Los autores agradece ayudas económicas de la naturaleza ciencia Fundación de China nacional (Grant no. 51578208), Hebei Provincial Natural Science Foundation (Grant no. E2017202030 y E2014202178) y los principales proyecto de Universidad de ciencia y tecnología de investigación de la provincia de Hebei (Grant no. ZD2015028).

1. configuración de campo magnético del solenoide
Nota: El campo magnético es generado por un solenoide con una cámara hueca. La configuración es un esqueleto de polibutileno tereftalato (PBT) Junta solenoide en espiral con 4-6 capas de esmalte del alambre de cobre con aislamiento y envuelven con una capa aislante plástico para protección (figura 1). Después de conectar la bobina a DC, la corriente en la bobina crea un campo electromagnético uniforme dentro de la cámara de solenoide con una dirección fija y constante de la inducción magnética intensidad. Utilice el campo magnético para alinear las fibras de acero en mortero fresco y preparar a las muestras ASFRC. En este estudio, hemos preparado a 150 × 150 × 550 mm prisma las muestras usando un solenoide con un tamaño de cámara de 250 × 250 × 750 mm.
<ol><li>Correlacionar la intensidad de la inducción magnética a la corriente eléctrica del solenoide.<ol>
<li>Conectar el solenoide a DC y se aplica corriente de 0 a 10 A con una longitud de paso de 1 a. Mida y anote la intensidad de inducción magnética en el compartimiento de solenoide utilizando un medidor de tesla.</li>
		<li>Trazar la curva de intensidad de corriente de inducción magnética (figura 2), que se utilizará en pasos posteriores para determinar la corriente necesaria del solenoide. Nota: Siga los procedimientos de seguridad eléctrica al conectar el solenoide a la fuente de alimentación y en todos los otros procedimientos de operación pertinentes a la alimentación eléctrica.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. trabajabilidad del mortero fresco
<ol><li>Preparar tres mezclas de mortero con acero fibra de fracciones volumen 0.8%, 1.2% y 2.0%, respectivamente (tabla 1). Las tres mezclas tienen la misma composición de la matriz con agua cemento arena proporción de 0.42:1:2. Según la proporción de mezcla, peso 0,5 kg de cemento, 1.0 kg de arena y 0,21 kg de agua para las pruebas de trabajabilidad.</li>
	<li>Añadir agua a la mezcladora de mortero primero. Luego agregar el cemento. Mezclar el agua y el cemento por 30 s. Luego mezcle durante otros 30 s y durante este 30 s de la mezcla, poco a poco añadir arena a la mezcladora. Luego se mezclan para otro 60 s.</li>
	<li>Prueba de la profundidad que se hunde de la mezcla usando un medidor de profundidad que se hunde tras el chino estándar método de prueba de rendimiento en la construcción de mortero (JGJ/T70-2009)19.</li>
	<li>Repita los pasos 2.2 y 2.3, ajustando la dosificación de los superplastificantes hasta la profundidad que se hunde cae en el rango de 50-100 mm. Grabar la dosificación de los superplastificantes que produce la trabajabilidad deseada y completar como parte de la proporción de mezcla en la tabla 1. También prueba de la densidad del mortero fresco después de la trabajabilidad. La dosificación optimizada de un policarboxilato superplastificante de las pruebas mencionadas es 0.10% (relación entre la masa de cemento), y la densidad del mortero fresco es 2186 kg/m3.</li>
	<li>Prueba de la viscosidad del mortero fresco usando un reómetro de mortero rotacional coaxial (figura 3). El Reómetro dispone de un baño de agua que puede mantener la temperatura del recipiente a 20 ° C.<ol>
<li>Poner 300 mL de mortero fresco mezclado dentro de los anteriores 5 minutos en el recipiente de la muestra.</li>
		<li>Comenzar la prueba de la viscosidad. La sonda cae poco a poco en el mortero fresco en el recipiente, y el contenedor comienza a girar. Mientras que el mortero fresco se mueve dentro del contenedor giratorio, se aplica una fuerza de esquileo en la sonda. En el proceso, los registros del reómetro para la tensión de cizalla y corte tasa de parcelas y la curva de esfuerzo cortante a velocidad de cizalla. La pendiente de la curva es la viscosidad del mortero20,21. En esta investigación, la viscosidad del mortero fresco de pruebas es 0,82 Pas.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. PREPARACION
<ol><li>Determinar la intensidad de inducción magnética del campo magnético y la corriente del solenoide.<ol>
<li>La viscosidad del mortero de cemento en paso 2.5.2, calcular la inducción magnética intensidad de campo magnético para alinear las fibras de acero en mortero de cemento utilizando la ecuación (1):13 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq1v2.jpg">(1) donde B es la intensidad de inducción magnética, η es la viscosidad del mortero fresco, lf es la longitud de la fibra de acero, m es la masa de una fibra de acero individual, f de r es el radio de las fibras de acero, μ es la permeabilidad de las fibras de acero, μ0 es la permeabilidad del vacío, Δt es el intervalo de tiempo y α(t + Δt) es la aceleración angular en el siguiente intervalo de tiempo. De acuerdo con la viscosidad y los parámetros de la fibra de acero utilizado en las pruebas, la intensidad requerida de la inducción magnética es 9.83 MT.</li>
		<li>Determinar la corriente eléctrica del solenoide necesario para crear una suficiente intensidad de inducción magnética según figura 2 o la ecuación (2):14 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq2v2.jpg">(2) donde I es la corriente requerida, N es el número de vueltas del solenoide, y L es la longitud del solenoide. Utilizando la ecuación (2), la corriente requerida es 8.3 A, mientras que el de la figura 2 es aproximadamente 8.5 A.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Preparar a muestras ASFRC<ol>
<li>Utilice una mezcladora de mortero de 15 L para mezclar mortero fresco. Por cada lote, mezclar 7.5 L de mortero según las proporciones de mezcla que figuran en la tabla 1. Tabla 1 indica las mezclas ASFRC A Vf, donde A indica que las fibras de acero se alinean y Vf indica la fracción de volumen de la fibra de acero. Por consiguiente, las mezclas de HRFA se indican, para la comparación, como R-Vf, donde R indica que las fibras de acero se distribuyen al azar. Las mezclas de HRFA no aparecen en la tabla 1 pero tienen las mismas proporciones como ASFRC.</li>
		<li>Pesar las materias primas y mezcle el mortero de cemento reforzado con fibra de acero siguiendo procedimientos de rutina.</li>
		<li>Verter el mortero fresco en un molde de plástico transparente tamaño de 150 × 150 × 550 mm. fundición a las muestras inmediatamente después de mezclar para evitar la pérdida de trabajabilidad. Tarda unos 25 minutos a un prisma ASFRC del contacto entre cemento y agua.</li>
		<li>Mover el molde sobre una mesa de compactación y encender la mesa de compactación para agregar s. 30 más mortero según sea necesario para asegurar que el molde esté totalmente lleno.</li>
		<li>Ponga el molde en la cámara del solenoide.</li>
		<li>Interruptor de solenoide y mesa de compactación de 50 s. Nota: Para el concreto ordinario el tiempo de compactación razonable es alrededor de 60-120 s. En esta prueba, se intenta controlar el tiempo total de compactación dentro de esta gama. Vez más compactación puede mejorar el alineamiento de las fibras de acero; sin embargo, puede causar compactación y, en consecuencia, la segregación (el hundimiento de las fibras de acero y agregados gruesos si hay). Menos tiempo de compactación puede causar mala alineación de la fibra de acero y hormigón sin consolidar.</li>
		<li>Apague la mesa de compactación.</li>
		<li>Desconectar el solenoide después la mesa de compactación se ha detenido completamente.</li>
		<li>Con cuidado sacar el molde del solenoide y alisar la superficie superior del mortero con una llana. Evitar molestar a las fibras de acero cerca de la superficie.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Para cada mezcla, preparar tres especímenes sean tratados (siguiendo los pasos 3.2.2-3.2.9) y tres especímenes no sean tratados (siguiendo los pasos 3.2.2-3.2.4 y 3.2.9). En la preparación de las muestras no sean tratadas, el tiempo total de compactación fue 80 s, el mismo que en la preparación de las muestras sean tratadas.</li>
	<li>Dejar a los especímenes en el interior y en sus moldes durante 24 h. Luego demold y curar a las probetas en un cuarto de niebla hasta que son utilizados para los ensayos mecánicos.</li>
</ol>4. tres puntos prueba de flexión
<ol><li>Después de 28 días, saque las muestras de la sala de curado y marque las posiciones para la carga (A), soportes (B), Mid-span desviación (C) y puntos (D) (figura 4) de fijación del LVDT.</li>
	<li>Coloque al espécimen en la plataforma de prueba de flexión de tres puntos (figura 4) de la máquina de prueba MTS y fijar un LVDT en el Mid-span con un soporte LVDT en cada superficie lateral de la muestra (figura 4).</li>
	<li>Conecte el LVDT a una base de datos. Entonces establecer la frecuencia de adquisición de datos en el PC de control de la máquina de prueba.</li>
	<li>Poco a poco levantar a la muestra levantando que el fondo apoya para que la parte superior de la máquina de prueba de la célula de carga está muy cerca, pero no tocar, la superficie superior del espécimen.</li>
	<li>Cero la carga inicial, Mid-span deformación (LVDT) y los valores de desplazamiento (celda de carga).</li>
	<li>Iniciar la prueba y una carga de flexión de tres puntos se aplican a la muestra con un control de desplazamiento a una velocidad de 0.2 mm/min registro la historia completa de la carga y Mid-span desviación de la muestra.</li>
	<li>Ver la carga y la deformación de la muestra. Después de valor pico, cuando el desplazamiento es superior a 30 mm, pare la prueba. Generalmente, la pieza está agrietada y la carga es menos de 1.0 kN.</li>
	<li>Repita los pasos 4.1-4.7 para probar a todas las muestras.</li>
</ol>5. Análisis de la orientación de fibra acero
<ol><li>Contar el número de fibras de acero en la sección fracturada.<ol>
<li>Separar a las muestras en dos porciones en la sección agrietada.</li>
		<li>Mida y anote la orientación de las fibras de acero en la sección fracturada del espécimen de mortero de cemento. La orientación es el ángulo entre una fibra de acero y el eje del espécimen. Porque medir manualmente las orientaciones de las fibras de acero es difícil y puede producir mediciones inexactas, orientaciones pueden calificarse como uno de seis rangos de ángulo: 0 - 15 °, 15 y 30 °, 30-45 °, 45-60 °, 60-75 º y 75-90 °. Anote el número de fibras de acero en cada grupo y luego calcular el factor de eficiencia orientación de fibra media de la muestra con la ecuación (3): <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56307/56307eq3v2.jpg">(3) donde ηθ es el factor de eficiencia promedio de la orientación de las fibras de acero, lf es la longitud de una fibra de acero individual, n es el número total de fibras de acero en la sección agrietada y θ es la ángulo entre una fibra de acero y la dirección del campo magnético aplicado a la muestra (en el cálculo, el valor medio de la gama del ángulo se adopta para todas las fibras de acero en cada grupo).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar análisis de tomografía computarizada de rayos x.<ol>
<li>Cortar un cubo de 75 mm de cada espécimen de mortero.</li>
		<li>Realizar el análisis de rayos x del cubo mediante un sistema de tomografía computarizada de rayos x. Coloque a un ejemplar en la plataforma de la prueba y empezar a escanear. La muestra gira 360 ° poco a poco y la máquina registra la atenuación de los rayos x causada por la muestra a cada paso giratorio. El sistema de tomografía computada genera una estructura tridimensional digital del cubo.</li>
		<li>Identificar las fibras de acero en la estructura del cubo digital blanco y negro proceso binario. Obtener la imagen digital que describe la distribución de las fibras de acero.</li>
		<li>Determinar las coordenadas de todas las fibras de acero por análisis de imagen.</li>
		<li>Calcular la orientación de cada fibra de acero según sus coordenadas.</li>
		<li>Calcular el factor de eficiencia de la orientación de las fibras mediante la ecuación (3).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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Concr. Res. 35 (9), 1656-1664 (2005).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Electrovalvulas solenoide desarrollado en este estudio tiene una cámara de medición de 250 × 250 × 750 mm y no puede dar cabida a los elementos estructurales de tamaño completo. Aunque el tamaño de la cámara limita la aplicación de la configuración, el concepto y protocolo propuesto en este documento inspire el desarrollo de una configuración de tamaño completo para la fabricación de elementos ASFRC, especialmente prefabricados de elementos.
Lograr una adecuada viscosidad del morte...

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 acero3,4 . 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 0.5005,6 . 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 análisis16,17 , 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.

<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

El objetivo de este trabajo es presentar un enfoque, inspirado por la forma en que la aguja de una brújula mantiene una orientación constante bajo la acción del campo magnético de la tierra, para la fabricación de un cemento compuesto reforzado con fibras de acero alineadas. Compuestos de cemento reforzado fibra de acero alineado (ASFRC) fueron preparados aplicando un campo electromagnético uniforme al mortero fresco que contiene las fibras cortas de acero, por el que las fibras cortas de acero fueron conducidas en alineación con el campo magnético. El grado de alineación de las fibras de acero en ASFRC endurecido se evaluó contando las fibras de acero en sección transversal fracturada y por análisis de tomografía computarizada de rayos x. Los resultados de los dos métodos muestran que el acero fibras en ASFRC fueron altamente alineadas mientras que las fibras de acero en trataron no magnéticamente compuestos se distribuyeron al azar. Las fibras de acero alineadas tenían una mucho mayor eficiencia refuerza y los compuestos, por lo tanto, exhibieron dureza y significativamente mejorada resistencia a la flexión. El ASFRC así es superior a SFRC en que él puede soportar mayor tensión y más efectivamente resisten agrietarse.

Las fortalezas a la flexión de ASFRCs y SFRCs determinadas pruebas de flexión de tres puntos se muestran en la figura 5. Las fuerzas de flexión de ASFRCs son superiores a los de SFRCs para todas las dosis de fibra. Las fuerzas de resistencia a la flexión de ASFRCs fueron 88%, 71% y 57% más alto que los de SFRCs en las fracciones de volumen de la fibra de 0.8%, 1.2% y 2.0%, respectivamente. Estos resultados implican que la fibra de acero alineada refuerza...

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

Este protocolo describe un método para la fabricación de compuesto de cemento reforzado de fibra de acero alineado mediante la aplicación de un campo electromagnético uniforme. Compuesto de cemento reforzado de fibra de acero alineado exhibe propiedades mecánicas superiores para el concreto reforzado fibra ordinaria.

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

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 vistas.  Hebei University of Technology. Este protocolo describe un método para la fabricación de compuesto de cemento reforzado de fibra de acero alineado mediante la aplicación de un campo electromagnético uniforme. Compuesto de cemento reforzado de fibra de acero alineado exhibe propiedades mecánicas superiores para el concreto reforzado fibra ordinaria.

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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.

Expansión Mecánica de tubo de acero como una solución a los pozos con fugas

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

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Ingeniería

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.

Una plataforma de pruebas de Estudios de durabilidad de Polímeros y reforzados con fibra de polímero composites bajo estímulos Concurrente Hygrothermo-mecánica

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.

La cepa de detección Basado en Multiescala materiales compuestos reforzados con grafeno Nanoplatelets

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.

Comportamiento de anti-adherencia preparación y alta temperatura de una superficie resbaladiza en acero inoxidable

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.

Método de instalación para mejorar el Control de calidad de fibra reforzado con anclajes de espiga de polímero

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).

Análisis de la aplicabilidad de los métodos de evaluación de parámetros morfológicos de las barras de acero corroído

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.

Expresión de la solución de poro del cemento y el análisis de su composición química y resistencia mediante fluorescencia de rayos x

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.

Generación de juntas de vuelta a través de soldadura por punto de agitación por fricción en acero DP780

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.

Envejecimiento térmico artificial de poliéster reforzado y polivinilo cloruro recubierto de tejido técnico

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.