Stålfiberarmert betong (SFRC) er en ny type komposittmateriale som kan helles og sprayes ved å tilsette en passende mengde kort stålfiber i vanlig betong. Det har utviklet seg raskt hjemme og i utlandet de siste årene. Det overvinner manglene ved lav strekkfasthet, liten endelig forlengelse og sprø eiendom av betong. Den har utmerkede egenskaper som strekkfasthet, bøyemotstand, skjærmotstand, sprekkmotstand, utmattelsesmotstand og høy seighet. Det har blitt brukt innen hydraulisk ingeniørvitenskap, vei og bro, konstruksjon og andre ingeniørfelt.

 

一．Utvikling av stålfiberarmert betong

 

Fiberarmert betong (FRC) er forkortelsen av fiberarmert betong. Det er vanligvis en sementbasert kompositt sammensatt av sementpasta, mørtel eller betong- og metallfiber, uorganisk fiber eller organiske fiberforsterkede materialer. Det er et nytt byggemateriale dannet av jevn spredning av korte og fine fibre med høy strekkfasthet, høy ultimate forlengelse og høy alkali -motstand i betongmatrisen. Fiber i betong kan begrense generering av tidlige sprekker i betong og den ytterligere utvidelsen av sprekker under virkning av ytre kraft, overvinner effektivt de iboende feilene som lav strekkfasthet, enkel sprekker og dårlig utmattelsesmotstand for betong, og forbedrer ytelsen kraftig av ugjennomtrengelighet, vanntett, frostmotstand og forsterkningsbeskyttelse av betong. Fiberarmert betong, spesielt stålfiberarmert betong, har tiltrukket seg mer og mer oppmerksomhet i akademiske og ingeniørkretser i praktisk prosjektering på grunn av dens overlegne ytelse. 1907 Sovjetisk ekspert B п. Hekpocab begynte å bruke metallfiberarmert betong; I 1910 publiserte HF Porter en forskningsrapport om kortfiberarmert betong, noe som antydet at korte stålfibre skulle være jevnt spredt i betong for å styrke matriksmaterialer; I 1911 la Graham fra USA stålfiber til vanlig betong for å forbedre styrken og stabiliteten til betong; På 1940 -tallet hadde USA, Storbritannia, Frankrike, Tyskland, Japan og andre land gjort mye research på å bruke stålfiber for å forbedre slitasje motstand og sprekkmotstand for betong, produksjonsteknologien til stålfiberbetong og forbedre den form av stålfiber for å forbedre bindingsstyrken mellom fiber og betongmatrise; I 1963 publiserte JP Romualdi og GB Batson et papir om sprekkutviklingsmekanismen til stålfiberbegrenset betong, og la frem konklusjonen at sprekkstyrken til stålfiberarmert betong bestemmes av gjennomsnittlig avstand til stålfibre som spiller en effektiv rolle i strekkspenning (fiberavstandsteori), og starter dermed det praktiske utviklingsstadiet i dette nye komposittmaterialet. Til nå, med popularisering og påføring av stålfiberarmert betong, på grunn av den forskjellige fordelingen av fibre i betong, er det hovedsakelig fire typer: stålfiberforsterket betong, hybridfiberarmert betong, lagdelt stålfiberforsterket betong og lagdelt hybridfiber Forsterket betong.

 

二.Styrkingsmekanisme for stålfiberarmert betong

 

1.Composite Mechanics Theory. Teorien om sammensatt mekanikk er basert på teorien om kontinuerlige fiberkompositter og kombinert med distribusjonsegenskapene til stålfibre i betong. I denne teorien blir kompositter sett på som tofasekompositter med fiber som en fase og matrise som den andre fasen.

 

Fiberavstandsteori. Fiberavstandsteori, også kjent som sprekkmotstandsteori, foreslås basert på lineær elastisk bruddmekanikk. Denne teorien hevder at forsterkningseffekten av fibre bare er relatert til den jevnt distribuerte fiberavstanden (minimum avstand).

 

三．Analyse av utviklingsstatus for stålfiberarmert betong

 

1.Stålfiberarmert betong.Stålfiberarmert betong er en slags relativt ensartet og multiretningsarmert betong dannet ved å tilsette en liten mengde lite karbonstål, rustfritt stål og FRP-fibre i vanlig betong. Blandingsmengden av stålfiber er vanligvis 1% ~ 2% volum, mens 70 ~ 100 kg stålfiber blandes i hver kubikkmeter betong etter vekt. Lengden på stålfiber skal være 25 ~ 60 mm, diameteren skal være 0,25 ~ 1,25 mm, og det beste forholdet mellom lengde og diameter skal være 50 ~ 700. Sammenlignet med vanlig betong, kan den ikke bare forbedre strekken, skjær, bøyning , slitasje og sprekkmotstand, men forbedrer også bruddets seighet og påvirkningsmotstand i betong, og forbedrer utmattelsesmotstanden og holdbarheten i strukturen, spesielt seigheten kan økes med 10 ~ 20 ganger. De mekaniske egenskapene til stålfiberarmert betong og vanlig betong sammenlignes i Kina. Når innholdet av stålfiber er 15% ~ 20% og vannsementforholdet er 0,45, øker strekkfastheten med 50% ~ 70%, øker bøyestyrken med 120% ~ 180%, påvirkningsstyrken øker med 10 ~ 20 Tidene øker påvirkningsutmakingsstyrken med 15 ~ 20 ganger, bøyningenes seighet øker med 14 ~ 20 ganger, og slitestyrken er også betydelig forbedret. Derfor har stålfiberarmert betong bedre fysiske og mekaniske egenskaper enn vanlig betong.

2.Hybrid Fiber Concrete. Relevante forskningsdata viser at stålfiber ikke vesentlig fremmer trykkstyrken til betong, eller til og med reduserer den; Sammenlignet med vanlig betong er det positive og negative (øke og redusere) eller til og med mellomliggende synspunkter på ugjennomtrengelig, slitasje motstand, påvirkning og slitestyrke av stålfiberarmert betong og forebygging av tidlig plast krymping av betong. I tillegg har stålfiberarmert betong noen problemer, for eksempel stor dosering, høy pris, rust og nesten ingen motstand mot spreng forårsaket av brann, noe som har påvirket bruken av i ulik grad. De siste årene begynte noen innenlandske og utenlandske lærde å ta hensyn til hybridfiberbetong (HFRC), og prøvde å blande fibre med forskjellige egenskaper og fordeler, lære av hverandre og gi lek til den "positive hybrideffekten" på forskjellige nivåer og Lastingstrinn for å forbedre forskjellige egenskaper ved betong, for å imøtekomme behovene til forskjellige prosjekter. Imidlertid, med hensyn til dens forskjellige mekaniske egenskaper, spesielt dens utmattelsesdeformasjon og utmattelsesskader, deformasjonsutviklingslov og skadeegenskaper under statiske og dynamiske belastninger og konstant amplitude eller variabel amplitude sykliske belastninger, den optimale blandingsmengden og blandingsandelen av fiber, forholdet, forholdet, forholdet Mellom komponenter av komposittmaterialer, styrkende effekt og styrkingsmekanisme, antiutmattingsytelse, feilmekanisme og konstruksjonsteknologi, må problemene med å blande proporsjonsdesign være lenger studert.

3. Laget stålfiberarmert betong.Monolitisk fiberarmert betong er ikke lett å blande jevnt, fiberen er lett å agglomeratet, mengden fiber er stor, og kostnadene er relativt høy, noe som påvirker den brede påføringen. Gjennom et stort antall ingeniørpraksis og teoretisk forskning, foreslås en ny type stålfiberstruktur, lagstålfiberarmert betong (LSFRC). En liten mengde stålfiber er jevnt fordelt på de øvre og nedre overflatene på vegplaten, og midten er fremdeles et vanlig betonglag. Stålfiberen i LSFRC er vanligvis distribuert manuelt eller mekanisk. Stålfiberen er lang, og forholdet mellom lengdediameter er vanligvis mellom 70 ~ 120, og viser en todimensjonal fordeling. Uten å påvirke de mekaniske egenskapene, reduserer dette materialet ikke bare sterkt mengden stålfiber, men unngår også fenomenet fiber agglomerering ved blanding av integrert fiberarmert betong. I tillegg har plasseringen av stålfiberlag i betong stor innvirkning på bøyestyrken til betong. Forsterkningseffekten av stålfiberlag i bunnen av betong er den beste. Når plasseringen av stålfiberlag som beveger seg opp, avtar forsterkningseffekten betydelig. Bøyningsstyrken til LSFRC er mer enn 35% høyere enn for vanlig betong med samme blandingsandel, som er litt lavere enn for integrert stålfiberarmert betong. Imidlertid kan LSFRC spare mye materialkostnader, og det er ikke noe problem med vanskelig blanding. Derfor er LSFRC et nytt materiale med gode sosiale og økonomiske fordeler og brede applikasjonsutsikter, noe som er verdig popularisering og anvendelse i fortauskonstruksjon.

 

4.Lagvis hybridfiberbetong.Lag Hybridfiberarmert betong (LHFRC) er et sammensatt materiale dannet ved å tilsette 0,1% polypropylenfiber på grunnlag av LSFRC og distribuerer et stort antall fine og korte polypropylenfibre med høy strekkfasthet og høy ultimate forlengelse i det øvre og nedre stål Fiberbetong og den vanlige betongen i mellomlaget. Det kan overvinne svakheten ved LSFRC mellomliggende sletten betonglag og forhindre potensielle sikkerhetsfarer etter at overflaten stålfiber er utslitt. LHFRC kan forbedre bøyestyrken til betong betydelig. Sammenlignet med vanlig betong økes dens bøyestyrke av vanlig betong med omtrent 20%, og sammenlignet med LSFRC økes bøyestyrken med 2,6%, men den har liten effekt på bøyningens elastiske modul av betong. Den bøyelige elastiske modulen til LHFRC er 1,3% høyere enn for vanlig betong og 0,3% lavere enn for LSFRC. LHFRC kan også forbedre bøyningenes tøffhet betydelig, og dens bøynings -seighetsindeks er omtrent 8 ganger for vanlig betong og 1,3 ganger den for LSFRC. På grunn av den forskjellige ytelsen til to eller flere fibre i LHFRC i betong, i henhold til ingeniørbehovet, kan den positive hybrideffekten av syntetisk fiber og stålfiber i betong brukes til å forbedre duktiliteten, holdbarheten, seigheten, sprekkstyrken i stor grad , bøyestyrke og strekkfasthet i materialet, forbedrer materialkvaliteten og forlenger levetiden til materialet.

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