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.
2. Konkrit tal-fibra tal-azzar taħt tagħbija taż-żona lokali
Kif imsemmi fl-introduzzjoni, is-segmenti tal-kisi huma soġġetti għal tagħbijiet ikkonċentrati ħafna (jiġifieri tagħbijiet taż-żona lokali) matul il-kostruzzjoni u l-istadji finali. It-tensjonijiet tat-tensjoni tal-qsim li jirriżultaw ħafna drabi huma fattur deċiżiv fid-disinn u għandhom jiġu rreżistiti minn rinforz xieraq. L-użu tal-konkrit rinfurzat bil-fibra tal-azzar jista 'jżid il-kapaċità li jiflaħ it-tagħbija u jinfluwenza b'mod pożittiv l-imġiba tal-ksur taħt tali sitwazzjonijiet ta' tagħbija konċentrati. Sabiex tiġi realizzata l-aħjar applikazzjoni tal-konkrit tal-fibra tal-azzar, speċjalment fis-segmenti tal-kisi, sar studju sperimentali u numeriku sistematiku dwar l-imġiba li ġġorr it-tagħbija u l-ksur tal-konkrit tal-fibra tal-azzar taħt tagħbija ta 'żona parzjali.
(1) Riċerka sperimentali fuq SFRC taħt tagħbija taż-żona lokali
Sabiex tiġi kkaratterizzata l-imġieba li ġġorr it-tagħbija u l-ksur tal-SFRC taħt tagħbija reġjonali lokalizzata, sar esperiment fuq skala sħiħa li fih parametri li jvarjaw mhux relatati mal-fibra u relatati mal-fibra. Varjabbli mhux relatati mal-fibra jinkludu s-saħħa tal-konkrit, id-daqs tal-kampjun, il-proporzjon taż-żona, u l-eċċentriċità tat-tagħbija. Barra minn hekk, tagħbijiet tal-wiċċ lokali mqassma spazjalment (jiġifieri, tagħbijiet tal-punt) u żona (jiġifieri, tagħbijiet tal-istrixxi) huma kkunsidrati, b'kont meħud ta 'żewġ sitwazzjonijiet ta' tagħbija kkonċentrati rilevanti li jseħħu f'ġonot ċirkonferenzjali u lonġitudinali ta 'segmenti tal-kisi. Fatturi relatati mal-fibra jinkludu proprjetajiet tal-fibra (eż., saħħa, daqs, ġeometrija, u proporzjon tal-aspett), kontenut u orjentazzjoni tal-fibra, u kombinazzjonijiet ta 'tipi ta' fibra differenti (jiġifieri taħlitiet ta 'fibra).
Id-disinn tat-taħlita tal-bażi tal-konkrit studjat huwa l-istess bħal dak użat komunement fis-segmenti tal-kisi.
Meta tieħu kampjun ta' 150 mm x 150 mm x 300 mm bħala eżempju, jintwera l-apparat tat-test għat-tagħbija taż-żona lokali.
L-influwenza ta 'diversi parametri fuq l-imġieba li ġġorr it-tagħbija u l-ksur ġiet investigata billi ġiet analizzata l-istress kompressiv lokali finali (jiġifieri, il-kapaċità aħħarija li ġġorr it-tagħbija), ir-rispons għall-ispostament tal-istress, u l-karatteristiċi ta' falliment u qsim. Sussegwentement, jiġu ppreżentati xi riżultati ewlenin u sejbiet ewlenin.
(2) Proporzjon taż-żona u ammont ta 'żieda tal-fibra
Taħt l-azzjoni tat-tagħbija taż-żona lokali fl-ispazju konċentriku, il-proporzjon taż-żona (= /=2.25, 4, 9, u 16) u ż-żieda tal-fibra (60 kg/m3 fibra tal-azzar tat-tarf tal-ganċ) għandhom effetti differenti fuq l-istress kompressiv lokali u r-relazzjoni lonġitudinali ta 'konkrit ta' saħħa għolja (=84.5 MPa). Effett tar-rispons tal-ispostament. Innota li fl-istudji li ġejjin, l-istress kompressiv lokali huwa definit bħala t-tagħbija applikata diviża biż-żona mgħobbija.
Jista 'jidher mill-kurva tal-ispostament tal-istress li ż-żieda ta' fibri tal-azzar tista 'żżid b'mod sinifikanti l-istress kompressiv lokali aħħari tal-konkrit (sa 47%). Meta mqabbel mal-konkrit ordinarju, wieħed jista 'jara li l-influwenza tal-fibri tal-azzar fuq il-kapaċità li tiflaħ it-tagħbija hija aktar sinifikanti f'proporzjonijiet ta' erja ogħla.
Kif mistenni, l-istress kompressiv lokali aħħari tal-konkrit sempliċi u tal-konkrit tal-fibra tal-azzar jiżdied ukoll b'mod sinifikanti biż-żieda tal-proporzjon taż-żona, li huwa dovut għall-effett ta 'konfinament tal-konkrit tal-madwar. Fil-każ ta 'tagħbijiet taż-żona lokali fl-ispazju, ir-relazzjoni proporzjonali bejn l-istress kompressiv lokali aħħari u l-għerq kwadru tal-proporzjon taż-żona tista' tiġi determinata b'mod ċar. Peress li l-effett tat-trażżin mhuwiex komplut fil-każ tat-tagħbija taż-żona lokali tat-tagħbija tal-pjan, iż-żieda fl-istress kompressiv lokali aħħari hija relattivament baxxa. F'dan il-każ, jinstab li huwa proporzjonali għall-għerq kubu tal-proporzjon taż-żona. Dawn il-korrelazzjonijiet jipprovdu bażi għall-kalkolu tal-istress lokali li SFRC ta 'qawwa għolja jista' jiflaħ.
Ftit wara li laħqet l-istress massimu, il-kurva tal-ispostament tal-istress tal-PC wriet tnaqqis qawwi, li jindika li l-kampjun ġie f'daqqa bil-ħsara waqt it-test. B'kuntrast, SFRC juri l-karatteristika li jonqos gradwalment l-istress maż-żieda fl-ispostament, li jikkorrispondi għall-imġieba ta 'falliment duttili. Fil-każ ta 'distribuzzjoni planari ta' tagħbija ta 'żona parzjali, dan l-effett huwa inqas ovvju minħabba li mhuwiex ristrett għal kollox.
Modi ta 'ksur tipiċi ta' kampjuni ta 'PC u SFRC ta' qawwa għolja, b'tqabbil ta 'kurvi ta' spostament ta 'tensjoni korrispondenti. B'mod ġenerali, ma ġie osservat l-ebda qsim jew qsim viżibbli għal PC u SFRC sakemm qrib it-tagħbija aħħarija. Ftit wara, il-kampjuni kollha tal-PC fallew f'kundizzjonijiet ftit jew wisq frammentati, speċjalment fil-każ ta 'konkrit ta' saħħa għolja, bi tnaqqis qawwi fil-kurva tat-tagħbija-spostament. Għal proporzjonijiet ta 'żona kbira, qasma waħda maġġuri ta' qsim żviluppat matul it-test u ppenetrat il-wiċċ tal-ġenb sal-qiegħ, filwaqt li fi proporzjonijiet ta 'żona żgħira, il-kampjun tal-PC waqa' kompletament. B'kuntrast, il-kampjuni SFRC kollha żammew l-integrità tagħhom sat-tmiem tat-test u wrew mudelli multipli ta 'xquq. Taħt proporzjon ta 'żona kbira, xquq flimkien ma' ammont żgħir ta 'tixqiq tal-konkrit seħħew prinċipalment fil-parti ta' fuq tal-kampjun SFRC. Hekk kif il-proporzjon taż-żona jonqos, ix-xquq u t-tixqiq għandhom it-tendenza li jiżviluppaw aktar u aktar fin-nofs t'isfel ukoll.
(3) Tip ta 'fibra u taħlita
Mill-istudju tal-imġiba tal-ġbid tal-fibri tal-azzar, jista 'jiġi dedott li l-proprjetajiet tal-fibri għandhom ukoll impatt sinifikanti fuq l-imġiba li ġġorr it-tagħbija u l-ksur tal-SFRC taħt tagħbija taż-żona lokali. L-istress kompressiv lokali aħħari ta 'SFRC ta' saħħa għolja ppreparat bl-użu ta 'tipi differenti ta' fibri tal-azzar b'kontenut ta 'fibra ta' 60kg/m3 (distribuzzjoni tat-tagħbija spazjali, δ=9) hija murija. Meta mqabbel mal-PC, ir-rata miżjuda ta 'stress kompressiv lokali aħħari tvarja minn 28% sa 51%. Kif mistenni, fibri ta 'daqs kbir b'tarf tal-ganċ ta' saħħa għolja (Lh60) dehru li kienu l-aktar effettivi fiż-żieda tal-kapaċità aħħarija tal-ġarr tat-tagħbija. Madankollu, it-test sab li l-SFRC ippreparat bl-użu ta 'fibri ta' daqs kbir ta 'qawwa għolja żied biss il-kapaċità aħħarija li ġġorr it-tagħbija bi 15% meta mqabbel mal-SFRC ippreparat b'fibri ta' daqs kbir ta 'saħħa normali (L60), għalkemm ir-riżultati tal- test tal-ġbid wera li l-kapaċità aħħarija li ġġorr it-tagħbija tal-fibra ta 'saħħa għolja It-tagħbija tal-ġbid hija kważi d-doppju ta' dik tal-fibri tas-saħħa normali.
For SFRC prepared using fiber blends, positive synergistic effects can be observed for certain combinations of fiber types. In high-strength concrete, however, this effect is only evident at relatively high fiber contents (>80-100 kg/m3). Studji ta 'taħlitiet ta' fibri differenti wrew li l-kombinazzjoni ta 'microfibers tat-tarf tal-ganċ u fibri dritti wriet li kienet l-aktar vantaġġuża taħt tali kundizzjonijiet ta' tagħbija. Għalkemm l-istress kompressiv lokali aħħari taż-żewġ taħlitiet ta 'fibri mqabbla huwa kważi l-istess, wieħed jista' jara li l-SFRC b'50% fibri ta 'daqs kbir u 50% microfibers (SFRC L60+S60) għandu imġieba aktar duttili fl-istadju ta' wara l-qsim (Imqabbel ma' SFRC L40+M40+S40). Minħabba l-effett ta 'rinfurzar tat-taħlita tal-fibra, l-influwenza pożittiva tagħha fuq l-imġiba li ġġorr it-tagħbija u l-ksur hija partikolarment evidenti għal tagħbija eċċentrika lokali.
(4) Orjentazzjoni tal-fibra
Huwa magħruf sew li l-fibri allinjati tul id-direzzjoni tat-tensjoni tat-tensjoni għandhom l-aħjar kapaċità li jgħaqqdu x-xquq. Fil-każ ta 'tagħbija taż-żona lokali, l-istress tat-tensjoni tal-qsim perpendikolari għad-direzzjoni tat-tagħbija normalment jillimita l-istress kompressiv lokali tollerabbli u jiddomina l-mod ta' falliment. Għalhekk, l-orjentazzjoni tal-fibra tista 'tkun mistennija li jkollha impatt sinifikanti fuq l-imġiba li ġġorr it-tagħbija u l-ksur tal-SFRC taħt tagħbija lokalizzata. Biex tistudja dan l-effett, l-orjentazzjoni tal-fibra ġiet ikkontrollata billi pproduċiet kampjuni f'formwork vertikali u orizzontali, u twettqu testijiet ta 'tagħbija taż-żona lokali fuq SFRC.
Il-perċentwal ta 'fibri ta' l-azzar (60 kg/m3 ganċ-tarf fibri ta 'daqs kbir) fi tliet direzzjonijiet spazjali (x, y, z) relattiv għad-direzzjoni tat-tagħbija kien imkejjel minn tagħmir elettromanjetiku, u l-kampjuni SFRC ippreparati minn forom vertikali u orizzontali ġew imqabbla. (150 mm x 150 mm x 300 mm). Fil-kampjun tal-moffa orizzontali, madwar 46% tal-fibri kienu orjentati fid-direzzjoni tat-tagħbija. Għalhekk, meta mqabbla mal-kampjuni wieqfa, inqas fibri huma orjentati tul żewġ direzzjonijiet perpendikolari għad-direzzjoni tat-tagħbija, li jikkorrispondu għad-direzzjonijiet prinċipali tat-tensjoni tat-tensjoni tad-distribuzzjoni tat-tagħbija taż-żona lokali. Ir-riżultati juru li l-valur aħħari tal-istress kompressiv lokali tal-kampjun ippreparat fil-moffa orizzontali jitnaqqas b'mod sinifikanti (sa 23%). Barra minn hekk, wara li tilħaq l-istress kompressiv lokali aħħari, il-kurva tal-ispostament tal-istress hija kkaratterizzata minn tnaqqis qawwi fl-istress, li turi imġieba ta 'falliment inqas duttili. Dan l-effett intwera wkoll fil-każ sperimentali ta 'proporzjonijiet ta' erja indipendenti.
Fil-każ tat-tagħbija taż-żona lokali, l-influwenza fuq l-orjentazzjoni dominanti tal-fibri skond id-direzzjoni tat-tferrigħ (formwork vertikali/orizzontali) hija aktar sinifikanti, peress li f'dan il-każ l-istress Tensile prinċipali jaġixxu primarjament f'direzzjoni trasversali (perpendikulari għall- direzzjoni tat-tagħbija).
• Daqs tal-fibra:
Fil-livelli tal-fibra individwali u tal-matriċi, l-imġieba tal-ġbid tal-fibri individwali hija kkontrollata mill-kundizzjonijiet tal-interface, il-forma tal-fibra u l-angolu tal-inklinazzjoni tal-fibra relattiva għall-qasma. Ġie żviluppat mudell semi-analitiku li jbassar ir-relazzjoni forza-spostament tal-ġbid ta 'fibra waħda, li tiddependi fuq il-pożizzjoni taċ-ċentru tal-gravità tal-fibra, u l-angolu tal-inklinazzjoni relattiv għall-pjan tal-qsim. Il-mudell huwa kapaċi jaqbad il-mekkaniżmi ewlenin attivati matul il-proċess ta 'ġbid ta' fibra waħda ta 'l-azzar inkorporata f'matriċi tal-konkrit (iddrittar tat-tarf tal-ganċ, spalling tal-konkrit u ksur tal-fibra), b'kont meħud ta' konfigurazzjonijiet differenti ta 'tip u saħħa tal-fibra, saħħa tal-konkrit, angolu tal-inklinazzjoni tal-fibra, u tul tal-inkorporazzjoni.
• Daqs tal-qasma:
Fil-livell ta 'xquq tal-qsim fi ħdan il-kompost tal-konkrit rinfurzat bil-fibra, fibri li jgħaddu mix-xquq huma attivati u jipprovdu qawwa residwa ta' wara xquq li hija dipendenti fuq il-kontenut tal-fibra u l-orjentazzjoni tal-fibra. Fil-mudell SFRC f'diversi livelli, ir-rispons ta 'wara l-qsim huwa approssimat b'metodu ta' separazzjoni ta 'stretch li jammonta għal direzzjonijiet ta' anisotropija tal-fibra billi jintegra r-relazzjonijiet tal-forza tal-ġbid tal-ispostament tal-fibri individwali kollha li jgħaddu mill-qasma.
• Dimensjonijiet strutturali:
Fl-iskala strutturali, l-imġieba ta 'wara l-qsim tinqabad permezz ta' mudell ta 'xquq diskret ibbażat fuq elementi ta' interface kondensati. Elementi ta 'l-interface huma mdaħħla bejn elementi finiti regolari (elementi tal-volum), li jippermettu li l-ksur jiġu mmappjati b'mod diskret u jipprovdu direttament informazzjoni dwar il-wisa' tax-xquq. L-imġieba tal-elementi tal-interface hija rregolata minn regoli ta 'stretch-separazzjoni derivati minn mudelli SFRC b'ħafna livelli fuq l-iskala tal-qsim. Sabiex tiġi kkunsidrata l-preżenza ta 'vireg ta' l-azzar, ġiet żviluppata wkoll rappreżentazzjoni bbażata fuq il-kuntatt indipendenti mill-malji ta 'vireg ta' l-azzar diskreti. Il-vireg tal-azzar huma mmudellati bħala elementi tal-irfid u akkoppjati mal-matriċi tal-konkrit permezz ta 'restrizzjonijiet li jinsabu bejn il-punti ta' kontroll fuq l-elementi tal-bar tal-azzar u l-punti ta 'projezzjoni tagħhom fl-elementi tal-volum inkorporati. Il-mekkaniżmu ta 'bond-slip huwa pprovdut fir-restrizzjonijiet, u l-wiċċ ta' rendiment elastiku-plastik v.Mises u t-twebbis lineari ta 'l-azzar huma kkunsidrati.
