Бетон, армированный стальной фиброй (SFRC)
Бетон, армированный стальной фиброй – это композитный материал, в котором фибры являются дополнительными ингредиентами, равномерно распределенными в небольших количествах, т.е. от 0,3% до 2,5% по объему в обычном бетоне.
Изделия из SFRC производятся путем добавления стальных волокон к ингредиентам бетона в смесителе и переноса зеленого бетона в формы. Затем изделие уплотняется и отверждается традиционными методами.
Сегрегация или комкование является одной из проблем, возникающих при смешивании и уплотнении SFRC. Этого следует избегать для равномерного распределения волокон. Энергия, необходимая для смешивания, транспортировки, укладки и отделки SFRC, несколько выше.
Для лучшего перемешивания и уменьшения образования шариков волокон необходимо использовать смеситель и дозатор волокон. При дополнительном внесении мелких фракций и ограничении максимального размера заполнителей до 20 мм иногда требуется содержание цемента от 350 кг до 550 кг на кубический метр.
Стальные волокна добавляются в бетон для улучшения структурных свойств, особенно прочности на растяжение и изгиб. Степень улучшения механических свойств SFRC по сравнению с обычным бетоном зависит от нескольких факторов, таких как форма, размер, объем, процентное содержание и распределение волокон.
Было обнаружено, что простые, прямые и круглые волокна развивают очень слабую связь и, следовательно, низкую прочность на изгиб. Было обнаружено, что для данной формы волокон прочность на изгиб SFRC увеличивается с увеличением аспектного отношения (отношение длины к эквивалентному диаметру).
Несмотря на то, что более высокое соотношение волокон дает повышенную прочность при изгибе, было обнаружено, что обрабатываемость зеленого SFRC ухудшается с увеличением соотношения сторон. Поэтому соотношение сторон обычно ограничивается оптимальным значением для достижения хорошей обрабатываемости и прочности.
Грей предположил, что соотношение сторон менее 60 является наилучшим с точки зрения обработки и смешивания волокон, но соотношение сторон около 100 желательно с точки зрения прочности. Однако Шварц предположил, что соотношение сторон между 50 и 70 является более практичным для готового бетона.
В большинстве случаев, опробованных на сегодняшний день, размер волокон варьировался от 0,25 мм до 1,00 мм в диаметре и от 12 мм до 60 мм в длину, а содержание волокон составляло от 0,3 до 2,5% по объему. Также были проведены эксперименты с более высокими содержаниями фибры до 10%. Добавление стальных волокон в количестве до 5% по объему увеличило прочность на изгиб примерно в 2,5 раза по сравнению с обычным бетоном.
Как объяснялось выше, добавление стальной фибры значительно улучшает структурные свойства бетона, особенно прочность на растяжение и изгиб. Пластичность и прочность после растрескивания, устойчивость к усталости, растрескиванию и износу у SFRC выше, чем у обычного железобетона.
Поэтому SFRC является универсальным материалом для производства широкого спектра сборных изделий, таких как крышки колодцев, элементы перекрытий для мостов, автострад, взлетно-посадочных полос и облицовки тоннелей, фундаментные блоки для машин, дверные и оконные рамы, сваи, бункеры для хранения угля, бункеры для хранения зерна, лестничные клетки и волнорезы.
Технология производства крышек люков из SFRC для легких, средних и тяжелых условий эксплуатации была разработана в Индии Исследовательским центром структурной инженерии, Ченнаи.
Полевые эксперименты с двухпроцентным содержанием волокна показали, что толщина взлетно-посадочных плит из SFRC может быть примерно в два раза меньше толщины обычных бетонных плит при одинаковой нагрузке на колеса.
Цементный исследовательский институт Индии (CRI) также продемонстрировал использование SFRC в одном из отсеков для реактивных самолетов в аэропорту Дели. Другие полевые эксперименты, в которых использовался SFRC, – это плиты парковочного гаража в аэропорту Хитроу в Лондоне, дефлекторы водосброса в Швеции, шахтные решётки в штате Юта, США.
Читать далее:
Преимущества использования стальных волокон в бетоне
Бетон, армированный стекловолокном – типы, свойства и преимущества бетона, армированного стекловолокном
Бетон, армированный стекловолокном (GFRC) – свойства и применение в строительных работах
Факторы, влияющие на долговечность армированного фиброволокном бетона (FRC)
Применение сталефибробетона
Армированный фибробетон в дорожных покрытиях
- Армированный фибробетон – виды, свойства и преимущества армированного фибробетона.
- Компоненты аэропорта.
- Гибридный фиброармированный бетон – преимущества и применение в строительстве.
- Передовые композиционные материалы (ACM).
- Факторы, влияющие на долговечность фиброармированного бетона (FRC).
- Применение армированного фиброволокном бетона в дорожных покрытиях.
- Цементные композиты, армированные волокном (FRC), и высокоэффективные композиты FRC.