Бетон із армованого сталевого волокна (SFRC) - це новий тип композитного матеріалу, який можна вилити та розпорошувати, додавши відповідну кількість короткого сталевого волокна в звичайний бетон. Останніми роками він швидко розвивався вдома та за кордоном. Він долає недоліки низької міцності на розрив, невелике остаточне подовження та крихке майно бетону. Він має чудові властивості, такі як міцність на розрив, стійкість до згинання, стійкість до зсуву, стійкість до тріщин, стійкість до втоми та висока міцність. Він застосовувався в гідравлічній інженерії, дорозі та мосту, будівництві та інших інженерних полях.
1. Розробка бетону з арматури сталевих волокон
Волокно -арматура бетону (FRC) - це абревіатура волокнистого бетону. Зазвичай це композит на основі цементу, що складається з цементної пасти, розчину або бетону та металевих волокон, неорганічних волокон або органічних волокон. Це новий будівельний матеріал, утворений рівномірно диспергуванням коротких і тонких волокон з високою міцністю на розрив, високим остаточним подовженням та високою стійкістю до лугу в бетонній матриці. Волокна в бетоні може обмежувати генерацію ранніх тріщин у бетоні та подальше розширення тріщин під дією зовнішньої сили, ефективно подолав притаманні дефекти, такі як низька міцність на розрив, легка розтріскування та погана втома стійкості до бетону та значно покращують продуктивність непроникності, водонепроникної, морозної стійкості та захисту арматури бетону. Бетон з волокон, особливо бетонний бетон, привертав все більше уваги в академічних та інженерних колах в практичній інженерії через свої чудові показники. 1907 р. Радянський експерт B п. Hekpocab почав використовувати залізний бетон з металевих волокон; У 1910 році HF Porter опублікував звіт про дослідження про арматуру короткого волокна, що дозволяє припустити, що короткі сталеві волокна повинні бути рівномірно дисперговані в бетоні для зміцнення матричних матеріалів; У 1911 році Грем із США додав сталеве волокно в звичайний бетон для поліпшення міцності та стабільності бетону; До 40 -х років США, Британія, Франція, Німеччина, Японія та інші країни провели багато досліджень щодо використання сталевого волокна для поліпшення стійкості до зносу та стійкості до тріщини бетону, виробничої технології бетону сталевого волокна та покращення форма сталевого волокна для поліпшення міцності на зв’язок між волокном та бетонною матрицею; У 1963 році JP Romualdi та GB Batson опублікували документ про механізм розвитку тріщин сталевого волокна, обмеженого бетоном, і висловив висновок, що міцність тріщини сталевого волоконного бетону визначається середнім відстані сталевих волокон, що відіграє ефективну роль У напрузі на розрив (теорія відстані волокон), тим самим починаючи практичну стадію розвитку цього нового композиційного матеріалу. На сьогоднішній день, з популяризацією та застосуванням бетону сталевого волокна, завдяки різному розподілу волокон у бетоні, в основному є чотири типи: бетон з арматури сталевого волокна, гібридне арматура бетону, шаруватом сталевим волокном арматура та шаруватого гібридного волокна Залізний бетон.
2. Механізм зміцнення залізобетону сталевого волокна
(1) Теорія складеної механіки. Теорія композитної механіки заснована на теорії безперервних волоконних композитів і поєднується з характеристиками розподілу сталевих волокон у бетоні. У цій теорії композити розглядаються як двофазні композити з волокном як одна фаза та матриця, як інша фаза.
(2) Теорія відстані волокон. Теорія відстані волокон, також відома як теорія опору тріщини, пропонується на основі лінійної механіки еластичного руйнування. Ця теорія стверджує, що ефект арматури волокон пов'язаний лише з рівномірно розподіленим інтервалом волокон (мінімальний інтервал).
3. Аналіз стану розвитку сталевого волокна залізобетону
1. Стимульно -волокно -арматура бетону. Бетонний бетон сталевого волокна-це різновид відносно рівномірного та багатонаправленого залізобетону, утвореного шляхом додавання невеликої кількості низької вуглецевої сталі, нержавіючої сталі та волокна FRP у звичайний бетон. Кількість змішування сталевого волокна, як правило, становить 1% ~ 2% на об'єм, тоді як сталеве волокно 70 ~ 100 кг змішується в кожному кубічному метрі бетону за вагою. Довжина сталевого волокна повинна бути 25 ~ 60 мм, діаметр повинен бути 0,25 ~ 1,25 мм, а найкраще співвідношення довжини до діаметра має бути 50 ~ 700. Порівняно зі звичайним бетоном, це може не тільки покращити розрив, зсув, згин , стійкість до зносу та тріщини, але також значно підвищує міцність на перелом і ударну стійкість бетону, і значно покращує стійкість до втоми та довговічність структури, особливо міцність можна збільшити на 10 ~ 20 разів. У Китаї порівнюються механічні властивості залізобетону та звичайного бетону. Коли вміст сталевого волокна становить 15% ~ 20%, а коефіцієнт водного цементу - 0,45, міцність на розрив збільшується на 50% ~ 70%, міцність на згинання збільшується на 120% ~ 180%, міцність удару збільшується на 10 ~ 20 Часи сильна втома втоми збільшується на 15 ~ 20 разів, згинальна в'язкість збільшується на 14 ~ 20 разів, а стійкість до зносу також значно покращується. Тому бетонний бетон сталевого волокна має кращі фізичні та механічні властивості, ніж звичайний бетон.
4. Гібридне волокно бетон
Відповідні дані досліджень показують, що сталеве волокно суттєво не сприяє міцності на стиск бетону або навіть зменшує його; Порівняно з простим бетоном, існують позитивні та негативні (збільшуються та зменшуються) або навіть проміжні погляди на непроникність, стійкість до зносу, вплив та зношування бетону з армованого сталевого волокна та запобігання ранній пластиковій усадці бетону. Крім того, бетон сталевого волокна має деякі проблеми, такі як велика дозування, висока ціна, іржа і майже не стійкість до вибуху, спричиненої вогнем, що вплинуло на його застосування в різній мірі. В останні роки деякі внутрішні та іноземні вчені почали звертати увагу на гібридне волокно -бетон (HFRC), намагаючись змішати волокна з різними властивостями та перевагами, вчитися один у одного та дати гру "позитивний гібридний ефект" на різних рівнях і Стадії завантаження для покращення різних властивостей бетону, щоб задовольнити потреби різних проектів. Однак, що стосується різних його механічних властивостей, особливо його деформації втоми та пошкодження втоми, закону про розвиток деформації та характеристики пошкоджень за статичними та динамічними навантаженнями та постійною амплітудною або змінною амплітудною циклічною навантаженням, оптимальної кількості змішування та змішування пропорції волокна, відношення Між компонентами композитних матеріалів, зміцненням ефекту та механізмом зміцнення, продуктивністю проти втоми, механізмом відмови та будівельними технологіями, проблемами конструкції пропорції суміші Потрібно далі вивчити.
5. шаруватим бетоном сталевого волокна
Бетон монолітного волокна нелегко змішувати рівномірно, волокно легко агломерувати, кількість клітковини велика, а вартість відносно висока, що впливає на його широке застосування. Завдяки великій кількості інженерних практик та теоретичних досліджень пропонується новий тип сталевої структури, шаруватого бетону сталевого волокна (LSFRC). Невелика кількість сталевого волокна рівномірно розподіляється на верхній та нижній поверхнях дорожньої плити, а середина все ще є звичайним бетонним шаром. Сталеве волокно в LSFRC, як правило, розподіляється вручну або механічно. Сталеве волокно довге, а співвідношення діаметра довжини, як правило, становить 70 ~ 120, що показує двовимірний розподіл. Не впливаючи на механічні властивості, цей матеріал не тільки значно зменшує кількість сталевого волокна, але й уникає явища агломерації волокон при змішуванні бетону з інтегрального волокна. Крім того, положення шару сталевого волокна в бетоні має великий вплив на міцність на згинання бетону. Найкращий ефект арматури сталевого волокна на дні бетону. З положенням шару сталевого волокна, що рухається вгору, ефект арматури значно зменшується. Міцність згинання LSFRC більше на 35% більша, ніж у звичайного бетону з тією ж пропорцією суміші, яка трохи нижча, ніж у бетону із залізобетону з інтегрального сталевого волокна. Однак LSFRC може заощадити багато матеріальних витрат, і не існує проблем складного змішування. Тому LSFRC - це новий матеріал з хорошими соціальними та економічними вигодами та широкими перспективами застосування, який гідний популяризації та застосування в будівництві тротуару.
6. шаруватиме гібридне волокно бетон
Шар -гібридне волокно -арматурний бетон (LHFRC) - це композитний матеріал, утворений за рахунок додавання 0,1% поліпропіленових волокна на основі LSFRC і рівномірно розподіляючи велику кількість тонких і коротких поліпропіленових волокон з високою міцністю на розтяг та високою кінцевою виливанням у верхній і нижній сталі сталі волоконний бетон і звичайний бетон у середньому шарі. Він може подолати слабкість проміжного бетонного шару LSFRC та запобігти потенційній небезпеці безпеки після зносу поверхневої сталевої волокна. LHFRC може значно підвищити міцність на згинання бетону. Порівняно з простим бетоном, його згинальна міцність звичайного бетону збільшується приблизно на 20%, і порівняно з LSFRC, його згинальна міцність збільшується на 2,6%, але це мало впливає на модуль згинальної пружності бетону. Модуль згинальної пружності LHFRC на 1,3% вище, ніж у звичайного бетону і на 0,3% нижчий, ніж у LSFRC. LHFRC також може значно підвищити згинальну міцність бетону, а його показник згинальної міцності приблизно в 8 разів більше, ніж у звичайному бетоні, і в 1,3 рази перевищує LSFRC. Більше того, завдяки різній продуктивності двох або більше волокон у LHFRC в бетоні, згідно з інженерними потребами, позитивний гібридний ефект синтетичного волокна та сталевих волокон у бетоні може бути використаний для значного поліпшення пластичності, довговічності, міцності, тріщини , міцність на згинання та міцність на розрив матеріалу, покращують якість матеріалу та продовжують термін служби матеріалу.
- - АБСТРАКТ (Шансі Архітектура, т. 38, № 11, Чен Хуйкінг)
Час посади: 24-2022 серпня