Betoni i përforcuar me fibra çeliku (SFRC) është një lloj i ri i materialit të përbërë i cili mund të derdhet dhe spërkatet duke shtuar një sasi të përshtatshme të fibrave të çelikut të shkurtër në beton të zakonshëm. Ajo është zhvilluar me shpejtësi brenda dhe jashtë vendit vitet e fundit. Kupton të metat e forcës së ulët të tensionit, zgjatjes së vogël përfundimtare dhe pronës së brishtë të betonit. Ka veti të shkëlqyera siç janë forca elastike, rezistenca e lakimit, rezistenca e qethjes, rezistenca e plasaritjes, rezistenca e lodhjes dhe ashpërsia e lartë. Hasshtë aplikuar në inxhinieri hidraulike, rrugë dhe urë, ndërtim dhe fusha të tjera inxhinierike.
1. Zhvillimi i betonit të përforcuar me fibra çeliku
Betoni i përforcuar me fibra (FRC) është shkurtimi i betonit të përforcuar me fibra. Zakonisht është një përbërje e bazuar në çimento e përbërë nga paste çimentoje, llaç ose beton dhe fibra metalike, fibra inorganike ose materiale të përforcuara me fibra organike. Shtë një material i ri ndërtimi i formuar duke shpërndarë në mënyrë të njëtrajtshme fibra të shkurtra dhe të imëta me forcë të lartë tërheqëse, zgjatje të lartë përfundimtare dhe rezistencë të lartë alkali në matricën e betonit. Fibra në beton mund të kufizojë gjenerimin e çarjeve të hershme në beton dhe zgjerimin e mëtejshëm të çarjeve nën veprimin e forcës së jashtme, të kapërcejë në mënyrë efektive defektet e qenësishme siç janë forca e ulët elastike, plasaritja e lehtë dhe rezistenca e dobët e lodhjes së betonit, dhe përmirësoni shumë performancën të papërshkueshmërisë, të papërshkueshëm nga uji, rezistencës së ngricave dhe mbrojtjes së përforcimit të betonit. Betoni i përforcuar me fibra, veçanërisht betoni i përforcuar me fibra çeliku, ka tërhequr gjithnjë e më shumë vëmendje në qarqet akademike dhe inxhinierike në inxhinierinë praktike për shkak të performancës së tij superiore. 1907 Eksperti Sovjetik B h. HEKPOCAB filloi të përdorë beton të përforcuar me fibra metalike; Më 1910, HF Porter publikoi një raport hulumtimi mbi betonin e përforcuar me fibra të shkurtër, duke sugjeruar që fibrat e shkurtra të çelikut duhet të shpërndahen në mënyrë të barabartë në beton për të forcuar materialet e matricës; Në 1911, Graham i Shteteve të Bashkuara shtoi fibrën e çelikut në beton të zakonshëm për të përmirësuar forcën dhe stabilitetin e betonit; Deri në vitet 1940, Shtetet e Bashkuara, Britania, Franca, Gjermania, Japonia dhe vendet e tjera kishin bërë shumë hulumtime mbi përdorimin e fibrave të çelikut për të përmirësuar rezistencën e veshjes dhe rezistencën e plasaritjeve të betonit, teknologjinë prodhuese të betonit të fibrave të çelikut dhe përmirësimin e forma e fibrave të çelikut për të përmirësuar forcën e lidhjes midis fibrave dhe matricës së betonit; Në vitin 1963, JP Romualdi dhe GB Batson publikuan një letër mbi mekanizmin e zhvillimit të plasaritjes së betonit të mbyllur të fibrave të çelikut, dhe parashtruan përfundimin se forca e plasaritjes së betonit të përforcuar të fibrave të çelikut përcaktohet nga hapësira mesatare e fibrave të çelikut që luan një rol efektiv Në stresin elastik (teoria e hapësirës së fibrave), duke filluar kështu fazën praktike të zhvillimit të këtij materiali të ri të përbërë. Deri më tani, me popullarizimin dhe aplikimin e betonit të përforcuar të fibrave të çelikut, për shkak të shpërndarjes së ndryshme të fibrave në beton, ekzistojnë kryesisht katër lloje: betoni i përforcuar me fibra çeliku, betoni i përforcuar me fibra hibride, betoni i përforcuar me fibra çeliku dhe fibra hibride e shtresuar dhe fibra hibride e shtresuar. beton i përforcuar.
2. Mekanizmi i forcimit të betonit të përforcuar të fibrave të çelikut
(1) Teoria e mekanikës së përbërë. Teoria e mekanikës së përbërë bazohet në teorinë e kompozitave të vazhdueshme të fibrave dhe të kombinuara me karakteristikat e shpërndarjes së fibrave të çelikut në beton. Në këtë teori, kompozitat vlerësohen si kompozita dyfazore me fibra si një fazë dhe matricë si faza tjetër.
(2) Teoria e ndarjes së fibrave. Teoria e hapësirës së fibrave, e njohur edhe si teori e rezistencës së plasaritjes, është propozuar bazuar në mekanikën lineare elastike të frakturës. Kjo teori thotë se efekti i përforcimit të fibrave lidhet vetëm me ndarjen e fibrave të shpërndara në mënyrë uniforme (hapësira minimale).
3. Analiza mbi statusin e zhvillimit të betonit të përforcuar të fibrave të çelikut
1. Betoni i përforcuar me fibra. Betoni i përforcuar me fibra çeliku është një lloj betoni i përforcuar relativisht i njëtrajtshëm dhe shumë-drejtues i formuar duke shtuar një sasi të vogël të çelikut të ulët të karbonit, çelikut të pandryshkshëm dhe fibrave FRP në beton të zakonshëm. Sasia e përzierjes së fibrave të çelikut është përgjithësisht 1% ~ 2% për vëllim, ndërsa fibra çeliku 70 ~ 100kg është e përzier në secilin metër kub betoni për nga pesha. Gjatësia e fibrës së çelikut duhet të jetë 25 ~ 60 mm, diametri duhet të jetë 0.25 ~ 1.25 mm, dhe raporti më i mirë i gjatësisë ndaj diametrit duhet të jetë 50 ~ 700. Krahasuar me betonin e zakonshëm, por jo vetëm që mund të përmirësojë tensionet, qethjen, lakimin , Veshja dhe rezistenca e plasaritjes, por gjithashtu përmirësojnë shumë ashpërsinë e frakturës dhe rezistencën e ndikimit të betonit, dhe përmirësojnë ndjeshëm rezistencën e lodhjes dhe qëndrueshmërinë e strukturës, veçanërisht ashpërsinë mund të rritet me 10 ~ 20 herë. Karakteristikat mekanike të betonit të përforcuar të fibrave të çelikut dhe betonit të zakonshëm krahasohen në Kinë. Kur përmbajtja e fibrës së çelikut është 15% ~ 20% dhe raporti i çimentos së ujit është 0.45, forca elastike rritet me 50% ~ 70%, forca fleksibël rritet me 120% ~ 180%, forca e ndikimit rritet me 10 ~ 20 herë, forca e lodhjes së ndikimit rritet me 15 ~ 20 herë, ashpërsia fleksibël rritet me 14 ~ 20 herë, dhe rezistenca e konsumit gjithashtu përmirësohet ndjeshëm. Prandaj, betoni i përforcuar me fibra çeliku ka veti më të mira fizike dhe mekanike sesa betoni i thjeshtë.
4. Betoni i fibrave hibride
Të dhënat përkatëse të hulumtimit tregojnë se fibra e çelikut nuk promovon ndjeshëm forcën kompresive të betonit, apo edhe ta zvogëlojë atë; Krahasuar me beton të thjeshtë, ka pamje pozitive dhe negative (rritje dhe ulje) apo edhe pamje të ndërmjetme mbi papërshkueshmërinë, rezistencën e veshjes, ndikimin dhe rezistencën e veshjes së betonit të përforcuar të fibrave të çelikut dhe parandalimin e tkurrjes së hershme plastike të betonit. Për më tepër, betoni i përforcuar me fibra çeliku ka disa probleme, të tilla si doza e madhe, çmimi i lartë, ndryshku dhe pothuajse asnjë rezistencë ndaj shpërthimit të shkaktuar nga zjarri, gjë që ka ndikuar në aplikimin e tij në shkallë të ndryshme. Vitet e fundit, disa studiues vendas dhe të huaj filluan t'i kushtojnë vëmendje betonit hibrid të fibrave (HFRC), duke u përpjekur të përziejnë fibra me veti dhe avantazhe të ndryshme, të mësojnë nga njëri -tjetri dhe t'i japin lojë "efektit pozitiv hibrid" në nivele të ndryshme dhe Fazat e ngarkimit për të përmirësuar veti të ndryshme të betonit, në mënyrë që të plotësojnë nevojat e projekteve të ndryshme. Sidoqoftë, në lidhje me vetitë e tij të ndryshme mekanike, veçanërisht deformimin e lodhjes së tij dhe dëmtimin e lodhjes, ligjin për zhvillimin e deformimit dhe karakteristikat e dëmtimit nën ngarkesa statike dhe dinamike dhe amplituda të vazhdueshme ose ngarkesa ciklike të amplituda të ndryshueshme, sasinë optimale të përzierjes dhe proporcionin e përzierjes së fibrave, marrëdhënies, marrëdhënies, marrëdhënies Midis përbërësve të materialeve të përbëra, forcimit të efektit dhe mekanizmit të forcimit, performancës kundër lodhjes, mekanizmit të dështimit dhe teknologjisë së ndërtimit, problemet e nevojës për proporcionin e përzierjes kanë nevojë të studiohet më tej.
5. Betoni i përforcuar me fibra prej çeliku të shtresuar
Betoni monolitik i përforcuar me fibra nuk është e lehtë për tu përzier në mënyrë të barabartë, fibra është e lehtë për tu grumbulluar, sasia e fibrave është e madhe, dhe kostoja është relativisht e lartë, e cila ndikon në aplikimin e saj të gjerë. Përmes një numri të madh të praktikës inxhinierike dhe hulumtimeve teorike, propozohet një lloj i ri i strukturës së fibrave të çelikut, betoni i përforcuar me fibra çeliku (LSFRC). Një sasi e vogël e fibrave të çelikut shpërndahet në mënyrë të barabartë në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të pllakës së rrugës, dhe mesi është akoma një shtresë e thjeshtë betoni. Fibra e çelikut në LSFRC në përgjithësi shpërndahet me dorë ose mekanik. Fibra e çelikut është e gjatë, dhe raporti i diametrit të gjatësisë është përgjithësisht midis 70 ~ 120, duke treguar një shpërndarje dy-dimensionale. Pa ndikuar në vetitë mekanike, ky material jo vetëm që zvogëlon shumë sasinë e fibrave të çelikut, por gjithashtu shmang fenomenin e grumbullimit të fibrave në përzierjen e betonit integral të përforcuar të fibrave. Për më tepër, pozicioni i shtresës së fibrave të çelikut në beton ka një ndikim të madh në forcën fleksibël të betonit. Efekti i përforcimit të shtresës së fibrave të çelikut në fund të betonit është më i miri. Me pozicionin e shtresës së fibrave të çelikut që rritet lart, efekti i përforcimit zvogëlohet ndjeshëm. Forca fleksibël e LSFRC është më shumë se 35% më e lartë se ajo e betonit të thjeshtë me të njëjtën proporcion përzierje, i cili është pak më i ulët se ai i betonit integral të përforcuar me fibra çeliku. Sidoqoftë, LSFRC mund të kursejë shumë kosto materiale, dhe nuk ka asnjë problem të përzierjes së vështirë. Prandaj, LSFRC është një material i ri me përfitime të mira sociale dhe ekonomike dhe perspektivë të gjerë të aplikimit, i cili është i denjë për popullarizim dhe aplikim në ndërtimin e trotuarëve.
6. Betoni i fibrave hibride me shtresa
Betoni i përforcuar i fibrave hibride të shtresave (LHFRC) është një material i përbërë i formuar duke shtuar 0.1% fibër polipropileni në bazë të LSFRC dhe duke shpërndarë në mënyrë të barabartë një numër të madh të fibrave polipropilen të imët dhe të shkurtër me forcë të lartë të tensionit dhe zgjatje të lartë të lartë në çelikun e sipërm dhe të poshtëm Betoni i fibrave dhe betoni i thjeshtë në shtresën e mesme. Mund të kapërcejë dobësinë e shtresës së betonit të thjeshtë të ndërmjetëm LSFRC dhe të parandalojë rreziqet e mundshme të sigurisë pasi të jetë veshur fibra e çelikut sipërfaqësor. LHFRC mund të përmirësojë ndjeshëm forcën fleksibël të betonit. Krahasuar me beton të thjeshtë, forca e tij fleksibël e betonit të thjeshtë është rritur me rreth 20%, dhe krahasuar me LSFRC, forca e tij fleksibël është rritur me 2.6%, por ajo ka pak efekt në modulin elastik fleksibël të betonit. Moduli fleksibël elastik i LHFRC është 1.3% më i lartë se ai i betonit të thjeshtë dhe 0.3% më i ulët se ai i LSFRC. LHFRC gjithashtu mund të përmirësojë ndjeshëm ashpërsinë fleksibël të betonit, dhe indeksi i tij i ashpërsisë fleksibël është rreth 8 herë më shumë se ai i betonit të thjeshtë dhe 1.3 herë më shumë se LSFRC. Për më tepër, për shkak të performancës së ndryshme të dy ose më shumë fibrave në LHFRC në beton, sipas nevojave inxhinierike, efekti pozitiv hibrid i fibrave sintetike dhe fibrave të çelikut në beton mund të përdoret për të përmirësuar shumë dukshmërinë, qëndrueshmërinë, ashpërsinë, forcën e plasaritjes , forca fleksibël dhe forca elastike e materialit, përmirësojnë cilësinë e materialit dhe zgjasin jetën e shërbimit të materialit.
— - Abstrakt (Shanxi Architecture, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Koha e postimit: 24-2022 Gusht-2022