Concrit wedi'i atgyfnerthu â ffibr dur (SFRC) ar gyfer leinin twnnel
Astudir yr ymddygiad tynnu ffibr allan yn arbrofol, gan ystyried ffactorau megis siâp ffibr, maint, ac ongl gogwydd. At hynny, mae'r adrannau canlynol yn cyflwyno'r arbrofion a'r modelau rhifiadol cyfatebol a sefydlwyd i ddisgrifio'n llawn y leinin concrid ffibr dur.
1. Ymddygiad tynnu ffibr
Er mwyn dadansoddi, dylunio, a gwneud y gorau o leininau twnnel sy'n gwrthsefyll difrod a wneir o SFRC, yn gyntaf mae angen deall ymddygiad mecanyddol y deunydd ar y lefel strwythurol. Mae'n hysbys bod priodweddau mecanyddol SFRC yn gysylltiedig â'r effaith bontio ar draws yr agoriad crac. Pennir yr effaith bontio gan gyfanswm cyfraniad yr holl ffibrau sydd wedi torri. Gan fod effeithlonrwydd pontio pob ffibr unigol yn dibynnu'n gryf ar briodweddau bondio matrics ffibr-concrid, astudiwyd ymddygiad tynnu allan ffibrau dur unigol sydd wedi'u hymgorffori mewn matrics concrid yn systematig trwy arbrofion labordy a modelau dadansoddol. Mae canlyniadau'r ymchwil yn darparu sail ar gyfer efelychiad rhifiadol o broses fecanyddol SFRC. Ar y llaw arall, maent hefyd yn darparu sail ar gyfer ymchwil pellach ar gymhwyso SFRC mewn segmentau leinin, megis ymchwil perfformiad o dan lwythi rhanbarthol lleol.
(1) Arbrawf lluniadu ffibr dur sengl
Astudiwyd mecanwaith bondio ffibrau dur yn y matrics concrit trwy gynnal profion tynnu allan ar ffibrau dur sengl. Mae'r rhaglen arbrofol yn dadansoddi dylanwad paramedrau megis siâp ffibr, maint, cryfder tynnol, ongl tilt, a chryfder concrit trwy newid y paramedrau perthnasol sy'n dylanwadu ar yr ymddygiad tynnu allan.
Er mwyn cynnal profion tynnu allan, paratowyd sbesimenau silindrog gyda dimensiynau o 60mmx60 mm, gyda ffibrau dur wedi'u gosod a'u mewnosod mewn concrit.
Roedd y dadansoddiad o ymddygiad tynnu allan yn canolbwyntio ar y gydberthynas rhwng grym tynnu allan a dadleoli ffibr. At hynny, ystyriwyd dulliau methiant y ffibrau a'r matrics concrit.
(2) Ffibr siâp a maint
Effaith gwahanol siapiau ffibr (syth, rhychiog, pen bachyn, tapio dwbl) ar ymateb tynnu allan ffibrau â hyd mewnosodedig=20 mm ac ongl gogwyddo=0 mewn matrics concrit cryfder uchel (=84 MPa). Fel y dangosir ar y chwith, mae'r ymateb tynnu allan yn wahanol iawn rhwng ffibrau o wahanol siapiau. Ar gyfer ffibrau graen syth, dim ond ffrithiant rhyngwyneb sy'n darparu'r bond rhwng y ffibrau a'r matrics. Felly, ar lwythi tynnu allan bron yn isel iawn, mae dadbondio cyflawn yn digwydd, ynghyd â gostyngiad sydyn mewn llwyth. Mewn cyferbyniad, parhaodd y llwyth tynnu allan i gynyddu ar ôl plicio oherwydd y ffibrau anffurfiedig wedi'u hangori'n fecanyddol. Felly, mae ffibrau gweadog yn darparu ymwrthedd tynnu allan sylweddol uwch o'i gymharu â ffibrau graen syth. Oherwydd eu hangorfa gref yn y matrics concrit cryfder uchel, mae ffibrau rhychiog a deu-dâp yn methu trwy dorri asgwrn yn fuan ar ôl mynd y tu hwnt i'w llwyth eithaf. Fodd bynnag, er mwyn cyflawni ymddygiad deunydd hydwyth, dylid osgoi torri asgwrn ffibr mewn dadleoliadau tynnu allan bach. Gwelwyd ymddygiad tynnu allan buddiol ar gyfer ffibrau pen bachyn, yr oedd y pennau bachau yn tueddu i ddadleoli a sythu'n raddol ar eu cyfer, a arweiniodd at ostyngiad mewn grym tynnu allan a chynnydd pellach mewn dadleoliad tynnu allan.
Trwy gymharu effeithiau ffibrau pen bachyn o 60/0.75 (mm/mm) a 35/0.55 (mm/mm) ar faint ffibr o dan yr un peth amodau prawf. Gellir gweld bod cromliniau dadleoli llwyth y ddau ffibr yn debyg a bron yn gyfochrog. Fodd bynnag, dangosodd ffibrau â dimensiynau mwy lwythi tynnu allan sylweddol uwch (+77%). Wrth i'r diamedr a maint y bachyn gynyddu, mae anystwythder plygu'r ffibr a'r ardal gyswllt â'r matrics yn cynyddu, sy'n arwain at gynnydd yn yr egni sydd ei angen ar gyfer dadffurfiad plastig y bachyn. Fodd bynnag, trwy gymharu cymhareb llwyth tynnu allan eithaf y ddau ffibr i'r cryfder ffibr, dangosodd y canlyniadau fod effeithlonrwydd y ddau ffibr yn wahanol iawn (60.1% a 61.0%).
Mewn concrid gyda'r un cynnwys ffibr, mae nifer y ffibrau byr / mân sawl gwaith yn fwy na ffibrau hir / bras, ac yn unol â hynny, mae nifer y ffibrau sy'n rhyng-gipio craciau posibl yn gymharol uwch ar gyfer ffibrau llai / mân. Felly er bod y canlyniadau'n dangos bod gan ffibrau hir / bras ymwrthedd tynnu allan uwch o'u cymharu â ffibrau llai / tenau, ni ddylid cymryd yn gyffredinol bod gan ffibrau llai / tenau ymddygiad dwyn llwyth gwaeth, i'r gwrthwyneb, gellir dod i'r casgliad o y canlyniadau Synergedd cadarnhaol. Mewn cyfuniadau ffibr, mae'n bosibl cyfuno manteision defnyddio ffibrau â gwahanol feintiau (ffibrau hirach / trwchus a byrrach / teneuach). Yn benodol, gall defnyddio cymysgeddau ffibr o'r fath yn ardaloedd ymyl segmentau tiwb gael effaith gadarnhaol ar atal cracio a asglodi.
(3) Cryfder ffibr a choncrit
Dylanwad cryfder ffibr (ft=1225 MPa, 2600 MPa) a chryfder concrit (fc=44 MPa, 84 MPa). Ar gyfer y ddau gryfder concrit, roedd ymwrthedd tynnu allan ffibrau cryfder uchel cyn y cyfnod llithro ffrithiant bron ddwywaith yn fwy na ffibrau cryfder arferol. Yn ôl y disgwyl, roedd gan ffibrau sydd wedi'u hymgorffori mewn concrit cryfder uchel wrthwynebiad tynnu allan uwch na ffibrau sydd wedi'u hymgorffori mewn concrit cryfder arferol. Fodd bynnag, mae'r effaith hon yn fwy amlwg ar gyfer ffibrau cryfder uchel.
Er bod gwahaniaethau sylweddol yng nghromliniau dadleoli llwyth y ffibrau cryfder uchel yn y ddau goncrit, mae ymddygiad dadleoli llwyth y ffibrau cryfder arferol yn debyg waeth beth fo'r cryfder concrit. Mae'r cromliniau ar gyfer ffibrau cryfder uchel a brofir mewn concrit cryfder arferol yn gostwng yn gymharol araf ar ôl cyrraedd y llwyth tynnu allan yn y pen draw. Mae hyn yn dangos, oherwydd cryfder isel y concrit, nad yw effaith angori mecanyddol y bachyn (pen bachyn) yn cael ei weithredu'n effeithiol. Felly, roedd effeithlonrwydd ffibrau cryfder uchel a brofwyd mewn concrit cryfder arferol yn gymharol isel (42.7%). Fodd bynnag, mae'n bwysig nodi bod y ffibrau hyn yn llawer mwy effeithlon (61.6%) mewn concrit cryfder uchel. Felly, er mwyn cyflawni'r effeithlonrwydd ffibr gorau posibl, dylid addasu cryfder tynnol ffibrau dur i gryfder y concrit.
(4) Ongl tilt ffibr
Profion tynnu allan o ffibrau pen bachyn arferol a chryfder uchel sydd wedi'u hymgorffori mewn concrit cryfder uchel ar wahanol onglau tilt (0 gradd , 15 gradd , 30 gradd , 45 gradd a 60 gradd). Yn ôl y disgwyl, mae'r llwyth tynnu allan eithaf o ffibrau cryfder uchel yn sylweddol uwch na'r hyn o ffibrau cryfder arferol ar gyfer pob ongl tilt a ystyriwyd. Pan fydd ffibrau cryfder cyffredin yn cael eu tynnu allan heb fethiant, mae'r llwythi tynnu allan yn y pen draw yn debyg iawn waeth beth fo'r ongl tilt. Mewn cyferbyniad, dangosodd ffibrau cryfder uchel gynnydd sylweddol yn y llwyth tynnu allan yn y pen draw rhwng onglau tilt o 30 gradd a 45 gradd.
A siarad yn gyffredinol, wrth i'r ongl gogwydd gynyddu, mae'r dadleoliad pullout o dan y llwyth yn y pen draw yn cynyddu ac mae llethr y gangen brig blaen yn lleihau, yn enwedig ar gyfer onglau gogwydd sy'n fwy na 30 gradd. Gwelwyd cynnydd hefyd mewn gwasgu matrics a asglodi wrth yr allanfa ffibr gydag ongl tilt cynyddol. Mae'r ffenomen hon yn fwy amlwg yn achos ffibrau cryfder uchel. Ar ben hynny, wrth i'r ongl tilt gynyddu, mae torri ffibr yn digwydd yn amlach, yn enwedig ar gyfer ffibrau cryfder cyffredin.
