Die Vorteile von Fasern in Beton

Beton erfreut sich in der Bauindustrie großer Beliebtheit, da er aus lokalen Materialien hergestellt werden kann, relativ kostengünstig ist und in Gebäudekomponenten unterschiedlicher Form gegossen werden kann. Es spiegelt nicht nur die Schönheit der Gebäudestruktur wider, sondern weist auch eine relativ hohe Druckfestigkeit auf.

Probleme mit Betonbauten

Beton besteht aus spröden Materialien wie Zement. Die Eigenschaften des zum Gießen verwendeten Materials bestimmen seine geringe Zugfestigkeit. Wenn daher einige Druckkomponenten in tatsächlichen Projekten verwendet werden, kann ihre geringe Druckfestigkeit dazu führen, dass beim Komprimieren Risse entstehen, die zum Bruch der Komponenten führen und die Gesamtstabilität des Gebäudes beeinträchtigen. Während des Bauprozesses nehmen die mechanischen Eigenschaften von Beton ab, hauptsächlich aufgrund verschiedener Faktoren bei den Betonrohstoffen, beim Gießen, bei der Wartung und bei den Transportprozessen.

Beton hat ein großes Eigengewicht und je höher die Festigkeit des Betons, desto offensichtlicher ist seine Sprödigkeit. Daher kann Beton die Stabilitätsanforderungen von Tragwerken mit großen -Spannweiten nicht erfüllen. Zweitens hat Beton eine geringe Haltbarkeit. Beton kann in der natürlichen Umgebung nicht immer in einem konstanten Temperatur- und Feuchtigkeitszustand gehalten werden. Eine zu hohe Temperatur beschädigt den Beton, dehnt sich aus und zerstört die innere Struktur, während eine zu niedrige Temperatur dazu führt, dass der Beton schrumpft und viele Risse entstehen.

Die Zukunft von Beton

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Bautechnologie hat die Forschung in Richtung hoch-leistungsfähigen, druck-beständigen, riss-beständigen und langlebigen Betons begonnen. Durch die kontinuierliche Forschung und Erforschung der Baustoffindustrie wurde festgestellt, dass die Zugabe von Fasern zu Beton die Leistung von Beton gemäß den oben genannten Standards verbessern kann.

Vorteile von Faserbeton

Der wesentliche Nachteil von Beton besteht darin, dass seine Materialien ihn nicht verbessern können. Fasern verbessern die Leistung von Beton durch ihre einzigartigen Eigenschaften, wie z. B. einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe Zugfestigkeit, verändern jedoch nicht die chemischen Eigenschaften der Betonmaterialien und zerstören daher nicht die innere Struktur des Betons.

Risse verhindern

Fasern haben hohe physikalische und mechanische Eigenschaften wie Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit. Ihre Zugabe zum Beton kann die Entstehung von Rissen wirksam verhindern und verhindern. Im Vergleich zu anderen Fasern ist der Elastizitätsmodul von Kohlenstofffasern 1–5 Mal höher als bei anderen Fasern und die Zugfestigkeit ist 1–10 Mal höher als bei anderen Fasern. Kohlefaser ist außerdem beständig gegen hohe Temperaturen und Korrosion.

Beim Gießen und Aushärten des Betons, insbesondere bei Biegebauteilen, führen nicht-normale Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu anfänglichen Rissen im Beton. Unter Druck bildet sich eine Spannungskonzentration an der Spitze des ersten Risses im Beton. Es gibt Risse im Beton. Wenn die Spannungsverteilung der gesamten Probe ungleichmäßig ist, dehnen sich die Risse weiter aus und verursachen schließlich Schäden am Beton, die im wirklichen Leben zu einem Sicherheitsrisiko geworden sind. Nach dem Hinzufügen von Kohlefasern zum Beton kann die Kohlefaser beim Komprimieren des Betons einen Teil der Spannungskonzentration an der Rissspitze absorbieren und die Spannung über die Faser auf den gesamten Teil des Betons übertragen, wodurch die Entstehung und Ausbreitung von Rissen verhindert wird.

Verbesserte mechanische Eigenschaften

Beim Mischen und Gießen des Betons treten verschiedene Mängel auf, wie zum Beispiel, dass beim Mischen eine kleine Menge Blasen im Beton verbleibt. Wenn die Blasen verschwinden, entstehen im Beton ursprüngliche Defekte, die die Druckfestigkeit des Betons verringern. Wenn dem Beton Kohlenstofffasern zugesetzt werden, werden die leichten und feinen Kohlenstofffasern zufällig im Beton verteilt, und die Bindungskraft und Reibung zwischen ihnen und der Betonmatrix verbinden die Zuschlagstoffe fest. Und da die Kohlenstofffasern klein sind, können sie die beim Mischen des Betons entstehenden Poren füllen, wodurch die Zuschlagstoffe dichter werden und dadurch die Druckfestigkeit des Betons verbessert wird.

Härtende Wirkung

Je höher die Festigkeit des Betons ist, desto deutlicher ist seine Sprödigkeit. Der Zusatz von Kohlefasern kann die spröde Struktur von Beton verbessern und seine Zähigkeit erhöhen. Wenn Beton äußeren Belastungen ausgesetzt wird, dehnen sich seine inneren anfänglichen Defekte langsam zu Rissen aus. Bei großen Rissen bildet Kohlefaser eine Brücke zwischen den Rissen und kann einen Teil der Spannungen aufnehmen. Da Kohlefaser über gute physikalische und mechanische Eigenschaften verfügt, dehnt die Probe die Risse unter Druckeinwirkung weiter aus und überwindet dabei zunächst die Bindungskraft und Reibung zwischen der Kohlefaser und der Betonmatrix. Dabei absorbiert die Kohlefaser viel Energie, verlängert die Rissausdehnungszeit, hemmt die Rissausbreitung und verbessert die Zähigkeit des Betons.

Leistung von Faserbeton