Hvorfor Hooked-End Steel Fiber dominerer: The Mechanics of One Hook

Artikkel

15. juni 2012

Ved samme diameter og lengde utvikler en fiber kroket i begge ender omtrent 40 % mer binding enn en rett. Kroken gjør et friksjonsgrensesnitt til friksjon pluss mekanisk forankring.

En krok er forankring, ikke dekorasjon

Å trekke en stålfiber ut av betong betyr å overvinne to ting: grensesnittfriksjon og mekanisk låsing. En rett fiber har bare friksjon, så den begynner å skli ved lav spenning. En fiber som er hektet i begge ender må først rette opp krokene etter hvert som den sklir, og det bruker ekstra energi, så ved samme uttrekkbare forskyvning bærer den mer belastning. Det er hele hemmeligheten: kroken konverterer et friksjonsgrensesnitt til friksjon pluss forankring. Det betyr også krokgeometri, som betyr kroklengde, vinkel og radius, betyr mer enn fiberdiameter, og geometri er akkurat det et billig produkt utelater.

Hvor 40% obligasjonsforskjellen kommer fra

Påstanden om at kroket fiber binder seg omtrent 40 % bedre enn rett fiber er et uttrekkstestresultat, ikke markedsføring. I den samme matrisen ved samme innstøping, topper en rett fiber ved omtrent en millimeter slipp og faller deretter kraftig, mens en kroket fiber topper seg høyere og synker mer forsiktig. En skånsom nedstigning betyr mer energi absorbert før feil, som på stedet vises som sprukket, men stående. Det er grunnen til at tunnelsprøytebetong, sprengningsbestandige arbeider og seismiske elementer nesten utelukkende bruker kroket fiber: de trenger deformasjonskapasitet før svikt, ikke høyere trykkstyrke.

0,55, 0,75 og 1,0 mm: Velge diameter

Tre diametre, tre jobber. Ved 0,55 mm er fiberen fin nok til sideforhold over 60, noe som passer til tynne vegger, selvkomprimerende blandinger og høy dosering. Med 0,75 mm er det den generelle karakteren for gulv, brudekkeoverlegg og prefabrikerte bjelker. Med 1,0 mm bærer den mest belastning per fiber, for massestøping, kraftige gulv og tilfeller der en tykkere stang skiftes ut. Regelen er ikke tykkere er bedre, men klar avstand: fiberlengden bør holde seg under omtrent to tredjedeler av minimum fri avstand, ellers fibre bro og bue under plassering. På en 150 mm plate med topp- og bunnnett er det ofte bare 60 til 80 mm fri avstand, hvor 50 mm lang 0,75 mm fiber fungerer bedre enn 60 mm lang 1,0 mm fiber.

30, 35, 50 og 60 mm: Lengde følger maksimalt aggregat

Lengde er ikke et selvstendig valg. Med 20 mm maksimalt tilslag er fiberlengden vanligvis 30 til 40 mm; under 10 mm tilslag kan det gå til 50 eller 60 mm. Årsaken er enkel: en fiber må være omtrent tre ganger så stor som aggregatstørrelsen for å bygge bro mellom partiklene, men når den ikke lenger passer til hullene den baller seg. Sprøytebetong er unntaket. Fibre ved dysen må falle sammen med luftstrømmen, så 20 til 30 mm er normalt; lengre fiber øker synlig tilbakeslag.

Ti tegningspass: hvorfor styrke holder seg på 800-1150 MPa

Kaldttrukket lavkarbontråd får styrke gjennom arbeidsherding. Stangen passerer mer enn ti påfølgende dyser, korn forlenges og forfines langs aksen, styrken klatrer med hvert pass og duktiliteten faller. For få pasninger og krefter kommer aldri; for mange uten mellomgløding og ledningen blir sprø og klikker etter tre bøyninger. En stabil linje holder styrkevariasjon under 5 % og garanterer ingen brudd etter tre omvendte bøyninger. Disse to tallene sier mer om prosesskontroll enn den nominelle styrken, fordi de forutsier bruddhastigheten under blanding. Knuste fibre avfaller materiale og etterlater korte uforankrede stubber som ikke forsterker noe.

30-80 kg/m3 og den virkelige grensen for utskifting av netting

Stålfiber kan erstatte sveiset nett, men ikke strukturell armering, og linjen skal angis tydelig. Mesh kontrollerer temperatur og krympesprekker, som er sekundær armering; stålfiber i lik dosering gir bedre tredimensjonal tilbakeholdenhet og fjerner knyting, avstandsstykker og posisjoneringsarbeid. Men hovedstrekkstål i bjelker, søyler og plateunderlag kan ikke fjernes, fordi tilfeldig orientert fiber er langt mindre effektivt enn orientert stang. Det vanlige kompromisset er å erstatte toppnettet med fiber, beholde det nederste hovedstålet eller redusere stangdiameteren med en eller to millimeter sammen med en dosering på 30 til 80 kg/m3.

Hvordan sjekke en krok: Bøy den, mål den, knekk den

Hook-end wire holder det meste av strukturelle stålfibermarkedet, men en krok er ikke det samme som forankring. Tre handlinger avgjør det på stedet eller i prøverommet. Først, bøy: ta ti fibre, rett ut en krok med en tang og slipp den, og kroken skal springe tilbake til mer enn halvparten av den opprinnelige vinkelen. Dårlig tilbakefjæring betyr at ledningen har et for høyt utbytte-til-strekkforhold, så kroken retter seg i blanderen og går inn i betongen som vanlig wire. For det andre, mål: kroklengden er normalt to til tre ganger tråddiameteren, vinkelen er 45 eller 90 grader, og begge ender kan vende samme vei eller motsatt vei, men en batch må være konsistent. Caliper ti fiber; en spredning over ti prosent i kroklengde betyr at formingsformene er slitt. For det tredje, brudd: en duktil fiber halser før den deler seg, en sprø en klikker flat, og en flat brudd forutsier dårlig bøyesighet. En detalj er vanligvis savnet. Kobberlaget sprekker først ved svingen, så roter en krok mot lyset; svake mørke hårlinjer betyr at kroken ble dannet uten ny plettering og korrosjon vil starte der i saltspray. Når er en krok feil valg? I spraybetong fester krokene seg i netting og kuler opp mens sideforholdet allerede er begrenset, så bølget tråd mates bedre. I selvkomprimerende betong opphever den høye flyten en del av forankringsfordelen. Seleksjon handler ikke om den sterkeste fiberen, det handler om den som ikke skaper problemer i den plasseringsmetoden. Hvis du allerede snakker med en stålfiberleverandør med kroket ende, send dem ti fibre og be om tilbakefjæring og bruddtype før du sender en innkjøpsordre; en leverandør som ikke kan svare på disse vilkårene selger på pris alene.

Inspeksjonskroker ved levering: tre handlinger

Inspeksjonskroker trenger ingen instrumenter. Først, slipp en håndfull og lytt: en lys ring betyr riktig slukking, et kjedelig dunk betyr myk ledning. For det andre, mål kroklengde og vinkel på ti fibre med en skyvelære; korte eller grunne kroker retter seg tidlig under belastning. For det tredje, bøy en fiber dobbel og tilbake tre ganger; hvis det klikker, er materialet sprøtt. Etter disse tre trinnene, kontroller batchrapporten mot strekkstyrke og diametertoleranse, og de fleste problempartiene er filtrert ut. For modell-for-modell-sammenligning viser stålfiberproduktsiden diameter, lengde, sideforhold og målte strekkverdier for hver klasse, som kan tjene direkte som en akseptgrunnlinje.