Staalvezelversterkte beton (SFRC) is een nieuw type composietmateriaal dat kan worden gegoten en gespoten door een geschikte hoeveelheid korte stalen vezels aan gewoon beton toe te voegen. Het heeft zich de afgelopen jaren snel in binnen- en buitenland ontwikkeld. Het overwint de tekortkomingen van lage treksterkte, kleine ultieme verlenging en brosse eigenschap van beton. Het heeft uitstekende eigenschappen zoals treksterkte, buigweerstand, afschuifweerstand, scheurweerstand, vermoeidheidsweerstand en hoge taaiheid. Het is toegepast in hydraulische engineering, road and bridge, bouw en andere technische velden.
1. Ontwikkeling van stalen vezelversterkte beton
Vezelversterkte beton (FRC) is de afkorting van vezelversterkte beton. Het is meestal een op cement gebaseerd composiet samengesteld uit cementpasta, mortel of beton- en metaalvezel, anorganische vezels of organische vezelversterkte materialen. Het is een nieuw bouwmateriaal gevormd door uniform verspreiding van korte en fijne vezels met een hoge treksterkte, hoge ultieme verlenging en hoge alkali -resistentie in de betonnen matrix. Vezel in beton kan het genereren van vroege scheuren in beton en de verdere uitbreiding van scheuren onder de werking van externe kracht beperken, effectief de inherente defecten zoals lage treksterkte, gemakkelijk kraken en slechte vermoeidheidsweerstand van beton overwinnen en de prestaties aanzienlijk verbeteren van ondoordringbaarheid, waterdichte, vorstweerstand en versterkingsbescherming van beton. Vezelversterkte beton, met name met stalen vezels, heeft meer en meer aandacht getrokken in academische en technische kringen in praktische engineering vanwege de superieure prestaties. 1907 Sovjet -expert B п. Hekpocab begon metaalvezelversterkte beton te gebruiken; In 1910 publiceerde HF Porter een onderzoeksrapport over beton met kort vezels, wat suggereert dat korte stalen vezels gelijkmatig in beton moeten worden verspreid om matrixmaterialen te versterken; In 1911 voegde Graham van de Verenigde Staten stalen vezels toe aan gewoon beton om de sterkte en stabiliteit van beton te verbeteren; Tegen de jaren veertig hadden de Verenigde Staten, Groot -Brittannië, Frankrijk, Duitsland, Japan en andere landen veel onderzoek gedaan naar het gebruik van stalen vezels om de slijtvastheid en scheurweerstand van beton, de productietechnologie van stalen vezelbeton te verbeteren en de verbetering vorm van stalen vezels om de bindingssterkte tussen vezels en betonmatrix te verbeteren; In 1963 publiceerden JP Romualdi en GB Batson een paper over het scheurontwikkelingsmechanisme van stalen vezel beperkt beton, en zetten de conclusie voor dat de scheursterkte van staalvezelversterkte beton wordt bepaald door de gemiddelde afstand van stalen vezels die een effectieve rol speelt in trekspanning (vezelafstandstheorie), waardoor de praktische ontwikkelingsfase van dit nieuwe samengestelde materiaal wordt gestart. Tot nu toe, met de popularisering en toepassing van stalen vezelversterkte beton, vanwege de verschillende verdeling van vezels in beton, zijn er voornamelijk vier soorten: stalen vezelversterkte beton, hybride vezelversterkte beton, gelaagde stalen vezelgewapend beton en gelaagde hybride vezels gewapend beton.
2. Versterkingsmechanisme van stalen vezelversterkte beton
(1) Composiet mechanica theorie. De theorie van samengestelde mechanica is gebaseerd op de theorie van continue vezelcomposieten en gecombineerd met de verdelingseigenschappen van stalen vezels in beton. In deze theorie worden composieten beschouwd als tweefasencomposieten met vezel als één fase en matrix als de andere fase.
(2) theorie van vezelafstand. Vezelafstandstheorie, ook bekend als scheurweerstandstheorie, wordt voorgesteld op basis van lineaire elastische breukmechanica. Deze theorie is van mening dat het versterkingseffect van vezels alleen gerelateerd is aan de uniform verdeelde vezelafstand (minimale afstand).
3. Analyse van de ontwikkelingsstatus van staalvezelversterkte beton
1. Staalvezelversterkte beton. Beton met stalen vezels is een soort relatief uniform en multidirectioneel versterkte beton gevormd door een kleine hoeveelheid koolstofstaal, roestvrij staal en FRP-vezels toe te voegen aan gewoon beton. De menghoeveelheid stalen vezels is over het algemeen 1% ~ 2% per volume, terwijl 70 ~ 100 kg stalen vezel wordt gemengd in elke kubieke meter beton per gewicht. De lengte van stalen vezels moet 25 ~ 60 mm zijn, de diameter moet 0,25 ~ 1,25 mm zijn en de beste lengteverhouding tot diameter moet 50 ~ 700 zijn. Vergeleken met gewoon beton kan het niet alleen de trek, afschuiving, buiging verbeteren , slijtage en scheurweerstand, maar verbeteren ook de breukstuwheid en de impactweerstand van beton aanzienlijk, en verbeteren de vermoeidheidsweerstand en de duurzaamheid van de structuur aanzienlijk, vooral de taaiheid kan zijn verhoogd met 10 ~ 20 keer. De mechanische eigenschappen van stalen vezelversterkte beton en gewoon beton worden vergeleken in China. Wanneer het gehalte aan staalvezel 15% ~ 20% is en de watercementverhouding 0,45 is, neemt de treksterkte toe met 50% ~ 70%, de buigsterkte neemt toe met 120% ~ 180%, de impactsterkte neemt toe met 10 ~ 20 Tijden, de impactvermoeidheidssterkte neemt toe met 15 ~ 20 keer, de buigstuwheid neemt 14 ~ 20 keer toe en de slijtvastheid is ook aanzienlijk verbeterd. Daarom heeft staalvezelversterkte beton betere fysieke en mechanische eigenschappen dan gewoon beton.
4. Hybride vezelbeton
Relevante onderzoeksgegevens tonen aan dat staalvezel de druksterkte van beton niet significant bevordert of zelfs vermindert; In vergelijking met gewoon beton zijn er positieve en negatieve (toename en afname) of zelfs tussenliggende aanzichten over de ondoordringbaarheid, slijtvastheid, impact en slijtvastheid van staalvezelversterkte beton en de preventie van vroege plastic krimp van beton. Bovendien heeft stalen vezelversterkte beton enkele problemen, zoals grote dosering, hoge prijs, roest en bijna geen weerstand tegen burst veroorzaakt door brand, wat de toepassing ervan in verschillende mate heeft beïnvloed. In de afgelopen jaren begonnen sommige binnenlandse en buitenlandse wetenschappers aandacht te besteden aan hybride vezelconcrete (HFRC), probeerden ze vezels te mengen met verschillende eigenschappen en voordelen, van elkaar te leren en spel te spelen aan het "positieve hybride effect" op verschillende niveaus en Laadfasen om verschillende eigenschappen van beton te verbeteren, om aan de behoeften van verschillende projecten te voldoen. Wat betreft de verschillende mechanische eigenschappen ervan, met name de vermoeidheidsvervorming en vermoeidheidsschade, vervormingsontwikkelingswetgeving en schadifunctionele kenmerken onder statische en dynamische belastingen en constante amplitude of variabele amplitude cyclische belastingen, de optimale menghoeveelheid en het mengen van vezels, de relatie, de relatie, de relatie, de relatie, de relatie, de relatie, de relatie, de relatie, de relatie, de relatie Tussen componenten van composietmaterialen, versterkingseffect en versterkingsmechanisme, anti -vermoeidheidsprestaties, faalmechanisme en constructietechnologie, moeten de problemen van het mixverhoudingsontwerp zijn verder bestudeerd.
5. Gelaagd stalen vezelversterkte beton
Monolithisch vezelversterkte beton is niet eenvoudig om gelijkmatig te mengen, de vezel is gemakkelijk te agglomereren, de hoeveelheid vezels is groot en de kosten zijn relatief hoog, wat de brede toepassing beïnvloedt. Door een groot aantal technische praktijk en theoretisch onderzoek wordt een nieuw type stalen vezelstructuur, laagstalen vezelversterkte beton (LSFRC), voorgesteld. Een kleine hoeveelheid stalen vezels wordt gelijkmatig verdeeld op de bovenste en onderste oppervlakken van de wegplaat, en het midden is nog steeds een gewone betonnen laag. De stalen vezel in LSFRC wordt over het algemeen handmatig of mechanisch verdeeld. De stalen vezel is lang en de verhouding lengte diameter ligt in het algemeen tussen 70 ~ 120, wat een tweedimensionale verdeling vertoont. Zonder de mechanische eigenschappen te beïnvloeden, vermindert dit materiaal niet alleen de hoeveelheid stalen vezels aanzienlijk, maar vermijdt ook het fenomeen van vezelagglomeratie bij het mengen van integrale vezelversterkte beton. Bovendien heeft de positie van stalen vezellaag in beton een grote impact op de buigsterkte van beton. Het versterkingseffect van stalen vezellaag op de bodem van beton is het beste. Met de positie van stalen vezellaag die omhoog gaat, neemt het versterkingseffect aanzienlijk af. De buigsterkte van LSFRC is meer dan 35% hoger dan die van gewoon beton met dezelfde mengverhouding, die iets lager is dan die van integraal stalen vezelversterkte beton. LSFRC kan echter veel materiaalkosten besparen en er is geen probleem van moeilijke mengen. Daarom is LSFRC een nieuw materiaal met goede sociale en economische voordelen en brede toepassingsperspectieven, die de populaire popularisering en toepassing in de stoepconstructie waard zijn.
6. Gelaagd hybride vezelbeton
Laaghybride vezelversterkte beton (LHFRC) is een composietmateriaal gevormd door het toevoegen van 0,1% polypropyleenvezel op basis van LSFRC en het gelijkmatig verdeeld van een groot aantal fijne en korte polypropyleenvezels met hoge treksterkte en hoge ultieme verlenging in de bovenste en lagere staal. Vezelbeton en het gewone beton in de middelste laag. Het kan de zwakte van LSFRC -tussenliggende gewone betonlaag overwinnen en voorkomen dat de potentiële veiligheidsrisico's nadat de oppervlaktestalen vezel is versleten. LHFRC kan de buigsterkte van beton aanzienlijk verbeteren. Vergeleken met gewoon beton, wordt de buigsterkte van gewoon beton met ongeveer 20%verhoogd en vergeleken met LSFRC, wordt de buigsterkte ervan met 2,6%verhoogd, maar heeft het weinig effect op de buigelastische elastische modulus van beton. De buigelastische elastische modulus van LHFRC is 1,3% hoger dan die van gewoon beton en 0,3% lager dan die van LSFRC. LHFRC kan ook de buigstuwheid van beton aanzienlijk verbeteren, en de buigstuwheidsindex is ongeveer 8 keer die van gewoon beton en 1,3 keer die van LSFRC. Bovendien kan vanwege de verschillende prestaties van twee of meer vezels in LHFRC in beton, volgens de technische behoeften, het positieve hybride effect van synthetische vezels en staalvezel in beton worden gebruikt om de ductiliteit, duurzaamheid, taaiheid, scheursterkte aanzienlijk te verbeteren , buigsterkte en treksterkte van het materiaal, verbeteren de materiaalkwaliteit en verleng de levensduur van het materiaal.
- - Abstract (Shanxi Architecture, Vol. 38, nr. 11, Chen Huiqing)
Posttijd: augustus-24-2022