Stålfiberarmerad betong (SFRC) är en ny typ av kompositmaterial som kan hällas och sprayas genom att lägga till en lämplig mängd kort stålfiber i vanlig betong. Det har utvecklats snabbt hemma och utomlands de senaste åren. Den övervinner bristerna med låg draghållfasthet, liten ultimat förlängning och spröd egendom hos betong. Den har utmärkta egenskaper såsom draghållfasthet, böjmotstånd, skjuvmotstånd, sprickmotstånd, trötthetsmotstånd och hög seghet. Det har tillämpats inom hydraulisk teknik, väg och bro, konstruktion och andra ingenjörsfält.
1. Utveckling av stålfiberarmerad betong
Fiberarmerad betong (FRC) är förkortningen av fiberarmerad betong. Det är vanligtvis en cementbaserad komposit som består av cementpasta, murbruk eller betong- och metallfiber, oorganisk fiber eller organisk fiberarmerad material. Det är ett nytt byggnadsmaterial som bildas av enhetligt spridande korta och fina fibrer med hög draghållfasthet, hög ultimat förlängning och hög alkali -motstånd i betongmatrisen. Fiber i betong kan begränsa genereringen av tidiga sprickor i betong och ytterligare utvidgning av sprickor under verkan av yttre kraft, övervinna effektivt de inneboende defekterna såsom låg draghållfasthet, enkel sprickor och dålig trötthetsresistens hos betong och förbättra prestandan kraftigt av ogenomtränglighet, vattentät, frostmotstånd och förstärkning av betong. Fiberarmerad betong, särskilt stålfiberarmerad betong, har väckt mer och mer uppmärksamhet i akademiska och tekniska kretsar i praktisk teknik på grund av dess överlägsna prestanda. 1907 Sovjetisk expert B п. Hekpocab började använda metallfiberarmerad betong; 1910 publicerade HF Porter en forskningsrapport om kort fiberarmerad betong, vilket tyder på att korta stålfibrer skulle vara jämnt spridda i betong för att stärka matrismaterial; 1911 tilllade Graham i USA stålfiber i vanlig betong för att förbättra styrkan och stabiliteten hos betong; Vid 1940 -talet hade USA, Storbritannien, Frankrike, Tyskland, Japan och andra länder gjort mycket forskning om att använda stålfiber för att förbättra slitmotståndet och sprickmotståndet hos betong, tillverkningstekniken för stålfiberbetong och förbättra form av stålfiber för att förbättra bindningsstyrkan mellan fiber och betongmatris; 1963 publicerade JP Romualdi och GB Batson ett papper om sprickutvecklingsmekanismen för stålfiberbegränsad betong och framförde slutsatsen att sprickstyrkan hos stålfiberförstärkad betong bestäms av det genomsnittliga avståndet för stålfibrer som spelar en effektiv roll I dragspänning (fiberavståndsteori) och därmed startar det praktiska utvecklingsstadiet för detta nya kompositmaterial. Hittills, med popularisering och applicering av stålfiberarmerad betong, på grund av den olika fördelningen av fibrer i betong, finns det huvudsakligen fyra typer: stålfiberarmerad betong, hybridfiberarmerad betong, skiktad stålarmerad betong och skiktad hybridfiberfiber armerad betong.
2. Förstärkningsmekanism för stålfiberarmerad betong
(1) Composite Mechanics Theory. Teorin om kompositmekanik är baserad på teorin om kontinuerliga fiberkompositer och kombineras med fördelningsegenskaperna för stålfibrer i betong. I denna teori betraktas kompositer som tvåfaskompositer med fiber som en fas och matris som den andra fasen.
(2) Fiberavståndsteori. Fiberavståndsteori, även känd som Crack Resistance Theory, föreslås baserat på linjär elastisk frakturmekanik. Denna teori anser att förstärkningseffekten av fibrer endast är relaterad till det jämnt fördelade fiberavståndet (minimalt avstånd).
3. Analys av utvecklingsstatus för stålfiberarmerad betong
1. STEEL FIBRE -armerad betong. Stålfiberarmerad betong är en slags relativt enhetlig och multiriktningsarmerad betong som bildas genom att tillsätta en liten mängd lågkolstål, rostfritt stål och FRP-fibrer i vanlig betong. Blandningsmängden stålfiber är i allmänhet 1% ~ 2% i volym, medan 70 ~ 100 kg stålfiber blandas i varje kubikmeter betong i vikt. Längden på stålfiber bör vara 25 ~ 60 mm, diametern bör vara 0,25 ~ 1,25 mm, och det bästa förhållandet mellan längd till diameter bör vara 50 ~ 700. Jämfört med vanlig betong kan det inte bara förbättra drag, skjuvning, böjning , slit- och sprickmotstånd, men förbättrar också kraftigt frakturens seghet och slagmotstånd hos betong, och förbättrar strukturens utmattningsmotstånd och hållbarhet, särskilt segheten kan ökas med 10 ~ 20 gånger. De mekaniska egenskaperna hos stålfiberarmerad betong och vanlig betong jämförs i Kina. När innehållet i stålfiber är 15% ~ 20% och vattencementförhållandet är 0,45, ökar draghållfastheten med 50% ~ 70% ökar böjhållfastheten med 120% ~ 180%, påverkningsstyrkan ökar med 10 ~ 20 Tiderna ökar påverkan trötthetsstyrkan med 15 ~ 20 gånger, böjningens seghet ökar med 14 ~ 20 gånger och slitmotståndet förbättras också avsevärt. Därför har stålfiberarmerad betong bättre fysiska och mekaniska egenskaper än vanlig betong.
4. Hybridfiberbetong
Relevanta forskningsdata visar att stålfiber inte signifikant främjar betongens tryckhållfasthet eller till och med minska dem; Jämfört med vanlig betong finns det positiva och negativa (ökning och minskning) eller till och med mellanliggande vyer över ogenomtränglighet, slitmotstånd, påverkan och slitmotstånd hos stålfiberarmerad betong och förebyggande av tidig plastkrympning av betong. Dessutom har stålfiberarmerad betong vissa problem, såsom stor dos, högt pris, rost och nästan inget motstånd mot brast orsakad av eld, vilket har påverkat dess tillämpning i varierande grad. Under de senaste åren började vissa inhemska och utländska forskare uppmärksamma hybridfiberbetong (HFRC), försöka blanda fibrer med olika egenskaper och fördelar, lära av varandra och ge spel till "positiva hybrideffekten" på olika nivåer och Laddningssteg för att förbättra olika egenskaper hos betong för att tillgodose behoven i olika projekt. Men med avseende på dess olika mekaniska egenskaper, särskilt dess trötthetsdeformation och trötthetsskador, deformationsutvecklingslag och skadoregenskaper under statiska och dynamiska belastningar och konstant amplitud eller variabel amplitudcykliska belastningar, den optimala blandningsmängden och blandningsandelen av fiber, förhållandet och förhållandet Mellan kompositmaterial, stärkande effekt och förstärkande mekanism, anti -trötthetsprestanda, misslyckande mekanism och konstruktionsteknik, måste problemen med mixeportdesign vara längre studerade.
5. Skiktad stålfiberarmerad betong
Monolitisk fiberarmerad betong är inte lätt att blanda jämnt, fibern är lätt att agglomerat, mängden fiber är stor och kostnaden är relativt hög, vilket påverkar dess breda tillämpning. Genom ett stort antal tekniska praxis och teoretisk forskning föreslås en ny typ av stålfiberstruktur, skiktstålfiberarmerad betong (LSFRC). En liten mängd stålfiber fördelas jämnt på de övre och nedre ytorna på vägplattan, och mitten är fortfarande ett vanligt betongskikt. Stålfiber i LSFRC distribueras vanligtvis manuellt eller mekaniskt. Stålfiberen är lång, och längden diameterförhållandet är i allmänhet mellan 70 ~ 120, vilket visar en tvådimensionell fördelning. Utan att påverka de mekaniska egenskaperna minskar detta material inte bara mängden stålfiber, utan undviker också fenomenet fiberagglomeration vid blandningen av integrerad fiberarmerad betong. Dessutom har positionen för stålfiberskikt i betong en stor inverkan på betongens böjhållfasthet. Förstärkningseffekten av stålfiberskikt längst ner i betong är den bästa. När positionen för stålfiberskiktet rör sig upp minskar förstärkningseffekten avsevärt. LSFRC: s böjhållfasthet är mer än 35% högre än för vanlig betong med samma blandning, vilket är något lägre än för integrerad stålfiberarmerad betong. LSFRC kan dock spara mycket materiella kostnader, och det finns inga problem med svår blandning. Därför är LSFRC ett nytt material med goda sociala och ekonomiska fördelar och breda tillämpningsutsikter, som är värt popularisering och tillämpning vid trottoarkonstruktion.
6. Skiktad hybridfiberbetong
Skikthybridfiberarmerad betong (LHFRC) är ett sammansatt material bildat genom tillsats av 0,1% polypropylenfiber på basis av LSFRC och jämnt fördelar ett stort antal fina och korta polypropenfibrer med hög draghållfasthet och hög ultimat förlängning i övre och nedre stål Fiberbetong och den vanliga betongen i mittskiktet. Det kan övervinna svagheten i LSFRC mellanliggande vanligt betongskikt och förhindra de potentiella säkerhetsriskerna efter att ytstålfiber är sliten. LHFRC kan förbättra betongens böjhållfasthet. Jämfört med vanlig betong ökas dess böjhållfasthet hos vanlig betong med cirka 20%, och jämfört med LSFRC ökas dess böjhållfasthet med 2,6%, men den har liten effekt på den böjande elastiska modulen för betong. Den flexurala elastiska modulen för LHFRC är 1,3% högre än för vanlig betong och 0,3% lägre än för LSFRC. LHFRC kan också avsevärt förbättra den böjningssjukheten hos betong, och dess böjningsindex är ungefär 8 gånger den för vanlig betong och 1,3 gånger den för LSFRC. På grund av olika prestanda hos två eller flera fibrer i LHFRC i betong, enligt de tekniska behoven, kan dessutom den positiva hybrideffekten av syntetisk fiber och stålfiber i betong användas för att förbättra duktiliteten, hållbarheten, segheten, sprickstyrkan , böjhållfasthet och draghållfasthet hos materialet, förbättrar materialets kvalitet och förlänger materialets livslängd.
—— Abstract (Shanxi Architecture, vol. 38, nr 11, Chen Huiqing)
Inläggstid: aug-24-2022