Betonul armat din fibră de oțel (SFRC) este un nou tip de material compozit care poate fi turnat și pulverizat prin adăugarea unei cantități adecvate de fibre scurte de oțel în beton obișnuit. S -a dezvoltat rapid acasă și în străinătate în ultimii ani. Acesta depășește deficiențele de rezistență scăzută la tracțiune, alungire finală mică și proprietăți fragile de beton. Are proprietăți excelente, cum ar fi rezistența la tracțiune, rezistența la îndoire, rezistența la forfecare, rezistența la fisură, rezistența la oboseală și rezistența ridicată. Acesta a fost aplicat în inginerie hidraulică, drum și pod, construcții și alte câmpuri de inginerie.

 

一．Dezvoltarea betonului armat cu fibre din oțel

 

Betonul armat cu fibre (FRC) este prescurtarea betonului armat cu fibre. De obicei, este un compozit pe bază de ciment, compus din pastă de ciment, mortar sau beton și fibră de metal, fibre anorganice sau materiale armate cu fibră organică. Este un nou material de construcție format prin dispersarea uniformă a fibrelor scurte și fine, cu o rezistență ridicată la tracțiune, alungire finală ridicată și rezistență la alcalin ridicată în matricea de beton. Fibra din beton poate limita generarea de fisuri timpurii în beton și extinderea ulterioară a fisurilor sub acțiunea forței externe, depășesc eficient defectele inerente, cum ar fi rezistența scăzută la tracțiune, fisurarea ușoară și rezistența slabă a oboselii de beton și îmbunătățesc mult performanța performanței de impermeabilitate, impermeabil, rezistență la îngheț și protecție de armare a betonului. Betonul armat cu fibre, în special betonul armat cu fibre din oțel, a atras din ce în ce mai multă atenție în cercurile academice și inginerești în inginerie practică din cauza performanței sale superioare. 1907 Expert sovietic B п. Hekpocab a început să folosească beton armat cu fibre metalice; În 1910, HF Porter a publicat un raport de cercetare privind betonul armat cu fibre scurte, ceea ce sugerează că fibrele scurte de oțel ar trebui să fie dispersate uniform în beton pentru a consolida materialele matrice; În 1911, Graham din Statele Unite a adăugat fibre de oțel în beton obișnuit pentru a îmbunătăți rezistența și stabilitatea betonului; Până în anii ’40, Statele Unite, Marea Britanie, Franța, Germania, Japonia și alte țări au făcut o mulțime de cercetări cu privire la utilizarea fibrei de oțel pentru a îmbunătăți rezistența la uzură și rezistența la fisuri a betonului, tehnologia de fabricație a betonului din fibră de oțel și îmbunătățirea celei forma fibrei de oțel pentru a îmbunătăți rezistența de legătură între fibre și matrice de beton; În 1963, JP Romualdi și GB Batson au publicat o lucrare despre mecanismul de dezvoltare a fisurilor din betonul limitat din fibră de oțel și au dat concluzia că rezistența la fisură a betonului armat din fibră de oțel este determinată de distanța medie a fibrelor de oțel care joacă un rol eficient În stresul de tracțiune (teoria distanției fibrelor), începând astfel etapa de dezvoltare practică a acestui nou material compus. Până în prezent, odată cu popularizarea și aplicarea betonului armat din fibră de oțel, datorită distribuției diferite a fibrelor din beton, există în principal patru tipuri: beton armat din fibră de oțel, beton armat cu fibră hibrid, beton armat din fibră din oțel strat beton armat.

 

二.Mecanismul de întărire a betonului armat din fibră de oțel

 

1. Teoria mecanicii de compunere. Teoria mecanicii compozite se bazează pe teoria compozitelor cu fibre continue și combinată cu caracteristicile de distribuție ale fibrelor de oțel din beton. În această teorie, compozitele sunt considerate compozite în două faze cu fibre ca o fază și matrice ca cealaltă fază.

 

Teoria distanței de fibre. Teoria distanței de fibre, cunoscută și sub denumirea de teoria rezistenței la fisuri, este propusă pe baza mecanicii liniare a fracturii elastice. Această teorie susține că efectul de întărire a fibrelor este legat doar de distanța de fibre distribuite uniform (distanțare minimă).

 

三．Analiză privind starea dezvoltării din beton armat din fibră de oțel

 

1.Beton armat din fibră de oțel.Betonul armat din fibră de oțel este un fel de beton armat relativ uniform și multidirecțional format prin adăugarea unei cantități mici de oțel cu conținut scăzut de carbon, oțel inoxidabil și fibre FRP în beton obișnuit. Cantitatea de amestecare a fibrei de oțel este, în general, 1% ~ 2% în volum, în timp ce 70 ~ 100 kg fibră de oțel este amestecată în fiecare metru cubic de beton în greutate. Lungimea fibrei de oțel trebuie să fie de 25 ~ 60mm, diametrul trebuie să fie de 0,25 ~ 1,25 mm, iar cel mai bun raport de lungime la diametru ar trebui să fie de 50 ~ 700. În comparație cu betonul obișnuit, nu poate îmbunătăți doar tracțiunea, forfecarea, forfecarea, îndoirea, îndoirea , rezistența la uzură și fisuri, dar, de asemenea, sporiți foarte mult duritatea fracturii și rezistența la impact a betonului și îmbunătățiți semnificativ rezistența la oboseală și durabilitatea structurii, în special duritatea poate fi crescută cu 10 ~ De 20 de ori. Proprietățile mecanice ale betonului armat din fibră de oțel și betonul obișnuit sunt comparate în China. Când conținutul de fibre de oțel este de 15% ~ 20%, iar raportul de ciment al apei este de 0,45, rezistența la tracțiune crește cu 50% ~ 70%, rezistența la flexie crește cu 120% ~ 180%, rezistența la impact crește cu 10 ~ 20 Timpuri, puterea de oboseală a impactului crește de 15 ~ 20 de ori, duritatea flexifică crește de 14 ~ 20 de ori, iar rezistența la uzură este, de asemenea, îmbunătățită semnificativ. Prin urmare, betonul armat din fibră de oțel are proprietăți fizice și mecanice mai bune decât betonul simplu.

2. Beton de fibre hibrid. Datele de cercetare relevante arată că fibra de oțel nu promovează în mod semnificativ rezistența la compresiune a betonului sau chiar o reduc; În comparație cu betonul simplu, există vederi pozitive și negative (creștere și scădere) sau chiar intermediare asupra impermeabilității, rezistenței la uzură, impactului și rezistenței la uzură a betonului armat din fibră de oțel și prevenirea contracției precoce din plastic a betonului. În plus, betonul armat cu fibre din oțel are unele probleme, cum ar fi doza mare, preț ridicat, rugină și aproape nicio rezistență la explozie cauzată de foc, ceea ce a afectat aplicarea sa la diferite grade. În ultimii ani, unii savanți interni și străini au început să acorde atenție concretului de fibre hibride (HFRC), încercând să amestece fibre cu proprietăți și avantaje diferite, să învețe unul de la celălalt și să se joace la „efectul hibrid pozitiv” la diferite niveluri și Etape de încărcare pentru a îmbunătăți diverse proprietăți de beton, astfel încât să răspundă nevoilor diferitelor proiecte. Cu toate acestea, în ceea ce privește diferitele sale proprietăți mecanice, în special deformarea oboselii și deteriorarea oboselii, Legea dezvoltării deformării și caracteristicile daunelor sub sarcini statice și dinamice și amplitudine constantă sau încărcături ciclice de amplitudine variabilă, cantitatea optimă de amestecare și amestecarea proporției de fibre, relația de relație Între componentele materialelor compozite, efectul de întărire și mecanismul de întărire, performanța anti -oboseală, mecanismul de eșec și tehnologia de construcție, problemele de proiectare a proporției de amestec necesită pentru a fi studiat în continuare.

3. Beton armat cu fibre din oțel.Betonul armat cu fibre monolitice nu este ușor de amestecat uniform, fibra este ușor de aglomerat, cantitatea de fibre este mare, iar costul este relativ mare, ceea ce afectează aplicarea sa largă. Printr -un număr mare de practici inginerești și cercetări teoretice, este propus un nou tip de structură de fibre de oțel, beton armat cu fibră de oțel (LSFRC). O cantitate mică de fibre de oțel este distribuită uniform pe suprafețele superioare și inferioare ale plăcii rutiere, iar mijlocul este încă un strat de beton simplu. Fibra de oțel din LSFRC este în general distribuită manual sau mecanic. Fibra de oțel este lungă, iar raportul diametrului lungimii este, în general, cuprins între 70 ~ 120, prezentând o distribuție bidimensională. Fără a afecta proprietățile mecanice, acest material nu numai că reduce foarte mult cantitatea de fibre de oțel, dar evită și fenomenul aglomerării fibrelor în amestecarea betonului armat cu fibre integrale. În plus, poziția stratului de fibre de oțel din beton are un impact mare asupra rezistenței la flexie a betonului. Efectul de armare al stratului de fibre de oțel din partea de jos a betonului este cel mai bun. Odată cu poziția stratului de fibre de oțel care se ridică în sus, efectul de întărire scade semnificativ. Rezistența la flexie a LSFRC este mai mare de 35% mai mare decât cea a betonului simplu cu aceeași proporție de amestec, care este puțin mai mică decât cea a betonului armat cu fibră de oțel integral. Cu toate acestea, LSFRC poate economisi o mulțime de costuri materiale și nu există nicio problemă de amestecare dificilă. Prin urmare, LSFRC este un material nou, cu beneficii sociale și economice bune și perspective largi de aplicare, care este demnă de popularizare și aplicare în construcția trotuarului.

 

4.Beton cu fibră hibridă stratificată.Betonul armat cu fibre hibrid de strat (LHFRC) este un material compus format prin adăugarea de 0,1% fibre de polipropilenă pe baza LSFRC și distribuirea uniformă a unui număr mare de fibre de polipropilenă fină și scurtă, cu o rezistență ridicată la tracțiune și o alungire ridicată în mare și cu oțel superior și inferior, cu oțel superior și cu oțel inferior Beton de fibre și beton simplu din stratul din mijloc. Poate depăși slăbiciunea stratului de beton simplu intermediar LSFRC și poate preveni pericolele potențiale de siguranță după ce fibra de oțel de suprafață este uzată. LHFRC poate îmbunătăți semnificativ rezistența la flexie a betonului. În comparație cu betonul simplu, rezistența sa la flexie a betonului simplu este crescută cu aproximativ 20%, iar în comparație cu LSFRC, rezistența sa la flexie este crescută cu 2,6%, dar are un efect redus asupra modulului elastic flexibil al betonului. Modulul elastic flexibil al LHFRC este cu 1,3% mai mare decât cel al betonului simplu și cu 0,3% mai mic decât cel al LSFRC. LHFRC poate îmbunătăți în mod semnificativ și rezistența la flexie a betonului, iar indicele său de rezistență la flexie este de aproximativ 8 ori mai mare decât cel de beton simplu și de 1,3 ori mai mare decât LSFRC. Mai mult decât atât, datorită performanței diferite a două sau mai multe fibre din LHFRC în beton, în funcție de nevoile de inginerie, efectul hibrid pozitiv al fibrei sintetice și fibrei de oțel din beton poate fi utilizat pentru a îmbunătăți mult ductilitatea, durabilitatea, rezistența, rezistența la fisură , rezistența la flexie și rezistența la tracțiune a materialului, îmbunătățiți calitatea materialului și prelungiți durata de viață a materialului.

———Rezumat (Shanxi Architecture, vol. 38, nr. 11, Chen Huiqing)