Арминалният бетон - е композитен материал, съставен от цимент или хидравличен цимент, вода, груби и фини агрегати, и къси и равномерно разпределени прекъснати влакна. Влакна могат да бъдат стоманени влакна, стъклени влакна, въглеродни влакна, полимерни влакна, растителни влакна и др. Дължината обикновено варира от 3 мм до 64 мм, а диаметърът може да варира от няколко микрона до 1 мм. Кръстът - Секционната форма на влакното може да бъде кръгла, елиптична, многоъгълна, триъгълна, полумесец или квадрат, което зависи главно от използваните суровини и процеса на обработка и производство. Влакна са разделени главно на две категории: груби влакна и фини влакна. Диаметърът или еквивалентният диаметър на фините влакна обикновено е по -малък от 0,3 мм, докато диаметърът или еквивалентният диаметър на грубите влакна е по -голям или равен на 0,3 мм. SO -, наречен Еквивалентен диаметър, е кръговият диаметър, преобразуван от същия кръст - секция като кръговото влакно, тоест (4a/π) 0,5.
Обемният процент на фибри в бетон обикновено е 0,1% до 5%. Размерът на този процент на обем зависи главно от лекотата на смесване на сместа и сценария на приложението на проекта. Например, вторичните напрежения, причинени от свиване и температурни промени в бетона, обикновено се контролират и решават от ниски дози на фибри (0,1% до 0,3% по обем). Когато съдържанието на влакна надвишава 0,3%, механичната реакция на бетона на влакната ще бъде значително различна от тази на обикновения бетон без влакна, главно в товара си - капацитет на лагер след напукване. Способността на фибри бетон да абсорбира енергия след напукване се нарича „здравина“. Когато по -високи дози на фибри се добавят към бетон, в допълнение към издръжливостта след напукване, бетонът от влакна също показва щам - укрепващи характеристики. С други думи, този композитен материал може да издържи на напрежение на опън, които надвишават тези на самия обикновен бетон. В тези псевдо - пластични композити, често се наблюдават множество пукнатини и значителни характеристики на усвояване на енергия и разсейване на енергията.
Видове бетон с фибри
Американският стандарт ASTM C116/C116M дава четири вида бетон от влакна: първият е бетон от стоманени влакна (SFRC), който включва главно влакно от неръждаема стомана, алуминиево стоманено влакно и въглеродна стоманена влакна; Вторият е бетон от стъклени влакна (GFRC), който е съставен от алкално - устойчиво стъклено влакно; Третият е бетон от синтетични влакна (synfrc), а четвъртият е бетон с естествени влакна (NFRC).
Както се вижда от масата по -горе, якостта и еластичният модул на стоманените влакна са сравнително високи и не се ръжда лесно, защото е в силно алкална среда. Ефектът на свързване между него и сместа може да постигне по -ефективно механично закрепване чрез засилване на грапавостта и деформацията на повърхността.
Синтетичните влакна са главно не - метални влакна, произведени от развитието на нефтохимическата и текстилната индустрия, включително различни форми на полимери. По -долу са някои синтетични влакна, често използвани в сглобяемо бетон:
Въглеродни влакна
В сравнение със стоманени влакна, стъклени влакна, полипропиленови влакна и др., Предимството на въглеродните влакна се намира в неговите характеристики, висок модул, топлинна устойчивост, химическа стабилност в алкална среда и други корозивни химически среди; В допълнение, той има характеристиката за значително подобряване на механичните свойства.
Найлонови влакна/полиамидни влакна
Този тип фибри има добра якост на опън, висока здравина, еластично възстановяване и добра хидрофилност и е сравнително стабилна в цимент - базирана алкална среда.
Полипропилен
Това влакно има нисък еластичен модул и ниска точка на топене, така че не е подходящ за сглобяеми бетонни продукти под високо- температурна автоклавиране. Поради ниската си точка на топене обаче може да се използва за производство на огнеупорни материали или продукти с висока пожарна устойчивост. Има два вида полипропиленови влакна, използвани за армировка на бетон: монофиламенти и фибрилирани влакна (опънати влакна). Тези влакна са хидрофобни и имат голям ъгъл на контакт с вода. Следователно, те имат по -лоша връзка с бетон от хидрофилните влакна.
Поливинил алкохол
Това влакно е направено от PVA смола чрез множество процеси на високо разтягане и има висока твърдост и водоустойчивост. Състоянието на разпределение на влакната в бетонната основа може да бъде променено чрез специална обработка на повърхността. За съжаление, PVA влакното има голям коефициент на термично свиване и скоростта на свиване е до 4% при 200 градуса. Той има добра устойчивост на алкална среда и органични разтворители и има малка загуба на сила при дълга - термин ултравиолетово излъчване.
Стъклени влакна
Стъклените влакна, използвани в бетон, трябва да съдържат минимум 16% циркониев диоксид за алкално устойчивост; Други видове стъклени влакна, като Alkali - свободни влакна, не се препоръчват за използване в бетон. Стъклените влакна имат висок модул и висока якост и имат добра връзка с бетон. Разликата между бетон, подсилен от стъклени влакна и други стоманобетон, подсилен от влакна, е съдържанието на влакна; Първият има процент на обем на влакната от 4% до 6%, докато вторият или друг процент на обема на влакната е около 0,1% до 1%. За да постигне високо съдържание на стъклени влакна, бетонният състав се нуждае от високо съдържание на цимент, фин агрегат и почти никаква груба агрегация.
Ролята на фибрите в бетона
Quasi - Статично натоварване и реакция на удара
Влакните могат ефективно да подобрят механичните свойства. Тестовете за удари с удари на удара показват, че силата на удара на бетона на полипропиленови влакна със съдържание на обем от 0,1% до 0,2% е по -висока от тази на обикновения бетон както в началния етап на напукване, така и в крайния етап на счупване. Понастоящем няма единен стандартен метод за изпитване за определяне на якостта на натиск на бетона на влакната, но съответните проучвания показват, че аксиалната якост на натиск на бетона на влакната е с 85% до 100% по -висока от тази на обикновения бетон; По -нататъшни проучвания показват, че при ударни натоварвания влакната няма очевидна пикова пластичност в късния период на сгъстяване, което е главно защото бетонните фрагменти не са свързани с влакната. Въпреки че резултатите от теста показват, че коефициентът на удар от бетон от стоманени влакна е бетон от полимерни влакна не се различава от обикновения бетон, с коефициент на удар около 1,5. В допълнение, резултатите показват, че три - размерени стоманени влакна имат по -очевиден коефициент на динамично въздействие от две - размерени стоманени влакна; Въпреки това, якостта на опън при динамични натоварвания и остатъчната якост на огъване след напукване са значително подобрени.
Изпълнението на влакната в бетон при ударни натоварвания зависи до голяма степен от свързването между влакната и бетона при преместване с високи скорости на развитие на пукнатини. Проучванията показват, че с увеличаване на скоростта на натоварване бетонът от стоманени влакна има висока устойчивост на разработване на пукнатини, в сравнение с някои бетонни образци с полипропиленови влакна, но последният може бързо да настигне първия; Спекулира се, че това е главно защото самите полипропиленови влакна са по -чувствителни към скоростта на деформация от стоманените влакна.
Контрол на пукнатините на свиване
Добре известно е, че влакната могат значително да повлияят на свободното свиване и други свързани ранни - възрастови свойства на цимент - композити. Проучванията показват, че използването на полиетиленови влакна с обемния процент от около 1% може да намали свободното пластмасово свиване на бетона с цели 30%. В допълнение към свободното свиване, се използват и различни техники за изследване на ефектите на влакната върху ограниченото свиване на бетона. Добавянето на влакна се използва главно за промяна на ширината и дължината на пукнатините на свиване в бетон в ограничена среда. Съответните изводи за изследвания са приблизително, както следва.
1. Материалът на влакната и тип оказват голямо влияние върху пукнатините на свиване. За същия обем съдържание на фибри, стъклените влакна са най -ефективни при инхибиране на растежа на пукнатините, последвано от синтетични влакна.
2. За дадена фракция на обема на влакната и тип влакна, по -дълги, по -малки - влакна с диаметър са по -ефективни от по -късите, по -дебели влакна; Влакна с по -голяма степен на геометрична деформация на повърхността са по -ефективни от недеформираните влакна.
3. Що се отнася до растителните влакна, покритите или неограничените влакна са ефективни само когато процентът на обема е над 0,3%.
Водоустойчив и издръжлив
Сглобяемите бетонни компоненти са склонни към разграждане поради атака на сярна киселина, размразяват цикли на замръзване -, алкални - реакции на силициев диоксид и корозия на стоманените пръти. Във всички тези случаи проникването на вода играе решаваща роля. Издръжливостта на сглобяемите бетонни продукти зависи преди всичко от скоростта на проникване/проникване на вода. Резултатите показват, че проницаемостта на водата от своя страна зависи от пукнатините в бетона, а увеличаването на ширината на бетонните пукнатини ще доведе до по -голяма пропускливост на водата. Укрепването на влакната подобрява бетонната устойчивост на напукване, увеличава грапавостта на повърхността на пукнатината и насърчава развитието на множество пукнатини, което значително намалява бетонната пропускливост. Що се отнася до стреса и стреса -, индуцирано от бетонни пукнатини, резултатите показват, че пукнатините в обикновения бетон значително увеличават неговата пропускливост, докато пропускливостта на влакната - подсилен бетон е значително по -нисък от този на обикновения бетон. Що се отнася до това как влакната подобряват водоустойчивостта, проучванията показват, че микропорите в обикновения бетон се променят на нанопори поради добавянето на влакна.
Корозията на арматурата в сглобяемия бетон е важен проблем. Замърсяването с хлорид в бетон е основен фактор, а механизмите и процесите, чрез които корозира стоманата, са добре разбрани. За съжаление, пукнатините в бетона позволяват на хлоридни йони и други корозивни химикали да влизат по -лесно, като по този начин се насърчават по -нататъшното корозия. Хлоридните йони се дифундират предимно чрез проникване на капилярната вода, докато дифузията на хлорид зависи основно от проницаемостта на водата.
