Konkrit rinforzat bil-fibra tal-azzar (SFRC) għall-kisi tal-mini
L-imġieba tal-ġbid tal-fibra hija studjata b'mod sperimentali, billi jitqiesu fatturi bħall-forma tal-fibra, id-daqs u l-angolu tal-inklinazzjoni. Barra minn hekk, it-taqsimiet li ġejjin jippreżentaw l-esperimenti u l-mudelli numeriċi korrispondenti stabbiliti biex jiddeskrivu bis-sħiħ il-kisja tal-konkrit tal-fibra tal-azzar.
1. Imġieba tal-ġbid tal-fibra
Sabiex tanalizza, tiddisinja, u tottimizza l-kisi tal-mini reżistenti għall-ħsara magħmulin minn SFRC, l-ewwel huwa meħtieġ li tifhem l-imġiba mekkanika tal-materjal fil-livell strutturali. Huwa magħruf sew li l-proprjetajiet mekkaniċi tal-SFRC huma relatati mal-effett ta 'bridging madwar il-ftuħ tal-qasma. L-effett ta 'pont huwa ddeterminat mill-kontribuzzjoni totali tal-fibri miksura kollha. Peress li l-effiċjenza tal-pont ta 'kull fibra individwali tiddependi ħafna fuq il-proprjetajiet tat-twaħħil tal-matriċi tal-fibra tal-konkrit, l-imġieba tal-ġbid ta' fibri tal-azzar individwali inkorporati f'matriċi tal-konkrit ġiet studjata b'mod sistematiku permezz ta 'esperimenti tal-laboratorju u mudelli analitiċi. Ir-riżultati tar-riċerka jipprovdu bażi għas-simulazzjoni numerika tal-proċess mekkaniku tal-SFRC. Min-naħa l-oħra, jipprovdu wkoll bażi għal aktar riċerka dwar l-applikazzjoni tal-SFRC f'segmenti tal-kisi, bħal riċerka dwar il-prestazzjoni taħt tagħbijiet reġjonali lokali.
(1) Esperiment wieħed tat-tpinġija tal-fibra tal-azzar
Il-mekkaniżmu tat-twaħħil tal-fibri tal-azzar fil-matriċi tal-konkrit ġie studjat billi saru testijiet tal-ġbid fuq fibri tal-azzar singolu. Il-programm sperimentali janalizza l-influwenza ta 'parametri bħall-forma tal-fibra, id-daqs, is-saħħa tat-tensjoni, l-angolu tal-inklinazzjoni u s-saħħa tal-konkrit billi jbiddel il-parametri rilevanti li jinfluwenzaw l-imġiba tal-ġbid.
Biex isiru testijiet tal-ġbid, ġew ippreparati kampjuni ċilindriċi b'dimensjonijiet ta '60mmx60 mm, b'fibri tal-azzar imwaħħla u inkorporati fil-konkos.
L-analiżi tal-imġiba tal-ġbid iffokat fuq il-korrelazzjoni bejn il-forza tal-ġbid u l-ispostament tal-fibra. Barra minn hekk, ġew ikkunsidrati l-modi ta 'falliment tal-fibri u l-matriċi tal-konkrit.
(2) Forma u daqs tal-fibra
Effett ta' forom ta' fibri differenti (dritti, korrugati, b'tarf b'ganċ, doppju għax-xejn) fuq ir-rispons tal-ġbid ta' fibri b'tul inkorporat=20 mm u angolu ta' inklinazzjoni=0 f'matriċi tal-konkrit ta' saħħa għolja (=84 MPa). Kif muri fuq ix-xellug, ir-rispons pullout ivarja b'mod sinifikanti bejn fibri ta 'forom differenti. Għal fibri straight-grained, ir-rabta bejn il-fibri u l-matriċi hija pprovduta biss minn frizzjoni interfaċjali. Għalhekk, f'tagħbijiet ta' pullout kważi baxxi ħafna, isseħħ debonding sħiħ, akkumpanjat minn tnaqqis f'daqqa fit-tagħbija. B'kuntrast, it-tagħbija tal-ġbid kompliet tiżdied wara t-tqaxxir minħabba l-fibri deformati ankrati mekkanikament. Għalhekk, fibri minsuġa jipprovdu reżistenza tal-ġbid b'mod sinifikanti ogħla relattiva għal fibri straight-grained. Minħabba l-ankraġġ qawwi tagħhom fil-matriċi tal-konkrit ta 'qawwa għolja, fibri korrugati u bi-tapered ifallu bi ksur malajr wara li jaqbżu t-tagħbija aħħarija tagħhom. Madankollu, biex tinkiseb imġieba tal-materjal duttili, il-ksur tal-fibra fi spostamenti żgħar tal-ġbid għandu jiġi evitat. Ġiet osservata imġieba ta 'ġbid ta' benefiċċju għal fibri ta 'tarf tal-ganċ, li għalihom it-truf tal-ganċ kellhom it-tendenza li jiċċaqilqu u jiddrittaw gradwalment, li rriżulta fi tnaqqis fil-forza tal-ġbid u żieda ulterjuri fl-ispostament tal-ġbid.
Billi tqabbel l-effetti tal-fibri tat-tarf tal-ganċ ta' 60/0.75 (mm/mm) u 35/0.55 (mm/mm) fuq id-daqs tal-fibra taħt l-istess kundizzjonijiet tat-test. Wieħed jista 'jara li l-kurvi tat-tagħbija-spostament taż-żewġ fibri huma simili u kważi paralleli. Madankollu, fibri b'dimensjonijiet akbar urew tagħbijiet ta 'ġbid aħħari b'mod sinifikanti ogħla (+77%). Hekk kif id-dijametru u d-daqs tal-ganċ jiżdiedu, l-ebusija tal-liwi tal-fibra u ż-żona ta 'kuntatt mal-matriċi tiżdied, li tirriżulta f'żieda fl-enerġija meħtieġa għad-deformazzjoni plastika tal-ganċ. Madankollu, billi tqabbel il-proporzjon tat-tagħbija aħħarija tal-ġbid taż-żewġ fibri mas-saħħa tal-fibra, ir-riżultati wrew li l-effiċjenza taż-żewġ fibri kienet differenti ċkejkna (60.1% u 61.0%).
Fil-konkrit bl-istess kontenut ta 'fibra, in-numru ta' fibri qosra/multa huwa diversi drabi dak ta 'fibri twal/oħxon, u għaldaqstant, in-numru ta' fibri li jinterċettaw xquq potenzjali huwa relattivament ogħla għal fibri iżgħar/multa. Allura għalkemm ir-riżultati juru li fibri twal/oħxon għandhom reżistenza ogħla għall-ġbid meta mqabbla ma’ fibri iżgħar/rqaq, ġeneralment m’għandux jiġi preżunt li fibri iżgħar/rqaq għandhom imġieba fqira li ġġorr it-tagħbija, għall-kuntrarju, jista’ jiġi konkluż minn ir-riżultati Sinerġija pożittiva. F'taħlitiet ta 'fibri, huwa possibbli li tgħaqqad il-vantaġġi tal-użu ta' fibri b'daqsijiet differenti (fibri itwal/eħxen u iqsar/irqaq). B'mod partikolari, l-użu ta 'tali taħlitiet tal-fibra fiż-żoni tat-tarf tas-segmenti tat-tubi jista' jkollu effett pożittiv fuq il-prevenzjoni tal-qsim u t-tixqiq.
(3) Qawwa tal-fibra u tal-konkrit
L-influwenza tas-saħħa tal-fibra (ft=1225 MPa, 2600 MPa) u s-saħħa tal-konkrit (fc=44 MPa, 84 MPa). Għaż-żewġ saħħiet tal-konkrit, ir-reżistenza tal-ġbid ta 'fibri ta' saħħa għolja qabel il-fażi ta 'frizzjoni li jiżolqu kienet kważi d-doppju ta' dik ta 'fibri ta' saħħa normali. Kif mistenni, fibri inkorporati f'konkrit ta 'qawwa għolja kellhom reżistenza ogħla għall-ġbid minn fibri inkorporati f'konkrit ta' saħħa normali. Madankollu, dan l-effett huwa aktar evidenti għal fibri ta 'saħħa għolja.
Għalkemm hemm differenzi sinifikanti fil-kurvi ta 'spostament tat-tagħbija tal-fibri ta' saħħa għolja fiż-żewġ konkos, l-imġiba ta 'spostament tat-tagħbija tal-fibri ta' saħħa normali hija simili irrispettivament mis-saħħa tal-konkrit. Il-kurvi għal fibri ta 'qawwa għolja ttestjati f'konkrit ta' saħħa normali jonqsu relattivament bil-mod wara li jilħqu t-tagħbija aħħarija tal-ġbid. Dan juri li minħabba s-saħħa baxxa tal-konkos, l-effett ta 'ankraġġ mekkaniku tal-ganċ (tarf tal-ganċ) ma jiġix eżerċitat b'mod effettiv. Għalhekk, l-effiċjenza ta 'fibri ta' saħħa għolja ttestjati f'konkrit ta 'saħħa normali kienet relattivament baxxa (42.7%). Madankollu, huwa importanti li wieħed jinnota li dawn il-fibri huma b'mod sinifikanti aktar effiċjenti (61.6%) fil-konkrit ta 'qawwa għolja. Għalhekk, biex tinkiseb l-aħjar effiċjenza tal-fibra, is-saħħa tat-tensjoni tal-fibri tal-azzar għandha tiġi aġġustata għas-saħħa tal-konkos.
(4) Angolu tal-inklinazzjoni tal-fibra
Testijiet ta 'ġbid ta' fibri normali u ta 'qawwa għolja tat-tarf tal-ganċ inkorporati f'konkrit ta' saħħa għolja f'angoli ta 'inklinazzjoni differenti (0 grad , 15 grad , 30 grad , 45 grad u 60 grad ). Kif mistenni, it-tagħbija aħħarija tal-ġbid ta 'fibri ta' saħħa għolja hija ogħla b'mod sinifikanti minn dik ta 'fibri ta' saħħa normali għall-angoli kollha tal-inklinazzjoni kkunsidrati. Meta l-fibri tas-saħħa ordinarji jinġibdu 'l barra mingħajr ħsara, it-tagħbijiet tal-ġbid aħħari huma simili ħafna irrispettivament mill-angolu tal-inklinazzjoni. B'kuntrast, fibri ta 'saħħa għolja wrew żieda sinifikanti fit-tagħbija aħħarija tal-ġbid bejn angoli ta' inklinazzjoni ta '30 grad u 45 grad.
B'mod ġenerali, hekk kif l-angolu tal-inklinazzjoni jiżdied, l-ispostament tal-ġbid taħt it-tagħbija aħħarija jiżdied u l-inklinazzjoni tal-fergħa tal-quċċata ta 'quddiem tonqos, speċjalment għal angoli ta' inklinazzjoni akbar minn 30 grad. Ġiet osservata wkoll żieda fit-tgħaffiġ tal-matriċi u t-tkissir fil-ħruġ tal-fibra b'angolu tal-inklinazzjoni li qed jiżdied. Dan il-fenomenu huwa aktar ovvju fil-każ ta 'fibri ta' saħħa għolja. Barra minn hekk, hekk kif l-angolu tal-inklinazzjoni jiżdied, il-ksur tal-fibra jseħħ aktar ta 'spiss, speċjalment għal fibri ta' saħħa ordinarja.
