Çelik fiber betonarme (SFRC), normal betona uygun miktarda kısa çelik fiber eklenerek dökülebilen ve püskürtülebilen yeni bir kompozit malzeme türüdür. Son yıllarda evde ve yurtdışında hızla gelişti. Düşük gerilme mukavemeti, küçük nihai uzama ve betonun kırılgan özelliğinin eksikliklerinin üstesinden gelir. Çekme mukavemeti, bükme direnci, kesme direnci, çatlak direnci, yorgunluk direnci ve yüksek tokluk gibi mükemmel özelliklere sahiptir. Hidrolik mühendisliği, yol ve köprü, inşaat ve diğer mühendislik alanlarında uygulanmıştır.
1. Çelik fiber takviyeli betonunun geliştirilmesi
Lif betonarme (FRC), lif betonarme kısaltmasıdır. Genellikle çimento macunu, harç veya beton ve metal fiber, inorganik elyaf veya organik elyaf takviyeli malzemelerden oluşan çimento bazlı bir kompozittir. Beton matrisinde yüksek gerilme mukavemeti, yüksek nihai uzama ve yüksek alkali dirençli kısa ve ince liflerin eşit olarak dağılmasıyla oluşturulan yeni bir yapı malzemesidir. Betondaki lif, betondaki erken çatlakların oluşumunu ve dış kuvvetin etkisi altında çatlakların daha da genişlemesini sınırlayabilir, düşük gerilme mukavemeti, kolay çatlama ve betonun zayıf yorgunluk direnci gibi doğal kusurların üstesinden gelebilir ve performansı büyük ölçüde artırabilir geçirmezlik, su geçirmez, don direnci ve betonun takviye koruması. Fiber takviyeli beton, özellikle çelik fiber betonarme, üstün performansı nedeniyle pratik mühendislikte akademik ve mühendislik çevrelerinde giderek daha fazla dikkat çekmiştir. 1907 Sovyet Uzmanı B п. Hekpocab metal fiber takviyeli beton kullanmaya başladı; 1910'da HF Porter, kısa elyaf betonarme hakkında bir araştırma raporu yayınladı, bu da kısa çelik liflerin matris malzemelerini güçlendirmek için betonda eşit olarak dağıtılması gerektiğini düşündürmektedir; 1911'de Amerika Birleşik Devletleri Graham, betonun gücünü ve stabilitesini iyileştirmek için sıradan betona çelik lif ekledi; 1940'lara gelindiğinde, Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere, Fransa, Almanya, Japonya ve diğer ülkeler, betonun aşınma direncini ve çatlak direncini, çelik lif betonunun üretim teknolojisini geliştirmek ve lif ve beton matris arasındaki bağlanma mukavemetini iyileştirmek için çelik lifin şekli; 1963'te JP Romualdi ve GB Batson, çelik lif kaplı betonun çatlak geliştirme mekanizması üzerine bir kağıt yayınladı ve çelik elyaf takviyeli betonun çatlak mukavemetinin etkili bir rol oynayan ortalama aralık ile belirlendiği sonucuna vardı. Bu yeni kompozit malzemenin pratik geliştirme aşamasına başlayarak gerilme stresinde (lif aralığı teorisi). Şimdiye kadar, çelik fiber betonarme betonunun popülerleştirilmesi ve uygulanmasıyla, liflerin betondaki farklı dağılımı nedeniyle, esas olarak dört tip vardır: çelik fiber betonarme, hibrid fiber takviyeli beton, katmanlı çelik fiber takviyeli beton ve katmanlı hibrit fiber betonarme.
2. Çelik elyaf betonarme güçlendirme mekanizması
(1) Kompozit Mekanik Teorisi. Kompozit mekanik teorisi, sürekli lif kompozitleri teorisine dayanır ve betondaki çelik liflerin dağılım özellikleri ile birleştirilir. Bu teoride, kompozitler bir faz olarak lifli iki fazlı kompozitler ve diğer faz olarak matris olarak kabul edilir.
(2) Fiber aralık teorisi. Çatlak direnç teorisi olarak da bilinen lif aralığı teorisi, doğrusal elastik kırık mekaniğine dayanarak önerilmektedir. Bu teori, liflerin takviye etkisinin sadece düzgün dağıtılmış fiber aralığı (minimum aralık) ile ilişkili olduğunu savunur.
3. Çelik fiber takviyeli betonun geliştirme durumu üzerine analiz
1. Seeel Fiber Betonarme. Çelik fiber betonarme, az miktarda düşük karbonlu çelik, paslanmaz çelik ve FRP lifleri sıradan betona eklenerek oluşturulan bir tür nispeten eşit ve çok yönlü takviyeli betondur. Çelik elyafın karıştırma miktarı genellikle hacim olarak% 1 ~% 2'dir, 70 ~ 100kg çelik fiber, her metreküp betonda ağırlıkça karıştırılır. Çelik fiberin uzunluğu 25 ~ 60mm olmalı, çap 0.25 ~ 1.25mm olmalı ve uzunluktan en iyi oranı 50 ~ 700 olmalıdır. Sıradan betonla karşılaştırıldığında, sadece gerilme, kesme, bükme , aşınma ve çatlak direnci, aynı zamanda betonun kırılma tokluğunu ve darbe direncini büyük ölçüde arttırır ve yapının yorgunluk direncini ve dayanıklılığını önemli ölçüde artırır, özellikle de tokluk 10 arttırılabilir ~ 20 kez. Çin'de çelik fiber betonarme ve sıradan betonun mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. Çelik fiber içeriği% 15 ~% 20 ve su çimento oranı 0.45 olduğunda, gerilme mukavemeti% 50 ~% 70 arttığında, bükülme mukavemeti% 120 ~% 180 artar, darbe mukavemeti 10 ~ 20 artar Zaman, darbe yorgunluğu mukavemeti 15 ~ 20 kez artar, eğilme tokluğu 14 ~ 20 kat artar ve aşınma direnci de önemli ölçüde iyileşir. Bu nedenle, çelik fiber betonarme, düz betondan daha iyi fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir.
4. Hibrit elyaf betonu
İlgili araştırma verileri, çelik fiberin betonun basınç gücünü önemli ölçüde desteklemediğini veya hatta azaltmadığını göstermektedir; Düz betonla karşılaştırıldığında, geçirimsizliği, aşınma direnci, çelik fiber takviyeli betonun ve betonun erken plastik büzülmesinin önlenmesi üzerinde pozitif ve negatif (artış ve azalma) veya hatta ara görüş vardır. Buna ek olarak, çelik fiber takviyeli betonun büyük dozaj, yüksek fiyat, pas ve değişen derecelere uygulanmasını etkileyen yangının neden olduğu patlamaya karşı neredeyse hiç direnç gibi bazı sorunları vardır. Son yıllarda, bazı yerli ve yabancı akademisyenler hibrit fiber betona (HFRC) dikkat etmeye başladılar, lifleri farklı özelliklere ve avantajlara sahip karışmaya, birbirinden öğrenmeye ve farklı seviyelerde "pozitif hibrid efekt" e oyun vermeye başladılar. Farklı projelerin ihtiyaçlarını karşılamak için betonun çeşitli özelliklerini artırmak için yükleme aşamaları. Bununla birlikte, çeşitli mekanik özellikleri, özellikle yorgunluk deformasyonu ve yorgunluk hasarı, deformasyon geliştirme yasası ve statik ve dinamik yükler altında hasar özellikleri ve sabit genlik veya değişken genlik döngüsel yükleri, optimal karıştırma miktarı ve lifin karıştırma oranı, ilişki ile ilgili olarak Kompozit malzemelerin bileşenleri, güçlendirme etkisi ve güçlendirme mekanizması, yorgunluk karşıtı performansı, başarısızlık mekanizması ve inşaat teknolojisi arasında, karışım oranı tasarımının sorunlarının daha fazla olması gerekir. çalıştı.
5. Katmanlı çelik fiber betonarme
Monolitik elyaf takviyeli betonun eşit şekilde karıştırılması kolay değildir, elyafın toplanması kolaydır, lif miktarı büyüktür ve maliyet nispeten yüksektir, bu da geniş uygulamasını etkiler. Çok sayıda mühendislik uygulaması ve teorik araştırma yoluyla, yeni bir çelik fiber yapısı, katman çelik fiber betonarme (LSFRC) önerilmektedir. Yol levhasının üst ve alt yüzeylerine az miktarda çelik fiber eşit olarak dağıtılır ve ortası hala düz bir beton tabakadır. LSFRC'deki çelik fiber genellikle manuel veya mekanik olarak dağıtılır. Çelik fiber uzundur ve uzunluk çapı oranı genellikle 70 ~ 120 arasındadır ve iki boyutlu bir dağılım gösterir. Mekanik özellikleri etkilemeden, bu malzeme sadece çelik fiber miktarını büyük ölçüde azaltmakla kalmaz, aynı zamanda integral fiber takviyeli betonun karıştırılmasında lif toplama fenomeninden de kaçınır. Ek olarak, çelik fiber tabakanın betondaki konumu, betonun eğilme mukavemeti üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Çelik fiber tabakanın betonun altındaki takviye etkisi en iyisidir. Çelik fiber tabakanın konumu yükselirken, takviye etkisi önemli ölçüde azalır. LSFRC'nin bükülme mukavemeti, aynı karışım oranına sahip düz betondan% 35'ten daha yüksektir, bu da integral çelik fiber takviyeli betondan biraz daha düşüktür. Bununla birlikte, LSFRC çok fazla malzeme maliyetinden tasarruf edebilir ve zor karıştırma sorunu yoktur. Bu nedenle, LSFRC, kaldırım yapımında popülerleştirme ve uygulamaya layık olan iyi sosyal ve ekonomik faydaları ve geniş uygulama beklentileri olan yeni bir materyaldir.
6. Katmanlı hibrid fiber beton
Katman Hibrit Elyaf Betonarme (LHFRC), LSFRC temelinde% 0.1 polipropilen elyaf ilave edilerek ve üst ve alt çelikte yüksek gerilme mukavemetine ve yüksek nihai uzama ile çok sayıda ince ve kısa polipropilen lifi ekleyerek oluşan kompozit bir malzemedir. Fiber beton ve orta tabakadaki düz beton. LSFRC ara düz beton tabakasının zayıflığını aşabilir ve yüzey çelik fiber yıprandıktan sonra potansiyel güvenlik tehlikelerini önleyebilir. LHFRC, betonun eğilme mukavemetini önemli ölçüde artırabilir. Düz betonla karşılaştırıldığında, düz betonun bükülme mukavemeti yaklaşık%20 arttırılır ve LSFRC ile karşılaştırılır, bükülme mukavemeti%2.6 arttırılır, ancak betonun bükülme elastik modülü üzerinde çok az etkisi vardır. LHFRC'nin bükülme elastik modülü, düz betondan% 1.3 daha yüksek ve LSFRC'ninkinden% 0.3 daha düşüktür. LHFRC ayrıca betonun eğilme tokluğunu önemli ölçüde artırabilir ve bükülme tokluk endeksi düz betonun yaklaşık 8 katı ve LSFRC'nin 1,3 katıdır. Ayrıca, betondaki LHFRC'deki iki veya daha fazla lifin farklı performansı nedeniyle, mühendislik ihtiyaçlarına göre, betondaki sentetik lif ve çelik liflerin pozitif hibrit etkisi, sünekliği, dayanıklılığı, tokluk, çatlak mukavemetini büyük ölçüde arttırmak için kullanılabilir. , Malzemenin bükülme mukavemeti ve gerilme mukavemeti, malzeme kalitesini iyileştirin ve malzemenin servis ömrünü uzatın.
—— Abstract (Shanxi Architecture, cilt 38, No. 11, Chen Huiqing)
Gönderme Zamanı: Ağustos-24-2022