Teoria Básica do Concreto Reforçado com Fibra de Aço

A fibra de aço no concreto restringe principalmente a expansão das fissuras do concreto, de modo que sua resistência à tração, flexão e cisalhamento é significativamente melhorada em comparação com o concreto comum. Sua resistência ao impacto, resistência à fadiga, tenacidade pós-rachadura e durabilidade também são bastante aprimoradas. Ele pode transformar o concreto que era originalmente um material frágil em um material compósito com certas propriedades plásticas.

Ⅰ. A teoria do espaçamento das fibras do concreto reforçado com fibras de aço

A teoria do espaçamento das fibras, também conhecida como teoria da resistência à fissuração das fibras, foi proposta por J.P.Romualdi e J.B.Batson em 1963. De acordo com a teoria da mecânica da fratura linear elástica, a teoria explica o efeito de restrição das fibras na ocorrência e desenvolvimento de trincas. Acredita-se que para aumentar a resistência à tração do concreto, um material frágil com defeitos internos, é necessário reduzir ao máximo o tamanho dos defeitos internos e melhorar a tenacidade. Reduza a intensidade e a concentração de tensão na ponta da trinca. Portanto, fibras de aço são usadas para conectar as rachaduras. Quando tensionadas, as fibras que cruzam as fissuras transferem a carga para as superfícies superior e inferior das fissuras, de modo que os materiais nas fissuras podem continuar a suportar a carga. Desta forma, a concentração de tensões na borda do furo é aliviada devido à ocorrência de trincas. Com o aumento do número de fibras de trinca em ponte, quanto menor a distância entre as fibras de aço, maior a concentração de tensão na ponta da trinca e maior o campo de tensão reversa na ponta da trinca. Quando o número de fibras aumenta para densamente distribuído nas rachaduras, a concentração de tensão desaparecerá, indicando ainda mais o efeito anti-fissura da fibra, ou seja, no processo de formação da estrutura do material compósito e falha de tensão, melhora efetivamente a resistência à rachadura do material compósito antes e depois do estresse. A capacidade de iniciação e expansão pode atingir a finalidade de reforço e endurecimento do concreto por fibra de aço.

Ⅱ. A teoria shear lag da transferência de tensão interfacial em concreto reforçado com fibra de aço

No concreto de fibra de aço, a estrutura da matriz de cimento ao redor da fibra de aço é diferente de sua própria estrutura , ou seja, existe uma camada de interface entre a fibra de aço e a matriz. O desempenho do concreto de fibra de aço depende principalmente do desempenho da matriz de concreto, do teor de fibra de aço e das características da interface entre eles. Assume-se que a interface é uma camada fina com espessura desprezível, mas com certas propriedades mecânicas. Quando uma carga é aplicada ao concreto de fibra de aço, a carga é geralmente aplicada primeiro à matriz de baixa elasticidade e, em seguida, parte da carga é transferida para a fibra de alto módulo de elasticidade através da interface fibra-matriz, de modo que a fibra e o matriz compartilham a carga para aumentar o peso do rolamento.