Beton bertulang serat baja (SFRC) nyaéta jinis bahan komposit anyar anu tiasa dituang sareng disemprot ku nambihan jumlah serat baja pondok anu pas kana beton biasa. Beton ieu parantos berkembang pesat di jero sareng di luar negeri dina sababaraha taun ka pengker. Beton ieu ngungkulan kakurangan kakuatan tarik anu handap, elongasi pamungkas anu alit, sareng sipat rapuh beton. Beton ieu ngagaduhan sipat anu saé sapertos kakuatan tarik, résistansi lentur, résistansi geser, résistansi retakan, résistansi kacapean, sareng kateguhan anu luhur. Beton ieu parantos diterapkeun dina rékayasa hidrolik, jalan sareng sasak, konstruksi, sareng widang rékayasa anu sanésna.
1. Pangwangunan beton bertulang serat baja
Beton bertulang serat (FRC) nyaéta singgetan tina beton bertulang serat. Biasana ieu mangrupikeun komposit berbasis semén anu diwangun ku pasta semén, mortir atanapi beton sareng serat logam, serat anorganik atanapi bahan anu bertulang serat organik. Ieu mangrupikeun bahan wangunan énggal anu dibentuk ku cara nyebarkeun serat pondok sareng lemes sacara seragam kalayan kakuatan tarik anu luhur, elongasi pamungkas anu luhur sareng résistansi alkali anu luhur dina matriks beton. Serat dina beton tiasa ngawatesan generasi retakan awal dina beton sareng ékspansi retakan salajengna dina tindakan gaya éksternal, sacara efektif ngungkulan cacad anu aya sapertos kakuatan tarik anu handap, retakan anu gampang sareng résistansi kacapean beton anu goréng, sareng ningkatkeun kinerja impermeabilitas, tahan cai, résistansi ibun sareng panyalindungan tulangan beton. Beton bertulang serat, khususna beton bertulang serat baja, parantos narik perhatian anu langkung seueur di kalangan akademik sareng rékayasa dina rékayasa praktis kusabab kinerja anu unggul. Taun 1907 Ahli Soviét B П. Hekpocab mimiti nganggo beton bertulang serat logam; Dina taun 1910, HF Porter nerbitkeun laporan panilitian ngeunaan beton bertulang serat pondok, anu nunjukkeun yén serat baja pondok kedah disebarkeun sacara rata dina beton pikeun nguatkeun bahan matriks; Dina taun 1911, Graham ti Amérika Serikat nambihan serat baja kana beton biasa pikeun ningkatkeun kakuatan sareng stabilitas beton; Dina taun 1940-an, Amérika Serikat, Inggris, Perancis, Jerman, Jepang sareng nagara-nagara sanés parantos ngalakukeun seueur panilitian ngeunaan panggunaan serat baja pikeun ningkatkeun résistansi aus sareng résistansi retakan beton, téknologi manufaktur beton serat baja, sareng ningkatkeun bentuk serat baja pikeun ningkatkeun kakuatan beungkeutan antara serat sareng matriks beton; Dina taun 1963, JP romualdi sareng GB Batson nerbitkeun makalah ngeunaan mékanisme kamekaran retakan beton anu diwatesan serat baja, sareng ngajukeun kacindekan yén kakuatan retakan beton bertulang serat baja ditangtukeun ku jarak rata-rata serat baja anu maénkeun peran anu efektif dina tegangan tarik (téori jarak serat), sahingga ngamimitian tahap pamekaran praktis bahan komposit anyar ieu. Nepi ka ayeuna, kalayan popularisasi sareng aplikasi beton bertulang serat baja, kusabab distribusi serat anu béda dina beton, utamina aya opat jinis: beton bertulang serat baja, beton bertulang serat hibrida, beton bertulang serat baja berlapis sareng beton bertulang serat hibrida berlapis.
2. Mékanisme panguatan beton bertulang serat baja
(1) Téori mékanika komposit. Téori mékanika komposit dumasar kana téori komposit serat kontinyu sareng digabungkeun sareng karakteristik distribusi serat baja dina beton. Dina téori ieu, komposit dianggap salaku komposit dua fase kalayan serat salaku hiji fase sareng matriks salaku fase anu sanésna.
(2) Téori jarak serat. Téori jarak serat, ogé katelah téori résistansi retakan, diajukeun dumasar kana mékanika retakan élastis linier. Téori ieu nyebatkeun yén pangaruh tulangan serat ngan ukur aya hubunganana sareng jarak serat anu disebarkeun sacara seragam (jarak minimum).
3. Analisis ngeunaan status pamekaran beton bertulang serat baja
1. Beton bertulang serat baja. Beton bertulang serat baja nyaéta salah sahiji jenis beton bertulang anu relatif seragam sareng multi-arah anu dibentuk ku cara nambihan sakedik serat baja karbon rendah, baja tahan karat, sareng FRP kana beton biasa. Jumlah campuran serat baja umumna 1% ~ 2% volume, sedengkeun 70 ~ 100 kg serat baja dicampur dina unggal méter kubik beton dumasar beuratna. Panjang serat baja kedah 25 ~ 60mm, diaméterna kedah 0,25 ~ 1,25mm, sareng babandingan panjang sareng diaméter anu pangsaéna kedah 50 ~ 700. Dibandingkeun sareng beton biasa, éta henteu ngan ukur tiasa ningkatkeun résistansi tarik, geser, lentur, aus sareng retakan, tapi ogé ningkatkeun pisan kateguhan retakan sareng résistansi dampak beton, sareng ningkatkeun sacara signifikan résistansi kacapean sareng daya tahan struktur, khususna kateguhan tiasa ningkat 10 ~ 20 kali. Sipat mékanis beton bertulang serat baja sareng beton biasa dibandingkeun di Cina. Nalika kandungan serat baja 15% ~ 20% sareng babandingan semén cai 0,45, kakuatan tarik ningkat 50% ~ 70%, kakuatan fléksibel ningkat 120% ~ 180%, kakuatan impak ningkat 10 ~ 20 kali, kakuatan kacapean impak ningkat 15 ~ 20 kali, kateguhan fléksibel ningkat 14 ~ 20 kali, sareng résistansi aus ogé ningkat sacara signifikan. Ku alatan éta, beton bertulang serat baja ngagaduhan sipat fisik sareng mékanis anu langkung saé tibatan beton polos.
4. Beton serat hibrida
Data panalungtikan anu relevan nunjukkeun yén serat baja henteu ningkatkeun kakuatan komprési beton sacara signifikan, atanapi malah ngiranganana; Dibandingkeun sareng beton polos, aya pandangan positip sareng négatip (ningkat sareng turun) atanapi bahkan pandangan sedeng ngeunaan impermeabilitas, résistansi aus, dampak sareng résistansi aus beton bertulang serat baja sareng pencegahan susut plastik awal beton. Salian ti éta, beton bertulang serat baja ngagaduhan sababaraha masalah, sapertos dosis anu ageung, harga anu mahal, karat sareng ampir teu aya résistansi kana ledakan anu disababkeun ku seuneu, anu parantos mangaruhan aplikasi na dina tingkat anu béda-béda. Dina sababaraha taun ka pengker, sababaraha sarjana domestik sareng asing mimiti merhatikeun beton serat hibrida (HFRC), nyobian nyampur serat kalayan sipat sareng kaunggulan anu béda, diajar ti silih, sareng maénkeun "éfék hibrida positip" dina tingkat anu béda sareng tahapan pemuatan pikeun ningkatkeun rupa-rupa sipat beton, supados nyumponan kabutuhan proyék anu béda. Nanging, ngeunaan rupa-rupa sipat mékanisna, khususna deformasi kacapean sareng karusakan kacapean, hukum perkembangan deformasi sareng karakteristik karusakan dina beban statis sareng dinamis sareng beban siklik amplitudo konstan atanapi amplitudo variabel, jumlah campuran optimal sareng proporsi campuran serat, hubungan antara komponén bahan komposit, pangaruh penguatan sareng mékanisme penguatan, kinerja anti kacapean, mékanisme kagagalan sareng téknologi konstruksi, masalah desain proporsi campuran kedah dikaji langkung lanjut.
5. Beton bertulang serat baja berlapis
Beton bertulang serat monolitik henteu gampang dicampur rata, seratna gampang diaglomerasi, jumlah seratna ageung, sareng biayana relatif luhur, anu mangaruhan aplikasi anu lega. Ngaliwatan seueur prakték rékayasa sareng panilitian téoritis, jinis struktur serat baja anyar, lapisan beton bertulang serat baja (LSFRC), diusulkeun. Sajumlah leutik serat baja disebarkeun rata dina permukaan luhur sareng handap lempengan jalan, sareng tengahna masih lapisan beton polos. Serat baja dina LSFRC umumna disebarkeun sacara manual atanapi mékanis. Serat baja panjang, sareng babandingan diaméter panjang umumna antara 70 ~ 120, nunjukkeun distribusi dua diménsi. Tanpa mangaruhan sipat mékanis, bahan ieu henteu ngan ukur ngirangan jumlah serat baja, tapi ogé nyingkahan fenomena aglomerasi serat dina campuran beton bertulang serat integral. Salaku tambahan, posisi lapisan serat baja dina beton gaduh dampak anu ageung kana kakuatan fléksibel beton. Pangaruh tulangan lapisan serat baja di handapeun beton mangrupikeun anu pangsaéna. Kalayan posisi lapisan serat baja naék ka luhur, pangaruh tulangan turun sacara signifikan. Kakuatan fléksi LSFRC leuwih ti 35% leuwih luhur tibatan beton polos kalayan proporsi campuran anu sami, anu rada handap tibatan beton bertulang serat baja integral. Nanging, LSFRC tiasa ngahémat seueur biaya bahan, sareng teu aya masalah campuran anu sesah. Ku kituna, LSFRC mangrupikeun bahan énggal kalayan kauntungan sosial sareng ékonomi anu saé sareng prospek aplikasi anu lega, anu pantes dipopulerkeun sareng dianggo dina konstruksi perkerasan.
6. Beton serat hibrida berlapis
Beton bertulang serat hibrida lapisan (LHFRC) nyaéta bahan komposit anu dibentuk ku cara nambahkeun serat polipropilen 0,1% dumasar kana LSFRC sareng nyebarkeun sajumlah ageung serat polipropilen anu lemes sareng pondok kalayan kakuatan tarik anu luhur sareng elongasi pamungkas anu luhur dina beton serat baja luhur sareng handap sareng beton polos dina lapisan tengah. Éta tiasa ngungkulan kalemahan lapisan beton polos panengah LSFRC sareng nyegah poténsi bahaya kaamanan saatos serat baja permukaan usang. LHFRC tiasa ningkatkeun kakuatan fléksibel beton sacara signifikan. Dibandingkeun sareng beton polos, kakuatan fléksibel beton polos ningkat sakitar 20%, sareng dibandingkeun sareng LSFRC, kakuatan fléksibelna ningkat 2,6%, tapi pangaruhna sakedik kana modulus élastis fléksibel beton. Modulus élastis fléksibel LHFRC nyaéta 1,3% langkung luhur tibatan beton polos sareng 0,3% langkung handap tibatan LSFRC. LHFRC ogé tiasa ningkatkeun kateguhan fléksibel beton sacara signifikan, sareng indéks kateguhan fléksibelna sakitar 8 kali lipat tina beton polos sareng 1,3 kali lipat tina LSFRC. Salajengna, kusabab kinerja dua atanapi langkung serat anu béda dina LHFRC dina beton, numutkeun kabutuhan rékayasa, pangaruh hibrida positif tina serat sintétis sareng serat baja dina beton tiasa dianggo pikeun ningkatkeun daktilitas, daya tahan, kateguhan, kakuatan retakan, kakuatan fléksibel sareng kakuatan tarik bahan, ningkatkeun kualitas bahan sareng manjangkeun umur jasa bahan.
——Abstrak (arsitektur Shanxi, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Waktos posting: 24-Agu-2022