Name: preparation of aligned steel fiber reinforced cementitious composite and its flexural behavior
Uploaded: 2018-06-27T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior at JoVE.com

Forfatterne parlamentsarbejdet finansielle understøtter fra den nationale karakter Science Foundation of China (Grant nr. 51578208), Hebei provinsen natur Science Foundation (Grant nr. E2017202030 og E2014202178), og nøglen projekt af University Science og Technology Research af Hebei provinsen (Grant nr. ZD2015028).

1. magnetventil magnetfelt Setup
Bemærk: Det magnetiske felt er genereret af en magnetventil med en hule kammer. Opsætningen er en polybutylen polyethylenterephthalatfolie (PBT) bestyrelsen magnetventil skelet rullet med 4-6 lag af emalje isoleret kobbertråd og omviklet med et isolerende plastlag for beskyttelse (figur 1). Efter tilslutning spolen til DC, skaber strøm i spolen en ensartet elektromagnetiske felt inden for magnetventil kammer med en fast retning o...

<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. L., Kulasegaram, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reorientation+of+short+steel+fibres+during+the+flow+of+self-compacting+concrete+mix+and+determination+of+the+fiber+orientation+factor.">Reorientation of short steel fibres during the flow of self-compacting concrete mix and determination of the fiber orientation factor.</a> Cem. Concr. Res. 56 (1), 112-120 (2013).</li><li>Soroushian, P., Lee, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+and+orientation+of+fibers+in+steel+fiber+reinforced+concrete.">Distribution and orientation of fibers in steel fiber reinforced concrete.</a> ACI Mater. J. 87 (5), 433-439 (1990).</li><li>Sebaibi, N., Benzerzour, M., Abriak, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+distribution+and+orientation+of+fibres+in+a+reinforced+concrete+with+waste+fibers+and+powders.">Influence of the distribution and orientation of fibres in a reinforced concrete with waste fibers and powders.</a> Constr. Build. Mater. 65 (1), 254-263 (2014).</li><li>Lee, C., Kim, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orientation+factor+and+number+of+fibers+at+failure+plane+in+ring-type+steel+fiber+reinforced+concrete.">Orientation factor and number of fibers at failure plane in ring-type steel fiber reinforced concrete.</a> Cem. Concr. Res. 40 (5), 810-819 (2010).</li><li>Shen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+compaction+methods+on+fibre+orientation,+flexural+strength+and+toughness+of+steel+fiber+reinforced+concrete.">Effect of compaction methods on fibre orientation, flexural strength and toughness of steel fiber reinforced concrete.</a> J. of the Chinese Ceramic Society. 12 (1), 21-31 (1984).</li><li>Bayer, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+for+producing+a+prepreg+with+aligned+short+fibres.">Process for producing a prepreg with aligned short fibres.</a> US patent. , (1988).</li><li>Arman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Building+material,+especially+concrete+or+mortar,+contains+magnetically+or+electrically+aligned+parallel+fibers.">Building material, especially concrete or mortar, contains magnetically or electrically aligned parallel fibers.</a> US patent. , (1975).</li><li>Yamamoto, T., Gasawara, N., Ohashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+construction+method+and+directional+dispersion+of+steel+fiber+reinforced+concrete.">The construction method and directional dispersion of steel fiber reinforced concrete.</a> Advances in Science and Technology of Water Resource. (4), 188-197 (1983).</li><li>Xu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+type+of+steel+fiber+reinforced+concrete.">A new type of steel fiber reinforced concrete.</a> Architecture Technology. 20 (4), 240-241 (1993).</li><li>Rotondo, P. L., Weiner, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aligned+steel+fibers+in+concrete+poles.">Aligned steel fibers in concrete poles.</a> Con. Int. 8 (12), 22-27 (1986).</li><li>Michels, J., Gams, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preliminary+study+on+the+influence+of+fibre+orientation+in+fibre+reinforced+mortars.">Preliminary study on the influence of fibre orientation in fibre reinforced mortars.</a> Gradevinar. 68 (8), 645-655 (2016).</li><li>Mu, R., Li, H., Qing, L., Lin, J., Zhao, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aligning+steel+fibers+in+cement+mortar+using+electro-magnetic+field.">Aligning steel fibers in cement mortar using electro-magnetic field.</a> Constr. Build. Mater. 131 (1), 309-316 (2017).</li><li>Jones, D. 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> The theory of electromagnetism. , (1964).</li><li>Liu, J., Li, C., Liu, J., Cui, G., Yang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+on+3D+spatial+distribution+of+steel+fibers+in+fiber+reinforced+cementitious+composites+through+micro-CT+technique.">Study on 3D spatial distribution of steel fibers in fiber reinforced cementitious composites through micro-CT technique.</a> Constr. Build. Mater. 48 (2), 656-661 (2013).</li><li>Schnell, J., Schladitz, K., Schuler, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direction+analysis+of+fibres+in+concrete+on+basis+of+computed+tomography.">Direction analysis of fibres in concrete on basis of computed tomography.</a> Betonund Stahlbetonbau. 105 (2), 72-77 (2010).</li><li>Wuest, J., Denari&#233;, E., Br&#252;hwiler, E., Tamarit, L., Kocher, M., Gallucci, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tomography+analysis+of+fiber+distribution+and+orientation+in+ultra+high-performance+fiber+reinforced+composites+with+high+fiber+dosages.">Tomography analysis of fiber distribution and orientation in ultra high-performance fiber reinforced composites with high fiber dosages.</a> Experimental Techniques. 33 (5), 50-55 (2009).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> JGJ/T70-2009 Chinese standard for test method of performance on building mortar. , (2009).</li><li>Roussel, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Understanding the Rheology of Concrete. , (2012).</li><li>Roussel, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steady+and+transient+flow+behaviour+of+fresh+cement+pastes.">Steady and transient flow behaviour of fresh cement pastes.</a> Cem. Concr. Res. 35 (9), 1656-1664 (2005).</li></ol>

Den elektromagnetiske magnetventil udviklet i denne undersøgelse har et kammer måling 250 × 250 × 750 mm og kan ikke rumme de strukturelle elementer i fuld størrelse. Selv om størrelsen af salen begrænser anvendelsen af opsætnings-konceptet og protokol, der foreslås i denne hvidbog vil inspirere den videre udvikling af en fuld størrelse setup til fremstilling af ASFRC elementer, især præfabrikerede elementer.
At opnå en passende viskositet af frisk mørtel er afgørende for at kon...

Indarbejde stål fibre i beton er en effektiv måde at overvinde den iboende svaghed ved sprødhed og forbedre trækstyrke af konkrete1. I løbet af de seneste årtier, stål fiber armeret beton grundigt undersøgt og udbredt i feltet. Stål fiber armeret beton er overlegen i forhold til konkrete i form af krakning modstand, trækstyrke, brudsejhed, fraktur energi, etc.2 i stål fiber armeret beton, stål fibre er tilfældigt spredt, hvorved ensartet sprede styrke effektiviteten af fibre i hver retning. Dog på visse betingelser, lastning, kun nogle af stål fibre i beton bidrager til udførelsen af de strukturelle elementer, fordi styrke effektiviteten af fibrene kræver at de justeres med princippet trækspændinger i den struktur. For eksempel, når du bruger stål fiber armeret beton som indeholder tilfældigt fordelte stål fibre til at forberede en stråle, nogle af de stål fibre, vil især dem parallelt med retningen af den vigtigste trækstyrke stress, gøre store bidrag til styrke effektiviteten, mens dem vil vinkelret på de vigtigste trækstyrke stress gøre noget bidrag til at styrke effektivitet. At finde en metode til at justere den stål fibre med retning af de vigtigste trækstyrke stress i beton er derfor nødvendig for at opnå den højeste styrke effektiviteten af stål fibre.
Orientering effektivitetsfaktor, defineret som forholdet mellem den forventede længde langs retning af trækstyrke stress til den faktiske længde af fibre, er normalt bruges til at angive effektiviteten af en styrkelse af stål fibre3,4 . Efter denne definition er effektivitetsfaktor orientering af fibre tilpasset med retning af trækstyrke stress 1,0; af de fibre, der er vinkelret på den trækstyrke stress er 0. Skrå fibre har en orientering effektivitetsfaktor mellem 0 og 1,0. Analyseresultaterne viser, at orientering effektivitetsfaktor tilfældigt fordelte stål fibre i beton er 0.4054, mens der fra test af almindelige stål fiber armeret beton er i rækken af 0,167 til 0,5005,6 . Åbenbart, hvis alle de korte stål fibre i beton er justeret og have den samme retning som den trækstyrke stress, stål fibrene har den højeste styrke effektivitet og modellerne vil have optimal trækstyrke adfærd.
Nogle vellykkede forsøg på at forberede justeret stål fiber armeret beton er blevet gennemført siden sene 1980 'er. I 1984, Shen7 anvendes et elektromagnetisk felt til det nederste lag af stål fiber forstærket cementbundne composite (SFRC) bjælker under støbning, og X-ray påvisning analyse viste, at stål fibre blev godt afstemt. I 1995 patenterede Bayer8 og Arman9 tilgang for at forberede justeret stål fiber armeret beton ved hjælp af et magnetfelt. Yamamoto et al. 10 betragtet orientering stål fibre i beton skal primært påvirket af støbning tilgangen og forsøgte at få justeret stål fiber armeret beton ved at holde frisk beton strømmer ind i forskalling fra en konstant retning. Xu11 forsøgte at tilpasse stål fibre i sprøjtebeton sprøjtning stål fibre fra en konstant retning. Rotondo og Wiener12 søgte at gøre konkrete polakker med justeret længe stål fibre ved centrifugalstøbning. Disse eksperimentelle undersøgelser afslører, at justeret stål fiber armeret beton har betydelige fordele i forhold til tilfældigt fordelte stål fiber armeret beton.
For nylig, Michels et al. 13 og Mu et al. 14 har med succes udviklet en gruppe af justeret stål fiber forstærket cementbaserede kompositmaterialer (ASFRCs) ved hjælp af elektromagnetiske felter. I disse undersøgelser, blev forskellige magnetventiler foretaget til at levere en ensartet magnetfelt til at justere stål fibre i mørtel enheder af forskellige størrelser. Magnetventilen har en hule kasseformet kammer, der kan rumme prøver af foruddefinerede størrelser. Når magnetventilen er tilsluttet direkte strøm (DC), er en ensartet magnetfelt skabt i salen med en fast orientering, som flugter med magnetventilen akse. Ifølge princippet om elektromagnetisme15kan magnetfelter drive ferromagnetiske fibre til at rotere og justere i frisk mørtel. Passende gennemførligheden af mørtel er kritisk for at tillade stål fibre til at rotere i frisk mørtel. En høj viskositet kan forårsage besvær med justering af stål fibre i mørtel, mens lav viskositet kan føre til adskillelse af fibrene.
Dette papir beskriver detaljerne i præparation af ASFRC prøver og analyser af ASFRC og SFRC bøjnings egenskaber. Det forventes, at ASFRC har en højere bøjningsstyrke og sejhed end SFRC. Således ASFRC har potentielt fordele over SFRC i modstå trækstyrke stress og modstå revner hvis brugt som dække beton, fortov, osv.
Ved hjælp af de brækkede prøver efter bøjnings tests, orientering af stål fibre i modellerne er undersøgt ved at observere de brækkede tværsnit og udnytte X-ray scanning beregnet tomografi analyse16,17 , 18. de mekaniske egenskaber af ASFRCs, herunder deres bøjningsstyrke og sejhed, indberettes og sammenlignet med de ikke-elektromagnetisk behandlede 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

Formålet med dette arbejde er at præsentere en tilgang, inspireret af den måde, hvor en kompasnål bevarer en ensartet orientering under påvirkning af jordens magnetfelt, til fremstilling af cementbundne sammensat forstærket med justeret stål fibre. Justeret stål fiber forstærket cementbaserede kompositmaterialer (ASFRC) blev udarbejdet ved at anvende en ensartet elektromagnetiske felt frisk mørtel der indeholder korte stål fibre, hvorved de korte stål fibre blev kørt rotere i tråd med det magnetiske felt. Grad af tilpasning af stål fibre i hærdet ASFRC blev vurderet både ved at tælle stål fibre i brækkede tværsnit og af X-ray beregnet tomografi analyse. Resultaterne fra de to metoder viser, at stål fibre i ASFRC var stærkt justeret mens stål fibrene i ikke-magnetisk behandlet kompositter var tilfældigt fordelt. Justeret stål fibrene havde en langt højere styrke effektiviteten, og kompositmaterialer, derfor udstillede betydeligt forbedret bøjningsstyrke og sejhed. ASFRC er således bedre end SFRC i, at det kan modstå større trækstyrke stress og mere effektivt modstå revner.

Bøjnings styrkerne i ASFRCs og SFRCs bestemmes ud fra tre-punkts bøjning test er vist i figur 5. Bøjnings styrken ved ASFRCs er højere end de af SFRCs for alle fiber doser. ASFRCs bøjnings styrker var 88%, 71% og 57% højere end SFRCs på fiber volumenbrøkerne af 0,8%, 1,2% og 2,0%, henholdsvis. Disse resultater indebærer, at den justerede stål fiber styrker matrixen cementbundne mere effektivt end tilfældigt fordelte stål fibre.
<p class="jove_...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior at JoVE.com

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

Forberedelse af justeret stål Fiber forstærket cementbundne Composite og dets bøjnings opførsel

Denne protokol beskriver en fremgangsmåde til fremstilling af justeret stål fiber forstærket cementbundne sammensat ved at anvende en ensartet elektromagnetiske felt. Justeret stål fiber forstærket cementbundne composite udstiller superior mekaniske egenskaber til almindelig fiber armeret beton.

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 ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Mekanisk Udvidelse af Steel Tubing som en løsning på Utætte brøndboringer

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

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

En Test Platform for holdbarhed Studier af Polymers og fiber-forstærket Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mekaniske 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

Strain Sensing Baseret på multiscale Composite Materials Forstærket med Graphene 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

Forberedelse og høj temperatur anti-friktion opførsel af en glat overflade på rustfrit stål

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

Installationsmetode til at forbedre kvalitetskontrol for Fiber forstærket Polymer Spike ankre

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

Anvendelighed analyse af metoder til evaluering af morfologiske parametre af korroderede stål stænger

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

Udtryk for cementbaserede Pore løsning og analyse af dets kemiske sammensætning og resistivitet ved hjælp af X-ray fluorescens

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

Generering af lap-samlinger via friktion røre spot svejsning på DP780 stål

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

Kunstig termisk lagring af polyester forstærket og polyvinylchloridbelagt teknisk stof

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