Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser verstärkt zementgebundene Verbund und seine Biege-Verhalten

Bei diesem Verfahren wird ein stahlfaserverstärkter zementärer Verbundwerkstoff hergestellt, der den mit früheren Techniken hergestellten Verbundwerkstoffen überlegen ist. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass kurze Stahlfasern frische zementartige Verbundwerkstoffe benötigen, die durch ein elektromagnetisches Feld ausgerichtet sind, was die Fähigkeit zur Verstärkung der Proben erheblich erhöht. Mehrere Personen werden helfen, die Verfahren zu demonstrieren.

Associate Professor Xiaowei Wang, Professor Jian Zhou, Doktorand Luansu Wei und Doktorand Hui Li Die Kenntnis der Verarbeitbarkeit des Mörtels ist der Schlüssel zur Vorbereitung von Proben. Halten Sie einen Senktiefenmesser zur Charakterisierung des Mörtels bereit. Halten Sie außerdem ein koaxiales Rotationsmörtelrheometer für die Prüfung der Verarbeitbarkeit bereit.

Die Elemente für die Mörtelmischung sollten sich in der Nähe eines Mörtelmischers befinden. In jeder Mischung wird die gleiche Menge Wasser, Zement und Sand verwendet. Für die Prüfung ist auch eine Quelle für Fließmittel erforderlich.

Um den Mörtel herzustellen, geben Sie zuerst Sand in den Mischsandhalter. Geben Sie dann Wasser in den Mixer. Als nächstes fügst du den Zement hinzu.

Lassen Sie das Wasser und den Zement 30 Sekunden lang mischen. Starten Sie die langsame, automatische Zugabe von Sand und mischen Sie weitere 30 Sekunden weiter. Mixen Sie 60 Sekunden länger, bevor Sie aufhören.

Holen Sie sich an dieser Stelle den Senktiefenmesser und geben Sie frischen Mörtel in den Probenbehälter. Passen Sie den Konus über die Probe an. Befestigen Sie den Kegel an einer Stelle, die gerade die Oberfläche berührt.

Stellen Sie das Messgerät am Gerät auf Null und lassen Sie dann den Kegel los, um den Test abzuschließen. Überprüfen Sie das Messgerät, um festzustellen, ob die Einsinktiefe zwischen 50 und 100 Millimetern liegt. Wenn das Ergebnis außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, bereiten Sie das Mischen einer weiteren Charge vor.

Beginnen Sie mit Wasser im Mixer und fügen Sie dann Weichmacher hinzu, um die Einsinktiefe einzustellen. Fahren Sie mit dem Hinzufügen von Zement und Sand wie zuvor fort. Wenn das neue Gemisch fertig ist, führen Sie den Senktiefentest erneut durch.

Der Mix ist akzeptabel, wenn das Ergebnis im Bereich von 50 bis 100 Millimetern liegt. Testen Sie als Nächstes die Viskosität der Mischung. Füllen Sie etwa 300 Milliliter frischen Mörtel in den Probenbehälter des Rheometers um.

Fahren Sie mit dem Viskositätstest fort. Die Ergebnisse helfen bei der Bestimmung der notwendigen Magnetfeldstärke. Für die Vorbereitung der Versuchsprobe ist ein Magnetfeld erforderlich.

Dieser Solanoid befindet sich auf einem Verdichtungstisch. Es kann ein gleichmäßiges Feld auf eine Probenform aufbringen. Die Kunststoffform für den Mörtel sollte sich gut in das Innere des Nachtschattens einfügen.

Bringen Sie die Form zu einem 30-Liter-Mörtelmischer und stellen Sie sie beiseite. In der Nähe des Mischers haben Sie die Rohstoffe für 15 Liter der zuvor festgelegten Mörtelmischung. Der Zement und der Sand werden kombiniert, ebenso wie das Wasser und der Fließmittel.

Stahlfaser für den gewünschten Stahlfaservolumenanteil ist die neue Komponente für die ausgerichtete Stahlmischung. Stellen Sie den Mörtel her, indem Sie zuerst den Zement und den Sand in den Mischer geben. Mischen Sie und bestätigen Sie durch Sichtprüfung, dass diese gut gemischt sind, bevor Sie fortfahren.

Dann das Wasser und den Fließmittel hinzufügen und etwa eine Minute lang mischen. Zum Schluss die Stahlfasern dazugeben und weitere zwei Minuten mixen. Wenn du fertig bist, gieße den frischen Mörtel schnell in die Kunststoffform.

Schieben Sie die Form auf einen Verdichtungstisch. Schalten Sie den Kompaktierstisch 30 Sekunden lang ein. Stellen Sie sicher, dass die Form vollständig gefüllt ist, bevor Sie fortfahren.

Setze nun die Form in die Solanoidkammer ein. Schalten Sie sowohl den Solanoid als auch den Kompaktierstisch für 50 Sekunden ein. Wenn der Tisch vollständig zum Stillstand gekommen ist, schalten Sie den Solanoid aus und entfernen Sie vorsichtig die Form.

Verwenden Sie eine Kelle, um die Oberseite zu glätten, aber vermeiden Sie es, die Stahlfasern zu stören. Bereiten Sie drei elektromagnetisch behandelte Proben und drei faserverstärkte Standardproben für jeden Stahlfaservolumenanteil vor. Bewahren Sie die Exemplare 24 Stunden lang im Haus und in ihren Formen auf.

Bringen Sie die Proben dann in den Nebelraum, um sie zu entformen und aushärten zu lassen. Die mechanischen Tests werden auf einem Dreipunkt-Biegeprüfstand durchgeführt. Zwei Rollen stützen die Probe.

Es wird eine Last von oben aufgebracht. Dieses Schema zeigt, wie eine Probe auf dem Prüfstand montiert wird. Beachten Sie, dass die Stützen 50 Millimeter von beiden Enden der Länge von 550 Millimetern entfernt sind.

Die Stützpunkte sind mit B gekennzeichnet. Die Last wird in der Mitte dieser Länge an einem Punkt aufgebracht, der mit A gekennzeichnet ist. An den mit D gekennzeichneten Punkten sind auf beiden Seiten Bolzen auf die Probe geklebt, um einen LVDT-Halter (Linear Variable Differential Transformer) zu tragen. Die mit C gekennzeichneten Punkte befinden sich auf Platten, die an der Probe befestigt sind. Markieren Sie die Probe an Punkten, die den beschrifteten Punkten auf dem Schaltplan entsprechen.

Die Punkte C sind die Stellen, an denen die Auslenkung in der Mitte der Spannweite gemessen wird. An den Punkten D sind Halterungen für den LVDT-Halter verklebt. Montieren Sie die Probe auf dem Prüfstand. Verwenden Sie einen LVDT-Halter und befestigen Sie den LVDT an der Mitte der Spannweite an den Seiten der Probe.

Schließen Sie den LVDT an einen Datenlogger an und stellen Sie die Häufigkeit der Datenerfassung ein. Heben Sie die Probe am Bohrgerät mit den unteren Stützen allmählich an. Stoppen Sie, wenn sich die obere Wägezelle in der Nähe der Oberseite befindet, diese aber nicht berührt.

Nullen Sie die zu messenden Größen und richten Sie den Dreipunkt-Biegebelastungstest ein. Starten Sie den Test, und notieren Sie den vollständigen Verlauf der Belastung und der Durchbiegung in der Mitte des Spannweites. Dies ist ein Beispiel für ein Last-Durchbiegungsdiagramm für die Durchbiegung in der Mitte des Feldes.

Beachten Sie, wenn die Last über dem Spitzenwert liegt. So erscheint der aktuelle Prüfling auf dem Prüfstand, wenn die Last knapp über dem Spitzenwert liegt. Sobald die Spitzenlast überschritten ist, stoppen Sie den Test, wenn die Verschiebung mehr als 30 Millimeter beträgt.

Die Prüfung der Probe wurde abgebrochen, nachdem die Verschiebung 30 Millimeter erreicht hatte. Entfernen Sie zu diesem Zeitpunkt die Probe und bereiten Sie sich darauf vor, die verbleibenden Proben zu testen. Hier in Rot sind die gemessenen Biegefestigkeiten für ausgerichtete stahlfaserverstärkte Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Stahlfaservolumenanteilen.

Die numerischen Werte stellen den Durchschnitt von drei Proben dar und die Fehlerbalken geben die Standardabweichung an. In Blau sind die Biegefestigkeiten für Standard-Stahlfaserverbundwerkstoffe angegeben. Es ist zu beachten, dass in jedem Fall die Biegefestigkeit für die ausgerichteten Stahlproben höher ist.

Hierbei handelt es sich um Diagramme mit geringer Verschiebung der mittleren Spannweite für Mischungen mit Stahlfaservolumenanteilen von 0,8 %1,2 % und 2 %Jedes Diagramm enthält Daten für drei Proben für ausgerichtete Proben und herkömmliche Proben mit demselben Stahlfaservolumenanteil, hier 0,8 %Die ausgerichteten Stahlfaserproben haben durchweg eine höhere Spitzenlast und Fläche unter der Kurve. Gleiches gilt für den Volumenanteil von 1,2 % Stahlfasern und den Volumenanteil von 2 % Stahlfasern. Röntgen-Computertomographie-Tests geben die räumliche Verteilung von Stahlfasern in zwei Proben mit einem Stahlfaservolumen von 0,8 % nach.

Links ist die ausgerichtete Stahlfaserprobe zu sehen, die den Nachweis der Ausrichtung liefert. Rechts ist die traditionelle Stahlfaserprobe zu sehen, bei der die Faserrichtungen zufällig sind. Durch die Anwendung einer elektromagnetischen Feldbehandlung unter Verwendung des in dieser Studie entwickelten Solanoid-Aufbaus wurden die Stahlfasern im Frischmörtel stark ausgerichtet und die ausgerichteten stahlfaserverstärkten zementären Kompositproben erfolgreich präpariert.

Die gewöhnlichen Wirkungsgrade von Stahlfasern in ausgerichteten stahlfaserverstärkten zementären Bauteilen lagen über 0,9, während die gewöhnlichen stahlfaserverstärkten zementären Bauteile bei etwa 0,6 lagen. Die Anzahl der eingelesenen Stahlfasern in den erzeugten Abschnitten der ausgerichteten stahlfaserverstärkten zementären Verbundwerkstoffe war größer als bei einigen der gewöhnlichen stahlfaserverstärkten zementgebundenen Verbundwerkstoffe. Die Biegefestigkeit und Biegezähigkeit von ausgerichteten stahlfaserverstärkten zementären Verbundwerkstoffen sind deutlich höher als die von gewöhnlichen stahlfaserverstärkten zementären Verbundwerkstoffen.

Obwohl das in diesem Dokument beschriebene Protokoll mit stahlfaserverstärktem Zementmörtel demonstriert wurde, ist es auch auf stahlfaserverstärkten Beton anwendbar.