¿Hablar sobre las propiedades y aplicaciones del hormigón con fibras de acero?
El hormigón con fibra de acero es un nuevo tipo de material de construcción compuesto. Sus propiedades físicas y mecánicas son mejores que las del hormigón ordinario. Al introducir la teoría básica del hormigón armado con fibra de acero, la aplicación del hormigón con fibra de acero en muchos campos. Se explica la aplicación de la ingeniería.
El hormigón con fibras de acero es un nuevo tipo de material compuesto que se puede moldear y moldear por pulverización mezclando una cantidad adecuada de fibras cortas de acero con hormigón ordinario. Es un material compuesto de excelentes prestaciones y amplia aplicación desarrollado en los últimos años. Las fibras de acero mezcladas son fibras cortas procesadas a partir de materiales de acero. Las más utilizadas incluyen: fibras de acero cortadas, fibras de acero cortadas, fibras de acero fresadas, fibras de acero fundidas, etc. Las fibras de acero en el hormigón limitan principalmente la expansión de las grietas del hormigón, por lo que su resistencia a la tracción, flexión y corte mejoran significativamente en comparación con el hormigón ordinario, y su resistencia al impacto, resistencia a la fatiga, tenacidad posterior a la fisura y durabilidad del hormigón mejoran enormemente. Originariamente era un material quebradizo, pasa a ser un material compuesto con determinadas propiedades plásticas.
1. Teoría básica del hormigón armado con fibras de acero
(1) Teoría de la mecánica compuesta
La teoría de la mecánica compuesta se basa en la teoría de los materiales compuestos de fibra continua. , combinado con Está formado por las características de distribución de las fibras de acero en el hormigón. Esta teoría trata los materiales compuestos como materiales compuestos de dos fases con las fibras como una fase y la matriz como la otra fase.
(2) Teoría del espaciamiento de fibras. La teoría del espaciado de las fibras, también conocida como teoría de la resistencia al agrietamiento de las fibras, fue propuesta por J.P. Romualdi y J.B. Batson en 1963. Esta teoría explica el efecto restrictivo de las fibras sobre la aparición y desarrollo de grietas basándose en la teoría de la mecánica de fractura elástica lineal. Se cree que para mejorar la resistencia a la tracción del hormigón, un material frágil con defectos internos, es necesario reducirla. el tamaño de los defectos internos tanto como sea posible y mejorar la tenacidad Para reducir el factor de intensidad de tensión en la punta de la grieta y reducir la concentración de tensión en la punta de la grieta, se utilizan fibras para conectar las grietas cuando se tensan, las fibras que atraviesan las grietas. transfiera la carga a las superficies superior e inferior de las grietas, de modo que el material en las grietas aún pueda continuar soportando la carga. De esta manera, debido a la aparición de grietas, la concentración de tensión en el borde del agujero se relaja. Cuanto mayor es el número de fibras que unen la grieta, cuanto menor es el espaciamiento de las fibras, mayor es la concentración de tensión en la punta de la grieta relajada y mayor es el campo de tensión inversa generado en la punta de la grieta. están densamente distribuidas en las grietas, la concentración de tensión desaparecerá, lo que indica aún más el efecto de resistencia a las grietas de las fibras, es decir, en el proceso de formación de la estructura del material compuesto y daño por tensión, mejora efectivamente la resistencia al inicio de grietas y la tensión antes y después. Se destaca el material compuesto. Capacidad ampliada para lograr el propósito de refuerzo de fibra de acero y endurecimiento del hormigón.
(3) Teoría del retraso de corte de la transferencia de tensiones en la interfaz. La estructura de la matriz de cemento alrededor de las fibras de acero en el hormigón con fibras de acero es diferente de su propia estructura, es decir, existe una capa de interfaz entre las fibras de acero y la matriz. El rendimiento del hormigón con fibras de acero depende principalmente de las propiedades de la matriz del hormigón, el contenido de fibras de acero y las propiedades de interfaz entre ellas. Se supone que la interfaz es una capa delgada con un espesor insignificante pero con ciertas propiedades mecánicas. Cuando una carga actúa sobre el hormigón con fibras de acero, la carga generalmente se aplica primero a la matriz de baja elasticidad y luego parte de la carga se transfiere a las fibras con un módulo elástico alto a través de la interfaz fibra-matriz, de modo que las fibras y el La matriz soporta conjuntamente la carga.
2. Aplicación del hormigón con fibra de acero
Como nuevo tipo de material compuesto, el hormigón con fibra de acero tiene una excelente resistencia a la tracción, resistencia a la flexión, resistencia al agrietamiento, resistencia al impacto, resistencia a la fatiga, alta. La dureza y otras propiedades físicas y mecánicas se han utilizado ampliamente en proyectos de construcción, proyectos de conservación de agua, proyectos de carreteras y puentes, proyectos de pavimentos de carreteras y aeropuertos, ferrocarriles, proyectos de tuberías, proyectos de vías navegables interiores, proyectos antidisturbios, proyectos de mantenimiento y refuerzo. etc. Campos profesionales.
(1) Proyectos de conservación de agua
El hormigón con fibra de acero se utiliza ampliamente en proyectos de conservación de agua. Se utiliza principalmente en partes afectadas por flujos de agua a alta velocidad y tensiones complejas, como. aliviaderos, pozos de drenaje, drenajes de presión, cubetas amortiguadoras, pisos de compuertas y compuertas, esclusas de barcos, acueductos, paneles antifiltración de presas y protección de taludes, etc. Estas piezas tienen requisitos relativamente altos en cuanto a la resistencia a la tracción, la resistencia al corte y la resistencia al agrietamiento del material de concreto en sí, y también aprovechan al máximo las ventajas del concreto con fibra de acero. Ejemplos de aplicaciones en proyectos reales en mi país incluyen: el Proyecto de las Tres Gargantas, el Proyecto de Conservación del Agua de Xiaolangdi, el Pozo de Fondo de Drenaje de Arena y Descarga de Agua de Sanmenxia, y otros proyectos. Los proyectos anteriores han logrado resultados relativamente satisfactorios y buenos beneficios económicos.
(2) Proyectos de construcción.
La influencia del hormigón de fibra de acero en proyectos de construcción se está volviendo cada vez más generalizada y generalmente se utiliza en proyectos de construcción de viviendas, proyectos de pilotes prefabricados, nodos de marcos, proyectos de impermeabilización de techos, proyectos de impermeabilización subterránea y otros campos de la ingeniería. Por ejemplo, el uso de hormigón de fibra de acero en juntas de marcos sísmicos puede reemplazar los estribos para cumplir con los requisitos de resistencia, ductilidad, consumo de energía, etc. de la junta, y también puede proporcionar una función similar a los estribos para sujetar el concreto y resolver el problema de extrusión de acero en el área del nodo y hacer que el concreto Problemas de construcción que son difíciles de verter; el concreto de fibra de acero también tiene buena resistencia al agrietamiento, lo que puede hacer que los componentes en la etapa elástica sin agrietarse bajo cargas estándar y sin redistribución de tensión sean pretensados autoimpermeables; casas hechas de hormigón con fibra de acero El panel no solo mejora la resistencia a las grietas de los paneles de techo pretensados autoimpermeables, sino que también reduce la relación de refuerzo de las barras pretensadas longitudinales y mejora la durabilidad de la estructura. Ejemplos de la aplicación de hormigón con fibra de acero en la construcción incluyen: el edificio Fuzhou Dongfang, el edificio del complejo de la estación del centro de emergencia de Shenyang, el hospital de medicina tradicional china Jiangsu Danyang, el edificio de oficinas de Liaoyang Food Company y otros proyectos.
(3) Ingeniería de carreteras y puentes. El hormigón de fibra de acero se utiliza ampliamente en la ingeniería de carreteras y puentes, incluidos proyectos de nueva construcción y reparación, como pavimentos, puentes y pistas de aeropuertos. El hormigón de fibra de acero tiene mejor tenacidad, resistencia al impacto y resistencia a la fatiga que el hormigón ordinario. Puede reducir el espesor de la capa superficial, alargar el espacio entre las juntas de expansión, mejorar el rendimiento, reducir los costos de mantenimiento y extender la vida útil. La capa superficial se puede reducir entre un 30 y un 50 % en comparación con el hormigón ordinario, la distancia entre las juntas de dilatación en las carreteras puede alcanzar entre 30 y 100 m, y la distancia entre las juntas de dilatación en las pistas de aeropuertos puede alcanzar los 30 m. Cuando se utiliza para reparar pavimentos y plataformas de puentes, el espesor de la cubierta es de sólo 3-5 cm. Los proyectos reales incluyen: el paso elevado de la carretera de circunvalación Este-Oeste de Beijing, la autopista Shanghai-Hangzhou, la autopista Chengdu-Chongqing, el puente Dazu Zhuxi, el puente Guangzhou Jiefang y otros proyectos, se ha utilizado hormigón de fibra de acero para resolver problemas de ingeniería, con buenos resultados y beneficios económicos significativos. .
(4) Ingeniería ferroviaria. En la ingeniería ferroviaria, el hormigón de fibra de acero se utiliza principalmente en traviesas de ferrocarril de hormigón de fibra de acero pretensado, traviesas de ferrocarril de doble bloque y capas protectoras impermeables de cubiertas de puentes ferroviarios para reparaciones de emergencia. Los proyectos ferroviarios soportan cargas mayores, velocidades más altas y decenas de miles de vibraciones, por lo que el hormigón debe tener mayor resistencia, mayor resistencia al impacto y mayor plasticidad. Esto aprovecha la resistencia al impacto y la buena plasticidad del hormigón con fibras de acero. Los proyectos completados incluyen: Proyecto de mantenimiento de la línea Changda del ferrocarril Shenyang, Proyecto de tendido ferroviario Qiangui de la Oficina ferroviaria de Liuzhou, Proyecto del túnel ferroviario Nankun y Túnel de montaña de la silla ferroviaria Xi'an Ankang y otros proyectos de ingeniería de suelos. La aplicación de hormigón con fibras de acero reduce enormemente la carga de trabajo de mantenimiento y aumenta la vida útil de las líneas, con buenos resultados.
(5) Ingeniería portuaria y marítima. El uso de hormigón con fibras de acero en ingeniería marina se debe principalmente al problema de corrosión del hormigón con fibras de acero, por lo que se necesita más investigación, pero la experiencia en Japón y Noruega es alentadora. Japan Steel Club utiliza hormigón de fibra de acero como capa anticorrosión de los pilotes de tubos de acero. Después de estar sumergido en agua de mar durante 10 años, el hormigón de fibra de acero tiene una buena anticorrosión y la superficie de los tubos de acero no tiene corrosión y aún tiene un brillo metálico. . Noruega utiliza hormigón de fibra de acero para el revestimiento del túnel del gasoducto submarino del Mar del Norte, el soporte del depósito submarino de desechos nucleares de la central nuclear de Forsmark, el sellado de orificios de tuberías pretensadas postensadas en la plataforma marina y la reparación de Las piezas de hormigón del muelle están corroídas por el agua de mar. El hormigón de fibra de acero también se utiliza en el proyecto de vigas de vía de la terminal portuaria de Shichou en Jiangsu, mi país.
Además de los campos mencionados anteriormente, existen muchos ejemplos de aplicaciones de hormigón con fibras de acero, como la fabricación de pisos de plantas industriales y almacenes con trabajos pesados, estructuras de almacenamiento de agua de paredes delgadas, paneles prefabricados, tubos centrífugos, pozos de aguas residuales, Reparación, refuerzo y refuerzo sísmico de piscinas, hormigón refractario y materiales refractarios, estructuras resistentes a explosiones, edificaciones y estructuras diversas, etc.
3. Conclusión
El hormigón con fibra de acero tiene ventajas que el hormigón ordinario no tiene y tiene buenos beneficios económicos. Se utiliza en pisos de edificios civiles, pavimentos de carreteras y proyectos prefabricados de conservación de agua. Las perspectivas de aplicación en terminales portuarias, pistas y plataformas de aeropuertos, puentes, túneles y estructuras diversas serán muy amplias.
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