بررسی آزمایشگاهی خصوصیات فیزیکی و رفتار مکانیکی بتن های حاوی الیاف و دوده سیلیسی بعد از آتش سوزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، دانشکده عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق خصوصیات فیزیکی و رفتار مکانیکی بتن های حاوی افزودنی هایی نظیر الیاف فولادی، الیاف پلی پروپیلن و دوده سیلیسی بعد از تجربه حرارت بالا مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته اند. بدین منظور ، از 6 طرح اختلاط مختلف و 6 تراز مختلف حرارتی استفاده شده است. نحوه حرارتی دهی نمونه ها نیز در کوره الکتریکی براساس منحنی با نرخ افزایش oC/min 10 حرارت دهی شده اند تا به دمای هدف رسیده و پس از آن بصورت طبیعی فاز خنک شدگی نمونه ها به انجام رسیده است. در ادامه و پس از بازگشت دمای نمونه ها به دمای اتاق، آزمایش مقاومت فشاری و کششی برروی تمامی نمونه ها انجام شده است و رفتار این نمونه ها بعد از تجربه تراز های مختلف حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده افت شدید مقاومت فشاری و کششی در دمای بالای 700 درجه و قلوه کن شده آن ها بوده و در دمای 900 درجه می توان عنوان کرد که تمامی نمونه ها مقاومت خود را از دست می دهند. همچنین با مقایسه عملکرد افزودنی های مختلف، بتن حاوی الیاف فولادی عملکرد موثرتری در دماهای بالا از خود نشان داده است و روند کاهش مقاومت در آن نسبت به سایر افزودنی ها بهتر بوده است. در انتها نیز با توجه به گستردگی تعداد آزمایشات بر اساس نتایج حاصله روابط متفاوتی جهت تعیین خواص مکانیکی طرح اختلاط های مختلف در تراز های متفاوت حرارتی ارائه شده است که از دقت مناسبی برخوردار هستند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental study of the physical properties and mechanical behavior of concretes containing steel fiber, polypropylene fiber and silica fume after fire

نویسندگان [English]

  • Amir Saedi Daryan 1
  • Mehran Bakhtiari 2
  • Pouya Ghasemi 2
1 Assistant Professor, Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
2 BSc Student, Faculty of Civil Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, physical properties and mechanical behavior of concretes containing steel fiber, polypropylene fiber and silica fume have been experimentally investigated after experiencing high temperatures. For this purpose, six different mix designs and six different target temperatures (25, 100, 250, 500, 700 and 900 °C) were selected. Samples were heated in the electric furnace based on the curve with a rate of increase of 10 oC/min to reach the target temperature and then the cooling phase of the samples is performed naturally. In the following, after returning the temperature of the samples to the room temperature, compressive and tensile strength tests were performed on all of the samples and their behavior was evaluated after experiencing different target temperatures. The results show a strong drop in compressive and tensile strength at temperatures above 700 °C. It can be noted at 900 °C all specimens lost their strength. Also, by comparing the behavior of different admixtures, concrete containing steel fibers has shown more effective performance at high temperatures and the process of reducing its strength has been better than other admixtures. Finally, thanks to the large number of experiments, different relationships are presented based on the results to determine the mechanical properties of different mix designs at different temperature levels.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structural concrete
  • Iranian concrete standard
  • fire
  • compressive strength
  • tensile strength

مراجع

[1] A. Saedi Daryan, H. Bahrampoor, Behavior of Khorjini connections in fire, Fire safety journal, 44(4) (2009) 659-664.
[2] A. Saedi Daryan, M. Yahyai, Behaviour of welded top-seat angle connections exposed to fire, Fire safety journal, 44(4) (2009) 603-611.
[3] A. Saedi Daryan, M. Yahyai, Behavior of bolted top-seat angle connections in fire, Journal of Constructional Steel Research, 65(3) (2009) 531-541.
[4] K. Hertz, Heat-induced explosion of dense concretes, İnstute of Building Design. Technical University of Denmark. Report, (166) (1984).
 [5] C. Castillo, Effect of transient high temperature on high-strength concrete, Doctoral dissertation, Rice University, 1987.
[6] R. Felicetti, P.G. Gambarova, G. Rosati, F. Corsi, G. Giannuzzi, Residual mechanical properties of high-strength concretes subjected to high-temperature cycles, in:  4th International Symposium on Utilization of High-Strength/High-Prformance Concrete, 1996.
[7] L.T. Phan, N.J. Carino, Effects of test conditions and mixture proportions on behavior of high-strength concrete exposed to high temperatures, ACI Materials Journal, 99(1) (2002) 54-66.
[8] M. Husem, The effects of high temperature on compressive and flexural strengths of ordinary and high-performance concrete, Fire Safety Journal, 41(2) (2006) 155-163.
[9] A. Behnood, H. Ziari, Effects of silica fume addition and water to cement ratio on the properties of high-strength concrete after exposure to high temperatures, Cement and Concrete Composites, 30(2) (2008) 106-112.
[10] M. Bastami, A. Chaboki-Khiabani, M. Baghbadrani, M. Kordi, Performance of high strength concretes at elevated temperatures, Scientia Iranica, 18(5) (2011) 1028-1036.
[11] A. Caverzan, E. Cadoni, M. di Prisco, Dynamic tensile behaviour of high performance fibre reinforced cementitious composites after high temperature exposure, Mechanics of Materials, 59 (2013) 87-109.
[12] M. Ozawa, H. Morimoto, Effects of various fibres on high-temperature spalling in high-performance concrete, Construction and Building Materials, 71 (2014) 83-92.
[13] R. Serrano, A. Cobo, M.I. Prieto, M. de las Nieves González, Analysis of fire resistance of concrete with polypropylene or steel fibers, Construction and building materials, 122 (2016) 302-309.
[14] T. Drzymała, W. Jackiewicz-Rek, M. Tomaszewski, A. Kuś, J. Gałaj, R. Šukys, Effects of high temperature on the properties of high performance concrete (HPC), Procedia Engineering, 172 (2017) 256-263.
[15] N. Yermak, P. Pliya, A.-L. Beaucour, A. Simon, A. Noumowé, Influence of steel and/or polypropylene fibres on the behaviour of concrete at high temperature: Spalling, transfer and mechanical properties, Construction and Building Materials, 132 (2017) 240-250.
[16] Mohd Ali, A. Z., Sanjayan, J., & Guerrieri, M. (2018). Specimens size, aggregate size, and aggregate type effect on spalling of concrete in fire. Fire and Materials, 42(1), 59-68.
[17] Pachideh, G., & Gholhaki, M. (2019). An experimental study on the effects of adding steel and polypropylene fibers to concrete on its resistance after different temperatures. Journal of Testing and Evaluation, 47(2), 1606-1620.
[18] Aslani, F., Hamidi, F., & Ma, Q. (2019). Fire performance of heavyweight self-compacting concrete and heavyweight high strength concrete. Materials, 12(5), 822.
[19] Pachideh, G., Gholhaki, M., & Moshtagh, A. (2020). Performance of concrete containing recycled springs in post-fire conditions. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, 173(1), 3-16.
 
[20] Iranian concrete code of practice, ABA, in, Management and Planning Organization of I.R. Iran, In Persian, 2001.
 [21] ISIRI 3206, Specification for Concrete – determination of compressive strength of test specimens, in, Institute of Standards and Industrial Research of Iran, In Persian.
[22] ISIRI 6047, Specification for Concrete – splitting tensile strength, in, Institute of Standards and Industrial Research of Iran, In Persian.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار