Una breve historia del desarrollo de las fibras de ingeniería de la construcción.
En 1824, el inglés J. Astin (Joseph asp Ding) inventó el cemento Portland y comenzó el hormigón de cemento moderno. En 1847, los franceses (Lamport) utilizaron alambre de acero para fabricar barcos y macetas de hormigón, y aparecieron los componentes de hormigón armado más primitivos. En 1874, los estadounidenses añadieron chatarra de acero al hormigón, abriendo la posibilidad de aplicar fibras de acero al hormigón. En 1910, H.F. Porter de los Estados Unidos propuso el concepto de hormigón de "fibra de acero", publicó un informe de investigación sobre el hormigón armado con fibras cortas y obtuvo una patente. Sugirió que las fibras cortas se dispersaran uniformemente en el hormigón para fortalecer el material de la matriz. Durante el período de 1911 a 1933, personas en Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, Alemania y otros países solicitaron sucesivamente patentes para mejorar las propiedades del hormigón mezclando uniformemente alambres cortos de hierro y aserrín, pero no se utilizaron en proyectos reales. Japón también realizó investigaciones en esta área durante la Segunda Guerra Mundial. No fue hasta 1963 que J.P. Romualdi y J.B. Batson publicaron el "Informe de investigación sobre hormigón con fibras" y propusieron la teoría del espaciado de fibras que la investigación y aplicación de las fibras de acero se desarrollaron rápidamente. En la década de 1970, China comenzó a estudiar la teoría y la aplicación del "hormigón con fibras de acero". Desde la década de 1980, las fibras de acero se han utilizado ampliamente en muchos proyectos de hormigón, como carreteras, puentes y túneles. Posteriormente, se introdujeron sucesivamente estándares de la industria como métodos de prueba, regulaciones de diseño y construcción para concreto con fibra de acero y fibra de acero para concreto, promoviendo la aplicación de fibra de acero en varios proyectos de construcción en mi país.
En 1879 apareció por primera vez el fibrocemento. En 1900, el austriaco Hachik (Hasek) utilizó una fotocopiadora de pantalla rotativa para fabricar placas de fibrocemento, lo que inició la industrialización del fibrocemento. China comenzó a producir "tejas corrugadas" de fibrocemento a mediados de la década de 1930. En la década de 1970, la producción industrial mundial de fibrocemento alcanzó su punto máximo. Después de entrar a mediados de la década de 1970, se descubrió que el polvo de amianto era cancerígeno. Por lo tanto, desde principios de la década de 1980, algunos países desarrollados han restringido sucesivamente la producción y el uso de productos de fibrocemento, promoviendo así la investigación y el desarrollo de productos de cemento reforzado con fibra sin asbesto. Los sustitutos solían ser principalmente fibras de vidrio, pero también fibras de pulpa de madera, fibras de poliacrilonitrilo, fibras de alcohol polivinílico y fibras de polipropileno.
A finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, el Instituto de Investigación de la Industria del Cemento de China y otras unidades exploraron el uso de fibras de vidrio medio alcalinas para reforzar el mortero u hormigón de cemento Portland ordinario. Pilukovich y otros en la ex Unión Soviética exploraron una vez el uso de fibra de vidrio libre de álcalis para reforzar el mortero de cemento de bauxita y yeso, pero al final no tuvieron éxito porque la fibra de vidrio no pudo resistir la erosión alcalina del hidrato de cemento y perdió su efecto de refuerzo. En 1967, el Instituto Británico de Investigación de la Construcción (BRE) intentó fabricar fibra de vidrio resistente a los álcalis que contenía circonio y la producción comenzó en el Reino Unido en 1971. Un informe publicado por la británica BRE en 1979 señaló que aunque las propiedades mecánicas de este material de fibra no cambiaban mucho en un ambiente interior seco, las propiedades mecánicas de los componentes aún se reducirían considerablemente en un ambiente húmedo o expuestos a la intemperie. atmósfera. Con este fin, en la década de 1980, relevantes instituciones internacionales de investigación científica se dedicaron a mejorar la durabilidad del hormigón de fibra de vidrio (GRC). Al mismo tiempo, los países occidentales adoptan principalmente medidas como cubrir la fibra de vidrio resistente a los álcalis con una capa protectora y agregar algo de emulsión polimérica al cemento. El Instituto de Investigación de Materiales de Construcción de China utiliza fibra de vidrio resistente a los álcalis y tecnología de combinación de cemento de baja alcalinidad. Ya sea en un ambiente cálido y húmedo o en una exposición prolongada a la atmósfera, la durabilidad del GRC preparado con esta tecnología es significativamente mejor que la del GRC preparado combinando fibras de vidrio resistentes a los álcalis con cemento Portland común. Por lo tanto, se denomina ruta tecnológica GRC de “doble seguro” con características chinas. Debido a que resuelve bien el problema de durabilidad del GRC, promueve el rápido desarrollo de la industria del GRC de mi país.
El desarrollo de la tecnología de producción de fibras sintéticas ha supuesto avances sustanciales en la investigación y aplicación del fibrohormigón. A principios de la década de 1960, S. Goldfein de los Estados Unidos comenzó a explorar el uso de fibra orgánica sintética y fibra de polipropileno como aditivo para el hormigón de cemento y sugirió su uso en el ejército estadounidense para fabricar piezas estructurales a prueba de explosiones. A principios de la década de 1970, el Reino Unido mezcló fibras de polipropileno con hormigón para fabricar accesorios para tuberías, placas y otros productos, y formuló normas pertinentes en la industria de la construcción. En las últimas dos décadas, los países desarrollados representados por Estados Unidos han desarrollado y producido una serie de fibras sintéticas monofilamento que pueden incorporarse al hormigón.
Por ejemplo, Estados Unidos ha desarrollado vigorosamente fibras sintéticas para hormigón armado, principalmente fibras de polipropileno y fibras de poliamida; Alemania y Japón han desarrollado respectivamente fibras de poliacrilonitrilo y fibras de alcohol polivinílico para hormigón armado. Grace Company de Estados Unidos y Japón también ha desarrollado TORASUTO KIKAKUKI; lanzó las correspondientes fibras para refuerzo de hormigón asfáltico. Las patentes US6569526 y CN1405110 publicadas por Grace Company en Estados Unidos en 2003 reportan una fibra sintética reforzada altamente dispersable que puede usarse en materiales base como concreto, mortero, concreto proyectado, concreto asfáltico, etc. No solo tiene buena dispersión, sino que también puede También mejorar significativamente la intensidad de los materiales concretos. En el pasado, las fibras (como la mayoría de las fibras vegetales) que se mezclaban con el concreto no podían soportar la fuerte alcalinidad del material de la matriz del concreto, o no podían dispersarse uniformemente en el concreto, o no tenían cierta resistencia a las altas temperaturas. y no pudo lograr la resistencia al agrietamiento esperada y mejorar el efecto. Los avances en la tecnología de producción de fibras sintéticas han resuelto estos problemas. En los últimos años, aunque la fibra de polipropileno y la fibra de poliamida tienen la debilidad de un módulo elástico relativamente bajo, tienen una alta resistencia a la tracción y una buena resistencia a los álcalis, lo que puede inhibir y reducir la aparición y desarrollo de grietas en la etapa plástica inicial del hormigón. se ha realizado en su aplicación en hormigón. Las fibras sintéticas se mezclan con el hormigón, lo que mejora simultáneamente la impermeabilidad, la resistencia a las heladas, la resistencia al impacto, la ductilidad y la resistencia al desgaste del hormigón. Debido a su buena trabajabilidad, fácil operación y precio asequible, se ha utilizado ampliamente en el campo de la construcción.
En la década de 1970, la tecnología del hormigón con fibra se introdujo en China. Los colegios y universidades, institutos de investigación científica y unidades de construcción de nuestro país han iniciado trabajos de investigación sobre la incorporación de fibras sintéticas al concreto, y gradualmente se han ido aplicando en muchos proyectos de construcción, con el desarrollo exitoso de fibras sintéticas para la construcción doméstica, La aplicación de sintéticas; Las fibras en el hormigón se han desarrollado rápidamente. En consecuencia, la Primera Conferencia Académica Nacional sobre Fibrocemento y Fibrohormigón celebrada por el Comité Profesional de Fibrocemento y Fibrohormigón de la Sociedad de Ingeniería Civil de China en Dalian el 65438-0986 promovió varios intercambios técnicos sobre la aplicación de fibras sintéticas en el hormigón en todo el país. Desde entonces, se han celebrado conferencias académicas anuales sobre hormigón de fibrocemento en Harbin (1988), Wuhan (1990), Nanjing (1992), Nanhai (1994), Chongqing (1996), Jinggangshan (65438) y otros lugares. En 2008, se celebró la 12ª Conferencia Anual de Fibrocemento y Hormigón en Beijing, sede de los 39º Juegos Olímpicos. Se cree que desempeñará un papel positivo en la promoción del desarrollo y la aplicación de la tecnología del hormigón de fibrocemento en mi país.
Actualmente el más utilizado es el hormigón armado con fibras sintéticas, que se deriva de polímeros orgánicos. Los polímeros orgánicos comúnmente utilizados para hilar fibras incluyen polipropileno (PP), poliamida (PA), poliéster (PET), poliacrilonitrilo (PAN) y alcohol polivinílico (PVA). Las fibras sintéticas hiladas a partir de estos polímeros generalmente tienen un módulo elástico bajo y, por lo tanto, son fibras de módulo elástico bajo. En los últimos años, se han utilizado algunas fibras de alto módulo para reforzar el hormigón, como fibras de aramida, fibras de polietileno de peso molecular ultra alto, fibras de poliacrilonitrilo de peso molecular ultra alto, fibras de alcohol polivinílico de peso molecular ultra alto, etc. Estas fibras tienen un alto módulo elástico y resistencia a la tracción, y su efecto de refuerzo y endurecimiento del hormigón es muy evidente después de agregarse al hormigón.
El hormigón de fibra se puede utilizar ampliamente en la construcción de paneles de paredes, losas de pisos, sótanos y enlucidos de paredes exteriores. Presas, embalses, canales y tuberías de agua de paredes delgadas en proyectos de conservación de agua; pavimentos y pavimentaciones de puentes en proyectos de carreteras y puentes; búnkeres, refugios antiaéreos y puertas protectoras en proyectos militares, terraplenes de control de inundaciones y prefabricados de hormigón; Losas en proyectos portuarios.
Con la formulación y promulgación de diversas especificaciones de diseño, especificaciones de construcción y normas para el fibrohormigón, la aplicación del fibrohormigón seguramente tendrá un mayor desarrollo.