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.

 

一．Разработване на бетон, армиран със стоманени влакна

 

Фиброармираният бетон (FRC) е съкращението на армиран с фибри бетон. 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 бетона могат да ограничат генерирането на ранни пукнатини в бетона и по-нататъшното разширяване на пукнатините под действието на външна сила, ефективно да преодолеят присъщите дефекти като ниска якост на опън, лесно напукване и лоша устойчивост на умора на бетона и значително да подобрят работата на непропускливост, водоустойчивост, устойчивост на замръзване и защита на армировката на бетона. Бетонът, подсилен с влакна, особено бетонът, подсилен с влакна, привлича все повече и повече внимание в академичните и инженерните кръгове в практическото инженерство поради превъзходното си представяне. 1907 съветски експерт B П. Hekpocab започна да използва стоманобетон с метални влакна; През 1910 г. HF Porter публикува изследователски доклад за бетон, подсилен с къси влакна, като предполага, че късите стоманени влакна трябва да бъдат равномерно диспергирани в бетона, за да се укрепят матричните материали; През 1911 г. Греъм от Съединените щати добавя стоманени влакна в обикновения 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 бетона, производствената технология на бетона 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 статия за механизма за развитие на пукнатини на бетон, ограничен от стоманени влакна, и излагат заключението, че якостта на пукнатини на армиран със стоманени влакна бетон се определя от средното разстояние на стоманените влакна, което играе ефективна роля в напрежението на опън (теория за разстоянието между влакната), като по този начин започва етапът на практическо развитие на този нов композитен материал. Досега, с популяризирането и прилагането на бетона, подсилен със стоманени влакна, поради различното разпределение на влакната в бетона, има основно четири типа: бетон, подсилен със стоманени влакна, бетон, подсилен с хибридни влакна, слоест бетон, подсилен със стоманени влакна и слоест хибриден влакна стоманобетон.

 

二.Механизъм за укрепване на стоманеното влакно стоманобетон

 

1. КОМПОЗИТНА ТЕОРИЯ НА 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.

 

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).

 

三．Анализ на състоянието на разработване на стоманен бетон, подсилен от стоманени влакна

 

1.Стоманен бетон с стоманени влакна.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 с 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.

2. Хибридни влакна бетон. 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 възгледи за непропускливостта, устойчивостта на износване, устойчивостта на удар и износване на армирания със стоманени влакна бетон и предотвратяването на ранното пластично свиване на бетона. Освен това армираният със стоманени влакна бетон има някои проблеми, като голяма доза, висока цена, ръжда и почти никаква устойчивост на спукване, причинена от пожар, което е повлияло на приложението му в различна степен. През последните години някои местни и чуждестранни учени започнаха да обръщат внимание на хибридния фибробетон (HFRC), опитвайки се да смесят влакна с различни свойства и предимства, да се учат един от друг и да играят 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. Въпреки това, по отношение на неговите различни механични свойства, особено неговата деформация от умора и увреждане от умора, закон за развитие на деформация и характеристики на повреда при статични и динамични натоварвания и циклични натоварвания с постоянна амплитуда или променлива амплитуда, оптималното количество на смесване и пропорцията на смесване на влакното, връзката между компонентите на композитните материали, ефект на укрепване и механизъм на укрепване, характеристики против умора, механизъм на повреда и технология на конструиране, Проблемите на дизайна на съотношението на сместа трябва да бъдат допълнително проучени.

3. Стоманен стоманен влакнест бетон.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 значително намалява количеството на стоманените влакна, но също така избягва феномена на агломерация на влакна при смесването на бетон, подсилен с интегрални 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 повече от 35% по-висока от тази на обикновения бетон със същото съотношение на сместа, което е малко по-ниско от това на интегралния армиран със стоманени влакна бетон. 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, който е достоен за популяризиране и приложение в строителството на тротоари.

 

4.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 обикновеният 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, подобрете качеството на материала и удължаване на експлоатационния живот на материала.

——Резюме (Shanxi Architecture, том 38, № 11, Chen Huiqing)