Beton ojačan čeličnim vlaknima (SFRC) je nova vrsta kompozitnog materijala koji se može izliti i prskati dodavanjem odgovarajuće količine kratkih čeličnih vlakana u obični beton. Posljednjih godina brzo se razvijao u zemlji i inozemstvu. Prevladava nedostatke niske zatezne čvrstoće, malo krajnje produženje i krhko svojstvo betona. Ima izvrsna svojstva poput vlačne čvrstoće, otpornosti na savijanje, otpornosti na smicanje, otpornosti na pukotinu, otpornosti umora i velike žilavosti. Primjenjuje se u hidrauličkom inženjerstvu, cestovnom i mostu, građevinarstvu i drugim inženjerskim područjima.
1. Razvoj betona ojačanog čeličnim vlaknima
Beton ojačan vlaknima (FRC) je kratica betona ojačanog vlaknima. To je obično kompozit na bazi cementa sastavljen od cementne paste, maltera ili betona i metalnih vlakana, anorganskih vlakana ili arganskih vlakana. To je novi građevinski materijal formiran jednoličnim širenjem kratkih i finih vlakana s visokom vlačnom čvrstoćom, visokim krajnjim produženjem i visokim otporom alkalije u betonskoj matrici. Vlakna u betonu mogu ograničiti stvaranje ranih pukotina betona i daljnje širenje pukotina pod djelovanjem vanjske sile, učinkovito prevladavaju inherentne nedostatke poput niske vlačne čvrstoće, lako pucanja i lošeg otpora za umor i uvelike poboljšati performanse nepropusnosti, vodootporne, otpornosti na smrzavanje i ojačanja zaštite betona. Beton ojačan vlaknima, posebno beton ojačan čeličnim vlaknima, privukao je sve više pozornosti u akademskim i inženjerskim krugovima u praktičnom inženjerstvu zbog svojih vrhunskih performansi. 1907 Sovjetski stručnjak B P. Hekpocab je počeo koristiti beton ojačan metalnim vlaknima; 1910. godine HF Porter je objavio izvješće o istraživanju o betonu ojačanog kratkim vlaknima, sugerirajući da kratka čelična vlakna treba ravnomjerno raspršiti u betonu kako bi se ojačala matrični materijali; 1911. Graham iz Sjedinjenih Država dodao je čelična vlakna u obični beton kako bi poboljšala snagu i stabilnost betona; Do četrdesetih godina prošlog vijeka, Sjedinjene Države, Britanija, Francuska, Njemačka, Japan i druge zemlje učinile su mnoštvo istraživanja o korištenju čeličnih vlakana za poboljšanje otpornosti na habanje i otpornosti na pukotine betona, proizvodne tehnologije betona od čeličnih vlakana i poboljšanja oblik čeličnih vlakana za poboljšanje čvrstoće vezanja između matrice vlakana i betona; 1963. godine, JP Romualdi i GB Batson objavili su rad o mehanizmu razvoja pukotina u betonu s čeličnim vlaknima i iznijeli zaključak da čvrstoća pukotine ojačanog betonom čeličnih vlakana određena je prosječnim razmakom čeličnih vlakana koji igra učinkovitu ulogu U zateznom stresu (teorija razmaka vlakana), pokrenuvši tako praktičnu fazu razvoja ovog novog kompozitnog materijala. Do sada, s popularizacijom i primjenom betona ojačanog čeličnim vlaknima, zbog različitog raspodjele vlakana u betonu, uglavnom postoje četiri vrste: betonski beton ojačan od čeličnih vlakana, ojačan beton, slojevito čelično vlakno, ojačan beton i slojevito hibridno vlakno Ojačani beton.
2. Mehanizam za jačanje betona ojačanog čeličnim vlaknima
(1) Teorija kompozitne mehanike. Teorija kompozitne mehanike temelji se na teoriji kompozita kontinuiranih vlakana i kombinirana s karakteristikama raspodjele čeličnih vlakana u betonu. U ovoj se teoriji kompoziti smatraju dvofaznim kompozitima s vlaknima kao jedna faza, a matrica kao druga faza.
(2) Teorija razmaka vlakana. Teorija razmaka vlakana, poznata i kao teorija otpornosti na pukotine, predlaže se na temelju linearne mehanike elastične frakture. Ova teorija drži da je učinak pojačanja vlakana povezan samo s jednolično raspoređenim razmakom vlakana (minimalni razmak).
3. Analiza razvoja statusa betona ojačanog čeličnim vlaknima
1. STEEL VIJEK OIZMIRANO BETON. Beton ojačani čeličnim vlaknima svojevrsni je relativno ujednačen i višesmjerni ojačani beton formiran dodavanjem male količine niskog ugljičnog čelika, nehrđajućeg čelika i FRP vlakana u obični beton. Količina miješanja čeličnih vlakana općenito je 1% ~ 2% po volumenu, dok je čelična vlakna od 70 ~ 100 kg pomiješana u svakom kubnom metru betona po težini. Duljina čeličnih vlakana trebala bi biti 25 ~ 60 mm, promjer bi trebao biti 0,25 ~ 1,25 mm, a najbolji omjer duljine i promjera trebao bi biti 50 ~ 700. U usporedbi s običnim betonom, ne može samo poboljšati zatezanje, smicanje, savijanje, savijanje , otpornost na habanje i pukotinu, ali također uvelike pojačavaju žilavost loma i otpornost na beton, i značajno poboljšavaju otpornost na zamor i izdržljivost strukture, posebno žilavost može se povećati za 10 ~ 20 puta. U Kini se uspoređuju mehanička svojstva betona ojačanog čeličnim vlaknima i običnim betonom. Kad je sadržaj čeličnog vlakana 15% ~ 20%, a omjer cementa vode 0,45, čvrstoća zatezanja povećava se za 50% ~ 70%, jačina savijanja povećava se za 120% ~ 180%, jačina udara se povećava za 10 ~ 20 Vremena, čvrstoća umora udara povećava se za 15 ~ 20 puta, žilavost savijanja povećava se za 14 ~ 20 puta, a otpornost na habanje također se značajno poboljšava. Stoga beton ojačani čeličnim vlaknima ima bolja fizička i mehanička svojstva od običnog betona.
4. beton hibridnog vlakana
Relevantni podaci o istraživanju pokazuju da čelična vlakna ne promiču značajno tlačnu čvrstoću betona ili čak smanjuju je; U usporedbi s običnim betonom, postoje pozitivni i negativni (povećavaju i smanjuju) ili čak intermedijarni pogledi na nepropusnost, otpornost na habanje, utjecaj i otpornost na habanje ojačanog betona čeličnih vlakana i prevenciju ranog plastičnog skupljanja betona. Pored toga, beton ojačani čeličnim vlaknima ima nekih problema, poput velike doze, visoke cijene, hrđe i gotovo nikakve otpornosti na pucanje uzrokovano vatrom, što je utjecalo na njegovu primjenu u različitim stupnjevima. Posljednjih godina, neki domaći i strani učenjaci počeli su obraćati pažnju na beton hibridnog vlakana (HFRC), pokušavajući miješati vlakna s različitim svojstvima i prednostima, učiti jedni od drugih i dati igru "pozitivnom hibridnom učinku" na različitim razinama i Faze učitavanja za poboljšanje različitih svojstava betona kako bi se zadovoljile potrebe različitih projekata. Međutim, s obzirom na njegova različita mehanička svojstva, posebno njegovu deformaciju umora i oštećenja zamora, zakon o razvoju deformacije i karakteristike oštećenja u statičkim i dinamičkim opterećenjima i konstantnim amplitudama ili promjenjivom amplitudnom cikličkom opterećenju, optimalnoj količini miješanja i udjelu miješanja vlakana, odnos Između komponenti kompozitnih materijala, ojačavanja učinka i mehanizma za jačanje, performansi anti -umora, mehanizma za kvar i tehnologije građevine, problemi dizajna mješavine proporcije trebaju biti dalje proučavani.
5. Slojevita čelična vlakna ojačani beton
Beton ojačani monolitnim vlaknima nije lako ravnomjerno miješati, vlakno je lako aglomerati, količina vlakana je velika, a trošak je relativno visok, što utječe na njegovu široku primjenu. Kroz veliki broj inženjerske prakse i teorijskih istraživanja predložena je nova vrsta čelične vlaknaste strukture, čeličnih vlakana (LSFRC). Mala količina čeličnih vlakana ravnomjerno je raspoređena na gornjoj i donjoj površini cestovne ploče, a sredina je još uvijek običan betonski sloj. Čelično vlakno u LSFRC -u obično se raspodjeljuje ručno ili mehanički. Čelično vlakno je dugačak, a omjer promjera duljine uglavnom je između 70 ~ 120, što pokazuje dvodimenzionalnu raspodjelu. Bez utjecaja na mehanička svojstva, ovaj materijal ne samo da u velikoj mjeri smanjuje količinu čeličnih vlakana, već također izbjegava pojavu aglomeracije vlakana u miješanju betona ojačanog integralnom vlaknom. Pored toga, položaj sloja čeličnih vlakana u betonu ima veliki utjecaj na fleksibilnu čvrstoću betona. Učinak ojačanja sloja čeličnih vlakana na dnu betona je najbolji. Kad se položaj sloja čeličnih vlakana kreće prema gore, učinak armature značajno se smanjuje. Čvrstoća savijanja LSFRC -a veća je od 35% veća od običnog betona s istim udjelom smjese, što je nešto niže od one betona ojačanog integralnom čeličnom vlaknom. Međutim, LSFRC može uštedjeti puno materijalnih troškova i nema problema s teško miješanjem. Stoga je LSFRC novi materijal s dobrim društvenim i ekonomskim koristima i širokim izgledima za primjenu, što je vrijedno popularizacije i primjene u konstrukciji kolnika.
6. Slojeviti hibridni vlaknski beton
Slojevi hibridni vlakno ojačani beton (LHFRC) kompozitni je materijal formiran dodavanjem 0,1% polipropilen vlakana na temelju LSFRC -a i ravnomjerno distribuirajući veliki broj finih i kratkih polipropilenskih vlakana s velikom napetom jačinom i visokim krajnjim elegovima u gornjem i donjem čeliku vlaknasti beton i obični beton u srednjem sloju. Može prevladati slabost LSFRC intermedijarnog običnog betonskog sloja i spriječiti potencijalne sigurnosne opasnosti nakon istrošenosti površinskog čeličnog vlakana. LHFRC može značajno poboljšati fleksibilnu čvrstoću betona. U usporedbi s običnim betonom, njegova fleksibilna čvrstoća običnog betona povećava se za oko 20%, a u usporedbi s LSFRC -om, njegova fleksibilna čvrstoća povećava se za 2,6%, ali ima malo utjecaja na fleksibilni elastični modul betona. Modul elastične fleksije LHFRC je 1,3% veći od običnog betona i 0,3% niži od one LSFRC. LHFRC također može značajno poboljšati žilavost betona, a njegov indeks žilavosti savijanja je oko 8 puta veći od običnog betona i 1,3 puta veća od LSFRC -a. Nadalje, zbog različitih performansi dva ili više vlakana u LHFRC -u u betonu, prema inženjerskim potrebama, pozitivan hibridni učinak sintetičkih vlakana i čeličnih vlakana u betonu može se koristiti za uvelike poboljšanje duktilnosti, izdržljivosti, čvrstoće, čvrstoće pukotine , čvrstoća savijanja i vlačna čvrstoća materijala, poboljšavaju kvalitetu materijala i produžuju radni vijek materijala.
— - Abstrakt (Shanxi Architecture, vol. 38, br. 11, Chen Huiqing)
Post Vrijeme: kolovoz-24-2022