رویکردهای نوین در مهندسی عمران

رویکردهای نوین در مهندسی عمران

ارزیابی خصوصیات مکانیکی بتن حاوی الیاف فولادی، الیاف پلی‌پروپیلن و نانوسیلیس

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران دانشگاه جامع امام حسین
2 گروه مهندسی عمران دانشگاه جامع امام حسین ایران تهران
3 گروه مهندسی عمران دانشگاه آیت اله بروجردی، بروجرد، ایران
چکیده
بتن به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی، رفتاری شکننده دارد. افزودن الیاف به بتن بر شکل‌پذیری، مقاومت در برابر ضربه، میزان جذب انرژی، مقاومت پس از ترک خوردگی، مقاومت سایشی و مقاومت کششی بتن اثرگذار بوده و از گسترش ترک جلوگیری می‌کند. به همین منظور، پژوهشی برای بررسی تأثیر ترکیبات مختلف الیاف پلی پروپیلن، الیاف فولادی سینوسی و نانوسیلیس کلوئیدی بر مقاومت خمشی، مقاومت فشاری، مقاومت کششی و درصد جذب آب بتن انجام شده است. نتایج آزمایش‌های انجام شده نشان می‌دهد که با افزودن الیاف فولادی سینوسی، الیاف پلی پروپیلن و نانوسیلیس‌کلوئیدی به نمونه‌های بتنی، مقاومت خمشی، مقاومت فشاری و مقاومت کششی افزایش می‌یابد. بهترین طرح اختلاط مربوط به نمونه‌ی 7 درصد الیاف فولادی و 3 درصد نانو سیلیس کلوئیدی (S7N3) می‌باشد، که مقاومت خمشی، مقاومت فشاری و مقاومت کششی این ترکیب به ترتیب 34/54، 62/35 و 31/26 درصد نسبت به نمونه شاهد (OPC)افزایش نشان می‌دهد. در نمونه حاوی 3 درصد نانوسیلیس (N3) نسبت به نمونه شاهد جذب آب 32 درصد کاهش یافته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1- Afroughsabet, V., & Ozbakkaloglu, T. (2015). Mechanical and durability properties of high-strength concrete containing steel and polypropylene fibers. Construction and building materials, 94, 73-82.‏
2- Beigi, M. H., Berenjian, J., Omran, O. L., Nik, A. S., & Nikbin, I. M. (2013). An experimental survey on combined effects of fibers and nanosilica on the mechanical, rheological, and durability properties of self-compacting concrete. Materials & Design, 50, 1019-1029.‏
3- Felekoğlu, B., Türkel, S., & Altuntaş, Y. (2007). Effects of steel fiber reinforcement on surface wear resistance of self-compacting repair mortars. Cement and Concrete Composites, 29(5), 391-396.‏
4- Hanehara, S., & Ichikawa, M. (2001). Nanotechnology of cement and concrete. Taiheiyo Cement Kenkyu Hokoku(Journal of the Taiheiyo Cement Corporation) Japan, (141), 47-58.‏
5- Bahari, A., Sadeghi Nik, A., Roodbari, M., Taghavi, K., & Mirshafiei, S. E. (2012). SYNTHESIS AND STRENGTH STUDY OF CEMENT MORTARS CONTAINING SiC NANO PARTICLES. Digest Journal of Nanomaterials & Biostructures (DJNB), 7(4).‏
6- El-Dieb, A. S. (2009). Mechanical, durability and microstructural characteristics of ultra-high-strength self-compacting concrete incorporating steel fibers. Materials & Design, 30(10), 4286-4292.‏
7- Sun, Z., & Xu, Q. (2009). Microscopic, physical and mechanical analysis of polypropylene fiber reinforced concrete. Materials Science and Engineering: A, 527(1-2), 198-204.‏
8- Chen, B., & Liu, J. (2004). Residual strength of hybrid-fiber-reinforced high-strength concrete after exposure to high temperatures. Cement and Concrete Research, 34(6), 1065-1069.‏
9- Najaf, E., Orouji, M., & Zahrai, S. M. (2022). Improving nonlinear behavior and tensile and compressive strengths of sustainable lightweight concrete using waste glass powder, nanosilica, and recycled polypropylene fiber. Nonlinear Engineering, 11(1), 58-70.‏
10- Etemadi, M., Pouraghajan, M., & Gharavi, H. (2020). Investigating the effect of rubber powder and nano silica on the durability and strength characteristics of geopolymeric concretes. Journal of civil Engineering and Materials Application, 4(4), 243-252.‏
11- Aisheh, Y. I. A., Atrushi, D. S., Akeed, M. H., Qaidi, S., & Tayeh, B. A. (2022). Influence of polypropylene and steel fibers on the mechanical properties of ultra-high-performance fiber-reinforced geopolymer concrete. Case Studies in Construction Materials, 17, e01234.‏
12- QURESH, L. A., et al. Effect of mixing steel fibers and silica fume on properties of high strength concrete. In: Proceedings. Int Conference Concrete: Constructions sustainable option, Dundee. UK. p. 173-185.‏ 2008.
13- Standard Specification for Portland Cement, 2016, ASTM International, ASTM C150, American Society for Testing and Materials (ASTM).
14- Bindiganavile, V., & Banthia, N. (2001). Polymer and steel fiber-reinforced cementitious composites under impact loading—Part 2: Flexural toughness. Materials Journal, 98(1), 17-24.‏
15- Altun, F., Haktanir, T., & Ari, K. (2007). Effects of steel fiber addition on mechanical properties of concrete and RC beams. Construction and building materials, 21(3), 654-661.‏
16- A. Nazari, S. Riahi, (2011). Abrasion resistance of concrete containing SiO2 and Al2O3, nanoparticles in different curing media, Energy Build. 43 (10) 2939– 2946
17-ASTM C 143/C 143M, 2002, Standard test method for slump of hydrauliccement concrete, in: Annual Book of ASTM Standards, vol. 04.02, American Society for Testing and Materials, Philadelphia.
 18- ASTM C39, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens.
19- ASTM C496, Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete
Specimens
20- ASTM C78, Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading)
21- ASTM C642, Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete., Philadelphia, Pa: Annul Book of ASTM Standards, (2009).
22- CEB-FIP,(1989)," Diagnosis and assessment of concrete structures – state of the art report", CEB Bull 192, 83–5.