강섬유보강콘크리트(SFRC)는 일반 콘크리트에 단강섬유를 적당량 첨가하여 타설, 분사할 수 있는 새로운 형태의 복합재료입니다. 최근 몇 년 동안 국내외에서 급속한 발전을 이루었습니다. 콘크리트의 낮은 인장강도, 작은 극한신율, 취성 등의 단점을 극복한 제품입니다. 인장강도, 내굴곡성, 전단저항성, 내균열성, 내피로성, 고인성 등 우수한 특성을 가지고 있습니다. 그것은 유압 공학, 도로 및 교량, 건설 및 기타 엔지니어링 분야에 적용되었습니다.

 

一．강섬유보강콘크리트 개발

 

섬유보강콘크리트(FRC)는 섬유보강콘크리트(Fiber Reinforced Concrete)의 약자입니다. 일반적으로 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트와 금속 섬유, 무기 섬유 또는 유기 섬유 강화 재료로 구성된 시멘트 기반 복합재입니다. 높은 인장강도, 높은 극한신율, 높은 내알칼리성을 지닌 짧고 미세한 섬유를 콘크리트 매트릭스에 균일하게 분산시켜 형성된 새로운 건축자재입니다. 콘크리트의 섬유는 콘크리트의 초기 균열 발생과 외력 작용에 따른 균열의 추가 확장을 제한하고 콘크리트의 낮은 인장 강도, 쉬운 균열 및 열악한 피로 저항과 같은 고유의 결함을 효과적으로 극복하고 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 불투수성, 방수성, 내한성, 콘크리트 보강재 보호 등에 사용됩니다. 섬유 강화 콘크리트, 특히 강섬유 강화 콘크리트는 우수한 성능으로 인해 실무 공학 분야의 학계 및 공학계에서 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 1907년 소련 전문가 B П. Hekpocab은 금속섬유 강화 콘크리트를 사용하기 시작했습니다. 1910년 HF Porter는 단섬유 강화 콘크리트에 관한 연구 보고서를 발표하여 매트릭스 재료를 강화하려면 단강섬유를 콘크리트에 고르게 분산시켜야 한다고 제안했습니다. 1911년 미국의 그레이엄(Graham)은 콘크리트의 강도와 안정성을 향상시키기 위해 일반 콘크리트에 강섬유를 첨가했습니다. 1940년대까지 미국, 영국, 프랑스, ​​독일, 일본 등에서는 강섬유를 이용하여 콘크리트의 내마모성과 내균열성을 향상시키는 연구와 강섬유콘크리트의 제조기술 및 섬유와 콘크리트 매트릭스 사이의 결합 강도를 향상시키기 위한 강철 섬유의 형상; 1963년 JP romualdi와 GB Batson은 강섬유 구속 콘크리트의 균열 발생 메커니즘에 관한 논문을 발표하고 강섬유 강화 콘크리트의 균열 강도는 효과적인 역할을 하는 강섬유의 평균 간격에 의해 결정된다는 결론을 내렸습니다. 인장 응력(섬유 간격 이론)에서 이 새로운 복합 재료의 실제 개발 단계를 시작합니다. 현재까지 강섬유 강화 콘크리트의 대중화 및 적용에 따라 콘크리트의 섬유 분포가 다르기 때문에 주로 강섬유 강화 콘크리트, 하이브리드 섬유 강화 콘크리트, 적층 강섬유 강화 콘크리트 및 적층 하이브리드 섬유의 네 가지 유형이 있습니다. 철근 콘크리트.

 

一.강섬유보강콘크리트의 강화 메커니즘

 

1.복합역학 이론. 복합 역학 이론은 연속 섬유 복합 이론을 기반으로 하며 콘크리트 내 강섬유의 분포 특성과 결합됩니다. 이 이론에서 복합재는 한 상으로 섬유가 있고 다른 상으로 매트릭스가 있는 2상 복합재로 간주됩니다.

 

섬유 간격 이론. 균열 저항 이론으로도 알려진 섬유 간격 이론은 선형 탄성 파괴 역학을 기반으로 제안되었습니다. 이 이론은 섬유의 강화 효과가 균일하게 분포된 섬유 간격(최소 간격)에만 관련되어 있다고 주장합니다.

 

셋.강섬유보강콘크리트 개발현황 분석

 

1.강철섬유 강화 콘크리트.강섬유 강화 콘크리트는 일반 콘크리트에 소량의 저탄소강, 스테인리스강, FRP 섬유를 첨가하여 만든 비교적 균일하고 다방향 철근 콘크리트의 일종입니다. 강섬유의 배합량은 일반적으로 부피비로 1%~2%이며, 콘크리트 1입방미터당 강섬유 70~100kg을 중량비로 혼합한다. 강섬유의 길이는 25~60mm, 직경은 0.25~1.25mm로 하며, 길이 대 직경의 비율은 50~700이 가장 좋다. 일반 콘크리트에 비해 인장, 전단, 굽힘 등을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 , 내마모성, 내균열성뿐만 아니라 콘크리트의 파괴인성 및 내충격성을 크게 향상시키며, 구조물의 내피로성과 내구성을 크게 향상시키며, 특히 인성을 10~20배 증가시킬 수 있습니다. 중국에서는 강섬유 강화 콘크리트와 일반 콘크리트의 기계적 성질을 비교합니다. 강섬유의 함량이 15%~20%, 워터시멘트비가 0.45일 때 인장강도는 50%~70% 증가, 굴곡강도는 120%~180% 증가, 충격강도는 10~20 증가 배로 충격피로강도는 15~20배, 굴곡인성은 14~20배 증가하며, 내마모성도 대폭 향상됩니다. 따라서 강섬유보강 콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 물리적, 기계적 특성이 우수합니다.

2. 하이브리드 섬유 콘크리트. 관련 연구 데이터에 따르면 강철 섬유는 콘크리트의 압축 강도를 크게 향상시키지 않거나 심지어 감소시키지도 않습니다. 일반콘크리트에 비해 강섬유보강콘크리트의 불투수성, 내마모성, 충격 및 내마모성, 콘크리트의 조기 소성수축 방지 등에 대해서는 긍정적인 측면과 부정적인 측면(증감), 중간적인 견해가 존재한다. 또한 강섬유 강화 콘크리트는 사용량이 많고 가격이 높으며 녹이 발생하지 않고 화재로 인한 파열에 대한 저항력이 거의 없는 등 몇 가지 문제가 있어 적용 정도에 따라 다양한 영향을 받았습니다. 최근 몇 년 동안 일부 국내외 학자들은 하이브리드 섬유 콘크리트(HFRC)에 주목하기 시작하여 서로 다른 특성과 장점을 가진 섬유를 혼합하고 서로 배우고 다양한 수준에서 "긍정적인 하이브리드 효과"를 발휘하려고 노력했습니다. 다양한 프로젝트의 요구를 충족시키기 위해 콘크리트의 다양한 특성을 향상시키는 로딩 단계. 그러나 다양한 기계적 특성, 특히 피로 변형 및 피로 손상, 정적 및 동적 하중 및 일정한 진폭 또는 가변 진폭 반복 하중 하에서의 변형 전개 법칙 및 손상 특성, 섬유의 최적 혼합량 및 혼합 비율과 관련하여 복합재료의 구성성분간, 강화효과 및 강화기구, 피로방지성능, 고장메커니즘 및 시공기술, 혼합비율 설계의 문제점에 대한 추가 연구가 필요하다.

3. 적층형 강섬유 강화 콘크리트.모놀리식 섬유 강화 콘크리트는 균일하게 혼합하기 어렵고, 섬유가 뭉치기 쉽고, 섬유의 양이 많고, 비용이 상대적으로 높아 폭넓은 적용에 영향을 미칩니다. 수많은 엔지니어링 실습과 이론 연구를 통해 새로운 유형의 강섬유 구조인 층강섬유보강콘크리트(LSFRC)가 제안되었습니다. 도로 슬래브의 상부와 하부 표면에는 소량의 강섬유가 고르게 분포되어 있으며, 중앙은 여전히 ​​일반 콘크리트 층입니다. LSFRC의 강섬유는 일반적으로 수동 또는 기계적으로 분배됩니다. 강섬유는 길이가 길며, 길이직경비는 일반적으로 70~120으로 2차원적 분포를 보인다. 이 소재는 기계적 성질에 영향을 주지 않으면서 강섬유의 양을 크게 줄일 뿐만 아니라 일체형 섬유보강 콘크리트 혼합 시 섬유 뭉침 현상을 방지합니다. 또한, 콘크리트 내 강섬유층의 위치는 콘크리트의 굴곡강도에 큰 영향을 미친다. 콘크리트 바닥의 강섬유층의 보강효과가 가장 좋습니다. 강섬유층의 위치가 위로 올라갈수록 보강 효과가 크게 감소합니다. LSFRC의 휨강도는 동일 배합비의 일반 콘크리트에 비해 35% 이상 높으며, 일체형 강섬유보강콘크리트에 비해 약간 낮은 수준이다. 하지만 LSFRC는 재료비를 많이 절약할 수 있고, 혼합이 어려운 문제도 없습니다. 따라서 LSFRC는 사회적, 경제적 이익이 좋고 응용 가능성이 넓은 신소재로 포장 건설에 대중화하고 적용할 가치가 있습니다.

 

4.적층형 하이브리드 섬유 콘크리트.층상하이브리드섬유보강콘크리트(LHFRC)는 LSFRC를 기본으로 0.1% 폴리프로필렌 섬유를 첨가하고, 인장강도와 극한신율이 높은 다수의 미세하고 짧은 폴리프로필렌 섬유를 상하강에 고르게 분포시켜 형성된 복합재료입니다. 섬유 콘크리트와 중간층의 일반 콘크리트. LSFRC 중간 일반 콘크리트층의 약점을 극복하고 표면 강섬유 마모 후 잠재적인 안전 위험을 방지할 수 있습니다. LHFRC는 콘크리트의 굴곡강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 일반콘크리트에 비해 일반콘크리트의 휨강도가 약 20% 증가하였고, LSFRC에 비해 굴곡강도가 2.6% 증가되었으나 콘크리트의 휨탄성계수에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. LHFRC의 굴곡탄성계수는 일반콘크리트에 비해 1.3% 높고, LSFRC에 비해 0.3% 낮다. LHFRC는 또한 콘크리트의 휨인성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 휨인성 지수는 일반 콘크리트의 약 8배, LSFRC의 약 1.3배입니다. 더욱이 콘크리트의 LHFRC에 있는 두 개 이상의 섬유 성능이 다르기 때문에 엔지니어링 요구에 따라 콘크리트의 합성 섬유와 강철 섬유의 긍정적인 하이브리드 효과를 사용하여 연성, 내구성, 인성, 균열 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. , 재료의 굴곡 강도 및 인장 강도는 재료 품질을 향상시키고 재료의 수명을 연장시킵니다.

——초록 (산시 건축, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)