Стоманеното влакнесто бетон (SFRC) е нов тип композитен материал, който може да се излее и пръска чрез добавяне на подходящо количество къси стоманени влакна в обикновен бетон. Той се развива бързо у дома и в чужбина през последните години. Той преодолява недостатъците на ниската якост на опън, малкото крайно удължаване и крехкото свойство на бетона. Той има отлични свойства като якост на опън, устойчивост на огъване, устойчивост на срязване, устойчивост на пукнатина, устойчивост на умора и висока здравина. Прилага се в хидравлично инженерство, пътни и мостове, строителство и други инженерни полета.
1. Разработване на стоманени влакна, подсилена с бетон
Бетонен бетон с влакна (FRC) е съкращението на бетона, подсилена с влакна. Обикновено е композит на циментова на основата, съставен от циментова паста, хоросан или бетон и метални влакна, неорганични влакна или подсилени с органични влакна материали. Това е нов строителен материал, образуван от равномерно диспергиране на къси и фини влакна с висока якост на опън, високо крайно удължение и висока алкална устойчивост в бетонната матрица. Фибрите в бетон могат да ограничат генерирането на ранни пукнатини в бетон и по -нататъшното разширяване на пукнатините под действието на външната сила, ефективно да преодолеят присъщите дефекти като ниска якост на опън, лесно напукване и лоша устойчивост на умора на бетон и значително подобряване на работата на непроницаемост, водоустойчив, устойчивост на замръзване и защита от армировка на бетон. Бетонът, подсилен от влакната, особено стоманеният бетон, подсилен от стоманени влакна, привлича все повече и повече внимание в академичните и инженерните кръгове в практическото инженерство поради превъзходните си показатели. 1907 г. съветски експерт b P. Hekpocab започна да използва бетон с метални влакна; През 1910 г. HF Porter публикува изследователски доклад за бетон с къси влакна, което предполага, че късите стоманени влакна трябва да бъдат равномерно разпръснати в бетон, за да се укрепят матричните материали; През 1911 г. Греъм от Съединените щати добавя стоманени влакна в обикновен бетон, за да подобри здравината и стабилността на бетона; До 40 -те години на миналия век Съединените щати, Великобритания, Франция, Германия, Япония и други страни са направили много изследвания за използването на стоманени влакна за подобряване на устойчивостта на износване и устойчивост на пукнатини на бетон, производствената технология на бетон от стоманени влакна и подобряване форма на стоманени влакна за подобряване на якостта на свързване между влакната и бетонната матрица; През 1963 г. JP Romualdi и GB Batson публикуват хартия за механизма за развитие на пукнатини от бетон, ограничен от стоманени влакна, и постави извода, че якостта на пукнатина на стоманените влакна бетон се определя от средното разстояние на стоманените влакна, което играе ефективна роля В напрежението на опън (теория на разстоянието на фибри), като по този начин започва практическия етап на развитие на този нов композитен материал. Досега, с популяризирането и прилагането на стоманен бетон, подсилен от стоманени влакна, поради различното разпределение на влакната в бетон, има главно четири вида: стоманени влакна, бетон, хибридни влакна, подсилени от стоманени влакна и слоести хибридни фибри стоманобетон.
2. Механизъм за укрепване на стоманеното влакно стоманобетон
(1) Теория на композитната механика. Теорията на композитната механика се основава на теорията на композитите с непрекъснати влакна и се комбинира с характеристиките на разпределение на стоманените влакна в бетон. В тази теория композитите се считат за двуфазни композити с влакна като една фаза и матрица като другата фаза.
(2) Теория на разстоянието на фибри. Теорията на разстоянието на фибри, известна още като теория за устойчивост на пукнатина, е предложена въз основа на линейна механика на еластична фрактура. Тази теория твърди, че ефектът на подсилване на влакната е свързан само с равномерно разпределеното разстояние между влакната (минимално разстояние).
3. Анализ на състоянието на разработка на стоманени влакна, подсилен от бетон
1. Бетон, подсилен от стомани. Стоманеното влакно стоманобетон е вид сравнително равномерен и многопосочен армиран бетон, образуван чрез добавяне на малко количество нисковъглеродна стомана, неръждаема стомана и FRP влакна в обикновен бетон. Количеството на смесване на стоманените влакна обикновено е 1% ~ 2% обем, докато 70 ~ 100 кг стоманени влакна се смесват във всеки кубичен метър бетон по тегло. Дължината на стоманеното влакно трябва да бъде 25 ~ 60 мм, диаметърът трябва да бъде 0,25 ~ 1,25 мм, а най -доброто съотношение на дължината към диаметъра трябва да бъде 50 ~ 700. В сравнение с обикновения бетон, той не само може да подобри опън, срязване, огъване , устойчивост на износване и пукнатина, но също така значително засилват издръжливостта на счупването и устойчивостта на удар на бетона и значително подобряват устойчивостта на умора и издръжливостта на структурата, особено здравината може да се увеличи от 10 ~ 20 пъти. Механичните свойства на стоманеното влакно стоманобетон и обикновеният бетон се сравняват в Китай. Когато съдържанието на стоманени влакна е 15% ~ 20%, а коефициентът на воден цимент е 0,45, якостта на опън се увеличава с 50% ~ 70%, якостта на гъвкавост се увеличава с 120% ~ 180%, якостта на удара се увеличава с 10 ~ 20 Време, силата на умора на удара се увеличава с 15 ~ 20 пъти, гъвкавостта се увеличава с 14 ~ 20 пъти, а устойчивостта на износване също се подобрява значително. Следователно бетонът, подсилен от стоманени влакна, има по -добри физически и механични свойства от обикновения бетон.
4. Бетон от хибридни влакна
Съответните данни за изследването показват, че стоманените влакна не насърчават значително якостта на натиск на бетона или дори го намаляват; В сравнение с обикновения бетон, има положителни и отрицателни (увеличаване и намаляване) или дори междинни гледки към непроницаемостта, устойчивост на износване, устойчивост на въздействие и износване на стоманеното влакно, подсилено от бетон и предотвратяване на ранното пластмасово свиване на бетона. В допълнение, стоманеният бетон, подсилен от стоманени влакна, има някои проблеми, като голяма доза, висока цена, ръжда и почти никаква устойчивост на спукване, причинена от пожар, което се отрази на прилагането му в различна степен. През последните години някои домашни и чуждестранни учени започнаха да обръщат внимание на хибридните влакнести бетон (HFRC), опитвайки се да смесват влакна с различни свойства и предимства, да се учат един от друг и да дават игра на „положителния хибриден ефект“ на различни нива и Зареждащи етапи за подобряване на различни свойства на бетона, така че да задоволят нуждите на различни проекти. По отношение на различните му механични свойства обаче, особено нейната деформация на умората и увреждане на умората, закон за развитие на деформация и характеристики на щетите при статични и динамични натоварвания и постоянна амплитуда или променлива амплитуда циклични натоварвания, оптималното количество смесване и пропорция на смесване на фибри, връзката Между компонентите на композитните материали, укрепващия ефект и механизма за укрепване, производителността на умората, механизма на отказ и строителната технология, проблемите на дизайна на пропорцията на сместа трябва да бъдат допълнителни учи.
5. бетон с слоести стоманени влакна
Бетонът, подсилен от монолитни влакна, не е лесен за смесване равномерно, влакното е лесно за агломерат, количеството влакна е голямо, а цената е сравнително висока, което засяга широкото му приложение. Чрез голям брой инженерна практика и теоретични изследвания се предлага нов тип стоманена конструкция от стоманени влакна, бетон с стоманени влакна (LSFRC). Малко количество стоманени влакна е равномерно разпределено върху горната и долната повърхност на пътната плоча, а средата все още е обикновен бетонен слой. Стоманеното влакно в LSFRC обикновено се разпределя ръчно или механично. Стоманеното влакно е дълго, а съотношението на диаметъра на дължината обикновено е между 70 ~ 120, което показва двуизмерно разпределение. Без да засяга механичните свойства, този материал не само намалява значително количеството стоманени влакна, но също така избягва явлението агломерация на влакната при смесване на интегрален бетон, подсилен от влакна. В допълнение, позицията на слоя от стоманени влакна в бетон има голямо влияние върху якостта на гъвкавост на бетона. Ефектът на армировката на слоя от стоманени влакна в дъното на бетона е най -добрият. С позицията на слоя от стоманени влакна се движи нагоре, ефектът на армировката намалява значително. Якостта на огъване на LSFRC е с повече от 35% по -висока от тази на обикновения бетон със същата пропорция на сместа, която е малко по -ниска от тази на стоманената стоманена влакна от стоманени влакна. Въпреки това, LSFRC може да спести много материални разходи и няма проблем с трудното смесване. Следователно LSFRC е нов материал с добри социални и икономически ползи и широки перспективи за приложение, което е достойно за популяризиране и приложение в строителството на тротоара.
6. слоесто хибридни влакна бетон
Бетонът, подсилен от хибридни влакна на слоя (LHFRC), е композитен материал, образуван чрез добавяне на 0,1% полипропиленово влакно въз основа на LSFRC и равномерно разпределяне бетон от влакна и обикновения бетон в средния слой. Той може да преодолее слабостта на междинния бетонен слой на LSFRC и да предотврати потенциалните опасности за безопасност след износване на повърхностното стоманено влакно. LHFRC може значително да подобри якостта на гъвкавост на бетона. В сравнение с обикновения бетон, неговата гъвкава якост на обикновения бетон се увеличава с около 20%и в сравнение с LSFRC, якостта му на гъвкавост се увеличава с 2,6%, но има малък ефект върху гъвкавия еластичен модул на бетона. Флефурният еластичен модул на LHFRC е с 1,3% по -висок от този на обикновения бетон и 0,3% по -нисък от този на LSFRC. LHFRC също може значително да повиши гъвкавата здравина на бетона, а неговият индекс на гъвкавост на ярка е около 8 пъти по -голям от този на обикновения бетон и 1,3 пъти по -голям от този на LSFRC. Освен това, поради различните характеристики на две или повече влакна в LHFRC в бетон, според инженерните нужди, положителният хибриден ефект на синтетичните влакна и стоманените влакна в бетона може да се използва за значително подобряване на пластичността, издръжливостта, здравината, якостта на пукнатината , Силата на огъване и якостта на опън на материала, подобряване на качеството на материала и удължаване на експлоатационния живот на материала.
—— Absctry (Shanxi Architecture, том 38, № 11, Chen Huiqing)
Време за публикация: 24 август-2022