz tartozó erő lesz.

A szálkihúzódási erő meghatározására a szakirodalomban található elméleti modelleket használtuk fel. Az irodalomban a lehorgonyzáshoz tartozó erőnek három szakaszát különböztetik meg: az első szakaszban a szálnak a betonmátrixon kívül eső szakasza nyúlik meg, második fázisban a mátrix és a szál közötti kémiai kötés szűnik meg, majd végül a szál a felület bordázottságának köszönhetően súrlódással kihúzódik a betonból. Az irodalomban többféle modell található, melyek az egyszerűsítések során a szálkihúzódás más-más fázisának hatását hanyagolják el. A korábbi kutatásunkban a fiktív szálerőt konstansnak feltételeztük. Célunk ezt a feltevést pontosítani, megtalálni azt a legegyszerűbb szálkihúzódási modellt, mely elegendő pontosságú és beilleszthető az elméleti modellünkbe.

A számításhoz szükséges ismeretlen adatokat kísérletek segítségével határoztuk meg. Beton gerendákba különböző szögben és bemerülési mélységben szintetikus makroszálakat helyeztünk el, majd ezeket a beton szilárdulása után anyagvizsgáló gép segítségével húztuk ki, mérve a kihúzó erő- elmozdulás értékeket.

A kísérlet eredménye megmutatja, hogy a szálak lehorgonyzódásának hossza, erővel bezárt szöge milyen mértékben befolyásolja az egyes szálakban fellépő tényleges szálerőt. Így vizsgálható az irodalomban található elméleti modellek alkalmazhatósága, és ezzel együtt az is, hogy ez az érték alkalmas-e a különböző szálerősítések összehasonlítására.

szerző

• 
  Tóth Mária
  Építészmérnöki mesterképzési szak osztatlan
  egységes, osztatlan képzés

konzulensek

• 
  Dr. Pluzsik Anikó
  adjunktus, Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék
• 
  Juhász Károly Péter
  tanársegéd, Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék