Pluoštas - sustiprintas betonas (FRC) yra sudėtinė medžiaga, sudaryta iš cemento arba hidraulinio cemento, vandens, šiurkščiavilnių ir smulkių agregatų, ir trumpų ir tolygiai paskirstytų nepertraukiamų pluoštų. Pluoštai gali būti plieniniai pluoštai, stiklo pluoštai, anglies pluoštai, polimerų pluoštai, augalų pluoštai ir kt. Kryžius - pluošto segmentinė forma gali būti apskrito, elipsės, daugiakampio, trikampio, pusmėnulio ar kvadrato, o tai daugiausia priklauso nuo naudojamų žaliavų ir perdirbimo bei gamybos proceso. Pluoštai daugiausia yra suskirstyti į dvi kategorijas: šiurkščiavilnių pluoštus ir smulkius pluoštus. Dusbos pluošto skersmuo arba ekvivalentas yra mažesnis nei 0,3 mm, o šiurkščiavilnių pluošto skersmuo arba ekvivalentas yra didesnis arba lygus 0,3 mm. SO -, vadinamas lygiaverčiu skersmeniu, yra apskrito skersmuo, paverčiamas iš to paties kryžiaus - sekcijos srities kaip ir apskrito pluoštas, tai yra (4a/π) 0,5.
Pluošto tūrio procentas betone paprastai yra nuo 0,1% iki 5%. Šio tūrio procento dydis daugiausia priklauso nuo mišinio sumaišymo lengvumo ir projekto taikymo scenarijaus. Pavyzdžiui, antriniai įtempiai, atsirandantys dėl susitraukimo ir betono temperatūros pokyčių, paprastai kontroliuojami ir išskiriami mažomis pluošto dozėmis (nuo 0,1% iki 0,3% pagal tūrį). Kai pluošto kiekis viršys 0,3%, mechaninis pluošto betono atsakas žymiai skirsis nuo įprasto betono be pluošto, daugiausia jo apkrovoje - laikymo pajėgume po įtrūkimo. Pluošto betono gebėjimas absorbuoti energiją po įtrūkimo vadinamas „kietumu“. Kai prie betono pridedamos didesnės pluošto dozės, be kietumo po įtrūkimo, pluošto betonas taip pat rodo deformaciją - stiprinančiosios charakteristikos. Kitaip tariant, ši kompozicinė medžiaga gali atlaikyti tempimo įtempius, viršijančius paties paprasto betono. Šiose pseudo - kalimo kompozituose dažnai pastebimos keli įtrūkimai ir didelės energijos absorbcijos ir energijos išsklaidymo charakteristikos.
Pluošto tipų gelžbetonio tipai
Amerikos standartas ASTM C116/C116M suteikia keturių tipų pluošto betoną: pirmasis yra plieno pluošto betonas (SFRC), kuriame daugiausia įeina nerūdijančio plieno pluoštas, lydinio plieno pluoštas ir anglies plieno pluoštas; Antrasis yra stiklo pluošto betonas (GFRC), kurį sudaro „Alkali -“ atsparus stiklo pluoštas; Trečiasis yra sintetinis pluošto betonas (sinfrc), o ketvirtasis yra natūralus pluošto betonas (NFRC).
Kaip matyti iš aukščiau esančios lentelės, plieno pluošto stiprumas ir elastinis modulis yra gana aukštas, ir nėra lengva rūdyti, nes jis yra labai šarminėje aplinkoje. Ryšio poveikis tarp jo ir mišinio gali pasiekti efektyvesnį mechaninį įtvirtinimą, padidindamas paviršiaus šiurkštumą ir deformaciją.
Sintetiniai pluoštai daugiausia yra ne - metaliniai pluoštai, kuriuos sukuria naftos chemijos ir tekstilės pramonės, įskaitant įvairias polimerų formas. Toliau pateikiami kai kurie sintetiniai pluoštai, dažniausiai naudojami išimtiniame betone:
Anglies pluoštas
Palyginti su plieniniu pluoštu, stiklo pluoštu, polipropileno pluoštu ir kt., Anglies pluošto pranašumas yra jo savybės, aukštas modulis, atsparumas šilumai, cheminis stabilumas šarminėje aplinkoje ir kitoje korozinėje cheminėje aplinkoje; Be to, jis turi savybę žymiai pagerinti mechanines savybes.
Nailono pluošto/poliamido pluoštas
Šio tipo pluoštas turi gerą tempimo stiprumą, aukštą tvirtumą, elastinį atsigavimą ir gerą hidrofiliškumą, ir yra gana stabilus cemente - šarminės aplinkos.
Polipropilenas
Šis pluoštas turi žemą elastinį modulį ir žemą lydymosi tašką, todėl jis netinka išimtiniams betoniniams produktams, esant aukštai - temperatūros autoklavijai. Tačiau dėl mažo lydymosi taško jis gali būti naudojamas gaminant ugniai atsparias medžiagas ar produktus, turinčius didelį atsparumą ugniai. Yra dviejų tipų polipropileno pluoštai, naudojami betoniniam armatūrai: monofilamentams ir virpinti pluoštai (ištempti pluoštai). Šie pluoštai yra hidrofobiniai ir turi didelį kontaktinį kampą su vandeniu. Todėl jie turi prastesnį ryšį su betonu nei hidrofiliniai pluoštai.
Polivinilo alkoholio pluoštas
Šis pluoštas yra pagamintas iš PVA dervos, atliekant kelis aukšto tempimo procesus ir pasižymi dideliu atsparumu ir vandeniui. Pluošto pasiskirstymo būseną betoninėje bazėje galima pakeisti specialiu paviršiaus apdorojimu. Deja, PVA pluoštas turi didelį šiluminio susitraukimo koeficientą, o jo susitraukimo greitis siekia net 4%, esant 200 laipsnių. Jis turi gerą atsparumą šarminei aplinkai ir organiniams tirpikliams, o ilgą - ultravioletinės spinduliuotės terminą.
Stiklo pluoštas
Stiklo pluošte, naudojamame betone, turi būti mažiausiai 16% cirkonio dioksidas, skirtas atsparumui šarmėms; Kiti stiklo pluošto tipai, tokie kaip „Alkali -“ laisvas pluoštas, nerekomenduojami naudoti betone. Stiklo pluoštas turi aukštą modulį ir didelį stiprumą, jis turi gerą ryšį su betonu. Skirtumas tarp stiklo pluošto gelžbetonio ir kito pluošto sustiprinto betono yra pluošto kiekis; Pirmojo pluošto tūrio procentas yra nuo 4% iki 6%, o antrasis ar kitas pluošto tūrio procentas yra nuo 0,1% iki 1%. Norint pasiekti didelį stiklo pluošto kiekį, betoninei kompozicijai reikia didelio cemento, smulkaus užpildo ir beveik šiurkščios agregato kiekio.
Pluošto vaidmuo betone
Kvazi - statinis apkrova ir smūgio atsakas
Pluoštai gali efektyviai pagerinti mechanines savybes. Poveikio kritimo plaktuko testai rodo, kad polipropileno pluošto betono, kurio tūrio kiekis yra nuo 0,1% iki 0,2%, smūgio stipris yra didesnis nei įprasto betono tiek pradiniame krekingo, tiek galutiniame lūžio etape. Šiuo metu nėra vieningo standartinio bandymo metodo, skirto pluošto betono gniuždomojo stiprumo nustatymui, tačiau atitinkami tyrimai parodė, kad pluošto betono ašinis gniuždymo stipris yra nuo 85% iki 100% didesnis nei įprasto betono; Tolesni tyrimai parodė, kad esant smūgio apkrovoms, pluošto betonui nėra akivaizdaus didžiausio lankstumo vėlyvojo suspaudimo laikotarpiu, tai daugiausia todėl, kad betono fragmentai nėra sujungti su pluoštais. Nors bandymo rezultatai rodo, kad plieno pluošto betono poveikio koeficientas yra polimero pluošto betonas, nesiskiria nuo įprasto betono, o smūgio koeficientas yra apie 1,5. Be to, rezultatai rodo, kad trys - matmenų deformuoti plieno pluoštai turi akivaizdesnį dinaminio smūgio koeficientą nei du - matmenų deformuoti plieno pluoštai; Tačiau žymiai pagerėjo tempimo stipris esant dinaminėms apkrovoms ir likusio lenkimo stiprumui po įtrūkimo.
Pluoštų betono veikimas, esant smūgio apkrovoms, daugiausia priklauso nuo pluošto ir betono, esančio poslinkiuose, su dideliu įtrūkimų vystymosi greičiu. Tyrimai parodė, kad didėjant apkrovos greičiui, plieno pluošto betonas turi didelį atsparumą įtrūkimų vystymuisi, palyginti su kai kuriais betono bandiniais su polipropileno skaidulomis, tačiau pastarasis gali greitai pasivyti pirmąjį; Spėliojama, kad taip yra daugiausia todėl, kad patys polipropileno skaidulos yra jautresnės deformacijų greičiui nei plieno skaidulos.
Susitraukiančių įtrūkimų kontrolė
Gerai žinoma, kad pluoštai gali reikšmingai paveikti laisvą susitraukimą ir kitus susijusius ankstyvuosius - cemento amžiaus savybes - pagrindu pagamintų kompozitų. Tyrimai parodė, kad polietileno skaidulų, kurių tūrio procentas yra maždaug 1%, naudojimas gali sumažinti laisvą betono plastikinį susitraukimą net 30%. Be laisvo susitraukimo, pluoštų poveikiui tirti taip pat naudojami įvairūs metodai suvaržytu betono susitraukimu. Pluoštų pridėjimas daugiausia naudojamas keičiant susitraukimo įtrūkimų plotį ir ilgį betone suvaržytoje aplinkoje. Atitinkamos tyrimų išvados yra maždaug tokios.
1. Fibero medžiaga ir tipas daro didelę įtaką susitraukimo įtrūkimams. Tuo pačiu pluošto kiekio tūriu stiklo pluoštas yra veiksmingiausias slopinant įtrūkimų augimą, po to - sintetinis pluoštas.
2. Tam tikros pluošto tūrio frakcijai ir pluošto tipui ilgesnis, mažesnis - skersmens pluoštai yra veiksmingesni nei trumpesni, storesni pluoštai; Pluoštai, turintys didesnį geometrinės deformacijos laipsnį paviršiuje, yra veiksmingesnės nei nedeformuotos pluošto.
3. Kalbant apie augalų pluoštus, padengti arba nepadengti pluoštai yra veiksmingi tik tada, kai tūrio procentas yra didesnis nei 0,3%.
Neperšlampamas ir patvarus
Prekybos betoniniai komponentai yra linkę į skilimą dėl sieros rūgšties priepuolio, atšildymo - užšaldymo ciklai, šarminiai - silicio dioksido reakcijos ir plieninių strypų korozija. Visais šiais atvejais vandens įsiskverbimas vaidina lemiamą vaidmenį. Iškirpimo betono produktų patvarumas pirmiausia priklauso nuo vandens įsiskverbimo/įsiskverbimo greičio. Rezultatai rodo, kad vandens pralaidumas, savo ruožtu, priklauso nuo betono įtrūkimų, o padidėjus betoninių įtrūkimų pločiui padidės vandens pralaidumas. Pluošto armatūra pagerina betoninį atsparumą įtrūkimams, padidina įtrūkimų paviršiaus šiurkštumą ir skatina daugelio įtrūkimų vystymąsi, o tai žymiai sumažina betono pralaidumą. Kalbant apie stresą ir stresą - sukeltas betono įtrūkimas, rezultatai parodė, kad įprasto betono įtrūkimai žymiai padidina jo pralaidumą, o pluošto pralaidumas - sustiprinto betono yra žymiai mažesnis nei įprasto betono. Kalbant apie tai, kaip pluoštai pagerina atsparumą vandeniui, tyrimai parodė, kad įprasto betono mikroporai keičiami į nanopores dėl pluošto pridėjimo.
Atlyginimo korozija ištikimosi betone yra reikšminga problema. Chlorido užteršimas betone yra pagrindinis veiksnys, o mechanizmai ir procesai, kuriais jis korozuoja plieną, yra gerai suprantami. Deja, betono įtrūkimai leidžia chlorido jonams ir kitoms korozinėms cheminėms medžiagoms patekti lengviau, todėl skatina tolesnę koroziją. Chlorido jonai pirmiausia išsisklaido per kapiliarinį vandens įsiskverbimą, o chlorido difuzija pirmiausia priklauso nuo vandens pralaidumo.
