O concreto reforçado com fibra de aço (SFRC) é um novo tipo de material composto que pode ser derramado e pulverizado adicionando uma quantidade apropriada de fibra de aço curta ao concreto comum. Ele se desenvolveu rapidamente em casa e no exterior nos últimos anos. Ele supera as deficiências de baixa resistência à tração, pequeno alongamento final e propriedade frágil do concreto. Possui excelentes propriedades, como resistência à tração, resistência à flexão, resistência ao cisalhamento, resistência a trincas, resistência à fadiga e alta tenacidade. Foi aplicado em engenharia hidráulica, estrada e ponte, construção e outros campos de engenharia.
1. Desenvolvimento de concreto armado de fibra de aço
O concreto reforçado com fibra (FRC) é a abreviação de concreto armado de fibra. Geralmente, é um composto baseado em cimento composto de pasta de cimento, argamassa ou fibra de concreto e metal, fibra inorgânica ou materiais reforçados com fibra orgânica. É um novo material de construção formado por fibras curtas e finas uniformemente com alta resistência à tração, alto alongamento final e alta resistência a alcalina na matriz de concreto. A fibra no concreto pode limitar a geração de rachaduras precoces no concreto e a expansão adicional de rachaduras sob a ação da força externa, superando efetivamente os defeitos inerentes, como baixa resistência à tração, rachaduras fáceis e baixa resistência à fadiga do concreto e melhorar o desempenho muito o desempenho de impermeabilidade, à prova d'água, resistência à geada e proteção de reforço do concreto. O concreto reforçado com fibra, especialmente o concreto reforçado com fibra de aço, atraiu cada vez mais atenção nos círculos acadêmicos e de engenharia em engenharia prática por causa de seu desempenho superior. 1907 Especialista soviético B п. O Hekpocab começou a usar concreto reforçado com fibra metálica; Em 1910, a HF Porter publicou um relatório de pesquisa sobre concreto reforçado com fibra curta, sugerindo que as fibras de aço curtas deveriam ser dispersas uniformemente em concreto para fortalecer os materiais da matriz; Em 1911, Graham, dos Estados Unidos, adicionou fibra de aço ao concreto comum para melhorar a força e a estabilidade do concreto; Na década de 1940, Estados Unidos, Grã -Bretanha, França, Alemanha, Japão e outros países fizeram muitas pesquisas sobre o uso de fibras de aço para melhorar a resistência ao desgaste e resistência a trincas do concreto, a tecnologia de fabricação de concreto de fibra de aço e melhorar o forma de fibra de aço para melhorar a força de ligação entre a fibra e a matriz de concreto; Em 1963, o JP Romualdi e o GB Batson publicaram um artigo sobre o mecanismo de desenvolvimento de rachaduras de concreto confinado de fibra de aço e apresentou a conclusão de que a resistência à trinca do concreto reforçado com fibra de aço é determinada pelo espaçamento médio das fibras de aço que desempenha um papel eficaz Na tensão de tração (teoria do espaçamento de fibra), iniciando assim o estágio de desenvolvimento prático desse novo material composto. Até agora, com a popularização e aplicação de concreto armado de fibra de aço, devido à diferente distribuição de fibras no concreto, existem principalmente quatro tipos: concreto de concreto de fibra armado de fibra de aço, fibra híbrida híbrida, fibra de fibra de aço armada em camadas e fibra híbrida em camadas híbridas betão armado.
2. Mecanismo de fortalecimento do concreto armado de fibra de aço
(1) Teoria da mecânica composta. A teoria da mecânica composta é baseada na teoria dos compósitos de fibra contínua e combinada com as características de distribuição das fibras de aço no concreto. Nesta teoria, os compósitos são considerados compósitos bifásicos com fibra como uma fase e matriz como a outra fase.
(2) Teoria do espaçamento de fibras. A teoria do espaçamento de fibras, também conhecida como teoria da resistência a trincas, é proposta com base na mecânica linear de fratura elástica. Essa teoria sustenta que o efeito de reforço das fibras está relacionado apenas ao espaçamento de fibra uniformemente distribuído (espaçamento mínimo).
3. Análise sobre o status de desenvolvimento do concreto reforçado com fibra de aço
1. Concreto reforçado da fibra de fibra. O concreto armado de fibra de aço é uma espécie de concreto reforçado relativamente uniforme e multidirecional formado pela adição de uma pequena quantidade de aço de baixo carbono, aço inoxidável e fibras de FRP em concreto comum. A quantidade de mistura de fibra de aço é geralmente 1% ~ 2% em volume, enquanto a fibra de aço de 70 ~ 100kg é misturada em cada metro cúbico de concreto em peso. O comprimento da fibra de aço deve ser de 25 ~ 60 mm, o diâmetro deve ser de 0,25 ~ 1,25 mm e a melhor proporção de comprimento para diâmetro deve ser de 50 ~ 700. Em comparação com o concreto comum, mas também pode melhorar a tração, o cisalhamento e a flexão , resistência ao desgaste e rachaduras, mas também aumenta muito a resistência à fratura e a resistência ao impacto do concreto e melhora significativamente a resistência e a durabilidade da fadiga da estrutura, especialmente a resistência aumentou 10 ~ 20 vezes. As propriedades mecânicas do concreto armado de fibra de aço e o concreto comum são comparadas na China. Quando o conteúdo da fibra de aço é de 15% ~ 20% e a taxa de cimento de água é de 0,45, a resistência à tração aumenta em 50% ~ 70%, a força da flexão aumenta em 120% ~ 180%, a força do impacto aumenta em 10 ~ 20 vezes, a força da fadiga do impacto aumenta em 15 ~ 20 vezes, a resistência à flexão aumenta em 14 ~ 20 vezes e a resistência ao desgaste também é significativamente melhorada. Portanto, o concreto armado de fibra de aço possui melhores propriedades físicas e mecânicas do que o concreto liso.
4. Concreto de fibra híbrida
Dados de pesquisa relevantes mostram que a fibra de aço não promove significativamente a resistência à compressão do concreto ou mesmo reduz; Comparado ao concreto liso, existem vistas positivas e negativas (aumentam e diminuem) ou mesmo intermediárias sobre a impermeabilidade, resistência ao desgaste, impacto e resistência ao desgaste do concreto reforçado com fibra de aço e a prevenção do encolhimento plástico precoce do concreto. Além disso, o concreto reforçado com fibra de aço tem alguns problemas, como dosagem grande, alto preço, ferrugem e quase nenhuma resistência à explosão causada pelo fogo, o que afetou sua aplicação em graus variados. Nos últimos anos, alguns estudiosos nacionais e estrangeiros começaram a prestar atenção ao concreto híbrido de fibras (HFRC), tentando misturar fibras com diferentes propriedades e vantagens, aprender uns com os outros e fazer o jogo com o "efeito híbrido positivo" em diferentes níveis e Carregando estágios para aprimorar várias propriedades do concreto, de modo a atender às necessidades de diferentes projetos. No entanto, no que diz respeito às suas várias propriedades mecânicas, especialmente sua deformação por fadiga e dano à fadiga, lei de desenvolvimento de deformação e características de danos sob cargas estáticas e dinâmicas e amplitude constante ou de cargas cíclicas de amplitude variável, a quantidade ideal de mistura e a proporção de mistura de fibra, a relação Entre componentes de materiais compostos, efeito de fortalecimento e mecanismo de fortalecimento, desempenho anti -fadiga, mecanismo de falha e tecnologia de construção, os problemas da necessidade de design de proporção de mistura para ser estudado ainda mais.
5. Concreto armado de aço em camadas
O concreto reforçado com fibra monolítica não é fácil de misturar uniformemente, a fibra é fácil de aglomerar, a quantidade de fibra é grande e o custo é relativamente alto, o que afeta sua ampla aplicação. Através de um grande número de práticas de engenharia e pesquisa teórica, é proposto um novo tipo de estrutura de fibra de aço, concreto de fibra de aço de aço (LSFRC). Uma pequena quantidade de fibra de aço é distribuída uniformemente nas superfícies superior e inferior da laje da estrada, e o meio ainda é uma camada de concreto simples. A fibra de aço no LSFRC é geralmente distribuída manualmente ou mecanicamente. A fibra de aço é longa e a proporção de diâmetro de comprimento é geralmente entre 70 ~ 120, mostrando uma distribuição bidimensional. Sem afetar as propriedades mecânicas, esse material não apenas reduz bastante a quantidade de fibra de aço, mas também evita o fenômeno da aglomeração da fibra na mistura de concreto reforçado com fibra integral. Além disso, a posição da camada de fibra de aço no concreto tem um grande impacto na resistência à flexão do concreto. O efeito de reforço da camada de fibra de aço no fundo do concreto é o melhor. Com a posição da camada de fibra de aço subindo, o efeito de reforço diminui significativamente. A resistência à flexão do LSFRC é mais de 35% maior que a do concreto liso com a mesma proporção da mistura, que é ligeiramente menor que a do concreto armado de fibra de aço integral. No entanto, o LSFRC pode economizar muito custo material, e não há problema em mistura difícil. Portanto, o LSFRC é um novo material com bons benefícios sociais e econômicos e amplas perspectivas de aplicação, que é digno de popularização e aplicação na construção do pavimento.
6. Concreto de fibra híbrida em camadas
O concreto armado de fibra híbrida de camada (LHFRC) é um material compósito formado pela adição de fibra de polipropileno a 0,1% com base no LSFRC e distribuindo uniformemente um grande número de fibras de polipropileno fino e curto com alta resistência à tração e alto alongamento máximo no aço superior e inferior aço inferior concreto de fibra e o concreto liso na camada média. Ele pode superar a fraqueza da camada de concreto liso intermediário LSFRC e impedir os riscos potenciais de segurança após a fibra de aço da superfície ser desgastada. O LHFRC pode aumentar significativamente a força flexural do concreto. Comparado ao concreto liso, sua resistência à flexão do concreto liso é aumentada em cerca de 20%e, em comparação com o LSFRC, sua resistência à flexão é aumentada em 2,6%, mas tem pouco efeito no módulo elástico flexural do concreto. O módulo elástico flexural de LHFRC é 1,3% maior que o de concreto liso e 0,3% menor que o do LSFRC. O LHFRC também pode aumentar significativamente a tenacidade à flexão do concreto, e seu índice de tenacidade à flexão é cerca de 8 vezes o de concreto simples e 1,3 vezes o do LSFRC. Além disso, devido ao desempenho diferente de duas ou mais fibras no LHFRC em concreto, de acordo com as necessidades de engenharia, o efeito híbrido positivo da fibra sintética e da fibra de aço no concreto pode ser usado para melhorar bastante a ductilidade, durabilidade, resistência, rachadura , resistência à flexão e resistência à tração do material, melhore a qualidade do material e prolongue a vida útil do material do material.
- ABSTRAT (Shanxi Architecture, vol. 38, nº 11, Chen Huiqing)
Hora de postagem: 24-2022 de agosto