Investigation of combined use of fiber microgels containing polypropylene fibers and steel fibers on mechanical properties of concrete

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, Shabestar Branch, Shabestar, Iran

2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Tasuj Branch, Islamic Azad University, Tasuj, Iran

10.22124/jcr.2024.20831.1522

Abstract

Concrete is one of the widely consumed building materials in the construction industry, Among the specifications of the concrete which have been paid attention to by the researchers are compressive strength and tensile strength. So, to attain this goal, in the recent years, using a less ratio of water to cement with superplasticizers and natural and or synthetic pozzolans and also with fibers of different materials and specifications in the concrete mixture is a normal method. In this research, the effect of the combined use of fibre microgels and steel fibres on the mechanical properties and durability of concrete has been studied in a laboratory. Fiber microgels include micro-silica (silica fume), polypropylene fibers (pp fibers) and superplasticizers. Consumable steel fibers are 5 cm long and 0.8 mm in diameter with a hooked end. The effect of microgels and steel fibers were each compared and evaluated in five ratios of fibrous microgels 0, 0.5, 1, 2, 5% and steel fibers in ratios of 0, 05, 1, 1.5, 2%. A total of 25 mixing designs were tested for compressive and flexural strength to evaluate mechanical properties. The results of compressive and bending strength tests have shown that by adding different percentages of fibers, the percentage of increase in compressive strength in most of the 7-day samples has improved more than the 28-day samples. The highest resistance growth was related to the samples containing 5% fibrous microgel and 2% steel fibers.

Keywords

Main Subjects

References

[1] مهتا، پ.، ﻣ. و ﻣﻮﻧﺘﻪ، ع.، رﯾﺰ ﺳﺎﺧﺘﺎر، ﺧﻮاص و اﺟﺰای ﺑﺘﻦ ﺗﮑﻨﻮﻟﻮژی ﺑﺘﻦ ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ .ﺗﺮﺟﻤﻪ دﮐﺘﺮ ﻋﻠﯽ اﮐﺒﺮ رﻣﻀﺎﻧﯿﺎﻧﭙﻮر، ﭘﺮوﯾﺰ ﻗﺪﺳﯽ و اﺳﻤﺎﻋﯿﻞ ﮔﻨﺠﯿﺎن. داﻧﺸﮕﺎه ﺻﻨﻌﺘﯽ اﻣﯿﺮ ﮐﺒﯿﺮ، 1385.
 [2] رخشانی مهر، مهراله، بخشی، حسین. بررسی تأثیر مقدار الیاف و رده مقاومت بر مشخصات مکانیکی بتن با الیاف فولادی. تحقیقات بتن, 8(1): 101-112، 1394
[3] سحرخیزان، سروش، و سعیدی جم، سعید. بررسی ویژگی مکانیکی بتن حاوی الیاف ترکیبی فولادی و پلی پرو پیلن. تحقیقات بتن، 8(2)، 129-146، 1394.
[4] حسامی، ابراهیم، مستوفی نژاد، داوود، و افتخار، محمدرضا. بررسی خواص مکانیکی بتن فوق توانمند غیر مسلح و مسلح شده به الیاف فولادی, پلی پروپیلن و پلی وینیل الکل. تحقیقات بتن، 12(4 )، 5-18، 1398.
[5] Toutanji, H., Mc Neil, S., Bayasi, Z., Chloride permeability and impact resistance of polypropylene fiber reinforced silica fume concrete, Cement and Concrete Research, 28(7): 961–968, 1998.
[6] Sun, V., Chen, H., Luo, X., Qian, H., the effect of hybrid fibers and expansive agent on the shrinkage and permeability of high-performance concrete, Cement and Concrete Research 31: 595-601, 2001.
[7] Chunxiang Qian., Piet, Stroeven., Fracture properties of concrete reinforced with steel-polypropylene hybrid fibres, Southeast University, Nanjing 210096, People's Republic of  China, 2006.
[8] Zengzhi, Sun., Qinwu, Xu., Microscopic, physical and mechanical analysis of polypropylene fiber reinforced concrete, University of Texas at Austin, TX 78712, USA, 2009.
[9] مقصودیان، شهرام، جندقی علایی، فرشید، و نعمت زاده، مهدی. بررسی تأثیر الیاف ترکیبی فولادی موج دار-قلاب دار و پلی پروپیلن اصلاح شده بر رفتار برشی تیرهای بتن آرمه با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و روابط تجربی. مهندسی عمران امیرکبیر (امیرکبیر)، 53(4 )، 1425-1442، 1400.
[10] واقفی، محمد، و پولادی، علیرضا. تأثیر الیاف پلی پروپیلن, فولادی و شیشه ای بر مقاومت فشاری و خمشی نمونه های بتنی با استفاده از مصالح سنگی استان بوشهر. تحقیقات بتن، 8(1)، 129-142، 1394.
[11] فروغی اصل، ف.، حسین نژاد، ع.، تأثیر الیاف پروپیلینی بر روی خواص مکانیکی و نفوذپذیری بتن. دو فصلنامه تحقیقات بتن، جلد6، شماره1، صفحات 115-125، 1392.
[12] ASTM C496 / C496M-17, Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017.
[13] Gambhir, M. L., Concrete technology, third edition, New Delhi, Tata McGraw-Hill,1986.
[14] رمضانیان پور، ع.ا.، طاحونی، ش.، پیدایش، م.، دستنامه اجرای بتن، موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، چاپ اول، تهران ،1380.
[15] پیرمحمدی، ف.، تقی‌پور، ب.، بررسی تأثیر شکل، ترکیب و نوع کانی‌های تشکیل دهنده سنگ‌دانه‌ها بر مقاومت فشاری بتن پایاننامه کارشناسی ارشد عمران سازه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شبستر، 124 صفحه، 1398.
 [16] Rittenhouse G, A, visual method of estimating 2-dimensional sphericity. Journal of Sedimentary Petrolology. 13(2):7981.1943, 2006.
[17] Wadell, H., Volume, shape and roundness of rock particles. Journal of geology. 40:443–511932, 2014.
[18] British Standard Institution, BS 812-105.1:(BS EN 933-4), Methods for determination of particle shape. Flakiness index, London, 2008.
[19] ISRM, in: E.T. Brown (Ed.), Rock
Characterization Testing and Monitoring-ISRM Suggested Methods, Pergamon, Oxford, 211 pp, 1981.
[20] British Standard Institution, BS 3148:(BS EN-1008), Mixing Water for Concrete-Specification for Sampling, Testing and Assessing the Suitability of Water. BSI, London, 2002
[21] ASTM C143 / C143M -12, Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete, Annual Book of ASTM Standards, vol. 4.08, ASTM, Philadelphia, PA, 1990.
[22] ASTM C39 / C39M-21, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2021.
[23] ASTM C78 / C78M-21, Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2021.

Files

Share

How to cite

Statistics