Армований сталевим волокном бетон (SFRC) — це новий тип композитного матеріалу, який можна заливати та розпилювати, додаючи до звичайного бетону відповідну кількість короткого сталевого волокна. 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, опір вигину, опір зсуву, опір тріщинам, стійкість до втоми та високу міцність. Він застосовувався в гідравлічній інженерії, дорозі та мосту, будівництві та інших інженерних полях.

 

一．Розробка залізобетону сталевого волокна

 

Волокно -арматура бетону (FRC) - це абревіатура волокнистого бетону. Зазвичай це композит на основі цементу, що складається з цементного тіста, розчину або бетону та металевих волокон, неорганічних волокон або матеріалів, армованих органічними волокнами. Це новий будівельний матеріал, утворений рівномірним диспергуванням коротких і тонких волокон з високою міцністю на розрив, високим граничним подовженням і високою лугостійкістю в бетонній матриці. Фібра в бетоні може обмежити утворення ранніх тріщин у бетоні та подальше розширення тріщин під дією зовнішньої сили, ефективно подолати властиві дефекти, такі як низька міцність на розрив, легке розтріскування та низька стійкість бетону до втоми, а також значно покращити продуктивність непроникності, водонепроникної, морозної стійкості та захисту арматури бетону. Армований волокном бетон, особливо бетон, армований сталевим волокном, привертає все більше уваги в академічних та інженерних колах практичного машинобудування завдяки своїм чудовим характеристикам. 1907 р. Радянський експерт B п. Hekpocab почав використовувати залізний бетон з металевих волокон; У 1910 році Х. Ф. Портер опублікував звіт про дослідження бетону, армованого короткими волокнами, припускаючи, що короткі сталеві волокна повинні бути рівномірно розподілені в бетоні для зміцнення матеріалів матриці; 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.

 

二.Механізм зміцнення залізобетону сталевого волокна

 

1. Теорія 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.

 

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).

 

三．Аналіз стану розвитку сталевого волокна з бетоном

 

1.Сталевий волокно -залізний бетон.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 змішування в кожному кубічному метрі бетону на вагу. Довжина сталевого волокна повинна становити 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 руйнування та ударну стійкість бетону, і значно покращує стійкість до втоми та довговічність структури, особливо міцність може бути збільшена 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.

2. Бетон волокон. 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 композиційних матеріалів, зміцненням ефекту та механізмом зміцнення, продуктивністю проти втоми, механізмом відмови та будівельними технологіями, потрібно вивчити проблеми конструкції пропорцій суміші.

3. Бетон із наріжним сталевим волокном.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 сталевої фібри, але й уникає явища агломерації волокон у змішуванні інтегрального армованого фібробетону. 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 на вигин LSFRC більш ніж на 35% вища, ніж у звичайного бетону з такою ж пропорцією суміші, яка трохи нижча, ніж у цілісного сталевого армованого бетону. Однак LSFRC може заощадити багато матеріальних витрат, і не існує проблем складного змішування. Таким чином, LSFRC є новим матеріалом з хорошими соціально-економічними перевагами та широкими перспективами застосування, який заслуговує на популяризацію та застосування в будівництві тротуарів.

 

4.Шарувата гібридна волокна 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. Це може подолати слабкість проміжного простого бетонного шару LSFRC і запобігти потенційній загрозі безпеці після зносу поверхневого сталевого волокна. LHFRC може значно підвищити міцність на згинання бетону. Порівняно з простим бетоном його міцність на згин звичайного бетону збільшується приблизно на 20%, а порівняно з LSFRC його міцність на згин збільшується на 2,6%, але це мало впливає на модуль пружності бетону при згині. 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 міцність бетону на згин, і його індекс міцності на згин приблизно у 8 разів перевищує показник простого бетону та в 1,3 рази перевищує показник LSFRC. Більше того, завдяки різним характеристикам двох або більше волокон у LHFRC у бетоні, відповідно до інженерних потреб, позитивний гібридний ефект синтетичного волокна та сталевого волокна в бетоні може бути використаний для значного покращення пластичності, довговічності, міцності та міцності на розтріскування. , міцність на згинання та міцність на розрив матеріалу, покращують якість матеріалу та продовжують термін служби матеріалу.

——Анотація (Shanxi Architecture, т. 38, № 11, Чен Хуйкінг)