Fiber - Armerad betong (FRC) är ett sammansatt material som består av cement eller hydraulisk cement, vatten, grova och fina aggregat och korta och enhetligt distribuerade diskontinuerliga fibrer. Fibrerna kan vara stålfibrer, glasfibrer, kolfibrer, polymerfibrer, växtfibrer, etc. Längden varierar vanligtvis från 3 mm till 64 mm, och diametern kan variera från några mikron till 1 mm. Korset - sektionsformen för fibern kan vara cirkulär, elliptisk, polygonal, triangulär, halvmåne eller fyrkant, som huvudsakligen beror på de använda råvarorna och bearbetnings- och tillverkningsprocessen. Fibrer är huvudsakligen uppdelade i två kategorier: grova fibrer och fina fibrer. Diametern eller motsvarande diameter på fina fibrer är vanligtvis mindre än 0,3 mm, medan diametern eller motsvarande diameter för grova fibrer är större än eller lika med 0,3 mm. SO - som kallas ekvivalent diameter är den cirkulära diametern omvandlad från samma kors - sektionsområde som den cirkulära fibern, det vill säga (4a/π) 0,5.
Volymprocenten fiber i betong är vanligtvis 0,1% till 5%. Storleken på denna volymprocent beror huvudsakligen på enkel blandning av blandningen och projektets applikationsscenario. Exempelvis kontrolleras sekundära spänningar orsakade av krympning och temperaturförändringar i betong vanligtvis och lösas av låga doser av fiber (0,1 till 0,3 volymprocent). När fiberinnehållet överstiger 0,3%kommer det mekaniska svaret på fiberbetong att skilja sig väsentligt från det för vanlig betong utan fiber, främst i dess belastning - bärkapacitet efter sprickbildning. Förmågan hos fiberbetong att absorbera energi efter sprickning kallas "seghet". När högre doser av fiber tillsätts till betong, utöver seghet efter sprickbildning, visar fiberbetong också stam - förstärkande egenskaper. Med andra ord kan detta sammansatta material tåla dragspänningar som överstiger de för vanlig betong. I dessa pseudo - duktila kompositer ses ofta flera sprickor och betydande energiabsorption och energiförstörningsegenskaper.
Typer av fiberarmerad betong
Den amerikanska standarden ASTM C116/C116M ger fyra typer av fiberbetong: den första är stålfiberbetong (SFRC), som främst inkluderar rostfritt stålfiber, legeringsstålfiber och kolstålfiber; Den andra är glasfiberbetong (GFRC), som består av alkali - resistent glasfiber; Den tredje är syntetfiberbetong (SYNFRC), och den fjärde är naturfiberbetong (NFRC).
Som framgår av tabellen ovan är styrkan och den elastiska modulen för stålfiber relativt hög, och det är inte lätt att rostas eftersom det är i en mycket alkalisk miljö. Bindningseffekten mellan den och blandningen kan uppnå mer effektiv mekanisk förankring genom att förbättra ytråheten och deformationen.
Syntetiska fibrer är huvudsakligen icke - Metallfibrer som produceras genom utvecklingen av petrokemiska och textilindustrin, inklusive olika former av polymerer. Följande är några syntetfibrer som vanligtvis används i prefabricerad betong:
Kolfiber
Jämfört med stålfiber, glasfiber, polypropenfiber, etc., ligger fördelen med kolfiber i dess egenskaper, hög modul, värmebeständighet, kemisk stabilitet i alkalisk miljö och andra frätande kemiska miljöer; Dessutom har det kännetecknet för att avsevärt förbättra mekaniska egenskaper.
Nylonfiber/polyamidfiber
Denna typ av fiber har god draghållfasthet, hög seghet, elastisk återhämtning och god hydrofilicitet och är relativt stabil i cement - baserade alkaliska miljöer.
Polypropen
Denna fiber har en låg elastisk modul och en låg smältpunkt, så den är inte lämplig för prefabricerade betongprodukter under hög - autoklavering av temperatur. På grund av dess låga smältpunkt kan den emellertid användas för att producera eldfasta material eller produkter med hög brandmotstånd. Det finns två typer av polypropylenfibrer som används för betongförstärkning: monofilament och fibrillerade fibrer (sträckta fibrer). Dessa fibrer är hydrofoba och har en stor kontaktvinkel med vatten. Därför har de en sämre bindning med betong än hydrofila fibrer.
Polyvinylalkoholfiber
Denna fiber är gjord av PVA -harts genom flera processer med hög sträckning och har hög styvhet och vattenmotstånd. Fiberfördelningstillståndet i betongbasen kan ändras genom speciell ytbehandling. Tyvärr har PVA -fiber en stor termisk krympningskoefficient, och dess krympningshastighet är så hög som 4% vid 200 grader. Det har god motstånd mot alkaliska miljöer och organiska lösningsmedel och har liten styrkaförlust under lång - term ultraviolett strålning.
Glasfiber
Glasfiber som används i betong måste innehålla minst 16% zirkoniumdioxid för alkali -resistens; Andra typer av glasfiber, såsom alkali - Free Fiber, rekommenderas inte för användning i betong. Glasfiber har en hög modul och hög styrka och har ett bra band med betong. Skillnaden mellan glasfiberarmerad betong och annan fiberarmerad betong är fiberinnehållet; Den förstnämnda har en fibervolymprocent på 4% till 6%, medan den senare eller annan fibervolymprocent är cirka 0,1% till 1%. För att uppnå ett högt innehåll av glasfiber behöver betongkompositionen ett högt innehåll av cement, fint aggregat och nästan inget grovt aggregat.
Fiberens roll i betong
Kvasi - Statisk lastning och slags svar
Fibrer kan effektivt förbättra mekaniska egenskaper. Impact Drop Hammer -test visar att påverkan av polypropylenfiberbetong med ett volyminnehåll på 0,1% till 0,2% är högre än för vanlig betong i både det initiala spricksteget och det slutliga sprickstadiet. Det finns för närvarande ingen enhetlig standardtestmetod för att bestämma tryckhållfastheten hos fiberbetong, men relevanta studier har visat att den axiella tryckhållfastheten hos fiberbetong är 85% till 100% högre än för vanlig betong; Ytterligare studier har visat att under slagbelastningar har fiberbetong inte uppenbar toppkutilitet under den sena kompressionsperioden, vilket främst beror på att betongfragmenten inte är bundna till fibrerna. Även om testresultaten visar att slagkoefficienten för stålfiberbetong är polymerfiberbetong inte skiljer sig från vanlig betong, med en påverkan koefficient på cirka 1,5. Dessutom visar resultaten att tre - dimensionella deformerade stålfibrer har en mer uppenbar dynamisk slagkoefficient än två - dimensionella deformerade stålfibrer; Draghållfastheten under dynamiska belastningar och den återstående böjstyrkan efter sprick har emellertid förbättrats avsevärt.
Prestandan hos fibrer i betong under slagbelastning beror till stor del på bindningen mellan fibrerna och betongen under förskjutningar med höga sprickutvecklingshastigheter. Studier har visat att med ökande belastningshastigheter har stålfiberbetong en hög resistens mot sprickutveckling, jämfört med vissa betongprover med polypropylenfibrer, men de senare kan snabbt komma ikapp med det förra; Det spekuleras att detta främst beror på att polypropylenfibrer själva är mer känsliga för töjningshastigheter än stålfibrer.
Kontroll av krympningssprickor
Det är välkänt att fibrer kan påverka den fria krympningen och andra relaterade tidiga -}-} åldersegenskaper för cement - baserade kompositer. Studier har visat att användningen av polyetenfibrer med en volymprocent på cirka 1% kan minska den fria plastkrympningen av betong med så mycket som 30%. Förutom fri krympning används också olika tekniker för att studera effekterna av fibrer på den begränsade krympningen av betong. Tillsatsen av fibrer används huvudsakligen för att ändra bredd och längd på krympningssprickor i betong under en begränsad miljö. De relevanta slutsatserna är ungefär på följande sätt.
1. Fibermaterial och typ har ett stort inflytande på krympningssprickor. För samma volym fiberinnehåll är glasfiber den mest effektiva för att hämma spricktillväxt, följt av syntetisk fiber.
2. För en given fibervolymfraktion och fibertyp är längre, mindre - diameterfibrer mer effektiva än kortare, tjockare fibrer; Fibrer med en större grad av geometrisk deformation på ytan är mer effektiva än oformade fibrer.
3. När det gäller växtfibrer är belagda eller obelagda fibrer endast effektiva när volymprocenten är över 0,3%.
Vattentät och hållbar
Prefast betongkomponenter är benägna att nedbrytning på grund av svavelsyraattack, tina - fryscykler, alkali - kiseldioxidreaktioner och korrosion av stålstänger. I alla dessa fall spelar vattenpenetration en avgörande roll. Hållbarheten för prefabricerade betongprodukter beror främst på hastigheten för vattenintrång/penetration. Resultaten visar att vattenpermeabilitet i sin tur beror på sprickor i betongen, och en ökning av bredden på betongsprickor kommer att resultera i högre vattenpermeabilitet. Fiberförstärkning förbättrar konkret sprickmotstånd, ökar sprickytan och främjar utvecklingen av flera sprickor, vilket avsevärt minskar konkret permeabilitet. När det gäller stress och stress - inducerad konkret sprickbildning har resultaten visat att sprickor i vanlig betong avsevärt ökar dess permeabilitet, medan permeabiliteten för fiber - armerad betong är betydligt lägre än den för vanlig betong. När det gäller hur fibrer förbättrar vattenmotståndet har studier visat att mikroporerna i vanlig betong ändras till nanoporer på grund av tillsats av fibrer.
REBAR -korrosion i prefabricerad betong är ett betydande problem. Kloridföroreningar i betong är en viktig faktor, och mekanismerna och processerna genom vilka det korroderar stålet är väl förstått. Tyvärr tillåter sprickor i betongen kloridjoner och andra frätande kemikalier att komma in lättare, vilket främjar ytterligare korrosion. Kloridjoner diffunderar främst genom kapillärvattenpenetrering, medan kloriddiffusion främst är beroende av vattenpermeabilitet.
