Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

إعداد محاذاة الألياف الصلب عزز مركب إسمنتي وسلوكها العاطفة

Published: June 27, 2018 doi: 10.3791/56307
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 2
1School of Civil and Transportation Engineering, Hebei University of Technology, 2School of Information Engineering, Hebei University of Technology

Summary

ويصف هذا البروتوكول نهج لصناعة الألياف الفولاذية الانحياز مركب إسمنتي معززة بتطبيق حقل الكهرومغناطيسية موحدة. معارض مركب إسمنتي عززت الانحياز ألياف الفولاذ متفوقة الخواص الميكانيكية للخرسانة المسلحة الألياف العادية.

Abstract

والهدف من هذا العمل هو تقديم نهج، مستوحاة من جانب الطريق الذي يحافظ إبرة بوصلة اتجاه يتسق إطار العمل للمجال المغناطيسي للأرض، لتصنيع مركب إسمنتي معززة بألياف الصلب تمت محاذاته. أعدت الانحياز ألياف الصلب عزز إسمنتي المركبة (أسفرك) بتطبيق حقل الكهرومغناطيسية موحدة لقذائف الهاون الطازجة التي تحتوي على ألياف الفولاذ قصيرة، حيث تم طرد ألياف الفولاذ قصيرة لتدوير في محاذاة مع المجال المغناطيسي. تم تقييم درجة المواءمة بين ألياف الفولاذ في تصلب أسفرك كل من عد ألياف الفولاذ في المقاطع العرضية مكسور وتحليل التصوير المقطعي بالأشعة السينية المحسوبة. إظهار النتائج من هاتين الطريقتين أن الصلب كانت شديدة الانحياز الألياف في أسفرك بينما ألياف الفولاذ في معاملة غير مغناطيسيا المركبة كانت موزعة بشكل عشوائي. ألياف الصلب تمت محاذاته كفاءة يعزز أعلى كثيرا، والمركبة، لذلك، أظهرت زيادة قوة الكسر والمتانة. أسفرك هكذا متفوقة على سفرك في ذلك ويمكن أن تحمل الإجهاد الشد أكبر وأكثر فعالية مقاومة التصدع.

Introduction

إدراج الألياف الفولاذية في الخرسانة طريقة فعالة للتغلب على الضعف المتأصل لهشاشة وتحسين قوة الشد ملموسة1. خلال العقود الماضية، تم التحقيق فيها على نطاق واسع وتستخدم على نطاق واسع في المجال الألياف الفولاذية من الخرسانة المسلحة. ألياف الفولاذ من الخرسانة المسلحة متفوقة على ملموسة فيما يتعلق بتكسير المقاومة، قوة الشد، المتانة الكسر، كسر الطاقة، إلخ2 في ألياف الخرسانة المسلحة، الفولاذ الصلب الألياف عشوائياً مشتتة، وبالتالي شكل موحد تفريق يعزز كفاءة الألياف في كل اتجاه. ومع ذلك، تحت شروط تحميل معينة، سوى بعض من الألياف الفولاذية في الخرسانة تسهم في أداء العناصر الهيكلية لأنه يتطلب تعزيز كفاءة الألياف أنها تترافق مع المبدأ الشد تشدد في الهيكل. على سبيل المثال، عند استخدام الخرسانة المسلحة الألياف الفولاذية التي تحتوي على ألياف الفولاذ موزعة عشوائياً لإعداد شعاع، بعض من ألياف الفولاذ، وبخاصة موازية لاتجاه الإجهاد الشد الرئيسية، سيجعل إسهاما رئيسيا في تعزيز الكفاءة، بينما سيجعل خط عمودي على اتجاه إجهاد الشد الرئيسية لا يسهم في تعزيز الكفاءة. ونتيجة لذلك، العثور على نهج لمحاذاة ألياف الفولاذ مع الاتجاه لإجهاد الشد الرئيسية في الخرسانة ضروري لتحقيق كفاءة أعلى بعضا من ألياف الفولاذ.

عامل الكفاءة التوجه، يعرف بأنه النسبة لطول المسقط على طول اتجاه إجهاد الشد للطول الفعلي للألياف، عادة ما يستخدم للإشارة إلى فعالية تعزيز ألياف الفولاذ3،4 . ووفقا لهذا التعريف، هو عامل الكفاءة التوجه من الألياف تتماشى مع اتجاه إجهاد الشد 1.0؛ وهذا من الألياف التي عمودي لإجهاد الشد 0. وقد يميل ألياف عامل كفاءة توجه بين 0 و 1، 0. وتظهر نتائج التحليل أن عامل الكفاءة التوجه من ألياف الفولاذ موزعة عشوائياً في الخرسانة هو 0.4054، في حين أن من اختبارات الخرسانة المسلحة العادية ألياف الفولاذ هذا في نطاق 0.167 إلى 0.5005،6 . من الواضح، إذا جميع ألياف الفولاذ قصيرة ملموسة تتماشى والتوجه نفسه إجهاد الشد، ألياف الفولاذ سوف يعزز كفاءة أعلى والعينات سيكون السلوك الشد الأمثل.

وأجريت بعض المحاولات الناجحة لإعداد الخرسانة المسلحة الانحياز ألياف الفولاذ منذ الثمانينات. في عام 1984، شين7 تطبيق مجال الكهرومغناطيسي للطبقة السفلي من ألياف الصلب عزز مركب إسمنتي (سفرك) عوارض أثناء الصب، وكشف تحليل الكشف عن الأشعة السينية أن ألياف الفولاذ تتمشى أيضا. وفي عام 1995، براءة باير8 و9 من عرمان النهج المتبع في إعداد محاذاة الألياف الفولاذية من الخرسانة المسلحة باستخدام حقل مغناطيسي. ياماموتو et al. 10 النظر في اتجاه الألياف الفولاذية في الخرسانة يكون أساسا تتأثر بالنهج الصب وحاولت الحصول على الخرسانة المسلحة ألياف الفولاذ محاذاة عن طريق الحفاظ على ملموسة جديدة تتدفق على صندقة من اتجاه ثابت. شو11 حاولت محاذاة الألياف الفولاذية في الخرسانة المرشوشة برش ألياف الفولاذ من اتجاه ثابت. Rotondo وينر12 تسعى إلى جعل أقطاب ملموسة مع محاذاة ألياف الصلب الطويلة بالطرد المركزي الصب. وتكشف هذه الدراسات التجريبية أن الخرسانة المسلحة الانحياز ألياف الفولاذ مزايا هامة أكثر من الخرسانة المسلحة ألياف الفولاذ موزعة عشوائياً.

ومؤخرا، ميشيل et al. 13 ومو et al. 14 نجحت في تطوير مجموعة من ألياف الفولاذ الانحياز عززت إسمنتي المركبة (أسفركس) باستخدام الحقول الكهرومغناطيسية. في هذه الدراسات، وقدمت لولبية المختلفة لتوفير مجال مغناطيسي موحد لمحاذاة ألياف الفولاذ في عينات قذائف الهاون ذات أحجام مختلفة. وقد الملف اللولبي دائرة cuboid جوفاء، التي يمكن أن تستوعب عينات ذات أحجام محددة مسبقاً. عندما يكون الملف اللولبي متصلاً بالتيار المباشر (DC)، يتم إنشاء حقل مغناطيسي موحد في الدائرة باتجاه ثابت، الذي ينسجم مع محور الملف اللولبي. وفقا لمبدأ الكهرومغناطيسية15، يمكن أن تدفع الحقول المغنطيسية ألياف المغناطيسية لتدوير ومحاذاة في هاون الطازجة. قابلية التشغيل المناسب من قذائف الهاون ضروري للسماح لألياف الفولاذ لتدوير في هاون جديدة. لزوجة عالية قد يسبب صعوبة في المواءمة بين ألياف الفولاذ في الهاون، بينما اللزوجة منخفضة يمكن أن تؤدي إلى عزل الألياف.

هذا الكتاب يصف تفاصيل إعداد العينات أسفرك واختبارات الخصائص العاطفة أسفرك وسفرك. ومن المتوقع أن أسفرك لديه قوة العاطفة أعلى والمتانة من سفرك. وهكذا، أسفرك مزايا محتملة أكثر من سفرك في تحمل الإجهاد الشد ومقاومة التصدع إذا استخدمت كغطاء الخرسانة والأرصفة و غيرها

استخدام العينات كسر بعد الاختبارات العاطفة، برصد المقاطع العرضية مكسور التحقيق في اتجاه ألياف الفولاذ في العينات واستخدام الأشعة السينية المسح يحسب التصوير المقطعي تحليل16،17 , 18-الإبلاغ عن الخواص الميكانيكية أسفركس، بما في ذلك قوتها العاطفة والصلابة، ومقارنة مع تلك التي سفركس غير الكهرمغنطيسية المعالجة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-ملف لولبي الإعداد المجال المغناطيسي

ملاحظة: تولد المجال المغناطيسي الملف لولبي دائرة مجوفة. الإعداد هو بوليبوتيليني ايثلين (PBT) مجلس لولبي هيكل عظمى ملفوف مع 4-6 طبقات من المينا معزول الأسلاك النحاسية ومغلفة بطبقة عازلة بلاستيكية للحماية (الشكل 1). بعد الاتصال لفائف بالعاصمة، يخلق الحالية في اللولب حقل الكهرومغناطيسية موحدة داخل قاعة اللولبي باتجاه ثابت وشدة الحث المغناطيسي المستمر. استخدام المجال المغناطيسي لمحاذاة ألياف الفولاذ في هاون جديدة وإعداد العينات أسفرك. في هذه الدراسة، ونحن على استعداد 150 × 150 × 550 مم بريزم العينات باستخدام الملف لولبي مع حجم دائرة من 250 × 250 × 750 ملم.

  1. ترتبط شدة الحث المغناطيسي للتيار الكهربائي في الملف اللولبي.
    1. ربط الملف اللولبي إلى العاصمة وتطبيق الحالية من 0 إلى 10 ألف بطول خطوة التدبير ألف-1 وسجل كثافة الحث المغناطيسي في الملف اللولبي الدائرة باستخدام مقياس تسلا.
    2. ارسم منحنى الكثافة الحالية الحث المغناطيسي (الشكل 2)، التي ستستخدم في خطوات لاحقة لتحديد الحالية اللازمة للملف اللولبي.
      ملاحظة: اتبع بعناية إجراءات السلامة الكهربائية عند توصيل الملف اللولبي إلى مصدر للطاقة وفي جميع الإجراءات العملية الأخرى ذات الصلة بالطاقة الكهربائية.

2-قابلية لقذائف هاون جديدة

  1. إعداد ثلاثة قذائف هاون يمزج مع الصلب الألياف حجم الكسور 0.8%، 1.2% ومن 2.0 في المائة، على التوالي (الجدول 1). وقد يمزج ثلاثة نفس تكوين مصفوفة مع مياه الأسمنت إلى الرمل نسبة 0.42:1:2. وفقا لنسبة مزيج، وزن 0.5 كجم من الأسمنت، 1.0 كجم من الرمل، واختبارات 0.21 كجم من الماء لقابلية التشغيل.
  2. إضافة المياه إلى خلاط الهاون أولاً. قم بإضافة الأسمنت. مزيج الماء والأسمنت لمدة 30 ثانية. ثم مزيج لآخر 30 ق، وأثناء هذا 30 s الاختلاط، تدريجيا إضافة الرمل إلى الخلاط. ثم مزيج لآخر 60 ثانية.
  3. اختبار عمق غرق المخلوط باستخدام مقياس عمق غرق أثر المعيار الصيني لأسلوب اختبار الأداء على بناء هاون (الساعة T70-2009)19.
  4. كرر الخطوات من 2-2 و 2-3، ضبط جرعة سوبيربلاستيسيزير حتى عمق غرق يندرج في نطاق 50-100 مم. سجل جرعة سوبيربلاستيسيزير التي تنتج قابلية المرجوة وتكملة لها كجزء من نسبة مزيج في الجدول 1. أيضا اختبار محددة كثافة قذائف هاون جديدة بعد أن يتحقق قابلية. الجرعة الأمثل من سوبيربلاستيسيزير بوليكاربوكسيلاتي من الاختبارات المذكورة آنفا هو 0.10% (نسبة الشامل الأسمنت)، وكثافة قذائف هاون جديدة محددة 2186 كغ/م3.
  5. اختبار اللزوجة من قذائف الهاون جديدة باستخدام رهيوميتير هاون تناوب co-محوري (الشكل 3). وقد رهيوميتير حمام مائي ويمكن الحفاظ على درجة حرارة العينة الحاوية عند 20 درجة مئوية.
    1. وضع 300 مل من قذائف هاون جديدة مختلطة داخل السابقة مدة 5 دقائق في وعاء العينة.
    2. بدء اختبار اللزوجة. قطرات المسبار تدريجيا في هاون جديدة في الحاوية، ويبدأ الحاوية لتدوير. وقذائف هاون جديدة تتحرك داخل الحاوية الدورية، فإنه يطبق قوة قص في التحقيق. في هذه العملية، معدل السجلات رهيوميتير إجهاد القص والقص ويرسم منحنى الإجهاد القص لقص معدل. هو انحدار المنحنى اللزوجة من20،هاون21. في هذا التحقيق، هو لزوجة هاون جديدة من اختبارات الأداء 0.82.

3. إعداد عينة

  1. تحديد كثافة الحث المغناطيسي المجال المغناطيسي والحالي للملف اللولبي.
    1. استخدام اللزوجة من الأسمنت هاون تحديد في الخطوة 2.5.2، حساب الحث المغناطيسي شدة المجال المغناطيسي اللازمة لمواءمة ألياف الفولاذ في هاون الأسمنت باستخدام المعادلة (1):13
      Equation 1(1)
      حيث B كثافة الحث المغناطيسي، هو η اللزوجة من قذائف الهاون الطازجة، lو هو طول ألياف الفولاذ، m هو كتلة ألياف الفولاذ الفردية، rو هي شعاع ألياف الفولاذ، μ هو نفاذية ألياف الفولاذ وهو μ0 نفاذية الفراغ، Δتي هو الفاصل الزمني و α(t + Δt) هو التسارع الزاوي في الفاصل الزمني التالي. طبقاً اللزوجة والمعلمات من ألياف الفولاذ المستخدمة في التجارب، هو شدة الحث المغناطيسي المطلوبة 9.83 mt.
    2. تحديد التيار الكهربائي في الملف اللولبي المطلوبة لإنشاء شدة الحث المغناطيسي كافية وفقا الرقم 2 أو المعادلة (2):14
      Equation 2(2)
      الأول هو الحالي المطلوب، N هي عدد لفات الملف اللولبي، حيث L هو طول الملف اللولبي.
      باستخدام المعادلة (2)، الحالي المطلوب هو 8.3 ألف، بينما من الشكل 2 من حوالي 8.5 ألف
  2. إعداد العينات أسفرك
    1. استخدام خلاط هاون ل 15 لخلط هاون الطازجة. لكل دفعة، مزيج ل 7.5 من قذائف الهاون وفقا لنسب المزيج المدرجة في الجدول 1. يدل الجدول 1 يمزج أسفرك ألف فولتو، حيث يشير A إلى أن يتم محاذاة الألياف الفولاذية والخامسو يشير إلى حجم جزء صغير من ألياف الفولاذ. وبناء على ذلك، يمزج سفرك هي تتم الإشارة إليها، للمقارنة، R-Vو، حيث تشير R إلى أن ألياف الفولاذ هي موزعة بشكل عشوائي. يمزج سفرك ليست مدرجة في الجدول 1 ولكن لها نفس النسب أسفرك.
    2. وزن المواد الخام وخلط هاون الأسمنت الألياف الصلب عزز اتباع الإجراءات الروتينية.
    3. صب هاون جديدة إلى قالب بلاستيك مع حجم واضحة من 150 × 150 × 550 مم. يلقي العينات فورا بعد الخلط لتجنب فقدان القابلية للتنفيذ. ويستغرق حوالي 25 دقيقة ليلقي المنشور أسفرك واحد من الاتصال بين الأسمنت والماء.
    4. نقل القالب إلى جدول ضغط، والتحول عن ضغط الجدول لإضافة 30 س. الهاون أكثر حسب الحاجة لضمان أن العفن تماما أن شغلها.
    5. وضع القالب في الدائرة للملف اللولبي.
    6. تبديل الملف اللولبي وضغط الجدول لمدة 50 ثانية.
      ملاحظة: للخرسانة العادية ضغط الوقت المعقول حول 60-120 ثانية. في هذا الاختبار، فإنه تتم محاولة للتحكم في ضغط الوقت الإجمالي ضمن هذا النطاق. يعد ضغط الوقت قد تحسين المواءمة بين ألياف الصلب؛ ومع ذلك، قد يسبب على مدى ضغط وبالتالي الفصل (غرق ألياف الفولاذ والمجاميع الخشنة إذا كان هناك). قد يسبب وقتاً أقل ضغط محاذاة الفقراء من ألياف الصلب والخرسانة غير موحدة.
    7. إيقاف تشغيل ضغط الجدول.
    8. إيقاف تشغيل الملف اللولبي بعد ضغط الجدول قد توقفت تماما.
    9. بلطف إخراج القالب من الملف اللولبي والسطح العلوي لقذائف الهاون على نحو سلس مع مجرفة. تجنب الإخلال بألياف الفولاذ قرب السطح العلوي.
  3. لكل مزيج، إعداد العينات المعالجة الكهرمغنطيسية الثلاثة (في أعقاب الخطوات 3.2.2-3.2.9) وثلاث عينات غير الكهرمغنطيسية المعالجة (في أعقاب الخطوات 3.2.2-3.2.4 و 3.2.9). في إعداد العينات المعالجة غير الكهرمغنطيسية، كان إجمالي الوقت ضغط 80 s – نفس في إعداد العينات المعالجة الكهرمغنطيسية.
  4. ترك العينات في الداخل وفي قوالب بهم ح 24. ثم ديمولد وعلاج العينات في غرفة ضباب حتى يتم استخدامها للاختبارات الميكانيكية.

4-ثلاث نقاط اختبار الانحناء

  1. بعد 28 يوما، أخذ العينات من غرفة المعالجة ووضع علامة المواقع لتحميل (A)، ويدعم (ب)، وتمتد منتصف انحراف (ج)، و LVDT تحديد النقاط (د) (الشكل 4).
  2. ضع العينة على منصة اختبار الانحناء ثلاث نقاط (الشكل 4) آلة اختبار النظام التجاري المتعدد الأطراف وإصلاح لفدت إلى فترة منتصف باستخدام حامل لفدت على كل جانب سطح العينة (الشكل 4).
  3. الاتصال لفدت datalog. قم بتعيين تكرار اقتناء البيانات المتعلقة بمراقبة جهاز الكمبيوتر جهاز الاختبار.
  4. رفع العينة تدريجيا برفع يدعم الأسفل بحيث الجزء العلوي تحميل خلية جهاز الاختبار من مسافة قريبة جداً من، ولكن عدم لمس، السطح العلوي للعينة.
  5. صفر التحميل الأولى وتمتد منتصف انحراف (LVDT) وقيم التشرد (تحميل الخلية).
  6. بدء الاختبار وتطبيق حمولة ثلاث نقاط الانحناء للعينة مع عنصر تحكم تشرد بسرعة قدرها 0.2 مم/دقيقة سجل التاريخ الكامل لانحراف التحميل وفترة منتصف للعينة.
  7. مشاهدة تحميل وتشوه من العينة. بعد قيمة الذروة، عندما التشرد أكبر من 30 ملم، إيقاف الاختبار. عادة، هو تصدع العينة والحمل هو أقل من 1.0 kN.
  8. كرر الخطوات من 4.1-4.7 لاختبار جميع العينات.

5-تحليل اتجاه الألياف الصلب

  1. حساب عدد ألياف الفولاذ في المقطع مكسور.
    1. فصل العينات إلى جزأين في المقطع متصدع.
    2. قياس وتسجيل اتجاه ألياف الفولاذ في المقطع العرضي مكسور من العينة هاون الأسمنت. التوجه هو الزاوية بين ألياف فولاذية والمحور للعينة. نظراً لأن قياس يدوياً لتوجهات ألياف الفولاذ من الصعب ويمكن أن تنتج القياسات غير دقيقة، توجهات يمكن تصنيفها على أنها واحدة من ست زاوية النطاقات: 0-15 °، 15-30 درجة مئوية، 30-45 °، 45-60 °، 60-75 درجة مئوية و 75-90 °. سجل عدد ألياف الفولاذ في كل مجموعة، ومن ثم حساب عامل الكفاءة اتجاه الألياف متوسط العينة باستخدام المعادلة (3):
      Equation 3(3)
      ηθ هو عامل الكفاءة التوجه متوسط من ألياف الفولاذ، lو هو طول ألياف الفولاذ الفردية، n هو العدد الإجمالي لألياف الفولاذ في المقطع متصدع، حيث θأنا زاوية بين الألياف الفولاذية واتجاه المجال المغناطيسي المطبق للعينة (في الحساب، واعتماد القيمة المتوسطة لنطاق زاوية لجميع ألياف الفولاذ في كل مجموعة).
  2. القيام بتحليل التصوير المقطعي بالأشعة السينية المحسوبة.
    1. قطع عيار 75 ملم مكعب من كل عينة قذائف الهاون.
    2. إجراء فحص بالأشعة السينية المكعب باستخدام نظام التصوير المقطعي بالأشعة سينية المحسوبة. وضع عينة على منصة الاختبار وبدء المسح الضوئي. الجهاز سجلات التوهين من الأشعة السينية الناتجة عن العينة في كل خطوة الدورية والعينة تدور 360 درجة تدريجيا. ينشئ النظام المقطعي بنية رقمية ثلاثية الأبعاد للمكعب.
    3. تحديد ألياف الفولاذ في بنية مكعب الرقمية عن طريق تجهيز ثنائية الأبيض والأسود. ثم الحصول على الصور الرقمية التي تصف توزيع ألياف الفولاذ.
    4. تحديد إحداثيات جميع ألياف الفولاذ بتحليل الصور.
    5. حساب اتجاه كل الألياف الفولاذية وفقا لإحداثيات بها.
    6. حساب معامل الكفاءة التوجه من الألياف باستخدام المعادلة (3).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

قوة العاطفة أسفركس وسفركس العزم من الاختبارات الانحناء ثلاث نقاط تظهر في الشكل 5. قوة العاطفة أسفركس أعلى من تلك التي سفركس لجميع الألياف جرعات. وكانت قوة العاطفة أسفركس 88%، 71%، و 57 في المائة أعلى من تلك التي سفركس في كسور حجم الألياف 0.8%، 1.2%، و 2.0 في المائة، على التوالي. هذه النتائج تعني أن ألياف الفولاذ الانحياز يعزز المصفوفة إسمنتي أكثر فعالية من ألياف الفولاذ موزعة عشوائياً.

الرقم 6 يظهر انحراف تحميل منحنيات تم الحصول عليها من الاختبارات الانحناء ثلاث نقاط. ويعرف منطقة تحت منحنى التحميل-انحراف المتانة العاطفة، مما يعكس قدرة امتصاص الطاقة أو الدخلة العينة عند كسر. تم حساب المتانة أسفركس وسفركس وترد النتائج في الجدول 2. مثل قوة العاطفة، ومتانة أسفركس كان أعلى من سفركس. قيم المتانة أسفركس كانت 48%، 77%، و 39% أعلى من تلك التي سفركس في كسور حجم الألياف 0.8%، 1.2%، و 2.0 في المائة، على التوالي.

ويبين الجدول 3 توزيع الألياف الفولاذية توجهات تحدد بعد قياس زاوية الألياف في الأجزاء المكسورة. وقد العينات أسفرك ألياف أكثر بكثير في النطاق 0-15 زاوية ° مما في أي نطاق زاوية أخرى. كما تحتوي على ألياف أكثر في النطاق 0-15 ° زاوية من العينات سفرك. وهكذا، تطبيق مجال الكهرومغناطيسي شكل فعال يتحكم اتجاه ألياف الفولاذ. ويبين الجدول 3 أيضا أن العدد الإجمالي لألياف الفولاذ في أقسام كسر العينات أسفرك أكبر من العينات سفرك، مما يعني ضمناً أن العينات أسفرك لها أكثر من ألياف الفولاذ سد الشقوق من العينات سفرك. قد يكون هذا الاختلاف نتيجة لبعض من الألياف في العينات سفرك الوثيق وموازية للمقطع كسر؛ ومع ذلك، لم تكن هذه الألياف الفولاذية مرئية أثناء التفتيش. كما يعطي الجدول 3 الاتجاه عوامل الكفاءة من ألياف الفولاذ تحسب وفقا لتوزيع الألياف الفولاذية التوجهات المحددة في الاختبارات. وتبين النتائج أن عوامل الكفاءة التوجه لجميع أسفرك العينات أكبر من تلك العينات سفرك. عوامل الكفاءة التوجه للعينات أسفرك A-0.8% و A-1.2% و A-2.0% هي 0.90، 0.94، و 0.95، على التوالي. للعينات سفرك، على النقيض من ذلك، العوامل هي 0.75 0.75 و 0.78 ل R-0.8%، و R-1.2%، و R-2.0%، على التوالي.

كما هو موضح في الفيديو 1 للعينات A-0.8% و 2 فيديو ل R-0.8%، والمسح بالأشعة السينية والتصوير المقطعي ينتج تحليل صور ثلاثية الأبعاد توضح توزيع ألياف الفولاذ في العينات. الصور تكشف عن أن معظم ألياف الفولاذ في العينات أسفرك تواؤماً فعلياً، وقد توجه نفسها أو ما شابه، بينما تلك الموجودة في العينات سفرك يكون اتجاه عشوائي. من نتائج الاختبار التصوير المقطعي بالأشعة السينية المحسوبة، يمكن تحديد إحداثيات الألياف في العينة ويمكن حساب معامل الكفاءة التوجه من الألياف في العينة. كما هو مبين في الجدول 4، عوامل الكفاءة التوجه التي تم الحصول عليها من التصوير المقطعي بالأشعة السينية حسابها متسقة مع تلك التي يحددها العد في المقاطع العرضية.

Figure 1
رقم 1. إعداد الملف اللولبي المغناطيسي. عند الاتصال بالعاصمة، يتم إنشاء حقل مغناطيسي موحدة في الدائرة المجوفة للملف اللولبي. يتم استخدام هذا الحقل المغناطيسي لمحاذاة ألياف الفولاذ في هاون الأسمنت وإعداد العينات أسفرك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2. الحث المغناطيسي الحالية كثافة العلاقة. العلاقة بين كثافة الحث المغناطيسي والحالية قد ثبت من خلال التجارب. يتم استخدام هذه العلاقة لتحديد الحالية اللازمة لمحاذاة ألياف الفولاذ في هاون الأسمنت الطازج. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3. الإعداد رهيوميتير. استخدام رهيوميتير، يتحدد تجريبيا العلاقة بين إجهاد القص ونسبة القص هاون الأسمنت الطازج. يمكن بعد ذلك الحصول على اللزوجة من قذائف الهاون. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4. تحميل عينة لثلاث نقاط الانحناء test. يتم تطبيق حمولة ثلاث نقاط الانحناء للعينة مع تحميل معدل 0.2 مم/دقيقة. وتراقب الحمولة وانحراف. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الرقم 5. قوة العاطفة أسفركس وسفركس- قوة العاطفة لكل مزيج من متوسط ثلاث عينات. أشرطة الخطأ في الشكل الانحراف المعياري (SD) وتشير إلى تشتت الاختبارات. وتبين النتائج أن قوة العاطفة أسفرك أعلى من سفرك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الشكل 6. تحميل-انحراف العينات أسفرك وسفرك. (أ) حجم جزء من ألياف الفولاذ 0.8 في المائة، (ب) حجم جزء من الألياف الفولاذية 1.2%، جزء (ج) حجم ألياف الفولاذ 2.0 في المائة. لكل مزيج، يتم اختبار العينات الثلاث، وتتميز العينات الثلاثة مع رقم في أقواس. وتظهر النتائج العينات أسفرك ذروة المتانة وتحميل القيم الأعلى (المساحة تحت المنحنى) من العينات سفرك. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
رقم 7. الانحياز ألياف الفولاذ في المقطع مكسور عينة من الخرسانة المسلحة ألياف الفولاذ. وبالرغم من وجود عدد من المجاميع الخشنة، لا تزال فعالية يتم محاذاة الألياف الفولاذية في الخرسانة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Video 1
الفيديو 1 من . توزيع الألياف الفولاذية A-0.8% من الأشعة السينية يحسب اختبارات التصوير المقطعي. حسبت نتائج الأشعة السينية اختبارات التصوير المقطعي تعطي التوزيع المكاني لألياف الفولاذ في العينة، ويثبت أنه قد تمت محاذاة ألياف الفولاذ في عينات أسفرك عالية. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)

Video 2
الفيديو 2 من . توزيع الألياف الفولاذية R-0.8% من الأشعة السينية يحسب اختبارات التصوير المقطعي. حسبت نتائج الأشعة السينية اختبارات التصوير المقطعي تعطي التوزيع المكاني لألياف الفولاذ في العينة وإثبات أن ألياف الفولاذ في عينات أسفرك يتم محاذاة شديدة بينما تلك الموجودة في العينات سفرك هي موزعة بشكل عشوائي. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)

رقم ميكس المياه (كغم/م3) الأسمنت (كغم/م3) الرمال (كغ/م3) ألياف الفولاذ (كغ/م3) سوبيربلاستيسيزير (كغم/م3)
A-0.8% 267 633 1266 62.4 0.267
A-1.2% 265 631 1261 93.6 0.265
A-2.0% 263 627 1253 156.0 0.263

الجدول 1. خلط نسب المركبات إسمنتي مع تعزيز الانحياز ألياف الفولاذ (أسفرك)- كمية المواد في كل سطر للمركبة3 م 1. وقد النظراء سفرك بالضبط نفس النسب.

العينة المتانة متوسط المتانة العينة المتانة متوسط المتانة
(N•mm5× 10) (N•mm5× 10) (N•mm5× 10) (N•mm5× 10)
A-0.8% (1) 2.047 R-0.8% (1) 1.495
A-0.8% (2) 1.945 2.073 R-0.8% (2) 1.344 1.396
A-0.8% (3) 2.226 R-0.8% (3) 1.349
A-1.2% (1) 2.323 R-1.2% (1) 1.738
A-1.2% (2) 3.707 3.148 R-1.2% (2) 1.476 1.783
A-1.2% (3) 3.414 R-1.2% (3) 2.136
A-2.0% (1) 3.125 R-2.0% (1) 1.692
A-2.0% (2) 3.998 3.568 R-2.0% (2) 2.807 2.575
A-2.0% (3) 3.582 R-2.0% (3) 3.227

الجدول 2. المتانة للعينات أسفرك وسفرك. المتانة للعينة من منطقة تحت منحنى التحميل-انحراف. وقد أسفرك العينات أعلى قيم المتانة من العينات سفرك.

العينة عدد الألياف في نطاق زاوية المجموع عامل الكفاءة التوجه
0-15 درجة مئوية 15-30 درجة مئوية 30-45 درجة مئوية 45-60 درجة مئوية 60-75 درجة مئوية 75-90 °
A-0.8% 367 80 39 27 15 22 550 0.90
R-0.8% 133 102 83 67 49 45 479 0.75
A-1.2% 668 65 34 16 20 13 816 0.94
R-1.2% 142 120 98 72 61 41 534 0.75
A-2.0% 887 162 45 28 20 11 1153 0.95
R-2.0% 236 207 151 129 54 61 838 0.78

الجدول 3. عدد ألياف الفولاذ في أقسام هاون مكسور. وقد العينات أسفرك مع ألياف الفولاذ الانحياز ألياف أكثر بكثير في النطاق 0-15 زاوية ° مما في أي مجموعة أخرى من زاوية. كما أن لها ألياف أكثر في 0-15 ° زاوية مجموعة من العينات سفرك. تم تحديد عدد الألياف الفولاذية يدوياً عن طريق العد الألياف في المقطع كسر العينات. العدد الإجمالي لألياف الفولاذ في أقسام كسر العينات أسفرك أكبر من العينات سفرك.

Vf= 0.8% Vf= 1.2% Vf= 2، 0%
أسفرك 0.91 0.93 0.94
سفرك 0.59 0.66 0.63

الجدول 4. حساب معامل الكفاءة التوجه من ألياف الفولاذ في هاون من الأشعة السينية تحليل التصوير المقطعي. تأكيد النتائج من تحليل التصوير المقطعي بالأشعة السينية حسابها أن ألياف الفولاذ في العينات أسفرك فعالية تتماشى وعوامل الكفاءة التوجه أعلى من العينات سفرك.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الملف اللولبي الكهرومغناطيسية المتقدمة في هذه الدراسة دائرة قياس 250 × 250 × 750 ملم ولا يمكن استيعاب عناصر هيكلية كاملة الحجم. على الرغم من أن حجم الدائرة يحد من تطبيق الإعداد، المفهوم والبروتوكول المقترح في هذه الورقة سوف تلهم المزيد من تطوير إعداد الحجم الكامل لتصنيع عناصر أسفرك، لا سيما الجاهزة العناصر.

تحقيق لزوجة مناسبة لقذائف هاون جديدة عامل أساسي لمراقبة جودة أسفركس، للمواءمة بين ألياف الفولاذ بدافع قوة المغناطيسية التي تحتاج إلى التغلب على مقاومة اللزوجة في هاون جديدة. ويخضع المقاومة لزج لزوجة هاون جديدة. انخفاض اللزوجة من قذائف الهاون، من الأسهل لمحاذاة ألياف الفولاذ. من ناحية أخرى، تؤثر اللزوجة من قذائف الهاون الطازجة أيضا تعليق ألياف الفولاذ. اللزوجة عالية جداً من مصفوفة جديدة يؤدي إلى صعوبة في التوفيق بين ألياف الفولاذ، بينما يسبب اللزوجة منخفضة جداً الفصل بين ألياف الفولاذ. ولذلك، خفض اللزوجة عالية جداً ومنخفضة جداً فعالية التعزيز الألياف. ونتيجة لذلك، في التوازن أمر المحاذاة وتعليق من ألياف الفولاذ، لزوجة هاون جديدة يمكن تجريبيا التحكم بضمان أن عمق غرق هاون أسمنت عادي جديدة لا تزال في حدود 50-100 مم.

على الرغم من أن يستخدم البروتوكول، المذكورة في هذه الورقة لتحضير الألياف الفولاذية التي عززت الأسمنت هاون، فإنه ينطبق أيضا على حديد الخرسانة المسلحة الألياف. الرقم 7 صورة من ألياف الصلب تمت محاذاته من الخرسانة المسلحة مع مجموع الخشنة المعدة وفقا للبروتوكول المشار إليها أعلاه. ملموسة، بسبب وجود إجمالي الخشنة، بداهة، ألياف الفولاذ يقع في الفجوة بين الركام الخشن وبالتالي لا يمكن أن تكون محاذاة. ومع ذلك، تظهر نتائج الاختبار التجريبي أن النهج الذي يعمل بشكل جيد وأن الألياف الفولاذية في الخرسانة يمكن أن تترافق فعالية. وفي الواقع، ملموسة، حجم جزء صغير من إجمالي الخشنة هو ما يقرب من 35 في المائة؛ وتستأثر الجسيمات الدقيقة الأخرى الكسر حجم 65% المتبقية. هذا الحجم 65% يوفر حيزاً واسعاً للألياف لمحاذاة. ولذلك، يسمح هذا البروتوكول المقترح يحتوي على حقول أوسع للتطبيق في كل من مدافع الهاون وملموسه.

وفي الختام، 1) باستخدام الإعداد المجال الكهرومغناطيسي اللولبي نمواً في هذه الدراسة، ألياف الفولاذ في هاون جديدة كانت شديدة الانحياز والعينات أسفرك مع الحد الأقصى لحجم 150 × 150 × 550 مم كانوا مستعدين بنجاح. 2) عوامل الكفاءة التوجه ألياف الفولاذ في عينات أسفرك تجاوز 0.90، حين كانت تلك العينات سفرك حول 0.60. وبالإضافة إلى ذلك، كان عدد ألياف الفولاذ سد أبواب تصدع العينات أسفرك أكبر من العينات سفرك. عوامل الكفاءة اتجاه أعلى وأكثر ألياف الفولاذ عبر حساب المقاطع متصدع لزيادة تعزيز كفاءة أسفرك. 3) قوة الكسر والمتانة العاطفة من أسفرك أعلى بكثير من تلك التي لسفرك في كسور حجم الألياف 0.8% و 1.2% و 2.0%. وأخيراً، 4) على الرغم من أن البروتوكول، المذكورة في هذه الورقة استخدمت لتحضير الألياف الفولاذية التي عززت الأسمنت هاون، فإنه ينطبق أيضا على حديد الخرسانة المسلحة الألياف. البروتوكول المقترح بالتالي مجالات أوسع للتطبيق في كل من مدافع الهاون وملموسه.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

الكتاب الاعتراف بامتنان الدعم المالي من "الوطني طبيعة العلم مؤسسة في الصين" (المنحة رقم 51578208)، مؤسسة العلوم الطبيعة مقاطعة خبي (رقم المنحة E2017202030 و E2014202178)، ومفتاح المشروع من جامعة العلوم والتكنولوجيا البحث من مقاطعة خبي (رقم المنحة ZD2015028).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zollo, R. F. Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development. Cem. Concr. Compos. 19 (2), 107-122 (1997).
  2. Bentur, A., Mindess, S. Fiber reinforced cementitious composites. , 2nd Edition, Taylor & Francis. London and New York. (2014).
  3. Deeb, R., Karihaloo, B. L., Kulasegaram, S. Reorientation of short steel fibres during the flow of self-compacting concrete mix and determination of the fiber orientation factor. Cem. Concr. Res. 56 (1), 112-120 (2013).
  4. Soroushian, P., Lee, C. D. Distribution and orientation of fibers in steel fiber reinforced concrete. ACI Mater. J. 87 (5), 433-439 (1990).
  5. Sebaibi, N., Benzerzour, M., Abriak, N. E. Influence of the distribution and orientation of fibres in a reinforced concrete with waste fibers and powders. Constr. Build. Mater. 65 (1), 254-263 (2014).
  6. Lee, C., Kim, H. Orientation factor and number of fibers at failure plane in ring-type steel fiber reinforced concrete. Cem. Concr. Res. 40 (5), 810-819 (2010).
  7. 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).
  8. Process for producing a prepreg with aligned short fibres. US patent. Bayer, A. G. , 3,641,828 (1988).
  9. Building material, especially concrete or mortar, contains magnetically or electrically aligned parallel fibers. US patent. Arman, E. , 19,750,746 (1975).
  10. 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).
  11. Xu, X. A new type of steel fiber reinforced concrete. Architecture Technology. 20 (4), 240-241 (1993).
  12. Rotondo, P. L., Weiner, K. H. Aligned steel fibers in concrete poles. Con. Int. 8 (12), 22-27 (1986).
  13. Michels, J., Gams, M. Preliminary study on the influence of fibre orientation in fibre reinforced mortars. Gradevinar. 68 (8), 645-655 (2016).
  14. Mu, R., Li, H., Qing, L., Lin, J., Zhao, Q. Aligning steel fibers in cement mortar using electro-magnetic field. Constr. Build. Mater. 131 (1), 309-316 (2017).
  15. Jones, D. S. The theory of electromagnetism. , Pergamon Press. Oxford-London-New York-Paris. (1964).
  16. Liu, J., Li, C., Liu, J., Cui, G., Yang, Z. Study on 3D spatial distribution of steel fibers in fiber reinforced cementitious composites through micro-CT technique. Constr. Build. Mater. 48 (2), 656-661 (2013).
  17. Schnell, J., Schladitz, K., Schuler, F. Direction analysis of fibres in concrete on basis of computed tomography. Betonund Stahlbetonbau. 105 (2), 72-77 (2010).
  18. Wuest, J., Denarié, E., Brühwiler, E., Tamarit, L., Kocher, M., Gallucci, E. Tomography analysis of fiber distribution and orientation in ultra high-performance fiber reinforced composites with high fiber dosages. Experimental Techniques. 33 (5), 50-55 (2009).
  19. JGJ/T70-2009 Chinese standard for test method of performance on building mortar. , Building Press. Beijing, China. (2009).
  20. Roussel, N. Understanding the Rheology of Concrete. , Woodhead Publishing Limited. Cambridge. (2012).
  21. Roussel, N. Steady and transient flow behaviour of fresh cement pastes. Cem. Concr. Res. 35 (9), 1656-1664 (2005).

Tags

الهندسة، العدد 136، الخرسانة المسلحة ألياف الفولاذ، الانحياز ألياف الفولاذ، المركبة إسمنتي، المجال الكهرومغناطيسي، المتانة، وقوة العاطفة، وتوزيع الألياف، التوجه عامل الكفاءة، هاون
إعداد محاذاة الألياف الصلب عزز مركب إسمنتي وسلوكها العاطفة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mu, R., Wei, L., Wang, X., Li, H.,… More

Mu, R., Wei, L., Wang, X., Li, H., Qing, L., Zhou, J., Zhao, Q. Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior. J. Vis. Exp. (136), e56307, doi:10.3791/56307 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter