Konkrit bertetulang gentian keluli (SFRC) ialah sejenis bahan komposit baharu yang boleh dituangkan dan disembur dengan menambah jumlah gentian keluli pendek yang sesuai ke dalam konkrit biasa. Ia telah berkembang pesat di dalam dan luar negara dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Ia mengatasi kelemahan kekuatan tegangan rendah, pemanjangan muktamad kecil dan sifat rapuh konkrit. Ia mempunyai ciri-ciri yang sangat baik seperti kekuatan tegangan, rintangan lentur, rintangan ricih, rintangan retak, rintangan keletihan dan keliatan yang tinggi. Ia telah digunakan dalam kejuruteraan hidraulik, jalan dan jambatan, pembinaan dan bidang kejuruteraan lain.

 

一.Pembangunan konkrit bertetulang gentian keluli

 

Konkrit bertetulang gentian (FRC) ialah singkatan kepada konkrit bertetulang gentian. Ia biasanya merupakan komposit berasaskan simen yang terdiri daripada pes simen, mortar atau konkrit dan gentian logam, gentian bukan organik atau bahan bertetulang gentian organik. Ia adalah bahan binaan baharu yang dibentuk dengan menyebarkan gentian pendek dan halus secara seragam dengan kekuatan tegangan yang tinggi, pemanjangan muktamad yang tinggi dan rintangan alkali yang tinggi dalam matriks konkrit. Serat dalam konkrit boleh mengehadkan penjanaan keretakan awal dalam konkrit dan pengembangan selanjutnya retak di bawah tindakan daya luaran, dengan berkesan mengatasi kecacatan yang wujud seperti kekuatan tegangan rendah, mudah retak dan rintangan keletihan yang lemah bagi konkrit, dan meningkatkan prestasi dengan ketara. ketaktelapan, kalis air, rintangan fros dan perlindungan tetulang konkrit. Konkrit bertetulang gentian, terutamanya konkrit bertetulang gentian keluli, telah menarik lebih banyak perhatian dalam kalangan akademik dan kejuruteraan dalam kejuruteraan praktikal kerana prestasinya yang unggul. 1907 Pakar Soviet B П. Hekpocab mula menggunakan konkrit bertetulang gentian logam; Pada tahun 1910, HF Porter menerbitkan laporan penyelidikan mengenai konkrit bertetulang gentian pendek, mencadangkan bahawa gentian keluli pendek harus sama rata dalam konkrit untuk menguatkan bahan matriks; Pada tahun 1911, Graham dari Amerika Syarikat menambah gentian keluli ke dalam konkrit biasa untuk meningkatkan kekuatan dan kestabilan konkrit; Menjelang 1940-an, Amerika Syarikat, Britain, Perancis, Jerman, Jepun dan negara-negara lain telah melakukan banyak penyelidikan mengenai penggunaan gentian keluli untuk meningkatkan rintangan haus dan rintangan retak konkrit, teknologi pembuatan konkrit gentian keluli, dan menambah baik bentuk gentian keluli untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara gentian dan matriks konkrit; Pada tahun 1963, JP romualdi dan GB Batson menerbitkan kertas kerja mengenai mekanisme pembangunan retak bagi konkrit terkurung gentian keluli, dan mengemukakan kesimpulan bahawa kekuatan retak konkrit bertetulang gentian keluli ditentukan oleh jarak purata gentian keluli yang memainkan peranan yang berkesan. dalam tegasan tegangan (teori jarak gentian), dengan itu memulakan peringkat pembangunan praktikal bahan komposit baharu ini. Sehingga kini, dengan popularisasi dan penggunaan konkrit bertetulang gentian keluli, disebabkan oleh pengagihan gentian yang berbeza dalam konkrit, terdapat terutamanya empat jenis: konkrit bertetulang gentian keluli, konkrit bertetulang gentian hibrid, konkrit bertetulang gentian keluli berlapis dan gentian hibrid berlapis. konkrit bertetulang.

 

二.Mekanisme pengukuhan konkrit bertetulang gentian keluli

 

1.Teori mekanik komposit. Teori mekanik komposit adalah berdasarkan teori komposit gentian selanjar dan digabungkan dengan ciri pengagihan gentian keluli dalam konkrit. Dalam teori ini, komposit dianggap sebagai komposit dua fasa dengan gentian sebagai satu fasa dan matriks sebagai fasa yang lain.

 

Teori jarak gentian. Teori jarak gentian, juga dikenali sebagai teori rintangan retak, dicadangkan berdasarkan mekanik patah elastik linear. Teori ini berpendapat bahawa kesan tetulang gentian hanya berkaitan dengan jarak gentian teragih seragam (jarak minimum).

 

三.Analisis status pembangunan konkrit bertetulang gentian keluli

 

1.Konkrit bertetulang gentian keluli.Konkrit bertetulang gentian keluli ialah sejenis konkrit bertetulang yang agak seragam dan berbilang arah yang dibentuk dengan menambahkan sejumlah kecil keluli karbon rendah, keluli tahan karat dan gentian FRP ke dalam konkrit biasa. Jumlah pencampuran gentian keluli biasanya 1% ~ 2% mengikut isipadu, manakala 70 ~ 100kg gentian keluli dicampur dalam setiap meter padu konkrit mengikut berat. Panjang gentian keluli hendaklah 25 ~ 60mm, diameter hendaklah 0.25 ~ 1.25mm, dan nisbah terbaik panjang kepada diameter hendaklah 50 ~ 700. Berbanding dengan konkrit biasa, ia bukan sahaja boleh meningkatkan tegangan, ricih, lenturan. , rintangan haus dan retak, tetapi juga sangat meningkatkan keliatan patah dan rintangan hentaman konkrit, dan dengan ketara meningkatkan rintangan keletihan dan ketahanan struktur, terutamanya keliatan boleh ditingkatkan sebanyak 10 ~ 20 kali ganda. Sifat mekanikal konkrit bertetulang gentian keluli dan konkrit biasa dibandingkan di China. Apabila kandungan gentian keluli ialah 15% ~ 20% dan nisbah simen air ialah 0.45, kekuatan tegangan meningkat sebanyak 50% ~ 70%, kekuatan lenturan meningkat sebanyak 120% ~ 180%, kekuatan hentaman meningkat sebanyak 10 ~ 20 kali, kekuatan keletihan hentaman meningkat sebanyak 15 ~ 20 kali ganda, keliatan lentur meningkat sebanyak 14 ~ 20 kali ganda, dan rintangan haus juga bertambah baik dengan ketara. Oleh itu, konkrit bertetulang gentian keluli mempunyai sifat fizikal dan mekanikal yang lebih baik daripada konkrit biasa.

2. Konkrit gentian hibrid. Data penyelidikan yang berkaitan menunjukkan bahawa gentian keluli tidak menggalakkan kekuatan mampatan konkrit dengan ketara, malah mengurangkannya; Berbanding dengan konkrit biasa, terdapat pandangan positif dan negatif (kenaikan dan penurunan) atau pun perantaraan mengenai ketaktelapan, rintangan haus, hentaman dan rintangan haus konkrit bertetulang gentian keluli dan pencegahan pengecutan plastik awal konkrit. Di samping itu, konkrit bertetulang gentian keluli mempunyai beberapa masalah, seperti dos yang besar, harga yang tinggi, karat dan hampir tiada rintangan untuk pecah yang disebabkan oleh kebakaran, yang telah menjejaskan penggunaannya pada tahap yang berbeza-beza. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa sarjana dalam dan luar negara mula memberi perhatian kepada konkrit gentian hibrid (HFRC), cuba mencampur gentian dengan sifat dan kelebihan yang berbeza, belajar antara satu sama lain, dan memberikan permainan kepada "kesan hibrid positif" pada tahap yang berbeza dan peringkat pemuatan untuk meningkatkan pelbagai sifat konkrit, untuk memenuhi keperluan projek yang berbeza. Walau bagaimanapun, berkenaan dengan pelbagai sifat mekanikalnya, terutamanya ubah bentuk lesu dan kerosakan lesu, undang-undang pembangunan ubah bentuk dan ciri-ciri kerosakan di bawah beban statik dan dinamik dan amplitud malar atau beban kitaran amplitud berubah, jumlah pencampuran optimum dan bahagian pencampuran gentian, hubungan antara komponen bahan komposit, kesan pengukuhan dan mekanisme pengukuhan, prestasi anti keletihan, mekanisme kegagalan dan teknologi pembinaan, Masalah reka bentuk perkadaran campuran perlu dikaji lebih lanjut.

3. konkrit bertetulang gentian keluli berlapis.Konkrit bertetulang gentian monolitik tidak mudah dicampur sama rata, gentiannya mudah terkumpul, jumlah gentiannya besar, dan kosnya agak tinggi, yang menjejaskan penggunaannya yang luas. Melalui sejumlah besar amalan kejuruteraan dan penyelidikan teori, jenis struktur gentian keluli baharu, konkrit bertetulang gentian keluli lapisan (LSFRC), dicadangkan. Sebilangan kecil gentian keluli diagihkan sama rata pada permukaan atas dan bawah papak jalan, dan bahagian tengahnya masih merupakan lapisan konkrit biasa. Gentian keluli dalam LSFRC secara amnya diedarkan secara manual atau mekanikal. Gentian keluli adalah panjang, dan nisbah diameter panjang biasanya antara 70 ~ 120, menunjukkan taburan dua dimensi. Tanpa menjejaskan sifat mekanikal, bahan ini bukan sahaja mengurangkan jumlah gentian keluli, tetapi juga mengelakkan fenomena aglomerasi gentian dalam pencampuran konkrit bertetulang gentian integral. Selain itu, kedudukan lapisan gentian keluli dalam konkrit mempunyai kesan yang besar terhadap kekuatan lenturan konkrit. Kesan tetulang lapisan gentian keluli di bahagian bawah konkrit adalah yang terbaik. Dengan kedudukan lapisan gentian keluli bergerak ke atas, kesan tetulang berkurangan dengan ketara. Kekuatan lenturan LSFRC adalah lebih daripada 35% lebih tinggi daripada konkrit biasa dengan perkadaran campuran yang sama, yang lebih rendah sedikit daripada konkrit bertetulang gentian keluli bersepadu. Walau bagaimanapun, LSFRC boleh menjimatkan banyak kos bahan, dan tidak ada masalah pencampuran yang sukar. Oleh itu, LSFRC ialah bahan baharu dengan faedah sosial dan ekonomi yang baik serta prospek aplikasi yang luas, yang layak untuk dipopularkan dan diaplikasikan dalam pembinaan turapan.

 

4.Konkrit gentian hibrid berlapis.Konkrit bertetulang gentian hibrid lapisan (LHFRC) ialah bahan komposit yang dibentuk dengan menambahkan gentian polipropilena 0.1% berdasarkan LSFRC dan mengagihkan sebilangan besar gentian polipropilena halus dan pendek dengan kekuatan tegangan tinggi dan pemanjangan muktamad yang tinggi pada keluli atas dan bawah. konkrit gentian dan konkrit biasa di lapisan tengah. Ia boleh mengatasi kelemahan lapisan konkrit biasa perantaraan LSFRC dan mengelakkan potensi bahaya keselamatan selepas gentian keluli permukaan haus. LHFRC boleh meningkatkan kekuatan lentur konkrit dengan ketara. Berbanding dengan konkrit biasa, kekuatan lenturan konkrit biasa meningkat sebanyak kira-kira 20%, dan berbanding dengan LSFRC, kekuatan lenturannya meningkat sebanyak 2.6%, tetapi ia mempunyai sedikit kesan ke atas modulus elastik lenturan konkrit. Modulus keanjalan lentur LHFRC adalah 1.3% lebih tinggi daripada konkrit biasa dan 0.3% lebih rendah daripada LSFRC. LHFRC juga boleh meningkatkan dengan ketara keliatan lenturan konkrit, dan indeks keliatan lenturannya adalah kira-kira 8 kali ganda daripada konkrit biasa dan 1.3 kali ganda daripada LSFRC. Selain itu, disebabkan oleh prestasi berbeza dua atau lebih gentian dalam LHFRC dalam konkrit, mengikut keperluan kejuruteraan, kesan hibrid positif gentian sintetik dan gentian keluli dalam konkrit boleh digunakan untuk meningkatkan kemuluran, ketahanan, keliatan, kekuatan retak. , kekuatan lentur dan kekuatan tegangan bahan, meningkatkan kualiti bahan dan memanjangkan hayat perkhidmatan bahan.

——Abstrak (seni bina Shanxi, Jld. 38, No. 11, Chen Huiqing)