Teraskiuduga tugevdatud betoon (SFRC) on uut tüüpi komposiitmaterjalid, mida saab valada ja pihustada, lisades tavalisse betooni sobiva koguse lühikese teraskiudu. Viimastel aastatel on see kiiresti kodu- ja välismaal arenenud. See ületab madala tõmbetugevuse, väikese lõpliku pikenemise ja betooni rabeda omaduse puudused. Sellel on suurepärased omadused, nagu tõmbetugevus, painduskindlus, nihketakistus, pragunemiskindlus, väsimuskindlus ja kõrge sitkus. Seda on rakendatud hüdraulikatehnika, maantee- ja silla-, ehitus- ja muudes inseneriväljades.
1. terasest kiudainega tugevdatud betooni arendamine
Kiududega tugevdatud betooni (FRC) on kiudainega tugevdatud betooni lühend. Tavaliselt on see tsemendipõhine komposiit, mis koosneb tsemendipastast, mördist või betoonist ja metallkiust, anorgaanilistest kiudainetest või orgaanilistest kiudainetest. See on uus ehitusmaterjal, mis moodustab betooni maatriksis kõrge tõmbetugevuse, kõrge lõpliku pikenemise ja kõrge leelise vastupidavuse ühtlaselt hajutamisel. Betooni kiudained võivad piirata varajaste pragude tekitamist betoonist ja pragude edasist laienemist välise jõu toimel, ületada tõhusalt olemustest puudused, nagu väike tõmbetugevus, kerge pragunemine ja betooni kehv väsimuskindlus ning parandada oluliselt jõudlust läbipääsmatuse, veekindla, külmakindluse ja betooni tugevdamise kaitse. Kiuduga tugevdatud betoon, eriti terasest kiudainega tugevdatud betoon, on oma suurepärase tulemuslikkuse tõttu pälvinud akadeemiliste ja inseneride ringkondades üha enam tähelepanu. 1907 Nõukogude ekspert b п. Hekpocab hakkas kasutama metallkiududega tugevdatud betooni; 1910. aastal avaldas HF Porter uuringuaruande lühikeste kiududega tugevdatud betooni kohta, mis viitab sellele, et maatriksmaterjalide tugevdamiseks tuleks lühikesi teraskiudu ühtlaselt hajuda betoonisse; 1911. aastal lisas Ameerika Ühendriikide Graham tavalisse betooni teraskiud, et parandada betooni tugevust ja stabiilsust; 1940. aastateks olid Ameerika Ühendriigid, Suurbritannia, Prantsusmaa, Saksamaa, Jaapan ja muud riigid teinud palju uuringuid teraskiudude kasutamise kohta betooni kulumiskindluse ja pragude vastupidavuse parandamiseks, terasest kiudainete tootmistehnoloogia Teraskiu kuju kiudainete ja betooni maatriksi vahelise sideme tugevuse parandamiseks; 1963. aastal avaldasid JP Romualdi ja GB Batson paberi terasest kiudainega suletud betooni pragude arendamise mehhanismi kohta ja jõusid järelduse, et terasest kiududega tugevdatud betooni pragunemise tugevus määrab terase kiudainete keskmine vahekaugus, mis mängib tõhusat rolli tõmbepinge korral (kiudainete vaheteooria), alustades sellega selle uue komposiitmaterjali praktilist arenguetappi. Siiani, teraskiuduga tugevdatud betooni populariseerimisel ja kasutamisel, kiudude erineva jaotuse tõttu betoonis on peamiselt neli tüüpi: terasest kiuduga tugevdatud betooni, hübriidkiuduga tugevdatud betooni, kihiline teraskiust tugevdatud betooni ja kihiga hübriidne kiud ja kihiline kiud kiud. tugevdatud betoon.
2. terasest kiudainega tugevdatud mehhanism tugevdamismehhanism
(1) Komposiitmehaanika teooria. Komposiitmehaanika teooria põhineb pidevate kiudude komposiitide teoorial ja kombineerituna betooni terasekiudude jaotusomadustega. Selles teoorias peetakse komposiite kahefaasilisteks komposiitideks, mille kiudained on ühe faasi ja maatriksiks teiseks faasiks.
(2) kiudainete teooria. Lineaarse elastse luumurdude mehaanika põhjal pakutakse välja kiudainete teooria, mida tuntakse ka kui pragudetakistuse teooriat. See teooria leiab, et kiudude tugevdav toime on seotud ainult ühtlaselt jaotunud kiudainete vahekaugusega (minimaalne vahekaugus).
3. Terasekiuduga tugevdatud betooni arengustaatuse analüüs
1. Tetaelne kiudainega tugevdatud betoon. Teraskiududega tugevdatud betoon on omamoodi suhteliselt ühtlane ja mitmesuunaline tugevdatud betooni moodustatud, lisades tavalisse betooni väikese koguse madala süsinikusisaldusega terasest, roostevabast terasest ja FRP-kiud. Teraskiudude segakogus on tavaliselt mahust 1% ~ 2%, samas kui 70 ~ 100 kg teraskiud segatakse igas kuupmeetril betooni massi järgi. Teraskiudude pikkus peaks olema 25 ~ 60 mm, läbimõõt peaks olema 0,25 ~ 1,25 mm ja parim pikkuse ja läbimõõdu suhe peaks olema 50 ~ 700. Võrreldes tavalise betooniga ei saa see mitte ainult parandada tõmbe-, nihke-, painutamist , kulumiskindlus, kuid suurendab oluliselt betooni luumurdude tugevust ja löögikindlust ning parandab oluliselt struktuuri väsimuskindlust ja vastupidavust, eriti sitkus suurendada 10 ~ 20 korda. Hiinas võrreldakse teraskiudude tugevdatud betooni ja tavalise betooni mehaanilisi omadusi. Kui teraskiude sisaldus on 15% ~ 20% ja veetsemendi suhe 0,45, suureneb tõmbetugevus 50% ~ 70%, paindetugevus suureneb 120% ~ 180%, löögitugevus suureneb 10 ~ 20 võrra Korral suureneb väsimustugevus 15 ~ 20 korda, paindetugedus suureneb 14 ~ 20 korda ja ka kulumiskindlus paraneb märkimisväärselt. Seetõttu on terasest kiudainega tugevdatud betoonil paremad füüsikalised ja mehaanilised omadused kui tavalisel betoonil.
4. hübriidkiud betoon
Asjakohased uuringuandmed näitavad, et teraskiud ei soodusta märkimisväärselt betooni survetugevust ega vähenda seda isegi; Võrreldes tavalise betooniga on positiivsed ja negatiivsed (suurenevad ja vähenevad) või isegi vahepealsed vaated terasest kiudainega tugevdatud betooni läbitungimatuse, kulumiskindluse, löögi ja kulumiskindluse kohta ning betooni varajase plastilise kokkutõmbumise ennetamisel. Lisaks on terasest kiudainega tugevdatud betoonil mõned probleemid, näiteks suur annus, kõrge hind, rooste ja peaaegu puudub tulekahju põhjustatud vastupidavus, mis on mõjutanud selle kasutamist erineval määral. Viimastel aastatel hakkasid mõned kodumaised ja välismaised teadlased tähelepanu pöörama hübriidkiust betoonile (HFRC), püüdes segada kiude erinevate omadustega ja eelistega, õppida üksteiselt ja mängida "positiivse hübriidiefekti" erinevatel tasanditel ja erinevatel tasanditel ja mängida Laadimisjärkud betooni erinevate omaduste täiustamiseks, et vastata erinevate projektide vajadustele. Kuid selle erinevate mehaaniliste omaduste, eriti väsimuse deformatsiooni ja väsimuse kahjustuste, deformatsiooni arendamise seaduse ja kahjustuste omaduste osas staatiliste ja dünaamiliste koormuste ning konstantse amplituudi või muutuva amplituudiga tsükliliste koormuste korral, optimaalse segamise koguse ja segunemise osakaalu, suhete optimaalse ja segamise osakaalu korral Komposiitmaterjalide komponentide, tugevdamise ja tugevdamismehhanismi, väsimusevastase jõudluse, rikkemehhanismi ja ehitustehnoloogia vahel peavad segamise proportsioonide projekteerimise probleemid olema kaugemad uuritud.
5. kihiline teraskiust tugevdatud betoon
Monoliitset kiudainega tugevdatud betooni pole lihtne ühtlaselt segada, kiudaineid on kerge aglomeerida, kiudainete kogus on suur ja hind on suhteliselt kõrge, mis mõjutab selle laialdast rakendust. Suure hulga inseneripraktika ja teoreetiliste uuringute kaudu pakutakse välja uut tüüpi teraskiudude struktuur, kihi teraskiust tugevdatud betoon (LSFRC). Maanteeplaadi üla- ja alumistel pindadel on ühtlaselt jaotunud väike kogus teraskiud ning keskmine on endiselt tavaline betoonkiht. LSFRC -i teraskiud jaotatakse tavaliselt käsitsi või mehaaniliselt. Teraskiud on pikk ja pikkuse läbimõõdu suhe on tavaliselt vahemikus 70 ~ 120, näidates kahemõõtmelist jaotust. Mehaanilisi omadusi mõjutamata ei vähenda see materjal mitte ainult terasest kiudainete kogust, vaid väldib ka kiudaine aglomeratsiooni nähtust integreeritud kiudainega tugevdatud betooni segunemisel. Lisaks on terasest kiudkihi asukoht betoonis suur mõju betooni paindetugevusele. Parim on terasest kiudaine kihi tugevdav efekt betooni allosas. Teraskiudu kihi positsiooni ülespoole liikudes väheneb tugevdamisefekt märkimisväärselt. LSFRC paindetugevus on enam kui 35% kõrgem kui sama seguproportsiooniga tavalisel betoonil, mis on pisut madalam kui integreeritud teraskiuduga tugevdatud betoonil. LSFRC võib siiski säästa palju materjali kulusid ja keerulise segamise probleemi pole. Seetõttu on LSFRC uus materjal, millel on heade sotsiaalsete ja majanduslike kasude ning laiaulatuslike rakenduste väljavaated, mis väärib kõnniteede ehitamisel populariseerimist ja rakendamist.
6. kihiline hübriidkiud betoon
Kihi hübriidkiuduga tugevdatud betoon (LHFRC) on komposiitmaterjal, mis on moodustatud, lisades LSFRC alusel 0,1% polüpropüleenkiudu ja jaotades ühtlaselt suure hulga peeneid ja lühikesi polüpropüleenist kiudusid, millel on suur ja kõrged piklikud pikad Kiudbetoon ja tavaline betoon keskmises kihis. See suudab ületada LSFRC keskmise tavalise betoonkihi nõrkusest ja vältida võimalike ohutusohtude pärast pinnakiu kulumist. LHFRC võib märkimisväärselt suurendada betooni paindetugevust. Võrreldes tavalise betooniga suureneb selle tavalise betooni paindetugevus umbes 20%ja võrreldes LSFRC -ga, suureneb selle paindetugevus 2,6%, kuid sellel on vähe mõju betooni painde elastsele moodulile. LHFRC painde elastsusmoodul on 1,3% kõrgem kui tavalisel betoonil ja 0,3% madalam kui LSFRC. LHFRC suudab märkimisväärselt parandada ka betooni paindet ja selle paindetugevuse indeks on umbes 8 korda suurem kui tavalise betooni ja 1,3 -kordne LSFRC. Veelgi enam, kahe või enama kiudude erineva jõudluse tõttu betoonis saab insenerivajadustes kasutada sünteetilise kiu ja teraskiude positiivset hübriidset mõju betoonist, et märkimisväärselt parandada elastsust, vastupidavust, vastupidavust, tugevust, pragunemist tugevust , materjali paindetugevus ja tõmbetugevus, parandavad materjali kvaliteeti ja pikendage materjali kasutusaega.
—— Abstrakt (Shanxi arhitektuur, kd 38, nr 11, Chen Huiqing)
Postiaeg: 24.-2012 august