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. Ez legyőzi az alacsony szakítószilárdság hiányát, a kis végső nyúlást és a beton törékeny tulajdonságát. 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.

 

一.Acélszálas vasbeton fejlesztése

 

A szálas vasbeton (FRC) a rostos vasbeton 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 rövid és finom szálak egyenletes eloszlásával alakítanak ki, a nagy végső nyúlás és a beton mátrix magas lúgos ellenállásával. A betonban lévő rost korlátozhatja a korai repedések előállítását a betonban és a repedések további kiterjesztését a külső erő hatására, hatékonyan legyőzve az olyan velejáró hibákat, mint például az alacsony szakítószilárdság, az egyszerű repedés és a beton rossz fáradtság -ellenállása, és jelentősen javítja a teljesítményt. a behatolhatatlanság, a vízálló, a fagyállóság és a beton megerősítésének védelme. A rostos vasbeton, különösen az acélszálas vasbeton, egyre nagyobb figyelmet fordított a tudományos és mérnöki körökben a gyakorlati mérnöki munka során, kiváló teljesítménye miatt. 1907 szovjet szakértő b п. A hekpocab fémszálas vasbeton használatát kezdte; 1910 -ben a HF Porter kutatási jelentést tett közzé a rövid szálas vasbetonról, ami arra utal, hogy a rövid acélszálakat egyenletesen kell eloszlatni a betonban a mátrix anyagok 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 sok kutatást végeztek az acélszálak használatáról, hogy javítsák a beton kopásállóságát és repedési ellenállását, az acélrost -beton gyártási technológiáját, és javítsák a Acélszál alakja, hogy javítsa a rost és a beton mátrix közötti kötési szilárdságot; 1963 -ban a JP Romualdi és a GB Batson közzétett egy papírt az acélszálas zárt beton repedésfejlesztési mechanizmusáról, és arra a következtetésre jutott, hogy az acélszál -megerősített beton repedési szilárdságát az acélszálak átlagos távolsága határozza meg, amely hatékony szerepet játszik, amely hatékony szerepet játszik, amely hatékony szerepet játszik, amely hatékony szerepet játszik, és amely hatékony szerepet játszik, és amely hatékony szerepet játszik, és amely hatékony szerepet játszik. A húzóstresszben (rost -távolságelmélet), ezáltal megkezdi az új kompozit anyag gyakorlati fejlődési szakaszát. Mostanáig, az acélszálas vasbeton népszerűsítésével és alkalmazásával, a szálak betonban történő eltérő eloszlása ​​miatt, főként négy típusú: acélszálas vasbeton, hibrid szálas vasbeton, rétegezett acélszálas vasbeton és rétegezett hibrid rost vasbeton.

 

二.Acélszál vasbeton erősítő mechanizmusa

 

1. Kompozit mechanikai elmélet. A kompozit mechanika elmélete a folyamatos szálas kompozitok elméletén alapul, és a betonban lévő acélszálak eloszlási jellemzőivel kombinálva. Ebben az elméletben a kompozitokat kétfázisú kompozitoknak tekintik, amelyek egyik fázisa a szál, a másik fázis a mátrix.

 

Szálas távolságelmélet. A rost -távolság elméletét, más néven repedés ellenálláselméletet is ismertek, a lineáris elasztikus törésmechanika alapján javasolják. Ez az elmélet azt állítja, hogy a szálak megerősítő hatása csak az egyenletesen elosztott rost -távolsághoz (minimális távolság) kapcsolódik.

 

三.Az acélszálas vasbeton fejlődési 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. , a kopás és a repedés ellenállás, de jelentősen javítják a beton törési szilárdságát és ütési ellenállását, és jelentősen javítják a fáradtság ellenállását és a szerkezet tartósságát, különösen a szilárdság 10 ~ 20 -szor növelhető. Az acélszálas vasbeton és a szokásos beton mechanikai tulajdonságait összehasonlítják Kínában. Ha az acélszál tartalma 15% ~ 20%, a vízcement arány pedig 0,45, a szakítószilárdság 50% ~ 70% -kal növekszik, a hajlítószilárdság 120% ~ 180% -kal növekszik, az ütközési szilárdság 10 ~ 20 -rel növekszik. Időnként az ütközési fáradtság szilárdsága 15 ~ 20 -szor növekszik, a hajlító szilárdság 14 ~ 20 -szor növekszik, és a kopásállóság szintén jelentősen javul. Ezért az acélszálas vasbeton jobb fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a sima beton.

2.Hibrid szálbeton. A releváns kutatási adatok azt mutatják, hogy az acélszál nem támogatja jelentősen a beton nyomószilárdságát, sőt azt sem csökkenti; 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. betöltési 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.

3. Rlayered 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 acélrost egyenletesen eloszlik az útlap felső és alsó felületén, és a középső része még mindig egy sima betonréteg. Az LSFRC -ben az acélszál általában manuálisan vagy mechanikusan eloszlik. Az acélszál hosszú, és a hosszátmérő aránya általában 70-120 között van, ami kétdimenziós eloszlást mutat. A mechanikai tulajdonságok befolyásolása nélkül ez az anyag nemcsak nagymértékben csökkenti az acélrost mennyiségét, hanem elkerüli a szálas agglomeráció jelenségét is az integrált szálas vasbeton keverésében. 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 magasabb, mint az azonos keverék arányú sima betoné, amely 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 alkalmazás kilátásokkal, amelyek érdemesek a népszerűsítésre és a járdaépítésben való alkalmazásra.

 

4.Réteges hibrid rostbeton.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. kötet, 11. szám, Chen Huiqing)