Voorbereiding van uitgelijnde stalen vezel versterkt cementgebonden composiet en haar belastbaarheid gedrag

Summary

Dit protocol beschrijft een aanpak voor het vervaardigen van uitgelijnde stalen glasvezel versterkte cementgebonden samengesteld door het toepassen van een uniforme elektromagnetisch veld. Uitgelijnde stalen glasvezel versterkte cementgebonden composiet vertoont superieure mechanische eigenschappen aan gewone glasvezel gewapend beton.

Abstract

Het doel van dit werk wil presenteren een aanpak, geïnspireerd door de manier waarop een kompas naald een consequente oriëntatie onder invloed van het aardmagnetisch veld onderhoudt, voor het vervaardigen van een cementgebonden composiet, versterkt met uitgelijnde stalen vezels. Uitgelijnde stalen vezel versterkt cementgebonden composieten (ASFRC) werden voorbereid door het toepassen van een uniforme elektromagnetisch veld op verse mortel met korte stalen vezels, waarbij de korte stalen vezels werden gedreven om te draaien in afstemming met het magnetisch veld. De mate van aanpassing van de stalen vezels in geharde ASFRC werd beoordeeld zowel door het tellen van stalen vezels in gebroken dwarsdoorsneden X-ray berekend tomografie analyse. De resultaten van de twee methoden blijkt dat de vezels in ASFRC waren zeer uitgelijnd terwijl de stalen vezels in niet-magnetisch composieten behandeld staal werden willekeurig verdeeld. De uitgelijnde stalen vezels hebben een veel hogere versterken efficiëntie en de composieten, tentoongesteld daarom aanzienlijk verbeterde buigsterkte en taaiheid. De ASFRC is dus superieur aan SFRC in dat het kan weerstaan meer treksterkte stress en meer effectief weerstaan kraken.

Introduction

Opnemen van stalen vezels in beton is een effectieve manier om te overwinnen de inherente zwakte van de broosheid en ter verbetering van de treksterkte van concrete¹. Tijdens de afgelopen decennia, is stalen glasvezel gewapend beton uitgebreid onderzocht en op grote schaal gebruikt in het veld. Stalen glasvezel gewapend beton is superieur aan concrete in termen van kraken weerstand, treksterkte, breuk-taaiheid, fractuur energie, etc.² In stalen glasvezel gewapend beton, staal vezels zijn willekeurig verspreid, waardoor gelijkmatig verspreiden de versterken efficiëntie van de vezels in elke richting. Echter, onder bepaalde voorwaarden laden slechts enkele van de stalen vezels in beton bijdragen aan de prestaties van de structurele elementen omdat de versterken efficiëntie van de vezels vereist dat ze worden uitgelijnd met het beginsel treksterkte onderstreept in het structuur. Bijvoorbeeld, bij het gebruik van stalen glasvezel gewapend beton met willekeurig verdeelde stalen vezels te bereiden een straal, sommige van de stalen vezels, vooral die parallel aan de richting van de belangrijkste treksterkte stress, zal belangrijke bijdrage leveren aan versterking van de efficiëntie, terwijl die loodrecht op de richting van de belangrijkste treksterkte stress zal geen bijdrage leveren aan versterking van de efficiëntie. Bijgevolg, het vinden van een aanpak voor het uitlijnen van de stalen vezels met de richting van de belangrijkste treksterkte stress in beton nodig is om de hoogste versterken efficiëntie van de stalen vezels.

De afdrukstand efficiëntiefactor, gedefinieerd als de verhouding van de geprojecteerde lengte in de richting van de treksterkte stress aan de werkelijke lengte van vezels, wordt meestal gebruikt om aan te geven van de efficiëntie van de versterking van stalen vezels^3,4 . Volgens deze definitie is de efficiëntiefactor van de oriëntatie van de vezels uitgelijnd met de richting van de treksterkte stress 1.0; dat van de vezels die op de treksterkte stress loodrecht is 0. Geneigd vezels hebben een oriëntatie efficiëntiefactor tussen 0 en 1.0. De analytische resultaten blijkt dat de efficiëntiefactor van de geaardheid van willekeurig verdeelde stalen vezels in beton 0.405⁴, terwijl dat uit tests van gewone stalen glasvezel gewapend beton in de range van 0.167 aan 0,500^{5,6 is} . Klaarblijkelijk, als alle de korte stalen vezels in beton zijn uitgelijnd en dezelfde afdrukstand als de treksterkte stress hebben, de stalen vezels zal hebben de hoogste versterken efficiëntie en de specimens zal de optimale treksterkte gedrag hebben.

Sommige succesvolle pogingen te bereiden uitgelijnde stalen glasvezel gewapend beton zijn uitgevoerd sinds de jaren 1980. In 1984, Shen⁷ toegepast een elektromagnetisch veld op de onderste laag van stalen vezel versterkt cementgebonden composiet (SFRC) balken tijdens casting en X-ray detectie analyse kwam naar voren dat de stalen vezels werden goed uitgelijnd. In 1995, Bayer⁸ en Arman⁹ gepatenteerd de aanpak voor het opstellen van uitgelijnde stalen glasvezel gewapend beton met behulp van een magnetisch veld. Yamamoto et al. ¹⁰ als de richting van stalen vezels in beton worden voornamelijk beïnvloed door de benadering van het gieten en probeerde te verkrijgen uitgelijnde stalen glasvezel gewapend beton door het bijhouden van vers beton stroomt in de bekisting uit een constante richting beschouwd. Xu¹¹ probeerde te stalen vezels in spuitbeton uitlijnen door te besproeien stalen vezels uit een constante richting. Rotondo en Wiener¹² proberen te maken van betonnen palen met uitgelijnde lang stalen vezels door centrifugaal gieten. Deze experimentele studies blijkt dat uitgelijnde stalen glasvezel gewapend beton belangrijke voordelen ten opzichte van willekeurig verdeelde stalen glasvezel gewapend beton heeft.

Onlangs, Michels et al. ¹³ en Mu et al. ¹⁴ hebben met succes ontwikkeld voor een groep van uitgelijnde stalen vezel versterkt cementgebonden composieten (ASFRCs) met behulp van elektromagnetische velden. In deze studies, werden verschillende elektromagneten gemaakt om te voorzien in een uniforme magnetisch veld uitlijnen stalen vezels in mortel exemplaren van verschillende grootte. De magneetklep heeft een holle de zogenaamde kamer, die is geschikt voor specimens van vooraf gedefinieerde grootte. Wanneer de magneetklep is verbonden met direct current (DC), ontstaat een uniforme magnetisch veld in de zaal met een vaste oriëntatie, die is uitgelijnd met de as van de spoel. Volgens het principe van elektromagnetisme¹⁵, kan magnetische velden rijden Ferromagnetische vezels te roteren en uitlijnen in de verse mortel. Passende werkbaarheid van de mortel is essentieel voor het toestaan van stalen vezels om te draaien in de verse mortel. Een hoge viscositeit kan problemen geven bij de aanpassing van de stalen vezels in de mortel, terwijl lage viscositeit tot de scheiding van de vezels leiden kan.

Deze paper beschrijft de details van de voorbereiding van ASFRC specimens en tests van de buigsterkte eigenschappen van ASFRC en SFRC. Verwacht wordt dat ASFRC een hogere buigsterkte en taaiheid dan SFRC heeft. Dus, ASFRC heeft potentieel voordelen ten opzichte van SFRC in het weerstaan van de treksterkte stress en verzet tegen kraken als gebruikt als cover beton, bestrating, enz.

Met behulp van de gebroken exemplaren na buigsterkte tests, de oriëntatie van de stalen vezels in de specimens wordt onderzocht door het observeren van de gebroken kruissecties en met behulp van X-ray scanning berekend tomografie analyse^{16,17 , 18}. de mechanische eigenschappen van ASFRCs, met inbegrip van hun buigsterkte en taaiheid, gerapporteerd en vergeleken met die van niet-elektromagnetisch behandelde SFRCs.

Protocol

1. Spoel magnetisch veld Setup Opmerking: Het magnetisch veld wordt gegenereerd door een solenoïde met een holle kamer. De setup is een polybutyleen polyethyleentereftalaat (PBT) bestuur solenoïde skelet spiraalsnoer met 4-6 lagen glazuur geïsoleerd koperdraad en omwikkeld met een kunststof isolerende laag voor bescherming (Figuur 1). Na het aansluiten van de spoel aan DC, creëert de stroom in de spoel een uniforme elektromagnetisch veld binnen de solenoïde zaa…

Representative Results

De buigsterkte sterke punten van de ASFRCs en de SFRCs bepaald op basis van drie-punt buigende tests zijn afgebeeld in Figuur 5. De buigsterkte troeven van ASFRCs zijn hoger dan die van SFRCs voor alle doseringen van de vezel. De buigsterkte sterke punten van ASFRCs waren 88%, 71% en 57% hoger dan die van SFRCs aan de volumegehalten van de vezel van 0,8%, 1,2% en 2,0%, respectievelijk. Deze resultaten impliceren dat de uitgelijnde stalen vezel de cementgebond…

Discussion

De elektromagnetische solenoïde ontwikkeld in deze studie heeft een kamer meten 250 × 250 × 750 mm en kan niet geschikt voor de volledige grootte structurele elementen. Hoewel de grootte van de kamer de toepassing van de setup, het concept beperkt en protocol in dit document voorgesteld de verdere ontwikkeling van een volledige grootte setup voor het vervaardigen van ASFRC elementen zal inspireren, met name prefab elementen.

Het bereiken van een juiste viscositeit van verse mortel is essent…

Materials

Cement	Tangshan Jidong Cement Co., Ltd.	P×O 42.5	Oridnary Portland Cement
Sand		River sand	Fineness modulus is 2.4
Superplasticizer	Subote New Materials Co., Ltd.	PCA-III	Polycarboxylated type, water reducing ratio is 35%
Steel fiber	Tianjin Hengfeng Xuxiang New Metal Materials Co., Ltd.	Round straight	Diameter 0.5mm, length 25mm