Ang steel fiber reinforced concrete (SFRC) ay isang bagong uri ng composite material na maaaring ibuhos at i-spray sa pamamagitan ng pagdaragdag ng naaangkop na halaga ng maikling steel fiber sa ordinaryong kongkreto.Mabilis itong umunlad sa loob at labas ng bansa nitong mga nakaraang taon.Napagtagumpayan nito ang mga pagkukulang ng mababang lakas ng makunat, maliit na pangwakas na pagpahaba at malutong na ari-arian ng kongkreto.Ito ay may mahusay na mga katangian tulad ng makunat na lakas, baluktot na pagtutol, paggugupit na paglaban, paglaban sa crack, paglaban sa pagkapagod at mataas na katigasan.Ito ay inilapat sa haydroliko engineering, kalsada at tulay, konstruksiyon at iba pang mga larangan ng engineering.
1. Pagbuo ng steel fiber reinforced concrete
Ang fiber reinforced concrete (FRC) ay ang pagdadaglat ng fiber reinforced concrete.Ito ay karaniwang isang composite na nakabatay sa semento na binubuo ng cement paste, mortar o kongkreto at hibla ng metal, inorganic fiber o organic fiber reinforced na materyales.Ito ay isang bagong materyal na gusali na nabuo sa pamamagitan ng pantay na pagpapakalat ng maikli at pinong mga hibla na may mataas na lakas ng makunat, mataas na ultimate elongation at mataas na alkali resistance sa concrete matrix.Ang hibla sa kongkreto ay maaaring limitahan ang pagbuo ng mga maagang bitak sa kongkreto at ang karagdagang pagpapalawak ng mga bitak sa ilalim ng pagkilos ng panlabas na puwersa, epektibong pagtagumpayan ang mga likas na depekto tulad ng mababang lakas ng makunat, madaling pag-crack at mahinang paglaban sa pagkapagod ng kongkreto, at lubos na mapabuti ang pagganap ng impermeability, waterproof, frost resistance at reinforcement protection ng kongkreto.Ang fiber reinforced concrete, lalo na ang steel fiber reinforced concrete, ay nakakaakit ng higit at higit na atensyon sa mga akademiko at engineering circle sa praktikal na engineering dahil sa mahusay na pagganap nito.1907 eksperto sa Sobyet na si B П.Ang Hekpocab ay nagsimulang gumamit ng metal fiber reinforced concrete;Noong 1910, inilathala ng HF Porter ang isang ulat sa pananaliksik tungkol sa maikling fiber reinforced concrete, na nagmumungkahi na ang mga maiikling steel fibers ay dapat na pantay-pantay na dispersed sa kongkreto upang palakasin ang mga materyales sa matrix;Noong 1911, si Graham ng Estados Unidos ay nagdagdag ng hibla ng bakal sa ordinaryong kongkreto upang mapabuti ang lakas at katatagan ng kongkreto;Noong 1940s, ang Estados Unidos, Britain, France, Germany, Japan at iba pang mga bansa ay gumawa ng maraming pananaliksik sa paggamit ng steel fiber upang mapabuti ang wear resistance at crack resistance ng kongkreto, ang manufacturing technology ng steel fiber concrete, at pagpapabuti ng hugis ng bakal na hibla upang mapabuti ang lakas ng pagbubuklod sa pagitan ng hibla at kongkretong matris;Noong 1963, inilathala nina JP romualdi at GB Batson ang isang papel tungkol sa mekanismo ng pagbuo ng crack ng steel fiber confined concrete, at ipinasa ang konklusyon na ang lakas ng crack ng steel fiber reinforced concrete ay tinutukoy ng average na spacing ng steel fibers na gumaganap ng isang epektibong papel. sa tensile stress (fiber spacing theory), kaya sinisimulan ang praktikal na yugto ng pag-unlad ng bagong composite material na ito.Hanggang ngayon, sa pagpapasikat at paggamit ng steel fiber reinforced concrete, dahil sa iba't ibang pamamahagi ng mga fibers sa kongkreto, mayroong pangunahing apat na uri: steel fiber reinforced concrete, hybrid fiber reinforced concrete, layered steel fiber reinforced concrete at layered hybrid fiber reinforced concrete.
2. Pagpapalakas ng mekanismo ng steel fiber reinforced concrete
(1) Pinagsama-samang teorya ng mekanika.Ang teorya ng composite mechanics ay batay sa teorya ng tuluy-tuloy na fiber composites at pinagsama sa mga katangian ng pamamahagi ng mga steel fibers sa kongkreto.Sa teoryang ito, ang mga composite ay itinuturing na dalawang-phase na composite na may fiber bilang isang phase at matrix bilang isa pang phase.
(2) Fiber spacing theory.Fiber spacing theory, na kilala rin bilang crack resistance theory, ay iminungkahi batay sa linear elastic fracture mechanics.Pinaniniwalaan ng teoryang ito na ang epekto ng pampalakas ng mga hibla ay nauugnay lamang sa pantay na ipinamamahagi na espasyo ng hibla (minimum na espasyo).
3. Pagsusuri sa katayuan ng pag-unlad ng steel fiber reinforced concrete
1.Steel fiber reinforced concrete.Ang steel fiber reinforced concrete ay isang uri ng medyo pare-pareho at multi-directional reinforced concrete na nabuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng maliit na halaga ng low carbon steel, stainless steel at FRP fibers sa ordinaryong kongkreto.Ang dami ng paghahalo ng steel fiber sa pangkalahatan ay 1% ~ 2% sa dami, habang 70 ~ 100kg steel fiber ay halo-halong sa bawat cubic meter ng kongkreto ayon sa timbang.Ang haba ng steel fiber ay dapat na 25 ~ 60mm, ang diameter ay dapat na 0.25 ~ 1.25mm, at ang pinakamahusay na ratio ng haba sa diameter ay dapat na 50 ~ 700. Kung ikukumpara sa ordinaryong kongkreto, hindi lamang ito mapapabuti ang makunat, gupit, baluktot , wear at crack paglaban, ngunit din lubos na mapahusay ang bali kayamutan at epekto paglaban ng kongkreto, at makabuluhang mapabuti ang pagkapagod paglaban at tibay ng istraktura, lalo na ang kayamutan ay maaaring tumaas ng 10 ~ 20 beses.Ang mga mekanikal na katangian ng steel fiber reinforced concrete at ordinaryong kongkreto ay inihambing sa China.Kapag ang nilalaman ng steel fiber ay 15% ~ 20% at ang ratio ng semento ng tubig ay 0.45, ang lakas ng makunat ay tumataas ng 50% ~ 70%, ang lakas ng flexural ay tumataas ng 120% ~ 180%, ang lakas ng epekto ay tumataas ng 10 ~ 20 beses, ang epekto ng lakas ng pagkapagod ay tumataas ng 15 ~ 20 beses, ang flexural toughness ay tumataas ng 14 ~ 20 beses, at ang wear resistance ay makabuluhang napabuti.Samakatuwid, ang steel fiber reinforced concrete ay may mas mahusay na pisikal at mekanikal na mga katangian kaysa sa plain concrete.
4. Hybrid fiber concrete
Ang mga nauugnay na data ng pananaliksik ay nagpapakita na ang hibla ng bakal ay hindi makabuluhang nagtataguyod ng lakas ng compressive ng kongkreto, o kahit na binabawasan ito;Kung ikukumpara sa plain concrete, may positibo at negatibo (pagtaas at pagbaba) o kahit na mga intermediate na pananaw sa impermeability, wear resistance, impact at wear resistance ng steel fiber reinforced concrete at ang pag-iwas sa maagang plastic shrinkage ng kongkreto.Bilang karagdagan, ang steel fiber reinforced concrete ay may ilang mga problema, tulad ng malaking dosis, mataas na presyo, kalawang at halos walang pagtutol sa pagsabog na dulot ng apoy, na nakaapekto sa paggamit nito sa iba't ibang antas.Sa nakalipas na mga taon, ang ilang mga lokal at dayuhang iskolar ay nagsimulang bigyang-pansin ang hybrid fiber concrete (HFRC), sinusubukang paghaluin ang mga hibla na may iba't ibang mga katangian at pakinabang, matuto mula sa isa't isa, at bigyan ng laro ang "positibong hybrid na epekto" sa iba't ibang antas at paglo-load ng mga yugto upang mapahusay ang iba't ibang mga katangian ng kongkreto, upang matugunan ang mga pangangailangan ng iba't ibang mga proyekto.Gayunpaman, patungkol sa iba't ibang mga mekanikal na katangian nito, lalo na ang pagkapagod na pagpapapangit at pagkasira ng pagkapagod, batas sa pagpapaunlad ng pagpapapangit at mga katangian ng pinsala sa ilalim ng static at dynamic na pag-load at pare-pareho ang amplitude o variable amplitude cyclic load, ang pinakamainam na halaga ng paghahalo at paghahalo ng proporsyon ng hibla, ang relasyon sa pagitan ng mga bahagi ng pinagsama-samang mga materyales, pagpapalakas ng epekto at pagpapalakas ng mekanismo, anti pagkapagod na pagganap, pagkabigo mekanismo at konstruksiyon teknolohiya, Ang mga problema ng mix proporsyon disenyo ay kailangang higit pang pag-aralan.
5. Layered steel fiber reinforced concrete
Ang monolithic fiber reinforced concrete ay hindi madaling paghaluin nang pantay-pantay, ang hibla ay madaling pagsama-samahin, ang halaga ng hibla ay malaki, at ang gastos ay medyo mataas, na nakakaapekto sa malawak na aplikasyon nito.Sa pamamagitan ng malaking bilang ng kasanayan sa engineering at teoretikal na pananaliksik, ang isang bagong uri ng istraktura ng bakal fiber, layer steel fiber reinforced concrete (LSFRC), ay iminungkahi.Ang isang maliit na halaga ng bakal na hibla ay pantay na ipinamamahagi sa itaas at ibabang mga ibabaw ng slab ng kalsada, at ang gitna ay isang plain concrete layer pa rin.Ang bakal na hibla sa LSFRC ay karaniwang ipinamamahagi nang manu-mano o mekanikal.Ang steel fiber ay mahaba, at ang haba ng diameter ratio ay karaniwang nasa pagitan ng 70 ~ 120, na nagpapakita ng dalawang-dimensional na pamamahagi.Nang hindi naaapektuhan ang mga mekanikal na katangian, ang materyal na ito ay hindi lamang lubos na binabawasan ang halaga ng bakal na hibla, ngunit iniiwasan din ang hindi pangkaraniwang bagay ng pagsasama-sama ng hibla sa paghahalo ng integral fiber reinforced concrete.Bilang karagdagan, ang posisyon ng steel fiber layer sa kongkreto ay may malaking epekto sa flexural strength ng kongkreto.Ang reinforcement effect ng steel fiber layer sa ilalim ng kongkreto ay ang pinakamahusay.Sa pagtaas ng posisyon ng steel fiber layer, ang epekto ng reinforcement ay bumababa nang malaki.Ang flexural strength ng LSFRC ay higit sa 35% na mas mataas kaysa sa plain concrete na may parehong mix proportion, na bahagyang mas mababa kaysa sa integral steel fiber reinforced concrete.Gayunpaman, ang LSFRC ay maaaring makatipid ng maraming materyal na gastos, at walang problema sa mahirap na paghahalo.Samakatuwid, ang LSFRC ay isang bagong materyal na may magandang panlipunan at pang-ekonomiyang benepisyo at malawak na mga prospect ng aplikasyon, na karapat-dapat sa pagpapasikat at aplikasyon sa paggawa ng simento.
6. Layered hybrid fiber concrete
Ang layer hybrid fiber reinforced concrete (LHFRC) ay isang composite material na nabuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 0.1% polypropylene fiber batay sa LSFRC at pantay na pamamahagi ng malaking bilang ng fine at short polypropylene fibers na may mataas na tensile strength at mataas na ultimate elongation sa upper at lower steel. fiber concrete at ang plain concrete sa gitnang layer.Maaari nitong pagtagumpayan ang kahinaan ng LSFRC intermediate plain concrete layer at maiwasan ang mga potensyal na panganib sa kaligtasan pagkatapos masira ang surface steel fiber.LHFRC ay maaaring makabuluhang mapahusay ang flexural lakas ng kongkreto.Kung ikukumpara sa plain concrete, ang flexural strength nito ng plain concrete ay tumaas ng humigit-kumulang 20%, at kumpara sa LSFRC, ang flexural strength nito ay tumaas ng 2.6%, ngunit ito ay may maliit na epekto sa flexural elastic modulus ng kongkreto.Ang flexural elastic modulus ng LHFRC ay 1.3% na mas mataas kaysa sa plain concrete at 0.3% na mas mababa kaysa sa LSFRC.Ang LHFRC ay maaari ding makabuluhang mapahusay ang flexural toughness ng kongkreto, at ang flexural toughness index nito ay humigit-kumulang 8 beses kaysa sa plain concrete at 1.3 beses kaysa sa LSFRC.Bukod dito, dahil sa iba't ibang pagganap ng dalawa o higit pang mga hibla sa LHFRC sa kongkreto, ayon sa mga pangangailangan ng engineering, ang positibong hybrid na epekto ng synthetic fiber at steel fiber sa kongkreto ay maaaring magamit upang lubos na mapabuti ang ductility, tibay, tigas, lakas ng crack. , flexural strength at tensile strength ng materyal, pagbutihin ang kalidad ng materyal at pahabain ang buhay ng serbisyo ng materyal.
——Abstract (Shanxi architecture, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Oras ng post: Ago-24-2022