El formigó reforçat amb fibra d'acer (SFRC) és un nou tipus de material compost que es pot abocar i ruixar afegint una quantitat adequada de fibra d'acer curta al formigó ordinari. S'ha desenvolupat ràpidament a casa i a l'estranger en els darrers anys. Sobre les mancances de baixa resistència a la tracció, petita allargament definitiva i propietat trencadissa del formigó. Té excel·lents propietats com la resistència a la tracció, la resistència a la flexió, la resistència a la cisalla, la resistència a la fissura, la resistència a la fatiga i l’alta duresa. S'ha aplicat en enginyeria hidràulica, carretera i pont, construcció i altres camps d'enginyeria.
1. Desenvolupament de formigó armat de fibra d'acer
El formigó reforçat amb fibra (FRC) és l’abreviació del formigó armat de fibra. Normalment es tracta d’un compost basat en ciment compost per pasta de ciment, morter o formigó i fibra metàl·lica, fibra inorgànica o materials reforçats amb fibra orgànica. És un nou material de construcció format per fibres curtes i fines uniformement amb una gran resistència a la tracció, alta allargament definitiva i alta resistència alcali a la matriu de formigó. La fibra en formigó pot limitar la generació d’esquerdes primerenques en formigó i l’expansió posterior de les esquerdes sota l’acció de la força externa, superar eficaçment els defectes inherents com la baixa resistència a la tracció, la fissura fàcil i la mala resistència a la fatiga del formigó i milloren molt el rendiment d’impermeabilitat, impermeable, resistència a les gelades i protecció de reforç del formigó. El formigó reforçat amb fibra, especialment el formigó reforçat per fibra d’acer, ha atret cada cop més atenció en els cercles acadèmics i d’enginyeria en l’enginyeria pràctica pel seu rendiment superior. 1907 Expert soviètic B п. Hekpocab va començar a utilitzar formigó armat de fibra metàl·lica; El 1910, HF Porter va publicar un informe de recerca sobre formigó armat de fibra curta, cosa que suggereix que les fibres d'acer curt haurien de ser disperses uniformement en formigó per reforçar els materials de la matriu; El 1911, Graham dels Estats Units va afegir fibra d'acer al formigó ordinari per millorar la força i l'estabilitat del formigó; A la dècada de 1940, els Estats Units, Gran Bretanya, França, Alemanya, Japó i altres països havien fet moltes investigacions sobre l’ús de fibra d’acer per millorar la resistència al desgast i la resistència a la fissura del formigó, la tecnologia de fabricació del formigó de fibra d’acer i la millora del Forma de fibra d'acer per millorar la resistència d'enllaç entre la fibra i la matriu de formigó; El 1963, JP Romualdi i GB Batson van publicar un article sobre el mecanisme de desenvolupament de fissures del formigó confinat de fibra d'acer i va posar en marxa la conclusió que la resistència a la fissura del formigó armat de fibra d'acer està determinada per l'espai mitjà de fibres d'acer que té un paper efectiu En estrès a tracció (teoria de l’espai de fibres), iniciant així l’etapa de desenvolupament pràctica d’aquest nou material compost. Fins ara, amb la popularització i l’aplicació de formigó armat de fibra d’acer, a causa de la diferent distribució de fibres en formigó, hi ha principalment quatre tipus: formigó reforçat per fibra d’acer, formigó híbrid de fibra reforçada, formigó de fibra d’acer en capes i fibra híbrida en capes formigó reforçat.
2. Mecanisme de reforç del formigó armat de fibra d'acer
(1) Teoria de la mecànica composta. La teoria de la mecànica composta es basa en la teoria dels compostos de fibra contínua i combinada amb les característiques de distribució de les fibres d’acer en formigó. En aquesta teoria, els compostos es consideren compostos en dues fases amb fibra com una fase i matriu com l'altra fase.
(2) Teoria de l'espai de fibra. La teoria de l'espai entre les fibres, també coneguda com a teoria de la resistència a les fissures, es proposa a partir de la mecànica de fractura elàstica lineal. Aquesta teoria afirma que l'efecte de reforç de les fibres només està relacionat amb l'espai entre fibres distribuïts uniformement (espaiat mínim).
3. Anàlisi sobre l’estat del desenvolupament del formigó armat de fibra d’acer
1. STEEL FIDER FISTRE CONTRACTE. El formigó armat de fibra d'acer és una mena de formigó reforçat relativament uniforme i multidireccional format afegint una petita quantitat d'acer de carboni baix, acer inoxidable i fibres FRP en formigó ordinari. La quantitat de fibra d'acer és generalment un 1% ~ 2% en volum, mentre que la fibra d'acer de 70 ~ 100kg es barreja a cada metre cúbic de formigó en pes. La longitud de la fibra d’acer ha de ser de 25 ~ 60mm, el diàmetre ha de ser de 0,25 ~ 1,25 mm, i la millor proporció de longitud a diàmetre hauria de ser de 50 ~ 700. En comparació amb el formigó ordinari, no només pot millorar la tracció, la cisalla, la flexió, la flexió , resistència al desgast i a les fissures, però també milloren molt la resistència a la fractura i la resistència a l’impacte del formigó i milloren significativament la resistència a la fatiga i la durabilitat de l’estructura, especialment la duresa pot ser va augmentar 10 ~ 20 vegades. A la Xina es comparen les propietats mecàniques del formigó armat i el formigó ordinari de fibra d’acer. Quan el contingut de fibra d’acer és del 15% ~ 20% i la proporció de ciment d’aigua de 0,45, la resistència a la tracció augmenta un 50% ~ 70%, la força de flexió augmenta un 120% ~ 180%, la força d’impacte augmenta un 10 ~ 20 De vegades, la força de fatiga d’impacte augmenta 15 ~ 20 vegades, la duresa de la flexió augmenta un 14 ~ 20 vegades i la resistència al desgast també es millora significativament. Per tant, el formigó armat de fibra d’acer té millors propietats físiques i mecàniques que el formigó normal.
4. Concreta de fibra híbrida
Les dades d’investigació rellevants mostren que la fibra d’acer no promou significativament la resistència a la compressió del formigó, ni tan sols la redueix; En comparació amb el formigó normal, hi ha vistes positives i negatives (augment i disminuir) o fins i tot de vistes intermèdies sobre la impermeabilitat, la resistència al desgast, l’impacte i la resistència al desgast del formigó armat de fibra d’acer i la prevenció de la contracció plàstica precoç del formigó. A més, el formigó armat de fibra d’acer té alguns problemes, com ara la dosi gran, el preu elevat, l’oxidació i gairebé cap resistència a la ràfega causada per l’incendi, cosa que ha afectat la seva aplicació a diferents graus. En els darrers anys, alguns estudiosos nacionals i estrangers van començar a parar atenció al formigó de fibra híbrida (HFRC), intentant barrejar fibres amb diferents propietats i avantatges, aprendre els uns dels altres i donar joc al "efecte híbrid positiu" a diferents nivells i Carregant etapes per millorar diverses propietats del formigó, per satisfer les necessitats de diferents projectes. No obstant això, pel que fa a les seves diverses propietats mecàniques, especialment la seva deformació de fatiga i danys de fatiga, la llei de desenvolupament de deformació i les característiques de danys en càrregues estàtiques i dinàmiques i l'amplitud constant o les càrregues cícliques d'amplitud variable, la quantitat òptima de mescla i la proporció de mescla de fibra, la relació, la relació Entre els components dels materials compostos, l’efecte d’enfortiment i el mecanisme d’enfortiment, el rendiment contra la fatiga, el mecanisme de fracàs i la tecnologia de construcció, els problemes del disseny de la proporció de barreja per ser més estudiat.
5. Fibra d'acer en capes de formigó reforçat
El formigó armat de fibra monolítica no és fàcil de barrejar uniformement, la fibra és fàcil d’aglomerar, la quantitat de fibra és gran i el cost és relativament elevat, cosa que afecta la seva àmplia aplicació. Mitjançant un gran nombre de pràctiques d’enginyeria i investigacions teòriques, es proposa un nou tipus d’estructura de fibra d’acer, formigó de fibra d’acer de capa (LSFRC). Una petita quantitat de fibra d’acer es distribueix uniformement a les superfícies superiors i inferiors de la llosa de la carretera, i el centre continua sent una capa de formigó normal. La fibra d’acer a LSFRC es distribueix generalment manualment o mecànicament. La fibra d’acer és llarga i la proporció de diàmetre de longitud és generalment entre 70 ~ 120, mostrant una distribució bidimensional. Sense afectar les propietats mecàniques, aquest material no només redueix molt la quantitat de fibra d’acer, sinó que també evita el fenomen de l’aglomeració de fibra en la barreja de formigó integral de fibra integral. A més, la posició de la capa de fibra d’acer en formigó té un gran impacte en la resistència a la flexió del formigó. L’efecte de reforç de la capa de fibra d’acer a la part inferior del formigó és el millor. Amb la posició de la capa de fibra d'acer, l'efecte de reforç disminueix significativament. La força de flexió de LSFRC és més del 35% superior a la del formigó normal amb la mateixa proporció de barreja, lleugerament inferior a la del formigó armat de fibra d'acer integral. Tot i això, LSFRC pot estalviar molt cost material i no hi ha cap problema de barreja difícil. Per tant, LSFRC és un nou material amb bons beneficis socials i econòmics i àmplies perspectives d’aplicació, que mereixen la popularització i l’aplicació en la construcció de paviments.
6. Concreta de fibra híbrida en capes
El formigó reforçat de fibra híbrida de capa (LHFRC) és un material compost format afegint un 0,1% de fibra de polipropilè sobre la base de LSFRC i distribuint uniformement un gran nombre de fibres de polipropilè fines i curtes amb una gran resistència a la tensa i alta allargament final a la part superior i inferior d’acer inferior i inferior Fibra de formigó i el formigó normal a la capa mitjana. Pot superar la debilitat de la capa de formigó intermèdia LSFRC i evitar els possibles riscos de seguretat després de la fibra d’acer superficial. El LHFRC pot millorar significativament la força de flexió del formigó. En comparació amb el formigó normal, la seva resistència a la flexió del formigó normal augmenta al voltant d’un 20%i, en comparació amb LSFRC, la seva resistència a la flexió augmenta un 2,6%, però té poc efecte sobre el mòdul elàstic flexible de formigó. El mòdul elàstic flexible de LHFRC és un 1,3% superior al de formigó normal i un 0,3% inferior al de LSFRC. El LHFRC també pot millorar significativament la duresa de la flexió del formigó i el seu índex de duresa de la flexió és aproximadament 8 vegades el de formigó normal i 1,3 vegades el de LSFRC. A més, a causa del diferent rendiment de dues o més fibres en LHFRC en formigó, segons les necessitats d’enginyeria, l’efecte híbrid positiu de la fibra sintètica i la fibra d’acer en formigó es pot utilitzar per millorar molt la ductilitat, la durabilitat, la duresa, la força de la fissura , la força de flexió i la resistència a la tracció del material, milloren la qualitat del material i allarguen la vida útil del material.
—Abstract (Shanxi Architecture, vol. 38, núm. 11, Chen Huiqing)
Hora de publicació: 24-2022 d'agost