إعداد محاذاة الألياف الصلب عزز مركب إسمنتي وسلوكها العاطفة
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.
Protocol
Representative Results
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 ا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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 |
References
- Zollo, R. F. Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development. Cem. Concr. Compos. 19 (2), 107-122 (1997).
- Bentur, A., Mindess, S. . Fiber reinforced cementitious composites. , (2014).
- 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).
- Soroushian, P., Lee, C. D. Distribution and orientation of fibers in steel fiber reinforced concrete. ACI Mater. J. 87 (5), 433-439 (1990).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bayer, A. G. Process for producing a prepreg with aligned short fibres. US patent. , (1988).
- Arman, E. Building material, especially concrete or mortar, contains magnetically or electrically aligned parallel fibers. US patent. , (1975).
- 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).
- Xu, X. A new type of steel fiber reinforced concrete. Architecture Technology. 20 (4), 240-241 (1993).
- Rotondo, P. L., Weiner, K. H. Aligned steel fibers in concrete poles. Con. Int. 8 (12), 22-27 (1986).
- Michels, J., Gams, M. Preliminary study on the influence of fibre orientation in fibre reinforced mortars. Gradevinar. 68 (8), 645-655 (2016).
- 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).
- Jones, D. S. . The theory of electromagnetism. , (1964).
- 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).
- Schnell, J., Schladitz, K., Schuler, F. Direction analysis of fibres in concrete on basis of computed tomography. Betonund Stahlbetonbau. 105 (2), 72-77 (2010).
- 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).
- . . JGJ/T70-2009 Chinese standard for test method of performance on building mortar. , (2009).
- Roussel, N. . Understanding the Rheology of Concrete. , (2012).
- Roussel, N. Steady and transient flow behaviour of fresh cement pastes. Cem. Concr. Res. 35 (9), 1656-1664 (2005).
