最近的一篇论文发表在杂志上工程断裂力学分析了分层的层间断裂行为具体防止软弱夹层区域(ILZ)的形成。
研究:层间断裂行为的功能分层的混凝土。图片来源:打破墙壁/ Shutterstock.com
背景
加法制造(AM) /三维(3 d)印刷和自动化可以促进从传统的整体式混凝土过渡形式对更有效的结构复合材料和功能梯度元素,这些进步允许高效制造functionally-layered混凝土(方法)。
在方法、材料层与各种混合成分可以根据特定热或机械性能要求的分层使用混凝土更有效率,从而节约成本和减少二氧化碳排放的环境。
举例来说,一个较低的水泥轻质混凝土核心的方法可以提高热性能或降低混凝土的静负荷分层。同样,更高的水泥混合外层可以利用来改善混凝土的刚度和耐久性。
然而,各种wet-on-hardened和湿压湿印刷混凝土层的沉积导致ILZ疲软的风险之间的两个相邻混凝土。ILZ容易冷联合形成和在混凝土中引入了弱区根据混合成分和铸造条件。此外,新鲜的行为和流变学和表面质量/湿层的性格也影响ILZ行为。
混凝土在3 d印刷应用,ILZ往往之间形成相邻混凝土混合成分相同的和不同的打印延迟时间。沉积/倒延迟时间和混合成分可能影响ILZ交互行为的方法。
因此,成功的生产方法需要了解湿压湿印刷铸造的多层次的元素不同的混凝土混合和时间延迟。具体来说,评估的断裂性能IL过渡区理解方法的ILZ行为是必要的。
这项研究
在这项研究中,研究人员评估了层间断裂的性质单一,multi-mix混凝土样本在层和评估不同的倒/打印的效果之间的延迟时间的每一层沉积的ILZ行为这些样本了解夹层债券兼容性和力量的功能梯度multi-mix和单一混合混凝土与不同打印延迟时间准备。
三个混凝土混合物成分选择准备功能梯度multi-mix和单一混合混凝土立方体。这些成分包括密集和高强度混凝土/水泥的混凝土/混合作为耐久性材料或僵硬的外层物质,低强度较低的水泥混合/混合B为核心墙或楼板元素来减少二氧化碳排放量,最后低强度/轻质混合/混合C作为核心材料改善热性能,减少自重。
分层混凝土标本制作使用常规铸造方法铸造各种基本组合和混合层与类似的标本与混合层相同的基本成分或non-layered单一同质标本。
单一混合数据集是由结合混合碳碳,b,和一,而multi-mix立方体是由结合混合c, a - c和a - b。Non-layered同质立方体准备使用混合C, B和a。总的来说,楔形分裂测试进行81分层数据集样本使用不同倒延迟时间和具体的混合组合。
200×200×245毫米混凝土立方体30毫米深级距,被分成两个相等的部分组合使用所选择的三个混凝土混合执行楔分裂测试来推断层混凝土的断裂行为和四个不同的影响倒延迟时间0.5,1,2,4 h进行了研究。
混合硬化和新鲜状态行为的基础,包括时间流变学、一致性、特征、设置和量化。断裂参数如软化尾巴能量,初始能量,软化pre-peak软化能量,总断裂能量,切口抗拉强度单一混合和multi-mix标本进行比较。
观察
分层的具体样品层的不同和相同的基础成分混合沉积在不同的打印延迟时间准备成功。单一混合样品中各种倒延迟时间,关键倒延迟时间之后冷联合形成/层间裂缝观察主要是受混凝土混合物成分的影响。
例如,低强度和低强度/轻质混凝土混合物表现出更高的临界比高强度混凝土混合物倒延迟时间。然而,摘要素混合显示类似的关键倒延迟时间由于类似的水灰比和水泥混合类型。
最后和初始设置混合4.9和4.2 h的观察,分别在6.8和6.0 h C混合和混合b .因此,最初的和最后的设置/开放时间的基础混合物是上面的最大延迟时间倒4 h。
然而,冷焊的形成是观察到的一个针对单一混合标本很和h倒延迟0.5 h倒延迟multi-mix标本a - b,这表明冷联合形成不相关的最后、初凝时间等混合物。
multi-mix标本的关键倒延迟时间长比类似的单一混合标本时混合结合混合C或混合B .然而,倒不增加延迟时间在multi-mix标本的观察低强度/轻质混合/混合C是结合低强度/混合B混合。
multi-mix标本的断裂参数显著影响基础混合成分和延迟时间。因此,multi-mix样本的断裂参数的性能不同于比较低的性能等级分层single-mix标本。此外,更好的断裂特性观察相比,特定的基混合multi-mix成分和延迟时间。
更短的延迟时间倒并没有导致更好的层间断裂性能对所有样本。例如,multi-mix组合在低强度/混合B或低强度/轻/混合C结合高强度混合/混合显示更高的总能源和缺口韧性断裂为一个h倒延迟相比0.5 h倒延迟。
所有multi-mix样品的总软化能量高于较弱的单一混合标本倒延迟时间一至四个小时。然而,低软化能量被观察到在所有multi-mix组合为0.5 h倒延迟时间。
综上所述,本研究的结果表明,控制加工过程,特别是倒/打印延迟时间和明智的混合成分,可以减轻ILZs疲软的形成。
源
迈尔,M。利兹,j .功能分层的混凝土层间断裂行为工程断裂力学2022年。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0013794422003988?via%3Dihub
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