Stålfiberforstærket beton (SFRC) er en ny type sammensat materiale, der kan hældes og sprøjtes ved at tilføje en passende mængde kort stålfiber i almindelig beton. Det har udviklet sig hurtigt hjemme og i udlandet i de senere år. Det overvinder manglerne ved lav trækstyrke, lille ultimativ forlængelse og sprød egenskab ved beton. Det har fremragende egenskaber såsom trækstyrke, bøjningsmodstand, forskydningsresistens, revnerbestandighed, træthedsmodstand og høj sejhed. Det er blevet anvendt inden for hydraulisk teknik, vej og bro, konstruktion og andre ingeniørfelter.

 

一．Udvikling af stålfiberarmeret beton

 

Fiberarmeret beton (FRC) er forkortelsen af ​​fiberarmeret beton. Det er normalt en cementbaseret sammensat sammensat af cementpasta, mørtel eller beton- og metalfiber, uorganisk fiber eller organiske fiberforstærkede materialer. Det er et nyt byggemateriale dannet ved ensartet spredning af korte og fine fibre med høj trækstyrke, høj ultimativ forlængelse og høj alkali -resistens i betonmatrixen. Fiber i beton kan begrænse genereringen af ​​tidlige revner i beton og den yderligere ekspansion af revner under handlingen af ​​ekstern kraft, overvinde effektivt de iboende defekter, såsom lav trækstyrke, let revner og dårlig træthedsmodstand af beton og forbedre ydeevnen i høj grad. af uigennemtrængelighed, vandtæt, frostbestandighed og forstærkningsbeskyttelse af beton. Fiberarmeret beton, især stålfiberarmeret beton, har tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed i akademiske og ingeniørkredse i praktisk teknik på grund af dens overlegne ydelse. 1907 Sovjet -ekspert B п. Hekpocab begyndte at bruge metalfiberarmeret beton; I 1910 offentliggjorde HF Porter en forskningsrapport om kort fiberforstærket beton, hvilket antydede, at korte stålfibre skulle spredes jævnt i beton for at styrke matrixmaterialer; I 1911 tilføjede Graham fra De Forenede Stater stålfiber til almindelig beton for at forbedre styrken og stabiliteten af ​​beton; I 1940'erne havde De Forenede Stater, Storbritannien, Frankrig, Tyskland, Japan og andre lande foretaget en masse research om at bruge stålfiber til at forbedre slidmodstanden og knækresistensen af ​​beton, fremstillingsteknologien til stålfiberbeton og forbedre det Formen af ​​stålfiber for at forbedre bindingsstyrken mellem fiber og betonmatrix; I 1963 offentliggjorde JP Romualdi og GB Batson et papir om knækudviklingsmekanismen for stålfiber indesluttet beton, og fremførte konklusionen om, at knækstyrken af ​​stålfiberforstærket beton bestemmes af den gennemsnitlige afstand af stålfibre, der spiller en effektiv rolle I trækspænding (fiberafstandsteori), der således starter det praktiske udviklingsstadium for dette nye sammensatte materiale. Indtil nu med popularisering og påføring af stålfiberforstærket beton på grund af den forskellige fordeling af fibre i beton er der hovedsageligt fire typer: stålfiberforstærket beton, hybridfiberforstærket beton, lagdelt stålfiberforstærket beton og lagdelt hybridfiber fiber Forstærket beton.

 

二.Styrke mekanismen for stålfiberarmeret beton

 

1.Composite Mechanics Theory. Teorien om sammensat mekanik er baseret på teorien om kontinuerlige fiberkompositter og kombineret med fordelingskarakteristika for stålfibre i beton. I denne teori betragtes kompositter som to-fase-kompositter med fiber som en fase og matrix som den anden fase.

 

Fiberafstandsteori. Fiberafstandsteori, også kendt som crack -resistensteori, foreslås baseret på lineær elastisk brudmekanik. Denne teori hævder, at forstærkningseffekten af ​​fibre kun er relateret til den ensartede fordelte fiberafstand (minimum afstand).

 

三．Analyse af udviklingsstatus for stålfiberarmeret beton

 

1.Stålfiberforstærket beton.Stålfiberforstærket beton er en slags relativt ensartet og flerretningsforstærket beton dannet ved tilsætning af en lille mængde lavt kulstofstål, rustfrit stål og FRP-fibre i almindelig beton. Blandingsmængden af ​​stålfiber er generelt 1% ~ 2% i volumen, mens 70 ~ 100 kg stålfiber blandes i hver kubikmeter beton efter vægt. Længden af ​​stålfiber skal være 25 ~ 60 mm, diameteren skal være 0,25 ~ 1,25 mm, og det bedste forhold mellem længde og diameter skal være 50 ~ 700. Sammenlignet med almindelig beton kan den ikke kun forbedre træk, forskydning, bøjning, bøjning , slid- og revnestandsmodstand, men også øge brødets sejhed og påvirkningsmodstand af beton og forbedrer strukturens modstand og holdbarhed markant, især sejheden kan øges markant, især sejheden kan øges med 10 ~ 20 gange. De mekaniske egenskaber ved stålfiberarmeret beton og almindelig beton sammenlignes i Kina. Når indholdet af stålfiber er 15% ~ 20%, og vandcementforholdet er 0,45, stiger trækstyrken med 50% ~ 70%, stiger bøjningsstyrken med 120% ~ 180%, slagstyrken stiger med 10 ~ 20 Tiderne øges virkningens træthedsstyrke med 15 ~ 20 gange, den bøjningssejhed øges med 14 ~ 20 gange, og slidmodstanden forbedres også markant. Derfor har stålfiberforstærket beton bedre fysiske og mekaniske egenskaber end almindelig beton.

2.Hybrid fiberbeton. Relevante forskningsdata viser, at stålfiber ikke markant fremmer trykstyrken af ​​beton eller endda reducerer dem; Sammenlignet med almindelig beton er der positive og negative (stigning og fald) eller endda mellemliggende synspunkter på uigennemtrængelighed, slidstyrke, påvirkning og slidstyrke af stålfiberarmeret beton og forebyggelse af tidlig plastikkrympning af beton. Derudover har stålfiberforstærket beton nogle problemer, såsom stor dosering, høj pris, rust og næsten ingen modstand mod burst forårsaget af brand, hvilket har påvirket dens anvendelse i varierende grad. I de senere år begyndte nogle indenlandske og udenlandske lærde at være opmærksomme på hybridfiberbeton (HFRC), forsøge at blande fibre med forskellige egenskaber og fordele, lære af hinanden og give spil til den "positive hybrideffekt" på forskellige niveauer og Indlæsningsstadier for at forbedre forskellige egenskaber ved beton for at imødekomme behovene i forskellige projekter. Men med hensyn til dets forskellige mekaniske egenskaber, især dens træthedsdeformation og træthedsskade, deformationsudviklingslovgivning og skadeegenskaber under statiske og dynamiske belastninger og konstant amplitude eller variabel amplitude -cyklisk belastning, det optimale blandingsmængde og blandingsdel af fiber, forholdet, forholdet Mellem komponenter i kompositmaterialer, styrkelse af virkning og styrkelse af mekanismen, anti -træthedsydelse, fejlmekanisme og konstruktionsteknologi, skal problemerne med blandingsproportionsdesign undersøges yderligere.

3. Layered stålfiberforstærket beton.Monolitisk fiberforstærket beton er ikke let at blande jævnt, fiberen er let at agglomerere, mængden af ​​fiber er stor, og omkostningerne er relativt høje, hvilket påvirker dens brede anvendelse. Gennem et stort antal ingeniørpraksis og teoretisk forskning foreslås en ny type stålfiberstruktur, lagstålfiberforstærket beton (LSFRC). En lille mængde stålfiber er jævnt fordelt på de øverste og nedre overflader på vejpladen, og midten er stadig et almindeligt betonlag. Stålfiberen i LSFRC distribueres generelt manuelt eller mekanisk. Stålfiberen er lang, og forholdet mellem længdediameteren er generelt mellem 70 ~ 120, hvilket viser en to-dimensionel fordeling. Uden at påvirke de mekaniske egenskaber reducerer dette materiale ikke kun meget mængden af ​​stålfiber, men undgår også fænomenet fiberagglomerering i blandingen af ​​integreret fiberforstærket beton. Derudover har placeringen af ​​stålfiberlag i beton en stor indflydelse på betonens bøjningsstyrke. Forstærkningseffekten af ​​stålfiberlag i bunden af ​​beton er den bedste. Med placeringen af ​​stålfiberlag, der bevæger sig op, falder forstærkningseffekten markant. LSFRC's bøjningsstyrke er mere end 35% højere end for almindelig beton med den samme blandingsprophold, som er lidt lavere end for integreret stålfiberforstærket beton. Imidlertid kan LSFRC spare en masse materielle omkostninger, og der er ikke noget problem med vanskelig blanding. Derfor er LSFRC et nyt materiale med gode sociale og økonomiske fordele og brede applikationsudsigter, som er værdige til popularisering og anvendelse i fortovskonstruktion.

 

4.Lægtet hybridfiberbeton.Lag hybrid fiberarmeret beton (LHFRC) er et sammensat materiale dannet ved tilsætning af 0,1% polypropylenfiber på grundlag af LSFRC og jævnt fordelt et stort antal fine og korte polypropylenfibre med høj trækstyrke og høj ultimativ forlængelse i øverste og nedre stål Fiberbeton og den almindelige beton i det midterste lag. Det kan overvinde svagheden ved LSFRC -mellemliggende almindeligt betonlag og forhindre de potentielle sikkerhedsfarer, efter at overfladestålfiberen er slidt ud. LHFRC kan markant forbedre betonens bøjningsstyrke. Sammenlignet med almindelig beton øges dens bøjningsstyrke af almindelig beton med ca. 20%og sammenlignes med LSFRC, og dens bøjningsstyrke øges med 2,6%, men det har ringe indflydelse på den bøjningselastiske modul af beton. Den bøjningselastiske modul af LHFRC er 1,3% højere end for almindelig beton og 0,3% lavere end for LSFRC. LHFRC kan også markant forbedre betonens bøjningskarphed markant, og dets bøjningssejhedsindeks er ca. 8 gange den for almindelig beton og 1,3 gange den for LSFRC. På grund af den forskellige ydelse af to eller flere fibre i LHFRC i beton, ifølge ingeniørbehovene, kan den positive hybrideffekt af syntetisk fiber og stålfiber i beton bruges til i høj grad , bøjningsstyrke og trækstyrke af materialet, forbedrer materialets materialekvalitet og forlænger materialets levetid.

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