Ŝtalfibro-plifortigita betono (SFRC) estas nova tipo de kompozita materialo, kiu povas esti verŝita kaj ŝprucita per aldono de taŭga kvanto de mallonga ŝtalfibro en ordinaran betonon. Ĝi rapide disvolviĝis hejme kaj eksterlande en la lastaj jaroj. Ĝi superas la mankojn de malalta streĉrezisto, malgranda fina plilongiĝo kaj fragila eco de betono. Ĝi havas bonegajn ecojn kiel streĉrezisto, fleksrezisto, tondrezisto, fendrezisto, lacecrezisto kaj alta dureco. Ĝi estis aplikata en hidraŭlika inĝenierarto, vojoj kaj pontoj, konstruado kaj aliaj inĝenierartaj kampoj.
1. Evoluigo de ŝtalfibro-plifortigita betono
Fibro-plifortigita betono (FRC) estas la mallongigo de fibro-plifortigita betono. Ĝi estas kutime cement-bazita kompozitaĵo konsistanta el cementa pasto, mortero aŭ betono kaj metalfibro, neorganika fibro aŭ organika fibro-plifortigitaj materialoj. Ĝi estas nova konstrumaterialo formita per unuforme disĵeto de mallongaj kaj fajnaj fibroj kun alta streĉo-rezisto, alta finfina plilongigo kaj alta alkala rezisto en la betona matrico. Fibro en betono povas limigi la generadon de fruaj fendetoj en betono kaj la plian disvastiĝon de fendetoj sub la ago de ekstera forto, efike superi la enecajn difektojn kiel malalta streĉo-rezisto, facila fendado kaj malbona lacecrezisto de betono, kaj multe plibonigi la rendimenton de netralasebleco, akvorezisto, frostorezisto kaj plifortiga protekto de betono. Fibro-plifortigita betono, precipe ŝtalfibro-plifortigita betono, altiris pli kaj pli da atento en akademiaj kaj inĝenieraj rondoj en praktika inĝenierado pro sia supera rendimento. En 1907, la sovetia fakulo B. P. Hekpocab komencis uzi metalfibro-plifortigitan betonon; En 1910, HF Porter publikigis esploran raporton pri mallongafibro-plifortigita betono, sugestante, ke mallongaj ŝtalfibroj estu egale disĵetitaj en betono por plifortigi matricajn materialojn; En 1911, Graham el Usono aldonis ŝtalfibrojn al ordinara betono por plibonigi la forton kaj stabilecon de betono; Antaŭ la 1940-aj jaroj, Usono, Britio, Francio, Germanio, Japanio kaj aliaj landoj faris multan esploradon pri la uzado de ŝtalfibro por plibonigi la eluziĝreziston kaj fendreziston de betono, la fabrikadteknologion de ŝtalfibra betono, kaj plibonigon de la formo de ŝtalfibro por plibonigi la ligforton inter fibro kaj betona matrico; En 1963, JP Romualdi kaj GB Batson publikigis artikolon pri la fendeta disvolviĝomekanismo de ŝtalfibro-enfermita betono, kaj prezentis la konkludon, ke la fendeta forto de ŝtalfibro-plifortigita betono estas determinita de la meza interspaco de ŝtalfibroj, kiu ludas efikan rolon en streĉa streĉo (teorio pri interspaco de fibroj), tiel komencante la praktikan disvolviĝan fazon de ĉi tiu nova kompozita materialo. Ĝis nun, kun la popularigo kaj apliko de ŝtalfibro-plifortigita betono, pro la malsama distribuo de fibroj en betono, ekzistas ĉefe kvar tipoj: ŝtalfibro-plifortigita betono, hibrida fibro-plifortigita betono, tavoligita ŝtalfibro-plifortigita betono kaj tavoligita hibrida fibro-plifortigita betono.
2. Fortiga mekanismo de ŝtalfibro-plifortigita betono
(1) Teorio de kompozita mekaniko. La teorio de kompozita mekaniko baziĝas sur la teorio de kontinuaj fibraj kompozitoj kaj kombiniĝas kun la distribuaj karakterizaĵoj de ŝtalfibroj en betono. En ĉi tiu teorio, kompozitoj estas konsiderataj kiel dufazaj kompozitoj kun fibro kiel unu fazo kaj matrico kiel la alia fazo.
(2) Teorio pri fibro-interspacigo. La teorio pri fibro-interspacigo, ankaŭ konata kiel teorio pri fendrezistanco, estas proponita surbaze de lineara elasta rompomekaniko. Ĉi tiu teorio asertas, ke la plifortiga efiko de fibroj rilatas nur al la unuforme distribuita fibro-interspacigo (minimuma interspacigo).
3. Analizo pri la evolua stato de ŝtalfibro-plifortigita betono
1. Fibro-plifortigita betono. Fibro-plifortigita betono estas speco de relative unuforma kaj multdirekta ŝtal-plifortigita betono formita per aldono de malgranda kvanto da malalt-karbona ŝtalo, rustorezista ŝtalo kaj FRP-fibroj al ordinara betono. La miksa kvanto de ŝtalfibro estas ĝenerale 1% ~ 2% laŭ volumeno, dum 70 ~ 100 kg da ŝtalfibro estas miksita en ĉiu kuba metro da betono laŭ pezo. La longo de la ŝtalfibro devus esti 25 ~ 60 mm, la diametro devus esti 0,25 ~ 1,25 mm, kaj la plej bona proporcio de longo al diametro devus esti 50 ~ 700 mm. Kompare kun ordinara betono, ĝi povas ne nur plibonigi la streĉreziston, ŝirreziston, flekson, eluziĝon kaj fendreziston, sed ankaŭ multe plibonigi la romporeziston kaj frapreziston de betono, kaj signife plibonigi la lacecreziston kaj daŭripovon de strukturo, precipe la daŭripovo povas esti pliigita je 10 ~ 20-oble. La mekanikaj ecoj de fibro-plifortigita betono kaj ordinara betono estas komparitaj en Ĉinio. Kiam la enhavo de ŝtalfibro estas 15% ~ 20% kaj la akvo-cemento-proporcio estas 0.45, la streĉrezisto pliiĝas je 50% ~ 70%, la fleksrezisto pliiĝas je 120% ~ 180%, la fraprezisto pliiĝas je 10 ~ 20-oble, la fraprezisto al laceco pliiĝas je 15 ~ 20-oble, la fleksrezisto pliiĝas je 14 ~ 20-oble, kaj la eluziĝrezisto ankaŭ signife pliboniĝas. Tial, ŝtalfibro-plifortikigita betono havas pli bonajn fizikajn kaj mekanikajn ecojn ol simpla betono.
4. Hibrida fibrobetono
Rilataj esplordatumoj montras, ke ŝtalfibro ne signife antaŭenigas la kunpreman forton de betono, aŭ eĉ malpliigas ĝin; Kompare kun simpla betono, ekzistas pozitivaj kaj negativaj (pliiĝoj kaj malpliiĝoj) aŭ eĉ mezaj vidpunktoj pri la netralasebleco, eluziĝrezisto, frapo- kaj eluziĝrezisto de ŝtalfibro-plifortigita betono kaj la preventado de frua plasta ŝrumpiĝo de betono. Krome, ŝtalfibro-plifortigita betono havas kelkajn problemojn, kiel ekzemple granda dozo, alta prezo, rusto kaj preskaŭ neniu rezisto al eksplodo kaŭzita de fajro, kio influis ĝian aplikon je diversaj gradoj. En la lastaj jaroj, kelkaj hejmaj kaj eksterlandaj akademiuloj komencis atenti hibridan fibro-betonon (HFRC), provante miksi fibrojn kun malsamaj ecoj kaj avantaĝoj, lerni unu de la alia, kaj uzi la "pozitivan hibridan efikon" je malsamaj niveloj kaj ŝarĝostadioj por plibonigi diversajn ecojn de betono, por plenumi la bezonojn de malsamaj projektoj. Tamen, rilate al ĝiaj diversaj mekanikaj ecoj, precipe ĝiaj laciĝdeformado kaj laciĝdifekto, deformaĵevolua leĝo kaj difektokarakterizaĵoj sub statikaj kaj dinamikaj ŝarĝoj kaj konstantaj amplitudaj aŭ variaj amplitudaj ciklaj ŝarĝoj, la optimuma miksa kvanto kaj miksa proporcio de fibro, la rilato inter komponantoj de kompozitaj materialoj, fortiga efiko kaj fortiga mekanismo, kontraŭlaciĝa agado, fiaska mekanismo kaj konstruteknologio, la problemoj de miksa proporcia dezajno bezonas esti plue studataj.
5. Tavola ŝtala fibro-plifortigita betono
Monolita fibro-plifortigita betono ne facile miksiĝas egale, la fibro facile aglomeriĝas, la kvanto de fibro estas granda, kaj la kosto estas relative alta, kio influas ĝian vastan aplikon. Per granda nombro da inĝeniera praktiko kaj teoria esplorado, nova tipo de ŝtalfibra strukturo, tavolŝtala fibro-plifortigita betono (LSFRC), estas proponita. Malgranda kvanto de ŝtalfibro estas egale distribuita sur la supra kaj malsupra surfacoj de la vojplato, kaj la mezo ankoraŭ estas simpla betona tavolo. La ŝtalfibro en LSFRC estas ĝenerale distribuita mane aŭ meĥanike. La ŝtalfibro estas longa, kaj la longo-diametra proporcio estas ĝenerale inter 70 ~ 120, montrante dudimensian distribuon. Sen influi la mekanikajn ecojn, ĉi tiu materialo ne nur multe reduktas la kvanton de ŝtalfibro, sed ankaŭ evitas la fenomenon de fibra aglomerado dum la miksado de integra fibro-plifortigita betono. Krome, la pozicio de la ŝtalfibra tavolo en betono havas grandan efikon sur la fleksan forton de betono. La plifortiga efiko de la ŝtalfibra tavolo ĉe la fundo de betono estas la plej bona. Kun la pozicio de la ŝtalfibra tavolo moviĝanta supren, la plifortiga efiko signife malpliiĝas. La fleksa forto de ŝtalfibro-plifortigita betono (LSFRC) estas pli ol 35% pli alta ol tiu de simpla betono kun la sama miksaĵoproporcio, kio estas iomete pli malalta ol tiu de integra ŝtalfibro-plifortigita betono. Tamen, LSFRC povas ŝpari multe da materialkosto, kaj ne ekzistas problemo pri malfacila miksado. Tial, LSFRC estas nova materialo kun bonaj sociaj kaj ekonomiaj avantaĝoj kaj larĝaj aplikaj perspektivoj, kiu meritas popularigon kaj aplikon en pavima konstruado.
6. Tavola hibrida fibrobetono
Tavola hibrida fibro-plifortigita betono (LHFRC) estas kompozita materialo formita per aldono de 0.1% da polipropilena fibro surbaze de LSFRC kaj egale distribuante grandan nombron da fajnaj kaj mallongaj polipropilenaj fibroj kun alta streĉo-rezisto kaj alta finfina plilongigo en la supra kaj malsupra ŝtalfibra betono kaj la simpla betono en la meza tavolo. Ĝi povas superi la malfortecon de la meza simpla betona tavolo de LSFRC kaj malhelpi eblajn sekurecajn danĝerojn post kiam la surfaca ŝtalfibro estas eluzita. LHFRC povas signife plibonigi la fleksan reziston de betono. Kompare kun simpla betono, ĝia fleksa forto de simpla betono estas pliigita je ĉirkaŭ 20%, kaj kompare kun LSFRC, ĝia fleksa forto estas pliigita je 2.6%, sed ĝi havas malmultan efikon sur la fleksan elastan modulon de betono. La fleksa elasta modulo de LHFRC estas 1.3% pli alta ol tiu de simpla betono kaj 0.3% pli malalta ol tiu de LSFRC. LHFRC ankaŭ povas signife plibonigi la fleksan rezistecon de betono, kaj ĝia fleksa rezisteca indekso estas ĉirkaŭ 8-obla tiu de simpla betono kaj 1.3-obla tiu de LSFRC. Krome, pro la malsama agado de du aŭ pli da fibroj en LHFRC en betono, laŭ la inĝenieraj bezonoj, la pozitiva hibrida efiko de sintezaj fibroj kaj ŝtalfibroj en betono povas esti uzata por multe plibonigi la duktilecon, daŭripovon, durecon, fendreziston, fleksan forton kaj streĉreziston de la materialo, plibonigi la materialkvaliton kaj plilongigi la servodaŭron de la materialo.
——Abstraktaĵo (Shanxi-arkitekturo, Vol. 38, n-ro 11, Chen Huiqing)
Afiŝtempo: 24-a de aŭgusto 2022