Dlaczego dominuje włókno stalowe z haczykami: mechanika jednego haczyka

Artykuł

15 czerwca 2012 r

Przy tej samej średnicy i długości włókno zahaczone na obu końcach tworzy około 40% więcej wiązania niż włókno proste. Hak zamienia interfejs cierny w tarcie i mechaniczne zakotwienie.

Hak to mocowanie, a nie dekoracja

Wyciąganie włókna stalowego z betonu oznacza pokonanie dwóch rzeczy: tarcia międzyfazowego i blokady mechanicznej. Proste włókno ma tylko tarcie, więc zaczyna się ślizgać przy niskim naprężeniu. Włókno zahaczone na obu końcach musi najpierw wyprostować swoje haczyki podczas ślizgania, a to zużywa dodatkową energię, więc przy tym samym przemieszczeniu wyrywania przenosi większe obciążenie. Oto cała tajemnica: hak przekształca powierzchnię tarcia w tarcie plus zakotwienie. Oznacza to również, że geometria haczyka, czyli długość, kąt i promień haczyka, ma większe znaczenie niż średnica włókna, a geometria jest dokładnie tym, czego pomija tani produkt.

Skąd bierze się 40% różnica w obligacjach

Twierdzenie, że włókno haczykowate wiąże około 40% lepiej niż włókno proste, jest wynikiem testu na rozciąganie, a nie marketingiem. W tej samej matrycy i tym samym osadzeniu, proste włókno osiąga szczyt przy mniej więcej jednym milimetrze poślizgu, a następnie gwałtownie spada, podczas gdy haczykowate włókno osiąga szczyt wyżej i opada łagodniej. Łagodny zjazd oznacza więcej energii pochłoniętej przed awarią, która na miejscu jest odczytywana jako pęknięta, ale stojąca. Dlatego w betonie natryskowym tuneli, konstrukcjach przeciwwybuchowych i elementach sejsmicznych wykorzystuje się prawie wyłącznie włókno haczykowate: wymagana jest zdolność do odkształcenia przed zniszczeniem, a nie większa wytrzymałość na ściskanie.

0,55, 0,75 i 1,0 mm: Wybór średnicy

Trzy średnice, trzy miejsca pracy. Przy grubości 0,55 mm włókno jest wystarczająco cienkie, aby uzyskać współczynnik kształtu powyżej 60, co jest odpowiednie dla cienkich ścianek, mieszanek samozagęszczających i dużych dawek. Przy grubości 0,75 mm jest to gatunek ogólnego zastosowania do podłóg, nakładek na pomosty i belek prefabrykowanych. Przy grubości 1,0 mm przenosi największe obciążenie na włókno, w przypadku wylewów masowych, podłóg o dużej wytrzymałości i przypadków, w których wymienia się grubszy pręt. Zasada nie jest grubsza, tylko lepsza, ale wyraźne odstępy: długość włókien powinna mieścić się w granicach około dwóch trzecich minimalnej odległości w świetle, w przeciwnym razie włókna łączą się i wyginają podczas układania. Na płycie o grubości 150 mm z siatką górną i dolną odstępy w świetle często wynoszą tylko 60 do 80 mm, przy czym włókno o długości 50 mm i długości 0,75 mm sprawdza się lepiej niż włókno o długości 60 mm i długości 1,0 mm.

30, 35, 50 i 60 mm: Długość dopasowuje się do maksymalnego kruszywa

Długość nie jest niezależnym wyborem. W przypadku kruszywa o maksymalnej grubości 20 mm długość włókna wynosi zwykle 30 do 40 mm; poniżej kruszywa 10 mm może dochodzić do 50 lub 60 mm. Powód jest prosty: włókno musi być około trzy razy większe od rozmiaru agregatu, aby stworzyć mostek między cząsteczkami, ale gdy nie pasuje już do szczelin, zwija się w kulki. Beton natryskowy jest wyjątkiem. Włókna na dyszy muszą opadać wraz ze strumieniem powietrza, więc normalne jest 20 do 30 mm; dłuższe włókno wyraźnie zwiększa odbicie.

Dziesięć przejść rysowania: dlaczego siła utrzymuje się na poziomie 800-1150 MPa

Drut niskowęglowy ciągniony na zimno zyskuje wytrzymałość poprzez hartowanie. Pręt przechodzi przez ponad dziesięć kolejnych matryc, ziarna wydłużają się i udoskonalają wzdłuż osi, wytrzymałość wzrasta z każdym przejściem, a plastyczność spada. Za mało podań i siła nigdy nie nadchodzi; zbyt wiele bez wyżarzania pośredniego, a drut staje się kruchy i pęka po trzech zgięciach. Stabilna linka utrzymuje wahania wytrzymałości poniżej 5% i gwarantuje brak złamania po trzech odwrotnych zgięciach. Te dwie liczby mówią więcej o kontroli procesu niż wytrzymałość nominalna, ponieważ pozwalają przewidzieć szybkość pękania podczas mieszania. Zerwane włókna marnują materiał i pozostawiają krótkie niezakotwiczone odcinki, które niczego nie wzmacniają.

30-80 kg/m3 i Rzeczywisty Limit Wymiany Siatki

Włókno stalowe może zastąpić siatkę spawaną, ale nie wzmocnienie konstrukcyjne, a linia musi być wyraźnie określona. Siatka kontroluje pękanie temperaturowe i skurczowe, co jest wzmocnieniem wtórnym; włókno stalowe w równej dawce zapewnia lepsze trójwymiarowe trzymanie i eliminuje konieczność wiązania, przekładek i pozycjonowania. Jednak głównej stali naprężającej z belek, kolumn i podsufitek płyt nie można usunąć, ponieważ losowo zorientowane włókno jest znacznie mniej wydajne niż zorientowane pręty. Powszechnym kompromisem jest zastąpienie górnej siatki włóknem, zachowanie dolnej części głównej ze stali lub zmniejszenie średnicy pręta o jeden lub dwa milimetry przy dawce od 30 do 80 kg/m3.

Jak sprawdzić hak: zegnij go, zmierz, złam

Drut z haczykiem obsługuje większość rynku konstrukcyjnych włókien stalowych, ale hak to nie to samo, co zakotwienie. Trzy czynności rozwiązują sprawę na miejscu lub w pomieszczeniu próbnym. Najpierw zgnij: weź dziesięć włókien, wyprostuj haczyk szczypcami i puść, a haczyk powinien odskoczyć do ponad połowy pierwotnego kąta. Słaba sprężyna oznacza, że ​​drut ma zbyt wysoki stosunek plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie, więc hak prostuje się w mieszalniku i wchodzi w beton jako zwykły drut. Po drugie, zmierz: długość haczyka jest zwykle od dwóch do trzech razy większa od średnicy drutu, kąt wynosi 45 lub 90 stopni, a oba końce mogą być skierowane w tę samą lub przeciwną stronę, ale partia musi być spójna. Suwmiarka dziesięć włókien; rozpiętość długości haka przekraczająca dziesięć procent oznacza zużycie matryc formujących. Po trzecie, pęknięcie: szyjki włókien plastycznych przed ich rozłączeniem, kruche pękają płasko, a płaskie pęknięcie przewiduje słabą wytrzymałość na zginanie. Zwykle pomijany jest jeden szczegół. Warstwa miedzi pęka najpierw na zakręcie, dlatego obracaj hak pod światło; słabe, ciemne linie włosków oznaczają, że haczyk został uformowany bez ponownego powlekania i korozja rozpocznie się w mgle solnej. Kiedy hak jest złym wyborem? W natryskowym betonie haki zaczepiają się o siatkę i zwijają się, choć współczynnik kształtu jest już ograniczony, więc drut falisty jest lepiej podawany. W betonie samozagęszczalnym duża płynność niweluje część zalet zakotwienia. Wybór nie polega na najmocniejszym włóknie, ale na tym, które nie stwarza problemów przy danym sposobie ułożenia. Jeśli rozmawiasz już z dostawcą włókien stalowych z haczykami, wyślij im dziesięć włókien i zapytaj o rodzaj sprężynowania i przerwy przed wysłaniem zamówienia; dostawca, który nie może odpowiedzieć w ten sposób, sprzedaje wyłącznie na podstawie ceny.

Sprawdzanie haków przy dostawie: trzy czynności

Sprawdzanie haków nie wymaga żadnych narzędzi. Najpierw upuść garść i posłuchaj: jasny pierścień oznacza prawidłowe hartowanie, tępy łomot oznacza miękki drut. Po drugie, za pomocą suwmiarki zmierz długość i kąt haczyka na dziesięciu włóknach; krótkie lub płytkie haki prostują się wcześnie pod obciążeniem. Po trzecie, zegnij jedno włókno podwójnie i trzykrotnie z powrotem; jeśli pęknie, materiał jest kruchy. Po tych trzech krokach sprawdź raport partii pod kątem wytrzymałości na rozciąganie i tolerancji średnicy, a większość problematycznych partii zostanie odfiltrowana. W celu porównania poszczególnych modeli strona produktów z włóknami stalowymi zawiera średnicę, długość, współczynnik kształtu i zmierzone wartości rozciągania dla każdego gatunku, co może bezpośrednio służyć jako punkt odniesienia dla akceptacji.