Смычке стали и Self-Консолидация Бетон: эксперименты и моделирование

Экспериментальное исследование было проведено для изучения связи между деформированными баров и самостоятельной консолидации бетон (SCC) путем вывода испытания на коротких цилиндрических креплений.

Образцы были брошены с простым и армированных волокном (1% от стальных волокон) SCC для оценки заключения определяется волокон. В случае обычного бетона, испытания были проведены с учетом и без бокового давления. Для оценки размерных эффектов, диаметром три бара были рассмотрены, и геометрия образцов было принято считать постоянным соотношение диаметра образца / бар Диаметр (= 9) и связанных длина / диаметр бар (= 2).

Полученные результаты были проанализированы с помощью модели анализа предел для оценки предельных связи и бетона, при которой расщепление / вывода провал наблюдается переход. SCC экспонатов выше прочность и, по сравнению с обычным бетоном, требует более конкретного покрытия для достижения вывода провал.

Ключевые слова: прочность; волокон; вывода; самостоятельно укрепления бетона; расщепления.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Self-консолидации бетон (SCC) определяется как "бетон, который без воздействия дополнительной энергии консолидации потоков и полностью заполняет пространство между арматурой и опалубкой только под действием собственного веса." 1 Для того чтобы избежать сегрегации и достижения эти функции, часть из газов смеси отличается от обычной вибрации бетона (NVC). Высшее объем штрафов, добавления химических примесей, ограниченное количество крупного заполнителя, а также сокращением численности совокупности являются важнейшими условиями для достижения успеха в производстве SCC.2-3

Эти различия в смеси дизайн по отношению к NVC дело совершенно другое внутреннее строение, характеризуется плотной поверхностной зоны перехода (ITZ) и равномерно распределены тонкой voids.3-4

Бонд поведении бетона и арматуры является одним из основных факторов при проектировании железобетонных конструкций. Хорошо известно, что связь между пруткового и бетона зависит от нескольких параметров, таких как: бетон на сжатие и прочности на растяжение, заключения в связи с поперечной арматуры, а также бар геометрии (диаметр и форма ребер).

Из-за различий между микроструктурой NVC и SCC ,2-4 гарантией исполнения контракта, как ожидается, отличаются в двух случаях. Многие были предприняты усилия для расследования связей механизма в ГТК, с особым акцентом на поведение вывода и так называемой "верхней эффект бара". Обычно 3-9 SCC экспонатов большую прочность, чем NVC, хотя и противоречивые результаты не поступало. 3-8

В этой связи важно изучить краткий креплений, которые обнаруживают и вывода и способы расщепления неудачу, в зависимости от конкретных покрытия и поперечные заключения. В самом деле, конкретных расщепления и железобетонная связи поведение глубоко переплетены до такой степени, что связь распада всегда сопровождается частичной или полной расщепления, что делает бар вывода easier.10 расщепления, однако, часто незамеченными, поскольку радиальные трещины остаются ограниченными на бетонный слой ближе к бар.

Экспериментальные наблюдения расщепления провал играют важную роль в определении надлежащей связи стресс-радиального давления отношений, которая необходима для прогнозирования пропускной способности креплений и неудачи типов (расщепление или вывода). Предельные модели анализа были предложены для оценки потенциала краткое крепления подвергаются вывода и описать картину расщепления трещин. Модели, разработанные Reinhardt и Ван-дер-Вин, 11 Ван-дер-Вин, 12 и Noghabai13 основаны на модели упругой трещины представлен Tepfers, 14, но они также включают сплоченности вдоль радиальных трещин (расщепление трещин). Росати и Schumm15and Cappellini16 изучал роль кинематических условиях трещины ядра. Осевая симметрия была распространена на распределение напряжений в трещины ядро, таким образом, получить образец трещины провал в зависимости от геометрических и учредительных характеристики материала.

В настоящей работе связь между поведением деформированных баров и SCC был оценен вывода испытания на коротких цилиндрических креплений. Образцы были изготовлены по равнине и fiberreinforced (1% от стальных волокон) SCC для оценки заключения в связи с fibers.17-18 В случае обычного бетона, испытания были проведены с учетом и без бокового давления. Чтобы оценить масштабы последствий, три бара диаметра (0,47, 0,71 и 0,94 дюйма [12, 18 и 24 мм]), были рассмотрены и геометрии образцов было принято иметь постоянное соотношение диаметра образца / бар Диаметр (= 9) и связанных длина / диаметр бар.

После пика ответов (падение отделениях) нагрузки скольжения кривые были измерены. Некоторые тесты были проверены с акустической эмиссии (АЭ) датчики для расследования процесса разрушения. Экспериментальные результаты сравниваются с аналогичными результатами в ГТК и NVC. Модель ограничить анализ предложенных Росати и Schumm15 был использован в качестве эталона, с связи стресс-радиальная давления отношений, для оценки предельных связи за счет максимизации штрих-давление бетона по отношению к треск расширением.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

SCC может быть получена с помощью специального состава смеси, который изменяет свойства свежих и конкретных микроструктуры, в результате чего различные исполнения контракта. Экспериментальных исследований направлена на улучшение понимания местных поведение связи коротких стоянок. Целью настоящего исследования было изучение роли стержень диаметром и родам, с учетом внешним давлением или волокон добавил в смесь. Экспериментальные результаты проанализированы на основе модели предел анализа для изучения влияния рассматриваемых показателей и бетона для достижения вывода провал, который всегда благоприятных практического дизайна.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Self-консолидации конкретных

Экспериментальные испытания проводились на образцах, изготовленных с простым и армированных волокном SCC предназначен для кубических прочность на сжатие FCD около 6090 фунтов на квадратный дюйм (42 МПа), равнина или армированных волокном. Смесь компонентов на основе цемента материалов, используемых для этого исследования сводятся к следующему: портланд цемент CEM II-B / L 42.5R; карбонатного наполнителя (10% цемента по весу); акриловые водой под высоким диапазон снижения примесь (1% цемента по весу); вязкости модифицирующего агента (1% цемента по весу); максимальный совокупный размер 0,59 дюйма (15 мм), из углеродистой стали волокон (прямая диаметром 0,059 дюйма [0,15 мм ] и длиной 0,51 дюйма [13 мм], и прочность на разрыв Бетон совокупного / связующего отношение 3 и водоцементное отношение (в / с) 0,46; волокна содержание было 0 и 1% по объему. Рассмотрел SCC объем был ограничен настолько само собой уплотняемость было достигнуто без проблем. Для более крупных сумм, однако, надлежащего исследования должны быть performed.19

Работоспособность и наполнения способности были оценены с slumpflow испытаний (29,92 дюйма [760 мм] для обычных материалов и 25,59 дюйма [650 мм] для фибробетона) и V-воронку испытаний (8 секунд и 11 секунд для обычного и волоконно- железобетона, соответственно). Среднее сжатие кубической (сторона 5,91 дюйма [150mm]) сильные ГЦК во время испытаний (82 дней) были 7823 и 9349 фунтов на квадратный дюйм (53,94 и 64,46 МПа) для простой и фибробетона, соответственно, в то время как изгиб сильные fctfm (балки 3,94 х 3,94 х 15,75 дюйма [100 x100 х 400 мм]) были 869 и 1469 фунтов на квадратный дюйм (5,99 и 10,13 МПа) для простой и армированных волокном, соответственно.

Дополнительные испытания на растяжение проводили оценку растяжение ПКТ силы, критическое раскрытие трещины туалет (crackopening значение, когда нет сплоченного напряжения передается через трещины), а энергия разрушения Gf. Полученные значения приведены в таблице 1.

Испытательные образцы

Три группы цилиндрических образцов со встроенным баром ребристой стали (B450C) были испытаны. Три различных диаметров бар D были рассмотрены: 0,47, 0,71 и 0,94 дюйма (12, 18 и 24 мм) (рис. 1), с постоянной покрытия / бар соотношение диаметра и высоты / бар диаметру. Для предотвращения трения между образцом и поддержку, а также три ребра встроены в конкретные, эффективные связанных длина была принята равной 2D (рис. 1). Три экземпляра каждого размера были протестированы. Два вида испытаний были рассмотрены: неограниченный и помещен вывода. Простой образцы материалов были протестированы с учетом и без лишения свободы, в то время как из армированных волокном образцы были протестированы без давления извне. Целом 27 Испытания проводились.

Заключение было получено с помощью трех жестких предварительно напряженных кольца стали, вокруг образцов. Стальные кольца были три разных размеров, с тем чтобы соответствовать внешнему диаметру образцов. Кольцо было получено две половины частей, соединенных вместе с двумя парами винтов высокопрочных сталей. Кольцами приборами тензометрами, и они были откалиброваны до испытания (рис. 2). Равномерного распределения напряжения 725 фунтов на квадратный дюйм (5 МПа) была получена путем применения корреспондент крутящий момент винта. Тонкого слоя политетрафторэтилена была создана между цилиндрической поверхности бетона и стальной поверхности кольца для уменьшения трения.

Испытательная машина

Система тестирования состоит из замкнутых электромеханических кадра нагрузки с максимальной вместимостью 100 кН (22 койка) для образцов с прутка диаметром 0,47 и 0,71 дюйма (12 и 18 мм). Ожидается максимальная прочность образцов с прутка диаметром 0,94 дюйма (24 мм) была выше, чем максимальная грузоподъемность машины для испытания, поэтому для такого размера, электромеханические кадра нагрузки с максимальной вместимостью 225 кип (1000 кН ) был использован. Два аналогичных конкретных устройств были добавлены нагрузки кадров присоединиться к испытательной машины на образец (рис. 3). Образцы были установлены в стальной раме, связанных с фиксированной крестовины или привода. В нижней части цилиндра и рамки плиты была дыра, которая позволила бар образца будет прикреплен к привода или перекладине.

Чтобы избежать неустойчивой сбой в неограниченном испытаний на простой материал, стальное кольцо было зафиксировано около образца с помощью трех винтов, и сигнал обратной связи с серво-контроллер мера клип колеи при ring.20 Другие испытания перемещения контролируется.

Линейных дифференциальный трансформатор переменного (LVDT) был использован для измерения скольжения бар (расположен на свободном конце стержня), а также два дополнительных LVDTs измеряется перемещение в загруженных конца. Крекинг-процесса обычной образцов контролировалась с акустической эмиссии (АЭ) методом.

Е. сигналов, генерируемых в лабораторных образцов получены с помощью пьезоэлектрических (ЦТС-5A) преобразователи придает поверхности образца и preamplified перед записью. Система сбора данных состоит из четырех два канала цифровых преобразователей с частотой дискретизации 20 миллионов выборок в секунду на каждый канал (50 наносекунд между двумя последовательными образцов) и 8-бит. Контроллер интерфейса с персональным компьютером через кабель GPIB и AT-GPIB карты. Дигитайзеры были оснащены внутренний триггер, которая была установлена, когда сигнал Е. превысил заданное значение. Эта амплитуда порог должен быть установлен так, чтобы окружающие шумы не вызывает системы. Триггер-аута в первую дигитайзер был раздут из трех других дигитайзеры для приобретения начать одновременно во всех цифровых преобразователей. Одна из спусковых сигналы, было также направлено на приобретение системы loaddisplacement данные коррелируют с Е. истории нагружения.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Внимание было сосредоточено на последствиях прутка диаметром на прочность и отказов (расщепление или вывода). Бонд стресс был оценен в предположении равномерного распределения напряжений по эффективной длине стержня.

Средняя прочность и коэффициент вариации (COV), полученные приведены в таблице 2. На рис. 4, соотношение прочность бетона на сжатие и прочность по сравнению с прутка диаметром сообщается (сплошная линия), а также некоторые результаты, полученные в literature.4-5

Эксперименты показали, что ГТК экспонатов очень высокой прочности в связи с ожидаемыми значениями для обычного бетона. Можно отметить, что Есть небольшие различия с точки зрения силы между твердыми незамкнутыми и армированных волокном образцов с высокой степенью защиты "размер эффекта" в первом случае и незначительное зависимости от размера второго один. Конфайнмента производит обратный эффект, то есть прочность связи возрастает с диаметром в соответствии с результатами найти другие authors.6 волокна, похоже, негативно сказывается на прочность, как показано на рис. 4.

Рисунок 5 показывает сравнение между типичными stressdisplacement связи (скольжение бар на свободном конце) кривые для образцов с различным диаметром бар, в случае: (а) простой materialunconfined испытаний, (б) простой материально-только тесты, а также ( с) армированных волокном материально-неограниченном испытаний.

Три группы тестов показали различное поведение нагрузки перемещения. В первом случае, просто материал неограниченном (а), поведение было очень хрупким, хотя испытания были контролироваться соответствующим обратной signal.20 с внешнего давления (б), полное отделение смягчение кривой нагрузки скольжения был взят в плен . Пластичность, из-за стальных волокон в смеси (с) привело к снижению размера эффект, в частности, результаты не были затронуты прутка диаметром, и после пика отрасли будет записана с помощью перемещения привода (инсульт) в качестве сигнала обратной связи.

Это различие в поведении в связи напряжений по сравнению с перемещением кривой отражают различные виды недостаточности (рис. 6).

Действительно, неограниченный образцов показал расщепления неудачи связаны с обрыва, с дробления конкретных ключей (рис. 6 (а)). Даже при наличии внешнего давления, что позволяет после пика поведения, которым необходимо следовать, расщепление трещины не могут быть полностью предотвратить (рис. 6 (б)). При добавлении волокна в смесь, хотя разделение трещины развивались (рис. 6 (с)), полное отделение смягчение кривой нагрузки скольжение было записано.

Экспериментальные данные показывают, что количество трещин возрастает с увеличением диаметра бар. Незамкнутыми и fiberreinforced образцов показал две трещины в диаметре 0,47 дюйма (12 мм) и два и три трещины для больших диаметров. Ограниченная образцов развитых два или три трещины для диаметра 0,47 дюйма (12 мм), три трещины для диаметра 0,71 дюйма (18 мм), а три или четыре трещины для диаметра 0,94 дюйма (24 мм).

На рисунке 7 показано число АЭ событий и нагрузки в зависимости от времени незамкнутыми и только образцы (прутка диаметром 0,71 дюйма [18mm]). В обоих случаях кривые три филиала: в первой отрасли, химической адгезией фаз, некоторые события были записаны. Лишь во второй крутой отрасли, конкретные ключи начали давить. В третьей ветки, большое количество событий позволяет предположить, что бар вывода произошло.

Переход между различными режимами наблюдается при различных уровнях напряжения для замкнутых и неограниченных образцов (см. рис. 7). В частности, вторая ветвь начинается при более низких напряжений для ограниченных образцов, в то время вывода процесс начинается при более низких напряжений для неограниченных образцах.

ОБСУЖДЕНИЕ

Некоторые researchers3-8 исследовали прочность связи в ГТК рассматривает вывода испытаний на одном баре в соответствии с КСР / RILEM/FIB21 метод испытаний или аналогичное оборудование, или рассматривает различные формы образцов (то есть, стены) для оценки так называемых "сверху эффект бара".

Учитывая первый тип тестирования, разброс экспериментальных результатов необходимо, с различиями между прочности стали к NVC и SCC в диапазоне от 0 до 70%.

Тем не менее, некоторыми авторами, которые исследовали микроструктуру цементного Matrix3, 4 и ITZ к выводу, что повышенная прочность связи в ГТК связано с более равномерным ITZ и плотнее цемента.

Экспериментальные данные подтверждают эти наблюдения, показывающие очень высокие прочность по отношению к типичные результаты, полученные для NVC. На рис. 4, результаты по сравнению с другими тестами на NVC и SCC4-5 (как равнина или fiberreinforced) с точки зрения соотношения прочность бетона на сжатие и прочность по сравнению с диаметром бар.

NVC выставлены соотношение обычно ниже, чем 0,4, тогда как результаты, полученные на ГТК, как и данные других авторов показали, что, даже без заключения, соотношение между прочность и прочность на сжатие находится в диапазоне между 0,3 и 0,6. Конфайнмента модифицирует связи в зависимости от диаметра: увеличение прочности связи с баром диаметров. Такая же тенденция для образцов без заключения наблюдается Лоррена и Daoud6; они пришли к выводу, что прочность стали нечувствительны к прутка диаметром в случае вывода провал.

При добавлении волокон, связь ухудшается (значения прочности / сжатие соотношение сил примерно 0,4). Кажется, что волокна привести к менее плотной матрицы и, как следствие, к снижению прочности, почти постоянная бар диаметре. Другие authors4 также сообщил, хорошие показатели в армированных волокном SCC с ограниченным количеством волокон (примерно 0,37% от общего объема). Это говорит о том, что использование волокна еще требует расследования, а также из-за ограниченных результатов, имеющихся в литературе, не окончательный вывод можно сделать. В любом случае, волокон улучшить после пика поведение, которое характеризуется постепенным отрасли размягчения. Сравнение между типичными связи стресс-смещение кривых (рис. 8), три вида считается тест, который показывает, внешнее давление, существенно изменяет поведение связи как с точки зрения прочности и пластичности, а кажется, что волокна сильно влияют только на пост- пик поведения и мало влияют на прочность.

Теоретическое моделирование

Предельный анализ модели

Некоторые ограничения анализа models11-16 были предложены для прогнозирования потенциала краткое крепления подвергаются вывода нагрузки и описать картину расщепления трещин.

Эти модели обобщают упругой трещины axialsymmetric модели представлен Tepfers, 14 с учетом трещины сплоченности, номер крэк, двумерных характер поля напряжений в области перехода между трещинами основных и плотным кольцом, а также благоприятное влияние внешнего давления (как это происходит вблизи прямой поддержки).

Если трещины сплоченности считается, кинематики и количество трещин должны быть определены, поскольку трещины шириной правящей параметр любого сплоченного права. В результате, статически допустимых подход несовместим с необходимой кинематики трещины.

Все модели, разработанные на основе следующих предположений: частичное растрескивание покрытия и идеальной упругости как в наружном кольце и конкретные ключи от расщепления и трещин одноосного критерий неудачи с конечной растяжения, равное отношению между конкретными растяжение ПКТ прочность и модуля упругости E, когда любое внешнее давление, применяется.

Модели, предложенной Росати и Schumm15 позволяет прогнозирования трещины чисел, в то время как в других моделях считать параметр, как априори постоянной.

Поведение диск из упруго-хрупкого материала, имеющих единицу толщины и радиуса Rm, анализируется (рис. 9). Диск с отверстием радиуса Rb, может быть внутренним давлением р Это представляет собой поперечные "кусочек" от якорной стоянки, где пруткового оказывает клин действия на окружающую бетона. Продольной составляющей этой акции остатки прирост вывода сил, а поперечная компонента внешнего давления, радиально к внутренним отверстием. Возникновение трещин происходит тогда, когда максимальное напряжение Бетонный диск считается двухфазной толстостенного цилиндра состоит из внутренней трещины основных фондов (гладкой и смазывают крекинга между Rb и Rc) и неповрежденные упругого покрытия.

Предполагается, что:

* Проблема осесимметричных (погрузка условие на границе бар-растительного покрова и трещины кольцевой плотным кольцом);

* Касательные напряжения равны нулю на трещины интерфейсов;

* Расширение радиальных трещин форме;

* Поля плоскости напряжение возникает;

* Твердого внешнего кольца линейного упругого поведения;

* Трещины сплоченной поведения;

* Критерия разрушения одномерно и

* Толстый баллон подвергается равномерным внутренним давлением.

Чтобы написать условия равновесия, небольшой элемент трещины материала ограничена двумя кругами (радиуса г и т д-р) и два радиальных секций считается (рис. 9 (а)).

Равновесия в окружном направлении дает

где

Равновесия в радиальном направлении

... (2)

где п номер крэк.

Устанавливая

... (3)

и

... (4)

Уравнение (2) приводит к

р (R ^ к югу с ^, п) = е (R ^ к югу с ^) с (R ^ к югу с ^, п) (5)

Уравнение (5) дает значение радиального давления, действующих на пороге между трещинами ядра и внешней плотным кольцом и причины кольцевое напряжение равным КГФ. Это давление складывается из двух частей: первая вклад е (Кс) из-за твердых упругим кольцом, а второе слагаемое е (Rc, п) из-за трещины сплоченной кольцо. Для оценки величины е (Rc), предполагается, что твердые фермы между двумя трещинами передачи давления р от границы бар с интерфейсом надтреснутый-плотным кольцом. Радиального напряжения может быть получена из условия Подставляя это условие в уравнение. (3) (учитывая формулу Тимощенко для напряжений в толстостенных цилиндров под действием внутреннего давления), выражение вклада становится плотным кольцом

... (6)

Чтобы оценить вклад трещины с основной (Rc, п), некоторые соображения по поводу законодательства и учредительных кинематические условия должны быть введены. Линейного упругого поведения предполагается в твердой части между двумя последовательными трещины

Различные сплоченной законы могут быть приняты, такие как линейный или гиперболических законов:

Линейный

... (8)

Гиперболический

... (9)

где со туалет и раскрытия трещины ценностей, бывших в общей ситуации, а второй, когда не сплоченной напряжения передается через трещины ( прямой фи] является максимальный размер, и

...

Что касается трещины кинематики, различных предположений может быть введено окружное удлинение трещины core16, это приводит к ряду соотношений для соотношения между

... (10)

Удлинение

(г) (11)

Пренебрегая северо-запад по отношению к 2

... (12)

На трещины, кольцевые напряжения равна ПКТ, а окружной удлинение определяется упругой деформации (трещины равна нулю)

... (13)

Введя формулу. (12) и (13) в уравнение. (10), в результате

... (14)

Параметр В любом случае, (14). Различные предположения могут быть введены для

1. Постоянной окружной удлинение, при этом каждое волокно учетом упругой деформации, разработанных на отзыв расщепления сплоченной трещин (

2. Линейная окружная удлинения, с каждого волокна на уровне г при условии линейного удлинения

... (16)

это приводит к

... (17)

3. Переменной окружной удлинение, то есть в соответствии с обручем-деформированное "эквивалентного": упругом случае, что соответствует удлинению

... (18)

поэтому значение

... (19)

4. Гиперболических окружной удлинение при каждом слое подчиняется тем же удлинение

... (20)

с

... (21)

Для оценки вклада в радиальном давление (уравнение (5)) из треснувшего основных (уравнение (4)), необходимо знать распределение сплоченной подчеркивает, которая зависит от сплоченной права и кинематические условия .

Количество трещин априорно неизвестны. Таким образом, число п0 (Rc) должна удовлетворять как статическое, так последовательность (положительный сплоченной напряжений меньше, чем ПКТ и равной ПКТ в вершине трещины) и кинематической совместности (позитивное открытие трещины)

... (22)

Таким образом, последовательное радиального давления (уравнение (5)) становится

... (23)

По максимального давления в связи с расширением трещин (apnb (Rc) / ДРК = 0), длина трещины R0c и трещина номер ... оценки их эффективности. Потому что п0 может быть дробным числом, а п трещины число должно быть целое число, следующее целое число ... должны быть приняты для удовлетворения кинематической последовательности. В максимально эффективного давления (...) в связи с расширением трещин ..., эффективного проникновения трещины ... и эффективного удерживающего потенциала ... слоя бетона может быть рассчитан.

Для каждого сплоченной права, Есть четыре решения с точки зрения трещины число, соответствующее четыре кинематических условиях. На рис. 10, диаграммы нормированная радиальная давления, полученные с различных кинематических условий построены для простой неограниченном образца с прутка диаметром 0,71 дюйма (18 мм).

Цифры 11 (а) и (б) показывают, сравнение результатов получено в предположении линейной (рис. 11 (а)) или гиперболической (рис. 11 (б)) сплоченной права, а также четыре различных кинематических условиях, простой неограниченном образца (прутка диаметром 0,71 дюйма [18 мм]).

Какими бы ни были сплоченной права и кинематические условия, радиальные эффективного потенциала ограничиваясь колеблется между 2321 и 3481 фунтов на квадратный дюйм (16 и 24 МПа), критический радиус между 1,77 и 2,20 дюйма (45 и 56 мм), и трещина число между 1 и 7. Для рассматриваемого образца, экспериментально два или три трещин не наблюдалось. С учетом этого параметра, кажется, что гиперболических сплоченной права лучше предсказывает результаты экспериментов. С помощью этого закона, а связи четыре кинематическими условиями,

Рисунок 12 показывает результаты, полученные в предположении гиперболических сплоченной напряжения и постоянного удлинения (кинематическое условие 1), со ссылкой на образцах рассмотрел в экспериментальном исследовании.

Модель показывает, что, отдав внешнего давления на образцы или добавлением стальных волокон в бетонной смеси, радиальное давление существенно возрастает (соответственно почти в три и два раза давление без заключения).

Предсказал трещины число колеблется от одного до трех, с более трещин в ограниченном образцов.

Связь

Для оценки прочности в зависимости от конкретных штрих-давление р, связи стресс-радиальная давления отношения не требуется. Следующее выражение можно предположить,

где ГЦК является прочность на сжатие и

... (25)

где c1 эмпирический коэффициент, ИК-связь индекса, тыс. т представляет собой коэффициент трения, а КТТ является повреждение коэффициент. При увеличении давления р, коэффициент трения приводит к увеличению напряжений сцепления, но в то же время дальнейшее увеличение радиального давления, повреждения разрабатывает и повреждения коэффициент уменьшает напряжение связи.

Уравнения (24) и (25) зависит от сплоченной права и кинематическое условие. По результатам показано на рис. 11, гиперболические сплоченной права и постоянной окружной удлинение предполагаются в данном документе. С помощью уравнения. (3) в (5), последовательное давление р при появлении трещин может быть оценена. Это давление зависит от многих геометрических и механических параметров (Rb, ПКТ, E, Gf, туалет, и [прямой фи]), в том числе внешний радиус Rm.

Трещины число п0, что номер, который удовлетворяет как статическая последовательность (положительный сплоченной напряжений меньше, чем ПКТ и равной ПКТ в вершине трещины) и кинематической совместности (позитивное открытие трещины) предполагается. По максимального давления в связи с расширением трещин Rc, трещины проникновения ..., и соответствующие "фактической" номер крэк п нашли. Как следствие, трещины также оценивается. Вводя эти значения в формулу. (5) и (24), фактическое давление р и связи напряжений а также может быть оценен как функция дистанционного управления. По максимального радиального давления и напряжений в сцеплении в связи с расширением трещин, два значения получаются: ... соответствующее максимальное значение кривой радиального давления, и ... соответствующее максимальное значение кривой напряжение облигаций. , Относящиеся к бетона Rm, Есть три возможные ситуации:

1. ...

2. ...

3. ...

Заменив правильное значение расширения трещины Rc в формуле. (23), максимальное напряжение, связь найдена. Итерационной процедуры, связанные с увеличением шаг за шагом, бетонное перекрытие радиуса Rmaxi применяется для получения максимального напряжения связи в зависимости от конкретного покрытия.

Сравнение предлагаемой модели и экспериментальные результаты представлены на рис. 13. Механических свойств материала предполагается в соответствии с таблицей 1, значения параметра кт составила 1,7 для обычных материалов и 1,5 для волоконно-армированного материала, КТТ и c1 были 0,8 и 0,05, соответственно, независимо от материала. Эти значения были определены наиболее подходящие результаты эксперимента. Коэффициент трения изменения кт в простой и волоконно-армированные волокнами материала, поскольку влияет на межфазной зоны железобетонная. Что касается механических свойств, вышеуказанные параметры изменились для обычного и волоконно-армированного материала, тогда как разница между незамкнутыми и ограничивается простой материал связан только внешнее давление (равный 725 фунтов на квадратный дюйм [5 МПа] во втором случае).

Рис 13 (а) показывает поведение простой материал без какого-либо внешнего давления. В этом случае теоретическая модель хорошо предсказывает предельной нагрузки (коэффициент вариации [COV] из соотношения расчетных и измеренных значений равна 4,86%) и показывает, что для рассматриваемых бетона расщепление возникает ошибка. Только больше конкретных покрова приводит к выводу недостаточности (асимптотики), связанные с облигационным численностью приблизительно 5801 фунтов на квадратный дюйм (40 МПа). Рассматривая внешнего давления, то же асимптотическое значение достигается при меньших бетона. В этом случае модель предсказывает, а экспериментальные результаты только меньшего диаметра (COV рассматривать только малых диаметров равна 3,55%, а с учетом всех диаметров равна 16,18%), а для fiberreinforced материала [COV равна 8,40%]).

Для волоконно-армированные образцы материала, "асимптотического значения (то есть вывода напряжения) ниже (примерно 4351 фунтов на квадратный дюйм [30 МПа]) и связанные с более ограниченным бетона, чем в гладких образцах. Это подтверждает, что в простой образец прочности связей не может быть достигнуто с ограниченными покрытия или без заключения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Экспериментальное исследование было проведено для изучения связи между деформированными баров и ГТК через вывода испытания на коротких цилиндрических креплений. Экспериментальных и теоретических анализ привел к следующим выводам.

По данным этого исследования, прочность самостоятельно конкретные консолидации оказалась выше, чем обычный бетон прочность. Кроме того, бетона, 4.5D, где D является прутка диаметром, не было достаточным для предотвращения расщепления провал. В самом деле, даже если "подходящие" сигнал обратной связи была использована для контроля вывода экспериментов, испытаний неограниченном всегда были связаны с нестабильными провал расщепления. Испытания показали значительное влияние на размер прочности: чем меньше диаметр бар проявляли высокую прочность, чем один большой. Например, прочность на 0,47 дюйма (12 мм), бар диаметром приблизительно 20% выше, чем 0,94 дюйма (24 мм) прутка диаметром. Вводя заключения, вывода неудачи (она связана с повышенной прочностью связи) был обнаружен, но расщепления трещины были все еще присутствует. Волокна, которые улучшают трещиностойкости и поглощению энергии из бетона, предотвратить хрупкого разрушения, хотя и незначительное снижение прочности не обнаружено.

Модель, представленная в данной работе, согласуются с экспериментальными данными. В частности, модель предсказывает, что расщепление / вывода провал перехода достигается при различных бетона в зависимости от заключения и содержание волокна. Для неограниченных образцов, модель предсказывает провал вывода для бетона примерно 9D, в то время как покрытие примерно 4D и 4.4D было необходимо для получения вывода провалом для замкнутых и армированных волокном образцов, соответственно. Хотя результаты тестирования были связаны с рассмотрел заключения и содержания волокон, данные указывают на общую тенденцию к прочности для ГТК и важность рассматриваемых факторов.

Авторы

Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку итальянского министерства высшего образования и научных исследований. Особая благодарность JF Labuz за полезные обсуждения и предложения.

Нотация

D = прутка диаметром

E = модуль упругости

F ^ югу куб.см = конкретные кубических прочность на сжатие

F ^ югу кд = конкретные кубический дизайн прочность на сжатие

F ^ югу карат = конкретные прочности на растяжение

G ^ югу F = энергия разрушения

N = номер крэк

р = внутреннее давление диск

R ^ подпункта б = радиус отверстия в бетоне диск = D / 2

R ^ к югу с = радиус внутренней трещины основных

R ^ югу м = радиус конкретного диска

W = трещины

W ^ югу с = трещины значение, когда нет сплоченного напряжения передается через трещины

Ссылки

1. ACI Комитет 309 "Руководство для консолидации бетона (ACI 309R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 36 с.

2. Окамура, H., и Ouchi, М., "Self-бетон", журнал перспективных Дорожное строительство, В. 1. № 1, апрель 2003, с. 5-15.

3. Collepardi, M.; Borsoi, A.; Collepardi, S.; и Troli Р., прочность, усадка и ползучесть ГТК и Измельчитель бетона, "Известия SCC2005 конференции, Центр перспективных материалов на основе цемента, Северо-западный университет, Эванстон , IL, 2005, с. 911-920.

4. Zhu, W.; Sonebi, M.; и Бартош PJM ", Бонд и межфазного приличия подкрепления в Self-бетон", материалов и конструкций, V. 37, август-сентябрь 2004, с. 442-448.

5. Хаят, KH; Манай, К. и Trudel, A., "in-situ Механические свойства стеновых элементов ролях Использование Self-Консолидация Бетон", ACI журнал Материалы, В. 94, № 6, ноябрь-декабрь 1997, с. 491-500.

6. Лоррена, М., Дауд, A., "Бонд в Self-бетон," Известия RILEM Международный симпозиум по Бонд в бетонных От исследований к стандартам ", Будапешт, Венгрия, 2002, с. 529-536.

7. Чан, Ю.; Chen, Ю. и Лю, Ю., "Развитие прочности арматурной стали в Self-Консолидация Бетон", ACI Структурные Journal, В. 100, № 4, июль-август 2003, с. 490-498.

8. де Алмейда Фильо, FM; де Nardin, S.; и де-Эль-Cresce Дебс, ALH, "Оценка прочности самоуправления бетона в Выдвижной испытаний," Известия SCC2005 конференции, Центр перспективных материалов на основе цемента, Северо-западный университет, Эванстон, IL, 2005.

9. Domone, PL, "Обзор закаленная механические свойства Self-бетон", цементных и бетонных композитов, V. 29, 2007, с. 1-12.

10. КСР бюллетень ", в том числе облигаций моделирования Выдвижной и разделение провал", КСР Целевая группа 4 / 2, глава 1, П. Г. Гамбарова, Г. Plizzari, ГП Росати, и Г. Руссо, V. 10, 2000, 102 с.

11. Reinhardt, HW, и Ван-дер-Вин, C., "Расщепление Неспособность деформационные размягчения материала за счет облигаций подчеркивает, что" Применение механики разрушения железобетонных, Турин, Италия, А. Carpinteri, под ред. Elsevier прикладных наук, 1991, с. 333-346.

12. Ван-дер-Вин, C., "Криогенные Бонд Стресс-Слип отношений", кандидатская диссертация, Технологический университет Делфта, Делфт, Нидерланды, 1990, 111 с.

13. Noghabai, К., "Расщепление бетона в зоне Анкерные деформированных бары", кандидатская диссертация, Tekniska Hogskolan я Лулео технологический университет, 1995, 131 с.

14. Tepfers Р., растрескивание бетона Наряду якоре деформированных арматура, "Журнал конкретных исследований, V. 31, № 106, 1979, с. 3-12.

15. Росати Г. П., Шумм, C., "Моделирование местных адвокатов к бетона Бонда в RC Beam," Бонд в бетоне, КСР Международная конференция, Рига, Латвия, V. 12, 1992, с. 1-8.

16. Cappellini, L., "Сулла Capacit

17. Biolzi, L.; Каттанео, S.; и Guerrini, GL, "Разрушение равнины и армированных волокном Высокая прочность раствора Плиты с Е. ЕИКП и мониторинга," Прикладная композитных материалов, V. 7, № 1, 2000, с. 1-12.

18. Каттанео, S., "Клин-Тип Расширение якорь в высокопрочный бетон", ACI Структурные Journal, В. 104, № 2, март-апрель 2007, с. 191-198.

19. Мартини, L.; Росси, P.; Русселя, N., "Реология цементной армированного волокном материалы: классификация и прогнозирования," Известия SCC2008 конференции, Центр перспективных материалов на основе цемента, Chicago, IL, 2008. (CD-ROM)

20. Каттанео, S., и Росати Г., Бонд и разделение в высокопроизводительных волоконно-железобетона, "5 симпозиум по RILEM фибробетона в Лионе, Франция, 2000, с. 567-576.

21. RILEM / КСР / FIB Рекомендация RC 6 ", Бонд тест для Укрепляя Сталь, 2. Пулаут Тесты", 1983, с. 218-220.

Сара Каттанео является доцент Политехнического ди Милано, Milano, Италия. Она получила степень магистра и докторскую степень по структурной инженерии Политехнического ди Милано. Ее исследовательские интересы включают разрушение и повреждение квазихрупкое материалы, определяющие поведение, структурную ответ высокопроизводительных и самостоятельно укрепления бетона и железобетонных связи.

Gianpaolo Росати является профессором Политехнического ди Милано. Он получил степень магистра и докторскую степень по структурной инженерии Политехнического ди Милано. Его исследовательские интересы включают облигации, разрушения и повреждения квазихрупкое материалы, определяющие поведение и реакция конструкции высокопроизводительных и самостоятельно укрепления бетона.