Çelik elyaf takviyeli beton (SFRC), sıradan betonun içine uygun miktarda kısa çelik elyaf eklenerek dökülüp püskürtülebilen yeni bir kompozit malzeme türüdür.Son yıllarda yurt içi ve yurt dışında hızla gelişmiştir.Betonun düşük çekme mukavemeti, küçük nihai uzama ve kırılganlık özelliği gibi eksikliklerinin üstesinden gelir.Çekme mukavemeti, eğilme direnci, kayma direnci, çatlama direnci, yorulma direnci ve yüksek tokluk gibi mükemmel özelliklere sahiptir.Hidrolik mühendisliği, yol ve köprü, inşaat ve diğer mühendislik alanlarında uygulanmıştır.
1. Çelik lif takviyeli betonun geliştirilmesi
Fiber takviyeli beton (FRC), fiber takviyeli betonun kısaltmasıdır.Genellikle çimento hamuru, harç veya beton ile metal elyaf, inorganik elyaf veya organik elyaf takviyeli malzemelerden oluşan çimento esaslı bir kompozittir.Yüksek çekme mukavemetine, yüksek nihai uzamaya ve yüksek alkali direncine sahip kısa ve ince liflerin beton matris içerisinde eşit şekilde dağılmasıyla oluşturulan yeni yapı malzemesidir.Betondaki lif, betonda erken çatlak oluşumunu ve çatlakların dış kuvvet etkisi altında daha da genişlemesini sınırlayabilir, düşük çekme mukavemeti, kolay çatlama ve betonun zayıf yorulma direnci gibi doğal kusurların etkili bir şekilde üstesinden gelebilir ve performansı büyük ölçüde artırabilir. Betonun geçirimsizliği, su geçirmezliği, donma direnci ve donatı koruması.Fiber takviyeli beton, özellikle çelik fiber takviyeli beton, üstün performansı nedeniyle pratik mühendislik alanında akademik ve mühendislik çevrelerinde giderek daha fazla ilgi görmektedir.1907 Sovyet uzmanı B П.Hekpocab metal elyaf takviyeli beton kullanmaya başladı;1910'da HF Porter, kısa fiber takviyeli beton üzerine bir araştırma raporu yayınladı; bu rapor, matris malzemelerini güçlendirmek için kısa çelik fiberlerin betonda eşit şekilde dağılması gerektiğini öne sürdü;1911'de Amerika Birleşik Devletleri'nden Graham, betonun mukavemetini ve stabilitesini arttırmak için sıradan betona çelik fiber ekledi;1940'lı yıllara gelindiğinde Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere, Fransa, Almanya, Japonya ve diğer ülkeler, betonun aşınma direncini ve çatlama direncini geliştirmek için çelik fiber kullanımı, çelik fiberli betonun üretim teknolojisi ve betonun betonun kalitesinin iyileştirilmesi üzerine birçok araştırma yaptı. fiber ve beton matrisi arasındaki bağlanma mukavemetini arttırmak için çelik fiberin şekli;1963 yılında JP romualdi ve GB Batson, çelik fiber takviyeli betonun çatlak gelişim mekanizması üzerine bir makale yayınladılar ve çelik fiber takviyeli betonun çatlak dayanımının, etkili bir rol oynayan çelik fiberlerin ortalama aralığı tarafından belirlendiği sonucunu ortaya koydular. çekme geriliminde (lif aralığı teorisi), böylece bu yeni kompozit malzemenin pratik geliştirme aşamasını başlatıyoruz.Şimdiye kadar, çelik fiber takviyeli betonun yaygınlaşması ve uygulanmasıyla birlikte, betondaki fiberlerin farklı dağılımından dolayı temel olarak dört tip vardır: çelik fiber takviyeli beton, hibrit fiber takviyeli beton, katmanlı çelik fiber takviyeli beton ve katmanlı hibrit fiber betonarme.
2. Çelik lif takviyeli betonun güçlendirme mekanizması
(1) Bileşik mekanik teorisi.Kompozit mekaniği teorisi, sürekli fiber kompozitler teorisine dayanır ve çelik fiberlerin betondaki dağılım özellikleriyle birleştirilir.Bu teoride kompozitler, bir fazı fiber, diğer fazı matris olan iki fazlı kompozitler olarak kabul edilir.
(2) Fiber aralığı teorisi.Çatlak direnci teorisi olarak da bilinen fiber aralığı teorisi, doğrusal elastik kırılma mekaniğine dayanarak önerilmektedir.Bu teori, liflerin takviye etkisinin yalnızca düzgün dağıtılmış lif aralığıyla (minimum aralık) ilişkili olduğunu savunur.
3. Çelik tel takviyeli betonun gelişim durumu analizi
1.Çelik elyaf takviyeli beton.Çelik elyaf takviyeli beton, sıradan betona az miktarda düşük karbonlu çelik, paslanmaz çelik ve FRP elyafların eklenmesiyle oluşturulan nispeten tekdüze ve çok yönlü bir betonarme türüdür.Çelik elyafın karışım miktarı genellikle hacimce %1 ~ %2 olup, betonun her metreküpüne ağırlıkça 70 ~ 100kg çelik elyaf karıştırılır.Çelik fiberin uzunluğu 25 ~ 60 mm, çapı 0,25 ~ 1,25 mm olmalı ve uzunluğun çapa en iyi oranı 50 ~ 700 olmalıdır. Sıradan betonla karşılaştırıldığında, yalnızca çekme, kesme, bükme özelliklerini geliştiremez. , aşınma ve çatlama direnci, aynı zamanda betonun kırılma tokluğunu ve darbe direncini büyük ölçüde arttırır ve yapının yorulma direncini ve dayanıklılığını önemli ölçüde artırır, özellikle tokluk 10 ~ 20 kat artırılabilir.Çin'de çelik fiber takviyeli beton ile sıradan betonun mekanik özellikleri karşılaştırılıyor.Çelik lif içeriği %15 ~ %20 ve su çimento oranı 0,45 olduğunda çekme mukavemeti %50 ~ %70, eğilme mukavemeti %120 ~ %180 artar, darbe mukavemeti 10 ~ 20 artar. kez, darbe yorulma mukavemeti 15 ~ 20 kat artar, bükülme tokluğu 14 ~ 20 kat artar ve aşınma direnci de önemli ölçüde artar.Bu nedenle çelik lif takviyeli beton, yalın betona göre daha iyi fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir.
4. Hibrit fiber beton
İlgili araştırma verileri, çelik elyafın betonun basınç dayanımını önemli ölçüde artırmadığını, hatta azaltmadığını göstermektedir;Düz betonla karşılaştırıldığında çelik lif takviyeli betonun geçirimsizliği, aşınma direnci, darbe ve aşınma direnci ve betonun erken plastik büzülmesinin önlenmesi konusunda olumlu, olumsuz (artış ve azalma) hatta ara görüşler mevcuttur.Ayrıca çelik elyaf takviyeli betonun yüksek dozaj, yüksek fiyat, paslanma ve yangından kaynaklanan patlamaya karşı neredeyse hiç direnç göstermemesi gibi bazı sorunları vardır ve bu da uygulamasını değişen derecelerde etkilemiştir.Son yıllarda bazı yerli ve yabancı bilim adamları hibrit fiber betona (HFRC) ilgi göstermeye başlamış, farklı özellik ve avantajlara sahip fiberleri karıştırmaya, birbirlerinden öğrenmeye ve "pozitif hibrit etkisine" farklı düzeylerde yer vermeye çalışarak ve Farklı projelerin ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla betonun çeşitli özelliklerini geliştirmek için yükleme aşamaları.Bununla birlikte, çeşitli mekanik özellikleri, özellikle yorulma deformasyonu ve yorulma hasarı, deformasyon gelişim yasası ve statik ve dinamik yükler ve sabit genlikli veya değişken genlikli döngüsel yükler altındaki hasar özellikleriyle ilgili olarak, fiberin optimal karışım miktarı ve karışım oranı, ilişki Kompozit malzemelerin bileşenleri arasındaki ilişki, güçlendirme etkisi ve güçlendirme mekanizması, yorulma önleme performansı, hasar mekanizması ve yapım teknolojisi, Karışım oranı tasarımı sorunlarının daha fazla araştırılması gerekmektedir.
5. Katmanlı çelik elyaf takviyeli beton
Monolitik elyaf takviyeli betonun eşit şekilde karıştırılması kolay değildir, elyafın topaklanması kolaydır, elyaf miktarı büyüktür ve maliyeti nispeten yüksektir, bu da geniş uygulamasını etkiler.Çok sayıda mühendislik uygulaması ve teorik araştırma yoluyla, yeni bir tür çelik fiber yapı, katmanlı çelik fiber takviyeli beton (LSFRC) önerilmiştir.Yol döşemesinin üst ve alt yüzeylerine az miktarda çelik tel eşit olarak dağıtılmış olup ortası hala düz bir beton katmandır.LSFRC'deki çelik fiber genellikle manuel veya mekanik olarak dağıtılır.Çelik lif uzundur ve uzunluk çap oranı genellikle 70 ~ 120 arasında olup iki boyutlu bir dağılım gösterir.Mekanik özellikleri etkilemeden, bu malzeme yalnızca çelik fiber miktarını büyük ölçüde azaltmakla kalmaz, aynı zamanda entegre fiber takviyeli betonun karıştırılmasında fiber topaklaşması olgusunu da önler.Ayrıca çelik lif tabakasının beton içindeki konumu da betonun eğilme dayanımı üzerinde büyük etkiye sahiptir.Betonun alt kısmındaki çelik fiber tabakasının güçlendirme etkisi en iyisidir.Çelik fiber katmanının konumu yukarı doğru hareket ettikçe donatı etkisi önemli ölçüde azalır.LSFRC'nin bükülme mukavemeti, aynı karışım oranına sahip sade betonunkinden %35 daha yüksektir; bu oran, bütünleşik çelik fiber takviyeli betonunkinden biraz daha düşüktür.Bununla birlikte, LSFRC malzeme maliyetinden büyük oranda tasarruf sağlayabilir ve zor karıştırma sorunu yaşanmaz.Bu nedenle LSFRC, iyi sosyal ve ekonomik faydalara ve geniş uygulama beklentilerine sahip, kaldırım yapımında yaygınlaştırılmaya ve uygulamaya değer yeni bir malzemedir.
6. Katmanlı hibrit fiber beton
Katmanlı hibrit elyaf takviyeli beton (LHFRC), LSFRC bazında %0,1 polipropilen elyafın eklenmesiyle ve çok sayıda ince ve kısa polipropilen elyafın yüksek çekme mukavemeti ve yüksek nihai uzamaya sahip üst ve alt çelikte eşit olarak dağıtılmasıyla oluşturulan kompozit bir malzemedir. Fiber beton ve orta katmandaki sade beton.LSFRC ara düz beton katmanının zayıflığının üstesinden gelebilir ve yüzey çelik lifi aşındıktan sonra olası güvenlik tehlikelerini önleyebilir.LHFRC, betonun eğilme mukavemetini önemli ölçüde artırabilir.Düz betonla karşılaştırıldığında, düz betonun bükülme mukavemeti yaklaşık %20 artar ve LSFRC ile karşılaştırıldığında bükülme mukavemeti %2,6 artar, ancak betonun eğilme elastik modülü üzerinde çok az etkisi vardır.LHFRC'nin eğilme elastik modülü, düz betonunkinden %1,3 daha yüksek ve LSFRC'ninkinden %0,3 daha düşüktür.LHFRC ayrıca betonun bükülme dayanıklılığını önemli ölçüde artırabilir ve bükülme dayanıklılığı endeksi düz betonun yaklaşık 8 katı ve LSFRC'ninkinin 1,3 katıdır.Ayrıca, LHFRC'deki iki veya daha fazla fiberin betondaki farklı performansı nedeniyle, mühendislik ihtiyaçlarına göre, sentetik fiber ve çelik fiberin betondaki pozitif hibrit etkisi, sünekliği, dayanıklılığı, tokluğu, çatlak mukavemetini büyük ölçüde geliştirmek için kullanılabilir. Malzemenin eğilme mukavemeti ve çekme mukavemeti, malzeme kalitesini artırır ve malzemenin servis ömrünü uzatır.
——Özet (Shanxi mimarisi, Cilt 38, Sayı 11, Chen Huiqing)
Gönderim zamanı: Ağu-24-2022