Stahlfaserverstärkter Beton (SFRC) ist eine neue Art von Verbundmaterial, die durch Zugabe einer angemessenen Menge kurzer Stahlfaser in normalen Beton gegossen und besprüht werden kann. In den letzten Jahren hat es sich im In- und Ausland schnell entwickelt. Es überwindet die Mängel der geringen Zugfestigkeit, der kleinen ultimativen Dehnung und des spröden Betoneigentums. Es hat hervorragende Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, Scherbeständigkeit, Rissresistenz, Müdigkeitsbeständigkeit und hohe Zähigkeit. Es wurde in Hydraulik-, Straßen- und Brücken-, Bau- und anderen Ingenieurbereichen angewendet.
1. Entwicklung von Stahlfaserverstärkerbeton
Faserverstärkter Beton (FRC) ist die Abkürzung von Faserverstärkerbeton. Es handelt sich normalerweise um ein Verbundwerkstoff auf Zementbasis, das aus Zementpaste, Mörtel oder Beton- und Metallfaser, anorganischen Faser oder organischen Faserverstärkungsmaterialien besteht. Es handelt sich um ein neues Baumaterial, das durch einheitliche Verbreitung kurzer und feiner Fasern mit hoher Zugfestigkeit, hoher ultimativer Dehnung und Resistenz mit hoher Alkali in der Betonmatrix gebildet wird. Faser in Beton können die Erzeugung früherer Risse in Beton und die weitere Ausdehnung von Rissen unter der Wirkung von äußerer Kraft begrenzen, die inhärenten Defekte wie geringe Zugfestigkeit, einfache Risse und schlechte Müdigkeitsbeständigkeit von Beton effektiv überwinden und die Leistung erheblich verbessern von Undurchlässigkeit, wasserdichtem Frostwiderstand und Verstärkungsschutz von Beton. Faserverstärkter Beton, insbesondere Stahlfaserverstärkerbeton, hat aufgrund seiner überlegenen Leistung immer mehr Aufmerksamkeit in akademischen und technischen Kreisen in der praktischen Ingenieurwesen auf sich gezogen. 1907 Sowjetischer Experte B п. Hekpocab begann, Metallfaserverstärkte zu verwenden. Im Jahr 1910 veröffentlichte HF Porter einen Forschungsbericht über kurze Faserverstärkungsbeton, in der darauf hingewiesen wurde, dass kurze Stahlfasern in Beton gleichmäßig verteilt werden sollten, um Matrixmaterialien zu stärken. Im Jahr 1911 fügte Graham aus den Vereinigten Staaten Stahlfasern in gewöhnlichen Beton hinzu, um die Stärke und Stabilität von Beton zu verbessern. In den 1940er Jahren hatten die Vereinigten Staaten, Großbritannien, Frankreich, Deutschland, Japan und andere Länder eine Menge Nachforschungen über die Verwendung von Stahlfasern durchgeführt, um den Verschleiß Widerstand und die Rissbeständigkeit von Beton, die Herstellungstechnologie von Stahlfasernbeton und die Verbesserung der Fertigungstahl -Faser -Beton zu verbessern und die zu verbessern. Form von Stahlfasern zur Verbesserung der Bindungsfestigkeit zwischen Faser und Betonmatrix; Im Jahr 1963 veröffentlichten JP Romualdi und GB Batson ein Papier über den Crack -Entwicklungsmechanismus von Faserbeton aus Stahlfasern und brachten die Schlussfolgerung vor in Zugspannung (Faserabstandstheorie), damit die praktische Entwicklungsphase dieses neuen Verbundmaterials beginnt. Bisher gibt es bisher mit der Popularisierung und Anwendung von Stahlfaserverstärkerbeton aufgrund der unterschiedlichen Verteilung von Fasern in Beton hauptsächlich vier Arten: Stahlfaserverstärkte, Hybridfaserverstärkte, geschichtete Faserverstärkungsbeton und geschichtete Hybridfaser. Stahlbeton.
2. Verstärkungsmechanismus von Stahlfaserverstärkerbeton
(1) Verbundmechanik -Theorie. Die Theorie der zusammengesetzten Mechanik basiert auf der Theorie kontinuierlicher Faserverbundwerkstoffe und kombiniert mit den Verteilungsmerkmalen von Stahlfasern in Beton. In dieser Theorie werden Verbundwerkstoffe als zweiphasige Verbundwerkstoffe mit Faser als eine Phase und Matrix als andere Phase angesehen.
(2) Faserabstandstheorie. Die Faserabstandstheorie, auch als Rissresistenztheorie bekannt, wird auf der Grundlage der linearen elastischen Frakturmechanik vorgeschlagen. Diese Theorie besagt, dass der Verstärkungseffekt von Fasern nur mit dem gleichmäßig verteilten Faserabstand (Mindestabstand) zusammenhängt.
3.. Analyse zum Entwicklungsstatus von Stahlfaserverstärkerbeton
1.Steel Faserverstärkte Beton. Stahlfaserverstärkte Beton ist eine Art relativ gleichmäßiger und multidirektionaler Stahlbeton, die durch Zugabe einer geringen Menge an Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Fasern in gewöhnlichem Beton gebildet wird. Die Mischmenge von Stahlfasern beträgt im Allgemeinen 1% ~ 2% nach Volumen, während 70 ~ 100 kg Stahlfaser in jedem Kubikmeter Beton zu Gewicht gemischt werden. Die Länge von Stahlfasern sollte 25 ~ 60 mm betragen, der Durchmesser von 0,25 ~ 1,25 mm und das beste Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 50 ~ 700 betragen. Im Vergleich zum normalen Beton kann sie nicht nur die Zugfestigkeit, Schere, Schere verbessern, Biegung Verschleiß- und Rissfestigkeit, aber auch die Frakturzähigkeit und die Wirkungswiderstand von Beton erheblich verbessern und die Ermüdungsbeständigkeit und die Haltbarkeit der Struktur, insbesondere die Zähigkeit, erheblich verbessern kann um 10 ~ 20 Mal erhöht werden. Die mechanischen Eigenschaften von Stahlfaserverstärkerbeton und normaler Beton werden in China verglichen. Wenn der Gehalt an Stahlfasern 15% ~ 20% beträgt und das Wasserzementverhältnis 0,45 beträgt, steigt die Zugfestigkeit um 50% ~ 70%, die Biegefestigkeit steigt um 120% ~ 180%, die Schlagfestigkeit steigt um 10 ~ 20 um 10 ~ 20 Zeiten steigt die Ermüdungsfestigkeit der Auswirkungen um das 15 bis 20 -fache, die Biegezähigkeit steigt um das 14 ~ 20 -fache und die Verschleißfestigkeit wird ebenfalls erheblich verbessert. Daher weist Stahlfaserverstärkungsbeton bessere physikalische und mechanische Eigenschaften als einfacher Beton auf.
4. Hybridfaserbeton
Relevante Forschungsdaten zeigen, dass Stahlfaser die Druckfestigkeit von Beton nicht wesentlich fördert oder sogar reduziert. Im Vergleich zu einem einfachen Beton gibt es positive und negative (Erhöhung und Abnahme) oder sogar Zwischenansichten über die Unvollkommenheit, den Verschleißfestigkeit, den Aufprall und die Verschleißfestigkeit von Stahlfaserverstärkerbeton und die Vorbeugung eines frühen Plastikschrumpfung von Beton. Darüber hinaus hat Stahlfaserverstärkerbeton einige Probleme wie große Dosierung, hohen Preis, Rost und fast keine durch Feuer verursachten Burstwiderstand, was seine Anwendung in unterschiedlichem Maße beeinträchtigt hat. In den letzten Jahren begannen einige inländische und ausländische Gelehrte auf Hybridfaserbeton (HFRC) zu achten, um Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften und Vorteilen zu mischen, voneinander zu lernen und den "positiven Hybrideffekt" auf unterschiedlichen Ebenen und den "positiven Hybrideffekt" zu geben. Ladestadien zur Verbesserung verschiedener Betoneigenschaften, um den Bedürfnissen verschiedener Projekte zu erfüllen. In Bezug auf die verschiedenen mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Ermüdungsdeformation und die Ermüdungsschäden, die Verformungsentwicklungsgesetz und die Schadensmerkmale unter statischen und dynamischen Belastungen und konstante Amplitude oder variable Amplitude, die optimale Mischmenge und der Mischungsanteil der Faser, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung, die Beziehung Zwischen Komponenten von Verbundwerkstoffen, Verstärkungseffekt und Verstärkungsmechanismus, Anti -Müdigkeitsleistung, Versagenmechanismus und Konstruktionstechnologie müssen die Probleme des Mix -Proportion -Designs weiter sein studiert.
5. Schichtstahlfaserverstärkte Beton
Monolithische Faserverstärkungsbeton ist nicht einfach zu mischen, die Faser ist leicht zu agglomerieren, die Fasermenge ist groß und die Kosten sind relativ hoch, was sich auf die breite Anwendung auswirkt. Durch eine große Anzahl von Ingenieurpraxis und theoretischen Forschung wird eine neue Art von Stahlfaserstruktur, Schichtstahlfaserverstärkte (LSFRC) (LSFRC) vorgeschlagen. Eine kleine Menge Stahlfasern ist gleichmäßig auf den oberen und unteren Oberflächen der Straßenplatte verteilt, und die Mitte ist immer noch eine einfache Betonschicht. Die Stahlfaser in LSFRC ist im Allgemeinen manuell oder mechanisch verteilt. Die Stahlfaser ist lang und das Verhältnis von Längedurchmesser liegt im Allgemeinen zwischen 70 ~ 120, was eine zweidimensionale Verteilung zeigt. Ohne die mechanischen Eigenschaften zu beeinflussen, reduziert dieses Material nicht nur die Menge an Stahlfasern stark, sondern vermeidet auch das Phänomen der Faseragglomeration bei der Mischung von integraler Faserverstärkerbeton. Darüber hinaus hat die Position der Stahlfaserschicht in Beton einen großen Einfluss auf die Biegefestigkeit von Beton. Der Verstärkungseffekt der Stahlfaserschicht am Boden des Betons ist die beste. Wenn sich die Position der Stahlfaserschicht nach oben bewegt, nimmt der Verstärkungseffekt signifikant ab. Die Biegefestigkeit von LSFRC ist mehr als 35% höher als die von einfacher Beton mit dem gleichen Mischanteil, der etwas niedriger ist als der von integraler Stahlfaserverstärkungsbeton. LSFRC kann jedoch viele materielle Kosten einsparen, und es gibt kein Problem beim Mischen. Daher ist LSFRC ein neues Material mit guten sozialen und wirtschaftlichen Vorteilen und umfassenden Anwendungsaussichten, was einer Populalisierung und Anwendung bei der Konstruktion von Bürgerstücken wert ist.
6. geschichtete Hybridfaserbeton
Schicht Hybridfaserverstärkte Beton (LHFRC) ist ein Verbundmaterial, das durch Zugabe von 0,1% Polypropylenfaser auf der Grundlage von LSFRC und gleichmäßig eine große Anzahl feiner und kurzer Polypropylenfasern mit hoher Klebstärke und hoher Verlängerung im oberen und unteren Stahl gebildet wird Faserbeton und der einfache Beton in der mittleren Schicht. Es kann die Schwäche der LSFRC -Zwischenbetonschicht überwinden und die potenziellen Sicherheitsrisiken nach dem Abfall der Oberflächenstahlfasern verhindern. LHFRC kann die Biegefestigkeit von Beton erheblich verbessern. Im Vergleich zu einem einfachen Beton erhöht sich die Biegefestigkeit von Normalbeton um etwa 20%, und im Vergleich zu LSFRC erhöht sich die Biegefestigkeit um 2,6%, hat jedoch nur geringe Auswirkungen auf den Bieger elastischen Betonmodul. Der elastische Biegermodul von LHFRC ist 1,3% höher als der von einfacher Beton und 0,3% niedriger als der von LSFRC. LHFRC kann auch die Biegeschärfe von Beton erheblich verbessern, und sein Biegebezüglichkeitsindex beträgt etwa das 8 -fache des einfachen Betons und des 1,3 -fachen der von LSFRC. Darüber hinaus kann aufgrund der unterschiedlichen Leistung von zwei oder mehr Fasern in LHFRC in Beton gemäß den technischen Bedürfnissen der positive hybride Effekt von synthetischen Fasern und Stahlfasern in Beton verwendet werden , Biegefestigkeit und Zugfestigkeit des Materials, verbessern Sie die materielle Qualität und verlängern die Lebensdauer des Materials.
——Abstract (Shanxi Architecture, Bd. 38, Nr. 11, Chen Huiqing)
Postzeit: Aug-24-2022