Théorie de base du béton renforcé de fibres d'acier

La fibre d'acier dans le béton limite principalement l'expansion des fissures du béton, de sorte que sa résistance à la traction, à la flexion et au cisaillement est considérablement améliorée par rapport au béton ordinaire. Sa résistance aux chocs, sa résistance à la fatigue, sa ténacité après fissuration et sa durabilité sont également grandement améliorées. Il peut transformer le béton qui était à l'origine un matériau fragile en un matériau composite avec certaines propriétés plastiques.

Ⅰ. La théorie de l'espacement des fibres du béton renforcé de fibres d'acier

La théorie de l'espacement des fibres, également connue sous le nom de théorie de la résistance à la fissuration des fibres, a été proposée par J.P.Romualdi et J.B.Batson en 1963. Selon la théorie de la mécanique de la rupture élastique linéaire, la théorie explique l'effet de retenue des fibres sur l'apparition et le développement des fissures. On pense que pour augmenter la résistance à la traction du béton, un matériau fragile avec des défauts internes, il est nécessaire de réduire autant que possible la taille des défauts internes et d'améliorer la ténacité. Réduire l'intensité et la concentration des contraintes en pointe de fissure. Par conséquent, des fibres d'acier sont utilisées pour relier les fissures. Lorsqu'elles sont tendues, les fibres qui traversent les fissures transfèrent la charge aux surfaces supérieure et inférieure des fissures, de sorte que les matériaux au niveau des fissures peuvent continuer à supporter la charge. De cette manière, la concentration de contraintes au bord du trou est atténuée en raison de l'apparition de fissures. Avec l'augmentation du nombre de fibres de pontage de la fissure, plus la distance entre les fibres d'acier est petite, plus la concentration de contrainte au fond de la fissure est grande et plus le champ de contrainte inverse au fond de la fissure est important. Lorsque le nombre de fibres augmente pour se répartir de manière dense dans les fissures, la concentration de contraintes disparaît, indiquant en outre l'effet anti-fissuration de la fibre, c'est-à-dire que dans le processus de formation de la structure du matériau composite et de rupture de contrainte, il améliore efficacement résistance à la fissuration du matériau composite avant et après contrainte. La capacité d'initiation et d'expansion peut atteindre l'objectif de renforcer et de durcir le béton par la fibre d'acier.

Ⅱ. La théorie du décalage de cisaillement du transfert de contrainte interfaciale dans le béton renforcé de fibres d'acier

Dans le béton de fibres d'acier, la structure de la matrice de ciment autour de la fibre d'acier est différente de sa propre structure , c'est-à-dire qu'il existe une couche d'interface entre la fibre d'acier et la matrice. Les performances du béton de fibres d'acier dépendent principalement des performances de la matrice de béton, de la teneur en fibres d'acier et des caractéristiques de l'interface entre elles. On suppose que l'interface est une couche mince d'épaisseur négligeable, mais avec certaines propriétés mécaniques. Lorsqu'une charge est appliquée au béton de fibres d'acier, la charge est généralement appliquée d'abord à la matrice à faible élasticité, puis une partie de la charge est transférée à la fibre à module élastique élevé via l'interface fibre-matrice, de sorte que la fibre et le la matrice répartit la charge de manière à augmenter le poids du roulement.