Staalveselversterkte beton (SFRC) is 'n nuwe soort saamgestelde materiaal wat gegiet en gespuit kan word deur 'n gepaste hoeveelheid kort staalvesel by gewone beton te voeg. Dit het die afgelope jare vinnig tuis en in die buiteland ontwikkel. Dit oorkom die tekortkominge van lae treksterkte, klein uiteindelike verlenging en bros eienskap 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.

 

一.Ontwikkeling van staalveselversterkte beton

 

Veselversterkte beton (FRC) is die afkorting van veselversterkte beton. Dit is gewoonlik 'n sement-gebaseerde samestelling 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 alkaliweerstand in die betonmatriks eenvormig te versprei. Vesel in beton kan die opwekking van vroeë krake in beton en die verdere uitbreiding van krake onder die werking van eksterne krag beperk, effektief die inherente defekte soos lae treksterkte, maklike krake en swak moegheidsweerstand van beton te oorkom, en die werkverrigting aansienlik verbeter van ondeurdringbaarheid, waterdig, rypbestandheid en versterkingsbeskerming van beton. Veselversterkte beton, veral staalveselgewapende beton, het al hoe meer aandag in akademiese en ingenieurskringe in praktiese ingenieurswese getrek vanweë die voortreflike prestasie daarvan. 1907 Sowjet-kenner B П. Hekpocab het metaalveselversterkte beton begin gebruik; In 1910 het HF Porter 'n navorsingsverslag oor kortveselversterkte beton gepubliseer, wat daarop dui 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 slytvastheid 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 referaat gepubliseer oor die kraakontwikkelingsmeganisme van staalveselbeperkte beton, en die gevolgtrekking gemaak dat die kraaksterkte van staalveselversterkte beton bepaal word deur die gemiddelde spasiëring van staalvesels wat 'n effektiewe rol speel in trekspanning (vesel spasiëring teorie), dus begin die praktiese ontwikkeling stadium van hierdie nuwe saamgestelde materiaal. Tot dusver, met die gewildheid en toepassing van staalveselversterkte beton, as gevolg van die verskillende verspreiding van vesels in beton, is daar hoofsaaklik vier tipes: staalveselversterkte beton, hibriedeveselversterkte beton, gelaagde staalveselversterkte beton en gelaagde hibriede vesel gewapende beton.

 

二.Versterkingsmeganisme van staalveselversterkte beton

 

1.Saamgestelde meganika teorie. Die teorie van saamgestelde meganika is gebaseer op die teorie van samestellings van kontinue vesel en gekombineer met die verspreidingskenmerke van staalvesels in beton. In hierdie teorie word komposiete as tweefase-komposiete beskou met vesel as een fase en matriks as die ander fase.

 

Vesel spasiëring teorie. Veselspasiëringteorie, ook bekend as kraakweerstandsteorie, word voorgestel gebaseer op lineêre elastiese breukmeganika. Hierdie teorie hou vas dat die versterkingseffek van vesels slegs verband hou met die eenvormig verspreide veselspasiëring (minimum spasiëring).

 

三.Ontleding van ontwikkelingstatus van staalveselversterkte beton

 

1.Staalveselversterkte beton.Staalveselversterkte beton is 'n soort relatief eenvormige en multi-rigting gewapende beton wat gevorm word deur 'n klein hoeveelheid lae koolstofstaal, vlekvrye staal en FRP-vesels by gewone beton te voeg. Die menghoeveelheid staalvesel is oor die algemeen 1% ~ 2% per volume, terwyl 70 ~ 100kg staalvesel gemeng word in elke kubieke meter beton volgens gewig. Die lengte van 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, buiging verbeter nie , slytasie en krake weerstand, maar ook aansienlik verbeter die breuk taaiheid en impak weerstand van beton, en aansienlik verbeter die moegheid weerstand en duursaamheid van struktuur, veral die taaiheid kan verhoog word met 10 ~ 20 keer. Die meganiese eienskappe van staalveselversterkte beton en gewone beton word in China vergelyk. Wanneer die inhoud van staalvesel 15% ~ 20% is en die watersementverhouding 0.45 is, neem die treksterkte toe met 50% ~ 70%, die buigsterkte neem toe met 120% ~ 180%, die impaksterkte neem toe met 10 ~ 20 keer, verhoog die impakvermoeiingssterkte met 15 ~ 20 keer, die buigtaaiheid neem toe met 14 ~ 20 keer, en die slytweerstand word ook aansienlik verbeter. Daarom het staalveselversterkte beton beter fisiese en meganiese eienskappe as gewone beton.

2. Hibriede vesel beton. Relevante navorsingsdata toon dat staalvesel nie die druksterkte van beton noemenswaardig bevorder, of selfs verminder nie; In vergelyking met gewone beton is daar positiewe en negatiewe (toename en afname) of selfs intermediêre sienings oor die ondeurdringbaarheid, slytvastheid, impak- en slytvastheid van staalveselversterkte beton en die voorkoming van vroeë plastiese krimp van beton. Daarbenewens het staalveselversterkte beton 'n paar probleme, soos groot dosis, hoë prys, roes en byna geen weerstand teen bars wat veroorsaak word deur brand, wat die toepassing daarvan in verskillende mate beïnvloed het. In onlangse jare het sommige binnelandse 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 speel aan die "positiewe hibriede effek" op verskillende vlakke en laai stadiums om verskeie eienskappe van beton te verbeter om aan die behoeftes van verskillende projekte te voldoen. Met betrekking tot sy verskeie meganiese eienskappe, veral sy moegheidsvervorming en moegheidskade, vervormingsontwikkelingswet en skadekenmerke onder statiese en dinamiese ladings en konstante amplitude of veranderlike amplitude sikliese ladings, die optimale menghoeveelheid en mengverhouding van vesel, is die verband egter tussen komponente van saamgestelde materiale, versterkingseffek en versterkingsmeganisme, anti-moegheidsprestasie, mislukkingsmeganisme en konstruksietegnologie, Die probleme van mengverhouding-ontwerp moet verder bestudeer word.

3. 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 is eweredig op die boonste en onderste oppervlaktes van die padblad versprei, 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 deursneeverhouding 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 dit ook die verskynsel van veselagglomerasie in die vermenging van integrale veselversterkte beton. Daarbenewens het die posisie van staalvesellaag in beton 'n groot impak op die buigsterkte van beton. Die versterkingseffek van staalvesellaag aan die onderkant van beton is die beste. Met die posisie van staalvesellaag wat opbeweeg, verminder die versterkingseffek aansienlik. 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 vermenging nie. Daarom is LSFRC 'n nuwe materiaal met goeie maatskaplike en ekonomiese voordele en breë toepassingsvooruitsigte, wat waardig is vir popularisering en toepassing in plaveiselkonstruksie.

 

4.Gelaagde basterveselbeton.Laaghibriedeveselversterkte 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 in die boonste en onderste staal eweredig te versprei veselbeton en die gewone beton in die middelste laag. Dit kan die swakheid van LSFRC tussenliggende gewone betonlaag oorkom en die potensiële veiligheidsgevare voorkom nadat die oppervlakstaalvesel uitgeput is. LHFRC kan die buigsterkte van beton aansienlik verbeter. In vergelyking met gewone beton word sy buigsterkte van gewone beton met ongeveer 20% verhoog, en in vergelyking met LSFRC word sy buigsterkte met 2.6% verhoog, maar dit het min effek op die buigelastiese modulus van beton. Die buig-elastiese 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 sy buigtaaiheid-indeks is ongeveer 8 keer dié van gewone beton en 1.3 keer dié van LSFRC. Verder, as gevolg van die verskillende werkverrigting van twee of meer vesels in LHFRC in beton, volgens die ingenieursbehoeftes, kan die positiewe hibriede effek van sintetiese vesel en staalvesel in beton gebruik word om die rekbaarheid, duursaamheid, taaiheid, kraaksterkte aansienlik te verbeter , buigsterkte en treksterkte van die materiaal, verbeter die materiaalkwaliteit en verleng die lewensduur van die materiaal.

——Abstract (Shanxi-argitektuur, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)