Подготовка унифицированных Фибра стальная усиленная цементная композита и его поведение на изгиб

Включение стальной фибры в бетон является эффективным способом преодолеть слабости хрупкости и повышения прочности бетона¹. В течение последних десятилетий стальная фибра железобетонных подробно расследованы и широко используется в области. Фибра стальная железобетонных превосходит конкретных терминах крекинга сопротивление, прочность, вязкость разрушения, перелом энергии и т.д.² Фибра стальная армированного бетона, стальных волокон случайно разгоняются, тем самым равномерно рассеивая укрепления эффективности волокон в каждом направлении. Однако, при определенных условиях нагрузки, только некоторые из стальной фибры в бетон способствуют производительности структурных элементов потому что эффективность армирующие волокна требует, что они согласовываться с принципом растягивающие напряжения в структура. Например при использовании Фибра стальная железобетонных конструкций, содержащих случайно распределенными стальной фибры для подготовки луч, некоторые из стальных волокон, особенно тех из них, которые параллельно направлению главных растяжении, сделает крупный вклад укрепление эффективности, в то время как те перпендикулярно направлению главных растяжении сделает без вклада в укрепление эффективности. Следовательно найти подход к выравнивание стальных волокон с направлением основных растяжении в бетон необходимо для достижения наивысшей эффективности армирующие стальной фибры.

Коэффициент полезного действия ориентации, определяется как отношение прогнозируемых длины вдоль направления растяжении фактической длины волокна, обычно используется для обозначения эффективность усиления стальных волокон^3,4 . Согласно этому определению КПД ориентации волокон, в соответствие с направлением растяжении является 1,0; волокон, которые перпендикулярном растяжении это 0. Наклонные волокна имеют КПД ориентации от 0 до 1,0. Результаты анализа показывают, что коэффициент полезного действия ориентации случайно распределенных стальной фибры в бетон 0.405⁴, пока что от испытаний обычные стальные волокна железобетона находится в диапазоне от 0,167 на 0,500^5,6 . Очевидно если все короткие стальной фибры в бетон, выравниваются и ту же ориентацию как растяжении, стальной фибры будет иметь самую высокую эффективность армирующие и образцы будут иметь оптимальное растяжение поведение.

Начиная с 80-х годов были проведены некоторые успешные попытки подготовки унифицированных стальных волокон железобетона. В 1984 году Шэнь⁷ применяется электромагнитное поле в нижнем слое стальные волокна армированных балок цементная композита (SFRC) во время отливки и рентгеновского обнаружения анализ показал, что стальные волокна были хорошо скоординированы. В 1995 году Байер⁸ и⁹ Арман запатентовал подход к подготовке унифицированных стальных волокон железобетонных конструкций с помощью магнитного поля. Ямамото и др. ¹⁰ считается ориентации стальной фибры в бетон, чтобы быть главным образом под влиянием литья подход и пыталась получить соответствие Фибра стальная железобетонные, сохраняя свежего бетона впадающих в опалубки от постоянного направления. Сюй¹¹ пытался выровнять стальных волокон в торкретирования путем распыления стальных волокон от постоянного направления. Ротондо и Wiener¹² стремились сделать конкретные поляков с выровненным длинный стальной фибры, центробежного литья. Эти экспериментальные исследования показывают, унифицированных стальных волокон железобетонных имеет существенные преимущества над случайно распределенными Фибра стальная железобетона.

Недавно, Михельс и др. ¹³ -му и др. ¹⁴ успешно разработали группы унифицированных стальные волокна армированных цементная композиты (ASFRCs) с помощью электромагнитных полей. В этих исследованиях различные магниты были сделаны для обеспечения однородного магнитного поля для выравнивания стальных волокон в раствор образцов различных размеров. Электромагнит имеет полый кубовидной камеру, которая может вместить образцы стандартных размеров. Когда электромагнит подключен к прямого тока (DC), равномерное магнитное поле создается в камере с фиксированной ориентации, которая выравнивает с осью соленоида. Согласно принципу электромагнетизма¹⁵магнитные поля может управлять ферромагнитных волокна вращение и выравнивание в свежий раствор. Соответствующие работоспособность раствор имеет решающее значение для позволяя стальной фибры для поворота в свежий раствор. Высокая вязкость может вызвать трудности в согласовании стальной фибры в ступке, в то время как низкая вязкость может привести к сегрегации волокон.

Этот документ описывает детали подготовки образцов для ASFRC и испытания на изгиб свойства ASFRC и SFRC. Предполагается, что ASFRC имеет высокий предел прочности на изгиб и выносливости чем SFRC. Таким образом ASFRC потенциально имеет преимущества над SFRC в выдерживать растягивающее напряжение и сопротивление растрескиванию, если используется в качестве покрытия бетон, тротуар, и т.д.

С помощью трещиноватых образцов после испытания на изгиб, ориентации стальной фибры в образцы исследованы, наблюдая за перелом поперечных сечений и использованием рентгеновского сканирования компьютерная томография анализ^{16,17 , 18}. механические свойства ASFRCs, включая их прочность на изгиб и выносливость, сообщили и по сравнению с теми электромагнитно лечение SFRCs.