Бонд Поведение арматуры на растяжение упрочнения армированных волокном композиты цемента
Бонд между деформированной арматуры и бетона вызывает значительные растягивающие напряжения, которые приводят к образованию трещин в бетоне из-за слабой и хрупкой природы в напряжении. В отличие от простого бетона, и обычные фибробетона высокопроизводительные армированных волокном композиционных материалов цемент (HPFRCCs) показывают, упрочнения ответ на растяжение и, следовательно, их применение может привести к повышению производительности облигаций. Выдвижной типа испытания в составе различных типов нагрузки проводились с целью изучения влияния деформации размягчения и упрочнения армированных волокном цементные (FRC) композиционных материалов на прочность и ответ связи напряженно-деформированного скольжения арматуры. Результаты испытаний показали, что в силу при условии преодоления волокнами в композитах FRC после раскрытия трещин может эффективно предоставлять после растрескивания растяжение способность бетонной матрице и ширина трещины ограничения, что ведет к повышенной устойчивостью связи. HPFRCC образцов дал лучшие гарантии исполнения с точки зрения прочность и жесткость удержания потенциала, а также борьбы за живучесть способности ..
Ключевые слова: напряжение связи, развитие длины армированных волокном цементных композитов; композитов высокопроизводительных цемента; вывода; деформации.
ВВЕДЕНИЕ
Композитный действий между бетоном и арматурой не может происходить без связи. Таким образом, гарантия исполнения арматурных прутков играет важную роль в поведении железобетонных конструкций при воздействии статических и динамических нагрузок. Недостаточные связи может привести к значительному снижению несущей способности и жесткости конструкции, когда подвергаются монотонной, циклических, или обратить вспять циклического нагружения. Аспекты, касающиеся поведения в связи железобетонных входят силы, развитию длины крепления арматуры, бар сплайсинга и пластичность при монотонной и обратить вспять циклического нагружения.
Связь сопротивление арматуры встроенные в конкретных зависит прежде всего от сопротивления трения и механические блокировки. Химической связи сцепления, если таковые имеются, не удается при очень малых листах. Фрикционной связи обеспечивает первоначальное сопротивление загрузки и последующей погрузкой мобилизует механической блокировки между конкретными и бар ребер. Механическая блокировка приводит к наклонной отношение силы, которые, в свою очередь приведет к поперечных растягивающих напряжений и внутренней наклонной расщепления (облигации) трещин вдоль арматурного проката. Эти трещины, как правило, называют Перейти трещин (Гото 1971) или конической трещины, приведет к сокращению в прочности и, если их ширина стала значительным, чтобы прогрессирующее ухудшение связи. Кроме того, когда эти трещины растяжения расщепления становятся шире и выйти на поверхность бетона, облигаций сопротивление, значительно уменьшится, или полностью утрачен. Для арматуры подвергаются отменил циклического нагружения, открыл наклонных трещин также вызвать значительное ухудшение жесткости и прочности связи из-за наличия пробелов между стальными ребрами и прилегающих бетона (Viwathanatepa и др..
1979). Таким образом, прочность и мощность деформации бетона основных факторов, влияющих на поведение связи ..
Боковые конфайнмента эффективный способ удержать расширения и распространения трещин, что приводит к увеличению сопротивления связи. Относительно большое количество поперечной арматуры Однако необходимо, чтобы предотвратить открытие и распространения расщепления трещин в областях членов / структур, где связь спрос высок, как в пучке колонки суставов оснащенных структур, подвергнутых несбалансированным моменты и закрепление зон предварительно напряженных железобетонных балках. Это ведет к перегрузке подкрепления, и, следовательно, строительство / производство таких регионов, членов становится трудно, дорого и требует тщательного контроля качества.
В последние годы большое внимание уделяется фибробетона или волоконно-армированные цементные (FRC) композиционных материалов, в частности, называют высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композитов (HPFRCCs). На рисунке 1 показаны типичные растяжение напряженно-деформированного ответы традиционных и высокотехнологичные материалы FRC (Нааман 2003), в котором образование трещин растяжения и прочности, соответственно. Ответы два материалов одинаковыми начальными восходящей ветви (0A). После первых трещин, однако, показывает, материальный HPFRCC упрочнения часть (AB) до сравнительно больших деформациях, как правило, выше, чем 0,5% (то есть более двух раз выход штамм типичный бар армирующая), тогда как обычный материал FRC экспонатов быстрого распада силы, как правило, называют strainsoftening. Кроме того, после первого крекинга, многочисленные трещины по всей разработки композитных HPFRC, в отличие от одного локализованного трещины в очередной композитов FRC.
Эта уникальная часть (AB) для HPFRCCs описывает их strainhardening поведения, что приводит к большой прочности материала и их классификации в качестве упрочнения FRC композитов. Сегодня такую же производительность может быть достигнута за счет использования относительно низкий объем фракции волокна по сравнению с более ранними версиями HPFRCCs (от 1,5 до 2%, а не 5 до 9%) за счет надлежащего выбора матричных компонентов и параметры волокна, а также надлежащего перемешивания. .
С учетом их превосходные ответ, использование композиционных материалов strainhardening FRC, скорее всего, существенно повысить связи поведения в железобетонных конструкциях, в частности путем предотвращения расщепления широкой трещины с открытия в случае их возникновения. Множество дополнительных преимуществ могут быть предложены с помощью HPFRC композиционных материалов, в частности, как замена заключения усиление в критических регионах сейсмостойких сооружений (Парра-Монтесинос 2005).
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Бонд неудачи, как правило, из-за хрупкого хрупких растяжение поведения бетона. Заметное улучшение связи можно ожидать заменой обычного бетона с композитного FRC, в частности, один с пределом поведение strainhardening. Экспериментальные программы, описанные здесь основное внимание уделяется оценке стресса связи по сравнению с скольжения ответ деформированных арматуры встроенные в композитных FRC получены на основе прямых испытаний вывода типа. Напряжений связи по сравнению с скольжения отношения взаимодействия между баром и окружающие его матрицы можно считать составной собственности интерфейс. Это дает полное описание связи сопротивление в любой момент скольжения, позволяя тем самым измерения максимального напряжения облигаций ", модуль, среднее напряжение связи в течение определенного скольжения и трением сдвига энергии (вывода работы) до любого скольжения.
Экспериментальная программа
Испытаний и тестирования параметров установки
Общей экспериментальной программы, направленные на оценку связи между арматуры и FRC композитов, описанной в рис. 2. Все вывода образцов состояла из арматурного проката встроенный либо простого бетона (контроль) или FRC призмы с размерностью 150 х 150 х 102 мм [6 х 6 х 4 дюйма] (бар заливки 102 мм [4 дюйма] ). Призматических образцов была поддержана на восемь углов в 50 х 38 х 13 мм [2 х 1,5 х 0,5 дюйма] пластины, как показано на рис. 3. Арматура использоваться (№ 16M и № 25 M [№ 5 и № 8]) была номинальной прочности 420 МПа (60 KSI). Эти бруски с резьбой на концах и привязаны к тестовой системе через орехи, только гайки позиция должна быть изменена для различных условий нагружения. Подробная информация на испытательной установке можно найти в другом месте (Хота и Нааман 1997; Chao 2005; Chao и др.. 2006). Параметры тестирования включены волокна типа, доля объема волокна, длина волокна, а также загрузка типа (рис. 2). Двенадцать серий образцов были испытаны следующие три типа нагрузки: 1) монотонной нагрузки; 2) однонаправленный циклического нагружения (форс-контроль), и 3) полностью отменил циклического нагружения (форс-контроль).
По крайней мере, два образца для каждого параметра в каждой серии были протестированы. Следует отметить, что стали спиральная арматура (ф = 207 МПа [30 KSI]; фу = 317 МПа [46 KSI]) в объемном соотношении 2% были использованы в качестве обычных заключения в одной из серий ..
Важно отметить, что Комитет ACI 408 (2003) показывает, что для достижения представитель напряженное состояние в связи испытания, сжимающей силы должны быть расположены вдали от арматурной стали по меньшей мере на расстоянии примерно равна длине встроенной стали в бетона. Это связано с тем, что обычные вывода испытаний типа связей использованием опорных пластин, при размещении стали на растяжение, сжатие в результате сил на бетон. В большинстве железобетонных членов, однако, как сталь и бетон окружающих подвергаются растяжению. В тестовой системе использовались в этом исследовании, не опорная плита была использована для вывода баров путем, что сводит к минимуму эффект удержания в грузовом направлении. Кроме того, эффект от бетона на сжатие сил по облигациям поведение было сведено к минимуму, сохраняя арматурного проката, кроме сжатого бетона зоны на расстоянии примерно равна длине встроенной панели (102 мм [4 дюйма] см. рис. 3) . Кроме того, поскольку малые существуют пробелы между образцом и на испытательной установке, ни боковой контакт (таким образом, нет родов) произошло даже тогда, когда трещины развивались.
Это было верно для всех фибробетона образцов. Тем не менее, для контроля простой конкретных образцов, который не имеет поперечное армирование, некоторые заключения развитых когда-то очень широкой трещины образуются в результате расщепления конкретные ..
Слип данные были записаны с помощью пары линейных дифференциальных трансформаторов переменной (LVDTs), а нагрузку контролируется через динамометр. Из баров себя упруго и заливки длина коротких (102 мм [4 дюйма]), скольжения значений выгружаются и загружаются бар концы не существенно отличаются друг от друга, чтобы запретить упругих деформаций вне встроенные части проигнорированы (около 0,1 мм [0,004 дюйма] для типичного максимальной нагрузке). Таким образом, измеренные скольжения считался представляют собой средние местные скольжения в середине встроенных длина с достаточной точностью. Средняя нагрузка связь между арматурного проката и окружающие
где Р приложенной нагрузки (кН); L является заливки длина (102 мм [4 дюйма]) и ППС панели по периметру, равный
FRC композитного материала, свойства
Состава матрицы и средней прочности при сжатии для композитов FRC, используемые в данном исследовании приведены в таблице 1. Обратите внимание, что помимо волокон в объемных долях между 1 и 2% на цементных матриц не оказывает существенного влияния матрицы прочность на сжатие. Прочность на сжатие показано среднее сжатие всех образцах, изготовленных с определенной смесью, в том числе и простого бетона и FRC композитов. Пять типов волокон были использованы, в частности, ультра-полиэтилена с высокой молекулярной массой (ОМЗ-PE) волокна, поливинилового спирта (ПВС) волокно (PVA и PVA 13 K-II), крючковатым волокон стали и скрученные полигональных волокон стали. Таблица 2 суммирует свойства волокна. Витой волокна сталь витая ребер, которые создают очень эффективные механической прочности по всей длине волокна. В отличие от обычных волокон стали, когда, находясь вытащил из цементной матрицы, витая волокон стали могут поддерживать высокий уровень сопротивления до скользит представляющих 70 до 80% вложенной длины (Sujivorakul 2002).
Результаты прямых испытаний напряженности на 560 мм (22 дюймов) собаки кость форме образцов 25 х 50 мм (1 х 2 дюйма) сечения по 200 мм (8 дюймов) расстояние между метками (рис. 4 (а)) дали типичных деформационных кривых на рис. 4 (б) для FRC композитов. Как можно видеть, образец 2% объемной доли волокон витой стали выставлены растяжение поведение упрочнения примерно до 0,6% деформации с пиком тесном силы 11,7 МПа (1,7 KSI), которая в свою очередь, привело к образованию многочисленные трещины, как показано на рисунке 4 (г). Рисунке 4 (б) показывает, что с той же объемной доли волокна (2%), композита с крючковатым волокон стали выставлены растяжение ответ упрочнения составляет всего 0,2% деформации. После затухания напряжений было постепенным, и композитных FRC сохранить около 50% от максимального прочности при растяжении напряжение до 1%. FRC композитов с ОМЗ-PE волокон выставлены поведения аналогичных тому, с крючковатым волокон стали, но с более плато упрочнения, а FRC композитов с волокнами PVA показали низкий предел прочности на разрыв и деформации потенциала (рис.
4 (с)). Напряжение испытания композитов FRC с 1% волокна по объему не систематически проводится по этой программе. Ограниченная ранее исследования показали, однако, растяжение ответ смягчение композитов с 1% объемной доли либо ОМЗ-PE, PVA или подключили волокон стали, а упрочнения поведение наблюдается в композитах с 1% объемной доли волокон витой стали ( Sujivorakul 2002) ..
Результаты экспериментальных ПРОГРАММА
Прежде чем описывать результаты экспериментальной программы, в деталях, краткое обсуждение связи механизмов, разработанных арматуры встроенные в упрочнения FRC композитов является оправданным.
Наблюдаемые связи механизм арматуры встроенные в HPFRC композитных материалов
Как уже упоминалось ранее, имея сил индуцированных механической блокировкой между деформированными арматурного проката и окружающих конкретных часто приводят к наклонной трещины в бетонной матрице. При дальнейшем напряжение, эти внутренние наклонной трещины становится все шире и больше распространяется, что приводит к большим остаточным скольжения. Если нет поперечной арматуры присутствует, растяжение круговой стресса, вызванного радиальной составляющей силы отношение может привести к образованию трещин расщепления и в конечном счете разрушения сцепления (см. рис. 5 (а)). Если значительное поперечной арматуры настоящее время, однако, распространение и расширение этих трещин можно управлять. В этом случае, деградация прочность и жесткость, будет главным образом вызвано конкретными дробления на палец бар и поперечных ребер с конкретной между ребрами, хотя разделение отказ типа может в конечном итоге все же происходят. Подробное описание механизма связи сопротивление только железобетонные под монотонный и циклического нагружения можно найти в другом месте (Orangun и др..
1977; Viawathanatepa и др.. 1979; Eligehausen и др.. 1983) ..
В композициях HPFRC, волокна устранения эффекта помогает контролировать раскрытие трещины и распространения, тем самым увеличивая прочность. После первоначального растрескивания и увеличение нагрузки на выводе-бар, радиальное сжатие, оказываемое на бетоне бар ребер перераспределяется на всю матрицу из-за наличия волокон. Несколько отличной форме трещин на данном этапе; упрочнения характеристики управления FRC расширение этих трещин нет (или мало) ухудшение прочности (рис. 5 (б)). В общем, все остальное же было отмечено, что образцы с несколькими крекинга выставка высших связи сопротивления. Это связано с тем, что происходит перераспределение напряжения и более чем один раздел трещины участвует в сопротивлении на растяжение напряжений, отношение сил (см. рис. 5 (с)). При дальнейшем скольжения, после первоначального вывода волокон, продольных трещин вдоль стержня оси разработки, это примерно соответствует времени, когда максимальная прочность достигается.
Дальнейшее расширение и распространение внутренней наклонной трещины связи и продольные трещины мешают волокон. Если волокна могут эффективно преодолеть продольных трещин без чрезмерного открытия матрицы вокруг бара ребер в конечном счете будет раздавлена увеличения бар скольжения. Таким образом, использование упрочнения композитных FRC приведет к повышению напряжений в сцеплении на данном скольжения как в восходящей и нисходящей ветвей кривой связи стресс-скольжения (рис. 5 (г)) ..
Монотонные загрузки
6 и 7 показывают типичную монотонной среднем связи стресс-против скольжения ответы баров встроенных в образцах с различных волокон в 1 и 2% по объему часть (только образцы с 76 МПа (11 KSI) матрицы прочность на сжатие приведены), соответственно. Рис 6 (б) показывает, увеличенный часть рис. 6 (а), до 5 мм (0,2 дюйма) скольжения, чтобы четко выделить восходящей ветви. Кроме того, вывода ответов наблюдается в барах встроенные в простой бетоне и в конкретных призму ограничена спиральной арматуры приведены в те же цифры для сравнения. Напряжение связи (в среднем два идентичных образцов) при максимальной нагрузке (прочности) для всех образцов, испытанных в этом исследовании приведены в таблице 3. Контрольного образца, без подкрепления, показал низкую прочность (1,5 МПа [0,22 KSI]), и хрупкое поведение после расщепления трещины образуются при скольжении примерно 0,3 мм (0,012 дюйма).
На долю волокна объеме 1%, все испытания образцов показали улучшение вывода ответа по сравнению с контролем образца. Под монотонный погрузки, образцы с ОМЗ-PE волокна демонстрировали высокие прочность (10,1 МПа [1,45 KSI]), в то время как образцы с PVA 13 волокон показал низкий прочности (5 МПа [0,73 KSI]). Образцы, либо с другими видами волокон или 2% объемных отношение спиральная арматура в целом достиг примерно то же самое напряжение связи пика (приблизительно 7,5 МПа [1,1 KSI]). С спиральная арматура, однако, значительный ущерб с точки зрения конкретных отслаивание и конические разрушения произошли сразу после пиковых нагрузок (см. рис. 8 (б)).
Когда доля волокна объем был низким (1%), роль, которую сыграли волокна длиной более заметным, как это наблюдается от образцов с квадратным витой волокон стали (20 и 30 мм [0,8 и 1,2 дюйма] длинные, с таким же диаметре). Это может быть объяснено волоконно-F укрепления индекса, который определяется следующим образом (Нааман и Reinhardt 1996)
F =
где
Если арматурного проката вырывается из матрицы, трещин необходимо открыть для панели для перемещения. Как следствие, больше волокна обеспечивает более преодоление сопротивления за счет встроенных больше длина, тем самым увеличивая прочность бар связи. Для коротких волокон, однако, этот недостаток может быть компенсирован за счет увеличения объема волокна до 2%.
Следует отметить, что с той же объемной доли волокна, число ОМЗ-PE волокон в единице объема композитных примерно в 50 раз, что скрученных волокон стали. Такое большое количество ОМЗ-PE волокна могут более эффективно препятствовать продление и расширение трещин, что приводит к несколько мелких трещин и лучше характеристики связи, даже при низкой фракции объема волокна. Тем не менее, она может быть показана через уравнение. (2), витая волокон стали уделять преодолению эффективностью, чем ОМЗ-PE волокон. Предполагая, что же объемной доли волокна (1%), рассчитанные волокна укрепления индекс 930 и 630 для витой стали и ОМЗ-PE волокон, соответственно (основанные на предыдущих исследованиях: МПа [0,09 KSI] [Li и др.. 1996]). Это объясняет более высокую производительность по витой образцов волокна стали, несмотря на меньшее количество волокна по сравнению с ОМЗ-PE образцов волокна.
Под монотонный загрузки, никаких существенных улучшений в баре прочность наблюдается, когда доля волокна объем был увеличен с 1 до 2% для крючковатым волокна стали и ОМЗ-PE волокна образцов (см. рис. 6 и 7). С другой стороны, пик бар напряжение связи значительно увеличилось вдвое количество скрученных волокон стали, от 1 до 2% от общего объема. Это увеличение прочности составляет примерно 60% за квадратный искореженной стали волокна образцов и 40% для прямоугольных витой образцов волокна стали. Образцов с квадратным витой волокон стали (20 мм [0,8 дюйма] в длину) демонстрировали высокий стресс бар связи (11,3 МПа [1,64 KSI]). Считается, что превосходные свойства связи скрученных волокон стали ответственны за это улучшение. Следует отметить, что при той же геометрии образца, пик прочность в 9,6 МПа (1,4 КСИ) было сообщено на арматурный прокат встроенные в стойлового содержания скота, проникли фибробетона (SIFCON) с 9,7% объемной доли волокон крючковатым стали (Хота и Нааман 1997).
По сравнению с образцами с 2% в объемном соотношении спиральной арматуры, образцы с 2% объемной доли волокон квадратных витой стали показали 50% больше прочности. В целом, повышение волокна размере от 1 до 2% привело к уменьшению ширины трещин и повреждений в целом квитанции, а также использование растяжение упрочнения композиционных FRC (то есть, ОМЗ-PE или витой образцов волокна стали; см. Рис. 4 (б)) приводит к лучшему бар исполнения контракта ..
Другие замечания
FRC композитных образцов с матрицей сжимающих сильных сторон 41 и 52 МПа (6 и 7,5 КСИ) показали, что подобное поведение (то есть, форма кривой связи стресса против скольжения), а образцы с 76 МПа (11 КСИ) прочность на сжатие. Типичные связи стресс-скольжения ответы образцов с 52 МПа (7,5 KSI) матрицы силы приведены на рис. 9. Следует отметить, что для образцов с PVA K-II волокон, было резкое уменьшение прочности из-за образования трещин широкий расщепления (рис. 8 (F)). Эта потеря прочности последовало небольшое увеличение силы из-за поворота образца вокруг этой трещины, что привело к замок из бара. Было также отмечено, что из-за более слабой матрице прочность на растяжение, образцы с 52 МПа (7,5 KSI) матрицы показал еще несколько растрескиванию, чем образцы с 76 МПа (11 КСИ) матрицы, которая, в свою очередь привело к увеличению сопротивления связи. Дальнейшее снижение в матрице силы привело к уменьшению прочности даже несколько крекинга образуется, как это наблюдается в образцах с 41 МПа (6 KSI) матрицы силы ..
Образцы с № 16M (№ 5) баров выставлены подобные ответы, как образцы с № 25M (№ 8) баров. Трещины были гораздо меньше в меньших образцов бар, однако. Кроме того, как показано в Таблице 4, пик напряжения коэффициент связи между Нету 16M и № 25M (№ 5 и № 8) бар образцов примерно равна обратной их диаметру, независимо от типа волокна. Эта тенденция, в соответствии с длиной ACI развития выражение (ACI 318-08, уравнение. (12-1) [ACI Комитет 318 2008]).
ACI Комитет 408 (2003) предположил, что прочность связи, как правило, пропорционально Ь?? 1 / 4 для баров без поперечного удержания подкрепления. В общем, это соотношение представляется разумным для элементов FRC без поперечной арматуры на основе наблюдений с этого исследования (Chao 2005). Дальнейшие экспериментальные работы, однако, необходимые для достижения определенного заключения в этом отношении.
Крекинг моделей
Рисунок 8 показывает крекинга моделей для отдельных образцов после испытания. Контроль образцов выставлены сильное растрескивание и расщепление, а 2% спирально армированных образцов выставлены трещин и конические разрушения. В отличие от образцов с ОМЗ-PE и скрученных волокон стали (рис. 8 (г) и (е)) показали заметный ущерб терпимости и сохранить свою целостность на протяжении всего испытания из-за устранения эффекта волокна, которые помешали трещин от открытия широко. Образца с PVA K-II волокон, с другой стороны, наблюдалось хрупкого разрушения связей, как показано на рис. 8 (е). Следует отметить, что только трещин, видимых невооруженным глазом были отмечены.
Однонаправленная циклического нагружения
Однонаправленная, форс-контролируемые испытания циклической загрузки проводились расследования прочность и жесткость, сохранение потенциала арматуры встроенные в композиционных FRC. Применяется истории нагружения, как показано на рис. 10 (а), была основана на монотонный ответ связи стресс-скольжения, которые можно рассматривать конверт ответ на этот вид нагрузки (Balaguru и др.. 1996). Применение циклического нагружения обычно приводит к увеличению остаточного скольжения с ростом числа циклов. Это происходит потому, арматурного проката лица более поврежденных матрицы и постепенно более широких и глубоких трещин. Волокна или стальной спиралью заключения задержки этого процесса.
Типичные результаты однонаправленной силы контролируемых циклических испытаний приведены на рис. 11. Легкий шум в ответах было обусловлено ограничениями в контрольно-измерительную аппаратуру. Как можно видеть, гарантия исполнения образца усилена с обычными укрепление спирали ( примерно на 40% меньше. Связь жесткости спирально армированных образца заметно деградировали после 10 циклов, а хорошее сохранение жесткости связи было отмечено на срок до 25 циклов HPFRCC образцов (как ОМЗ-PE и скрученные образцов волокна стали). Тяжелая отслаивание и трещиноватости конкретных вклад в нижней исполнения контракта образцов со спиральной арматуры. Для образцов с витыми волокон стали, остаточного скольжения лишь около 0,4 мм (0,016 дюйма) после 25 циклов нагружения.
Полностью отменил циклического нагружения
Бонд ухудшение обычно происходит в арматурных прутков конкретных членов, когда подвергаются полному устранению циклического нагружения, даже тогда, когда значительное укрепление заключении присутствует (Viawathanatepa и др.. 1979). Это связано с конкретными дробления и образования трещин расщепления, происходящих с высокой несущей напряжения на ребрах арматуры. Примеры арматуры подвергаются этому типу загрузки можно найти в пучке колонки суставы подвергаются сейсмических нагрузок. Полностью отменил циклического нагружения (форс-контролем; см. рис. 10 (б)) были использованы для имитации этой ситуации. Следует отметить, что в то время как испытание, проведенное в данной работе могут быть использованы для оценки производительности в связи обратной циклической нагрузки, он не является реальным поведением арматурных прутков в пучке колонки совместного при перемещении откат, где неупругих деформаций бар и сжатия и напряжение сил в связи окажет существенного влияния гарантией исполнения контракта.
Типичные гистерезиса связи стресс-скольжения ответы на рис. 12 и ключевые результаты испытаний приведены в таблице 5. Как видно из рис. 12 (а) контрольных образцов выставлены серьезной деградации в связи напряжений и жесткости только после нескольких циклов. Циклическое поведение было значительно улучшено за счет использования спиральной арматуры, как показано на рис. 12 (б). Образцы с 2% ОМЗ-PE волокна (рис. 12 (с)) показали никакой деградации в любой стресс облигации или жесткости, а также незначительные остаточные скольжения (менее 0,6 мм [0,024 дюйма]) в обоих направлениях загрузки, когда применяется средняя спрос связи упор был менее 80% от максимального монотонной прочность. Средняя нагрузка связи максимум достигается в образцах с 2% квадратных витой волокон стали (20 мм [0,8 дюйма] в длину) был самым высоким среди всех исследованных образцов. Эта серия испытаний показали незначительное жесткость и прочность деградации, когда спрос напряжение связи достиг 90% от монотонной прочность, с остаточной скольжения около 0,6 мм (0,024 дюйма). Из рис. 12 (а) (г), то можно увидеть, что образцы с витыми волокна стали в целом более устойчивой циклов при более высоких уровнях стресса, чем другие образцы перед силой разрушения.
Еще одна серия образцов с квадратной стальной витой волокон была протестирована под силу управлением, полностью отменено, низкочастотный, высокой амплитуды испытания на усталость. Обратном циклов нагружения до напряжения целевой связь уровня, равного приблизительно 90% от максимального монотонной прочность (9,3 МПа [1,35 KSI]) были применены. Как видно на рис. 12 (е), данный образец, с 2% объемной доли волокна, сумел сохранить 26 циклов без заметного затухания жесткости. Было также отмечено, что в целом по полному устранению циклического нагружения, увеличивая содержание волокон от 1 до 2% по объему значительно повысило максимальный прочность, устойчивых циклов нагружения, а также совокупным рассеянной энергии при одновременном снижении остаточного скольжения и трещины.
Начальника поведение, наблюдаемое в арматура встроенные в упрочнения FRC композитов, по сравнению с типичными полимерных волокон, таких как волокна PVA, используемых в данной работе или спиральная арматура, можно объяснить следующим образом. В конкретных членов ограничена поперечной арматуры, такие как спираль или прямоугольные обручи, минимальное боковое расширение требуется (что приводит к растрескиванию) в цементной матрицы до поперечной арматуры вступает в силу в предоставлении заключения. Аналогичная ситуация возникает в FRC композитов с волокнами относительно низкий модуль упругости (по сравнению со сталью), такие как волокна PVA, их прочность на растяжение, не будет использоваться до сколько-нибудь заметного уровня деформации и трещины достигается в цементной матрицы. Эти первые трещины могут уменьшить связи вклад от трения и механическая блокировка, особенно при обратном циклического нагружения. С другой стороны, трещины преодоление сопротивления стальных волокон, таких, как крючковатый или витой волокон стали, может быть активирована гораздо раньше, чем у полимерных волокон за счет повышения упругости и модулем связи стальных волокон, что делает FRC композитов со стальными волокон более эффективными для контроля роста трещины и energydissipation на ранних стадиях загрузки ..
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Связь поведение арматуры встроенных в различные типы композитов FRC экспериментальное исследование. Оба упрочнения (или высокой производительности) fiberreinforced цементных композитов (HPFRCCs) и деформации размягчения FRC композитов были оценены. Опытные образцы состояли из арматурного проката встроенные в цементной композитных призму подвергается монотонной, однонаправленные циклические или обратить вспять циклического нагружения. Следующие выводы можно сделать из результатов этого исследования:
1. Заключения и переходные эффекты от волокон в композитах FRC после раскрытия трещин может эффективно ограничивать трещины, что ведет к повышенной устойчивостью связи арматурных прутков, заключенный в этих композитов, по сравнению с простой конкретной матрицы. Образцы использования растяжение strainhardening FRC композитов (или HPFRCCs) привело к лучшим связь эффективности с точки зрения прочность и жесткость удержания потенциала, а также борьбы за живучесть способности.
2. Прочность в образцах HPFRCC подвергаются монотонной нагрузка выше, чем 1,5 раза больше, спирально армированных образцов. Таким образом, с тем же количеством арматуры (объемная доля), волокон в HPFRCCs более эффективны, чем обычные поперечной арматуры для повышения прочности, а также для контроля трещин.
3. Бонд производительность образцов с обычными укрепление спирали ( Уровня напряжений сцепления достигнутое меньше (около 60%, что из 2% образцов содержание волокон) и остаточной скольжения, в пять раз больше при том же уровне напряжения. Число циклов нагружения, что HPFRCC образцов устойчивым без ухудшения связей жесткости примерно в три раза больше, спирально-армированных образцов. Откола и трещиноватости конкретных вклад в нижней исполнения контракта образцов с спиралей.
4. Бонд исполнение арматуры по полному устранению циклического нагружения может быть существенно повышена с помощью HPFRCC материалов. Накопительное энергия, рассеиваемая образца HPFRCC составляла примерно 22 раз выше, чем простой конкретный образец и 2,5 раза больше, спирально-армированных образца ( HPFRCC образцы выдержали напряжение связи около 10 МПа (1,45 KSI) по сравнению с 20 полностью отменил циклов нагружения (№ 25M [№ 8] бар), в то время переживает относительно небольшой остаточной скольжения, трещины, а общий ущерб.
5. Результаты испытаний показывают, что применение HPFRCCs можно в значительной степени уменьшить развития длина деформированного баров в железобетонных членов.
Авторы
Исследования, описанные здесь был организован при поддержке Национального научного фонда по гранту № 0408623 CMS. Мнения, выраженные в данном документе, являются мнениями авторов и не обязательно отражают точку зрения авторов.
Ссылки
ACI Комитет 318, 2008, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 473 с.
ACI Комитет 408, 2003, "Бонд и развитию прямых арматуры при растяжении (ACI 408R-03)," Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 49 с.
Balaguru, P.; Гамбарова, П.; Росати, ГП и Шумм, CE, 1996, "Бонд из арматуры и предварительного напряжения сухожилия в HPFRCC матриц", высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композиты 2, Труды Второй Международный семинар RILEM , с. 349-381.
Чао, S.-H., 2005, "Бонд Характеристика арматуры и предварительного напряжения пряди в высокопроизводительных армированного волокном Цементные композиты под монотонным и циклическом нагружении", кандидатскую диссертацию, Мичиганский университет, Ann Arbor, MI, 475 с.
Чао, S.-H.; Нааман, АЕ и Парра-Монтесинос, ГДж, 2006, "Бонд Поведение пряди уложенные в армированных волокном Цементные композиты," PCI Journal, V. 51, № 6, ноябрь-декабрь , с. 56-71.
Eligehausen, R.; Попов, Е. П. и Бертеро В.В., 1983, "Локальные Бонд Стресс-Слип Отношения деформированных бары В Обобщенные возбуждения", доклад № UCB/EERC-83/23, сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр, Университет штата Калифорния Беркли, Беркли, Калифорния, октябрь
Перейти к Ю., 1971 ", трещин в бетоне вокруг деформированных Напряженность бары," ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 68, № 4, апрель, с. 244-251.
Хота, SR, Нааман, AE, 1997, "Бонд Стресс-Слип Ответ арматуры уложенные в FRC матриц под монотонным и циклического нагружения," Структурные ACI Journal, В. 94, № 5, сентябрь-октябрь, стр. . 525-537.
Li, VC; Ву, H.-C. и Чен, Y.-W., 1996, "Влияние плазменной обработки полиэтиленовых волокон на интерфейс и цементной Композитный Свойства" Журнале Американской Керамические общества, В. 79, № 3, март, с. 700-704.
Нееман, AE, и Reinhardt, HW, 1996, "Характеризация с высоким содержанием клетчатки усиливали цементных композитов-HPFRCC", с высоким содержанием клетчатки усиливали цементных композитов 2, Труды Второй Международный семинар RILEM, Ann Arbor, MI, с. 1-24 .
Нееман, AE, 2003, "Деформационное упрочнение и волоконно-отклонитель закалки армированного цемента композиты", высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композиты 4, Труды Четвертой Международной семинар RILEM, с. 95-113.
Orangun, CO; Jirsa, JO, и Брин, JE, 1977, "Повторная оценка результатов испытаний по длине развития и сращивания", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 74, № 3, март, с. 114-122.
Парра-Монтесинос, ГДж, 2005 ", высокопроизводительных волоконно-армированного цемента композиты: Альтернатива для сейсмических проектирования конструкций", ACI Структурные Journal, В. 102, № 5, сентябрь-октябрь, с. 668-675 .
Sujivorakul, C., 2002, "Развитие высокопроизводительных армированного цемента композиты Использование витой Полигональные стальных волокон", кандидатскую диссертацию, Мичиганский университет, Ann Arbor, MI, 330 с.
Viawathanatepa, S.; Попов, Е. П. и Бертеро В.В., 1979, "Действие обобщенной нагрузки на Бонд арматурных прутков Встроенные в замкнутых бетонных блоков, Доклад № UCB/EERC-79/22, сейсмостойкого строительства Научно-исследовательский центр, Университет Калифорнии, Беркли, Беркли, Калифорния, август
Входящие в состав МСА Ши-Хо Чао является профессором в Департаменте строительства в Университете штата Техас в Арлингтоне, Арлингтон, штат Техас. Он получил докторскую степень в строительстве из Мичиганского университета, Ann Arbor, MI. Он является членом комитета ACI 544, армированного волокном бетона и совместной ACI-352 ASCE комитетов, узлов и соединений в монолитных железобетонных конструкций, а также 408, развития и Сращивание деформированных бары. Его исследовательские интересы включают fiberreinforced бетона, предварительно напряженного бетона, а также сейсмических поведения элементов конструкций.
Антуан Е. Нааман, ВВСКИ, является заслуженный профессор в Департаменте гражданской и экологической инженерии в Университете штата Мичиган. Он является членом комитетов МСА 363, высокопрочного бетона; 440, армированных полимерных арматуры; 544, армированного волокном бетона; 549, тонкая Усиленный цементной продукции и Ferrocement и совместных ACI-ASCE комитетов 343, железобетонный мост Дизайн и 423 , предварительно напряженного железобетона. Его исследовательские интересы включают высокопроизводительные fiberreinforced цементных композитов и предварительно напряженного бетона.
Входящие в состав МСА Густаво J. Парра-Монтесинос является адъюнкт-профессором по гражданской и экологической инженерии в Университете штата Мичиган. Он является секретарем комитета ACI 335, композитный и гибридных структур, а также членом комитетов МСА 318, Железобетона Строительный кодекс, и 544, армированного волокном бетона и совместной ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают сейсмических поведения и проектирования железобетонных гибридных железобетонных и волоконно-железобетонных конструкций.