Засилен бетон на челични влакна (SFRC) е нов вид композитен материјал што може да се истури и испрска со додавање на соодветна количина на кратко челични влакна во обичен бетон. Во последниве години се развива брзо дома и во странство. Ги надминува недостатоците на ниската јачина на затегнување, малото крајно издолжување и кршливата сопственост на бетонот. Има одлични својства како што се јачина на затегнување, отпорност на свиткување, отпорност на смолкнување, отпорност на пукнатини, отпорност на замор и висока цврстина. Се применува во хидрауличко инженерство, пат и мост, градежништво и други инженерски полиња.
1. Развој на засилен бетон од челични влакна
Засилен бетон со влакна (FRC) е кратенка на бетон засилен со влакна. Обично е композит базиран на цемент, составен од цементна паста, малтер или бетонски и метални влакна, неоргански влакна или армирани материјали со органско влакно. Тоа е нов градежен материјал формиран од униформно распрснување на кратки и фини влакна со висока јачина на затегнување, висока крајна издолжување и висока отпорност на алкали во бетонската матрица. Влакна во бетон може да ја ограничи генерирањето на рани пукнатини во бетон и понатамошно проширување на пукнатини под дејство на надворешна сила, ефикасно да ги надмине својствените дефекти како што се ниската јачина на затегнување, лесно пукање и лоша отпорност на замор на бетонот и во голема мерка ги подобрува перформансите на непропустливост, водоотпорна, отпорност на мраз и засилување на бетонот. Бетон со засилен со растителни влакна, особено засилен бетон со челични влакна, привлече сè поголемо внимание во академските и инженерските кругови во практичното инженерство заради неговите супериорни перформанси. 1907 Советски експерт Б П. Хекпокаб започна да користи метални влакна армирано -бетон; Во 1910 г. Во 1911 година, Греам од Соединетите држави додаде челични влакна во обичен бетон за подобрување на јачината и стабилноста на бетонот; До 40 -тите години на минатиот век, Соединетите држави, Велика Британија, Франција, Германија, Јапонија и други земји направија многу истражувања за користење челични влакна за подобрување на отпорноста на абење и отпорност на пукнатини на бетонот, производната технологија на бетон од челични влакна и подобрување на форма на челични влакна за подобрување на јачината на сврзување помеѓу влакната и бетонската матрица; Во 1963 година, ЈП Ромалди и МК Батсон објавија хартија за механизмот за развој на пукнатини на бетон ограничен со челични влакна и го изнесе заклучокот дека јачината на пукнатината на засилен бетон на челични влакна се одредува со просечното растојание на челични влакна што игра ефикасна улога Во стрес на затегнување (теорија за растојание на влакна), со што се започнува практичната фаза на развој на овој нов композитен материјал. До сега, со популаризација и примена на засилен бетон на челични влакна, како резултат на различната дистрибуција на влакна во бетон, има главно четири типа: засилен бетон на челични влакна, хибридни влакна засилени бетон, слоевити челични влакна армирано -бетон и слоевит хибридни влакна засилен бетон.
2. Зајакнување на механизмот на армирано -бетон на челични влакна
(1) Теорија на композитна механика. Теоријата на композитната механика се заснова на теоријата на континуирани композити на влакна и комбинирана со карактеристиките на дистрибуција на челични влакна во бетон. Во оваа теорија, композитите се сметаат за двофазни композити со влакна како една фаза и матрица како другата фаза.
(2) Теорија за растојание на влакна. Теоријата за растојание на влакна, позната и како теорија за отпорност на пукнатини, се предлага врз основа на линеарна механика на еластична фрактура. Оваа теорија смета дека засилувањето на ефектот на влакната е поврзано само со рамномерно дистрибуираното растојание на влакна (минимално растојание).
3.
1. Засилен бетон на стилови на влакна. Засилениот бетон на челични влакна е еден вид релативно униформа и мулти-насочен армиран бетон формиран со додавање на мала количина на низок јаглероден челик, не'рѓосувачки челик и FRP влакна во обичен бетон. Количината на мешање на челични влакна е генерално 1% ~ 2% по волумен, додека челичните влакна од 70 ~ 100 кг се мешаат во секој кубен метар бетон по тежина. Должината на челичните влакна треба да биде 25 ~ 60мм, дијаметарот треба да биде 0,25 ~ 1,25мм, а најдобриот сооднос со должина до дијаметар треба да биде 50 ~ 700. Во споредба со обичниот бетон, тој не само што може да ги подобри затегнувачките, стрижењето, свиткувањето , отпорност на абење и пукнатини, но исто така во голема мерка ја подобруваат цврстината на фрактурата и отпорноста на влијанието на бетонот и значително ја подобруваат отпорноста на замор и издржливоста на структурата, особено цврстината може да се зголеми за 10 ~ 20 пати. Механичките својства на засилен бетон и обичен бетон на челични влакна се споредуваат во Кина. Кога содржината на челични влакна е 15% ~ 20%, а односот на цементот на водата е 0,45, јачината на затегнување се зголемува за 50% ~ 70%, јачината на флексибилот се зголемува за 120% ~ 180%, јачината на влијанието се зголемува за 10 ~ 20 ~ 20 Времиња, јачината на замор на влијанието се зголемува за 15 ~ 20 пати, флексиралната цврстина се зголемува за 14 ~ 20 пати, а отпорот на абење е исто така значително подобрена. Затоа, засилен бетон на челични влакна има подобри физички и механички својства од обичен бетон.
4. Бетон на хибриден влакна
Релевантните податоци за истражување покажуваат дека челичните влакна не ја промовираат компресивната јачина на бетонот, па дури и да ги намалат; Во споредба со обичниот бетон, постојат позитивни и негативни (зголемување и намалување) или дури и средно погледи на непропустливоста, отпорност на абење, отпорност на влијание и абење на челични влакна засилени бетон и спречување на рано пластично намалување на бетонот. Покрај тоа, засилен бетон со челични влакна има некои проблеми, како што се голема доза, висока цена, 'рѓа и скоро никаква отпорност на пукање предизвикана од пожар, што влијаеше врз неговата примена во различни степени. Во последниве години, некои домашни и странски научници почнаа да обрнуваат внимание на хибриден бетон со влакна (HFRC), обидувајќи се да мешаат влакна со различни својства и предности, да учат едни од други и да му дадат игра на „позитивниот хибриден ефект“ на различни нивоа и фази на вчитување за подобрување на различните својства на бетонот, со цел да се задоволат потребите на различни проекти. Како и да е, во однос на неговите различни механички својства, особено неговата деформација на замор и оштетување на замор, закон за развој на деформација и карактеристики на оштетување под статички и динамични оптоварувања и постојана амплитуда или циклична оптоварување со варијабилна амплитуда, оптимална количина на мешање и пропорција на мешање на влакна, врската, врската Помеѓу компонентите на композитни материјали, зајакнување на ефектот и механизам за зајакнување, перформанси против замор, механизам за неуспех и градежна технологија, треба да се појават проблеми со дизајнот на пропорцијата на мешавината понатаму се проучуваат.
5. Засилен бетон со засилен челичен влакна
Засилен бетон со монолитни влакна не е лесно да се меша рамномерно, влакната е лесно за агломерат, количината на влакна е голема, а цената е релативно висока, што влијае на неговата широка примена. Преку голем број на инженерска практика и теоретско истражување, се предлага нов вид структура на челични влакна, засилен бетон со засилени челични влакна (LSFRC). Мала количина челични влакна се рамномерно распоредени на горните и долните површини на плочата на патот, а средината е сè уште обичен бетонски слој. Челичните влакна во LSFRC генерално се дистрибуираат рачно или механички. Челичното влакно е долга, а односот на дијаметарот на должината е генерално помеѓу 70 ~ 120, што покажува дводимензионална дистрибуција. Без да влијае на механичките својства, овој материјал не само што значително ја намалува количината на челични влакна, туку и го избегнува феноменот на агломерацијата на влакна во мешањето на интегралниот бетон засилен со влакна. Покрај тоа, положбата на слојот на челични влакна во бетон има големо влијание врз флексиралната јачина на бетонот. Ефектот за засилување на слојот на челични влакна на дното на бетонот е најдобар. Со положбата на слојот на челични влакна нагоре, ефектот на засилување значително се намалува. Флексуралната јачина на LSFRC е повеќе од 35% поголема од онаа на обичен бетон со истиот пропорција на мешавина, што е малку пониско од онаа на интегралниот засилен бетон на челични влакна. Сепак, LSFRC може да заштеди многу материјални трошоци и нема проблем со тешко мешање. Затоа, LSFRC е нов материјал со добри социјални и економски придобивки и широки изгледи за примена, што е достоен за популаризација и примена во изградбата на тротоарите.
6. слоевит хибриден бетон со влакна
Засилен бетон со хибридни влакна на слојот (LHFRC) е композитен материјал формиран со додавање на 0,1% полипропилен влакна врз основа на LSFRC и рамномерно дистрибуирајќи голем број фини и кратки полипропилен влакна со висока јачина на затегнување и висока крајна јачина на затегнување и висока крајна издолженост во горниот и долниот челик Бетон на влакна и обичен бетон во средниот слој. Може да ја надмине слабоста на LSFRC средно обичен бетонски слој и да ги спречи потенцијалните безбедносни опасности откако ќе се истрошат површинските челични влакна. LHFRC може значително да ја подобри флексиралната јачина на бетонот. Во споредба со обичен бетон, неговата флексирална јачина на обичен бетон е зголемена за околу 20%, а во споредба со LSFRC, неговата флексирална јачина е зголемена за 2,6%, но има мал ефект врз флексиралниот еластичен модул на бетонот. Флексуралниот еластичен модул на LHFRC е 1,3% повисок од оној на обичен бетон и 0,3% понизок од оној на LSFRC. LHFRC, исто така, може значително да ја подобри флексиралната цврстина на бетонот, а неговиот индекс на флексирална цврстина е околу 8 пати повеќе од обичниот бетон и 1,3 пати повеќе од оној на LSFRC. Покрај тоа, поради различните перформанси на две или повеќе влакна во LHFRC во бетон, според инженерските потреби, позитивниот хибриден ефект на синтетичко влакно и челични влакна во бетон може да се користи за значително подобрување на еластичноста, трајноста, цврстината, јачината на пукнатината , флексирална јачина и затегнување на материјалот, го подобруваат квалитетот на материјалот и го продолжуваат услужниот век на материјалот.
- - Абстракт (Шанкси Архитектура, том 38, бр. 11, Чен Хуикинг)
Време на објавување: август-24-2022