Stolfaserarme Beton (SFRC) ass eng nei Zort Kompositmaterial, dat gegoss a gesprëtzt ka ginn, andeems eng entspriechend Quantitéit u kuerze Stolfaseren an normale Beton bäigefüügt gëtt. Et huet sech an de leschte Joren am In- an Ausland séier entwéckelt. Et iwwerwënnt d'Nodeeler vun der gerénger Zuchfestigkeit, der gerénger Schlussdehnung an de bréchegen Eegeschafte vum Beton. Et huet exzellent Eegeschafte wéi Zuchfestigkeit, Biegefestigkeit, Schéierfestigkeit, Rëssfestigkeit, Middegkeetsfestigkeit an héich Zähegkeet. Et gouf an der Waasserbautechnik, Stroossen- a Bréckentechnik, am Bau an an anere Beräicher vum Ingenieurswiesen agesat.

 

一.Entwécklung vu Stahlfaserarméiertem Beton

 

Faserverstäerkte Beton (FRC) ass d'Ofkierzung fir Faserverstäerkte Beton. Et ass normalerweis e Komposit op Zementbasis, deen aus Zementpaste, Mörtel oder Beton a Metallfaser, anorganesche Faseren oder organesche faserverstäerkte Materialien zesummegesat ass. Et ass en neit Baumaterial, dat duerch d'gläichméisseg Verdeelung vu kuerzen a feine Faseren mat héijer Zuchfestigkeit, héijer Dehnung an héijer Alkalibeständegkeet an der Betonmatrix geformt gëtt. Faseren am Beton kënnen d'Bildung vu fréie Rëss am Beton an déi weider Expansioun vu Rëss ënner der Wierkung vun externer Kraaft limitéieren, effektiv déi inherent Mängel wéi niddreg Zuchfestigkeit, einfach Rëssbildung a schlecht Middegkeetsbeständegkeet vum Beton iwwerwannen, an d'Leeschtung vun der Ondurchlässegkeet, Waasserdichtheet, Fraschtbeständegkeet a Verstäerkungsschutz vum Beton däitlech verbesseren. Faserverstäerkte Beton, besonnesch Stahlfaser-Verstäerkte Beton, huet ëmmer méi Opmierksamkeet an akademeschen an Ingenieurskreesser am prakteschen Ingenieurswiesen op sech gezunn wéinst senger iwwerleeëner Leeschtung. 1907 huet de sowjeteschen Expert B. P. Hekpocab ugefaang Metallfaser-Verstäerkte Beton ze benotzen; Am Joer 1910 huet den H. F. Porter e Fuerschungsbericht iwwer kuerzfaser-Verstäerkte Beton publizéiert, an deem hie virgeschloen huet, datt kuerz Stahlfaseren gläichméisseg am Beton verdeelt solle ginn, fir Matrixmaterialien ze verstäerken; Am Joer 1911 huet de Graham aus den USA Stahlfaser an normale Beton bäigefüügt, fir d'Festigkeit a Stabilitéit vum Beton ze verbesseren; Bis an d'1940er Joren haten d'USA, Groussbritannien, Frankräich, Däitschland, Japan an aner Länner vill Fuerschung iwwer d'Benotzung vu Stahlfaser gemaach, fir d'Verschleissbeständegkeet an d'Rëssbeständegkeet vum Beton ze verbesseren, d'Produktiounstechnologie vu Stahlfaserbeton, an d'Verbesserung vun der Form vu Stahlfaser, fir d'Bindungsstäerkt tëscht Faser a Betonmatrix ze verbesseren; Am Joer 1963 hunn den J.P. Romualdi an de GB Batson eng Publikatioun iwwer de Rëssentwécklungsmechanismus vu Stahlfaserbeton publizéiert, an hunn d'Conclusioun gezunn, datt d'Rëssstäerkt vu Stahlfaserbeton duerch den duerchschnëttlechen Ofstand vun de Stahlfaseren bestëmmt gëtt, deen eng effektiv Roll bei der Zugspannung spillt (Faserofstandstheorie), wouduerch déi praktesch Entwécklungsphase vun dësem neie Kompositmaterial ugefaangen huet. Bis elo, mat der Populariséierung an der Uwendung vu Stahlfaserbeton, gëtt et wéinst der ënnerschiddlecher Verdeelung vu Faseren am Beton haaptsächlech véier Zorten: Stahlfaserbeton, Hybridfaserbeton, geschichtete Stahlfaserbeton a geschichtete Hybridfaserbeton.

 

二.Verstäerkungsmechanismus vu Stahlfaserarméiertem Beton

 

1. Theorie vun der Kompositmechanik. D'Theorie vun der Kompositmechanik baséiert op der Theorie vun de kontinuéierleche Faserkompositen a kombinéiert se mat de Verdeelungseigenschaften vu Stolfaseren a Beton. An dëser Theorie gi Kompositen als zwee-Phasen-Kompositen ugesinn, mat Faser als eng Phas an Matrix als aner Phas.

 

D'Theorie vum Ofstand tëscht de Faseren. D'Theorie vum Ofstand tëscht de Faseren, och bekannt als Rëssbeständegkeetstheorie, baséiert op der linearer elastescher Bruchmechanik. Dës Theorie behaapt, datt den Verstäerkungseffekt vu Faseren nëmme mam gläichméisseg verdeelten Ofstand tëscht de Faseren (Minimumofstand) zesummenhänkt.

 

三.Analyse vum Entwécklungsstatus vu Stahlfaserarméiertem Beton

 

1.Stolfaserarméiert Beton.Stolfaser-Armétébeton ass eng Zort relativ eenheetlech a multidirektional Armétébeton, deen duerch d'Zousätz vun enger klenger Quantitéit u Kuelestoffarmstol, Edelstol a FRP-Faseren an den normale Beton geformt gëtt. D'Mëschquantitéit u Stolfaseren ass am Allgemengen 1% ~ 2% no Volumen, während 70 ~ 100 kg Stolfaseren an all Kubikmeter Beton no Gewiicht gemëscht ginn. D'Längt vun de Stolfaseren soll 25 ~ 60 mm sinn, den Duerchmiesser soll 0,25 ~ 1,25 mm sinn, an dat bescht Verhältnes vu Längt zum Duerchmiesser soll 50 ~ 700 sinn. Am Verglach mat normale Beton kann et net nëmmen d'Zuch-, Schéier-, Biege-, Verschleiss- a Rëssbeständegkeet verbesseren, mä och d'Brochstäerkt an d'Schlagfestigkeit vum Beton däitlech erhéijen, an d'Middegkeetsbeständegkeet an d'Haltbarkeet vun der Struktur däitlech verbesseren, besonnesch d'Stäerkt kann ëm den 10 ~ 20-fache erhéicht ginn. Déi mechanesch Eegeschafte vu Stolfaser-Armétébeton a normale Beton ginn a China verglach. Wann den Undeel u Stolfaser 15% ~ 20% an de Waasserzementverhältnis 0,45 ass, klëmmt d'Zuchfestigkeit ëm 50% ~ 70%, d'Biegefestigkeit ëm 120% ~ 180%, d'Schlagfestigkeit ëm den 10 ~ 20-fache, d'Schlagmiddegkeetsfestigkeit ëm den 15 ~ 20-fache, d'Biegezähheet ëm den 14 ~ 20-fache, an d'Verschleissbeständegkeet gëtt och däitlech verbessert. Dofir huet Stolfaserarméierte Beton besser physikalesch a mechanesch Eegeschafte wéi einfache Beton.

2. Hybridfaserbeton. Relevant Fuerschungsdaten weisen datt Stahlfaser d'Drockfestigkeit vum Beton net wesentlech fördert oder souguer reduzéiert; Am Verglach mat einfachem Beton gëtt et positiv an negativ (Erhéijung an Ofsenkung) oder souguer Zwëschenmeenungen iwwer d'Ondurchlässegkeet, d'Verschleissbeständegkeet, d'Schlag- an d'Verschleissbeständegkeet vu Stahlfaser-Armebeton an d'Verhënnerung vu fréier plastescher Schrumpfung vu Beton. Zousätzlech huet Stahlfaser-Armebeton e puer Problemer, wéi eng grouss Doséierung, en héije Präis, Rost a bal keng Resistenz géint d'Broch duerch Feier, wat seng Uwendung a verschiddene Mooss beaflosst huet. An de leschte Joren hunn e puer national an auslännesch Wëssenschaftler ugefaangen, sech op Hybridfaserbeton (HFRC) ze konzentréieren, andeems se probéiert hunn, Faseren mat verschiddenen Eegeschaften a Virdeeler ze vermëschen, vuneneen ze léieren an dem "positiven Hybrideffekt" op verschiddene Niveauen a Belaaschtungsstadien Spill ze ginn, fir verschidde Eegeschafte vum Beton ze verbesseren, fir de Bedierfnesser vun ënnerschiddleche Projeten gerecht ze ginn. Wéi och ëmmer, wat seng verschidde mechanesch Eegeschaften ugeet, besonnesch seng Middegkeetsverformung a Middegkeetsschued, d'Deformatiounsentwécklungsgesetz a Schuedcharakteristiken ënner stateschen an dynamesche Belaaschtungen a zyklische Belaaschtungen mat konstanter Amplitude oder variabler Amplitude, déi optimal Mëschquantitéit an de Mëschproportioun vun der Faser, d'Bezéiung tëscht de Komponenten vu Kompositmaterialien, dem Verstäerkungseffekt a Verstäerkungsmechanismus, der Anti-Middegkeetsleistung, dem Versagenmechanismus an der Konstruktiounstechnologie, mussen d'Problemer vum Mëschproportiounsdesign weider ënnersicht ginn.

3. Schichtstahlfaserarméiert Beton.Monolithesche Faserbeton ass net einfach gläichméisseg ze vermëschen, d'Faser si liicht ze agglomeréieren, d'Quantitéit u Faseren ass grouss, an d'Käschte si relativ héich, wat seng breet Uwendung beaflosst. Duerch eng grouss Zuel vun Ingenieurspraxis an theoretescher Fuerschung gëtt eng nei Zort vu Stahlfaserstruktur, Schichtstahlfaserbeton (LSFRC), proposéiert. Eng kleng Quantitéit u Stahlfaser ass gläichméisseg op der ieweschter an ënneschter Uewerfläch vun der Stroosseplack verdeelt, an d'Mëtt ass nach ëmmer eng einfach Betonschicht. D'Stahlfaser an LSFRC ginn normalerweis manuell oder mechanesch verdeelt. D'Stahlfaser ass laang, an d'Längtduerchmiesserverhältnis läit allgemeng tëscht 70 ~ 120, wat eng zweedimensional Verdeelung weist. Ouni d'mechanesch Eegeschaften ze beaflossen, reduzéiert dëst Material net nëmmen d'Quantitéit u Stahlfaser staark, mee vermeit och de Phänomen vun der Faseragglomeratioun beim Mëschen vun integralen Faserbeton. Zousätzlech huet d'Positioun vun der Stahlfaserschicht am Beton e groussen Afloss op d'Biegefestigkeit vum Beton. Den Verstäerkungseffekt vun der Stahlfaserschicht um Buedem vum Beton ass am beschten. Mat der Positioun vun der Stahlfaserschicht no uewe réckelt den Verstäerkungseffekt däitlech. D'Biegefestigkeit vun LSFRC ass méi wéi 35% méi héich wéi déi vu einfachem Beton mam selwechte Mëschverhältnis, wat liicht méi niddreg ass wéi déi vu Stolfaser-Arméiertem Beton. Wéi och ëmmer, LSFRC kann vill Materialkäschte spueren, an et gëtt kee Problem vu schwiereger Mëschung. Dofir ass LSFRC en neit Material mat gudde sozialen a wirtschaftleche Virdeeler a breede Uwendungsperspektiven, dat et wäert ass, Popularitéit an Uwendung am Stroossebau ze kréien.

 

4.Schichten Hybridfaserbeton.Schicht-Hybridfaser-Arméierte Beton (LHFRC) ass e Kompositmaterial, dat duerch d'Zousätz vun 0,1% Polypropylenfaseren op Basis vun LSFRC geformt gëtt an eng grouss Zuel vu feinen a kuerze Polypropylenfaseren mat héijer Zuchfestigkeit an héijer Dehnung gläichméisseg am ieweschten an ënneschten Stahlfaserbeton an am einfache Beton an der mëttlerer Schicht verdeelt gëtt. Et kann d'Schwäch vun der LSFRC-Zwëscheschicht vun der einfacher Betonschicht iwwerwannen an déi potenziell Sécherheetsrisiken verhënneren, nodeems d'Stalfaseroberfläche ofgenotzt ass. LHFRC kann d'Biegefestigkeit vum Beton däitlech verbesseren. Am Verglach mat einfachem Beton ass seng Biegefestigkeit vum einfache Beton ëm ongeféier 20% eropgaang, a am Verglach mat LSFRC ass seng Biegefestigkeit ëm 2,6% eropgaang, awer et huet wéineg Afloss op de Biegelastizitéitsmodul vum Beton. De Biegelastizitéitsmodul vun LHFRC ass 1,3% méi héich wéi dee vu einfachem Beton an 0,3% méi niddreg wéi dee vun LSFRC. LHFRC kann och d'Biegefestigkeit vu Beton däitlech verbesseren, an hiren Biegefestigkeitsindex ass ongeféier 8 Mol sou héich wéi dee vu einfachem Beton an 1,3 Mol sou héich wéi dee vun LSFRC. Ausserdeem, wéinst der ënnerschiddlecher Leeschtung vun zwou oder méi Faseren an LHFRC am Beton, kann den positiven Hybrideffekt vu synthetesche Faseren a Stolfaseren am Beton, jee no den techneschen Ufuerderungen, benotzt ginn, fir d'Duktilitéit, d'Haltbarkeet, d'Zähegkeet, d'Rëssfestigkeit, d'Biegefestigkeit an d'Zuchfestigkeit vum Material däitlech ze verbesseren, d'Materialqualitéit ze verbesseren an d'Liewensdauer vum Material ze verlängeren.

——Abstrakt (Shanxi Architektur, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)