Beton bertulang serat baja (SFRC) adalah jenis bahan komposit baru yang dapat dituangkan dan disemprotkan dengan menambahkan jumlah serat baja pendek yang sesuai ke dalam beton biasa. Ini telah berkembang pesat di dalam dan luar negeri dalam beberapa tahun terakhir. Ini mengatasi kekurangan kekuatan tarik rendah, perpanjangan akhir kecil dan sifat rapuh beton. Ini memiliki sifat yang sangat baik seperti kekuatan tarik, ketahanan lentur, resistensi geser, resistensi retak, ketahanan kelelahan dan ketangguhan yang tinggi. Ini telah diterapkan dalam bidang teknik hidrolik, jalan dan jembatan, konstruksi dan bidang teknik lainnya.
1. Pengembangan beton bertulang serat baja
Beton bertulang serat (FRC) adalah singkatan dari beton bertulang serat. Biasanya komposit berbasis semen yang terdiri dari pasta semen, mortar atau beton dan serat logam, serat anorganik atau bahan yang diperkuat serat organik. Ini adalah bahan bangunan baru yang dibentuk oleh seragam seragam seragam pendek dan halus dengan kekuatan tarik tinggi, perpanjangan akhir yang tinggi dan resistensi alkali yang tinggi dalam matriks beton. Serat dalam beton dapat membatasi generasi retakan awal pada beton dan ekspansi retakan lebih lanjut di bawah aksi gaya eksternal, secara efektif mengatasi cacat yang melekat seperti kekuatan tarik yang rendah, retak yang mudah dan ketahanan kelelahan yang buruk terhadap beton, dan sangat meningkatkan kinerja. impermeabilitas, tahan air, resistensi es dan perlindungan penguatan beton. Beton yang diperkuat serat, terutama beton bertulang serat baja, telah menarik lebih banyak dan lebih banyak perhatian di lingkaran akademik dan teknik dalam rekayasa praktis karena kinerjanya yang unggul. 1907 Pakar Soviet B п. Hekpocab mulai menggunakan beton bertulang serat logam; Pada tahun 1910, HF Porter menerbitkan laporan penelitian tentang beton bertulang serat pendek, menunjukkan bahwa serat baja pendek harus disebarkan secara merata dalam beton untuk memperkuat bahan matriks; Pada tahun 1911, Graham dari Amerika Serikat menambahkan serat baja ke dalam beton biasa untuk meningkatkan kekuatan dan stabilitas beton; Pada tahun 1940 -an, Amerika Serikat, Inggris, Prancis, Jerman, Jepang dan negara -negara lain telah melakukan banyak penelitian tentang penggunaan serat baja untuk meningkatkan ketahanan aus dan resistensi retak beton, teknologi manufaktur beton serat baja, dan meningkatkannya bentuk serat baja untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara serat dan matriks beton; Pada tahun 1963, JP Romualdi dan GB Batson menerbitkan sebuah makalah tentang mekanisme pengembangan retak beton terbatas serat baja, dan mengajukan kesimpulan bahwa kekuatan retak beton bertulang serat baja ditentukan oleh jarak rata -rata serat baja yang memainkan peran yang efektif Dalam stres tarik (teori jarak serat), sehingga memulai tahap perkembangan praktis dari bahan komposit baru ini. Hingga saat ini, dengan popularisasi dan aplikasi beton bertulang serat baja, karena distribusi serat yang berbeda dalam beton, terutama ada empat jenis: beton bertulang serat baja, beton yang diperkuat serat baja serat berlapis dan serat berlapis -lapis bertulang dan serat hibrida berlapis -lapis, serat hibrida, beton bertulang.
2. Mekanisme penguatan beton bertulang serat baja
(1) Teori Mekanika Komposit. Teori mekanika komposit didasarkan pada teori komposit serat kontinu dan dikombinasikan dengan karakteristik distribusi serat baja dalam beton. Dalam teori ini, komposit dianggap sebagai komposit dua fase dengan serat sebagai satu fase dan matriks sebagai fase lainnya.
(2) Teori jarak serat. Teori jarak serat, juga dikenal sebagai teori resistensi retak, diusulkan berdasarkan mekanika fraktur elastis linier. Teori ini berpendapat bahwa efek penguatan serat hanya terkait dengan jarak serat yang didistribusikan secara seragam (jarak minimum).
3. Analisis Status Pengembangan Beton Bertulang Serat Baja
1. Beton bertulang serat baja. Beton bertulang serat baja adalah sejenis beton bertulang yang relatif seragam dan multi-directional yang dibentuk dengan menambahkan sejumlah kecil baja karbon rendah, baja tahan karat dan serat FRP ke dalam beton biasa. Jumlah pencampuran serat baja umumnya 1% ~ 2% volume, sedangkan 70 ~ 100kg baja serat dicampur di setiap meter kubik beton berdasarkan berat. Panjang serat baja harus 25 ~ 60mm, diameternya harus 0,25 ~ 1,25mm, dan rasio panjang terbaik dengan diameter harus 50 ~ 700. Dibandingkan dengan beton biasa, itu tidak hanya dapat meningkatkan tarik, geser, lentur , ketahanan aus dan retak, tetapi juga sangat meningkatkan ketangguhan fraktur dan resistensi dampak beton, dan secara signifikan meningkatkan ketahanan kelelahan dan daya tahan struktur, terutama ketangguhannya bisa meningkat sebesar 10 ~ 20 kali. Sifat mekanik beton bertulang serat baja dan beton biasa dibandingkan di Cina. Ketika kandungan serat baja adalah 15% ~ 20% dan rasio semen air adalah 0,45, kekuatan tarik meningkat 50% ~ 70%, kekuatan lentur meningkat sebesar 120% ~ 180%, kekuatan dampak meningkat sebesar 10 ~ 20 Waktu, kekuatan kelelahan dampak meningkat 15 ~ 20 kali, ketangguhan lentur meningkat sebesar 14 ~ 20 kali, dan resistensi keausan juga meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, beton yang diperkuat serat baja memiliki sifat fisik dan mekanik yang lebih baik daripada beton polos.
4. Beton Serat Hibrida
Data penelitian yang relevan menunjukkan bahwa serat baja tidak secara signifikan mempromosikan kekuatan tekan beton, atau bahkan menguranginya; Dibandingkan dengan beton polos, ada pandangan positif dan negatif (peningkatan dan penurunan) atau bahkan menengah pada impermeabilitas, ketahanan aus, dampak dan ketahanan aus beton bertulang serat baja dan pencegahan penyusutan plastik awal beton. Selain itu, beton yang diperkuat serat baja memiliki beberapa masalah, seperti dosis besar, harga tinggi, karat dan hampir tidak ada ketahanan terhadap ledakan yang disebabkan oleh api, yang telah mempengaruhi penerapannya pada berbagai derajat. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa sarjana domestik dan asing mulai memperhatikan beton serat hibrida (HFRC), mencoba mencampur serat dengan sifat dan keuntungan yang berbeda, belajar dari satu sama lain, dan memberikan permainan pada "efek hibrida positif" di berbagai tingkat dan Memuat tahap untuk meningkatkan berbagai sifat beton, sehingga memenuhi kebutuhan berbagai proyek. Namun, sehubungan dengan berbagai sifat mekaniknya, terutama deformasi kelelahan dan kerusakan kelelahan, hukum pengembangan deformasi dan karakteristik kerusakan di bawah beban statis dan dinamis dan amplitudo konstan atau variabel amplitudo beban siklik, jumlah pencampuran optimal dan proporsi pencampuran serat, hubungan tersebut Antara komponen bahan komposit, efek penguatan dan mekanisme penguatan, kinerja anti kelelahan, mekanisme kegagalan dan teknologi konstruksi, masalah desain proporsi campuran perlu dipelajari lebih lanjut.
5. beton bertulang serat baja berlapis
Beton yang diperkuat serat monolitik tidak mudah dicampur secara merata, seratnya mudah untuk di -aglomerasi, jumlah seratnya besar, dan biayanya relatif tinggi, yang mempengaruhi aplikasi yang luas. Melalui sejumlah besar praktik rekayasa dan penelitian teoritis, jenis baru struktur serat baja, beton bertulang serat baja lapisan (LSFRC), diusulkan. Sejumlah kecil serat baja didistribusikan secara merata di permukaan atas dan bawah lempengan jalan, dan tengah masih merupakan lapisan beton biasa. Serat baja di LSFRC umumnya didistribusikan secara manual atau mekanis. Serat baja panjang, dan rasio diameter panjang umumnya antara 70 ~ 120, menunjukkan distribusi dua dimensi. Tanpa mempengaruhi sifat mekanik, bahan ini tidak hanya sangat mengurangi jumlah serat baja, tetapi juga menghindari fenomena aglomerasi serat dalam pencampuran beton yang diperkuat serat integral. Selain itu, posisi lapisan serat baja dalam beton memiliki dampak besar pada kekuatan lentur beton. Efek tulangan lapisan serat baja di bagian bawah beton adalah yang terbaik. Dengan posisi lapisan serat baja bergerak ke atas, efek tulangan menurun secara signifikan. Kekuatan lentur LSFRC lebih dari 35% lebih tinggi dari beton polos dengan proporsi campuran yang sama, yang sedikit lebih rendah daripada beton bertulang baja integral. Namun, LSFRC dapat menghemat banyak biaya material, dan tidak ada masalah pencampuran yang sulit. Oleh karena itu, LSFRC adalah bahan baru dengan manfaat sosial dan ekonomi yang baik dan prospek aplikasi yang luas, yang layak untuk dipopulerkan dan aplikasi dalam konstruksi trotoar.
6. beton serat hibrida berlapis
Layer hybrid fiber reinforced concrete (LHFRC) is a composite material formed by adding 0.1% polypropylene fiber on the basis of LSFRC and evenly distributing a large number of fine and short polypropylene fibers with high tensile strength and high ultimate elongation in the upper and lower steel beton serat dan beton polos di lapisan tengah. Ini dapat mengatasi kelemahan lapisan beton polos perantara LSFRC dan mencegah potensi bahaya keselamatan setelah serat baja permukaan usang. LHFRC dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan lentur beton. Dibandingkan dengan beton polos, kekuatan lentur beton polos meningkat sekitar 20%, dan dibandingkan dengan LSFRC, kekuatan lenturnya meningkat 2,6%, tetapi memiliki sedikit efek pada modulus elastis lentur beton. Modulus elastis lentur LHFRC adalah 1,3% lebih tinggi dari beton polos dan 0,3% lebih rendah dari LSFRC. LHFRC juga dapat secara signifikan meningkatkan ketangguhan lentur beton, dan indeks ketangguhan lenturnya sekitar 8 kali lipat dari beton polos dan 1,3 kali lsfrc. Selain itu, karena kinerja yang berbeda dari dua atau lebih serat dalam LHFRC dalam beton, sesuai dengan kebutuhan teknik, efek hibrida positif dari serat sintetis dan serat baja dalam beton dapat digunakan untuk sangat meningkatkan keuletan, daya tahan, ketangguhan, kekuatan retak, retak , kekuatan lentur dan kekuatan tarik material, meningkatkan kualitas material dan memperpanjang masa pakai material.
— - Abstrak (Arsitektur Shanxi, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Waktu posting: AGUG-24-2022