Teraskiudraudbetoon (SFRC) on uut tüüpi komposiitmaterjal, mida saab valada ja pihustada, lisades tavalisesse betooni sobivas koguses lühikest teraskiudu. See on viimastel aastatel kodu- ja välismaal kiiresti arenenud. See ületab betooni madala tõmbetugevuse, väikese lõpliku pikenemise ja rabeduse puudused. Sellel on suurepärased omadused, nagu tõmbetugevus, paindekindlus, nihkekindlus, pragunemiskindlus, väsimuskindlus ja kõrge tugevus. Seda on kasutatud hüdrotehnikas, teede- ja sildades, ehituses ja muudes insenerivaldkondades.
1. Teraskiudraudbetooni arendamine
Kiudraudbetoon (FRC) on kiudraudbetooni lühend. Tavaliselt on see tsemendipõhine komposiit, mis koosneb tsemendipastast, mördist või betoonist ja metallkiust, anorgaanilisest kiust või orgaanilisest kiust tugevdatud materjalidest. See on uus ehitusmaterjal, mis on moodustatud betoonmaatriksis kõrge tõmbetugevuse, kõrge pikenemise ja kõrge leelisekindlusega lühikeste ja peente kiudude ühtlaselt hajutamisest. Betooni kiud võivad piirata varajaste pragude teket betoonis ja pragude edasist laienemist välisjõu mõjul, tõhusalt ületada loomupärased vead, nagu madal tõmbetugevus, kerge pragunemine ja betooni halb väsimuskindlus, ning parandada jõudlust oluliselt betooni mitteläbilaskvuse, veekindla, külmakindluse ja tugevduskaitsega. Kiudraudbetoon, eriti teraskiudraudbetoon, on oma suurepärase jõudluse tõttu pälvinud praktilise inseneriteaduse akadeemilistes ja inseneriringkondades üha enam tähelepanu. 1907 Nõukogude ekspert B П. Hekpocab hakkas kasutama metallkiudraudbetooni; 1910. aastal avaldas HF Porter uurimisraporti lühikeste kiududega raudbetooni kohta, soovitades, et lühikesed teraskiud tuleks maatriksmaterjalide tugevdamiseks betoonis ühtlaselt hajutada; 1911. aastal lisas ameeriklane Graham tavalisse betooni teraskiudu, et parandada betooni tugevust ja stabiilsust; 1940. aastateks olid Ameerika Ühendriigid, Suurbritannia, Prantsusmaa, Saksamaa, Jaapan ja teised riigid teinud palju uuringuid teraskiu kasutamise kohta betooni kulumis- ja pragunemiskindluse parandamiseks, teraskiudbetooni tootmistehnoloogiat ja teraskiu kuju, et parandada kiu ja betoonmaatriksi vahelist sidumistugevust; 1963. aastal avaldasid JP romualdi ja GB Batson paberi teraskiuga piiratud betooni pragude tekkemehhanismi kohta ja tegid järelduse, et teraskiudraudbetooni pragude tugevuse määrab teraskiudude keskmine vahe, mis mängib tõhusat rolli. tõmbepinges (fiber spacing theory), alustades seega selle uue komposiitmaterjali praktilist arendusetappi. Seni on teraskiudraudbetooni populariseerimise ja rakendamisega seoses kiudude erineva jaotusega betoonis peamiselt nelja tüüpi: teraskiudraudbetoon, hübriidkiudraudbetoon, kihiline teraskiudraudbetoon ja kihiline hübriidkiud raudbetoon.
2. Teraskiudraudbetooni tugevdusmehhanism
(1) Komposiitmehaanika teooria. Komposiitmehaanika teooria põhineb pidevate kiudkomposiitide teoorial ja kombineeritakse teraskiudude jaotusomadustega betoonis. Selles teoorias käsitletakse komposiite kahefaasiliste komposiitidena, mille üks faas on kiud ja teine faas on maatriks.
(2) Kiudude vaheteooria. Kiudude vaheteooria, tuntud ka kui pragude vastupidavuse teooria, on välja pakutud lineaarse elastse purunemise mehaanika põhjal. See teooria väidab, et kiudude tugevdav toime on seotud ainult ühtlaselt jaotunud kiudude vahekaugusega (minimaalne vahekaugus).
3. Teraskiudraudbetooni arenguseisundi analüüs
1.Teraskiudraudbetoon. Teraskiudraudbetoon on suhteliselt ühtlane ja mitmesuunaline raudbetoon, mis saadakse väikese koguse madala süsinikusisaldusega terase, roostevaba terase ja FRP kiudude lisamisel tavalisele betoonile. Teraskiudu segatav kogus on tavaliselt 1% ~ 2% mahust, samas kui igas kuupmeetris betoonis segatakse 70 ~ 100 kg teraskiudu. Teraskiu pikkus peaks olema 25–60 mm, läbimõõt peaks olema 0,25–1,25 mm ning parim pikkuse ja läbimõõdu suhe peaks olema 50–700. Võrreldes tavalise betooniga ei saa see mitte ainult parandada tõmbe-, nihke- ja paindetugevust. , kulumis- ja pragunemiskindlus, kuid suurendab oluliselt ka betooni purunemiskindlust ja löögikindlust ning oluliselt parandab konstruktsiooni väsimuskindlust ja vastupidavust, eriti tugevust saab suurendada 10–20 korda. Hiinas võrreldakse teraskiudraudbetooni ja tavalise betooni mehaanilisi omadusi. Kui teraskiu sisaldus on 15–20% ja vesitsemendi suhe on 0,45, suureneb tõmbetugevus 50–70%, paindetugevus 120–180%, löögitugevus suureneb 10–20 korda, löögiväsimustugevus suureneb 15–20 korda, paindetugevus suureneb 14–20 korda ja kulumiskindlus on samuti oluliselt paranenud. Seetõttu on teraskiudraudbetoonil paremad füüsikalised ja mehaanilised omadused kui tavalisel betoonil.
4. Hübriidkiudbetoon
Vastavad uuringuandmed näitavad, et teraskiud ei soodusta oluliselt betooni survetugevust ega isegi vähenda seda; Võrreldes tavabetooniga on teraskiudraudbetooni mitteläbilaskvuse, kulumiskindluse, löögi- ja kulumiskindluse ning betooni varajase plastilise kokkutõmbumise vältimise kohta positiivseid ja negatiivseid (suurenevad ja vähenevad) või isegi vahepealsed seisukohad. Lisaks on teraskiust raudbetoonil mõningaid probleeme, nagu suur doos, kõrge hind, rooste ja peaaegu puudub tulekindlus, mis on mõjutanud selle kasutamist erineval määral. Viimastel aastatel on mõned kodumaised ja välismaised teadlased hakanud tähelepanu pöörama hübriidkiudbetoonile (HFRC), püüdes segada erinevate omaduste ja eelistega kiude, õppida üksteiselt ning anda mängu "positiivsele hübriidefektile" erinevatel tasanditel. laadimisetapid betooni erinevate omaduste parandamiseks, et rahuldada erinevate projektide vajadusi. Kuid selle erinevate mehaaniliste omaduste, eriti väsimusdeformatsiooni ja väsimuskahjustuste, deformatsiooni arengu seaduspära ja kahjustuste karakteristikute osas staatiliste ja dünaamiliste koormuste ning konstantse amplituudiga või muutuva amplituudiga tsükliliste koormuste korral on kiu optimaalne segamiskogus ja segamisproportsioon seotud. komposiitmaterjalide komponentide vahel, tugevdav toime ja tugevdav mehhanism, väsimusvastane jõudlus, rikkemehhanism ja ehitustehnoloogia. Segu proportsioonide kujundamise probleeme tuleb täiendavalt uurida.
5. Kihiline teraskiudraudbetoon
Monoliitkiudraudbetooni ei ole lihtne ühtlaselt segada, kiudu on lihtne aglomeerida, kiudude kogus on suur ja hind on suhteliselt kõrge, mis mõjutab selle laialdast kasutamist. Paljude inseneripraktikate ja teoreetiliste uuringute kaudu on pakutud välja uut tüüpi teraskiudkonstruktsioon, kihtterasest kiudraudbetoon (LSFRC). Väike kogus teraskiudu jaotub ühtlaselt teeplaadi ülemisele ja alumisele pinnale ning keskmine on ikkagi tavaline betoonkiht. LSFRC teraskiud jaotatakse tavaliselt käsitsi või mehaaniliselt. Teraskiud on pikk ja pikkuse läbimõõdu suhe on tavaliselt vahemikus 70–120, mis näitab kahemõõtmelist jaotust. Ilma mehaanilisi omadusi mõjutamata ei vähenda see materjal mitte ainult oluliselt teraskiu kogust, vaid väldib ka kiudude aglomeratsiooni nähtust integreeritud kiudraudbetooni segamisel. Lisaks on teraskiu kihi asend betoonis suur mõju betooni paindetugevusele. Betooni põhjas oleva teraskiu kihi tugevdav toime on parim. Teraskiu kihi asendiga ülespoole liikudes väheneb tugevdusefekt oluliselt. LSFRC paindetugevus on enam kui 35% kõrgem kui sama segusuhtega tavalisel betoonil, mis on veidi madalam kui integreeritud teraskiudraudbetoonil. Kuid LSFRC võib oluliselt säästa materjalikulusid ja raske segamine pole probleem. Seetõttu on LSFRC uus materjal, millel on hea sotsiaalne ja majanduslik kasu ning laialdased kasutusvõimalused, mis väärib populariseerimist ja kasutamist katete ehitamisel.
6. Kihiline hübriidkiudbetoon
Kihthübriidkiudraudbetoon (LHFRC) on komposiitmaterjal, mis on moodustatud 0,1% polüpropüleenkiudude lisamisel LSFRC baasil ja suure hulga kõrge tõmbetugevusega ja kõrge pikenemisega peen- ja lühikeste polüpropüleenkiudude ühtlase jaotamise teel ülemisse ja alumisse terasesse. kiudbetoon ja tavaline betoon keskmises kihis. See võib ületada LSFRC vahepealse tavalise betoonkihi nõrkuse ja vältida võimalikke ohutusriske pärast pinna teraskiu kulumist. LHFRC võib oluliselt suurendada betooni paindetugevust. Võrreldes tavabetooniga suureneb selle paindetugevus tavalisel betoonil umbes 20% ja võrreldes LSFRC-ga on selle paindetugevus suurenenud 2,6%, kuid sellel on väike mõju betooni paindeelastsusmoodulile. LHFRC paindeelastsusmoodul on 1,3% kõrgem kui tavalisel betoonil ja 0,3% madalam kui LSFRC-l. LHFRC võib märkimisväärselt suurendada ka betooni paindetugevust ja selle paindetugevuse indeks on umbes 8 korda suurem kui tavalisel betoonil ja 1,3 korda suurem kui LSFRC omal. Veelgi enam, kuna betoonis LHFRC-s on kahe või enama kiu erineva jõudluse tõttu vastavalt tehnilistele vajadustele, saab betooni sünteetilise kiu ja teraskiu positiivset hübriidefekti kasutada elastsuse, vastupidavuse, sitkuse ja pragunemistugevuse oluliseks parandamiseks. , materjali painde- ja tõmbetugevus, parandavad materjali kvaliteeti ja pikendavad materjali kasutusiga.
——Abstract (Shanxi arhitektuur, 38. kd, nr 11, Chen Huiqing)
Postitusaeg: 24. august 2022