Preparação de fibras de aço alinhada reforçado cimento compósito e seu comportamento à flexão

Este método produz um composto cimentício reforçado com fibra de aço que é superior aos feitos com técnicas anteriores. A principal vantagem dessa técnica é que as fibras curtas de aço precisam de compósitos cimentícios frescos alinhados por campo eletromagnético, o que aumenta significativamente a capacidade de reforçar as amostras. Várias pessoas ajudarão a demonstrar os procedimentos.

Professor Associado Xiaowei Wang, Professor Jian Zhou, Estudante de Pós-Graduação Luansu Wei e Estudante de Doutorado Hui Li Conhecer a trabalhabilidade da argamassa é fundamental para a preparação de amostras. Tenha pronto um medidor de profundidade de afundamento para caracterizar a argamassa. Além disso, tenha um reômetro de argamassa rotacional coaxial pronto para testes de trabalhabilidade.

Os elementos para mistura de argamassa devem estar próximos a um misturador de argamassa. A mesma quantidade de água, cimento e areia entrará em cada mistura. O teste também requer uma fonte de superplastificante.

Para fazer a argamassa, primeiro adicione areia ao porta-areia misturador. Em seguida, coloque água na batedeira. Em seguida, adicione o cimento.

Deixe a água e o cimento se misturarem por 30 segundos. Comece a adição lenta e automatizada de areia e continue misturando por mais 30 segundos. Misture por mais 60 segundos antes de parar.

Neste ponto, pegue o medidor de profundidade de afundamento e coloque argamassa fresca no recipiente de amostra. Ajuste o cone sobre a amostra. Fixe o cone em uma posição que apenas entre em contato com a superfície.

Zere o medidor no dispositivo e solte o cone para concluir o teste. Verifique o medidor para ver se a profundidade de afundamento está entre 50 e 100 milímetros. Se o resultado estiver fora do intervalo, prepare-se para misturar outro lote.

Comece com água no misturador e adicione plastificante para ajustar a profundidade de afundamento. Continue a adicionar cimento e areia como antes. Quando a nova mistura estiver pronta, execute o teste de profundidade de afundamento novamente.

A mistura é aceitável se o resultado estiver na faixa de 50 a 100 milímetros. Em seguida, teste a viscosidade da mistura. Transfira cerca de 300 mililitros de argamassa fresca para o recipiente de amostra do reômetro.

Prossiga com o teste de viscosidade. Os resultados ajudarão a determinar a força do campo magnético necessária. A preparação da amostra do experimento requer um campo magnético.

Este solanóide está em uma mesa de compactação. Pode aplicar um campo uniforme sobre um molde de amostra. O molde de plástico para a argamassa deve se encaixar facilmente no interior do solanóide.

Leve o molde para uma betoneira de argamassa de 30 litros e reserve. Próximo ao misturador, tenha a matéria-prima para 15 litros da mistura de argamassa previamente determinada. O cimento e a areia são combinados, assim como a água e o superplastificante.

A fibra de aço para a fração de volume de fibra de aço desejada é o novo componente para a mistura de aço alinhada. Crie a argamassa adicionando primeiro o cimento e a areia ao misturador. Misturar e confirmar por inspecção visual se estes estão bem misturados antes de continuar.

Em seguida, adicione a água e o superplastificante e misture por cerca de um minuto. Por fim, adicione as fibras de aço e misture por mais dois minutos. Quando terminar, despeje a argamassa fresca no molde de plástico rapidamente.

Mova o molde para uma mesa de compactação. Ligue a mesa de compactação por 30 segundos. Certifique-se de que o molde esteja completamente preenchido antes de continuar.

Agora, coloque o molde na câmara solanóide. Ligue o solanóide e a mesa de compactação por 50 segundos. Quando a mesa parar completamente, desligue o solanóide e remova o molde com cuidado.

Use uma espátula para alisar a superfície superior, mas evite mexer nas fibras de aço. Prepare três amostras tratadas eletromagneticamente e três amostras reforçadas com fibra padrão para cada fração de volume de fibra de aço. Mantenha os espécimes dentro de casa e em seus moldes por 24 horas.

Em seguida, leve as amostras para a sala de neblina para desmoldá-las e deixá-las curar. Os testes mecânicos são realizados em um banco de teste de flexão de três pontos. Dois rolos apoiarão a amostra.

Uma carga será aplicada de cima. Este esquema mostra como uma amostra será montada na plataforma. Observe que os suportes estão a 50 milímetros de cada extremidade do comprimento de 550 milímetros.

Os pontos de apoio são rotulados como B.A carga é aplicada no ponto médio desse comprimento em um ponto rotulado como A.Existem pinos colados ao corpo de prova em ambos os lados nos pontos rotulados como D para suportar um suporte de transformador diferencial variável linear, ou LVDT. Os pontos rotulados como C estão em placas fixadas ao espécime. Marque a amostra nos pontos correspondentes aos pontos rotulados no esquema.

Os pontos C são onde a deflexão do vão médio é medida. Existem suportes para o suporte LVDT colados nos pontos D.Monte a amostra no banco de ensaio. Use um suporte LVDT e fixe o LVDT no meio do vão nas laterais da amostra.

Conecte o LVDT a um registrador de dados e defina a frequência de aquisição de dados. Na plataforma, levante gradualmente a amostra, usando os suportes inferiores. Pare quando a célula de carregamento superior estiver próxima, mas não tocando, a superfície superior.

Zerar as quantidades a serem medidas e configurar o teste de carga de flexão de três pontos. Inicie o teste e registre o histórico completo da carga e da deflexão no meio do vão. Este é um exemplo de gráfico de deflexão de carga para a deflexão do vão médio.

Observe quando a carga está além de seu valor de pico. É assim que o corpo de prova atual aparece no banco de ensaio quando a carga está um pouco além de seu valor de pico. Uma vez além do pico de carga, pare o teste quando o deslocamento for maior que 30 milímetros.

O teste para a amostra foi interrompido depois que o deslocamento atingiu 30 milímetros. Nesse ponto, remova a amostra e prepare-se para testar as que permanecerem. Aqui em vermelho estão as resistências à flexão medidas para compósitos reforçados com fibra de aço alinhados com diferentes frações de volume de fibra de aço.

Os valores numéricos representam a média de três amostras e as barras de erro fornecem o desvio padrão. Em azul estão as resistências à flexão para compósitos reforçados com fibra de aço padrão. Observe que, em todos os casos, a resistência à flexão para as amostras de aço alinhadas é maior.

Estes são gráficos de baixo deslocamento dos deslocamentos de vão médio para misturas com frações de volume de fibra de aço de 0,8%1,2% e 2%Cada gráfico tem dados para três amostras para amostras alinhadas e amostras tradicionais da mesma fração de volume de fibra de aço, aqui 0,8%As amostras de fibra de aço alinhadas têm consistentemente uma carga de pico e área sob a curva. O mesmo vale para a fração de volume de fibra de aço de 1,2% e a fração de volume de fibra de aço de 2%. Os testes de tomografia computadorizada de raios-X fornecem a distribuição espacial das fibras de aço em duas amostras de volume de 0,8% de fibra de aço.

À esquerda está a amostra de fibra de aço alinhada, fornecendo evidências do alinhamento. À direita está a amostra de fibra de aço tradicional, onde as direções da fibra são aleatórias. Através da aplicação de um tratamento de campo eletromagnético usando a configuração solanoide desenvolvida neste estudo, as fibras de aço em argamassa fresca foram altamente alinhadas e os corpos de prova de compósito cimentício reforçado com fibra de aço alinhados foram preparados com sucesso.

Os fatores de eficiência ordinários das fibras de aço em componentes cimentícios reforçados com fibra de aço alinhados excederam 0,9, enquanto os componentes cimentícios reforçados com fibra de aço comum estavam em torno de 0,6. O número de fibras de aço lidas nas seções criadas dos compósitos cimentícios reforçados com fibra de aço alinhados foi maior do que vários dos compósitos cimentícios reforçados com fibra de aço comum. A resistência à flexão e a tenacidade à flexão dos compósitos cimentícios reforçados com fibra de aço alinhados são significativamente maiores do que as dos compósitos cimentícios reforçados com fibra de aço comum.

Embora o protocolo descrito neste trabalho tenha sido demonstrado com argamassa de cimento reforçado com fibra de aço, ele também é aplicável ao concreto reforçado com fibra de aço.