O formigón reforzado con fibra de aceiro (SFRC) é un novo tipo de material composto que se pode verter e pulverizar engadindo unha cantidade adecuada de fibra de aceiro curto en formigón común. Desenvolveuse rapidamente na casa e no estranxeiro nos últimos anos. Supera as carencias de baixa resistencia á tracción, pequena alargación definitiva e propiedade quebradiza de formigón. Ten excelentes propiedades como a resistencia á tracción, a resistencia á flexión, a resistencia ao cizallamento, a resistencia á fisura, a resistencia á fatiga e a alta dureza. Aplicouse en enxeñaría hidráulica, estrada e ponte, construción e outros campos de enxeñaría.
1. Desenvolvemento de formigón reforzado con fibra de aceiro
O formigón reforzado por fibra (FRC) é a abreviatura do formigón reforzado pola fibra. Normalmente é un composto baseado en cemento composto por pasta de cemento, morteiro ou formigón e fibra metálica, fibra inorgánica ou materiais reforzados con fibra orgánica. É un novo material de construción formado por uniformemente as fibras curtas e finas con alta resistencia á tracción, alta alargación definitiva e alta resistencia alcalina na matriz de formigón. A fibra en formigón pode limitar a xeración de fendas precoz en formigón e a maior expansión de fisuras baixo a acción da forza externa, supera efectivamente os defectos inherentes como a baixa resistencia á tracción, o craqueo doado e a mala resistencia á fatiga do formigón e mellorará moito o rendemento de impermeabilidade, impermeable, resistencia ás xeadas e protección de reforzo do formigón. O formigón reforzado por fibra, especialmente o formigón reforzado por fibra de aceiro, chamou cada vez máis atención nos círculos académicos e de enxeñaría na enxeñaría práctica debido ao seu rendemento superior. 1907 experto soviético B п. Hekpocab comezou a usar formigón armado con fibra metálica; En 1910, HF Porter publicou un informe de investigación sobre formigón reforzado con fibra curta, suxerindo que as fibras de aceiro curtas deberían ser dispersas uniformemente en formigón para fortalecer os materiais de matriz; En 1911, Graham dos Estados Unidos engadiu fibra de aceiro en formigón común para mellorar a forza e a estabilidade do formigón; Na década de 1940, Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, Alemaña, Xapón e outros países fixeron moitas investigacións sobre o uso de fibra de aceiro para mellorar a resistencia ao desgaste e a resistencia ao crack do formigón, a tecnoloxía de fabricación de formigón de fibra de aceiro e mellorar o forma de fibra de aceiro para mellorar a forza de unión entre a fibra e a matriz de formigón; En 1963, JP Romualdi e GB Batson publicaron un artigo sobre o mecanismo de desenvolvemento de crack de formigón confinado en fibra de aceiro e expuxeron a conclusión de que a forza de crack do formigón reforzado con fibra de aceiro está determinado polo espazo medio de fibras de aceiro que xoga un papel efectivo En tensión de tracción (teoría do espazo entre fibras), iniciando así a fase de desenvolvemento práctico deste novo material composto. Ata o de agora, coa popularización e aplicación de formigón reforzado con fibra de aceiro, debido á diferente distribución de fibras en formigón, hai principalmente catro tipos: formigón reforzado con fibra de aceiro, formigón reforzado con fibra híbrida, formigón reforzado de fibra de aceiro en capas e fibra híbrida en capas capas Concrete reforzado.
2. Mecanismo de fortalecemento do formigón reforzado con fibra de aceiro
(1) Teoría da mecánica composta. A teoría da mecánica composta baséase na teoría dos compostos de fibra continua e combinada coas características de distribución das fibras de aceiro en formigón. Nesta teoría, os compostos son considerados como compostos bifásicos con fibra como unha fase e matriz como a outra fase.
(2) Teoría do espazo entre fibras. A teoría do espazo entre fibras, tamén coñecida como teoría da resistencia á crack, proponse baseadas na mecánica de fractura elástica lineal. Esta teoría sostén que o efecto de reforzo das fibras só está relacionado co espazo entre as fibras uniformemente distribuído (espazo mínimo).
3. Análise sobre o estado de desenvolvemento do formigón reforzado con fibra de aceiro
1. CONCELLO DE FIBRA DE FIBRA. O formigón armado de fibra de aceiro é unha especie de formigón reforzado relativamente uniforme e multidireccional formado engadindo unha pequena cantidade de aceiro baixo carbono, aceiro inoxidable e fibras FRP en formigón común. A cantidade de fibra de aceiro é xeralmente 1% ~ 2% en volume, mentres que a fibra de aceiro de 70 ~ 100kg mestúrase en cada metro cúbico de formigón en peso. A lonxitude da fibra de aceiro debe ser de 25 ~ 60 mm, o diámetro debe ser de 0,25 ~ 1,25 mm e a mellor relación de lonxitude a diámetro debería ser de 50 ~ 700. En comparación co formigón común, non só pode mellorar a tracción, a cizalladura, dobrar , a resistencia ao desgaste e á fisura, pero tamén aumenta moito a resistencia á resistencia á fractura e ao impacto do formigón, e melloran significativamente a resistencia á fatiga e a durabilidade da estrutura, especialmente a dureza pode aumentarse en 10 ~ 20 veces. As propiedades mecánicas do formigón reforzado con fibra de aceiro e o formigón común son comparados en China. Cando o contido de fibra de aceiro é do 15% ~ 20% e a relación de cemento de auga é de 0,45, a resistencia á tracción aumenta un 50% ~ 70%, a resistencia á flexión aumenta un 120% ~ 180%, a forza de impacto aumenta en 10 ~ 20 Os tempos, a resistencia á fatiga de impacto aumenta en 15 ~ 20 veces, a dureza da flexión aumenta en 14 ~ 20 veces e a resistencia ao desgaste tamén se mellora significativamente. Polo tanto, o formigón reforzado con fibra de aceiro ten mellores propiedades físicas e mecánicas que o formigón simple.
4. Foro híbrido de formigón
Os datos de investigación relevantes demostran que a fibra de aceiro non promove significativamente a resistencia á compresión do formigón, nin sequera a reduce; En comparación co formigón simple, hai positivas e negativas (aumento e diminución) ou incluso vistas intermedias sobre a impermeabilidade, a resistencia ao desgaste, o impacto e a resistencia ao desgaste do formigón reforzado con fibra de aceiro e a prevención do encollemento plástico precoz do formigón. Ademais, o formigón reforzado por fibra de aceiro ten algúns problemas, como a dosificación grande, o prezo elevado, a ferruxe e case ningunha resistencia á explosión causada polo lume, o que afectou á súa aplicación en diferentes graos. Nos últimos anos, algúns estudosos domésticos e estranxeiros comezaron a prestar atención ao formigón de fibra híbrida (HFRC), intentando mesturar fibras con diferentes propiedades e vantaxes, aprender uns dos outros e dar o xogo ao "efecto híbrido positivo" a diferentes niveis e Cargando etapas para mellorar diversas propiedades do formigón, para satisfacer as necesidades de diferentes proxectos. Non obstante, no que se refire ás súas diversas propiedades mecánicas, especialmente a súa deformación de fatiga e danos na fatiga, a lei de desenvolvemento de deformación e as características de danos baixo cargas estáticas e dinámicas e amplitude constante ou cargas cíclicas de amplitude variable, a cantidade de mestura óptima e a proporción de fibra, a relación, a relación, a relación, a relación, a relación, a relación, a relación, a relación, a relación, a relación, a relación Entre compoñentes de materiais compostos, efecto de fortalecemento e mecanismo de fortalecemento, rendemento anti fatiga, mecanismo de fracaso e tecnoloxía de construción, os problemas do deseño de proporcións de mestura deben ser máis estudado.
5. Concrete reforzado con fibra de aceiro en capas
O formigón armado con fibra monolítica non é fácil de mesturar uniformemente, a fibra é fácil de aglomerar, a cantidade de fibra é grande e o custo é relativamente alto, o que afecta á súa ampla aplicación. A través dun gran número de prácticas de enxeñaría e investigación teórica, proponse un novo tipo de estrutura de fibra de aceiro, formigón reforzado con fibra de aceiro en capa (LSFRC). Unha pequena cantidade de fibra de aceiro distribúese uniformemente nas superficies superiores e inferiores da lousa da estrada, e o medio segue sendo unha capa de formigón simple. A fibra de aceiro en LSFRC distribúese xeralmente manualmente ou mecánicamente. A fibra de aceiro é longa e a relación de diámetro de lonxitude está xeralmente entre 70 ~ 120, mostrando unha distribución bidimensional. Sen afectar as propiedades mecánicas, este material non só reduce enormemente a cantidade de fibra de aceiro, senón que evita o fenómeno da aglomeración de fibras na mestura de formigón reforzado con fibra integral. Ademais, a posición da capa de fibra de aceiro en formigón ten un gran impacto na resistencia á flexión do formigón. O efecto de reforzo da capa de fibra de aceiro na parte inferior do formigón é o mellor. Coa posición da capa de fibra de aceiro que se move, o efecto de reforzo diminúe significativamente. A resistencia á flexión de LSFRC é superior ao 35% superior á do formigón simple coa mesma proporción de mestura, que é lixeiramente inferior á do formigón reforzado con fibra de aceiro integral. Non obstante, o LSFRC pode aforrar moito custo material e non hai ningún problema de mestura difícil. Polo tanto, LSFRC é un novo material con bos beneficios sociais e económicos e amplas perspectivas de aplicacións, que é digno de popularización e aplicación na construción do pavimento.
6. Concrete de fibra híbrida en capas
Capa de formigón reforzado con fibra híbrida (LHFRC) é un material composto formado engadindo un 0,1% de fibra de polipropileno en base a LSFRC e distribuíndo uniformemente un gran número de fibras de polipropileno finas e finas con alta resistencia á tracción e altas altas no aceiro superior e inferior na parte superior e inferior aceiro Concrete de fibra e formigón simple na capa media. Pode superar a debilidade da capa de formigón intermedio LSFRC e evitar os posibles riscos de seguridade despois de que se desgasta a fibra de aceiro superficial. O LHFRC pode mellorar significativamente a resistencia á flexión do formigón. En comparación co formigón simple, a súa resistencia á flexión do formigón simple aumenta aproximadamente un 20%e en comparación con LSFRC, a súa resistencia á flexión aumenta un 2,6%, pero ten pouco efecto sobre o módulo elástico flexional de formigón. O módulo elástico flexural de LHFRC é un 1,3% superior ao do formigón simple e un 0,3% inferior ao de LSFRC. O LHFRC tamén pode aumentar significativamente a dureza da flexión do formigón, e o seu índice de dureza de flexión é aproximadamente 8 veces o de formigón simple e 1,3 veces o de LSFRC. Ademais, debido ao diferente rendemento de dúas ou máis fibras en LHFRC en formigón, segundo as necesidades de enxeñaría, o efecto híbrido positivo da fibra sintética e da fibra de aceiro en formigón pódese usar para mellorar moito a ductilidade, a durabilidade, a dureza, a forza de crack , resistencia á flexión e resistencia á tracción do material, mellorar a calidade do material e prolongar a vida útil do material.
—- Abstract (Shanxi Architecture, vol. 38, nº 11, Chen Huiqing)
Tempo de publicación: agosto 24-2022