بررسی تاثیر الیاف ماکروسنتیک و فولادی بر نمودار تنش-کرنش بتن الیافی و تاثیر متقابل آن بر دوام بتن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.

10.22124/jcr.2021.18820.1481

چکیده

امروزه بتن یکی از اصلی ترین مصالح در صنعت ساخت و ساز محسوب شده، ولی این ماده ساختمانی علاوه بر مزایایی که دارد ترد و شکننده بوده و همچنین مقاومت کششی آن نسبت به مقاومت فشاری پایین تر می باشد. با توجه به گسترش علم و تکنولوژی استفاده از الیاف های مختلف نظیر فلزی، پلیمری، شیشه ای و طبیعی در صنعت ساخت و ساز به عنوان یک گام موثر در رفع ضعف مقاومت کششی بتن معمولی محسوب شده است. لذا در این پژوهش به بررسی الیاف فولادی و ماکروسنتتیک بر مدل رفتاری بتن و تاثیر متقابل بر خواص مکانیکی (مقاومت فشاری، کششی، مدول الاستیسیته) و دوامی (مقاومت الکتریکی، میزان نفوذ پذیری در بتن تحت فشار آب) پرداخته شده است. بدین منظور در این تحقیق از 10 طرح اختلاط با سه نوع الیاف متفاوت شامل الیاف فولادی و ماکروسنتتیک پلی الفین و ماکروسنتتیک پلی پرو پیلن با 5/0، 1، 5/1 درصد حجمی مورد آزمایش قرار گرفت که نتایج نشان می دهد استفاده از الیاف فولادی تاثیر به سزایی روی مقاومت فشاری در درصد بالا تر از 5/0 نداشته و مقاومت کششی را به صورت محسوسی افزایش داده و مقاومت الکتریکی را کاهش می دهد و همچنین الیاف ماکروسنتتیک پلی الفین و پلی پروپیلن تاثیر چندانی روی مقاومت فشاری نداشنه و حتی در درصد های بالا مقاومت فشاری را کاهش داده است و تاثیر مثبتی روی مقاومت کششی و مقاومت الکتریکی و نفوذ آب تحت فشار داشته است و استفاده از الیاف باعث افزایش مساحت زیر منحنی تنش-کرنش شده است

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation on The effect of macro synthetic and steel fibers on stress strain and mechanical properties and durability of fiber reinforced concrete

نویسندگان [English]

  • reza farokhzad
  • Behrooz Karimi
Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

Today, concrete is regarded as one of the main materials in the construction industry, but besides its advantages, it is brittle and fragile and its tensile strength is lower than compressive strength. Due to the development of science and technology, the use of metal, polymer, glass and natural fibers in the construction industry is considered as an effective step in eliminating the poor tensile strength of ordinary concrete. Thus, in this research, the effect of steel and macro synthetic fibers on the behavioral model of concrete and mechanical properties (compressive and tensile strength, modulus of elasticity) and durability (electrical resistance, water permeability of concrete) have been investigated. Hence, in this research, 10 mixing designs with three different types of fibers, including steel, macro synthetic, polyolefin, and polypropylene fibers with 0.5, 1, 1.5 vol% were tested, and the results show that the steel fibers have no considerable effect on the compressive strength at a percentage higher than 0.5 and significantly increase the tensile strength and reduce the electrical resistance. The macro synthetic fibers of polyolefin and polypropylene have insignificant effect on compressive strength and even reduced compressive strength at high percentages and have a positive effect on tensile strength, electrical resistance, and water permeability, and the fibers can be used to increase the area under the stress-strain curve.

کلیدواژه‌ها [English]

  • fiber concretes
  • steel fibers
  • macro synthetic fibers
  • mechanical properties
  • Durability of concrete

مراجع

[1] Mehta PK. Concrete. Structure, properties and materials.oct 20,2001.
[2] ACI Committee. State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete-ACI 544.1 R-96 (Reapproved 2002). ACI Manual of Concrete Practice, Part. 2008;6:2008.
]3[ اکبرزاده ن."بتن های الیافی". تالیف سیمان پرتلند. نو آور .1392. ص128
[4]  Zeng JJ, Ye YY, Gao WY, Smith ST, Guo YC. Stress-strain behavior of polyethylene terephthalate fiber-reinforced polymer-confined normal-, high-and ultra high-strength concrete. Journal of Building Engineering. 2020 Jul 1;30:101243.
[4] ACI-Committee. ACI 544.3 R-08 Guide for Specifying. Proportioning, and Productionof Fiber-Reinforced Concrete, ACI American Concrete Institute. 2008.
[5] Balendran RV, Zhou FP, Nadeem A, Leung AY. Influence of steel fibres on strength and ductility of normal and lightweight high strength concrete. Building and environment. 2002 Dec 1;37(12):1361-7.
[6] Chen L, Zhang X, Liu G. Analysis of dynamic mechanical properties of sprayed fiber-reinforced concrete based on the energy conversion principle. Construction and Building Materials. 2020 Sep 10;254:119167.
[7] Cifuentes H, García F, Maeso O, Medina F. Influence of the properties of polypropylene fibres on the fracture behaviour of low-, normal-and high-strength FRC. Construction and Building Materials. 2013 Aug 1;45:130-7
 [8] Bolat H, Şimşek O, Çullu M, Durmuş G, Can Ö. The effects of macro synthetic fiber reinforcement use on physical and mechanical properties of concrete. Composites Part B: Engineering. 2014 May 1;61:191-8.
[9] Caggiano A, Gambarelli S, Martinelli E, Nisticò N, Pepe M. Experimental characterization of the post-cracking response in hybrid steel/polypropylene fiber-reinforced concrete. Construction and Building Materials. 2016 Oct 30;125:1035-43.
[10] Pakravan HR, Latifi M, Jamshidi M. Hybrid short fiber reinforcement system in concrete: A review. Construction and building materials. 2017 Jul 1;142:280-94.
[11] Yun HD, Kim SW, Lee YO, Rokugo K. Tensile behavior of synthetic fiber-reinforced strain-hardening cement-based composite (SHCC) after freezing and thawing exposure. Cold regions Science and technology. 2011 Jun 1;67(1-2):49-57.
[12] Baasankhuu B, Choi D, Ha S. Behavior of small-scale concrete cylinders in compression laterally confined by basalt fiber and PEN fiber reinforced polymer composites. International Journal of Concrete Structures and Materials. 2020 Dec;14(1):1-9.
[13] Liu X, Wu T, Chen H, Liu Y. Compressive stress-strain behavior of CFRP-confined lightweight aggregate concrete reinforced with hybrid fibers. Composite Structures. 2020 Jul 15;244:112288.
[14] Do TM, Lam TQ. Design parameters of steel fiber concrete beams. Magazine of Civil Engineering. 2021 Feb 1;102(2).
]15[ کریمی نیا م، امینیان ن،پیروی م،"بررسی دمای اولیه سیمان بر خواص فیزیکی و مکانیکی و دوامی بتن آماده تازه و سخت شده" پنجمین کنفرانس ملی سالیانه بتن ایران- تهرا-15 مهر ماه 1392.
[16] American Society for Testing and Materials. ASTM C143, Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete. Philadelphia: ASTM.
[17] BS 1881–116. Method for determination of compressive strength of concrete cubes; 1983.
[18] AstmC496. Standard test method for splitting tensile strength of cylindrical concrete specimens. Annual book of astm standard;2011.
[19] zolfagharzadeh, M., Farokhzad, R. Effect of different types of fibers on the static and dynamic viscosity of self-compacting concrete and its interaction on mechanical and Electrical Resistivity. Asas Journal, 2020; 22(59).
[20] BS EN 12390-8,(2009).testing  hardend concrete. Depth of penetration of water under pressure, british standard institution,London.
]21[مستوفی نژاد د."سازه های بتن آرمه"جلد اول، سال 1390.
[22] اکبری ج، عابدی ا،"ارزیابی اثر الیاف های فولادی و شیشه­ای بر خواص مکانیکی بتن"پژوهش های تجربی در مهندسی عمران.
[23] رخشانی مهر م، بخشی ب،"بررسی تاثیر مقدار الیاف و رده مقاومت بر مشخصات مکانیکی بتن با الیاف فولادی"تحقیقات بتن شماره(اول)ص 112-101.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار