Preparación de fibra de acero alineada reforzado compuesto de cemento y su comportamiento a la flexión

Incorporación de fibras de acero en concreto es una forma efectiva para superar la debilidad inherente de fragilidad y para mejorar la resistencia a la tracción de concreto¹. Durante las últimas décadas, fibra de acero de hormigón ha sido ampliamente investigado y ampliamente utilizado en el campo. Fibra de acero de hormigón es superior al concreto en términos de resistencia a la fisuración, resistencia a la tracción, resistencia a la fractura, energía de fractura, etc.² en hormigón armado, acero de acero fibras son aleatoriamente dispersa, así dispersar uniformemente la eficacia refuerza de las fibras en cada dirección. Sin embargo, bajo ciertas condiciones de carga, sólo algunas de las fibras de acero en concreto contribuyen al funcionamiento de los elementos estructurales debido a la eficacia refuerza de las fibras requiere que ser alineado con el principio de tensiones de tracción en la estructura. Por ejemplo, al utilizar fibra de acero de hormigón que contiene fibras de acero distribuidas al azar para preparar una viga, algunas de las fibras de acero, especialmente aquellos paralelos a la dirección de la tensión principal de tracción, hará contribución importante a la no reforzar la eficacia, mientras que los perpendicular a la dirección de la tensión principal de tracción hará ninguna contribución a reforzar la eficacia. Por lo tanto, encontrar un enfoque para alinear las fibras de acero con la dirección de la tensión principal en concreto es necesario para lograr la mayor eficiencia refuerza de las fibras de acero.

El factor de eficiencia de la orientación, definido como el cociente de la longitud proyectada a lo largo de la dirección de la tensión extensible a la longitud real de las fibras, se utiliza generalmente para indicar la eficacia del refuerzo de fibras de acero^3,4 . Según esta definición, el factor de eficiencia de la orientación de las fibras alineadas con la dirección de la tensión extensible es 1.0; de las fibras perpendiculares a la tensión es de 0. Las fibras inclinadas tienen un factor de eficiencia de la orientación entre 0 y 1.0. Los resultados analíticos demuestran que el factor de eficiencia de la orientación de las fibras de acero distribuidos al azar en concreto es 0.405⁴, mientras de las pruebas de concreto reforzado de fibra de acero ordinario está en la gama de 0,167 a 0.500^5,6 . Evidentemente, si todas las fibras cortas de acero en concreto están alineadas y tienen la misma orientación que la tensión extensible, las fibras de acero tienen una mejor eficiencia de refuerza y las muestras tendrán el comportamiento a la tracción óptima.

Se han realizado algunos intentos exitosos para preparar el concreto reforzado fibra acero alineado desde la década de 1980. En 1984, Shen⁷ aplicar un campo electromagnético a la capa inferior de fibra de acero reforzada con vigas de cemento compuesto (SFRC) durante el vaciado y análisis de detección de rayos x reveló que las fibras de acero estaban bien alineadas. En 1995, Bayer⁸ y Arman⁹ patentó el método para la preparación de concreto reforzado de fibra de acero alineado usando un campo magnético. Yamamoto et al. ¹⁰ considera la orientación de las fibras de acero en concreto principalmente influenciado por el método de fundición y trató de obtener el concreto reforzado fibra acero alineado al mantener el concreto fresco que fluye en el encofrado de una dirección constante. Xu¹¹ intentó alinear las fibras de acero en el hormigón proyectado por aspersión las fibras de acero de una dirección constante. Rotondo y Wiener¹² intentaron hacer postes de hormigón con fibras de acero largo alineados por Fundición centrífuga. Estos estudios experimentales revelan que el concreto reforzado fibra acero alineado tiene ventajas significativas sobre el concreto reforzado fibra acero distribuidos al azar.

Recientemente, Michels et al. ¹³ y Mu et al. ¹⁴ han desarrollado con éxito un grupo de alineado fibra de acero reforzada con cemento materiales compuestos (ASFRCs) mediante campos electromagnéticos. En estos estudios, se hicieron varios solenoides para proporcionar un campo magnético uniforme para alinear las fibras de acero en las muestras de mortero de diferentes tamaños. El solenoide tiene un hueco cuboides del compartimiento, que puede dar cabida a ejemplares de tamaños predefinidos. Cuando el solenoide está conectado a corriente directa (DC), se crea un campo magnético uniforme en la cámara con una orientación fija, que se alinea con el eje del solenoide. Según el principio de electromagnetismo¹⁵, campos magnéticos puede conducir fibras ferromagnéticas para girar y alinear en el mortero fresco. Adecuada trabajabilidad del mortero es crítica para permitir que las fibras de acero en mortero fresco. Alta viscosidad puede provocar dificultad en la alineación de las fibras de acero en el mortero, mientras que baja viscosidad puede conducir a la segregación de fibras.

Este artículo describe los detalles de la preparación de las muestras ASFRC y pruebas de las propiedades flexurales de ASFRC y HRFA. Se espera que ASFRC tiene una mayor resistencia a la flexión y la dureza de HRFA. Así, ASFRC potencialmente tiene ventajas sobre el HRFA en soportar la tensión de tracción y resistencia agrietamiento si utilizado como tapa de hormigón, pavimento, etc.

Usando a los especimenes fracturados después de pruebas de resistencia a la flexión, la orientación de las fibras de acero en los especímenes se investiga mediante la observación de las secciones transversales fracturadas y utilizando rayos x análisis computado tomografía análisis^{16,17 , 18}. las propiedades mecánicas de ASFRCs, incluyendo su resistencia a la flexión y dureza, son registradas y comparadas con los de SFRCs no sean tratadas.