Почему доминирует стальное волокно с загнутыми концами: механика одного крючка

Статья

15 июня 2012 г.

При одинаковом диаметре и длине волокно, зацепленное на обоих концах, обеспечивает примерно на 40 % больше связи, чем прямое. Крючок превращает контакт трения в трение плюс механическое крепление.

Крючок — это крепление, а не украшение

Вытаскивание стальной фибры из бетона означает преодоление двух вещей: межфазного трения и механического сцепления. Прямое волокно имеет только трение, поэтому оно начинает скользить при небольшом напряжении. Волокно, зацепленное за оба конца, при скольжении сначала должно выпрямить свои крючки, а это требует дополнительной энергии, поэтому при одном и том же смещении выдергивания оно несет большую нагрузку. Вот и весь секрет: крючок превращает контакт трения в трение плюс крепление. Это также означает, что геометрия крючка, то есть длина, угол и радиус крючка, имеют большее значение, чем диаметр волокна, а геометрия — это именно то, чего не хватает в дешевом продукте.

Откуда берется разница в 40% по облигациям

Утверждение о том, что крючковатое волокно склеивается примерно на 40% лучше, чем прямое, является результатом испытаний на выдергивание, а не маркетингом. В той же самой матрице и в той же закладке прямое волокно достигает пика скольжения примерно в один миллиметр, а затем резко падает, в то время как крючковатое волокно достигает пика выше и спускается более плавно. Мягкий спуск означает, что перед разрушением будет поглощено больше энергии, что на месте будет восприниматься как треснувшее, но стоящее. Вот почему для туннельного торкретирования, взрывостойких конструкций и сейсмических элементов почти исключительно используется крючковое волокно: им нужна способность к деформации до разрушения, а не более высокая прочность на сжатие.

0,55, 0,75 и 1,0 мм: выбор диаметра

Три диаметра, три работы. Волокно толщиной 0,55 мм достаточно мелкое для соотношения сторон выше 60, что подходит для тонких стенок, самоуплотняющихся смесей и высоких дозировок. При толщине 0,75 мм это марка общего назначения для перекрытий, перекрытий мостов и сборных балок. При толщине 1,0 мм он выдерживает наибольшую нагрузку на волокно для массовой заливки, полов с тяжелыми нагрузками и случаев, когда заменяется более толстый стержень. Правило: «Чем толще, тем лучше», а должно быть свободное расстояние: длина волокон должна оставаться менее двух третей минимального свободного расстояния, иначе во время укладки волокна перемыкаются и изгибаются. На плите толщиной 150 мм с верхней и нижней сеткой свободное пространство часто составляет всего от 60 до 80 мм, при этом волокно длиной 50 мм и диаметром 0,75 мм работает лучше, чем волокно длиной 60 мм и диаметром 1,0 мм.

30, 35, 50 и 60 мм: длина соответствует максимальной совокупности

Длина не является независимым выбором. При максимальном размере заполнителя 20 мм длина волокна обычно составляет от 30 до 40 мм; при толщине заполнителя менее 10 мм он может достигать 50 или 60 мм. Причина проста: волокно должно быть примерно в три раза больше размера заполнителя, чтобы соединять частицы, но как только оно больше не помещается в зазоры, оно комковается. Торкретирование является исключением. Волокна на сопле должны перекатываться вместе с потоком воздуха, поэтому нормальным является расстояние от 20 до 30 мм; более длинное волокно заметно увеличивает отскок.

Десять проходов вытяжки: почему прочность держится на уровне 800-1150 МПа

Холоднотянутая низкоуглеродистая проволока приобретает прочность за счет наклепа. Стержень проходит более десяти последовательных штампов, зерна удлиняются и измельчаются вдоль оси, прочность увеличивается с каждым проходом, а пластичность падает. Слишком мало проходов, и силы так и не прибудут; слишком много без промежуточного отжига, и проволока становится хрупкой и ломается после трех изгибов. Стабильная леска выдерживает разброс прочности менее 5% и гарантирует отсутствие поломок после трех обратных поворотов. Эти две цифры говорят больше об управлении процессом, чем номинальная прочность, поскольку они предсказывают степень разрушения во время смешивания. Разрывы волокон приводят к отходам материала и оставляют короткие незакрепленные обрывки, которые ничего не укрепляют.

30-80 кг/м3 и реальный предел замены сетки

Стальная фибра может заменить сварную сетку, но не структурную арматуру, и линия должна быть указана четко. Сетка контролирует температурное и усадочное растрескивание, которое является вторичным армированием; стальное волокно в равной дозировке обеспечивает лучшую трехмерную фиксацию и устраняет необходимость связывания, прокладок и труда по позиционированию. Но сталь главного напряжения в балках, колоннах и перекрытиях удалить невозможно, поскольку хаотично ориентированное волокно гораздо менее эффективно, чем ориентированный стержень. Обычным компромиссом является замена верхней сетки фиброй, сохранение нижней основной стали или уменьшение диаметра стержня на один или два миллиметра при дозировке от 30 до 80 кг/м3.

Как проверить крючок: согнуть, измерить, сломать

Проволока с загнутым концом занимает большую часть рынка конструкционной стальной фибры, но крюк — это не то же самое, что крепление. Три действия решают проблему на месте или в комнате для образцов. Сначала согните: возьмите десять волокон, распрямите крючок плоскогубцами и отпустите, при этом крючок должен отскочить более чем на половину первоначального угла. Плохая упругость означает, что проволока имеет слишком высокое соотношение текучести к растяжению, поэтому крюк выпрямляется в миксере и входит в бетон как обычная проволока. Во-вторых, измерьте: длина крючка обычно в два-три раза превышает диаметр проволоки, угол составляет 45 или 90 градусов, и оба конца могут быть направлены в одну или противоположные стороны, но партия должна быть одинаковой. Штангенциркуль на десять волокон; разброс длины крючка более десяти процентов означает, что формовочные матрицы изношены. В-третьих, разрыв: пластичное волокно сужается до того, как оно разделится, хрупкое ломается, а плоский разрыв предсказывает плохую прочность на изгиб. Одна деталь обычно упускается из виду. Медный слой сначала трескается на изгибе, поэтому вращайте крючок против света; слабые темные линии волос означают, что крючок был сформирован без повторного покрытия и коррозия начнется там в соляных брызгах. Когда крючок – неправильный выбор? В набрызг-бетоне крючки цепляются за сетку и скатываются, а соотношение сторон уже ограничено, поэтому волнистая проволока подается лучше. В самоуплотняющемся бетоне высокая текучесть частично сводит на нет преимущество анкеровки. Выбор идет не о самом прочном волокне, а о том, которое не создает проблем при данном методе укладки. Если вы уже разговариваете с поставщиком стального волокна с загнутыми концами, отправьте ему десять волокон и уточните тип пружины и разрыва, прежде чем отправлять заказ на поставку; поставщик, который не может дать такой ответ, продает только за счет цены.

Проверка крючков при доставке: три действия

Для проверки крючков не нужны инструменты. Сначала бросьте горсть и прислушайтесь: яркий звон — правильная закалка, глухой стук — мягкая проволока. Во-вторых, измерьте штангенциркулем длину и угол крючка на десяти волокнах; короткие или неглубокие крючки рано распрямляются под нагрузкой. В-третьих, согните одно волокно вдвое и обратно три раза; если он сломается, материал хрупкий. После этих трех шагов проверьте отчет о партии на предмет прочности на разрыв и допусков по диаметру, и большинство проблемных партий будет отфильтровано. Для сравнения моделей на странице продукции из стального волокна указаны диаметр, длина, соотношение сторон и измеренные значения прочности на растяжение для каждой марки, которые могут служить непосредственно базовым уровнем приемки. Посмотреть подробную информацию о продукте производителя