Az acélszálas vasbeton (SFRC) egy új típusú kompozit anyag, amely megfelelő mennyiségű rövid acélszál normál betonba való hozzáadásával önthető és szórható. Az elmúlt években gyorsan fejlődött itthon és külföldön. Kiküszöböli a beton alacsony szakítószilárdságának, kis nyúlási nyúlásának és ridegségének hiányosságait. Kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, mint például a szakítószilárdság, a hajlítási ellenállás, a nyírási ellenállás, a repedésállóság, a fáradtságállóság és a nagy szívósság. Alkalmazása a vízépítésben, az út- és hídépítésben, az építőiparban és egyéb mérnöki területeken történt.
1. Acélszálas vasbeton fejlesztése
A szálerősítésű beton (FRC) a szálerősítésű beton rövidítése. Általában cement alapú kompozit, amely cementpasztából, habarcsból vagy betonból és fémszálból, szervetlen szálból vagy szerves szálerősítésű anyagokból áll. Ez egy új építőanyag, amelyet a nagy szakítószilárdságú, nagy szakítószilárdságú és nagy lúgállóságú rövid és finom szálak egyenletes eloszlatásával alakítanak ki a betonmátrixban. A betonban lévő rostok korlátozhatják a korai repedések kialakulását a betonban és a repedések további tágulását külső erő hatására, hatékonyan küszöbölhetik ki a benne rejlő hibákat, például az alacsony szakítószilárdságot, a könnyű repedést és a beton gyenge fáradtságállóságát, és nagymértékben javítják a teljesítményt. a beton vízzáró, vízálló, fagyálló és erősítő védelme. A szálerősítésű beton, különösen az acélszálas vasbeton kiváló teljesítménye miatt egyre nagyobb figyelmet kapott a gyakorlati mérnöki tudományok és mérnöki körökben. 1907 szovjet szakértő B П. A Hekpocab fémszálas vasbetont kezdett használni; 1910-ben HF Porter kutatási jelentést adott ki a rövidszálas megerősített betonról, amelyben azt javasolta, hogy a rövid acélszálakat egyenletesen kell eloszlatni a betonban a mátrixanyagok megerősítése érdekében; 1911-ben az amerikai Graham acélszálakat adott a közönséges betonhoz, hogy javítsa a beton szilárdságát és stabilitását; Az 1940-es évekre az Egyesült Államok, Nagy-Britannia, Franciaország, Németország, Japán és más országok rengeteg kutatást végeztek az acélszálak használatával kapcsolatban a beton kopásállóságának és repedésállóságának javítására, az acélszálas beton gyártási technológiájára, valamint acélszál alakja a szál és a betonmátrix közötti kötési szilárdság javítása érdekében; 1963-ban JP romualdi és GB Batson publikált egy tanulmányt az acélszálas betonok repedésfejlődési mechanizmusáról, és arra a következtetésre jutott, hogy az acélszálas vasbeton repedésszilárdságát az acélszálak átlagos távolsága határozza meg, ami hatékony szerepet játszik. húzófeszültségben (száltávolság elmélet), ezzel megkezdve ennek az új kompozit anyagnak a gyakorlati fejlesztési szakaszát. Eddig az acélszálas vasbeton népszerűsödésével és alkalmazásával, a szálak eltérő eloszlása miatt a betonban, alapvetően négy típusa van: acélszálas vasbeton, hibridszálas vasbeton, réteges acélszálas vasbeton és réteges hibridszál. vasbeton.
2. Acélszálas vasbeton erősítő mechanizmusa
(1) Kompozit mechanika elmélet. A kompozit mechanika elmélete a folytonos szálas kompozitok elméletén alapul, és az acélszálak betonban való eloszlási jellemzőivel kombinálódik. Ebben az elméletben a kompozitokat kétfázisú kompozitoknak tekintik, amelyek egyik fázisa a szál, a másik fázis a mátrix.
(2) Száltávolság elmélet. A száltávolság-elméletet, más néven repedésállóság-elméletet a lineáris rugalmas törési mechanika alapján javasolják. Ez az elmélet azt tartja, hogy a szálak erősítő hatása csak az egyenletesen elosztott száltávolsághoz (minimális távolság) kapcsolódik.
3. Az acélszálas vasbeton fejlettségi állapotának elemzése
1.Acélszálas vasbeton. Az acélszálas vasbeton egyfajta viszonylag egységes és többirányú vasbeton, amelyet kis mennyiségű alacsony széntartalmú acél, rozsdamentes acél és FRP szálak közönséges betonba való hozzáadásával alakítanak ki. Az acélszál keverési mennyisége általában 1-2 térfogat%, míg a beton minden köbméterébe 70-100 kg acélszálat kevernek. Az acélszál hosszának 25–60 mm-nek, az átmérőjének 0,25–1,25 mm-nek kell lennie, a hossz és az átmérő legjobb aránya pedig 50–700. A hagyományos betonhoz képest nem csak a szakítószilárdságot, a nyírást és a hajlítást javítja. , kopás- és repedésállóság, hanem nagymértékben növeli a beton törés- és ütésállóságát, valamint jelentősen javítja a szerkezet fáradtságállóságát és tartósságát, különösen a szívósság 10-20-szorosára növelhető. Az acélszálas vasbeton és a közönséges beton mechanikai tulajdonságait Kínában hasonlítják össze. Ha az acélszál tartalom 15% ~ 20% és a vízcement arány 0,45, a szakítószilárdság 50% ~ 70% nő, a hajlítószilárdság 120% ~ 180%, az ütőszilárdság 10 ~ 20%-kal nő. alkalommal, az ütési kifáradási szilárdság 15-20-szorosára, a hajlítószilárdság 14-20-szorosára nő, és a kopásállóság is jelentősen javul. Ezért az acélszálas vasbeton jobb fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a sima beton.
4. Hibrid szálbeton
A vonatkozó kutatási adatok azt mutatják, hogy az acélszál nem javítja jelentősen a beton nyomószilárdságát, sőt nem is csökkenti azt; A sima betonhoz képest az acélszálas vasbeton vízzáróságáról, kopásállóságáról, ütés- és kopásállóságáról, valamint a beton korai képlékeny zsugorodásának megakadályozásáról vannak pozitív és negatív (növekedés és csökkenés), vagy akár köztes vélemények. Ezenkívül az acélszálas vasbetonnak van néhány problémája, mint például a nagy adagolás, a magas ár, a rozsda és a tűz által okozott repedésekkel szembeni szinte semmilyen ellenállás, ami különböző mértékben befolyásolta az alkalmazást. Az elmúlt években a hazai és külföldi tudósok egy része a hibrid szálbetonra (HFRC) kezdett figyelmet fordítani, és igyekezett különböző tulajdonságokkal és előnyökkel rendelkező szálakat keverni, tanulni egymástól, és különböző szinteken játszani a "pozitív hibrid hatást", ill. rakodási szakaszok a beton különféle tulajdonságainak javítása érdekében, hogy megfeleljenek a különböző projektek igényeinek. Különféle mechanikai tulajdonságai, különös tekintettel a kifáradási deformációra és kifáradási károsodásra, az alakváltozások kialakulásának törvényére és a statikus és dinamikus terhelések, valamint az állandó amplitúdójú vagy változó amplitúdójú ciklikus terhelésekre vonatkozó károsodási jellemzőire, a szál optimális keverési mennyiségére és keverési arányára vonatkozóan, a kapcsolat Kompozit anyagok összetevői között, erősítő hatás és erősítő mechanizmus, kifáradásgátló teljesítmény, meghibásodási mechanizmus és építési technológia, A keverékarány tervezésének problémáit tovább kell vizsgálni.
5. Réteges acélszálas vasbeton
A monolit szálas vasbetont nem könnyű egyenletesen keverni, a szál könnyen agglomerálható, a szál mennyisége nagy, a költség pedig viszonylag magas, ami kihat széleskörű alkalmazására. Számos mérnöki gyakorlat és elméleti kutatás révén új típusú acélszálas szerkezetet, a réteges acélszálas vasbetont (LSFRC) javasolnak. Kis mennyiségű acélszál egyenletesen oszlik el az útlemez felső és alsó felületén, a közepe még sima betonréteg. Az LSFRC-ben lévő acélszálat általában manuálisan vagy mechanikusan osztják el. Az acélszál hosszú, és a hosszátmérő aránya általában 70-120 között van, ami kétdimenziós eloszlást mutat. Anélkül, hogy a mechanikai tulajdonságokat befolyásolná, ez az anyag nemcsak nagymértékben csökkenti az acélszál mennyiségét, hanem elkerüli a szálak agglomerációját is az integrált szálerősítésű beton keverésekor. Ezenkívül a betonban lévő acélszálas réteg elhelyezkedése nagy hatással van a beton hajlítószilárdságára. A beton alján lévő acélszálas réteg erősítő hatása a legjobb. Az acélszálas réteg helyzetének felfelé haladásával az erősítő hatás jelentősen csökken. Az LSFRC hajlítószilárdsága több mint 35%-kal nagyobb, mint az azonos keverési arányú sima betoné, ami valamivel alacsonyabb, mint az integrált acélszálas vasbetoné. Az LSFRC azonban sok anyagköltséget takaríthat meg, és nem okoz gondot a nehéz keverés. Ezért az LSFRC egy új anyag, jó társadalmi és gazdasági előnyökkel és széles körű alkalmazási lehetőségekkel, és érdemes a járdaépítésben népszerűsíteni és alkalmazni.
6. Réteges hibrid szálbeton
A réteghibrid szálerősítésű beton (LHFRC) egy olyan kompozit anyag, amelyet 0,1% LSFRC alapú polipropilén szál hozzáadásával alakítanak ki, és nagyszámú, nagy szakítószilárdságú és nagy szakítószilárdságú finom és rövid polipropilén szálat egyenletesen elosztanak a felső és alsó acélban. rostbeton és a sima beton a középső rétegben. Le tudja győzni az LSFRC közbenső sima betonréteg gyengeségét, és megakadályozza a potenciális biztonsági veszélyeket a felületi acélszál elhasználódása után. Az LHFRC jelentősen növelheti a beton hajlítószilárdságát. A sima betonhoz képest a sima beton hajlítószilárdsága kb. 20%-kal, az LSFRC-hez képest pedig 2,6%-kal nő, de a beton hajlítási modulusára csekély hatással van. Az LHFRC hajlítási rugalmassági modulusa 1,3%-kal magasabb, mint a sima betoné és 0,3%-kal alacsonyabb, mint az LSFRC-é. Az LHFRC a beton hajlítási szívósságát is jelentősen növelheti, hajlítószilárdsági indexe pedig körülbelül 8-szorosa a sima betonénak és 1,3-szorosa az LSFRC-nek. Ezenkívül a betonban lévő LHFRC-ben két vagy több szál eltérő teljesítménye miatt a mérnöki igényeknek megfelelően a szintetikus szál és az acélszál pozitív hibrid hatása a betonban felhasználható a rugalmasság, a tartósság, a szívósság és a repedésszilárdság jelentős javítására. , az anyag hajlítószilárdsága és szakítószilárdsága javítja az anyag minőségét és meghosszabbítja az anyag élettartamát.
——Absztrakt (Shanxi építészet, 38. köt., 11. sz., Chen Huiqing)
Feladás időpontja: 2022. augusztus 24