Preparazione di allineati fibra d'acciaio rinforzato cementizia composito e il relativo comportamento flessionale

Incorporando le fibre d’acciaio nel calcestruzzo è un modo efficace per superare la debolezza intrinseca di fragilità e migliorare la resistenza alla trazione del calcestruzzo¹. Durante i decenni passati, fibra d’acciaio cemento armato è stato studiato estesamente e ampiamente usato nel campo. Acciaio cemento armato è superiore al calcestruzzo in termini di resistenza fendentesi, resistenza alla trazione, resistenza alla frattura, energia di frattura, ecc.² nelle fibre di cemento armato, acciaio di fibra d’acciaio sono casualmente dispersi, quindi uniformemente disperdendo l’efficienza di rinforzo delle fibre in ogni direzione. Tuttavia, in determinate condizioni di carico, solo alcune delle fibre d’acciaio nel calcestruzzo contribuiscono alle prestazioni degli elementi strutturali perché l’efficienza di rinforzo delle fibre richiede che essi siano allineati con il principio di sollecitazioni di trazione nella struttura. Per esempio, quando si utilizza cemento armato d’acciaio contenenti fibre d’acciaio distribuiti casualmente per preparare un fascio, alcune delle fibre d’acciaio, soprattutto quelli paralleli alla direzione di trazione principale, farà grande contributo alla non rafforzare l’efficienza, mentre quelli perpendicolare alla direzione dello sforzo di trazione principale farà alcun contributo a rafforzare l’efficienza. Di conseguenza, trovare un approccio per allineare le fibre d’acciaio con la regia della sollecitazione di trazione principale in calcestruzzo è necessario per raggiungere la massima efficienza di rinforza delle fibre d’acciaio.

Il fattore di efficienza di orientamento, definito come il rapporto tra la lunghezza proiettata lungo la direzione della trazione alla lunghezza effettiva delle fibre, viene solitamente utilizzato per indicare l’efficienza del rinforzo di fibre d’acciaio^3,4 . Secondo questa definizione, il fattore di efficienza di orientamento delle fibre allineati con la direzione dello sforzo di trazione è 1.0; che delle fibre che sono perpendicolari alla trazione è 0. Inclinato di fibre hanno un fattore di efficienza di orientamento tra 0 e 1.0. I risultati analitici indicano che il fattore di efficienza di orientamento delle fibre in acciaio distribuiti casualmente nel calcestruzzo è 0,405⁴, mentre che da prove di cemento armato d’acciaio ordinario è nella gamma di 0,167 a 0.500^5,6 . Evidentemente, se tutte le fibre in acciaio breve in calcestruzzo sono allineate e hanno lo stesso orientamento come la sollecitazione di trazione, le fibre in acciaio avrà la massima efficienza di rinforza e gli esemplari avrà il comportamento a trazione ottima.

Alcuni tentativi riusciti di preparare allineati in acciaio cemento armato sono stati condotti dal 1980. Nel 1984, Shen⁷ applicato un campo elettromagnetico per lo strato inferiore del rinforzo d’acciaio di fibra cementizia composito (elementi) travi durante il casting, e analisi di rilevazione dei raggi x ha rivelato che fibre d’acciaio erano ben allineate. Nel 1995, Bayer⁸ e Arman⁹ brevettato l’approccio per la preparazione di allineati in acciaio cemento armato usando un campo magnetico. Yamamoto et al. ¹⁰ considerato l’orientamento delle fibre d’acciaio in calcestruzzo per essere principalmente influenzata dai casting e ha tentato di ottenere sul cemento armato d’acciaio allineati mantenendo fresco calcestruzzo sfociano la cassaforma da una direzione costante. Xu¹¹ tentò di allineare le fibre d’acciaio nel calcestruzzo proiettato spruzzando fibre d’acciaio da una direzione costante. Rotondo e Wiener¹² cercarono di rendere pali in cemento con fibre di acciaio lunghe allineate da colata centrifuga. Questi studi sperimentali rivelano che sul cemento armato d’acciaio allineato ha vantaggi significativi rispetto sul cemento armato d’acciaio distribuiti casualmente.

Recentemente, Michels et al. ¹³ e Mu et al. ¹⁴ hanno sviluppato con successo un gruppo di compositi cementizi di allineati rinforzati con fibre d’acciaio (ASFRCs) utilizzando campi elettromagnetici. In questi studi, sono stati fatti vari elettromagneti per fornire un campo magnetico uniforme per l’allineamento delle fibre d’acciaio negli esemplari di mortaio di diverse dimensioni. Il solenoide è una cavità Cuboide, che può ospitare esemplari di dimensioni predefinite. Quando il solenoide è collegato alla corrente continua (DC), viene creato un campo magnetico uniforme in aula con un orientamento fisso, che si allinea con l’asse del solenoide. Secondo il principio dell’elettromagnetismo¹⁵, campi magnetici può guidare ferromagnetici fibre per ruotare e allineare nella malta fresca. Lavorabilità appropriato del mortaio è critica per permettendo fibre d’acciaio a ruotare nella malta fresca. Una viscosità elevata può causare difficoltà nell’allineamento delle fibre d’acciaio nel mortaio, mentre bassa viscosità può condurre alla segregazione delle fibre.

Questo articolo descrive i dettagli della preparazione degli esemplari ASFRC e verifica la proprietà di ASFRC ed elementi flessione. Si prevede che ASFRC ha una maggiore resistenza alla flessione e la costituzione di elementi. Così, ASFRC potenzialmente ha vantaggi rispetto elementi a sopportare sollecitazioni a trazione e resistenza al cracking se utilizzato come copertura in cemento, pavimentazione, ecc.

Usando gli esemplari fratturati dopo prove di flessione, l’orientamento delle fibre in acciaio negli esemplari è studiato osservando le sezioni trasversali fratturate e che utilizzano raggi x scansione computato tomografia analisi^{16,17 , 18}. le proprietà meccaniche del ASFRCs, compresa la loro resistenza alla flessione e durezza, sono segnalate e confrontate con quelli di SFRCs non-elettromagneticamente trattate.