Fiber - bertulang beton (FRC) adalah bahan gabungan yang terdiri dari semen atau semen hidrolik, air, agregat kasar dan halus, dan serat terputus yang pendek dan terdistribusi secara seragam. Serat dapat berupa serat baja, serat kaca, serat karbon, serat polimer, serat tanaman, dll. Panjangnya biasanya bervariasi dari 3mm hingga 64mm, dan diameternya dapat bervariasi dari beberapa mikron hingga 1mm. Salib - bentuk bagian serat dapat berupa melingkar, elips, poligonal, segitiga, bulan sabit, atau persegi, yang terutama tergantung pada bahan baku yang digunakan dan proses pemrosesan dan pembuatan. Serat terutama dibagi menjadi dua kategori: serat kasar dan serat halus. Diameter atau diameter yang setara dari serat halus biasanya kurang dari 0,3mm, sedangkan diameter atau diameter setara serat kasar lebih besar dari atau sama dengan 0,3mm. SO - yang disebut diameter setara adalah diameter melingkar yang dikonversi dari salib yang sama - area penampang sebagai serat melingkar, yaitu, (4a/π) 0,5.
Persentase volume serat dalam beton biasanya 0,1% hingga 5%. Ukuran persentase volume ini terutama tergantung pada kemudahan pencampuran campuran dan skenario aplikasi proyek. Sebagai contoh, tegangan sekunder yang disebabkan oleh penyusutan dan perubahan suhu beton biasanya dikontrol dan diselesaikan dengan dosis serat yang rendah (0,1% hingga 0,3% volume). Ketika kadar serat melebihi 0,3%, respons mekanis beton serat akan berbeda secara signifikan dari beton biasa tanpa serat, terutama dalam beban - kapasitas bantalan setelah retak. Kemampuan beton serat untuk menyerap energi setelah retak disebut "ketangguhan". Ketika dosis serat yang lebih tinggi ditambahkan ke beton, selain ketangguhan setelah retak, beton serat juga menunjukkan strain - karakteristik penguatan. Dengan kata lain, bahan gabungan ini dapat menahan tekanan tarik yang melebihi yang dari beton biasa itu sendiri. Dalam pseudo ini - komposit ulet, beberapa retakan dan karakteristik penyerapan energi dan disipasi energi sering terlihat.
Jenis beton bertulang serat
American Standard ASTM C116/C116M memberikan empat jenis beton serat: yang pertama adalah beton serat baja (SFRC), yang terutama mencakup serat baja tahan karat, serat baja paduan, dan serat baja karbon; Yang kedua adalah Glass Fiber Concrete (GFRC), yang terdiri dari alkali - serat kaca resisten; Yang ketiga adalah beton serat sintetis (SYNFRC), dan yang keempat adalah beton serat alami (NFRC).
Seperti dapat dilihat dari meja di atas, kekuatan dan modulus elastis serat baja relatif tinggi, dan tidak mudah berkarat karena berada di lingkungan yang sangat basa. Efek ikatan antara itu dan campuran dapat mencapai penahan mekanis yang lebih efektif dengan meningkatkan kekasaran dan deformasi permukaan.
Serat sintetis terutama non - serat logam yang dihasilkan oleh pengembangan industri petrokimia dan tekstil, termasuk berbagai bentuk polimer. Berikut ini adalah beberapa serat sintetis yang biasa digunakan dalam beton pracetak:
Serat karbon
Dibandingkan dengan serat baja, serat kaca, serat polypropylene, dll., Keuntungan serat karbon terletak pada karakteristiknya, modulus tinggi, ketahanan panas, stabilitas kimia dalam lingkungan alkali, dan lingkungan kimia korosif lainnya; Selain itu, ia memiliki karakteristik peningkatan sifat mekanik secara signifikan.
Serat nilon/serat poliamida
Jenis serat ini memiliki kekuatan tarik yang baik, ketangguhan tinggi, pemulihan elastis, dan hidrofilisitas yang baik, dan relatif stabil dalam semen - lingkungan alkali berbasis.
Polypropylene
Serat ini memiliki modulus elastis rendah dan titik leleh yang rendah, sehingga tidak cocok untuk produk beton pracetak di bawah - suhu autoclaving tinggi. Namun, karena titik lelehnya yang rendah, dapat digunakan untuk menghasilkan bahan atau produk refraktori dengan ketahanan api tinggi. Ada dua jenis serat polipropilen yang digunakan untuk penguatan beton: monofilamen dan serat fibrillated (serat peregangan). Serat -serat ini bersifat hidrofobik dan memiliki sudut kontak yang besar dengan air. Oleh karena itu, mereka memiliki ikatan yang lebih buruk dengan beton daripada serat hidrofilik.
Serat alkohol polivinil
Serat ini terbuat dari resin PVA melalui beberapa proses peregangan tinggi dan memiliki kekakuan tinggi dan ketahanan air. Keadaan distribusi serat dalam basis beton dapat diubah melalui perlakuan permukaan khusus. Sayangnya, serat PVA memiliki koefisien penyusutan termal yang besar, dan laju penyusutannya setinggi 4% pada 200 derajat. Ini memiliki resistensi yang baik terhadap lingkungan alkali dan pelarut organik, dan memiliki sedikit kehilangan kekuatan di bawah radiasi ultraviolet istilah -.
Serat kaca
Serat kaca yang digunakan dalam beton harus mengandung minimal 16% zirkonium dioksida untuk resistensi alkali; Jenis serat kaca lainnya, seperti alkali - serat bebas, tidak disarankan untuk digunakan dalam beton. Serat kaca memiliki modulus tinggi dan kekuatan tinggi, dan memiliki ikatan yang baik dengan beton. Perbedaan antara beton bertulang serat kaca dan beton bertulang serat lainnya adalah kandungan serat; Yang pertama memiliki persentase volume serat 4% hingga 6%, sedangkan yang terakhir, atau persentase volume serat lainnya sekitar 0,1% hingga 1%. Untuk mencapai kandungan serat kaca yang tinggi, komposisi beton membutuhkan kandungan semen yang tinggi, agregat halus, dan hampir tidak ada agregat kasar.
Peran serat dalam beton
Quasi - pemuatan statis dan respons dampak
Serat dapat secara efektif meningkatkan sifat mekanik. Tes palu penurunan dampak menunjukkan bahwa kekuatan dampak beton serat polypropylene dengan kandungan volume 0,1% hingga 0,2% lebih tinggi daripada beton biasa pada tahap retak awal dan tahap fraktur akhir. Saat ini tidak ada metode uji standar terpadu untuk menentukan kekuatan tekan beton serat, tetapi studi yang relevan telah menunjukkan bahwa kekuatan tekan aksial beton serat adalah 85% hingga 100% lebih tinggi daripada beton biasa; Studi lebih lanjut telah menunjukkan bahwa di bawah beban benturan, beton serat tidak memiliki keuletan puncak yang jelas pada periode kompresi akhir, yang terutama karena fragmen beton tidak terikat pada serat. Meskipun hasil tes menunjukkan bahwa koefisien dampak beton serat baja adalah beton serat polimer tidak berbeda dengan beton biasa, dengan koefisien dampak sekitar 1,5. Selain itu, hasilnya menunjukkan bahwa tiga {-} serat baja cacat dimensi memiliki koefisien dampak dinamis yang lebih jelas daripada dua {- serat baja cacat dimensi; Namun, kekuatan tarik di bawah beban dinamis dan kekuatan lentur residual setelah retak telah meningkat secara signifikan.
Kinerja serat dalam beton di bawah beban dampak sangat tergantung pada ikatan antara serat dan beton di bawah perpindahan dengan tingkat pengembangan retak yang tinggi. Studi telah menunjukkan bahwa dengan meningkatnya laju pemuatan, beton serat baja memiliki resistensi tinggi terhadap pengembangan retak, dibandingkan dengan beberapa spesimen beton dengan serat polipropilen, tetapi yang terakhir dapat dengan cepat mengejar yang sebelumnya; Dispekulasi bahwa ini terutama karena serat polipropilen itu sendiri lebih sensitif terhadap laju regangan daripada serat baja.
Kontrol retakan susut
Telah diketahui bahwa serat dapat secara signifikan mempengaruhi penyusutan gratis dan properti usia awal - lainnya terkait -. Studi telah menunjukkan bahwa penggunaan serat polietilen dengan persentase volume sekitar 1% dapat mengurangi penyusutan plastik bebas beton sebanyak 30%. Selain penyusutan bebas, berbagai teknik juga digunakan untuk mempelajari efek serat pada penyusutan beton terbatas. Penambahan serat terutama digunakan untuk mengubah lebar dan panjang retakan penyusutan pada beton di bawah lingkungan yang dibatasi. Kesimpulan penelitian yang relevan kira -kira sebagai berikut.
1. Bahan dan jenis serat memiliki pengaruh besar pada retakan penyusutan. Untuk volume kandungan serat yang sama, serat kaca adalah yang paling efektif dalam menghambat pertumbuhan retak, diikuti oleh serat sintetis.
2. Untuk fraksi volume serat yang diberikan dan jenis serat, lebih panjang, lebih kecil - serat berdiameter lebih efektif daripada serat yang lebih pendek dan lebih tebal; Serat dengan tingkat deformasi geometris yang lebih besar pada permukaan lebih efektif daripada serat yang tidak terdeformasi.
3. Sedangkan untuk serat tanaman, serat yang dilapisi atau tidak dilapisi hanya efektif ketika persentase volume di atas 0,3%.
Tahan air dan tahan lama
Komponen beton pracetak rentan terhadap degradasi karena serangan asam sulfat, thaw - siklus beku, alkali - reaksi silika, dan korosi batang baja. Dalam semua kasus ini, penetrasi air memainkan peran penting. Daya tahan produk beton pracetak tergantung terutama pada laju intrusi/penetrasi air. Hasil menunjukkan bahwa permeabilitas air, pada gilirannya, tergantung pada retakan pada beton, dan peningkatan lebar retakan beton akan mengakibatkan permeabilitas air yang lebih tinggi. Penguatan serat meningkatkan resistensi retak beton, meningkatkan kekasaran permukaan retak, dan mempromosikan pengembangan beberapa retakan, yang secara signifikan mengurangi permeabilitas beton. Adapun stres dan stres - yang diinduksi retak beton, hasilnya telah menunjukkan bahwa retak pada beton biasa secara signifikan meningkatkan permeabilitasnya, sedangkan permeabilitas serat - beton bertulang secara signifikan lebih rendah daripada beton biasa. Adapun bagaimana serat meningkatkan resistensi air, penelitian telah menunjukkan bahwa mikropori dalam beton biasa diubah menjadi nanopori karena penambahan serat.
Korosi rebar dalam beton pracetak adalah masalah yang signifikan. Kontaminasi klorida dalam beton adalah faktor utama, dan mekanisme dan proses yang dengannya baja dipahami dengan baik. Sayangnya, retakan pada beton memungkinkan ion klorida dan bahan kimia korosif lainnya untuk masuk lebih mudah, sehingga mempromosikan korosi lebih lanjut. Ion klorida difus terutama melalui penetrasi air kapiler, sedangkan difusi klorida terutama tergantung pada permeabilitas air.
