I vantaggi della fibra nel calcestruzzo

Il calcestruzzo è popolare nel settore edile perché può essere realizzato con materiali locali, è relativamente economico e può essere colato in componenti edilizi di varie forme. Non solo riflette la bellezza della struttura dell'edificio ma ha anche una resistenza alla compressione relativamente elevata.

Problemi con gli edifici in cemento

Il calcestruzzo è costituito da materiali fragili come il cemento. Le caratteristiche del materiale utilizzato per la colata ne determinano la bassa resistenza alla trazione. Pertanto, quando alcuni componenti compressivi vengono utilizzati in progetti reali, la loro bassa resistenza alla compressione può portare alla comparsa di crepe quando vengono compressi, causando la rottura dei componenti e compromettendo la stabilità complessiva dell'edificio. Durante il processo di costruzione, le proprietà meccaniche del calcestruzzo diminuiscono, principalmente a causa di vari fattori legati alle materie prime del calcestruzzo, ai processi di getto, manutenzione e trasporto.

Il calcestruzzo ha un peso proprio-elevato e maggiore è la sua resistenza, più evidente è la sua fragilità. Pertanto, il calcestruzzo non può soddisfare i requisiti di stabilità delle strutture-a campata ampia. In secondo luogo, il calcestruzzo ha una bassa durabilità. Il calcestruzzo nell'ambiente naturale non può sempre essere mantenuto in uno stato di temperatura e umidità costante. Una temperatura troppo alta danneggerà il calcestruzzo, espandendosi e distruggendo la struttura interna, mentre una temperatura troppo bassa causerà il restringimento del calcestruzzo e la produzione di numerose crepe.

Il futuro del calcestruzzo

Con il continuo sviluppo della tecnologia di costruzione, la ricerca è iniziata nella direzione del calcestruzzo ad alte-prestazioni, resistente alla compressione-, alle crepe-e durevole. Grazie alla continua ricerca ed esplorazione del settore dei materiali da costruzione, si è scoperto che l'aggiunta di fibre al calcestruzzo può migliorare le prestazioni del calcestruzzo rispetto agli standard di cui sopra.

Vantaggi del cemento fibrorinforzato

Il difetto essenziale del calcestruzzo è che i suoi materiali non possono migliorarlo. Le fibre migliorano le prestazioni del calcestruzzo grazie alle loro proprietà uniche, come l'elevato modulo elastico e l'elevata resistenza alla trazione, ma non modificano le proprietà chimiche dei materiali del calcestruzzo e quindi non distruggono la struttura interna del calcestruzzo.

Inibisce le crepe

Le fibre hanno elevate proprietà fisiche e meccaniche, come modulo elastico e resistenza alla trazione. Aggiungerli al calcestruzzo può inibire e prevenire efficacemente il verificarsi di crepe. Rispetto ad altre fibre, il modulo elastico della fibra di carbonio è 1-5 volte superiore rispetto ad altre fibre e la resistenza alla trazione è 1-10 volte superiore rispetto ad altre fibre. La fibra di carbonio è anche resistente alle alte temperature e alla corrosione.

Durante il getto e l'indurimento del calcestruzzo, in particolare negli elementi flettenti, condizioni di temperatura e umidità non-standard causeranno crepe iniziali nel calcestruzzo. Sotto pressione, si formerà una concentrazione di stress sulla punta della fessura iniziale nel calcestruzzo. Ci sono crepe nel cemento. Quando la distribuzione delle sollecitazioni sull'intero provino non è uniforme, le fessure continueranno ad espandersi, causando infine danni al calcestruzzo, che nella vita reale sono diventati un pericolo per la sicurezza. Dopo aver aggiunto la fibra di carbonio al calcestruzzo, quando il calcestruzzo viene compresso, la fibra di carbonio può assorbire parte della concentrazione di tensione sulla punta della fessura e trasferire la tensione all'intera parte del calcestruzzo attraverso la fibra, inibendo così la generazione e l'espansione delle fessure.

Proprietà meccaniche migliorate

Si verificheranno vari difetti durante la miscelazione e il getto del calcestruzzo, come ad esempio una piccola quantità di bolle generate durante la miscelazione che rimangono all'interno del calcestruzzo. Quando le bolle scompaiono, si formeranno dei difetti originali nel calcestruzzo, riducendo la resistenza a compressione del calcestruzzo. Quando la fibra di carbonio viene aggiunta al calcestruzzo, la fibra di carbonio leggera e fine viene distribuita in modo casuale nel calcestruzzo e la forza di legame e l'attrito tra essa e la matrice di calcestruzzo collegano strettamente gli aggregati. Inoltre, poiché la fibra di carbonio è di piccole dimensioni, può riempire i pori generati dalla miscelazione del calcestruzzo, rendendo gli aggregati più densi e migliorando così la resistenza alla compressione del calcestruzzo.

Effetto rinforzante

Maggiore è la resistenza del calcestruzzo, più evidente è la sua fragilità. L'aggiunta di fibra di carbonio può migliorare la struttura fragile del calcestruzzo e aumentarne la tenacità. Quando il calcestruzzo è sottoposto a carichi esterni, i suoi difetti iniziali interni si espanderanno lentamente fino a trasformarsi in fessurazioni. Quando le fessure sono grandi, la fibra di carbonio costruisce un ponte tra le fessure e può assorbire parte dello stress. Poiché la fibra di carbonio ha buone proprietà fisiche e meccaniche, il provino continua ad espandere le fessure sotto l'azione della pressione, vincendo prima la forza di legame e l'attrito tra la fibra di carbonio e la matrice del calcestruzzo. In questo processo, la fibra di carbonio assorbe molta energia, prolunga il tempo di espansione della fessura, inibisce l'espansione della fessura e migliora la tenacità del calcestruzzo.

Prestazioni del fibrocemento