Konkrit bertetulang serat keluli (SFRC) adalah jenis bahan komposit baru yang boleh dicurahkan dan disembur dengan menambahkan jumlah serat keluli pendek yang sesuai ke dalam konkrit biasa. Ia telah berkembang pesat di rumah dan di luar negara dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Ia mengatasi kekurangan kekuatan tegangan rendah, pemanjangan muktamad kecil dan harta rapuh konkrit. Ia mempunyai sifat yang sangat baik seperti kekuatan tegangan, rintangan lenturan, rintangan ricih, rintangan retak, rintangan keletihan dan ketangguhan yang tinggi. Ia telah digunakan dalam bidang kejuruteraan hidraulik, jalan dan jambatan, pembinaan dan bidang kejuruteraan lain.
1. Pembangunan konkrit bertetulang serat keluli
Konkrit bertetulang serat (FRC) adalah singkatan konkrit bertetulang serat. Ia biasanya merupakan komposit berasaskan simen yang terdiri daripada tampalan simen, mortar atau serat konkrit dan logam, serat bukan organik atau bahan bertetulang serat organik. Ia adalah bahan binaan baru yang dibentuk oleh serat serat pendek dan halus dengan kekuatan tegangan yang tinggi, pemanjangan muktamad yang tinggi dan rintangan alkali yang tinggi dalam matriks konkrit. Serat dalam konkrit boleh mengehadkan penjanaan retak awal dalam konkrit dan pengembangan keretakan selanjutnya di bawah tindakan daya luaran, dengan berkesan mengatasi kecacatan yang wujud seperti kekuatan tegangan yang rendah, retak mudah dan rintangan keletihan yang lemah konkrit, dan meningkatkan prestasi Ketidakmampuan, kalis air, rintangan fros dan perlindungan tetulang konkrit. Konkrit bertetulang serat, terutamanya konkrit bertetulang serat keluli, telah menarik lebih banyak perhatian dalam kalangan akademik dan kejuruteraan dalam kejuruteraan praktikal kerana prestasi unggulnya. 1907 Pakar Soviet B п. Hekpocab mula menggunakan konkrit bertetulang serat logam; Pada tahun 1910, HF Porter menerbitkan laporan penyelidikan mengenai konkrit bertetulang serat pendek, menunjukkan bahawa serat keluli pendek harus disebarkan secara sama rata dalam konkrit untuk mengukuhkan bahan matriks; Pada tahun 1911, Graham dari Amerika Syarikat menambah serat keluli menjadi konkrit biasa untuk meningkatkan kekuatan dan kestabilan konkrit; Menjelang tahun 1940 -an, Amerika Syarikat, Britain, Perancis, Jerman, Jepun dan negara -negara lain telah melakukan banyak penyelidikan mengenai menggunakan serat keluli untuk meningkatkan rintangan haus dan rintangan retak konkrit, teknologi pembuatan konkrit serat keluli, dan meningkatkan bentuk serat keluli untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara matriks serat dan konkrit; Pada tahun 1963, JP Romualdi dan GB Batson menerbitkan kertas mengenai mekanisme pembangunan retak konkrit serat keluli, dan mengemukakan kesimpulan bahawa kekuatan retak konkrit bertetulang serat keluli ditentukan oleh jarak purata gentian keluli yang memainkan peranan yang berkesan Dalam tegangan tegangan (teori jarak serat), dengan itu memulakan tahap pembangunan praktikal bahan komposit baru ini. Sampai sekarang, dengan populasi dan penggunaan konkrit bertetulang serat keluli, disebabkan oleh pengagihan serat yang berbeza dalam konkrit, terdapat empat jenis: serat keluli bertetulang konkrit, konkrit bertetulang serat hibrid, serat serat keluli berlapis bertetulang dan berlapis serat hibrid dan berlapis berlapis serat hibrid dan berlapis berlapis keluli konkrit bertetulang.
2. Mekanisme pengukuhan konkrit bertetulang serat keluli
(1) Teori Mekanik Komposit. Teori mekanik komposit adalah berdasarkan teori komposit serat berterusan dan digabungkan dengan ciri -ciri pengedaran serat keluli dalam konkrit. Dalam teori ini, komposit dianggap sebagai komposit dua fasa dengan serat sebagai satu fasa dan matriks sebagai fasa lain.
(2) Teori jarak serat. Teori jarak serat, juga dikenali sebagai teori rintangan retak, dicadangkan berdasarkan mekanik patah elastik linear. Teori ini berpendapat bahawa kesan tetulang gentian hanya berkaitan dengan jarak serat yang diedarkan secara seragam (jarak minimum).
3. Analisis status pembangunan konkrit bertetulang serat keluli
1. Konkrit bertetulang serat. Konkrit bertetulang serat keluli adalah sejenis konkrit bertetulang yang agak seragam dan berbilang arah yang dibentuk dengan menambahkan sedikit keluli karbon rendah, keluli tahan karat dan serat FRP ke dalam konkrit biasa. Jumlah pencampuran serat keluli umumnya 1% ~ 2% mengikut jumlah, manakala serat keluli 70 ~ 100kg dicampur dalam setiap meter padu konkrit mengikut berat. Panjang serat keluli hendaklah 25 ~ 60mm, diameternya harus 0.25 ~ 1.25mm, dan nisbah terbaik untuk diameter harus 50 ~ 700. , memakai dan retak rintangan, tetapi juga meningkatkan ketangguhan patah dan rintangan kesan konkrit, dan dengan ketara meningkatkan ketahanan keletihan dan ketahanan struktur, terutama ketangguhan dapat meningkat sebanyak 10 ~ 20 kali. Ciri -ciri mekanikal konkrit bertetulang serat keluli dan konkrit biasa dibandingkan di China. Apabila kandungan serat keluli adalah 15% ~ 20% dan nisbah simen air adalah 0.45, kekuatan tegangan meningkat sebanyak 50% ~ 70%, kekuatan lentur meningkat sebanyak 120% ~ 180%, kekuatan impak meningkat sebanyak 10 ~ 20 Masa, kekuatan keletihan kesan meningkat sebanyak 15 ~ 20 kali, ketangguhan lentur meningkat sebanyak 14 ~ 20 kali, dan rintangan haus juga bertambah baik. Oleh itu, konkrit bertetulang serat keluli mempunyai sifat fizikal dan mekanikal yang lebih baik daripada konkrit biasa.
4. Konkrit serat hibrid
Data penyelidikan yang relevan menunjukkan bahawa serat keluli tidak ketara menggalakkan kekuatan mampatan konkrit, atau bahkan mengurangkannya; Berbanding dengan konkrit biasa, terdapat positif dan negatif (peningkatan dan penurunan) atau pandangan pertengahan mengenai ketidaksuburan, rintangan haus, kesan dan rintangan haus konkrit bertetulang serat keluli dan pencegahan pengecutan plastik awal konkrit. Di samping itu, konkrit bertetulang serat keluli mempunyai beberapa masalah, seperti dos besar, harga yang tinggi, karat dan hampir tidak ada penentangan terhadap pecah yang disebabkan oleh kebakaran, yang telah menjejaskan permohonannya kepada pelbagai peringkat. Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, beberapa ulama domestik dan asing mula memberi perhatian kepada konkrit serat hibrid (HFRC), cuba mencampurkan serat dengan sifat dan kelebihan yang berbeza, belajar antara satu sama lain, dan memberi permainan kepada "kesan hibrid positif" pada tahap yang berbeza dan Memuatkan peringkat untuk meningkatkan pelbagai sifat konkrit, untuk memenuhi keperluan projek yang berbeza. Walau bagaimanapun, berkenaan dengan pelbagai sifat mekanikalnya, terutamanya ubah bentuk keletihan dan kerosakan keletihan, undang -undang pembangunan ubah bentuk dan ciri -ciri kerosakan di bawah beban statik dan dinamik dan amplitud tetap atau beban kitaran amplitud yang berubah -ubah, jumlah pencampuran optimum dan perkadaran serat, hubungan itu Antara komponen bahan komposit, pengukuhan kesan dan mekanisme pengukuhan, prestasi anti keletihan, mekanisme kegagalan dan teknologi pembinaan, masalah reka bentuk perkadaran campuran perlu dipelajari lebih lanjut.
5. Konkrit bertetulang serat keluli berlapis
Konkrit bertetulang serat monolitik tidak mudah dicampur secara merata, serat mudah untuk aglomerat, jumlah seratnya besar, dan kosnya agak tinggi, yang mempengaruhi aplikasi yang luas. Melalui sejumlah besar amalan kejuruteraan dan penyelidikan teoritis, jenis struktur serat keluli yang baru, konkrit bertetulang serat keluli lapisan (LSFRC), dicadangkan. Sebilangan kecil serat keluli diedarkan sama rata di permukaan atas dan bawah papak jalan raya, dan tengah masih lapisan konkrit biasa. Serat keluli di LSFRC umumnya diedarkan secara manual atau mekanikal. Serat keluli panjang, dan nisbah diameter panjang biasanya antara 70 ~ 120, menunjukkan pengedaran dua dimensi. Tanpa menjejaskan sifat mekanikal, bahan ini bukan sahaja mengurangkan jumlah serat keluli, tetapi juga mengelakkan fenomena aglomerasi serat dalam pencampuran konkrit bertetulang serat integral. Di samping itu, kedudukan lapisan serat keluli dalam konkrit mempunyai kesan yang besar terhadap kekuatan lenturan konkrit. Kesan tetulang lapisan serat keluli di bahagian bawah konkrit adalah yang terbaik. Dengan kedudukan lapisan serat keluli yang bergerak, kesan tetulang berkurangan dengan ketara. Kekuatan lenturan LSFRC adalah lebih daripada 35% lebih tinggi daripada konkrit biasa dengan perkadaran campuran yang sama, yang sedikit lebih rendah daripada konkrit bertetulang serat keluli integral. Walau bagaimanapun, LSFRC boleh menjimatkan banyak kos bahan, dan tidak ada masalah pencampuran yang sukar. Oleh itu, LSFRC adalah bahan baru dengan manfaat sosial dan ekonomi yang baik dan prospek aplikasi yang luas, yang layak untuk mempopularkan dan aplikasi dalam pembinaan turapan.
6. Konkrit serat hibrid berlapis
Lapisan serat hibrid bertetulang konkrit (LHFRC) adalah bahan komposit yang dibentuk dengan menambahkan serat polipropilena 0.1% berdasarkan LSFRC dan mengedarkan sebilangan besar gentian polipropilena halus dan pendek dengan kekuatan tegangan yang tinggi dan pemanjangan muktamad yang tinggi di atas dan bawah keluli Konkrit serat dan konkrit biasa di lapisan tengah. Ia dapat mengatasi kelemahan lapisan konkrit biasa LSFRC dan menghalang bahaya keselamatan yang berpotensi selepas serat keluli permukaan haus. LHFRC dapat meningkatkan kekuatan lentur konkrit. Berbanding dengan konkrit biasa, kekuatan lentur konkrit biasa meningkat sebanyak kira -kira 20%, dan dibandingkan dengan LSFRC, kekuatan lenturnya meningkat sebanyak 2.6%, tetapi ia mempunyai sedikit kesan pada modulus elastik lenturan konkrit. Modulus elastik lenturan LHFRC adalah 1.3% lebih tinggi daripada konkrit biasa dan 0.3% lebih rendah daripada LSFRC. LHFRC juga dapat meningkatkan ketahanan lenturan konkrit, dan indeks ketahanan lenturannya adalah kira -kira 8 kali konkrit biasa dan 1.3 kali dari LSFRC. Selain itu, disebabkan oleh prestasi yang berlainan dua atau lebih gentian dalam LHFRC dalam konkrit, mengikut keperluan kejuruteraan, kesan hibrid positif serat sintetik dan serat keluli dalam konkrit boleh digunakan untuk meningkatkan kemuluran, ketahanan, ketahanan, kekuatan retak , kekuatan lentur dan kekuatan tegangan bahan, meningkatkan kualiti bahan dan memanjangkan hayat perkhidmatan bahan.
- ABSTRACT (Shanxi Architecture, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Masa Post: Aug-24-2022