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

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 Stahlfasern^{3,4 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 0,500^{5,6 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 Analyse^{16,17 , 18}. die mechanischen Eigenschaften des ASFRCs, einschließlich ihrer Biegefestigkeit und Zähigkeit, gemeldet und im Vergleich mit denen der nicht elektromagnetisch behandelten SFRCs.