U béton rinfurzatu cù fibre d'acciaio (SFRC) hè un novu tipu di materiale cumpostu chì pò esse versatu è spruzzatu aghjunghjendu una quantità adatta di fibra d'acciaio corta in u cimentu ordinariu. Hè sviluppatu rapidamente in casa è à l'esteru in l'ultimi anni. Supera i difetti di a forza di trazione bassa, l'allungamentu ultimu chjuca è a pruprietà fragile di u béton. Havi proprietà eccellenti cum'è a resistenza à a trazione, a resistenza à a curvatura, a resistenza di cisura, a resistenza di crack, a resistenza à a fatigue è a tenacità alta. Hè stata appiicata in ingegneria idraulica, strada è ponte, custruzzione è altri campi di ingegneria.
1. Sviluppu di béton rinfurzatu cù fibre d'azzaru
Fibre reinforced concrete (FRC) hè l'abbreviazione di fiber reinforced concrete. Hè generalmente un compostu di cimentu cumpostu di pasta di cimentu, mortar o béton è fibra di metallu, fibra inorganica o materiali rinfurzati cù fibra organica. Hè un novu materiale di custruzzione furmatu da a dispersazione uniforme di fibre brevi è fini cù alta resistenza à a trazione, alta allungamentu finale è alta resistenza alkali in a matrice di béton. Fibra in u béton pò limità a generazione di cracks precoci in u béton è l'espansione ulteriore di cracke sottu l'azzione di a forza esterna, superà in modu efficace i difetti inerenti, cum'è a bassa resistenza di trazione, u cracking faciule è a scarsa resistenza à a fatigue di u béton, è migliurà assai u rendiment. di impermeabilità, impermeabilità, resistenza à u gelu è a prutezzione di rinforzu di cimentu. U béton armatu di fibra, in particulare u béton armatu di fibra d'acciaio, hà attiratu più è più attenzione in i circoli accademici è di l'ingegneria in l'ingegneria pratica per via di a so prestazione superiore. 1907 L'espertu sovieticu B П. Hekpocab hà cuminciatu à aduprà cimentu rinfurzatu cù fibre metalliche; In u 1910, HF Porter pubblicò un rapportu di ricerca nantu à u béton rinfurzatu cù fibre curtite, chì suggerisce chì e fibre d'azzaru curtu anu da esse sparse in u cuncrettu per rinfurzà i materiali di a matrice; In u 1911, Graham di i Stati Uniti aghjunghjenu fibre d'azzaru in u béton ordinariu per migliurà a forza è a stabilità di u béton; Da l'anni 1940, i Stati Uniti, Gran Bretagna, Francia, Germania, Giappone è altri paesi avianu fattu assai ricerche nantu à l'usu di fibra d'acciaio per migliurà a resistenza à l'usura è a resistenza di crack di u béton, a tecnulugia di fabricazione di u cimentu di fibra d'acciaio, è migliurà forma di fibra d'acciaio per migliurà a forza di ligame trà a fibra è a matrice di cimentu; In u 1963, JP romualdi è GB Batson publicatu un articulu nantu à u miccanisimu di sviluppu di crack di béton cunfinatu di fibre d'azzaru, è mette in avanti a cunclusione chì a forza di crack di u béton armatu di fibre d'acciaio hè determinata da u spacing mediu di fibre d'acciaio chì ghjoca un rolu efficace. in tensile stress (fibre spacing theory), iniziu cusì u stadiu di sviluppu praticu di stu novu materiale cumpostu. Finu a ora, cù a popularisazione è l'applicazione di cemento armatu di fibra d'acciaio, per via di a distribuzione differente di fibre in u cemento, ci sò principalmente quattru tippi: cemento armatu di fibra d'acciaio, cemento armatu di fibra d'acciaio, cemento armatu di fibra d'acciaio stratificata è fibra hibrida stratificata. béton armatu.
2. Meccanisimu di rinfurzà di béton rinfurzatu cù fibre d'azzaru
(1) Teoria di a meccanica composta. A teoria di a meccanica composta hè basatu annantu à a teoria di i cumposti di fibra cuntinuu è cumminata cù e caratteristiche di distribuzione di fibre d'acciaio in u béton. In questa teoria, i cumposti sò cunsiderati cum'è composti di dui fasi cù a fibra cum'è una fase è a matrice cum'è l'altra fase.
(2) Teoria di u spaziu di fibre. A teoria di u spaziu di fibre, cunnisciuta ancu com'è teoria di resistenza di crack, hè pruposta basatu annantu à a meccanica di frattura elastica lineare. Sta tiurìa sustene chì l'effettu di rinfurzamentu di e fibre hè solu ligatu à u spaziu di fibra distribuitu uniformemente (spazamentu minimu).
3. Analysis nantu à u statutu di sviluppu di béton armatu fibre azzaru
1.Steel béton rinfurzatu fibre. U béton rinfurzatu cù fibre d'acciaio hè un tipu di béton rinfurzatu relativamente uniforme è multidirezionale furmatu da aghjunghjendu una piccula quantità di acciai à pocu carbonu, acciai inossidabili è fibre FRP in u béton ordinariu. A quantità di mistura di fibra d'acciaio hè generalmente 1% ~ 2% in voluminu, mentre chì 70 ~ 100kg di fibra d'acciaio hè mischiata in ogni metru cubu di béton per pesu. A lunghezza di a fibra d'azzaru deve esse 25 ~ 60 mm, u diametru deve esse 0,25 ~ 1,25 mm, è u megliu rapportu di lunghezza à diamitru deve esse 50 ~ 700. In cunfrontu cù u béton ordinariu, ùn pò micca solu migliurà a tensione, cisura, curvatura. , resistenza à l'usura è a crack, ma dinò assai a resistenza à a frattura è a resistenza à l'impattu di u cimentu, è migliurà significativamente a resistenza à a fatigue è a durabilità di a struttura, in particulare a durezza pò esse aumentata da 10 ~ 20 volte. I pruprietà miccanica di u béton rinfurzatu di fibra d'acciaio è di u béton ordinariu sò paragunati in Cina. Quandu u cuntenutu di fibra d'acciaio hè 15% ~ 20% è u rapportu di cimentu d'acqua hè 0,45, a forza di trazione aumenta da 50% ~ 70%, a forza di flexural aumenta da 120% ~ 180%, a forza di impattu aumenta da 10 ~ 20. volte, a forza di fatigue d'impattu aumenta da 15 ~ 20 volte, a tenacità flexural aumenta da 14 ~ 20 volte, è a resistenza à l'usura hè ancu significativamente migliorata. Dunque, u béton rinfurzatu cù fibre d'azzaru hà megliu proprietà fisiche è meccaniche cà u béton pianu.
4. Hybrid fibre béton
I dati di ricerca pertinenti mostranu chì a fibra d'acciaio ùn prumove micca significativamente a forza di compressione di u béton, o ancu riduce; Paragunatu cù u béton pianu, ci sò pusitivi è negativi (aumentà è diminuite) o ancu viste intermedi nantu à l'impermeabilità, a resistenza à l'usura, l'impattu è a resistenza à l'usura di u béton rinfurzatu in fibra d'acciaio è a prevenzione di a ritirata plastica iniziale di u béton. Inoltre, u béton rinfurzatu cù fibre d'acciaio hà qualchì prublema, cum'è grande dosage, prezzu altu, ruggine è quasi nisuna resistenza à scoppià causata da u focu, chì hà affettatu a so applicazione à varii gradi. Nta l'ùrtimi anni, certi studiosi naziunali è straneri cuminciaru à pagà attente à u béton fibre hybrid (HFRC), circannu di mischjà fibre cù diverse proprietà è vantaghji, amparà da l'altri, è dà ghjucà à l'"effettu hibridu pusitivu" à diversi livelli è tappe di carica per rinfurzà diverse proprietà di u béton, per risponde à i bisogni di diversi prughjetti. Tuttavia, in quantu à e so diverse proprietà meccaniche, in particulare a so deformazione di fatigue è i danni di fatigue, a lege di sviluppu di deformazione è e caratteristiche di dannu sottu carichi statici è dinamichi è carichi ciclichi di amplitude constante o amplitude variabile, a quantità ottima di mistura è a proporzione di mischju di fibra, a relazione. trà cumpunenti di materiali cumposti, rinfurzà l'effettu è u meccanisimu di rinfurzà, u funziunamentu anti fatigue, u meccanismo di fallimentu è a tecnulugia di custruzzione, i prublemi di u disignu di proporzioni mischianu anu da esse studiatu più.
5. Layered steel fibre rinforzatu béton
U béton armatu monoliticu di fibra ùn hè micca faciule mischjà in modu uniforme, a fibra hè faciule d'agglomerate, a quantità di fibra hè grande, è u costu relativamente altu, chì afecta a so larga applicazione. Attraversu un gran numaru di pratica ingegneria è a ricerca teorica, hè pruposta un novu tipu di struttura di fibra d'acciaio, strata di béton rinfurzatu di fibra d'acciaio (LSFRC). Una piccula quantità di fibra d'acciaio hè distribuitu uniformemente nantu à a superficia supiriore è inferjuri di a lastra di strada, è a mità hè sempre una capa di cimentu chjaru. A fibra d'acciaio in LSFRC hè generalmente distribuita manualmente o meccanicamente. A fibra d'acciaio hè longa, è u rapportu di diametru di lunghezza hè generalmente trà 70 ~ 120, chì mostra una distribuzione bidimensionale. Senza affettà e proprietà meccaniche, stu materiale ùn solu riduce assai a quantità di fibra d'acciaio, ma evita ancu u fenomenu di l'agglomerazione di fibre in u mischju di cimentu armatu di fibra integrale. Inoltre, a pusizione di a strata di fibra d'acciaio in u béton hà un grande impattu nantu à a forza di flexural di u béton. L'effettu di rinfurzà di a strata di fibra d'azzaru à u fondu di u béton hè u megliu. Cù a pusizione di a strata di fibra d'acciaio chì si move, l'effettu di rinforzu diminuisce significativamente. A forza flexural di LSFRC hè più di 35% più altu ch'è quellu di u béton pianu cù a listessa proporzione di mischju, chì hè pocu più bassu di quellu di u béton rinfurzatu cù fibra d'acciaio integrale. In ogni casu, LSFRC pò salvà assai costu di materiale, è ùn ci hè micca prublema di mischju difficiule. Per quessa, LSFRC hè un novu materiale cù boni benefici suciali è ecunomichi è larga prospettiva di applicazione, chì hè degne di popularizazione è appiecazione in a custruzzione di pavimenti.
6. Layered hybrid fibre béton
Layer hybrid fibre reinforced concrete (LHFRC) hè un materiale compositu furmatu da agghiuncennu 0,1% di fibra di polipropilene nantu à a basa di LSFRC è distribuisce uniformemente un gran numaru di fibre di polipropilene fini è brevi cù alta resistenza à a trazione è allungamentu ultimu in l'acciaio superiore è inferiore. cimentu di fibra è u béton pianu in a strata media. Puderà superà a debulezza di l'intermediu stratu di béton pianu pianu LSFRC è impedisce i periculi potenziali per a sicurezza dopu chì a fibra d'acciaio di a superficia hè usata. LHFRC pò aumentà significativamente a forza di flessione di u cimentu. In cunfrontu cù u béton pianu, a so forza flexural di u béton pianu hè aumentatu da circa 20%, è paragunatu cù LSFRC, a so forza flexural hè aumentata da 2,6%, ma hà pocu effettu nantu à u modulu elasticu flexural di u béton. U modulu elasticu flexural di LHFRC hè 1.3% più altu ch'è quellu di u béton pianu è 0.3% più bassu di quellu di LSFRC. LHFRC pò ancu rinfurzà significativamente a tenacità à a flexura di u béton, è u so indice di tenacità à a flexura hè di circa 8 volte quellu di u béton pianu è 1,3 volte quellu di LSFRC. In più, per via di e diverse prestazioni di dui o più fibre in LHFRC in béton, secondu i bisogni di l'ingegneria, l'effettu hibridu pusitivu di fibra sintetica è fibra d'acciaio in béton pò esse usatu per migliurà assai a duttilità, a durabilità, a tenacità, a forza di crack. , a forza di flessione è a forza di trazione di u materiale, migliurà a qualità di u materiale è allargà a vita di serviziu di u materiale.
——Astrattu (architettura Shanxi, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Tempu di Postu: Aug-24-2022