Staalveselversterkte beton (SVVB) is 'n nuwe tipe saamgestelde materiaal wat gegiet en gespuit kan word deur 'n gepaste hoeveelheid kort staalvesel by gewone beton te voeg. Dit het die afgelope paar jaar vinnig tuis en in die buiteland ontwikkel. Dit oorkom die tekortkominge van lae treksterkte, klein uiteindelike verlenging en brose eienskappe van beton. Dit het uitstekende eienskappe soos treksterkte, buigweerstand, skuifweerstand, kraakweerstand, moegheidsweerstand en hoë taaiheid. Dit is toegepas in hidrouliese ingenieurswese, pad- en brug-, konstruksie- en ander ingenieursvelde.
1. Ontwikkeling van staalveselversterkte beton
Veselversterkte beton (VVB) is die afkorting van veselversterkte beton. Dit is gewoonlik 'n sement-gebaseerde komposiet wat bestaan uit sementpasta, mortel of beton en metaalvesel, anorganiese vesel of organiese veselversterkte materiale. Dit is 'n nuwe boumateriaal wat gevorm word deur kort en fyn vesels met hoë treksterkte, hoë uiteindelike verlenging en hoë alkali-weerstand in die betonmatriks eenvormig te versprei. Vesel in beton kan die vorming van vroeë krake in beton en die verdere uitbreiding van krake onder die werking van eksterne krag beperk, die inherente defekte soos lae treksterkte, maklike krake en swak moegheidsweerstand van beton effektief oorkom, en die prestasie van ondeurdringbaarheid, waterdigting, rypweerstand en versterkingsbeskerming van beton aansienlik verbeter. Veselversterkte beton, veral staalveselversterkte beton, het al hoe meer aandag in akademiese en ingenieurskringe in praktiese ingenieurswese getrek vanweë sy uitstekende prestasie. In 1907 het die Sowjet-deskundige B. P. Hekpocab begin om metaalveselversterkte beton te gebruik; In 1910 het H. F. Porter 'n navorsingsverslag oor kortveselversterkte beton gepubliseer, wat voorgestel het dat kort staalvesels eweredig in beton versprei moet word om matriksmateriale te versterk; In 1911 het Graham van die Verenigde State staalvesel by gewone beton gevoeg om die sterkte en stabiliteit van beton te verbeter; Teen die 1940's het die Verenigde State, Brittanje, Frankryk, Duitsland, Japan en ander lande baie navorsing gedoen oor die gebruik van staalvesel om die slytasie- en kraakweerstand van beton te verbeter, die vervaardigingstegnologie van staalveselbeton, en die verbetering van die vorm van staalvesel om die bindingssterkte tussen vesel en betonmatriks te verbeter; In 1963 het JP Romualdi en GB Batson 'n artikel gepubliseer oor die kraakontwikkelingsmeganisme van staalveselbegrensde beton, en die gevolgtrekking gemaak dat die kraaksterkte van staalveselversterkte beton bepaal word deur die gemiddelde spasiëring van staalvesels wat 'n effektiewe rol in trekspanning speel (veselspasiëringsteorie), en sodoende die praktiese ontwikkelingsfase van hierdie nuwe saamgestelde materiaal begin. Tot dusver, met die popularisering en toepassing van staalveselversterkte beton, as gevolg van die verskillende verspreiding van vesels in beton, is daar hoofsaaklik vier tipes: staalveselversterkte beton, hibriede veselversterkte beton, gelaagde staalveselversterkte beton en gelaagde hibriede veselversterkte beton.
2. Versterkingsmeganisme van staalveselversterkte beton
(1)Teorie van saamgestelde meganika. Die teorie van saamgestelde meganika is gebaseer op die teorie van kontinue veselverbindings en gekombineer met die verspreidingseienskappe van staalvesels in beton. In hierdie teorie word saamgestelde materiale beskou as tweefase-verbindings met vesel as een fase en matriks as die ander fase.
(2) Veselspasiëringsteorie. Veselspasiëringsteorie, ook bekend as kraakweerstandsteorie, word voorgestel gebaseer op lineêre elastiese breukmeganika. Hierdie teorie beweer dat die versterkingseffek van vesels slegs verband hou met die eenvormig verspreide veselspasiëring (minimum spasiëring).
3. Analise van die ontwikkelingsstatus van staalveselversterkte beton
1. Staalveselversterkte beton. Staalveselversterkte beton is 'n soort relatief eenvormige en multi-rigting versterkte beton wat gevorm word deur 'n klein hoeveelheid lae koolstofstaal, vlekvrye staal en FRP-vesels by gewone beton te voeg. Die gemengde hoeveelheid staalvesel is gewoonlik 1% ~ 2% per volume, terwyl 70 ~ 100 kg staalvesel in elke kubieke meter beton per gewig gemeng word. Die lengte van die staalvesel moet 25 ~ 60 mm wees, die deursnee moet 0.25 ~ 1.25 mm wees, en die beste verhouding van lengte tot deursnee moet 50 ~ 700 wees. In vergelyking met gewone beton, kan dit nie net die trek-, skuif-, buig-, slytasie- en kraakweerstand verbeter nie, maar ook die breuktaaiheid en impakweerstand van beton aansienlik verbeter, en die moegheidsweerstand en duursaamheid van die struktuur aansienlik verbeter, veral die taaiheid kan met 10 ~ 20 keer verhoog word. Die meganiese eienskappe van staalveselversterkte beton en gewone beton word in China vergelyk. Wanneer die staalveselinhoud 15% ~ 20% is en die watersementverhouding 0.45 is, neem die treksterkte met 50% ~ 70% toe, die buigsterkte met 120% ~ 180%, die impaksterkte met 10 ~ 20 keer toe, die impakmoegheidssterkte met 15 ~ 20 keer toe, die buigtaaiheid met 14 ~ 20 keer toe, en die slytasieweerstand word ook aansienlik verbeter. Daarom het staalveselversterkte beton beter fisiese en meganiese eienskappe as gewone beton.
4. Hibriede veselbeton
Relevante navorsingsdata toon dat staalvesel nie die druksterkte van beton beduidend bevorder of selfs verminder nie; In vergelyking met gewone beton is daar positiewe en negatiewe (toename en afname) of selfs tussenliggende sienings oor die ondeurdringbaarheid, slytasieweerstand, impak- en slytasieweerstand van staalveselversterkte beton en die voorkoming van vroeë plastiese krimping van beton. Daarbenewens het staalveselversterkte beton 'n paar probleme, soos groot dosisse, hoë prys, roes en byna geen weerstand teen bars wat deur vuur veroorsaak word nie, wat die toepassing daarvan in verskillende mate beïnvloed het. In onlangse jare het sommige plaaslike en buitelandse geleerdes begin aandag gee aan hibriede veselbeton (HFRC), en probeer om vesels met verskillende eienskappe en voordele te meng, van mekaar te leer en die "positiewe hibriede effek" op verskillende vlakke en laaifases te speel om verskeie eienskappe van beton te verbeter, om sodoende aan die behoeftes van verskillende projekte te voldoen. Met betrekking tot die verskillende meganiese eienskappe daarvan, veral die moegheidsvervorming en moegheidskade, die vervormingsontwikkelingswet en skade-eienskappe onder statiese en dinamiese belastings en sikliese belastings met konstante amplitude of veranderlike amplitude, die optimale menghoeveelheid en mengverhouding van vesel, die verhouding tussen komponente van saamgestelde materiale, versterkingseffek en versterkingsmeganisme, anti-moegheidsprestasie, falingsmeganisme en konstruksietegnologie, moet die probleme van mengverhoudingontwerp verder bestudeer word.
5. Gelaagde staalveselversterkte beton
Monolitiese veselversterkte beton is nie maklik om eweredig te meng nie, die vesel is maklik om te agglomereer, die hoeveelheid vesel is groot, en die koste is relatief hoog, wat die wye toepassing daarvan beïnvloed. Deur 'n groot aantal ingenieurspraktyke en teoretiese navorsing word 'n nuwe tipe staalveselstruktuur, laagstaalveselversterkte beton (LSFRC), voorgestel. 'n Klein hoeveelheid staalvesel word eweredig versprei oor die boonste en onderste oppervlaktes van die padplaat, en die middel is steeds 'n gewone betonlaag. Die staalvesel in LSFRC word gewoonlik met die hand of meganies versprei. Die staalvesel is lank, en die lengte-deursnee-verhouding is gewoonlik tussen 70 ~ 120, wat 'n tweedimensionele verspreiding toon. Sonder om die meganiese eienskappe te beïnvloed, verminder hierdie materiaal nie net die hoeveelheid staalvesel aansienlik nie, maar vermy ook die verskynsel van veselagglomerasie in die vermenging van integrale veselversterkte beton. Boonop het die posisie van die staalvesellaag in beton 'n groot impak op die buigsterkte van beton. Die versterkingseffek van die staalvesellaag aan die onderkant van beton is die beste. Met die posisie van die staalvesellaag wat opwaarts beweeg, neem die versterkingseffek aansienlik af. Die buigsterkte van LSFRC is meer as 35% hoër as dié van gewone beton met dieselfde mengverhouding, wat effens laer is as dié van integrale staalveselversterkte beton. LSFRC kan egter baie materiaalkoste bespaar, en daar is geen probleem van moeilike meng nie. Daarom is LSFRC 'n nuwe materiaal met goeie sosiale en ekonomiese voordele en breë toepassingsvooruitsigte, wat gewildheid en toepassing in plaveiselkonstruksie werd is.
6. Gelaagde hibriede veselbeton
Laaghibriede veselversterkte beton (LHFRC) is 'n saamgestelde materiaal wat gevorm word deur 0.1% polipropileenvesel op die basis van LSFRC by te voeg en 'n groot aantal fyn en kort polipropileenvesels met hoë treksterkte en hoë uiteindelike verlenging eweredig in die boonste en onderste staalveselbeton en die gewone beton in die middelste laag te versprei. Dit kan die swakheid van die LSFRC-tussenlaag van die gewone beton oorkom en die potensiële veiligheidsgevare voorkom nadat die oppervlak se staalvesel verslyt is. LHFRC kan die buigsterkte van beton aansienlik verbeter. In vergelyking met gewone beton word die buigsterkte van gewone beton met ongeveer 20% verhoog, en in vergelyking met LSFRC word die buigsterkte met 2.6% verhoog, maar dit het min effek op die buigelastiese modulus van beton. Die buigelastiese modulus van LHFRC is 1.3% hoër as dié van gewone beton en 0.3% laer as dié van LSFRC. LHFRC kan ook die buigtaaiheid van beton aansienlik verbeter, en die buigtaaiheidsindeks daarvan is ongeveer 8 keer dié van gewone beton en 1.3 keer dié van LSFRC. Boonop, as gevolg van die verskillende werkverrigting van twee of meer vesels in LHFRC in beton, kan die positiewe hibriede effek van sintetiese vesel en staalvesel in beton volgens die ingenieursbehoeftes gebruik word om die rekbaarheid, duursaamheid, taaiheid, kraaksterkte, buigsterkte en treksterkte van die materiaal aansienlik te verbeter, die materiaalkwaliteit te verbeter en die lewensduur van die materiaal te verleng.
——Abstract (Shanxi-argitektuur, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Plasingstyd: 24 Augustus 2022