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 curta ao formigón común. Desenvolveuse rapidamente na casa e no estranxeiro nos últimos anos. Supera as deficiencias de baixa resistencia á tracción, pequeno alongamento final e propiedade fráxil do formigón. Ten excelentes propiedades como resistencia á tracción, resistencia á flexión, resistencia ao cizallamento, resistencia á fisura, resistencia á fatiga e alta tenacidade. Aplicouse na enxeñaría hidráulica, estradas e pontes, construción e outros campos da enxeñaría.

 

一．Desenvolvemento de formigón armado con fibra de aceiro

 

Concreto reforzado con fibra (FRC) é a abreviatura de formigón reforzado con fibra. Normalmente é un composto a base de 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 pola dispersión uniforme de fibras curtas e finas con alta resistencia á tracción, alto alongamento final e alta resistencia aos álcalis na matriz de formigón. A fibra no formigón pode limitar a xeración de fisuras precoces no formigón e a maior expansión das fisuras baixo a acción da forza externa, superar eficazmente os defectos inherentes como a baixa resistencia á tracción, a rachadura fácil e a escasa resistencia á fatiga do formigón e mellorar moito o rendemento. de impermeabilidade, impermeabilidade, resistencia ás xeadas e protección de armadura do formigón. O formigón reforzado con fibra, especialmente o formigón reforzado con fibra de aceiro, atraeu cada vez máis a atención nos círculos académicos e de enxeñería na enxeñaría práctica debido ao seu rendemento superior. 1907 O experto soviético B П. Hekpocab comezou a utilizar formigón reforzado con fibras metálicas; En 1910, HF Porter publicou un informe de investigación sobre formigón reforzado con fibras curtas, suxerindo que as fibras curtas de aceiro deberían dispersarse uniformemente no formigón para reforzar os materiais da matriz; En 1911, Graham dos Estados Unidos engadiu fibra de aceiro ao formigón común para mellorar a resistencia e estabilidade do formigón; Na década de 1940, os Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, Alemaña, Xapón e outros países realizaran moitas investigacións sobre o uso de fibra de aceiro para mellorar a resistencia ao desgaste e a resistencia ás fisuras do formigón, a tecnoloxía de fabricación do formigón de fibra de aceiro e a mellora da forma da 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 fisuras do formigón confinado con fibras de aceiro, e puxeron a conclusión de que a resistencia á fisura do formigón reforzado con fibras de aceiro está determinada pola separación media das fibras de aceiro, que desempeña un papel eficaz. en tensión de tracción (teoría do espazado de fibras), iniciando así a etapa de desenvolvemento práctico deste novo material composto. Ata agora, coa popularización e aplicación do formigón armado con fibra de aceiro, debido á diferente distribución das fibras no formigón, hai principalmente catro tipos: formigón armado con fibra de aceiro, formigón reforzado con fibra híbrida, formigón armado con fibra de aceiro en capas e fibra híbrida en capas. formigón armado.

 

二.Mecanismo de reforzo do formigón armado con fibra de aceiro

 

1.Teoría da mecánica composta. A teoría da mecánica dos compostos baséase na teoría dos compostos de fibras continuas e combínase coas características de distribución das fibras de aceiro no formigón. Nesta teoría, os compostos considéranse compostos de dúas fases coa fibra como unha fase e a matriz como a outra fase.

 

Teoría do espazo entre fibras. A teoría do espazamento de fibras, tamén coñecida como teoría da resistencia á fisura, proponse baseándose na mecánica de fractura elástica lineal. Esta teoría sostén que o efecto de reforzo das fibras só está relacionado co espazamento uniformemente distribuído entre as fibras (espazo mínimo).

 

三．Análise do estado de desenvolvemento do formigón armado con fibras de aceiro

 

1.Concreto reforzado con fibras de aceiro.O formigón armado con fibra de aceiro é un tipo de formigón armado relativamente uniforme e multidireccional formado ao engadir unha pequena cantidade de aceiro baixo en carbono, aceiro inoxidable e fibras FRP ao formigón común. A cantidade de mestura de fibra de aceiro é xeralmente do 1% ~ 2% en volume, mentres que 70 ~ 100 kg de fibra de aceiro mestúranse 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 entre lonxitude e diámetro debe ser de 50 ~ 700. En comparación co formigón común, non só pode mellorar a tracción, cizallamento, flexión. , a resistencia ao desgaste e ás fisuras, pero tamén mellora moito a tenacidade á fractura e a resistencia ao impacto do formigón e mellora significativamente a resistencia á fatiga e a durabilidade da estrutura, especialmente a tenacidade pódese aumentar de 10 a 20 veces. As propiedades mecánicas do formigón reforzado con fibra de aceiro e do formigón normal compáranse en China. Cando o contido de fibra de aceiro é do 15% ~ 20% e a proporción de auga-cemento é de 0,45, a resistencia á tracción aumenta nun 50% ~ 70%, a resistencia á flexión aumenta nun 120% ~ 180%, a resistencia ao impacto aumenta nun 10 ~ 20%. veces, a resistencia á fatiga do impacto aumenta de 15 a 20 veces, a tenacidade á flexión aumenta de 14 a 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.

2.Formigón de fibras híbridas. Os datos de investigación relevantes mostran que a fibra de aceiro non promove significativamente a resistencia á compresión do formigón, nin sequera a reduce; En comparación co formigón simple, hai puntos de vista positivos e negativos (aumento e diminución) ou incluso intermedias sobre a impermeabilidade, a resistencia ao desgaste, a resistencia ao impacto e ao desgaste do formigón armado con fibras de aceiro e a prevención da contracción plástica precoz do formigón. Ademais, o formigón armado con fibra de aceiro presenta algúns problemas, como a gran dosificación, o alto prezo, a ferruxe e case nula resistencia ao estoupido provocado polo lume, o que afectou a súa aplicación en diversos graos. Nos últimos anos, algúns estudosos nacionais e estranxeiros comezaron a prestar atención ao formigón de fibras híbridas (HFRC), tentando mesturar fibras con diferentes propiedades e vantaxes, aprender uns dos outros e darlle xogo ao "efecto híbrido positivo" a diferentes niveis e etapas de carga para mellorar as diversas propiedades do formigón, para satisfacer as necesidades de diferentes proxectos. Non obstante, no que respecta ás súas diversas propiedades mecánicas, especialmente a súa deformación por fatiga e danos por fatiga, a lei de desenvolvemento da deformación e as características do dano baixo cargas estáticas e dinámicas e cargas cíclicas de amplitude constante ou amplitude variable, a cantidade de mestura óptima e a proporción de mestura de fibra, a relación entre os compoñentes dos materiais compostos, o efecto de reforzo e o mecanismo de reforzo, o rendemento anti-fatiga, o mecanismo de falla e a tecnoloxía de construción. Os problemas do deseño da proporción de mesturas deben ser máis estudados.

3.Formigón armado 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 a súa ampla aplicación. A través dunha gran cantidade de prácticas de enxeñería e investigacións teóricas, proponse un novo tipo de estrutura de fibra de aceiro, formigón reforzado con fibra de aceiro en capas (LSFRC). Unha pequena cantidade de fibra de aceiro distribúese uniformemente nas superficies superior e inferior do forxado da estrada, e o medio aínda é unha capa de formigón lisa. A fibra de aceiro en LSFRC distribúese xeralmente manual ou mecánicamente. A fibra de aceiro é longa e a relación de diámetro de lonxitude é xeralmente entre 70 ~ 120, mostrando unha distribución bidimensional. Sen afectar as propiedades mecánicas, este material non só reduce moito a cantidade de fibra de aceiro, senón que tamén evita o fenómeno de aglomeración de fibras na mestura de formigón reforzado con fibra integral. Ademais, a posición da capa de fibra de aceiro no 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 cara arriba, o efecto de reforzo diminúe significativamente. A resistencia á flexión do LSFRC é máis dun 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, LSFRC pode aforrar moito custo de material e non hai ningún problema de mestura difícil. Polo tanto, LSFRC é un material novo con bos beneficios sociais e económicos e amplas perspectivas de aplicación, que é digno de popularización e aplicación na construción de pavimentos.

 

4.Concreto de fibras híbridas en capas.O formigón reforzado con fibras híbridas en capas (LHFRC) é un material composto formado pola adición dun 0,1% de fibra de polipropileno sobre a base de LSFRC e distribuíndo uniformemente un gran número de fibras de polipropileno finas e curtas con alta resistencia á tracción e alto alongamento final no aceiro superior e inferior. formigón de fibras e o formigón liso na capa media. Pode superar a debilidade da capa intermedia de formigón simple LSFRC e evitar os posibles perigos de seguridade despois de que a fibra de aceiro superficial estea desgastada. O LHFRC pode mellorar significativamente a resistencia á flexión do formigón. En comparación co formigón liso, a súa resistencia á flexión do formigón simple aumenta nun 20% e, en comparación co LSFRC, a súa resistencia á flexión aumenta nun 2,6%, pero ten pouco efecto sobre o módulo elástico á flexión do formigón. O módulo elástico á flexión do LHFRC é un 1,3% superior ao do formigón liso e un 0,3% inferior ao do LSFRC. O LHFRC tamén pode mellorar significativamente a tenacidade á flexión do formigón, e o seu índice de tenacidade á flexión é preto de 8 veces o do formigón simple e 1,3 veces o do 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 no formigón pódese usar para mellorar moito a ductilidade, durabilidade, dureza e resistencia á fisura. , a resistencia á flexión e á tracción do material, mellora a calidade do material e prolonga a vida útil do material.

——Resumo (Arquitectura Shanxi, Vol. 38, No 11, Chen Huiqing)