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济南大学毕业论文外文资料翻译毕业论文外文资料翻译题 目 作为混凝土增强材料的工程钢纤维的质量和机械性能学 院 材料科学与工程 专 业 材料科学与工程 学 生 雷洪凯 学 号 20090121117 指导教师 王 琦 二一三年三月二十日Construction and Building Materials ,2012 ,34 :243248.作为混凝土增强材料的工程钢纤维的质量和机械性能Jacek Katzer , Jacek Domski土木与环境工程学系,Koszalin科技大学,ul.Sniadeckich 2,75 - 453 Koszalin、波兰摘 要:工程钢纤维正逐渐在成为一种重要的混凝土增强材料。在民用建筑和土木工程中的一些关于钢纤维增强混凝土的专利都十分的相似。在全世界范围内，有众多在理论和技术方面的关于SFRC试验，以了解他们的性能和作用。然而我们仍缺少对纤维自身研究的兴趣。想安慰的机械性能和质量影响SFRC的质量和性能。不断增加的纤维产品种类数目与它可能的不同的品质和机械性能构成了这项研究的基础。在欧洲市场上最流商用钢纤维的类型被选择和测试延展性和其他性能。关键词：钢纤维；质量；机械性能；强度；混凝土；增强1简介几个世纪以来，土木及结构工程是以脆性材料如陶瓷元素或石灰灰浆为基础的。在几个世纪里，这些材料被灵活使用，以及建设多样的建筑，脆性成为了影响结构的性状和大小同时影响其耐久性的重要因素。在古代的时候，这个问题通过改善脆性粘土砖和石灰砂浆与添加有机纤维得到部分的解决，这通过考察罗马浴场可以得到证实。在十九世纪随着这种将强化诱导增加强度的方法应用于脆性材料的想法深入生活，产生了现代钢筋混凝土。钢筋混凝土迅速成为主要结构材料，就像今天这样。过去150年不同类型的钢筋已经由棒和箍筋,通过网格发展为钢纤维和垫子。目前,针状的不连续钢纤维被用于改善混凝土的某些具体的性能是增长最快的商用钢筋。钢纤维钢筋混凝土迅速成为第三个主要混凝土基础结构材料区别于传统钢筋混凝土和通过钢网增强的混凝土钢筋通过钢网也称为钢丝网水泥。最后五个几十年已经有进行了巨大的研究项目致力于探索使用钢纤维的使用和SFRC的性能。相比之下,很少研究纤维本身的处理设计，开发和质量(包括钢和非钢纤维)。这篇摘要主要探索商用和常用钢纤维的质量和机械性能。2工程钢纤维的背景现代钢纤维混凝土的发明，是一个漫长的过称，可能起源于1874年，当A在加州伯纳德申请获得关于在混凝土中添加钢铁碎片增强混凝土的专利时。另一个36年后,波特在1910年提到对混凝土应用短丝的可能性。这被证实改善了粗线增强混凝土时的均匀性。1918年在法国Maidl专利方法的修改通过长钢纤维增强混凝土拉伸强度Alfsen是第一个提到纤维的表面的粗糙度影响到他们的粘合度，他同样也是对纤维的锚定区域问题特别重视。在这些第一专利那里已经有很多其他人,但总的来说,他们关注不同形状和SFRC可能的应用(例如马丁将SFRC的生产输送管道作为他的专利从1927年。 图表1：常用的钢纤维的几何形状及最受欢迎的纤维类型“端钩型”最古老、同时最基本类型的钢纤维是直纤维切断光滑的线。可惜的是这种纤维不确保完全利用钢的强度,因为缺乏适当的锚固在混凝土基体。在目前90%的生产纤维是工程纤维。纤维的形状调整以增加混凝土中纤维锚碇。在过去的50年中已经有扭曲,卷曲,平直、锥形、钩、表面变形和熔化铸造钢纤维产生。这些钢纤维有圆形, 正方形,长方形或不规则截面的另外每个类型是不同直径和长度。当前生产的纤维的功效是基于两个有效工作即在混凝土基体和简单的产量这些进而显著影响其价格。这五个最受欢迎的类型的钢纤维有:传统的直,钩, 卷曲,变形直线(锥形,与端勾型) 和变形线(缩进,蚀刻或粗糙表面)。提到纤维的几何原理如上面的图1所示。其他类型的纤维需求很少，通常为特定客户的生产订单。一个由纤最大的维生产商提供的关于各种各样的纤维生产分析表明大约67%的纤维为勾型。其他最受欢迎的纤维类型有:直纤维(约9%),纤维与异型钢丝(约9%)和卷曲纤维(约8%)11。分散的效率强化取决于许多因素。然而最重要的所用纤维的高宽比，以及纤维在新鲜混凝土混合物和易性和纤维的间距的影响。因为混凝土混合物和易性的,钢纤维的长宽比不应该更高超过150。通过帧图统计分析生产钢纤维长宽比如图2所示。 图表2：主要生产商提供的所有钢纤维类型根据11,世界市场范围可用纤维的长宽比从20.4到152,这在图2被通过黑色线条的明显的表明。为了描述特定的纤维长宽比频率图2,呈现了一个框架显示低于和高于四分位之间的距离,这是非常狭窄的,包含了长宽比从45到63.5。换句话说,长宽比为从45到63.5构成了钢铁生产商提供的所有类型的50%。根据15,最常见的钢纤维横截面是圆的,有一个直径从0.4到0.8毫米,长度范围从25到60毫米。长宽比通常少于100,有一个共同的范围从40到80。保持所有这些事实,8个不同类型的勾型商用纤维在欧洲市场和建筑行业广泛选择使用。纤维进行鉴别是根据长度、直径、长宽比和生产国来区分的,但同时在欧洲代表最常用的纤维。纤维的特点是长度范围从30毫米到60毫米和长宽比从50.0到80.0不等。八种中的六种纤维的特点是长宽比限制在较低的范围,如图2所示。所有可选择的八个类型的纤维在长宽比给出的范围如表15。八种纤维基本几何特点的测试列于表1。所有的选择的纤维是由冷拔钢丝和按照用于生产的基本的材料代表符合EN 14889 - 1:2006。3研究方案该研究计划分为三个主要阶段。第一阶段覆盖纤维的几何尺寸的测量如:长度、直径、长度的末梢,长度的一个坡和角钩(根据EN 14889 - 1:2006和整合声明)。一个测量几何尺寸的原理图的呈现在图3。表格一：测试纤维的基本几何特征的。图表3：钢纤维的测量几何尺寸第二阶段测试包括纤维的抗拉强度。这个测试的进行主要是由控制力的(恒速)增加(根据EN ISO 6892 - 1:2009)。第三阶段包括测试纤维延性,测试根据EN 10218 - 1:1994(参照ISO 7801:1984“金属材料:线:反向弯曲试验”)。测试进行到直径变形之前结束。这个材料是环绕一个半径为1.75或2.5毫米圆柱形支柱(取决于纤维直径根据ISO 7801:1984)。一个的纤维的延性试验的原理图在图4表示。图表4：在延性试验中纤维在一个圆柱形的支持面上弯曲的原理图。所有测试都是在随机选择的30种纤维进行(随机抽样的帮助下才能完成数字表的)。在迪克森的问测试的帮助选取所有识别和拒绝的离群值。将迪克森问测试应用于一个坏数据,必须安排数据(总数大于14)按升序显示和计算公式。(1)。如果Qcalculated Qcritical那么可疑的点被拒绝(9、20)。关键值对应的置信水平在案例讨论的结果被设定为95%。在这种方式中对最小值的数值进行了测试。第二步的测试数据是在降序排列获得,并且对最高价值的组成进行了测试。Qcalculated=（X3-X1）/(Xn-2 -X1) (1)在X1,X2,。,是一组在升序或降序排列t条件下观测。正常(高斯)分布的种群的结果评估使用柯尔莫哥洛夫斯米尔诺夫测试(钴测试)。这么被称为“一个示例“K-S测试(6、8)是利用研究的研究。这个测试是一个非参数检验都是平等的,连续的, 一维概率分布用来比较结果的数量与一个参考正态概率分布。纤维内在效率比(菲尔)被选来描述主要测试了纤维的几何特征。它被定义随着比表面积的保税侧的纤维,其交叉截面积15。在本研究中根据公式计算一个给定的长度。纤维总长度：FIER=L/A （2）这里 -周边纤维;A-纤维的横截面面积; L -纤维的长度。钢的断裂强度主要是受基体的影响。开裂后的强度仅仅依赖此纤维的掺量和纤维在基体内的分布15。菲尔在评价钢开裂后的强度时是一个非常有用的参数中。菲尔和开裂后的强度之间的关系提出了一个普适的方程。(3)提供更多的价值。基本上一个给定的纤维类型的菲尔值越高它预期的开裂后强度就越高。pc =0.25Vf FIER (3)这里-系数考虑纤维效率,定位,，统计分布和线性,-在纤维基体界面的粘结强度,Vf -纤维的体积分数。分析在这个研究中的第二个几何属性是研究端勾的特征。机械夹紧的钩显著增加了抗拔荷载以及拉拔力能源1、5、12。对于普通和高强度混凝土基体，钩状纤维是在拉拔力过程被拉直而没有任何矩阵失败。这矫直机制有助于抗拔力通过在那个位置的纤维截面的塑性旋转,不依赖于基体的强度和纤维嵌入长度。一个钩子抗拔力的贡献取决于其几何1 (主要是在倾角和钩的长度)。参数l +(a+ h)0.5被选来描述钩几何。根据几个描述(3、5、12)纤维的特点是最高的价值的参数l +(a+ h)0.5应该被认为是最非常高效。4取得的成效测量纤维的几何性质的结果通过FIER形式呈现在图.5和统计这一比率的特点是列于表2。钢纤维的菲尔的测试中值不同从11.971到20.065。纤维的种群的特征值最高的菲尔是D / 0.75 (菲尔= 20.065)和E / 0.65(菲尔= 19.841)和这些纤维应该被认为对于菲尔和开裂后强度钢而言是最有效的(见表3)。这个研究分析了纤维的特点是l +(a+ h)0.5的值从5.480到9.288不等。两种类型的纤维的特征是最高的l +(a+ h)0.5值是S / 1.00(9.288)和S / 0.80 (9.189)。峭度的值范围从-0.730到4.471。纤维的拉伸强度呈现在图.7和延性纤维呈现在图 8。统计特征的拉伸强度和韧性分布分别列于表4和5。图表5：测试纤维的纤维内在效率比(菲尔)表格二：菲尔的统计特征表格三：图表6：钩几何中等抗拉强度测试钢纤维从935 MPa 到1147 MPa不等。实验测试结果和理论分析表明,纤维要有效的在混凝土基体发挥作用,必须具有的特点是抗拉强度至少两个数量级高于基体。所有钢纤维适用这一标准包括所有测试纤维。中等抗拉强度差异的大小在测试纤维之间的种类大大减少和没有选择比较纤维类型。相反统计特性结果影响的种类同质性和均匀性而给定纤维种类的抗拉强度被选出对它们进行比较。测试纤维数量的特征峰值系数范围时-0.289到0.626。6/8的测试纤维种类特征是正偏态,只有两个的特点是负偏态(相对较低)。这两种具有负偏态性质的纤维是来自相同的生产商。对于抗拉强度负偏态应该被视为理想数量特征由于这样的事实分布集中在右边的图(左尾较长),它有相对较少的低价值。峭度的值范围从1.335 到0.686。两个种群的特点是几乎零过度峰度(E / 0.80和E / 0.65)和应被视为常态峰的。从其他六个种类4人负超额峰度(低峰态,有时称为子高斯)和两个(D / 0.75和B / 1.00) 有积极的过度峰度(尖峰的,有时被称为超级高斯)。对于抗拉强度超高斯分布应该被认为是最理想的一个。中等的钢纤维的韧性测试变化从6.5到9.0(一个应该考虑值从6到9。值6.5必须四舍五入到六由于一个不计数弯曲误差出现)。测试纤维的种类特征为扭曲范围为-0.749到1.058。八个中的三个测试纤维数量特征是正斜和三个特征是负斜。两个种群的特点是值接近于零(S / 0.80和D / 0.55)和相对均匀地分布在双方的意思。对于延性，负斜应该被认为是可取的种类特征由于这样的事实,即分布集中在右边的分配图(左尾长),它有相对较少的低价值。这两个纤维数量以最高的负斜是E / 1.00和D / 0.75。5讨论对于纤维D / 0.55条件的“15% Rm”没有应验的两种纤维标本(因此极限的95%的个人标本会议指定的公差没有应验)，另一方面条件的“7.5% Rm”是符合这种纤维的种类。所有其他测试纤维数量显示抗拉强度值的范围定义为EN 14889 - 1:2006。对于延性,两个纤维类型S / 0.80和S / 1.00没有完成指定数量的弯曲(多达50%的测试纤维标本不满足参数指定总结概括在表6)。三种纤维数(B / 1.00,D / E / 0.75和1.00) 特征是具有最高的弯曲值。所有源于他们的标本弯曲值都高于7。表格三：钩几何的统计特征图表7：钢纤维的抗拉强度测图表8：钢纤维的韧性测试表格四：抗拉强度分布的统计特征表格五：延性分布的统计特征表格六：纤维生产商宣布的抗拉强度和延性表格七：最好的两种类型的纤维在每个类别根据提出的评估过程分析测试纤维数的几何属性,重要的是要注意S / 0.80和S / 1.00特征，他们的特征是的参数l +(a+ h)0.5具有最大的统计范围(见图6)。它证明了在纤维端钩制造和成形过程中是不一致的和严格的。纤维生产商提供的“S”的特征是具有最高的l +(a+ h)0.5值,但由于缺乏形状和强度的可预测性这些纤维应该被认为是低质量的。至于菲尔因素而言,纤维类型D / 0.75和E / 0.65特征是最好的属性。有两种机制表示钢纤维失效:纤维拉拔力和纤维断裂。失效的过程取决于以下因素:长宽比,锚固区,纤维的抗拉强度和粘接强度14。四个因素中只有结合强度取决于而不仅仅是纤维属性(表面质量影响界面剪切应力)而且也在力学性能的混凝土基体。因此利用相同的体积相同的纤维加强不同具体的基体可以导致完全不同的破坏过程。所有的讨论了的纤维的特征是具有相同的“平滑型”表面因而会假定纤维效率在一个给定的混凝土基体将只取决于纤维的纵横比、锚固区，弹性模量。纤维的属性行分析提供我们一个洞察他们的未来在混凝土基体内性能的机会(菲尔作为衡量一个方面比属性,l+(a+ h)0.5作为衡量锚固性能,Rm和延性作为一个衡量的力量属性)。因此,选择一个类型的纤维作为一种给定的钢筋混凝土基体的增强材料可能精确最大化纤维性能。6总结所测试纤维的性能从一个生产商到另一个生产商明显不同，而且生产商所宣布的价格也不同。一般来说八个中的五个(B / 1.00,D / E / 0.65,0.75,0.80,E / E / 1.00)测试纤维数量符合所有代码要求和指定的值。最好的两种类型的纤维在:强度、延性和几何属性类别展示在表7。最好的总体结果是通过纤维D / 0.75获得。参考文献1 Alwan JM et al. 在混凝土基体中机械夹紧在钩钢纤维拔出反应的影响. 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