Армаваны сталёвым валакном бетон (SFRC) - гэта новы тып кампазітнага матэрыялу, які можна заліваць і распыляць шляхам дадання адпаведнай колькасці кароткай сталёвай фібры ў звычайны бетон. У апошнія гады яна хутка развіваецца ў краіне і за мяжой. Гэта пераадольвае недахопы нізкай трываласці на разрыў, малога канчатковага падаўжэння і далікатнасці бетону. Ён валодае выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як трываласць на расцяжэнне, устойлівасць да выгібу, устойлівасць да зруху, расколінастойкасць, устойлівасць да стомленасці і высокая трываласць. Ён знайшоў прымяненне ў гідратэхнічным, дарожна-маставым, будаўнічым і іншых галінах машынабудавання.

 

一．Распрацоўка бетону, узмоцненага сталёвым валакна

 

Фібрабетон (FRC) - гэта абрэвіятура армаванага фібрам бетону. Звычайна гэта кампазіт на цэментавай аснове, які складаецца з цэментавай пасты, раствора або бетоннага і металічнага валакна, неарганічных валокнаў або аргановых валокнаў. Гэта новы будаўнічы матэрыял, утвораны раўнамерным дыспергаваннем кароткіх і тонкіх валокнаў з высокай трываласцю на расцяжэнне, высокім канчатковым падаўжэннем і высокай устойлівасцю да шчолачаў у бетоннай матрыцы. Фібра ў бетоне можа абмежаваць адукацыю ранніх расколін у бетоне і далейшае пашырэнне расколін пад уздзеяннем знешняй сілы, эфектыўна пераадольваць уласцівыя дэфекты, такія як нізкая трываласць на расцяжэнне, лёгкае парэпанне і слабая ўстойлівасць бетону да стомленасці, і значна паляпшаць характарыстыкі воданепранікальнасці, воданепранікальнасці, марозаўстойлівасці і абароны арматуры бетону. Армаваны фібрабетон, асабліва армаваны сталёвым фібрабетонам, прыцягвае ўсё большую ўвагу ў акадэмічных і інжынерных колах практычнага машынабудавання з-за яго выдатных характарыстык. 1907 Савецкі спецыяліст Б П. Hekpocab пачаў выкарыстоўваць армаваны металічным валакном бетон; У 1910 г. Х. Ф. Портэр апублікаваў справаздачу аб даследаванні бетону, армаванага кароткімі валакнамі, мяркуючы, што кароткія сталёвыя валакна павінны быць раўнамерна размеркаваны ў бетоне для ўмацавання матрычных матэрыялаў; У 1911 г. Грэм з ЗША дадаў сталёвую фібру ў звычайны бетон для павышэння трываласці і ўстойлівасці бетону; Да 1940-х гадоў у ЗША, Вялікабрытаніі, Францыі, Германіі, Японіі і іншых краінах было праведзена шмат даследаванняў па выкарыстанні сталёвага валакна для павышэння зносаўстойлівасці і расколінастойкасці бетону, тэхналогіі вытворчасці сталёвага фібрабетону і ўдасканаленню форма сталёвага валакна для паляпшэння трываласці счаплення паміж валакном і бетоннай матрыцай; У 1963 годзе Дж. П. Рамуальдзі і Г. Б. Бэтсан апублікавалі артыкул аб механізме развіцця расколін у бетоне, абмежаваным сталёвым валакном, і вылучылі выснову, што трываласць на расколіны жалезабетону, армаванага сталёвым валакном, вызначаецца сярэдняй адлегласць паміж сталёвымі валокнамі, якая гуляе важную ролю у напружанні расцяжэння (тэорыя інтэрвалу паміж валокнамі), тым самым пачынаючы практычны этап распрацоўкі гэтага новага кампазітнага матэрыялу. Да цяперашняга часу, з папулярызацыяй і прымяненнем армаванага сталёвым валакном бетону, з-за рознага размеркавання валокнаў у бетоне, існуе ў асноўным чатыры тыпы: армаваны сталёвым валакном бетон, гібрыдны армаваны валакном бетон, слаісты армаваны сталёвым валакном бетон і слаісты гібрыдны фібрабетон. жалезабетон.

 

二.Механізм умацавання сталёвага фібрабетону

 

1.Тэорыя састаўной механікі. Тэорыя кампазітнай механікі заснавана на тэорыі бесперапынных валакністых кампазітаў і ў спалучэнні з характарыстыкамі размеркавання сталёвых валокнаў у бетоне. У гэтай тэорыі кампазіты разглядаюцца як двухфазныя кампазіты з валакном у якасці адной фазы і матрыцы ў якасці другой фазы.

 

Тэорыя разносу валокнаў. Тэорыя адлегласці паміж валокнамі, таксама вядомая як тэорыя расколінастойлівасці, прапануецца на аснове лінейна-пругкай механікі разбурэння. Гэтая тэорыя сцвярджае, што ўзмацняльны эфект валокнаў звязаны толькі з раўнамерна размеркаваным інтэрвалам валокнаў (мінімальны інтэрвал).

 

三．Аналіз стану развіцця сталёвага фібрабетону

 

1.Бетон, узмоцнены сталёвым валакна.Бетон, узмоцнены сталёвым валакна,-гэта своеасаблівая адносна раўнамерная і шматнакіраваная жалезабетон, які ўтвараецца шляхам дадання ў звычайны бетон невялікі аб'ём вугляроднай сталі, нержавеючай сталі і FRP валокнаў. Колькасць змешвання сталёвага валакна звычайна складае 1% ~ 2% па аб'ёме, у той час як сталёвае валакно 70 ~ 100 кг змешваецца ў кожным кубічным метры бетону па вазе. Даўжыня сталёвага валакна павінна быць 25 ~ 60 мм, дыяметр павінен быць 0,25 ~ 1,25 мм, а найлепшае суадносіны даўжыні да дыяметра павінна быць 50 ~ 700. У параўнанні з звычайным бетонам, ён можа не толькі палепшыць расцяжэнне, зрух, выгінанне, выгіб , нашэнне і ўстойлівасць да расколін, але таксама значна павышаюць трываласць на разбурэнне і ўстойлівасць да бетону і значна павышаюць стомленасць і даўгавечнасць структуры, асабліва трываласць можа павялічыцца ў 10 ~ 20 разоў. У Кітаі параўноўваюць механічныя ўласцівасці армаванага сталёвым фібрабетону і звычайнага бетону. Калі ўтрыманне сталёвага валакна складае 15% ~ 20% і каэфіцыент водацэменту складае 0,45, трываласць на разрыў павялічваецца на 50% ~ 70%, трываласць на выгіб павялічваецца на 120% ~ 180%, трываласць на ўдар павялічваецца на 10 ~ 20 разоў, трываласць на ўдарную стомленасць павялічваецца ў 15 ~ 20 разоў, трываласць на выгіб павялічваецца ў 14 ~ 20 разоў, а зносаўстойлівасць таксама значна паляпшаецца. Такім чынам, сталёвы фібрабетон мае лепшыя фізіка-механічныя ўласцівасці, чым звычайны бетон.

2.Гібрыдны фибробетон. Дадзеныя адпаведных даследаванняў паказваюць, што сталёвая фібра істотна не спрыяе трываласці бетону на сціск і нават не зніжае яе; У параўнанні з простым бетонам існуюць станоўчыя і адмоўныя (павелічэнне і памяншэнне) ці нават прамежкавыя погляды на непранікальнасць, зносаўстойлівасць, удара- і зносаўстойлівасць армаванага сталёвым валакном бетону і прадухіленне ранняй пластычнай ўсаджвання бетону. Акрамя таго, армаваны сталёвым валакном бетон мае некаторыя праблемы, такія як вялікая дазоўка, высокая цана, іржа і амаль адсутнасць устойлівасці да выбуху, выкліканага пажарам, што ў рознай ступені паўплывала на яго прымяненне. У апошнія гады некаторыя айчынныя і замежныя навукоўцы пачалі звяртаць увагу на гібрыдны фібрабетон (HFRC), спрабуючы змяшаць валакна з рознымі ўласцівасцямі і перавагамі, вучыцца адзін у аднаго і даць магчымасць «станоўчаму гібрыднаму эфекту» на розных узроўнях і этапы загрузкі для паляпшэння розных уласцівасцей бетону, каб задаволіць патрэбы розных праектаў. Тым не менш, што тычыцца яго розных механічных уласцівасцей, асабліва яго стомленай дэфармацыі і стомленага пашкоджання, закону развіцця дэфармацыі і характарыстык пашкоджанняў пры статычных і дынамічных нагрузках і цыклічных нагрузках з пастаяннай або зменнай амплітудай, аптымальная колькасць змешвання і прапорцыя змешвання валакна, адносіны паміж кампанентамі кампазіцыйных матэрыялаў, эфект умацавання і механізм умацавання, характарыстыкі супраць стомленасці, механізм адмовы і тэхналогія будаўніцтва, Праблемы распрацоўкі прапорцый сумесі патрабуюць далейшага вывучэння.

3.Слаісты сталёвы фібрабетон.Маналітны фібрабетон цяжка змяшаць раўнамерна, фібра лёгка агламераваць, колькасць фібры вялікая, а кошт адносна высокі, што ўплывае на яго шырокае прымяненне. Дзякуючы вялікай колькасці інжынерных практык і тэарэтычных даследаванняў быў прапанаваны новы тып сталёвай валакністай канструкцыі, пластовага армаванага сталёвым валакном бетону (LSFRC). Невялікая колькасць сталёвай фібры раўнамерна размяркоўваецца па верхняй і ніжняй паверхнях дарожнай пліты, а сярэдзіна - гэта яшчэ просты бетонны пласт. Сталёвае валакно ў LSFRC звычайна размяркоўваецца ўручную або механічна. Сталёвае валакно доўгае, а суадносіны даўжыні і дыяметра звычайна складае ад 70 да 120, што паказвае двухмернае размеркаванне. Не ўплываючы на ​​механічныя ўласцівасці, гэты матэрыял не толькі значна памяншае колькасць сталёвага валакна, але таксама дазваляе пазбегнуць з'явы агламерацыі валакна ў змешванні бетону, армаванага валакном. Акрамя таго, становішча пласта стальнога валакна ў бетоне мае вялікі ўплыў на трываласць бетону на выгіб. Найлепшы эфект умацавання пласта сталёвага валакна ўнізе бетону. Пры перамяшчэнні пласта стальнога валакна ўверх эфект армавання значна памяншаецца. Трываласць на выгіб LSFRC больш чым на 35% вышэй, чым у звычайнага бетону з той жа прапорцыяй сумесі, што крыху ніжэй, чым у бетону, армаванага сталёвым валакном. Тым не менш, LSFRC можа зэканоміць шмат матэрыяльных выдаткаў, і няма праблемы складанага змешвання. Такім чынам, LSFRC - гэта новы матэрыял з добрымі сацыяльна-эканамічнымі перавагамі і шырокімі перспектывамі прымянення, які варты папулярызацыі і прымянення ў будаўніцтве тратуараў.

 

4.Шматслаёвы гібрыдны фибробетон.Пласт гібрыднага валакна, армаваны бетон (LHFRC), - гэта кампазітны матэрыял, які ўтвараецца пры даданні 0,1% поліпрапіленавага валакна на аснове LSFRC і раўнамерна размеркавання вялікай колькасці дробных і кароткіх поліпрапіленавых валокнаў з высокай трываласцю пры расцяжэнні і высокім узроўнем вышыні ў верхняй і ніжняй сталі фибробетон і просты бетон у сярэднім слоі. Гэта можа пераадолець слабасць прамежкавага бетоннага пласта LSFRC і прадухіліць патэнцыйную небяспеку для бяспекі пасля таго, як зношваецца паверхневае сталёвае валакно. LHFRC можа значна павысіць трываласць бетону на выгіб. У параўнанні з простым бетонам, яго сіла згінання звычайнага бетону павялічваецца прыблізна на 20%, і ў параўнанні з LSFRC, яго сіла згінання павялічваецца на 2,6%, але гэта мала ўплывае на эластычны модуль згінання. Модуль пругкасці пры выгіне LHFRC на 1,3% вышэй, чым у простага бетону, і на 0,3% ніжэй, чым у LSFRC. LHFRC таксама можа значна ўзмацніць згінальную трываласць бетону, а яго індэкс згінання прыблізна ў 8 разоў больш, чым у просты бетон і ў 1,3 разы, чым у LSFRC. Акрамя таго, з-за рознай прадукцыйнасці двух або больш валокнаў у LHFRC у бетоне, у адпаведнасці з інжынернымі патрэбамі, станоўчы гібрыдны эфект сінтэтычнага валакна і сталёвага валакна ў бетоне можа быць выкарыстаны для значнага паляпшэння пластычнасці, даўгавечнасці, трываласці і трываласці на расколіны , трываласць на выгіб і трываласць на разрыў матэрыялу, палепшыць якасць матэрыялу і падоўжыць тэрмін службы матэрыялу.

——Анатацыя (архітэктура Шаньсі, том 38, № 11, Чэнь Хуэйцын)