Die Autoren erkennen dankbar finanzielle Unterstützungen von der National Natur Science Foundation of China (Grant Nr. 51578208), Hebei Provinz Natur Science Foundation (Grant Nr. E2017202030 und E2014202178), Projekt der Universität-Wissenschaft und Forschung der Provinz Hebei (Grant Nr. ZD2015028).

1. Magnet Magnetfeld Setup
Hinweis: Das Magnetfeld wird durch ein Magnetventil mit einer Hohlkammer erzeugt. Das Setup ist ein Polybutylen Polyethylenterephthalat (PBT) Board Magnetventil Skelett aufgewickelt mit 4-6 Schichten des Zahnschmelzes isolierten Kupferdraht und umhüllt mit einer Kunststoff Isolierschicht für Datenschutz (Abbildung 1). Nach dem Anschluss der Spule an DC, erzeugt der Strom in der Spule eine einheitliche elektromagnetisches Feld innerhalb der Magnetspule Kammer mit einer festen Richtung und Konstante magnetische Induktion Intensität. Verwenden Sie das Magnetfeld ausrichten Stahlfasern im FRISCHMÖRTEL und bereiten die ASFRC Exemplare. In dieser Studie haben wir 150 × 150 × 550 mm Prisma Proben mit einem Magnetventil mit einer kammergröße von 250 × 250 × 750 mm vorbereitet.
<ol><li>Korrelieren Sie die Intensität der magnetischen Induktion zu elektrischem Strom des Magnetventils.<ol>
<li>Verbinden Sie das Magnetventil mit DC und aktuellen Anwenden von 0 bis 10 A mit einer Schrittlänge von 1 A. Messen und aufzuzeichnen die magnetische Induktion-Intensität in der Magnetspule Kammer mit einem Tesla-Messgerät.</li>
		<li>Zeichnen Sie die magnetische Induktion-Intensität-Strom-Kennlinie (Abbildung 2), die in späteren Schritten verwendet wird, um den notwendigen Strom des Magneten zu bestimmen. Hinweis: Befolgen Sie elektrische Sicherheitsverfahren wenn das Magnetventil an der Stromquelle und in allen anderen Betriebsverfahren relevant für elektrischen Strom anschließen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. die Verarbeitbarkeit des Frischmörtels
<ol><li>Bereiten Sie drei Mörtelmischungen mit Stahl Faser Volumen Brüche 0,8 %, 1,2 % und 2,0 %, bzw. (Tabelle 1). Die drei Mischungen haben die gleiche Zusammensetzung der Matrix mit Wasser, Zement-Verhältnis von 0.42:1:2 zu Schleifen. Je nach Mischungsverhältnis 0,5 kg Zement, Sand, 1,0 kg wiegen und 0,21 kg Wasser für Verarbeitbarkeit testet.</li>
	<li>Der Mörtel-Mixer zuerst Wasser hinzufügen. Fügen Sie dann den Zement. Mischen Sie das Wasser und Zement für 30 s. Dann mischen Sie für weitere 30 s, und während dieser 30 s zu mischen, nach und nach hinzufügen Sand zum Mischer. Dann mischen Sie für weitere 60 s.</li>
	<li>Testen Sie die sinkende Tiefe aus der Mischung mit einer sinkenden Tiefenmesser nach dem chinesischen Standard für Testmethode der Leistung auf den Aufbau von Mörtel (JGJ/T70-2009)19.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Schritte 2.2 und 2.3, die Dosierung des Fließmittels einstellen, bis die sinkende Tiefe in den 50-100 mm-Bereich fällt. Zeichnen Sie die Dosierung des Fließmittels, die die gewünschte Verarbeitbarkeit produziert und als Bestandteil der Mischung Anteil in Tabelle 1zu ergänzen. Auch testen Sie die spezifische Dichte des frischen Mörtel, nachdem die Verarbeitbarkeit erreicht wird. Die optimale Dosierung von ein Polycarboxylatether-Fließmittel aus den oben genannten Tests ist 0,10 % (Massenverhältnis Zement) und die spezifische Dichte des frischmörtels ist 2186 kg/m3.</li>
	<li>Testen Sie die Viskosität der FRISCHMÖRTEL mit einem co-axial Rotations Mörtel Rheometer (Abbildung 3). Das Rheometer hat ein Wasserbad, das die Temperatur des probenbehälters bei 20 ° c zu halten, kann<ol>
<li>Setzen Sie 300 mL frischen Mörtel innerhalb der letzten 5 min in der Probenbehälter.</li>
		<li>Beginnen Sie die Viskosität Test. Die Sonde fällt allmählich in den frischen Mörtel im Container und Container beginnt sich zu drehen. Während der FRISCHMÖRTEL innerhalb der rotierenden Behälter bewegt, gilt es eine Querkraft an der Sonde. Dabei die Rheometer Datensätze der Schubspannung und Scherung bewerten und plottet die Kurve der Schubspannung, Rate zu scheren. Die Steigung der Kurve ist die Viskosität der Mörtel20,21. Im Rahmen dieser Untersuchung ist die Viskosität der FRISCHMÖRTEL aus Tests 0,82 Pas.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. die Probenvorbereitung
<ol><li>Bestimmen Sie die magnetische Induktion Intensität des Magnetfeldes und der Strom des Magnetventils.<ol>
<li>Die Viskosität der Zementmörtel bestimmt im Schritt 2.5.2, berechnen die magnetische Induktion Intensität des magnetischen Feldes erforderlich zum Ausrichten von Stahlfasern in Zementmörtel mit Gleichung (1):13 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq1v2.jpg">(1) wo B magnetische Induktion Intensität ist η ist die Viskosität der FRISCHMÖRTEL, lf ist die Länge der Stahlfaser, m ist die Masse eines einzelnen Stahlfaser, Rf ist der Radius der Stahlfasern, μ ist die Durchlässigkeit der Stahlfasern μ0 ist die Permeabilität des Vakuums, Δt Zeitintervall und ist α(t + Δt) ist die Winkelbeschleunigung im nächsten Zeitintervall. Je nach Viskosität und die Parameter der Stahlfaser, die in den Tests verwendet, ist die erforderliche magnetische Induktion Intensität 9,83 Mt.</li>
		<li>Bestimmen Sie den elektrischen Strom des Magnetventils erforderlich, um eine ausreichende magnetische Induktion Intensität nach Figur 2 , Gleichung (2) erstellen:14 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq2v2.jpg">(2) wo I ist der benötigte Strom, N ist die Anzahl der Magnetspule Drehungen und L ist die Länge des Magnetventils. Mittels Gleichung (2), ist der benötigte Strom 8,3 A, während aus Abbildung 2 es ca. 8,5 A. ist</li>
	</ol>
</li>
	<li>ASFRC Proben vorbereiten<ol>
<li>Verwenden Sie einen 15 L Mörtel-Mixer, um frischen Mörtel mischen. Für jede Charge mix 7,5 L Mörtel entsprechend der Mischung Proportionen in Tabelle 1aufgeführt. Tabelle 1 bezeichnet die ASFRC-Mischungen als A-Vf, wo A beschreibt, dass die Stahlfasern ausgerichtet sind und Vf den Volumenanteil von Stahlfaserbeton zeigt. Zum Vergleich werden Stahlfaserbeton Mischungen entsprechend, als R-Vf, bezeichnet wo R weist darauf hin, dass die Stahlfasern zufällig verteilt sind. Die Stahlfaserbeton Mixe sind nicht in Tabelle 1 aufgeführten aber haben die gleichen Proportionen wie ASFRC.</li>
		<li>Wiegen Sie verwendeten Rohstoffe und mischen Sie die Stahl faserverstärktem Zement-Mörtel nach Routineverfahren.</li>
		<li>Gießen Sie den frischen Mörtel in eine plastische Form mit klaren Größe von 150 × 150 × 550 mm. gegossen die Proben sofort nach dem Mischen zu verlieren Verarbeitbarkeit. Es dauert etwa 25 min zu einem ASFRC Prisma aus dem Kontakt zwischen Zement und Wasser gegossen.</li>
		<li>Die Form auf eine Verdichtung Tisch bewegen, und wechseln auf die Verdichtung Tisch für 30 S. Add mehr Mörtel wie notwendig, um sicherzustellen, dass, dass die Form vollständig gefüllt.</li>
		<li>Legen Sie die Form in die Kammer des Magnetventils.</li>
		<li>Schalten Sie das Magnetventil und Verdichtung Tisch für 50 s. Hinweis: Für gewöhnliche Beton angemessene Verdichtung ist um 60-120 s. Bei diesem Test wird versucht, die Verdichtung Gesamtzeit innerhalb dieses Bereichs zu kontrollieren. Mehr Verdichtung Zeit kann die Ausrichtung der Stahlfasern verbessern; Es kann jedoch führen über verdichten und somit die Trennung (der Untergang der Stahlfasern und groben Gesteinskörnungen gibt). Weniger Verdichtung Zeit verursachen schlechte Ausrichtung von Stahlfaserbeton und nicht konsolidierte Beton.</li>
		<li>Schalten Sie die Verdichtung Tabelle.</li>
		<li>Schalten Sie das Magnetventil nach die Verdichtung Tabelle zum Stillstand gekommen ist.</li>
		<li>Vorsichtig nehmen Sie die Form aus der Magnet und glätten Sie die obere Fläche des Mörtels mit einer Kelle. Stören die Stahlfasern in der Nähe der Oberfläche zu vermeiden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bereiten Sie für jede Mischung drei elektromagnetisch behandelten Proben (nach 3.2.2-3.2.9 Schritte) und drei nicht elektromagnetisch behandelten Proben (nach Schritten 3.2.2-3.2.4 und 3.2.9). In der Vorbereitung nicht elektromagnetisch behandelten Proben, die Verdichtung Gesamtzeit betrug 80 s – identisch mit dem bei der Vorbereitung der elektromagnetisch behandelten Proben.</li>
	<li>Verlassen Sie die Proben im Haus und in ihren Formen für 24 h. Dann entformt und die Proben in einem Nebel Raum zu heilen, bis sie für mechanische Prüfungen verwendet werden.</li>
</ol>4. drei-Punkt-Biegung Test
<ol><li>Nehmen Sie nach 28 Tagen die Exemplare aus der Rauchkuchl und markieren Sie die Positionen für das Laden von (A), (B) unterstützt, Mid-Span Durchbiegung (C) und LVDT Befestigungspunkte (D) (Abbildung 4).</li>
	<li>Das Exemplar auf dem drei-Punkt-Biegung Prüfstand (Abbildung 4) von der MTS-Test-Maschine und befestigen ein LVDT zu den Mid-Span mit einer LVDT-Halter auf jeder Seitenfläche der Probe (Abbildung 4).</li>
	<li>Verbinden Sie die LVDT mit einer Datalog. Legen Sie die Daten-Übernahme-Frequenz auf dem Steuerungs-PC von der Testmaschine.</li>
	<li>Nach und nach erhöhen der Probekörpers durch Erhöhung, die unteren unterstützt, so dass die obere Zelle des Testcomputers laden sehr nah an ist, aber nicht berühren, die Oberfläche der Probe.</li>
	<li>Die Vorlast, Mid-Span Durchbiegung (LVDT) und verformungswerte (Wägezelle) auf NULL.</li>
	<li>Starten Sie den Test und die Probe mit einem Hubraum-Steuerelement mit einer Geschwindigkeit von 0,2 mm/min. Eintrag die volle Geschichte der Be- und Mid-Span Durchbiegung der Probe zuweisen Sie eine Dreipunkt-Biegebelastung.</li>
	<li>Beobachten Sie die Belastung und Verformung der Probe. Nach dem Peak-Wert wenn die Verschiebung größer als 30 mm ist, beenden Sie den Test. In der Regel die Probe ist geknackt und die Last ist kleiner als 1,0 kN.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Schritte 4.1-4.7, alle Proben zu testen.</li>
</ol>5. Stahlfaser Orientierung Analyse
<ol><li>Die Anzahl der Stahlfasern auf dem gebrochenen Abschnitt.<ol>
<li>Trennen Sie die Exemplare in zwei Portionen im Abschnitt geknackt.</li>
		<li>Messung und Aufzeichnung der Ausrichtung von Stahlfasern auf dem gebrochenen Querschnitt der Zement-Mörtel-Probe. Die Ausrichtung ist der Winkel zwischen einem Stahlfaserbeton und der Achse der Probe. Da manuell messen die Ausrichtungen von Stahlfasern schwierig ist und kann zu ungenaue Messergebnissen produzieren, Orientierungen können als einer der sechs Winkelbereiche kategorisiert werden: 0 - 15 °, 15-30 °, 30-45 °, 45-60 °, 60-75 ° und 75-90 °. Notieren Sie die Anzahl der Stahlfasern in jeder Gruppe, und berechnen Sie die durchschnittliche Faser Ausrichtung Wirkungsgrad der Probe nach Gleichung (3): <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq3v2.jpg">(3) wo ηθ ist der durchschnittliche Orientierung Wirkungsgrad von der Stahlfasern, lf ist die Länge einer einzelnen Stahlfaser, n ist die Gesamtzahl der Stahlfasern im Abschnitt geknackt und θich ist die Winkel zwischen einem Stahlfaserbeton und Richtung des magnetischen Feldes auf das Präparat angewendet (bei der Berechnung wird der Mittelwert der Winkelbereich für alle Stahlfasern in jeder Gruppe übernommen).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Berechnet-Tomographie röntgenstrahlanalyse durchführen.<ol>
<li>Schneiden Sie einen 75 mm Würfel aus jeder Probe Mörtel.</li>
		<li>Durchführen Sie die Röntgen-Abtastung des Würfels mit ein Röntgensystem berechnet-Tomographie. Legen Sie ein Exemplar auf die Testplattform und starten Sie den Scanvorgang. Die Probe rotiert 360° allmählich und die Maschine nimmt die Dämpfung der Röntgenstrahlen durch die Probe bei jedem rotierenden Schritt verursacht. Das Computer-Tomographie-System erzeugt eine dreidimensionale digitale Struktur des Würfels.</li>
		<li>Identifizieren Sie die Stahlfasern in der digitalen Würfel Struktur von schwarzen und weißen binäre Verarbeitung. Dann erhalten Sie das digitale Bild beschreibt die Verteilung der Stahlfasern.</li>
		<li>Bestimmen Sie die Koordinaten von allen Stahlfasern durch die Bildanalyse.</li>
		<li>Die Ausrichtung der jedes Stahlfaserbeton nach dessen Koordinaten zu berechnen.</li>
		<li>Der Wirkungsgrad der Orientierung der Fasern mittels Gleichung (3) zu berechnen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Zollo, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber-reinforced+concrete:+an+overview+after+30+years+of+development.">Fiber-reinforced concrete: an overview after 30 years of development.</a> Cem. Concr. Compos. 19 (2), 107-122 (1997).</li><li>Bentur, A., Mindess, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fiber reinforced cementitious composites. , (2014).</li><li>Deeb, R., Karihaloo, B. 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Concr. Res. 35 (9), 1656-1664 (2005).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Das elektromagnetische Magnetventil entwickelt in dieser Studie hat eine Kammer 250 × 250 × 750 mm messen und nicht genügend Platz für die full-Size-Strukturelemente. Obwohl die Größe der Kammer die Anwendung der Einrichtung, das Konzept schränkt und Protokoll in diesem Papier vorgeschlagene die Weiterentwicklung eines full-Size-Setup begeistern für die Herstellung von ASFRC Elementen, insbesondere Fertigteile Elemente.
Eine entsprechende Viskosität der FRISCHMÖRTEL ist wesentlicher ...

Integration von Stahlfasern in Beton ist ein wirksames Mittel, um die inhärenten Schwäche der Sprödigkeit zu überwinden und die Zugfestigkeit von Beton1zu verbessern. In den vergangenen Jahrzehnten wurde Stahlbeton Stahlfaserbeton umfassend untersucht und in das Feld am meisten benutzt. Stahlbeton Stahlfaserbeton ist besser als Beton im Hinblick auf die Rissbildung Widerstand, Zugfestigkeit, Bruchzähigkeit, Bruchenergie usw.2 In Stahl Fasern armiertem Beton, Stahl sind zufällig verteilt, damit gleichmäßig verteilen die verstärkende Effizienz der Fasern in alle Richtungen. Jedoch unter bestimmten Lastbedingungen, nur einige der Stahlfasern im Beton tragen zur Leistungsfähigkeit der Strukturelemente da die verstärkende Effizienz der Fasern erfordert, dass sie mit dem Prinzip ausgerichtet werden Zugspannungen in der Struktur. Zum Beispiel wenn Stahlbeton Stahlfaserbeton mit zufällig verteilten Stahlfasern verwenden, um einen Lichtstrahl, einige der Stahlfasern, bereiten wird vor allem die parallel zur Richtung der wichtigsten Zugspannung leisten wichtigen Beitrag zur Stärkung der Effizienz, während diejenigen, die wird senkrecht zur Richtung der wichtigsten Zugspannung keinen Beitrag zur Stärkung der Effizienz machen. Infolgedessen ist es notwendig, den höchsten verstärkenden Wirkungsgrad der Stahlfasern zu erreichen, einen Ansatz zum Ausrichten der Stahlfasern mit der Richtung der wichtigsten Zugspannungen im Beton zu finden.
Der Wirkungsgrad der Orientierung, definiert als das Verhältnis der projizierten Länge entlang der Richtung der die Zugspannung auf die tatsächliche Länge der Fasern, in der Regel verwendet, um die Effizienz der Verstärkung der Stahlfasern3,4 anzugeben . Nach dieser Definition ist der Wirkungsgrad der Orientierung der Fasern ausgerichtet mit der Richtung der die Zugspannung 1.0; die Fasern, die senkrecht auf die Zugspannung ist 0. Geneigte Fasern haben einen Wirkungsgrad von Orientierung zwischen 0 und 1,0. Die Analyseergebnisse zeigen, dass der Wirkungsgrad der Orientierung von zufällig verteilten Stahlfasern im Beton 0.4054, zwar aus Tests der gewöhnlichen Stahlfaser Stahlbeton im Bereich von 0,167 auf 0,5005,6 ist . Offenbar, wenn alle kurzen Stahlfasern im Beton ausgerichtet sind und die gleiche Ausrichtung wie die Zugspannung haben, die Stahlfasern haben die höchste Effizienz verstärkende und die Proben werden das optimale Zug-Verhalten haben.
Einige erfolgreiche Versuche zur Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser Stahlbeton wurden seit den 1980er Jahren durchgeführt. Im Jahr 1984 Shen7 beim Casting ein elektromagnetisches Feld auf der untersten Schicht der Stahl faserverstärkte zementgebundene Verbund (Stahlfaserbeton) Balken angewendet, und x-Ray Erkennung Analyse ergab, dass die Stahlfasern gut ausgerichtet waren. Im Jahr 1995 patentiert Bayer8 und Arman9 den Ansatz für die Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser Stahlbeton mit einem Magnetfeld. Yamamoto Et al. 10 berücksichtigt die Ausrichtung der Stahlfasern im Beton vor allem beeinflusst durch die Casting-Ansatz und versucht, ausgerichteten Stahlfaser Beton zu erhalten, indem man frischen Beton fließt in die Schalung aus einer Konstanten Richtung. Xu11 versucht Stahlfasern in Spritzbeton durch Sprühen Stahlfasern aus einer Konstanten Richtung ausrichten. Rotondo und Wiener12 wollte betonmasten mit ausgerichteten lange Stahlfasern von Schleuderguss machen. Diese experimentellen Studien zeigen, dass ausgerichteten Stahlfaser Stahlbeton erhebliche Vorteile gegenüber zufällig verteilten Stahlfaser Stahlbeton hat.
Vor kurzem, Michels Et al. 13 und Mu Et al. 14 haben erfolgreich entwickelte eine Gruppe von ausgerichteten Stahl verstärkt zementgebundene Faserverbundwerkstoffe (ASFRCs) Verwendung von elektromagnetischen Feldern. In diesen Studien wurden verschiedene Magnete vorsehen, dass eine einheitliche Magnetfeld Ausrichten von Stahlfasern in Mörtel Exemplare in verschiedenen Größen. Das Magnetventil hat eine quaderförmige Hohlkammer, die Exemplare von vordefinierten Größen aufnehmen kann. Wenn das Magnetventil mit Gleichstrom (DC) verbunden ist, entsteht eine einheitliche Magnetfeld in der Kammer mit einer festen Orientierung, das deckt sich mit der Achse des Magnetventils. Nach dem Prinzip des Elektromagnetismus15können Magnetfelder ferromagnetische Fasern zu drehen und Ausrichten im FRISCHMÖRTEL fahren. Entsprechenden Verarbeitbarkeit des Mörtels ist entscheidend dafür, dass Stahlfasern im FRISCHMÖRTEL drehen. Eine hohe Viskosität kann Schwierigkeiten bei der Angleichung der Stahlfasern im Mörser verursachen, während niedriger Viskosität, die Trennung der Fasern führen kann.
Dieser Artikel beschreibt die Details der Vorbereitung von ASFRC Exemplaren und testet die Biegefestigkeit Eigenschaften von ASFRC und Stahlfaserbeton. Es wird erwartet, dass ASFRC eine höhere Biegefestigkeit und Zähigkeit als Stahlfaserbeton. So ASFRC potenziell hat Vorteile gegenüber Stahlfaserbeton in Zugspannungen standhalten und Widerstand gegen Rissbildung, wenn als Abdeckung Beton, Pflaster, etc.
Mit der gebrochenen Exemplare nach Biege-Tests, die Ausrichtung der Stahlfasern in den Proben wird durch die Beobachtung der gebrochenen Querschnitte untersucht und mittels röntgen scannen berechnet Tomographie Analyse16,17 , 18. die mechanischen Eigenschaften des ASFRCs, einschließlich ihrer Biegefestigkeit und Zähigkeit, gemeldet und im Vergleich mit denen der nicht elektromagnetisch behandelten SFRCs.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >Cement</td>
			<td >Tangshan Jidong Cement Co., Ltd.</td>
			<td >P&#215;O 42.5</td>
			<td >Oridnary Portland Cement</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Sand</td>
			<td ></td>
			<td >River sand</td>
			<td>Fineness modulus is 2.4</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Superplasticizer</td>
			<td >Subote New Materials Co., Ltd.</td>
			<td >PCA-III</td>
			<td>Polycarboxylated type, water reducing ratio is 35%</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Steel fiber</td>
			<td >Tianjin Hengfeng Xuxiang New Metal Materials Co., Ltd.</td>
			<td >Round straight</td>
			<td>Diameter 0.5mm, length 25mm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of aligned steel fiber reinforced cementitious composite and its flexural behavior

Das Ziel dieser Arbeit ist ein Konzept, inspiriert durch die Art und Weise zu präsentieren, in denen eine Kompassnadel einen konsequenten Ausrichtung unter der Einwirkung des Magnetfeldes der Erde unterhält, für die Herstellung von eines zementgebundenen Verbundes mit ausgerichteten Stahlfasern verstärkt. Ausgerichteten Stahl verstärkt zementgebundene Faserverbundwerkstoffe (ASFRC) waren bereit, indem ein einheitlicher elektromagnetisches Feld auf FRISCHMÖRTEL mit kurzen Stahlfasern, wobei die kurzen Stahlfasern getrieben wurden, um in Übereinstimmung mit dem magnetischen Feld drehen. Der Grad der Ausrichtung der Stahlfasern in gehärteten ASFRC wurde sowohl von Stahlfasern in gebrochenen Querschnitten zählen berechnet Tomographie röntgenstrahlanalyse bewertet. Die Ergebnisse der beiden Methoden zeigen, dass der Stahl, die Fasern in ASFRC hoch ausgerichtet waren, während die Stahlfasern in nicht-magnetisch Zusammensetzungen behandelt wurden nach dem Zufallsprinzip verteilt. Ausgerichteten Stahlfasern hatte eine viel höhere Effizienz verstärkende und die Komposite stellte daher signifikant erhöhte Biegefestigkeit und Zähigkeit aus. Die ASFRC ist somit Stahlfaserbeton überlegen, dass es größere Zugspannungen standhalten kann und mehr effektiv Cracken widerstehen.

Die Biegefestigkeit Stärken von ASFRCs und SFRCs aus drei-Punkt-Biegeversuche ermittelt sind in Abbildung 5dargestellt. Die Biegefestigkeit Stärken des ASFRCs sind höher als die SFRCs für alle Faser-Dosierungen. Die Biegefestigkeit Stärken der ASFRCs waren 88 %, 71 % und 57 % höher als die der SFRCs auf die Faser Volumen Bruchteile von 0,8 %, 1,2 % und 2,0 %, beziehungsweise. Diese Ergebnisse implizieren, dass ausgerichteten Stahlfaser zementgebundene M...

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Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior

Dieses Protokoll beschreibt einen Ansatz für die Herstellung von ausgerichteten Stahl verstärkten zementgebundene Faserverbund durch die Anwendung einer einheitlichen elektromagnetisches Feld. Ausgerichteten Stahl verstärkten zementgebundene Faserverbund zeigt überlegene mechanische Eigenschaften zu gewöhnlichen Fasern armiertem Beton.

Vorbereitung der ausgerichteten Stahlfaser verstärkt zementgebundene Verbund und seine Biege-Verhalten

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the ...

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11.0K Aufrufe.  Hebei University of Technology. Dieses Protokoll beschreibt einen Ansatz für die Herstellung von ausgerichteten Stahl verstärkten zementgebundene Faserverbund durch die Anwendung einer einheitlichen elektromagnetisches Feld. Ausgerichteten Stahl verstärkten zementgebundene Faserverbund zeigt überlegene mechanische Eigenschaften zu gewöhnlichen Fasern armiertem Beton.

Serie: Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior

Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Mechanische Spannstahlrohr als eine Lösung für Leaky Bohrlöchern

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

Forschung

Ingenieurwesen

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs and condition-based maintenance. These materials are adopted in a wide range of engineering applications, from aircraft and ship structures, to bridges, wind turbine blades, biomaterials and biomedical implants. Polymers are viscoelastic materials, and their response may be highly nonlinear and thus make it challenging to predict and monitor their in-service performance. The laboratory-scale testing platform presented herein assists the investigation of the influence of concurrent mechanical loadings and environmental conditions on these materials. The platform was designed to be low-cost and user-friendly. Its chemically resistant materials make the platform adaptable to studies of chemical degradation due to in-service exposure to fluids. An example of experiment was conducted at RT on closed-cell polyurethane foam samples loaded with a weight corresponding to ~50% of their ultimate static and dry load. Results show that the testing apparatus is appropriate for these studies. Results also highlight the larger vulnerability of the polymer under concurrent loading, based on the higher mid-point displacements and lower residual failure loads. Recommendations are made for additional improvements to the testing apparatus.

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

Eine Testplattform in Haltbarkeit Studien von Polymeren und faserverstärkten Polymerverbundwerkstoffe unter Concurrent Hygrothermogeber mechanischen Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are proposed to create the electrical network in this work: (a) the incorporation of the nanoplatelets into the epoxy matrix and (b) the coating of the glass fabric with a sizing filled with the same nanoplatelets. Both types of multiscale composite materials, with an in-plane electrical conductivity of ~10-3 S/m, showed an exponential growth of the electrical resistance as the strain increases due to distancing between adjacent functionalized graphene nanoplatelets and contact loss between overlying ones. The sensitivity of the materials analyzed during this research, using the described procedures, has been shown to be higher than commercially available strain gauges. The proposed procedures for self-sensing of the structural composite material would facilitate the structural health monitoring of components in difficult to access emplacements such as offshore wind power farms. Although the sensitivity of the multiscale composite materials was considerably higher than the sensitivity of metallic foils used as strain gauges, the value reached with NH2 functionalized graphene nanoplatelets coated fabrics was nearly an order of magnitude superior. This result elucidated their potential to be used as smart fabrics to monitor human movements such as bending of fingers or knees. By using the proposed method, the smart fabric could immediately detect the bending and recover instantly. This fact permits precise monitoring of the time of bending as well as the degree of bending.

The integration of conductive nanoparticles, such as graphene nanoplatelets, into glass fiber composite materials creates an intrinsic electrical network susceptible to strain. Here, different methods to obtain strain sensors based on the addition of graphene nanoplatelets into the epoxy matrix or as a coating on glass fabrics are proposed.

Dehnungsmess Basierend auf Multiskalige Composite Materials Verstärkt durch Graphene Nanoplättchen

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

Preparation and High-temperature Anti-adhesion Behavior of a Slippery Surface on Stainless Steel

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A typical anti-wetting superhydrophobic surface easily fails when exposed to a high-temperature liquid. Recently, Nepenthes-inspired slippery surfaces demonstrated a new way to solve the adhesion problem. A lubricant layer on the slippery surface can act as a barrier between the repelled materials and the surface structure. However, the slippery surfaces in previous studies rarely showed high-temperature resistance. Here, we describe a protocol for the preparation of slippery surfaces with high-temperature resistance. A photolithography-assisted method was used to fabricate pillar structures on stainless steel. By functionalizing the surface with saline, a slippery surface was prepared by adding silicone oil. The prepared slippery surface maintained the anti-wetting property for water, even when the surface was heated to 300 &#176;C. Also, the slippery surface exhibited great anti-adhesion effects on soft tissues at high temperatures. This type of slippery surface on stainless steel has applications in medical devices, mechanical equipment, etc.

Slippery surfaces provide a new way to solve the adhesion problem. This protocol describes how to fabricate slippery surfaces at high temperatures. The results demonstrate that the slippery surfaces showed anti-wetting for liquids and a remarkable anti-adhesion effect on soft tissues at high temperatures.

Vorbereitung und Hochtemperatur-Anti-Adhäsion Verhalten einer rutschigen Oberfläche Edelstahl

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Installationsmethode zur Verbesserung der Qualitätskontrolle für Faser verstärkt Polymer Spike Anker

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly dominate the safety and performance of an existing concrete structure. As a result, it is important to measure the geometry and amount of corrosion of a steel bar in a structure properly to assess the residual bearing capacity and service life of the structure. This paper introduces and compares five different methods for measuring the geometry and amount of corrosion of a steel bar. A single 500 mm long and 14 mm diameter steel bar is the specimen that is subjected to accelerated corrosion in this protocol. Its morphology and the amount of corrosion were carefully measured before and after using mass loss measurements, a Vernier caliper, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT). The applicability and suitability of these different methods were then evaluated. The results show that the Vernier caliper is the best choice for measuring the morphology of a non-corroded bar, while 3D scanning is the most suitable for quantifying the morphology of a corroded bar.

This paper measures the geometry and the amount of corrosion of a steel bar using different methods: mass loss, calipers, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT).

Anwendbarkeit Analyse der Bewertungsmethoden für morphologische Parameter der korrodierten Stabstahl

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...

Expression of Cementitious Pore Solution and the Analysis of Its Chemical Composition and Resistivity Using X-ray Fluorescence

The goal of this method is to determine the chemical composition and electrical resistivity of cementitious pore solution expressed from a fresh paste sample. The pore solution is expressed from a fresh paste sample using a pressurized nitrogen gas system. The pore solution is then immediately transferred to a syringe to minimize evaporation and carbonation. After that, assembled testing containers are used for the X-ray fluorescence (XRF) measurement. These containers consist of two concentric plastic cylinders and a polypropylene film which seals one of the two open sides. The pore solution is added into the container immediately prior to the XRF measurement. The XRF is calibrated to detect the main ionic species in the pore solution, in particular, sodium (Na+), potassium (K+), calcium (Ca2+), and sulfide (S2-), to calculate sulfate (SO42-) using stoichiometry. The hydroxides (OH-) can be calculated from a charge balance. To calculate the electrical resistivity of the solution, the concentrations of the main ionic species and a model by Snyder et al. are used. The electrical resistivity of the pore solution can be used, along with the electrical resistivity of concrete, to determine the formation factor of concrete. XRF is a potential alternative to current methods to determine the composition of pore solution, which can provide benefits in terms of reduction in time and costs.

This protocol describes the procedure to express fresh pore solution from cementitious systems and the measurement of its ionic composition using X-ray fluorescence. The ionic composition can be used to calculate pore solution electrical resistivity, which can be used, together with concrete electrical resistivity, to determine the formation factor.

Ausdruck von zementgebundenen Porenlösung und die Analyse der chemischen Zusammensetzung und Widerstandsfähigkeit mit Röntgen-Fluoreszenz

The goal of this method is to determine the chemical composition and electrical resistivity of cementitious pore solution expressed from a fresh paste ...

Generating Lap Joints Via Friction Stir Spot Welding on DP780 Steel

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry application was found in the automotive industry in 2003 for the aluminum alloy that was used in the rear doors of automobiles. Friction stir spot welding is mostly used in Al alloys to create lap joints. The benefits of friction stir spot welding include a nearly 80% melting temperature that lowers the thermal deformation welds without splashing compared to resistance spot welding. Friction stir spot welding includes 3 steps: plunging, stirring, and retraction. In the present study, other materials including high strength steel are also used in the friction stir welding method to create joints. DP780, whose traditional welding process involves the use of resistance spot welding, is one of several high strength steel materials used in the automotive industry. In this paper, DP780 was used for friction stir spot welding, and its microstructure and microhardness were measured. The microstructure data showed that there was a fusion zone with fine grain and a heat effect zone with island martensite. The microhardness results indicated that the center zone exhibited a greater degree of hardness compared with the base metal. All data indicated that the friction stir spot welding used in dual phase steel 780 can create a good lap joint. In the future, friction stir spot welding can be used in high-strength steel welding applied in industrial manufacturing processes.

Here, we present a friction stir spot welding (FSSW) protocol on dual phase 780 steel. A tool pin with high-speed rotation generates heat from friction to soften the material, and then, the pin plunges into 2 sheet joints to create the lap joint.

Erzeugung von Rundengelenken über Friction Stir Spot Welding auf DP780 Stahl

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry ...

Artificial Thermal Ageing of Polyester Reinforced and Polyvinyl Chloride Coated Technical Fabric

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed method is based on the accelerated ageing approach proposed by Arrhenius. 300 mm x 50 mm samples were cut in the warp and fill directions and placed in a thermal chamber at 80 &#176;C for up to 12 weeks or at 90 &#176;C for up to 6 weeks. Then after one week of conditioning at ambient temperature, the samples were uniaxially tensioned at a constant strain rate. Experimentally, the parameters were determined for the non-linear elastic (linear piecewise) and viscoplastic (Bodner&#8211;Partom) models. Changes in these parameters were studied with respect to the ageing temperature and ageing period. In both cases, the linear approximation function was successfully applied using the simplified methodology of Arrhenius. A correlation was obtained for the fill direction between experimental results and the results from the Arrhenius approach. For the warp direction, the extrapolation results exhibited some differences. Increasing and decreasing tendencies have been observed at both temperatures. The Arrhenius law was confirmed by the experimental results only for the fill direction. The proposed method makes it possible to predict real fabric behavior during long term exploitation, which is a critical issue in the design process.

Here, we simulate accelerated thermal ageing of technical fabric and see how this ageing process influences the mechanical properties of the fabric.

Künstliche thermische Alterung von Polyester verstärkte und Polyvinylchlorid beschichtet technische samt

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed ...

Advanced Self-Healing Asphalt Reinforced by Graphene Structures: An Atomistic Insight

Graphene can improve the self-healing properties of asphalt with high durability. However, the self-healing behaviors of graphene-modified asphalt nanocomposite and the role of incorporated graphene are still unclear at this stage. In this study, the self-healing properties of pure asphalt and graphene-modified asphalt are investigated through molecular dynamics simulations. Asphalt bulks with two crack widths and locations for graphene are introduced, and the molecular interactions among asphalt components and the graphene sheet are analyzed. The results show that the location of graphene significantly affects the self-healing behaviors of asphalt. Graphene near the crack surface can greatly accelerate the self-healing process by interacting with the aromatic molecules through &#960;-&#960; stacking, while graphene at the top area of the crack tip has a minor impact on the process. The self-healing process of asphalt goes through the reorientation of asphaltene, polar aromatic, and naphthene aromatic molecules, and the bridging of saturate molecules between crack surfaces. This in-depth understanding of the self-healing mechanism contributes to the knowledge of the enhancement for self-healing properties, which will help to develop durable asphalt pavements.

Graphene-modified asphalt nanocomposite has shown an advanced self-healing ability compared to pure asphalt. In this protocol, molecular dynamics simulations have been applied in order to understand the role of graphene in the self-healing process and to explore the self-healing mechanism of asphalt components from the atomistic level.