Stålfiberarmert betong (SFRC) er en ny type komposittmateriale som kan støpes og sprøytes ved å tilsette en passende mengde kort stålfiber i vanlig betong. Den har utviklet seg raskt i inn- og utland de siste årene. Den overvinner manglene med lav strekkfasthet, liten endelig forlengelse og sprø egenskap til betong. Den har utmerkede egenskaper som strekkfasthet, bøyemotstand, skjærmotstand, sprekkmotstand, tretthetsbestandighet og høy seighet. Det har blitt brukt i hydraulikkteknikk, vei og bro, konstruksjon og andre tekniske felt.

 

一.Utvikling av stålfiberarmert betong

 

Fiberarmert betong (FRC) er forkortelsen for fiberarmert betong. Det er vanligvis en sementbasert kompositt som består av sementpasta, mørtel eller betong og metallfiber, uorganisk fiber eller organiske fiberarmerte materialer. Det er et nytt byggemateriale dannet ved jevnt å spre korte og fine fibre med høy strekkfasthet, høy ultimat forlengelse og høy alkalimotstand i betongmatrisen. Fiber i betong kan begrense generering av tidlige sprekker i betong og ytterligere utvidelse av sprekker under påvirkning av ytre kraft, effektivt overvinne de iboende defektene som lav strekkfasthet, lett sprekkdannelse og dårlig utmattelsesmotstand til betong, og forbedre ytelsen betydelig. av ugjennomtrengelighet, vanntetthet, frostbestandighet og armeringsbeskyttelse av betong. Fiberarmert betong, spesielt stålfiberarmert betong, har tiltrukket seg mer og mer oppmerksomhet i akademiske og ingeniørkretser innen praktisk ingeniørfag på grunn av sin overlegne ytelse. 1907 sovjetisk ekspert B П. Hekpocab begynte å bruke metallfiberarmert betong; I 1910 publiserte HF Porter en forskningsrapport om kortfiberarmert betong, som antydet at korte stålfibre burde være jevnt fordelt i betong for å styrke matrisematerialer; I 1911 la Graham fra USA til stålfiber i vanlig betong for å forbedre styrken og stabiliteten til betongen; På 1940-tallet hadde USA, Storbritannia, Frankrike, Tyskland, Japan og andre land forsket mye på bruk av stålfiber for å forbedre slitestyrken og sprekkmotstanden til betong, produksjonsteknologien til stålfiberbetong og forbedre form av stålfiber for å forbedre bindingsstyrken mellom fiber og betongmatrise; I 1963 publiserte JP romualdi og GB Batson en artikkel om sprekkutviklingsmekanismen til stålfiberbegrenset betong, og la frem konklusjonen om at sprekkstyrken til stålfiberarmert betong bestemmes av den gjennomsnittlige avstanden mellom stålfibre som spiller en effektiv rolle i strekkspenning (fiberavstandsteori), og starter dermed det praktiske utviklingsstadiet av dette nye komposittmaterialet. Til nå, med populariseringen og anvendelsen av stålfiberarmert betong, på grunn av ulik distribusjon av fibre i betong, er det hovedsakelig fire typer: stålfiberarmert betong, hybridfiberarmert betong, lagdelt stålfiberarmert betong og lagdelt hybridfiber armert betong.

 

二.Forsterkningsmekanisme av stålfiberarmert betong

 

1.Komposittmekanikkteori. Teorien om komposittmekanikk er basert på teorien om kontinuerlige fiberkompositter og kombinert med fordelingsegenskapene til stålfibre i betong. I denne teorien betraktes kompositter som to-fase kompositter med fiber som en fase og matrise som den andre fasen.

 

Fiberavstandsteori. Fiberavstandsteori, også kjent som sprekkmotstandsteori, er foreslått basert på lineær elastisk bruddmekanikk. Denne teorien hevder at forsterkningseffekten til fibre kun er relatert til den jevnt fordelte fiberavstanden (minimumsavstand).

 

三.Analyse av utviklingsstatus for stålfiberarmert betong

 

1.Stålfiberarmert betong.Stålfiberarmert betong er en slags relativt jevn og flerveis armert betong dannet ved å tilsette en liten mengde lavkarbonstål, rustfritt stål og FRP-fibre i vanlig betong. Blandingsmengden av stålfiber er vanligvis 1% ~ 2% i volum, mens 70 ~ 100 kg stålfiber er blandet 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 det ikke bare forbedre strekk, skjæring, bøying , slitasje- og sprekkmotstand, men forbedrer også bruddseigheten og slagfastheten til betong, og forbedrer tretthetsbestandigheten og holdbarheten til strukturen betydelig, 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 strekkstyrken med 50% ~ 70%, bøyestyrken øker med 120% ~ 180%, slagstyrken øker med 10 ~ 20 ganger øker slagtretthetsstyrken med 15 ~ 20 ganger, bøyningsseigheten øker med 14 ~ 20 ganger, og slitestyrken er også betydelig forbedret. Derfor har stålfiberarmert betong bedre fysiske og mekaniske egenskaper enn vanlig betong.

2.Hybridfiberbetong. Relevante forskningsdata viser at stålfiber ikke i vesentlig grad fremmer trykkfastheten til betong, eller til og med reduserer den; Sammenlignet med vanlig betong er det positive og negative (økning og reduksjon) eller til og med mellomliggende synspunkter på ugjennomtrengelighet, slitestyrke, slag- og slitestyrke til stålfiberarmert betong og forebygging av tidlig plastisk krymping av betong. I tillegg har stålfiberarmert betong noen problemer, som stor dosering, høy pris, rust og nesten ingen motstand mot sprengning forårsaket av brann, noe som har påvirket påføringen i varierende grad. De siste årene har noen innenlandske og utenlandske forskere begynt å ta hensyn til hybridfiberbetong (HFRC), og forsøkte å blande fibre med forskjellige egenskaper og fordeler, lære av hverandre og gi spill til den "positive hybrideffekten" på forskjellige nivåer og lastetrinn for å forbedre ulike egenskaper til betong, for å møte behovene til ulike prosjekter. Men med hensyn til dens forskjellige mekaniske egenskaper, spesielt dens utmattelsesdeformasjon og utmattelsesskade, deformasjonsutviklingsloven og skadekarakteristikker under statiske og dynamiske belastninger og konstant amplitude eller variabel amplitude sykliske belastninger, den optimale blandingsmengden og blandingsandelen av fiber, forholdet mellom komponenter av komposittmaterialer, forsterkende effekt og forsterkende mekanisme, anti-tretthetsytelse, sviktmekanisme og konstruksjonsteknologi. Problemene med design av blandingsforhold må studeres videre.

3. Lagdelt stålfiberarmert betong.Monolittisk fiberarmert betong er ikke lett å blande jevnt, fiberen er lett å agglomerere, mengden fiber er stor, og kostnadene er relativt høye, noe som påvirker den brede anvendelsen. Gjennom et stort antall ingeniørpraksis og teoretisk forskning foreslås en ny type stålfiberstruktur, lagstålfiberarmert betong (LSFRC). En liten mengde stålfiber er jevnt fordelt på øvre og nedre flater av veghellen, og midten er fortsatt et vanlig betonglag. Stålfiberen i LSFRC distribueres vanligvis manuelt eller mekanisk. Stålfiberen er lang, og lengdediameterforholdet er vanligvis mellom 70 ~ 120, noe som viser en todimensjonal fordeling. Uten å påvirke de mekaniske egenskapene, reduserer dette materialet ikke bare mengden stålfiber i stor grad, men unngår også fenomenet fiberagglomerering ved blanding av integrert fiberarmert betong. I tillegg har plasseringen av stålfiberlag i betong stor innvirkning på betongens bøyefasthet. Forsterkningseffekten av stålfiberlag i bunnen av betong er best. Når posisjonen til stålfiberlaget beveger seg opp, reduseres forsterkningseffekten betydelig. Bøyestyrken til LSFRC er mer enn 35 % høyere enn for vanlig betong med samme blandingsandel, noe 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 bruksmuligheter, som er verdig popularisering og anvendelse i fortaubygging.

 

4.Lagdelt hybridfiberbetong.Laghybridfiberarmert betong (LHFRC) er et komposittmateriale dannet ved å tilsette 0,1 % polypropylenfiber på basis av LSFRC og jevnt fordele et stort antall fine og korte polypropylenfibre med høy strekkfasthet og høy ultimat forlengelse i det øvre og nedre stålet. fiberbetong og slettbetongen i mellomsjiktet. Det kan overvinne svakheten til LSFRC mellomliggende vanlig betonglag og forhindre potensielle sikkerhetsfarer etter at overflatestålfiberen er utslitt. LHFRC kan forbedre bøyestyrken til betong betydelig. Sammenlignet med vanlig betong økes bøyestyrken til vanlig betong med ca. 20 %, og sammenlignet med LSFRC økes bøyestyrken med 2,6 %, men den har liten effekt på betongens bøyelastisitetsmodul. Den elastiske bøyemodulen til LHFRC er 1,3 % høyere enn for vanlig betong og 0,3 % lavere enn for LSFRC. LHFRC kan også forbedre bøyningsseigheten til betong betydelig, og bøyningsseighetens indeks er omtrent 8 ganger den 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 tekniske behov, kan den positive hybrideffekten av syntetisk fiber og stålfiber i betong brukes til å forbedre duktiliteten, holdbarheten, seigheten, sprekkstyrken. , bøyestyrke og strekkstyrke til materialet, forbedrer materialkvaliteten og forlenger materialets levetid.

——Abstrakt (Shanxi-arkitektur, vol. 38, nr. 11, Chen Huiqing)