Teräskuituvahvisteinen betoni (SFRC) on uudenlainen komposiittimateriaali, joka voidaan kaataa ja ruiskuttaa lisäämällä sopiva määrä lyhyttä teräskuitua tavalliseen betoniin. Se on kehittynyt nopeasti kotimaassa ja ulkomailla viime vuosina. Se voittaa betonin alhaisen vetolujuuden, pienen lopullisen venymän ja haurauden puutteet. Sillä on erinomaiset ominaisuudet, kuten vetolujuus, taivutuskestävyys, leikkauskestävyys, halkeamiskestävyys, väsymiskestävyys ja korkea sitkeys. Sitä on sovellettu vesirakennus-, tie- ja silta-, rakentamis- ja muilla tekniikan aloilla.

 

一．Teräskuituvahvistetun betonin kehitys

 

Kuitubetoni (FRC) on lyhenne sanoista kuituvahvisteinen betoni. Se on yleensä sementtipohjainen komposiitti, joka koostuu sementtipastasta, laastista tai betonista ja metallikuituista, epäorgaanisista kuitu- tai orgaanisista kuituvahvisteista. Se on uusi rakennusmateriaali, joka muodostuu tasaisesti leviämällä lyhyet ja hienot kuidut, joilla on korkea vetolujuus, korkea lopullinen pidennys ja korkea alkaliresistenssi betonimatriisissa. Fiber in concrete can limit the generation of early cracks in concrete and the further expansion of cracks under the action of external force, effectively overcome the inherent defects such as low tensile strength, easy cracking and poor fatigue resistance of concrete, and greatly improve the performance betonin päättämättömyydestä, vedenpitävästä, pakkasenkestävyydestä ja vahvistuksesta. Fiber reinforced concrete, especially steel fiber reinforced concrete, has attracted more and more attention in academic and engineering circles in practical engineering because of its superior performance. 1907 Neuvostoliiton asiantuntija B п. Hekpocab alkoi käyttää metallikuituvahvistettua betonia; In 1910, HF Porter published a research report on short fiber reinforced concrete, suggesting that short steel fibers should be evenly dispersed in concrete to strengthen matrix materials; Vuonna 1911 Yhdysvaltojen Graham lisäsi teräskuitua tavalliseen betoniin betonin lujuuden ja vakauden parantamiseksi; By the 1940s, the United States, Britain, France, Germany, Japan and other countries had done a lot of research on using steel fiber to improve the wear resistance and crack resistance of concrete, the manufacturing technology of steel fiber concrete, and improving the Teräskuidun muoto kuidun ja betonimatriisin välisen sidoslujuuden parantamiseksi; Vuonna 1963 JP romualdi ja GB Batson julkaisivat paperin teräskuitupohjaisen betonin halkeamien kehittymismekanismista ja esittivät johtopäätöksen, että teräskuituvahvisteisen betonin halkeilulujuus määräytyy teräskuitujen keskimääräisen etäisyyden perusteella, jolla on tehokas rooli. Vetolujuudessa (kuituväliteoria), aloittaen siten tämän uuden komposiittimateriaalin käytännön kehitysvaihe. Tähän mennessä teräskuituvahvisteisen betonin yleistymisen ja käytön myötä, johtuen kuitujen erilaisesta jakautumisesta betonissa, on olemassa pääasiassa neljää tyyppiä: teräskuituvahvisteinen betoni, hybridikuituvahvisteinen betoni, kerrostettu teräskuituvahvisteinen betoni ja kerrostettu hybridikuitu teräsbetoni.

 

二.Teräskuituvahvistetun betonin vahvistusmekanismi

 

1. Komposiittimekaniikan teoria. Komposiittimekaniikan teoria perustuu jatkuvien kuitukomposiittien teoriaan ja yhdistettynä teräskuitujen jakautumisominaisuuksiin betonissa. Tässä teoriassa komposiitteja pidetään kaksivaiheisina komposiiteina, joiden yhtenä faasina on kuitu ja toisena faasina matriisi.

 

Kuituväliteoria. Kuituväliteoriaa, joka tunnetaan myös halkeamiskestävyysteoriana, ehdotetaan lineaarisen elastisen murtumismekaniikan perusteella. Tämän teorian mukaan kuitujen vahvistusvaikutus liittyy vain tasaisesti jakautuneeseen kuituväliin (minimiväli).

 

三.Teräskuitubetonin kehitystilan analyysi

 

1.Teräskuituvahvisteinen betoni.Teräskuituvahvistettu betoni on eräänlainen suhteellisen tasainen ja monisuuntainen teräsbetoni, joka on muodostettu lisäämällä pieni määrä vähähiilistä terästä, ruostumattomasta teräksestä ja FRP-kuiduista tavalliseen betoniin. Teräskuidun sekoitusmäärä on yleensä 1% ~ 2% tilavuudella, kun taas 70 ~ 100 kg: n teräskuitua sekoitetaan jokaisessa betonimittarin painon mukaan. Teräskuidun pituuden tulisi olla 25 ~ 60 mm, halkaisijan tulisi olla 0,25 ~ 1,25 mm ja halkaisijan paras suhde tulisi olla 50 ~ 700. Verrattuna tavalliseen betoniin, se ei voi vain parantaa vetolujuutta, leikkausta, taivutusta , kulumis- ja halkeamankestävyys, mutta parantavat myös betonin murtuman sitkeyttä ja iskunkestävyyttä ja parantavat merkittävästi rakenteen väsymiskestävyyttä ja kestävyyttä, etenkin sitkeyttä voidaan lisätä 10 ~ 20 kertaa. Teräskuituvahvistetun betonin ja tavallisen betonin mekaanisia ominaisuuksia verrataan Kiinassa. When the content of steel fiber is 15% ~ 20% and the water cement ratio is 0.45, the tensile strength increases by 50% ~ 70%, the flexural strength increases by 120% ~ 180%, the impact strength increases by 10 ~ 20 times, the impact fatigue strength increases by 15 ~ 20 times, the flexural toughness increases by 14 ~ 20 times, and the wear resistance is also significantly improved. Siksi teräskuituvahvistetulla betonilla on parempia fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia kuin tavallisella betonilla.

2.Hybrid -kuitubetoni. Relevant research data show that steel fiber does not significantly promote the compressive strength of concrete, or even reduce it; Tavallisiin betoniin verrattuna on positiivisia ja negatiivisia (lisääntymistä ja vähenemistä) tai jopa välituotteita teräskuituvahvistetun betonin läpäisemättömyydestä, kulutuskestävyydestä, isku- ja kulutuskestävyydestä ja betonin varhaisen muovin kutistumisen estämisestä. Lisäksi teräskuituvahvistetussa betonissa on joitain ongelmia, kuten suuri annos, korkea hinta, ruoste ja melkein ilman tulipalon aiheuttamia purskeita, mikä on vaikuttanut sen levitykseen vaihteleviin asteisiin. Viime vuosina jotkut kotimaiset ja ulkomaiset tutkijat alkoivat kiinnittää huomiota hybridikuitubetoniin (HFRC) yrittäen sekoittaa kuituja, joilla on erilaiset ominaisuudet ja edut, oppi toisiltaan ja antaa leikkiä "positiiviselle hybridivaikutukselle" eri tasoilla ja eri tasoilla ja Latausvaiheet betonin erilaisten ominaisuuksien parantamiseksi eri projektien tarpeiden tyydyttämiseksi. Kuitenkin sen erilaisten mekaanisten ominaisuuksien, etenkin väsymyksen muodonmuutoksen ja väsymysvaurion, muodonmuutoksen kehityslain ja vaurioominaisuuksien suhteen staattisten ja dynaamisten kuormitusten ja vakiona amplitudin tai muuttuvan amplitudin syklisten kuormitusten, optimaalisen sekoitusmäärän ja kuidun osuus, suhde, suhde between components of composite materials, strengthening effect and strengthening mechanism, anti fatigue performance, failure mechanism and construction technology, The problems of mix proportion design need to be further studied.

3.vaikutteiset teräskuituvahvistetut betonit.Monoliittikuituteräsbetoni ei ole helppo sekoittaa tasaisesti, kuitu on helppo agglomeroida, kuitumäärä on suuri ja kustannukset ovat suhteellisen korkeat, mikä vaikuttaa sen laajaan käyttöön. Useiden teknisten käytäntöjen ja teoreettisten tutkimusten avulla on ehdotettu uudenlaista teräskuiturakennetta, kerrosteräskuituraudoitusbetoni (LSFRC). Pieni määrä teräskuitua jakautuu tasaisesti tielaatan ylä- ja alapinnalle, ja keskimmäinen on edelleen tavallinen betonikerros. LSFRC:n teräskuitu jaetaan yleensä käsin tai mekaanisesti. Teräskuitu on pitkä, ja pituuden halkaisijasuhde on yleensä välillä 70 - 120, mikä osoittaa kaksiulotteisen jakautumisen. Vaikuttamatta mekaanisiin ominaisuuksiin tämä materiaali ei ainoastaan ​​vähennä merkittävästi teräskuidun määrää, vaan myös välttää kuitujen agglomeroitumisen ilmiön kiinteän kuituvahvisteisen betonin sekoituksessa. Lisäksi teräskuitukerroksen sijainnilla betonissa on suuri vaikutus betonin taivutuslujuuteen. Teräskuitukerroksen vahvistusvaikutus betonin pohjassa on paras. Kun teräskuitukerroksen sijainti liikkuu ylöspäin, vahvistusvaikutus vähenee merkittävästi. LSFRC:n taivutuslujuus on yli 35 % korkeampi kuin tavallisella betonilla samalla sekoitussuhteella, mikä on hieman pienempi kuin integroidun teräskuituvahvisteisen betonin. LSFRC voi kuitenkin säästää paljon aineellisia kustannuksia, eikä vaikeaa sekoittamista ole ongelmia. Therefore, LSFRC is a new material with good social and economic benefits and broad application prospects, which is worthy of popularization and application in pavement construction.

 

4.Kerrostettu hybridikuitubetoni.Kerroshybridikuituvahvistettu betoni (LHFRC) on komposiittimateriaali, joka on muodostettu lisäämällä 0,1% polypropeenikuituja LSFRC: n perusteella ja jakamalla tasaisesti suuren määrän hienoja ja lyhyitä polypropeenikuituja, joilla fiber concrete and the plain concrete in the middle layer. Se voi voittaa LSFRC -välituotteen tavallisen betonikerroksen heikkouden ja estää mahdolliset turvallisuusriskit pintateräskuidun kuluneen jälkeen. LHFRC can significantly enhance the flexural strength of concrete. Verrattuna tavalliseen betoniin, sen tavallisen betonin taivutuslujuus lisääntyy noin 20%, ja verrattuna LSFRC: hen sen taivutuslujuuteen kasvaa 2,6%, mutta sillä on vähän vaikutusta betonin taivutusjoustomoduuliin. LHFRC: n taivutusjoustomoduuli on 1,3% korkeampi kuin tavallisen betonin ja 0,3% pienempi kuin LSFRC. LHFRC voi myös parantaa merkittävästi betonin taivutuslujuutta, ja sen taivutuslujuusindeksi on noin 8 kertaa tavallinen betoni ja 1,3 -kertainen LSFRC: n. Lisäksi teknisten tarpeiden mukaan kahden tai useamman kuidun erilaisen suorituskyvyn LHFRC: ssä synteettisen kuidun ja teräskuidun positiivista hybridivaikutusta betonissa voidaan käyttää parantamaan taipuvuutta, kestävyyttä, sitkeyttä, halkeaman lujuutta huomattavasti parantamaan huomattavasti, halkeaman lujuus , Materiaalin taivutuslujuus ja vetolujuus, parantaa materiaalin laatua ja pidentää materiaalin käyttöiän käyttöä.

——Tiivistelmä (Shanxi Architecture, osa 38, nro 11, Chen Huiqing)