El concreto reforzado con fibra de acero (SFRC) es un nuevo tipo de material compuesto que se puede verter y rociar agregando una cantidad apropiada de fibra de acero corta en concreto ordinario. Se ha desarrollado rápidamente en el hogar y en el extranjero en los últimos años. Supera las deficiencias de baja resistencia a la tracción, un pequeño alargamiento final y propiedad frágil del concreto. Tiene excelentes propiedades, como resistencia a la tracción, resistencia a la flexión, resistencia al corte, resistencia a las grietas, resistencia a la fatiga y una alta resistencia. Se ha aplicado en ingeniería hidráulica, carretera y puente, construcción y otros campos de ingeniería.

 

一．Desarrollo de concreto reforzado con fibra de acero

 

El concreto reforzado con fibra (FRC) es la abreviatura del concreto reforzado con fibra. Por lo general, es un compuesto a base de cemento compuesto de pasta de cemento, mortero o concreto y fibra de metal, fibra inorgánica u materiales reforzados con fibra orgánica. Es un nuevo material de construcción formado por fibras cortas y finas de manera uniforme con alta resistencia a la tracción, un alto alargamiento final y alta resistencia alcalina en la matriz de concreto. La fibra en el concreto puede limitar la generación de grietas tempranas en el concreto y la expansión adicional de las grietas bajo la acción de la fuerza externa, superar efectivamente los defectos inherentes, como la baja resistencia a la tracción, la fácil grietas y la mala resistencia de la fatiga del concreto, y mejorar en gran medida el rendimiento de impermeabilidad, impermeable, resistencia a las heladas y protección de refuerzo del concreto. El concreto reforzado con fibra, especialmente el concreto reforzado con fibra de acero, ha atraído cada vez más atención en los círculos académicos y de ingeniería en ingeniería práctica debido a su rendimiento superior. 1907 Experto soviético B п. Hekpocab comenzó a usar concreto reforzado con fibra de metal; En 1910, HF Porter publicó un informe de investigación sobre concreto reforzado con fibra corta, lo que sugiere que las fibras de acero cortas deben dispersarse uniformemente en concreto para fortalecer los materiales de la matriz; En 1911, Graham de los Estados Unidos agregó fibra de acero al concreto ordinario para mejorar la resistencia y la estabilidad del concreto; En la década de 1940, los Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, Alemania, Japón y otros países habían investigado mucho sobre el uso de fibra de acero para mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a las grietas del concreto, la tecnología de fabricación del concreto de fibra de acero y mejorar el forma de fibra de acero para mejorar la resistencia a la unión entre la fibra y la matriz de concreto; En 1963, JP Romualdi y GB Batson publicaron un artículo sobre el mecanismo de desarrollo de grietas del concreto confinado de fibra de acero, y presentan la conclusión de que la resistencia a la grieta del concreto reforzado con fibra de acero está determinada por el espacio promedio de las fibras de acero que juega un papel efectivo En el estrés por tracción (teoría del espacio de fibra), comenzando así la etapa de desarrollo práctico de este nuevo material compuesto. Hasta ahora, con la popularización y aplicación de concreto reforzado con fibra de acero, debido a la diferente distribución de fibras en el concreto, hay principalmente cuatro tipos: concreto reforzado con fibra de acero, fibra híbrida reforzada, fibra de acero con fibra de acero y fibra híbrida en capas de fibra híbrida hormigón armado.

 

二.Mecanismo de fortalecimiento del concreto reforzado con fibra de acero

 

1. Teoría de la mecánica compuesta. La teoría de la mecánica compuesta se basa en la teoría de los compuestos de fibra continua y se combina con las características de distribución de las fibras de acero en el concreto. En esta teoría, los compuestos se consideran compuestos de dos fases con fibra como fase y matriz como la otra fase.

 

Teoría del espacio de fibra. La teoría del espaciado de fibra, también conocida como teoría de resistencia a las grietas, se propone en base a la mecánica de fractura elástica lineal. Esta teoría sostiene que el efecto de refuerzo de las fibras solo está relacionado con el espacio de fibra distribuida uniformemente (espaciado mínimo).

 

三．Análisis sobre el estado de desarrollo del concreto reforzado con fibra de acero

 

1.Fibra de acero Concreto reforzado.El concreto reforzado con fibra de acero es una especie de concreto reforzado relativamente uniforme y multidireccional formado agregando una pequeña cantidad de fibras de acero inoxidable, acero inoxidable y FRP al concreto ordinario. La cantidad de mezcla de fibra de acero es generalmente 1% ~ 2% por volumen, mientras que 70 ~ 100 kg de fibra de acero se mezcla en cada metro cúbico de concreto en peso. La longitud de la fibra de acero debe ser de 25 ~ 60 mm, el diámetro debe ser 0.25 ~ 1.25 mm, y la mejor relación de longitud a diámetro debe ser de 50 ~ 700. En comparación con el concreto ordinario, no solo puede mejorar la tensión, la cizalla, la flexión, la flexión , resistencia al desgaste y a las grietas, pero también mejoran en gran medida la resistencia a la fractura y la resistencia al impacto del concreto, y mejorar significativamente la resistencia de la fatiga y la durabilidad de la estructura, especialmente la tenacidad puede ser aumentó en 10 ~ 20 veces. Las propiedades mecánicas del concreto reforzado con fibra de acero y el concreto ordinario se comparan en China. Cuando el contenido de fibra de acero es del 15% ~ 20% y la relación de cemento de agua es de 0.45, la resistencia a la tracción aumenta en un 50% ~ 70%, la resistencia a la flexión aumenta en un 120% ~ 180%, la resistencia al impacto aumenta en 10 ~ 20 Times, la resistencia a la fatiga de impacto aumenta en 15 ~ 20 veces, la dureza de flexión aumenta en 14 ~ 20 veces y la resistencia al desgaste también mejora significativamente. Por lo tanto, el concreto reforzado con fibra de acero tiene mejores propiedades físicas y mecánicas que el hormigón liso.

2. Concreto de fibra híbrida. Los datos de investigación relevantes muestran que la fibra de acero no promueve significativamente la resistencia a la compresión del concreto, o incluso la reduce; En comparación con el hormigón liso, hay vistas positivas y negativas (aumento y disminución) o incluso intermedias sobre la impermeabilidad, la resistencia al desgaste, la resistencia al impacto y al desgaste del concreto reforzado con fibra de acero y la prevención de la contracción plástica temprana del concreto. Además, el concreto reforzado con fibra de acero tiene algunos problemas, como dosis grandes, alto precio, óxido y casi ninguna resistencia a la explosión causada por el fuego, lo que ha afectado su aplicación a diversos grados. En los últimos años, algunos académicos nacionales y extranjeros comenzaron a prestar atención al concreto de fibra híbrida (HFRC), tratando de mezclar fibras con diferentes propiedades y ventajas, aprender unos de otros y dar juego al "efecto híbrido positivo" en diferentes niveles y Carga de etapas para mejorar varias propiedades del concreto, a fin de satisfacer las necesidades de diferentes proyectos. Sin embargo, con respecto a sus diversas propiedades mecánicas, especialmente su deformación por fatiga y daño por fatiga, la ley de desarrollo de deformación y las características del daño bajo cargas estáticas y dinámicas y amplitud constante o amplitud variable de cargas cíclicas, la cantidad de mezcla óptima y la proporción de fibra de mezcla, la relación, la relación, la relación Entre los componentes de los materiales compuestos, el efecto de fortalecimiento y el mecanismo de fortalecimiento, el rendimiento contra la fatiga, el mecanismo de falla y la tecnología de construcción, los problemas del diseño de proporción de mezcla deben ser Estudiado más.

3. Concreto reforzado con fibra de acero con capas.El concreto reforzado con fibra monolítica no es fácil de mezclar uniformemente, la fibra es fácil de aglomerarse, la cantidad de fibra es grande y el costo es relativamente alto, lo que afecta su amplia aplicación. A través de una gran cantidad de prácticas de ingeniería e investigación teórica, se propone un nuevo tipo de estructura de fibra de acero, concreto reforzado con fibra de acero (LSFRC). Una pequeña cantidad de fibra de acero se distribuye uniformemente en las superficies superior e inferior de la losa de la carretera, y el medio sigue siendo una capa de concreto simple. La fibra de acero en LSFRC generalmente se distribuye manual o mecánicamente. La fibra de acero es larga, y la relación de diámetro de longitud es generalmente entre 70 ~ 120, que muestra una distribución bidimensional. Sin afectar las propiedades mecánicas, este material no solo reduce en gran medida la cantidad de fibra de acero, sino que también evita el fenómeno de la aglomeración de fibra en la mezcla de concreto reforzado con fibra integral. Además, la posición de la capa de fibra de acero en el concreto tiene un gran impacto en la resistencia a la flexión del concreto. El efecto de refuerzo de la capa de fibra de acero en la parte inferior del concreto es el mejor. Con la posición de la capa de fibra de acero hacia arriba, el efecto de refuerzo disminuye significativamente. La resistencia a la flexión de LSFRC es más del 35% más alta que la del concreto simple con la misma proporción de mezcla, que es ligeramente menor que la del concreto reforzado con fibra de acero integral. Sin embargo, LSFRC puede ahorrar mucho costo de material, y no hay problema de una mezcla difícil. Por lo tanto, LSFRC es un nuevo material con buenos beneficios sociales y económicos y amplias perspectivas de aplicaciones, que es digna de popularización y aplicación en la construcción del pavimento.

 

4.Concreto de fibra híbrida en capas.Capa de fibra híbrida híbrida El hormigón (LHFRC) es un material compuesto formado agregando fibra de polipropileno al 0,1% sobre la base de LSFRC y distribuyendo uniformemente una gran cantidad de fibras de polipropileno finas y cortas con alta resistencia a la tensión y alongación alta en el acero superior e más bajo Fibra de hormigón y el hormigón liso en la capa media. Puede superar la debilidad de la capa de concreto liso intermedio LSFRC y evitar los posibles riesgos de seguridad después de que se desgastan la fibra de acero superficial. LHFRC puede mejorar significativamente la resistencia a la flexión del concreto. En comparación con el concreto simple, su resistencia a la flexión del concreto simple aumenta en aproximadamente un 20%y en comparación con LSFRC, su resistencia a la flexión aumenta en un 2,6%, pero tiene poco efecto en el módulo elástico de concreto elástico flexural. El módulo elástico flexural de LHFRC es 1.3% más alto que el del concreto simple y 0.3% más bajo que el de LSFRC. LHFRC también puede mejorar significativamente la dureza de flexión del concreto, y su índice de resistencia a la flexión es aproximadamente 8 veces mayor que el de concreto simple y 1.3 veces mayor que el de LSFRC. Además, debido a la diferente rendimiento de dos o más fibras en LHFRC en concreto, según las necesidades de ingeniería, el efecto híbrido positivo de la fibra sintética y la fibra de acero en el concreto se puede utilizar para mejorar en gran medida la ductilidad, la durabilidad, la resistencia, la resistencia a la grieta La resistencia a la flexión y la resistencia a la tracción del material, mejoran la calidad del material y prolongan la vida útil del material.

——Resumen (Shanxi Architecture, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)