Beton fibra chalybea armatum (SFRC) novum genus materiae compositae est, quae fundi et aspergi potest per additionem quantitatis congruae fibrae chalybeae brevis in betonem ordinarium. Celeriter domi et peregre progressum est annis proximis. Incommoda firmitatis tensilis humilis, elongationis ultimae parvae, et proprietatis fragilis betoni superat. Proprietates excellentes habet, ut firmitatem tensilem, resistentiam flexionis, resistentiam scissioni, resistentiam fissurarum, resistentiam lassitudinis, et magnam tenacitatem. In arte hydraulica, viarum et pontium, constructione, aliisque campis artis adhibitum est.
1. Elaboratio concreti fibra ferrea armati
"Concretum fibrarum armatum" (CFA) est abbreviatio "concretum fibrarum armatum". Solet esse compositum cemento fundatum, constans ex pasta cementi, mortario vel concreto, et fibris metallicis, fibris inorganicis vel materiis organicis armatis. Est nova materia aedificatoria, formata per dispersionem uniformiter fibrarum brevium et tenuium, quae magnam vim tensilem, elongationem ultimam magnam, et resistentiam alcali magnam in matrice concreta praebet. Fibrae in concreto possunt generationem fissurarum praematurarum in concreto et ulteriorem expansionem fissurarum sub actione vis externae limitare, vitia inherentia, ut parvam vim tensilem, facilem fissuram, et resistentiam lassitudinis parvam concreti, efficaciter superare, et efficaciam impermeabilitatis, resistentiae aquae, resistentiae geli, et protectionis contra armaturam concreti magnopere augere. Concretum fibrarum armatum, praesertim concretum fibrarum chalybea armatum, propter excellentem efficaciam magis magisque attentionem in circulis academicis et machinalibus in arte machinali practica attraxit. Anno 1907, peritus Sovieticus B. P. Hekpocab concreto fibrarum metallicarum armato uti coepit; anno 1910, HF Porter relationem investigationis de concreto fibrarum brevium armato edidit, suggerens fibras chalybeas breves aequaliter in concreto dispergi debere ad materias matricis firmandas. Anno MCMXII, Graham ex Civitatibus Foederatis Americae fibras ferreas in concreto ordinario addidit ut robur et stabilitatem concreti augeret; ante annos MCMXC, Civitates Foederatae, Britannia, Francia, Germania, Iaponia, aliaeque nationes multas investigationes de usu fibrarum ferrearum ad resistentiam attritionis et fracturae concreti emendandam, de technologia fabricationis concreti fibrarum ferrearum, et de emendatione formae fibrarum ferrearum ad robur nexus inter fibras et matricem concreti amplificandum perfecerant; Anno MCMLXIII, JP Romualdi et GB Batson commentarium de mechanismo progressionis fracturae concreti fibrarum ferrearum inclusae ediderunt, et conclusionem protulerunt robur fracturae concreti fibrarum ferrearum determinari a spatio medio fibrarum ferrearum, quod munus efficax in tensione tensile agit (theoria spatii fibrarum), sic incipiens stadium progressionis practicae huius novae materiae compositae. Adhuc, cum divulgatione et applicatione concreti fibrarum ferrearum, propter distributionem diversam fibrarum in concreto, quattuor genera praecipue sunt: concretum fibrarum ferrearum, concretum fibrarum ferrearum hybridum, concretum fibrarum ferrearum stratificatum, et concretum fibrarum hybridum stratificatum.
2. Mechanismus roborans concreti fibra ferrea armati
(1) Theoria mechanicae compositae. Theoria mechanicae compositae innititur theoriae compositorum fibrarum continuarum et cum proprietatibus distributionis fibrarum chalybearum in concreto coniungitur. In hac theoria, composita habentur ut composita biphasica, fibra ut una phasis et matrice ut altera phasis.
(2) Theoria spatii fibrarum. Theoria spatii fibrarum, quae etiam theoria resistentiae fissurarum appellatur, proponitur secundum mechanicam fracturae elasticae linearis. Haec theoria asserit effectum corroborationis fibrarum solum ad spatium fibrarum uniformiter distributum (spatium minimum) pertinere.
3. Analysis status progressionis concreti fibra ferrea armati
1. Beton fibra ferrea armatum. Beton fibra ferrea armatum est genus betonis armati relative uniformis et multidirectionalis, quod formatur addita parva quantitate chalybis carbonis humilis, chalybis inoxidabilis, et fibrarum FRP in betonem ordinarium. Quantitas fibrae ferreae mixturae plerumque est 1% ~ 2% secundum volumen, dum 70 ~ 100kg fibrae ferreae in singulis metris cubicis betonis miscentur secundum pondus. Longitudo fibrae ferreae debet esse 25 ~ 60mm, diameter debet esse 0.25 ~ 1.25mm, et optima proportio longitudinis ad diametrum debet esse 50 ~ 700. Comparatum cum betonem ordinarium, non solum resistentiam tensilem, scindendi, flexionis, attritionis et fracturae augere potest, sed etiam tenacitatem fracturae et resistentiam impacti betoni magnopere augere, et resistentiam lassitudinis et durabilitatem structurae significanter emendare, praesertim tenacitas 10 ~ 20 vicibus augeri potest. Proprietates mechanicae betoni fibra ferrea armati et betoni ordinarii in Sinis comparantur. Cum fibrae chalybeae contentae 15% ~ 20% sunt et proportio aquae et cementi 0.45 est, vis tensile 50% ~ 70% augetur, vis flexuralis 120% ~ 180% augetur, vis impactus 10 ~ 20 vicibus augetur, vis lassitudinis impactus 15 ~ 20 vicibus augetur, tenacitas flexuralis 14 ~ 20 vicibus augetur, et resistentia attritionis etiam significanter augetur. Ergo, betonum fibra chalybea armatum proprietates physicas et mechanicas meliores quam betonum simplex habet.
4. Betonum fibrosum hybridum
Data investigationum pertinentia ostendunt fibram ferream non significanter promovere vim compressionis concreti, nec eam minuere; comparatione cum concreto simplici, sunt opiniones positivae et negativae (auctae et decrescentes) vel etiam mediae de impermeabilitate, resistentia attritionis, impactu et resistentia attritionis concreti fibra ferrea armati et de praeventione contractionis plasticae praematurae concreti. Praeterea, concretum fibra ferrea armatum nonnulla problemata habet, ut magnam dosim, pretium altum, rubiginem et fere nullam resistentiam rupturae ab igne causatae, quae applicationem eius variis gradibus affecit. Recentibus annis, nonnulli eruditi domestici et externi coeperunt attendere ad concretum fibrae hybridae (HFRC), conantes fibras cum diversis proprietatibus et commodis miscere, ab invicem discere, et "effectum hybridum positivum" in variis gradibus et stadiis oneris adhibere ad varias proprietates concreti augendas, ita ut necessitatibus variorum proiectorum occurreret. Attamen, quod ad varias proprietates mechanicas attinet, praesertim deformationem lassitudinis et damnum lassitudinis, legem progressionis deformationis et proprietates damni sub oneribus staticis et dynamicis et oneribus cyclicis amplitudinis constantis vel amplitudinis variabilis, quantitatem mixtionis optimam et proportionem mixtionis fibrae, relationem inter componentes materiarum compositarum, effectum firmans et mechanismum firmans, actionem anti-lassitudinis, mechanismum fractionis et technologiam constructionis, quaestiones designandi proportionis mixtionis ulterius investigandae sunt.
5. Concretum stratificatum fibra chalybea armatum
Concretum monolithicum fibra armatum non facile aequaliter miscetur, fibra facile agglomeratur, magna est fibrae copia, et sumptus relative altus, quod latam eius applicationem afficit. Per magnum numerum praxis machinalis et investigationis theoreticae, novum genus structurae fibrae ferreae, concretum stratificatum fibrae ferreae armatum (LSFRC), proponitur. Parva quantitas fibrae ferreae aequaliter in superficiebus superioribus et inferioribus lapidis viae distribuitur, media autem adhuc stratum concreti planum est. Fibra ferrea in LSFRC plerumque manu vel mechanice distribuitur. Fibra ferrea longa est, et proportio longitudinis diametri plerumque inter 70 et 120 est, distributionem bidimensionalem ostendens. Sine detrimento proprietatum mechanicarum, haec materia non solum quantitatem fibrae ferreae magnopere minuit, sed etiam phaenomenon agglomerationis fibrae in mixtura concreti integralis fibrae armati vitat. Praeterea, positio strati fibrae ferreae in concreto magnum impulsum in firmitatem flexuralem concreti habet. Effectus corroborationis strati fibrae ferreae in fundo concreti optimus est. Cum positio strati fibrae ferreae sursum movetur, effectus corroborationis significanter minuitur. Robur flexurale betoni fibra chalybea integrali (LSFRC) plus quam 35% altiorem habet quam betoni simplici eadem proportione mixtionis, quae paulo minor est quam betoni integrali fibra chalybea armato. Attamen LSFRC multum sumptus materiae servare potest, nec difficultas mixtionis existit. Ergo, LSFRC nova materia est cum bonis commodis socialibus et oeconomicis et latis applicationis prospectibus, quae digna est divulgatione et applicatione in constructione pavimenti.
6. Concretum fibratum hybridum stratificatum
Concretum fibrarum hybridarum stratificatum (LHFRC), materia composita, formata est addita 0.1% fibrae polypropyleni in fundamento LSFRC, et aequaliter distributa magna multitudine fibrarum polypropyleni tenuium et brevium, quae magnam vim tensilem et magnam elongationem ultimam habent, in superiore et inferiore concreto fibrarum chalybearum, necnon in concreto plano in strato medio. Debilitatem strati intermedii concreti plani LSFRC superare et pericula potentialia post detritionem fibrarum chalybearum superficialium impedire potest. LHFRC vim flexuralem concreti significanter augere potest. Comparatum cum concreto plano, vis flexuralis concreti plani circiter 20% augetur, et comparatum cum LSFRC, vis flexuralis 2.6% augetur, sed parum effectum in modulum elasticitatis flexuralis concreti habet. Modulus elasticitatis flexuralis LHFRC 1.3% altior est quam concreti plani et 0.3% inferior quam LSFRC. LHFRC etiam firmitatem flexuralem concreti insigniter augere potest, cuius index firmitatis flexuralis est circiter octies maior quam concreti puri et 1.3 vicibus maior quam LSFRC. Praeterea, propter diversam duarum vel plurium fibrarum in LHFRC in concreto functionem, secundum necessitates machinales, effectus hybridus positivus fibrae syntheticae et fibrae chalybis in concreto adhiberi potest ad ductilitatem, durabilitatem, firmitatem, firmitatem fissurarum, firmitatem flexuralem et firmitatem tensilem materiae magnopere emendandam, qualitatem materiae emendandam et vitam utilem materiae prolongandam.
—— Abstractum (Shanxi architecturae, Vol. 38, No. 11, Chen Huiqing)
Tempus publicationis: XXIV Augusti MMXXII