Впервые железобетон был изобретён французским садовником Джозефом Моньером в 1849 году. И это изобретение позвонило упрочить бетон среди других строительных материалов настолько, что многие здания из фибробетона стоят по сей день.
Фибробетон сам по себе - это сложно. Армирующий материал должен обладать рядом выдающихся качеств для того, чтобы иметь право стать впоследствии фибробетоном. Вот только ряд его характеристик с приставкой "отличная":
- термическая совместимость
- прочность на растяжение
- связующие качества
- прочность на изгиб
Для армирования требуется гладкая передача нагрузки от бетона к поверхности раздела между бетоном и армирующим материалом, а затем к арматурному материалу. Таким образом, бетон и армированный материал должны иметь одинаковое напряжение.
Железобетон
Железобетон стал первым упрочнённым бетоном в истории. Стальные стержни укрепляются в бетон. Штанги имеют шероховатую гофрированную поверхность, что позволяет лучше склеивать стальные арматуры, благодаря чему бетон приобретает дополнительную прочность на растяжение. Прочность на сжатие, изгиб также показывают заметное улучшение характеристики теплового расширения стальных арматур и бетона должны соответствовать. Арматура должна иметь поперечное сечение, равное 1% для плит и балок, это может быть 6% в случае колонн. Бетон имеет щелочную природу, это создает пассивирующую пленку вокруг стержней, тем самым защищая ее от коррозии. Эта пассивирующая пленка не будет образовываться в нейтральном или кислом состоянии. Карбонирование бетона происходит вместе с поглощением хлорида, что приводит к разрушению стальной арматуры.
Сравнивая растягивающую способность стальных стержней и бетона + стальные арматуры, железобетон можно назвать армированным (растяжимость стержней меньше, чем бетон + бар), он более армирован (растягивающая способность стали больше, чем бетон + стальное растяжение Прочность усиливается, но без предварительного предупреждения и под усиленными отказами, но предупреждает об деформации до того, как она не срабатывает. Поэтому лучше рассмотреть армированный бетон.
Фибробетон
Конструкционный материал постоянно развивался. Спрос на высокопрочный, нетрескающийся, стойкий и более легкий бетон привел к развитию волокнистого железобетона. Сегодня используемые волокна представляют собой сталь, нейлон, асбест, стекло, углерод, сизаль, джут, койер, полипропилен, кенаф.
История фибробетона
Практика добавления некоторых волокон к строительным материалам относится к древним временам. Когда конский волос, соломинки были использованы для укрепления кирпичей. В 1911 году Портер обнаружил, что волокно можно использовать в бетоне. В начале 1900 года было использовано асбестовое волокно. В 1950 году волокнистый железобетон стал представлять интерес, так как был обнаружен асбест, представляющий собой риск для здоровья. В 1963 году Ромуальди и Бэтсон опубликовали свою классическую работу по FRC. С тех пор не было оглядки, в бетоне использовались стекло, сталь, полипропиленовое волокно.
Необходимость фибробетона
Использование бетона в качестве конструкционного материала в определенной степени ограничивается такими недостатками, как хрупкость, низкая прочность на растяжение и низкая устойчивость к ударопрочности, усталости, низкой пластичности и низкой прочности. Он также очень ограничен для получения динамических нагрузок, вызванных взрывами.
Хрупкость компенсируется в структурном элементе введением армирующей (или) предварительно напряженной стали в зоне растяжения. Однако это не улучшает основное свойство бетона. Это всего лишь метод использования двух материалов для требуемой производительности. Основная проблема низкой прочности на растяжение и требований высокой прочности все еще сохраняется, и ее необходимо улучшить с помощью различных типов армирующих материалов. Дальнейший бетон также недостаточен в пластичности, устойчивости к усталости и ударам. Важность предоставления необходимых количеств в бетоне возрастает с его разнообразными и сложными применениями в сборных и сборных строительных элементах. Разработка требуемых характеристик бетона позволит решить проблемы инженеров-конструкторов путем добавления волокон и добавок.
Роль волокон, по существу, заключается в том, чтобы задерживать любые продвигающиеся трещины, применяя силу пробивки на концах стоек, тем самым замедляя их распространение по матрице. Таким образом, конечная трещинная деформация композита увеличивается во много раз больше, чем у ненакрепленной матрицы. Для таких целей могут использоваться такие присадки, как летучая зола, кремнезем, гранулированный доменный шлак и метакаолин.
Однако добавление волокон и минеральных добавок имеет определенные проблемы, связанные с перемешиванием, поскольку волокна имеют тенденцию к образованию шариков, а способность к обработке имеет тенденцию к уменьшению во время смешивания.
Поведение волокна в бетоне
Волокна способствуют уменьшению кровоточивости в свежем бетоне и делают бетон более непроницаемым на закаленной стадии. Вклад определенного процента волокон в бетон в сторону прочности на изгиб меньше по сравнению с прочностью, предоставляемой арматурой. Самое главное, волокно ограничивает рост трещины под нагрузкой, тем самым останавливая конечное растрескивание. Неметаллические волокна, такие как стекловолокно, устойчивое к щелочам, и синтетические волокна обеспечивают устойчивость к химическим веществам. Армирующая способность волокна основывается на длине волокна, диаметре волокна, процентном содержании волокна и состоянии смешивания, ориентации волокон и соотношении сторон. Соотношение сторон - отношение длины волокна к его диаметру, которое играет важную роль в процессе армирования.
ТИПЫ ВОЛОКНА
Асбестовое волокно
Одну из разновидностей фибробетона производят из натурального минерального волокна. Асбестовое волокно демонстрирует очень хорошую устойчивость к нагреву, электрическим, химическим повреждениям и возгоранию. Он имеет среднюю прочность на растяжение. Поэтому он стал очень популярным в конце 19 века. Асбест представляет собой комбинацию из шести природных силикатов. Они были первоначально использованы в строительстве изоляции изоляции для горячей пластины отверждения. Требуется больше воды, когда асбестовое волокно смешивается с цементом из-за высокой абсорбции. Но позже было обнаружено, что асбест был канцерогенным по своей природе, поэтому очень вероятно для здоровья человека, что он был полностью запрещен.
Углеродное волокно
Углеродное волокно улучшает эластичность и дает хорошую прочность на растяжение. Они образуются при окислении полиакронитрильных волокон. После окисления проводят термический пиролиз с получением углеродных волокон. Они обладают высокой эластичностью и хорошей прочностью на растяжение. С помощью этого волокна производится руль руля.
Арамидное волокно
Это синтетическое волокно. Как называют это ароматический полиамид. Арамидное волокно является другим усиливающим материалом, который можно использовать. Они образуются при взаимодействии аминогруппы и галогенидной группы карбоновой кислоты. Это волокно коммерчески известно как технора, кевлар, номекс. Кевлар первоначально использовался в качестве композиционного материала для изготовления воздушной рамы коммерческого самолета, поскольку они представляют собой очень легкий и высокопрочный материал. В этих волокнах все цепные молекулы ориентированы вдоль оси волокна, поэтому высокая прочность химической связи приводит к ее высокой прочности. Это было впервые обнаружено DuPont. Они были превосходной заменой для асбеста.
Металлические волокна
Они производятся путем нагревания металла до его испарения, а затем осаждения его при очень высоком давлении на пленку из полистирола. Металлическое волокно обычно является алюминированной нейлоновой нитью. Металлическое волокно - это комбинация пластика и металла. Их также можно извлечь из стальной ваты. Металлические волокна представляют собой волокна углеродистой стали или волокна из нержавеющей стали.
Полипропилен, полиэтилен, нейлоновая нить
Они показывают высокую щелочную резистивность и кислотостойкость. Полипропилен представляет собой полимер полиолефина. Полипропиленовое волокно в форме фибриллированных пленочных волокон демонстрирует отличное сцепление с матрицей, поскольку матрица может легко входить в эту фибриллу, что обеспечивает хорошую ударопрочность. Нейлон и полипропилен имеют очень высокую прочность на растяжение 561,0 - 867,0 Н / мм2. Они могут использоваться там, где требуется высокое поглощение энергии, поскольку их высокое удлинение (15-25%) поглощает больше энергии. Низкий модуль этого волокна уменьшает усиливающее свойство. Они широко используются в свайном кожухе, не нагружающем коррозионную стойкость элементе, блоке плавающей установки облицовки, ингибиторе растрескивания трещин. Это очень хороший заменитель стальной арматуры в аспекте транспортировки и обработки в случае сборных элементов, поскольку при использовании пластмассового волокна уменьшается размер (образуется более тонкая секция) и повышается сопротивление трещинообразованию, что экономит материал, транспортировку и монтаж.
Стекловолокно
Стеклянный цемент состоит из 4 - 4,5% по объему стекловолокна, смешанного с цементным или цементно-песчаным раствором. Этот армированный стеклом цементный раствор используется для изготовления бетонных изделий толщиной от 3 до 12 мм. Способы производства отличаются и включают распыление, литье, прядение, экструзию и прессование. Каждый метод придает конечным продуктам различные характеристики. Напыление распылением представляет собой очень подходящий и, безусловно, наиболее разработанный метод обработки. В простейшей форме обработки распылением одновременные спреи цементно-растворной суспензии цемента и измельченного стекловолокна осаждаются из двойного распылителя в подходящую форму или на соответствующую форму. Раствор суспензии подается в пистолет-распылитель из дозирующей насосной установки и распыляется сжатым воздухом. Стекловолокно подается в измельчитель и питатель, который установлен на одном и том же узле пистолета. Волокна изготавливаются из стеклянных карьеров. Стеклянные карьерные продукты плавятся в печи, а затем из процесса втулки получают волокнистые нити. Они лучше всего подходят для применения в качестве ремонта строительных материалов для восстановления старых зданий наследия и архитектурных приложений.
Натуральное волокно
Натуральное волокно - это древесное волокно, состоящее из бамбука и т. д., Фруктовое волокно (койр), волокно стебля, то есть джут, кенаф, сан, лен и т. Д., И листовое волокно, как хенкуин, сизаль, кокос. Естественным преимуществом является экономичное и энергоэффективное производство этого волокна. Но они обладают высокой водопоглощаемостью, низкой щелочестойкостью, склонны к атакам насекомых и грибов и имеют низкий модуль упругости, что делает его сдерживающим фактором для использования в бетоне.
Волокна сизаля извлекаются из листьев агавы сизалана. Он состоит из пектина, лигнина и гемицеллюлозы. Они сильны, но склонны к щелочной атаке. Древесное волокно или целлюлозное волокно - самая популярная из используемых натуральных волокон в бетоне. Высокий модуль упругости, предел прочности при растяжении и доступность являются основным преимуществом. Древесное волокно извлекается из древесины с помощью процесса, называемого варкой.
Древесное волокно содержит целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Лигнин снижает прочность волокна, поэтому для удаления лигнина используется химический процесс варки целлюлозы, называемый крафт-сульфатом или сульфатом. Очень низкое щелочеустойчивое свойство древесного волокна может быть улучшено путем использования процессов, которые будут ограничивать дезинтеграцию волокна в щелочной среде.
