Name: Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser verstärkt zementgebundene Verbund und seine Biege-Verhalten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-27T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 7 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung ausgerichteter Stahlfaser-verstärkter zementgebundener Verbundwerkstoffe mittels elektromagnetischer Felder. Diese Methode verbessert mechanische Eigenschaften für Bauanwendungen erheblich.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Die Autoren erkennen dankbar finanzielle Unterstützungen von der National Natur Science Foundation of China (Grant Nr. 51578208), Hebei Provinz Natur Science Foundation (Grant Nr. E2017202030 und E2014202178), Projekt der Universität-Wissenschaft und Forschung der Provinz Hebei (Grant Nr. ZD2015028).

1. Magnet Magnetfeld Setup
Hinweis: Das Magnetfeld wird durch ein Magnetventil mit einer Hohlkammer erzeugt. Das Setup ist ein Polybutylen Polyethylenterephthalat (PBT) Board Magnetventil Skelett aufgewickelt mit 4-6 Schichten des Zahnschmelzes isolierten Kupferdraht und umhüllt mit einer Kunststoff Isolierschicht für Datenschutz (Abbildung 1). Nach dem Anschluss der Spule an DC, erzeugt der Strom in der Spule eine einheitliche elektromagnetisches Feld innerhalb der Magnetspule Kammer mit einer festen Richtung und Konstante magnetische Induktion Intensität. Verwenden Sie das Magnetfeld ausrichten Stahlfasern im FRISCHMÖRTEL und bereiten die ASFRC Exemplare. In dieser Studie haben wir 150 × 150 × 550 mm Prisma Proben mit einem Magnetventil mit einer kammergröße von 250 × 250 × 750 mm vorbereitet.
<ol><li>Korrelieren Sie die Intensität der magnetischen Induktion zu elektrischem Strom des Magnetventils.<ol>
<li>Verbinden Sie das Magnetventil mit DC und aktuellen Anwenden von 0 bis 10 A mit einer Schrittlänge von 1 A. Messen und aufzuzeichnen die magnetische Induktion-Intensität in der Magnetspule Kammer mit einem Tesla-Messgerät.</li>
		<li>Zeichnen Sie die magnetische Induktion-Intensität-Strom-Kennlinie (Abbildung 2), die in späteren Schritten verwendet wird, um den notwendigen Strom des Magneten zu bestimmen. Hinweis: Befolgen Sie elektrische Sicherheitsverfahren wenn das Magnetventil an der Stromquelle und in allen anderen Betriebsverfahren relevant für elektrischen Strom anschließen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. die Verarbeitbarkeit des Frischmörtels
<ol><li>Bereiten Sie drei Mörtelmischungen mit Stahl Faser Volumen Brüche 0,8 %, 1,2 % und 2,0 %, bzw. (Tabelle 1). Die drei Mischungen haben die gleiche Zusammensetzung der Matrix mit Wasser, Zement-Verhältnis von 0.42:1:2 zu Schleifen. Je nach Mischungsverhältnis 0,5 kg Zement, Sand, 1,0 kg wiegen und 0,21 kg Wasser für Verarbeitbarkeit testet.</li>
	<li>Der Mörtel-Mixer zuerst Wasser hinzufügen. Fügen Sie dann den Zement. Mischen Sie das Wasser und Zement für 30 s. Dann mischen Sie für weitere 30 s, und während dieser 30 s zu mischen, nach und nach hinzufügen Sand zum Mischer. Dann mischen Sie für weitere 60 s.</li>
	<li>Testen Sie die sinkende Tiefe aus der Mischung mit einer sinkenden Tiefenmesser nach dem chinesischen Standard für Testmethode der Leistung auf den Aufbau von Mörtel (JGJ/T70-2009)19.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Schritte 2.2 und 2.3, die Dosierung des Fließmittels einstellen, bis die sinkende Tiefe in den 50-100 mm-Bereich fällt. Zeichnen Sie die Dosierung des Fließmittels, die die gewünschte Verarbeitbarkeit produziert und als Bestandteil der Mischung Anteil in Tabelle 1zu ergänzen. Auch testen Sie die spezifische Dichte des frischen Mörtel, nachdem die Verarbeitbarkeit erreicht wird. Die optimale Dosierung von ein Polycarboxylatether-Fließmittel aus den oben genannten Tests ist 0,10 % (Massenverhältnis Zement) und die spezifische Dichte des frischmörtels ist 2186 kg/m3.</li>
	<li>Testen Sie die Viskosität der FRISCHMÖRTEL mit einem co-axial Rotations Mörtel Rheometer (Abbildung 3). Das Rheometer hat ein Wasserbad, das die Temperatur des probenbehälters bei 20 ° c zu halten, kann<ol>
<li>Setzen Sie 300 mL frischen Mörtel innerhalb der letzten 5 min in der Probenbehälter.</li>
		<li>Beginnen Sie die Viskosität Test. Die Sonde fällt allmählich in den frischen Mörtel im Container und Container beginnt sich zu drehen. Während der FRISCHMÖRTEL innerhalb der rotierenden Behälter bewegt, gilt es eine Querkraft an der Sonde. Dabei die Rheometer Datensätze der Schubspannung und Scherung bewerten und plottet die Kurve der Schubspannung, Rate zu scheren. Die Steigung der Kurve ist die Viskosität der Mörtel20,21. Im Rahmen dieser Untersuchung ist die Viskosität der FRISCHMÖRTEL aus Tests 0,82 Pas.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. die Probenvorbereitung
<ol><li>Bestimmen Sie die magnetische Induktion Intensität des Magnetfeldes und der Strom des Magnetventils.<ol>
<li>Die Viskosität der Zementmörtel bestimmt im Schritt 2.5.2, berechnen die magnetische Induktion Intensität des magnetischen Feldes erforderlich zum Ausrichten von Stahlfasern in Zementmörtel mit Gleichung (1):13 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq1v2.jpg">(1) wo B magnetische Induktion Intensität ist η ist die Viskosität der FRISCHMÖRTEL, lf ist die Länge der Stahlfaser, m ist die Masse eines einzelnen Stahlfaser, Rf ist der Radius der Stahlfasern, μ ist die Durchlässigkeit der Stahlfasern μ0 ist die Permeabilität des Vakuums, Δt Zeitintervall und ist α(t + Δt) ist die Winkelbeschleunigung im nächsten Zeitintervall. Je nach Viskosität und die Parameter der Stahlfaser, die in den Tests verwendet, ist die erforderliche magnetische Induktion Intensität 9,83 Mt.</li>
		<li>Bestimmen Sie den elektrischen Strom des Magnetventils erforderlich, um eine ausreichende magnetische Induktion Intensität nach Figur 2 , Gleichung (2) erstellen:14 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq2v2.jpg">(2) wo I ist der benötigte Strom, N ist die Anzahl der Magnetspule Drehungen und L ist die Länge des Magnetventils. Mittels Gleichung (2), ist der benötigte Strom 8,3 A, während aus Abbildung 2 es ca. 8,5 A. ist</li>
	</ol>
</li>
	<li>ASFRC Proben vorbereiten<ol>
<li>Verwenden Sie einen 15 L Mörtel-Mixer, um frischen Mörtel mischen. Für jede Charge mix 7,5 L Mörtel entsprechend der Mischung Proportionen in Tabelle 1aufgeführt. Tabelle 1 bezeichnet die ASFRC-Mischungen als A-Vf, wo A beschreibt, dass die Stahlfasern ausgerichtet sind und Vf den Volumenanteil von Stahlfaserbeton zeigt. Zum Vergleich werden Stahlfaserbeton Mischungen entsprechend, als R-Vf, bezeichnet wo R weist darauf hin, dass die Stahlfasern zufällig verteilt sind. Die Stahlfaserbeton Mixe sind nicht in Tabelle 1 aufgeführten aber haben die gleichen Proportionen wie ASFRC.</li>
		<li>Wiegen Sie verwendeten Rohstoffe und mischen Sie die Stahl faserverstärktem Zement-Mörtel nach Routineverfahren.</li>
		<li>Gießen Sie den frischen Mörtel in eine plastische Form mit klaren Größe von 150 × 150 × 550 mm. gegossen die Proben sofort nach dem Mischen zu verlieren Verarbeitbarkeit. Es dauert etwa 25 min zu einem ASFRC Prisma aus dem Kontakt zwischen Zement und Wasser gegossen.</li>
		<li>Die Form auf eine Verdichtung Tisch bewegen, und wechseln auf die Verdichtung Tisch für 30 S. Add mehr Mörtel wie notwendig, um sicherzustellen, dass, dass die Form vollständig gefüllt.</li>
		<li>Legen Sie die Form in die Kammer des Magnetventils.</li>
		<li>Schalten Sie das Magnetventil und Verdichtung Tisch für 50 s. Hinweis: Für gewöhnliche Beton angemessene Verdichtung ist um 60-120 s. Bei diesem Test wird versucht, die Verdichtung Gesamtzeit innerhalb dieses Bereichs zu kontrollieren. Mehr Verdichtung Zeit kann die Ausrichtung der Stahlfasern verbessern; Es kann jedoch führen über verdichten und somit die Trennung (der Untergang der Stahlfasern und groben Gesteinskörnungen gibt). Weniger Verdichtung Zeit verursachen schlechte Ausrichtung von Stahlfaserbeton und nicht konsolidierte Beton.</li>
		<li>Schalten Sie die Verdichtung Tabelle.</li>
		<li>Schalten Sie das Magnetventil nach die Verdichtung Tabelle zum Stillstand gekommen ist.</li>
		<li>Vorsichtig nehmen Sie die Form aus der Magnet und glätten Sie die obere Fläche des Mörtels mit einer Kelle. Stören die Stahlfasern in der Nähe der Oberfläche zu vermeiden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bereiten Sie für jede Mischung drei elektromagnetisch behandelten Proben (nach 3.2.2-3.2.9 Schritte) und drei nicht elektromagnetisch behandelten Proben (nach Schritten 3.2.2-3.2.4 und 3.2.9). In der Vorbereitung nicht elektromagnetisch behandelten Proben, die Verdichtung Gesamtzeit betrug 80 s – identisch mit dem bei der Vorbereitung der elektromagnetisch behandelten Proben.</li>
	<li>Verlassen Sie die Proben im Haus und in ihren Formen für 24 h. Dann entformt und die Proben in einem Nebel Raum zu heilen, bis sie für mechanische Prüfungen verwendet werden.</li>
</ol>4. drei-Punkt-Biegung Test
<ol><li>Nehmen Sie nach 28 Tagen die Exemplare aus der Rauchkuchl und markieren Sie die Positionen für das Laden von (A), (B) unterstützt, Mid-Span Durchbiegung (C) und LVDT Befestigungspunkte (D) (Abbildung 4).</li>
	<li>Das Exemplar auf dem drei-Punkt-Biegung Prüfstand (Abbildung 4) von der MTS-Test-Maschine und befestigen ein LVDT zu den Mid-Span mit einer LVDT-Halter auf jeder Seitenfläche der Probe (Abbildung 4).</li>
	<li>Verbinden Sie die LVDT mit einer Datalog. Legen Sie die Daten-Übernahme-Frequenz auf dem Steuerungs-PC von der Testmaschine.</li>
	<li>Nach und nach erhöhen der Probekörpers durch Erhöhung, die unteren unterstützt, so dass die obere Zelle des Testcomputers laden sehr nah an ist, aber nicht berühren, die Oberfläche der Probe.</li>
	<li>Die Vorlast, Mid-Span Durchbiegung (LVDT) und verformungswerte (Wägezelle) auf NULL.</li>
	<li>Starten Sie den Test und die Probe mit einem Hubraum-Steuerelement mit einer Geschwindigkeit von 0,2 mm/min. Eintrag die volle Geschichte der Be- und Mid-Span Durchbiegung der Probe zuweisen Sie eine Dreipunkt-Biegebelastung.</li>
	<li>Beobachten Sie die Belastung und Verformung der Probe. Nach dem Peak-Wert wenn die Verschiebung größer als 30 mm ist, beenden Sie den Test. In der Regel die Probe ist geknackt und die Last ist kleiner als 1,0 kN.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Schritte 4.1-4.7, alle Proben zu testen.</li>
</ol>5. Stahlfaser Orientierung Analyse
<ol><li>Die Anzahl der Stahlfasern auf dem gebrochenen Abschnitt.<ol>
<li>Trennen Sie die Exemplare in zwei Portionen im Abschnitt geknackt.</li>
		<li>Messung und Aufzeichnung der Ausrichtung von Stahlfasern auf dem gebrochenen Querschnitt der Zement-Mörtel-Probe. Die Ausrichtung ist der Winkel zwischen einem Stahlfaserbeton und der Achse der Probe. Da manuell messen die Ausrichtungen von Stahlfasern schwierig ist und kann zu ungenaue Messergebnissen produzieren, Orientierungen können als einer der sechs Winkelbereiche kategorisiert werden: 0 - 15 °, 15-30 °, 30-45 °, 45-60 °, 60-75 ° und 75-90 °. Notieren Sie die Anzahl der Stahlfasern in jeder Gruppe, und berechnen Sie die durchschnittliche Faser Ausrichtung Wirkungsgrad der Probe nach Gleichung (3): <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq3v2.jpg">(3) wo ηθ ist der durchschnittliche Orientierung Wirkungsgrad von der Stahlfasern, lf ist die Länge einer einzelnen Stahlfaser, n ist die Gesamtzahl der Stahlfasern im Abschnitt geknackt und θich ist die Winkel zwischen einem Stahlfaserbeton und Richtung des magnetischen Feldes auf das Präparat angewendet (bei der Berechnung wird der Mittelwert der Winkelbereich für alle Stahlfasern in jeder Gruppe übernommen).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berechnet-Tomographie röntgenstrahlanalyse durchführen.<ol>
<li>Schneiden Sie einen 75 mm Würfel aus jeder Probe Mörtel.</li>
		<li>Durchführen Sie die Röntgen-Abtastung des Würfels mit ein Röntgensystem berechnet-Tomographie. Legen Sie ein Exemplar auf die Testplattform und starten Sie den Scanvorgang. Die Probe rotiert 360° allmählich und die Maschine nimmt die Dämpfung der Röntgenstrahlen durch die Probe bei jedem rotierenden Schritt verursacht. Das Computer-Tomographie-System erzeugt eine dreidimensionale digitale Struktur des Würfels.</li>
		<li>Identifizieren Sie die Stahlfasern in der digitalen Würfel Struktur von schwarzen und weißen binäre Verarbeitung. Dann erhalten Sie das digitale Bild beschreibt die Verteilung der Stahlfasern.</li>
		<li>Bestimmen Sie die Koordinaten von allen Stahlfasern durch die Bildanalyse.</li>
		<li>Die Ausrichtung der jedes Stahlfaserbeton nach dessen Koordinaten zu berechnen.</li>
		<li>Der Wirkungsgrad der Orientierung der Fasern mittels Gleichung (3) zu berechnen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Zollo, R. F. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0958946596000467">Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development.</a> Cem. Concr. Compos. 19 (2), 107-122 (1997).</li>
<li>Bentur, A., Mindess, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBentur%2C+A+%22Fiber+reinforced+cementitious+composites%22">Fiber reinforced cementitious composites</a>. , 2nd Edition, Taylor & Francis. London and New York. (2014).</li>
<li>Deeb, R., Karihaloo, B. L., Kulasegaram, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008884613002111">Reorientation of short steel fibres during the flow of self-compacting concrete mix and determination of the fiber orientation factor.</a> Cem. Concr. Res. 56 (1), 112-120 (2013).</li>
<li>Soroushian, P., Lee, C. D. <a target="_blank" href="https://www.concrete.org/publications/internationalconcreteabstractsportal/m/details/id/1803">Distribution and orientation of fibers in steel fiber reinforced concrete.</a> ACI Mater. J. 87 (5), 433-439 (1990).</li>
<li>Sebaibi, N., Benzerzour, M., Abriak, N. E. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/262527132_Influence_of_the_distribution_and_orientation_of_fibres_in_a_reinforced_concrete_with_waste_fibres_and_powders">Influence of the distribution and orientation of fibres in a reinforced concrete with waste fibers and powders.</a> Constr. Build. Mater. 65 (1), 254-263 (2014).</li>
<li>Lee, C., Kim, H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000888460900341X">Orientation factor and number of fibers at failure plane in ring-type steel fiber reinforced concrete.</a> Cem. Concr. Res. 40 (5), 810-819 (2010).</li>
<li>Shen, R. Effect of compaction methods on fibre orientation, flexural strength and toughness of steel fiber reinforced concrete. J. of the Chinese Ceramic Society. 12 (1), 21-31 (1984).</li>
<li>Process for producing a prepreg with aligned short fibres. US patent. , 3,641,828 (1988).</li>
<li>Building material, especially concrete or mortar, contains magnetically or electrically aligned parallel fibers. US patent. , 19,750,746 (1975).</li>
<li>Yamamoto, T., Gasawara, N., Ohashi, T. The construction method and directional dispersion of steel fiber reinforced concrete. Advances in Science and Technology of Water Resource. (4), 188-197 (1983).</li>
<li>Xu, X. A new type of steel fiber reinforced concrete. Architecture Technology. 20 (4), 240-241 (1993).</li>
<li>Rotondo, P. L., Weiner, K. H. <a target="_blank" href="https://www.concrete.org/publications/internationalconcreteabstractsportal/m/details/id/3490">Aligned steel fibers in concrete poles.</a> Con. Int. 8 (12), 22-27 (1986).</li>
<li>Michels, J., Gams, M. <a target="_blank" href="http://hrcak.srce.hr/index.php?show=clanak&id_clanak_jezik=245308">Preliminary study on the influence of fibre orientation in fibre reinforced mortars.</a> Gradevinar. 68 (8), 645-655 (2016).</li>
<li>Mu, R., Li, H., Qing, L., Lin, J., Zhao, Q. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061816318414">Aligning steel fibers in cement mortar using electro-magnetic field.</a> Constr. Build. Mater. 131 (1), 309-316 (2017).</li>
<li>Jones, D. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+DS+%22The+theory+of+electromagnetism%22">The theory of electromagnetism</a>. , Pergamon Press. Oxford-London-New York-Paris. (1964).</li>
<li>Liu, J., Li, C., Liu, J., Cui, G., Yang, Z. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061813006661">Study on 3D spatial distribution of steel fibers in fiber reinforced cementitious composites through micro-CT technique.</a> Constr. Build. Mater. 48 (2), 656-661 (2013).</li>
<li>Schnell, J., Schladitz, K., Schuler, F. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/best.200900055/abstract">Direction analysis of fibres in concrete on basis of computed tomography.</a> Betonund Stahlbetonbau. 105 (2), 72-77 (2010).</li>
<li>Wuest, J., Denarié, E., Brühwiler, E., Tamarit, L., Kocher, M., Gallucci, E. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1747-1567.2008.00420.x/abstract">Tomography analysis of fiber distribution and orientation in ultra high-performance fiber reinforced composites with high fiber dosages.</a> Experimental Techniques. 33 (5), 50-55 (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.chinesestandard.net/default.aspx?PDF-English-ID=JGJ/T%2070-2009">JGJ/T70-2009 Chinese standard for test method of performance on building mortar</a>. , Building Press. Beijing, China. (2009).</li>
<li>Roussel, N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRoussel%2C+N+%22Understanding+the+Rheology+of+Concrete%22">Understanding the Rheology of Concrete</a>. , Woodhead Publishing Limited. Cambridge. (2012).</li>
<li>Roussel, N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008884604003746">Steady and transient flow behaviour of fresh cement pastes.</a> Cem. Concr. Res. 35 (9), 1656-1664 (2005).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Das elektromagnetische Magnetventil entwickelt in dieser Studie hat eine Kammer 250 × 250 × 750 mm messen und nicht genügend Platz für die full-Size-Strukturelemente. Obwohl die Größe der Kammer die Anwendung der Einrichtung, das Konzept schränkt und Protokoll in diesem Papier vorgeschlagene die Weiterentwicklung eines full-Size-Setup begeistern für die Herstellung von ASFRC Elementen, insbesondere Fertigteile Elemente.
Eine entsprechende Viskosität der FRISCHMÖRTEL ist wesentlicher Faktor für...

Integration von Stahlfasern in Beton ist ein wirksames Mittel, um die inhärenten Schwäche der Sprödigkeit zu überwinden und die Zugfestigkeit von Beton1zu verbessern. In den vergangenen Jahrzehnten wurde Stahlbeton Stahlfaserbeton umfassend untersucht und in das Feld am meisten benutzt. Stahlbeton Stahlfaserbeton ist besser als Beton im Hinblick auf die Rissbildung Widerstand, Zugfestigkeit, Bruchzähigkeit, Bruchenergie usw.2 In Stahl Fasern armiertem Beton, Stahl sind zufällig verteilt, damit gleichmäßig verteilen die verstärkende Effizienz der Fasern in alle Richtungen. Jedoch unter bestimmten Lastbedingungen, nur einige der Stahlfasern im Beton tragen zur Leistungsfähigkeit der Strukturelemente da die verstärkende Effizienz der Fasern erfordert, dass sie mit dem Prinzip ausgerichtet werden Zugspannungen in der Struktur. Zum Beispiel wenn Stahlbeton Stahlfaserbeton mit zufällig verteilten Stahlfasern verwenden, um einen Lichtstrahl, einige der Stahlfasern, bereiten wird vor allem die parallel zur Richtung der wichtigsten Zugspannung leisten wichtigen Beitrag zur Stärkung der Effizienz, während diejenigen, die wird senkrecht zur Richtung der wichtigsten Zugspannung keinen Beitrag zur Stärkung der Effizienz machen. Infolgedessen ist es notwendig, den höchsten verstärkenden Wirkungsgrad der Stahlfasern zu erreichen, einen Ansatz zum Ausrichten der Stahlfasern mit der Richtung der wichtigsten Zugspannungen im Beton zu finden.
Der Wirkungsgrad der Orientierung, definiert als das Verhältnis der projizierten Länge entlang der Richtung der die Zugspannung auf die tatsächliche Länge der Fasern, in der Regel verwendet, um die Effizienz der Verstärkung der Stahlfasern3,4 anzugeben . Nach dieser Definition ist der Wirkungsgrad der Orientierung der Fasern ausgerichtet mit der Richtung der die Zugspannung 1.0; die Fasern, die senkrecht auf die Zugspannung ist 0. Geneigte Fasern haben einen Wirkungsgrad von Orientierung zwischen 0 und 1,0. Die Analyseergebnisse zeigen, dass der Wirkungsgrad der Orientierung von zufällig verteilten Stahlfasern im Beton 0.4054, zwar aus Tests der gewöhnlichen Stahlfaser Stahlbeton im Bereich von 0,167 auf 0,5005,6 ist . Offenbar, wenn alle kurzen Stahlfasern im Beton ausgerichtet sind und die gleiche Ausrichtung wie die Zugspannung haben, die Stahlfasern haben die höchste Effizienz verstärkende und die Proben werden das optimale Zug-Verhalten haben.
Einige erfolgreiche Versuche zur Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser Stahlbeton wurden seit den 1980er Jahren durchgeführt. Im Jahr 1984 Shen7 beim Casting ein elektromagnetisches Feld auf der untersten Schicht der Stahl faserverstärkte zementgebundene Verbund (Stahlfaserbeton) Balken angewendet, und x-Ray Erkennung Analyse ergab, dass die Stahlfasern gut ausgerichtet waren. Im Jahr 1995 patentiert Bayer8 und Arman9 den Ansatz für die Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser Stahlbeton mit einem Magnetfeld. Yamamoto Et al. 10 berücksichtigt die Ausrichtung der Stahlfasern im Beton vor allem beeinflusst durch die Casting-Ansatz und versucht, ausgerichteten Stahlfaser Beton zu erhalten, indem man frischen Beton fließt in die Schalung aus einer Konstanten Richtung. Xu11 versucht Stahlfasern in Spritzbeton durch Sprühen Stahlfasern aus einer Konstanten Richtung ausrichten. Rotondo und Wiener12 wollte betonmasten mit ausgerichteten lange Stahlfasern von Schleuderguss machen. Diese experimentellen Studien zeigen, dass ausgerichteten Stahlfaser Stahlbeton erhebliche Vorteile gegenüber zufällig verteilten Stahlfaser Stahlbeton hat.
Vor kurzem, Michels Et al. 13 und Mu Et al. 14 haben erfolgreich entwickelte eine Gruppe von ausgerichteten Stahl verstärkt zementgebundene Faserverbundwerkstoffe (ASFRCs) Verwendung von elektromagnetischen Feldern. In diesen Studien wurden verschiedene Magnete vorsehen, dass eine einheitliche Magnetfeld Ausrichten von Stahlfasern in Mörtel Exemplare in verschiedenen Größen. Das Magnetventil hat eine quaderförmige Hohlkammer, die Exemplare von vordefinierten Größen aufnehmen kann. Wenn das Magnetventil mit Gleichstrom (DC) verbunden ist, entsteht eine einheitliche Magnetfeld in der Kammer mit einer festen Orientierung, das deckt sich mit der Achse des Magnetventils. Nach dem Prinzip des Elektromagnetismus15können Magnetfelder ferromagnetische Fasern zu drehen und Ausrichten im FRISCHMÖRTEL fahren. Entsprechenden Verarbeitbarkeit des Mörtels ist entscheidend dafür, dass Stahlfasern im FRISCHMÖRTEL drehen. Eine hohe Viskosität kann Schwierigkeiten bei der Angleichung der Stahlfasern im Mörser verursachen, während niedriger Viskosität, die Trennung der Fasern führen kann.
Dieser Artikel beschreibt die Details der Vorbereitung von ASFRC Exemplaren und testet die Biegefestigkeit Eigenschaften von ASFRC und Stahlfaserbeton. Es wird erwartet, dass ASFRC eine höhere Biegefestigkeit und Zähigkeit als Stahlfaserbeton. So ASFRC potenziell hat Vorteile gegenüber Stahlfaserbeton in Zugspannungen standhalten und Widerstand gegen Rissbildung, wenn als Abdeckung Beton, Pflaster, etc.
Mit der gebrochenen Exemplare nach Biege-Tests, die Ausrichtung der Stahlfasern in den Proben wird durch die Beobachtung der gebrochenen Querschnitte untersucht und mittels röntgen scannen berechnet Tomographie Analyse16,17 , 18. die mechanischen Eigenschaften des ASFRCs, einschließlich ihrer Biegefestigkeit und Zähigkeit, gemeldet und im Vergleich mit denen der nicht elektromagnetisch behandelten SFRCs.

<table><tbody><tr><td>Zement</td><td>Tangshan Jidong Cement Co., Ltd.</td><td>P&mal; O 42,5</td><td>Oridnary Portland</td></tr><tr><td>Cement Sand</td><td></td><td>River Sand</td><td>Der Feinheitsmodul beträgt 2,4</td></tr><tr><td>Fließmittel</td><td>Subote New Materials Co., Ltd.</td><td>PCA-III</td><td>Polycarboxylierter Typ, Wasserreduktionsverhältnis beträgt 35%</td></tr> <tr><td>Stahlfaser</td><td>Tianjin Hengfeng Xuxiang New Metal Materials Co., Ltd.</td><td>Rund, gerade</td><td>, Durchmesser 0,5 mm, Länge 25 mm</td></tr></tbody></table>

vorbereitung der ausgerichteten stahlfaser verstärkt zementgebundene verbund und seine biege-verhalten

Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior

Das Ziel dieser Arbeit ist ein Konzept, inspiriert durch die Art und Weise zu präsentieren, in denen eine Kompassnadel einen konsequenten Ausrichtung unter der Einwirkung des Magnetfeldes der Erde unterhält, für die Herstellung von eines zementgebundenen Verbundes mit ausgerichteten Stahlfasern verstärkt. Ausgerichteten Stahl verstärkt zementgebundene Faserverbundwerkstoffe (ASFRC) waren bereit, indem ein einheitlicher elektromagnetisches Feld auf FRISCHMÖRTEL mit kurzen Stahlfasern, wobei die kurzen Stahlfasern getrieben wurden, um in Übereinstimmung mit dem magnetischen Feld drehen. Der Grad der Ausrichtung der Stahlfasern in gehärteten ASFRC wurde sowohl von Stahlfasern in gebrochenen Querschnitten zählen berechnet Tomographie röntgenstrahlanalyse bewertet. Die Ergebnisse der beiden Methoden zeigen, dass der Stahl, die Fasern in ASFRC hoch ausgerichtet waren, während die Stahlfasern in nicht-magnetisch Zusammensetzungen behandelt wurden nach dem Zufallsprinzip verteilt. Ausgerichteten Stahlfasern hatte eine viel höhere Effizienz verstärkende und die Komposite stellte daher signifikant erhöhte Biegefestigkeit und Zähigkeit aus. Die ASFRC ist somit Stahlfaserbeton überlegen, dass es größere Zugspannungen standhalten kann und mehr effektiv Cracken widerstehen.

Die Biegefestigkeit Stärken von ASFRCs und SFRCs aus drei-Punkt-Biegeversuche ermittelt sind in Abbildung 5dargestellt. Die Biegefestigkeit Stärken des ASFRCs sind höher als die SFRCs für alle Faser-Dosierungen. Die Biegefestigkeit Stärken der ASFRCs waren 88 %, 71 % und 57 % höher als die der SFRCs auf die Faser Volumen Bruchteile von 0,8 %, 1,2 % und 2,0 %, beziehungsweise. Diese Ergebnisse implizieren, dass ausgerichteten Stahlfaser zementgebundene Matrix ...

Dieses Protokoll beschreibt einen Ansatz für die Herstellung von ausgerichteten Stahl verstärkten zementgebundene Faserverbund durch die Anwendung einer einheitlichen elektromagnetisches Feld. Ausgerichteten Stahl verstärkten zementgebundene Faserverbund zeigt überlegene mechanische Eigenschaften zu gewöhnlichen Fasern armiertem Beton.

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

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the ...

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.

preparation-aligned-steel-fiber-reinforced-cementitious-composite-its

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Dreidimensionale (3D) mikrostrukturierte Verbundträger werden durch die gerichteten und lokalisierten Infiltration von Nanokompositen in 3D porösen mikrofluidischen Netzwerken hergestellt. Die Flexibilität dieses Herstellungsverfahren erlaubt die Verwendung von verschiedenen wärmehärtenden Materialien und Nanofüllstoffe, um eine Vielzahl von funktionalen 3D verstärkt Nanokomposit makroskopischen Produkte zu erreichen.

Herstellung von dreidimensional Mikrostrukturierte Nanokomposite durch Mikrofluidik-Infiltration

Ein Protokoll zum nackten Fasern auf die zusammengesetzte Fläche verfügbar zu machen, durch den Wegfall von Harz reichen Gegend präsentiert. Die Fasern sind bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen, nicht durch die Post Oberflächenbehandlung ausgesetzt. Die exponierte Carbon Composites weisen hohe elektrischen Leitfähigkeit in der Richtung der durch dicke und hohe mechanische Eigenschaften.

Experimentelle Umsetzung einer neuen Composite Fertigung-Methode: Verfügbarmachen nackten Fasern auf die zusammengesetzte Fläche durch die weiche Schicht-Methode

Dieses Manuskript stellt eine Methode zur Steuerung der Qualität der Installation für Spike Anker zur Delamination von extern geklebte Glasfaser verstärkte Polymere zu verzögern. Das Protokoll umfasst die Vorbereitung der die Bohrung und der Einfügevorgang. Die einflussreichsten Parameter auf die Effizienz der Anker werden diskutiert.

Installationsmethode zur Verbesserung der Qualitätskontrolle für Faser verstärkt Polymer Spike Anker

Eine neue Technik zur Konsolidierung Druck auf die Vakuum-Beutel-Lay-up, zusammengesetzte Laminate zu fabrizieren ist beschrieben. Das Ziel dieses Protokolls ist es, eine einfache und kostengünstige Technik zur Verbesserung der Qualität von Laminaten hergestellt durch die nasse Lay-up-Vakuum-Beutel-Methode zu entwickeln.

Magnet unterstützt Composite Fertigung: Eine Flexible neue Technik für die Erreichung hoher Konsolidierungsdruck im Vakuum Tasche/Lay-Up-Prozesse

Ziel der Studie war es, Protokolle zur Vorbereitung konsistenter Proben für genaue mechanische Tests von hochfestem Aramid oder ultrahochmolaren Polyethylen-basierten flexiblen unidirektionalen Verbundlaminatmaterialien zu entwickeln und Protokolle für die künstliche Alterung dieser Materialien.

Schneidverfahren, Zugprüfung und Alterung flexibler unidirektionaler Verbundlaminate

Wir schlagen ein Testprotokoll vor, das mit allgemein verfügbaren Analysemethoden kombiniert werden kann, um die mechanischen Eigenschaften von Scherverbindern für die Konstruktion von isolierten Betonwandpaneelen zu bewerten, um das Verhalten von isolierten Paneelen in vollem Umfang vorherzusagen.

Bestimmung der mechanischen Eigenschaften flexibler Steckverbinder für den Einsatz in isolierten Betonwandpaneelen

In diesem Artikel wird ein Herstellungsverfahren für faserverstärkte Polymermatrix-Verbundlaminate beschrieben, die mit dem Nasshandlaminier-/Vakuumbeutelverfahren gewonnen werden.

Messung der mechanischen Eigenschaften von glasfaserverstärkten Polymer-Verbundlaminaten, die durch verschiedene Herstellungsverfahren erhalten werden

Wir berichten über eine einfache Methode zur Herstellung einer Ultrahochvakuum Dichte Anordnung von vertikal bestellt kleinen molekularen organischen Nanodrähte. Diese Methode ermöglicht eine Synthese von komplexen heterostructured Hybrid Nanodraht Geometrien, die kostengünstig auf beliebigen Substraten gezüchtet werden können. Diese Strukturen haben potentielle Anwendungen in der organischen Elektronik, Optoelektronik, chemischen Sensorik, Photovoltaik und Spintronik.

Ultrahigh Density Array von vertikal ausgerichteten Klein-molekulare organische Nanodrähte auf beliebige Untergründe

Dieser Artikel berichtet über eine Untersuchung eines bestehenden Feldverfahrens im Labormaßstab und dessen Anpassung zur Abdichtung von undichten Bohrlöchern. Es besteht aus der mechanischen Expansion des Metallrohrs, was zu einer verbesserten Metall-Zement-Verbindung führt, einer endgültigen Abdichtung der hydraulischen Bahnen und der Verhinderung von Gaslecks, die durch das Vorhandensein eines mikroringförmigen Kanals verursacht werden.

Mechanische Spannstahlrohr als eine Lösung für Leaky Bohrlöchern

Die Haltbarkeit von Polymeren und faserverstärkten Polymerverbundwerkstoffen im Betrieb ist ein kritischer Aspekt für ihre Konstruktion und zustandsorientierte Wartung. Wir präsentieren eine neuartige, kostengünstige Labortestplattform zur Untersuchung des Einflusses gleichzeitiger mechanischer und umweltbedingter Belastungen, die dazu beitragen kann, effizientere und dennoch sicherere Verbundstrukturen zu entwerfen.

Eine Testplattform in Haltbarkeit Studien von Polymeren und faserverstärkten Polymerverbundwerkstoffe unter Concurrent Hygrothermogeber mechanischen Stimuli

Erfahren Sie die Herstellung ausgerichteter Stahlfaser-verstärkter zementgebundener Verbundwerkstoffe mittels elektromagnetischer Felder. Diese Methode verbessert mechanische Eigenschaften für Bauanwendungen erheblich.

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

Weitere Videos entdecken