Beton vyztužený z ocelových vláken (SFRC) je nový typ kompozitního materiálu, který lze nalit a stříkat přidáním vhodného množství krátkého ocelového vlákna do běžného betonu. V posledních letech se rychle vyvíjela doma i v zahraničí. Překonává nedostatky nízké pevnosti v tahu, malé konečné prodloužení a křehké vlastnosti betonu. Má vynikající vlastnosti, jako je pevnost v tahu, ohýbání ohybu, odolnost s střihem, odolnost proti únavě, odolnost proti únavě a vysoká houževnatost. Byl aplikován v hydraulickém inženýrství, silnici a mostě, stavebnictví a dalších inženýrských polích.

 

„Vývoj betonu vyztužené z ocelových vláken

 

Vlákno vyztužený beton (FRC) je zkratka betonu vyztuženého vlákna. Jedná se obvykle o kompozit na bázi cementu složeného z cementové pasty, malty nebo betonu a kovového vlákna, anorganických vláken nebo materiálů vyztužených vlákny. Jedná se o nový stavební materiál tvořený rovnoměrným rozptýlením krátkých a jemných vláken s vysokou pevností v tahu, vysokou maximální prodloužení a vysokou odolností proti alkáli v betonové matrici. Vlákno v betonu může omezit tvorbu časných trhlin v betonu a další rozšíření trhlin pod působením vnější síly, účinně překonává vlastní defekty, jako je nízká pevnost v tahu, snadné praskání a špatná únava odolnosti betonu, a výrazně zlepšuje výkon a výrazně zlepšuje výkon nemocitelnosti, vodotěsnosti, odolnosti proti mrazu a ochraně betonu. Beton vyztužený vlákna, zejména beton vyztužený z ocelových vláken, přitahoval stále více pozornosti v akademických a inženýrských kruzích v praktickém inženýrství kvůli svému vynikajícímu výkonu. 1907 Sovětský expert B п. Hekpocab začal používat beton vyztužený kovový vlákno; V roce 1910 zveřejnil HF Porter výzkumnou zprávu o betonu vyztuženém krátkým vláknem, což naznačuje, že krátká ocelová vlákna by měla být rovnoměrně rozptýlena v betonu, aby se posílila matricové materiály; V roce 1911 přidal Graham ze Spojených států ocelové vlákno do běžného betonu, aby se zlepšila pevnost a stabilitu betonu; Ve čtyřicátých letech 20. století Spojené státy, Británie, Francie, Německo, Japonsko a další země provedly hodně výzkumu používání ocelového vlákna ke zlepšení odolnosti proti opotřebení a odolnosti betonu, výrobní technologie betonu z ocelového vlákna a zlepšování tvar ocelového vlákna pro zlepšení síly vazby mezi vlákninou a betonovou matricí; V roce 1963 JP Romualdi a GB Batson zveřejnili papír o mechanismu vývoje trhlin s betonem ocelového vlákna a předložili závěr, že pevnost v oblasti vyztuženého vlákna z ocelového vlákna je určena průměrnou mezerou ocelových vláken, která hraje účinnou roli V tahovém napětí (teorie mezery vláken), čímž se začíná fáze praktického vývoje tohoto nového kompozitního materiálu. Až dosud, s popularizací a aplikací betonu vyztuženého ocelového vlákna, kvůli různému rozdělení vláken v betonu, existují hlavně čtyři typy: beton vyztužený z ocelových vláken, beton vyztužený hybridní vlákno, vrstvené ocelové vlákno vyztužené betonem a vrstvené hybridní vlákno železobeton.

 

二.Posilovací mechanismus betonu vyztuženého ocelového vlákna

 

1. Kompozitní teorie mechaniky. Teorie kompozitní mechaniky je založena na teorii kontinuálních kompozitů vláken a kombinované s distribučními charakteristikami ocelových vláken v betonu. V této teorii jsou kompozity považovány za dvoufázové kompozity s vláknem jako jednu fázi a matrici jako druhou fázi.

 

Teorie mezery vláken. Teorie mezeru vláken, známá také jako teorie odolnosti proti trhlinám, je navržena na základě mechaniky lineární elastické zlomeniny. Tato teorie tvrdí, že zesílený účinek vláken souvisí pouze s rovnoměrně distribuovaným rozestupem vláken (minimální mezera).

 

„Analýza stavu vývoje betonu vyztuženého z ocelových vláken

 

1.Ocelový vlákno vyztužený beton.Beton ze vyzdobené z ocelových vláken je druh relativně jednotného a vícesměrového vyztuženého betonu vytvořeného přidáním malého množství nízkohlíkové oceli, nerezové oceli a vlákna FRP do běžného betonu. Míra ocelového vlákna je obecně 1% ~ 2% podle objemu, zatímco ocelové vlákno 70 ~ 100 kg se mísí v každém krychlovém metru betonu. Délka ocelového vlákna by měla být 25 ~ 60 mm, průměr by měl být 0,25 ~ 1,25 mm a nejlepší poměr délky k průměru by měl být o 50 ~ 700. Ve srovnání s běžným betonem může nejen zlepšit tahové, střih, ohýbání , opotřebení a odolnost proti trhlinám, ale také výrazně zvyšuje houževnatost zlomenin a odolnost betonu a výrazně zlepšuje odolnost proti únavě a trvanlivost struktury, zejména houževnatost, zejména houževnatost lze zvýšit o 10 ~ 20krát. V Číně jsou porovnány mechanické vlastnosti betonu vyztuženého ocelovým vláknem a běžným betonem. Když je obsah ocelového vlákna 15% ~ 20% a poměr cementu je 0,45, pevnost v tahu se zvyšuje o 50% ~ 70%, ohybová pevnost se zvyšuje o 120% ~ 180%, zvyšuje se síla nárazu o 10 ~ 20 Časy se pevnost únavy nárazu zvyšují o 15 ~ 20krát, ohybová houževnatost se zvyšuje o 14 ~ 20krát a odolnost proti opotřebení se také výrazně zlepšuje. Proto má beton vyztužený z ocelových vláken lepší fyzikální a mechanické vlastnosti než obyčejný beton.

2. Beton pro vlákno. Relevantní výzkumné údaje ukazují, že ocelové vlákno významně nepodporuje pevnost v tlaku betonu ani jej dokonce nesnižuje; Ve srovnání s obyčejným betonem existují pozitivní a negativní (zvýšení a snižování) nebo dokonce přechodné pohledy na nespustitelnost, odolnost proti opotřebení, dopad a odolnost betonu ze vyztuženého z ocelových vláken a prevenci časného zmenšení plastu betonu. Kromě toho má beton vyztužený z ocelových vláken určité problémy, jako je velká dávka, vysoká cena, rez a téměř žádná odolnost vůči výbuchu způsobeným ohněm, což ovlivnilo jeho aplikaci na různé stupně. V posledních letech začali někteří domácí a zahraniční vědci věnovat pozornost hybridním vláknovým betonu (HFRC), pokoušejí se smíchat vlákna s různými vlastnostmi a výhodami, učit se od sebe a věnovat hru „pozitivním hybridním efektu“ na různých úrovních a Načítání fází pro zvýšení různých vlastností betonu, aby bylo možné vyhovět potřebám různých projektů. S ohledem na jeho různé mechanické vlastnosti, zejména její únavové deformace a poškození únavy, však zákon o rozvoji deformace a charakteristiky poškození při statickém a dynamickém zatížení a konstantní amplituda nebo variabilní amplituda cyklické zatížení, optimální množství míchání a podíl na míchání, vztah, vztah, vztah Mezi složkami kompozitních materiálů, posilovacím účinku a mechanismem posilování, výkonnostním výkonem proti únavě, mechanismem selhání a konstrukční technologií, potřeby problémů s proporcím proporcího proporce být dále studován.

3. Layered ocelový vlákno vyztužený beton.Monolitický vlákno vyztužený beton není snadné rovnoměrně míchat, vlákno se snadno aglomeruje, množství vlákna je velké a náklady jsou relativně vysoké, což ovlivňuje jeho široké použití. Prostřednictvím velkého počtu inženýrských praxe a teoretického výzkumu je navržen nový typ struktury ocelových vláken, vrstva z ocelového vlákna vyztužený beton (LSFRC). Malé množství ocelového vlákna je rovnoměrně distribuováno na horním a dolním povrchu silniční desky a střed je stále prostá betonová vrstva. Ocelové vlákno v LSFRC je obecně distribuováno ručně nebo mechanicky. Ocelové vlákno je dlouhé a poměr průměru délky je obecně mezi 70 ~ 120, což ukazuje na dvourozměrné rozdělení. Bez ovlivnění mechanických vlastností tento materiál nejen výrazně snižuje množství ocelového vlákna, ale také se vyhýbá fenoménu aglomerace vlákna při míchání integrálního vlákna vyztuženého betonu. Kromě toho má poloha vrstvy ocelových vláken v betonu velký dopad na pevnost v ohybu betonu. Nejlepší je vyztužený účinek vrstvy ocelových vláken na dně betonu. S polohou vrstvy z ocelových vláken se pohybuje nahoru, efekt výztuže se výrazně snižuje. Síla ohybu LSFRC je o více než 35% vyšší než u obyčejného betonu se stejným poměrem směsi, která je o něco nižší než u betonu vyztuženého ocelovým vláknem. LSFRC však může ušetřit spoustu materiálových nákladů a není problém obtížného míchání. LSFRC je proto nový materiál s dobrými sociálními a ekonomickými výhodami a širokými vyhlídkami na aplikace, což si zaslouží popularizaci a aplikaci při stavbě chodníků.

 

4.Vrstvený hybridní vlákno.Beton vyztužený vrstvou Hybridní vlákno (LHFRC) je kompozitní materiál vytvořený přidáním 0,1% polypropylenového vlákna na základě LSFRC a rovnoměrně distribuovat velké množství jemných a krátkých polypropylenových vláken s vysokou pevností v tahu a vysokou maximální elongací v horní a dolní oceli v horním a dolním oceli Vláknitý beton a obyčejný beton ve střední vrstvě. Může překonat slabost LSFRC meziproduktové hladké betonové vrstvy a zabránit potenciálním bezpečnostním rizikům po opotřebení povrchového ocelového vlákna. LHFRC může významně zvýšit pevnost v ohybu betonu. Ve srovnání s obyčejným betonem se jeho ohybová síla obyčejného betonu zvyšuje asi o 20%a ve srovnání s LSFRC se jeho pevnost v ohybu zvyšuje o 2,6%, ale má malý vliv na ohybový elastický modul betonu. Flexirální elastický modul LHFRC je o 1,3% vyšší než modul obyčejného betonu a 0,3% nižší než u LSFRC. LHFRC může také významně zvýšit ohybovou houževnatost betonu a jeho index ohybové houževnatosti je asi 8krát vyšší než u obyčejného betonu a 1,3krát vyšší než u LSFRC. Navíc, vzhledem k různému výkonu dvou nebo více vláken v LHFRC v betonu, podle inženýrských potřeb lze pozitivní hybridní účinek syntetického vlákna a ocelového vlákna v betonu použít ke výraznému zlepšení tažnosti, trvanlivosti, tvrdosti, pevnosti trhliny, crackové síly , ohybová síla a pevnost v tahu materiálu, zlepšují kvalitu materiálu a prodlužujte životnost materiálu.

——Abstrakt (Shanxi Architecture, svazek 38, č. 11, Chen Huiqing)