بررسی مقاومت فشاری و خمشی بتن‌های پلیمری حاوی الیاف پلی وینیل الکل و پلی پروپیلن بر پایه‌ی رزین اپوکسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عمران-سازه ، مرکز تحقیقات سازه و زلزله، دانشگاه آزاد اسلامی تفت، ایران

2 استادیار، مرکز تحقیقات سازه و زلزله، دانشگاه آزاد اسلامی تفت، ایران/ دانشگاه آزاد اسلامی واحد تفت

10.22124/jcr.2023.20833.1524

چکیده

در این پژوهش به بررسی تأثیر الیاف پلی پروپیلن و پلی وینیل الکل در ساختار بتن پلیمری پرداخته شده و میزان مقاومت فشاری، خمشی و تنش - کرنش مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نمونه‌های ساخته شده توسط دستگاه (SEM)، مورد ارزیابی واقع شدند. مطالعه ، بر روی چهار گروه بتن پلیمری حاوی رزین اپوکسی 12 ‌درصد، با افزودن‌ الیاف با درصدهای 5/0 ، 1 ، 2 و 5/2 نسبت به وزن رزین برای هر دو نوع الیاف پلی پروپیلن و پلی‌وینیل‌الکل، انجام گرفت. نمونه های ساخته شده در این پژوهش شامل نمونه‌ 50×50 میلیمتر مربوط به آزمایش مقاومت فشاری و تنش -کرنش و نمونه منشوری 50×300 مربوط به آزمایش مقاومت خمشی می‌باشد. با توجه به نتایج حاصل شده، هر چه میزان درصد الیاف (PP) در بتن‌های پلیمری افزایش یابد، میزان مقاومت نیز افزایش پیدا می‌کند و روند صعودی را در مقایسه با بتن شاهد از خود نشان می‌دهد. اما در مقابل هر چه میزان درصد الیاف (PVA) افزایش یابد، مقاومت با روندی نزولی همراه می‌شود. بنابراین از این پژوهش می‌توان نتیجه گرفت که درصد بهینه برای (PVA) در بتن‌ پلیمری، 5/0 درصد وزنی رزین و برای الیاف (PP) 5/2 درصد می‌باشد. همچنین نتایج SEM نشان داد که به طور کلی هر دو الیاف مورد استفاده پس از تحمل بارگذاری کششی از ماتریس پلیمری جدا نشده و پیوندی قوی با فاز پلیمری برقرار کرده است اما به دلیل پراکندگی مناسب الیاف PP در بتن پلیمری و بالطبع ایجاد پیوند مطلوب با رزین، خصوصیات مکانیکی بتن به طور چشمگیری بهبود می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Compressive and Flexural Strength of Polymer Concretes Based on Epoxy Resin Containing Polyvinyl alcohol and Polypropylene Fibers

نویسندگان [English]

  • seyed reza mousavi 1
  • Mohammad reza Javaheri 2
1 عمران-سازه ، مرکز تحقیقات سازه و زلزله، دانشگاه آزاد اسلامی تفت، ایران
2 Professor Assistant, Taft University, Yazd
چکیده [English]

In this study, effect of poly vinyl alcohol (PVA) and poly propylene (PP) fiber on epoxy resin-based concrete in terms of compressive, flexural, tensile strength and deformation has been investigated. In addition, scanning electron microscope (SEM) analyses were conducted on samples. Four groups of polymer concrete with 12% epoxy resin and fiber dosage of 0.5, 1, 2 and 2,5 % were prepared for both PVA and PP fiber. The fiber length was 12 mm. Cube and prism samples with 50 mm and 50x50x300 mm dimensions were prepared and tested for compressive strength and tensile strength/ deformation at 1, 7 and 28 days. Results showed that by increase of PP dosage, compressive and tensile strength increased noticeably compared to the control sample. However, for samples containing PVA, opposite trend has been observed. Therefore, the optimum dosage of PP and PVA fiber in fiber reinforced epoxy resin-based concrete is 2.5 and 0.5% respectively. The increase in compressive and flexural strength for 0.5, 1, 2 and 2.5% PP fiber was 4.38%, 5.3%, 4.9% and 5.5% compared to the control sample, respectively. The SEM analysis showed good bonding of both PP and PVA fiber to the polymer matrix. The PP fiber had better dispersion which could be the primary factor for better physical performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polymer concrete
  • polyvinyl alcohol
  • polypropylene
  • Epoxy resin

مراجع

[1] K. P. Mehta, "Reducing the environmental impact of concrete," Concrete international, vol. 23, pp. 61-66, 2001.
[2] D. W. F. Milton Anderson, "ACI 548 Polymer-Modified Concrete," ACI Committee 548, p. 48, 1997.
[3] M. Nodehi. "Epoxy, polyester and vinyl ester based polymer concrete: a review". Innov. Infrastruct. Solut. 7, 64, 2022.
[4] Bedi, R., Chandra, R., & Singh, S. P. "Mechanical properties of polymer concrete". Journal of Composites, 1-12 ,2013.
[5] Ataabadi, H. S., Zare, A., Rahmani, H., Sedaghatdoost, A., & Mirzaei, E. "Lightweight dense polymer concrete exposed to chemical condition and various temperatures: An experimental investigation". Journal of Building Engineering, 34, 101878, 2021.
[6] J. Reis, "Mechanical characterization of polymer mortars exposed to degradation solutions," Construction and Building Materials, vol. 23, pp. 3328-3331, 2009.
[7] V. Toufigh, M. Hosseinali, and S. M. Shirkhorshidi, "Experimental study and constitutive modeling of polymer concrete’s behavior in compression," Construction and Building Materials, vol. 112, pp. 183-190, 2016.
[8] Verma, A., Baurai, K., Sanjay, M. R., & Siengchin, S. "Mechanical, microstructural, and thermal characterization insights of pyrolyzed carbon black from waste tires reinforced epoxy nanocomposites for coating application". Polymer Composites, 41(1), 338-349, 2020.
[9] Verma, Akarsh, and V. K. Singh. "Mechanical, microstructural and thermal characterization of epoxy-based human hair–reinforced composites." Journal of Testing and Evaluation 47.2 ,1193-1215, 2018.
[10] Akın, M. H., & Polat, R." The effect of vehicle waste tires on the mechanical, hardness and stress–strain properties of polyester-based polymer concretes". Construction and Building Materials, 325, 126741, 2022.
[11] P. Nóvoa, M. Ribeiro, A. Ferreira, and A. Marques, "Mechanical characterization of lightweight polymer mortar modified with cork granulates," Composites science and technology, vol. 64, pp. 2197-2205, 2004.
[12] K. Jafari and V. Toufigh, "Experimental and analytical evaluation of rubberized polymer concrete," Construction and Building Materials, vol. 155, pp. 495-510, 2017.
[13] Martínez-Barrera, Gonzalo, Osman Gencel, and Miguel Martínez-López. "Performance improvement of polymer concrete produced with unsaturated resin, by a post-cure process, polyester fibers and gamma radiation." Journal of Building Engineering 59: 105117, 2022.
[14] Karamzadeh, Nima Shahni, M. R. M. Aliha, and Hamid Reza Karimi. "Investigation of the effect of components on tensile strength and mode-I fracture toughness of polymer concrete." Arabian Journal of Geosciences 15.13: 1213, 2022.
[15] Farooq, Mohammed, and Nemkumar Banthia. "Strain-hardening fiber reinforced polymer concrete with a low carbon footprint." Construction and Building Materials 314: 125705, 2022.
[16] J. M. L. d. Reis, "Mechanical characterization of fiber reinforced polymer concrete," Materials Research, vol. 8, pp. 357-360, 2005.
[17] O. Elalaoui, E. Ghorbel, V. Mignot, and M. B. Ouezdou, "Mechanical and physical properties of epoxy polymer concrete after exposure to temperatures up to 250 C," Construction and Building Materials, vol. 27, pp. 415-424, 2012.
[18] O. Elalaoui, E. Ghorbel, and M. B. Ouezdou, "Influence of flame retardant addition on the durability of epoxy based polymer concrete after exposition to elevated temperature," Construction and Building Materials, vol. 192, pp. 233-239, 2018.
[19] آنالیز رزین پلی استر، کارخانه پلیمر ایران، اصفهان, 1398.
[20] آنالیز الیاف پلی پروپیلن، شرکت کلینیک بتن ایران، تهران, 1398.
[21] آنالیز الیاف پلی وینیل الکل، شرکت بازرگانی مستوفیان، تهران, 1398.
[22] A. C136, "Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates," ASTM International, 2014.
[23] K. Jafari, M. Tabatabaeian, A. Joshaghani, and T. Ozbakkaloglu, "Optimizing the mixture design of polymer concrete: An experimental investigation," Construction and Building Materials, vol. 167, pp. 185, 2018.
[24] ASTM C579, "Test Methods for Compressive Strength of Chemical-Resistant Mortars, Grouts, Monolithic Surfacings, and Polymer Concretes," Annual book of ASTM standards. Pennsylvania, 2010.
[25] ASTM, C469/C469M-14: Standard test method for static Q10 modulus of elasticity and Poisson's ratio of concrete in compression in Annual Book of ASTM Standards 2014.
[26] ASTM C580, "Test Method for Flexural Strength and Modulus of Elasticity of Chemical-Resistant Mortars, Grouts, Monolithic Surfacings, andPolymer Concretes," Annual book of ASTM standards. Pennsylvania, 2010.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار