بررسی اثر الیاف میکرو و ماکروسنتتیک بر جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن مقید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

2 دانیشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

3 مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

چکیده

هنگامی که بتن رطوبت خود را از دست می‌دهد دچار جمع شدگی و در نتیجه ترک‌خوردگی می‌شود. ترک‌ها علاوه بر آثار نامطلوب بر ظاهر بتن سبب کاهش مقاومت و دوام آن می‌شوند. یکی از دغدغه‌های مهم در مورد بتن و به‌ویژه بتن‌‌های مورداستفاده در کف‌سازی‌ها و رویه‌های بتنی بحث ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی بتن است. ازجمله راهکارهای کاهش اثرات ترک‌های جمع شدگی استفاده از الیاف در بتن است. هدف تحقیق حاضر ارزیابی و مقایسه اثر الیاف پلیمری میکرو و ماکرو بر جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن مقید و نیز مقاومت فشاری و مدول گسیختگی آن است. بدین منظور در فاز اول تحقیق اثر دو نوع از الیاف میکرو با نام‌های پلی‌پروپیلن و دوجزئی(پلیمری اصلاح شده) بر ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی مقید بتن مورد بررسی قرار گرفت و الیاف بهینه فاز اول انتخاب گردید. نتایج فاز اول تحقیق نشان داد که الیاف پلی‌پروپیلن عملکرد بهتری در جهت افزایش زمان ایجاد نخستین ترک و کاهش حداکثر عرض ترک ایجاد شده دارد. ازاین‌رو الیاف پلی‌پروپیلن به‌منظور استفاده در فاز دوم تحقیق و در کنار الیاف ماکرو انتخاب شدند. فاز دوم تحقیق به بررسی اثر افزودن الیاف ماکروپلیمری و نیز طرح هیبرید، حاوی هر دو نوع الیاف میکرو و ماکرو، بر ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی و مقایسه آن با بتن بدون الیاف پرداخته شد. نتایج آزمایشگاهی به‌دست‌آمده در فاز دوم نشان می‌دهد که حضور الیاف ماکرو به سبب مدول الاستیسیته بالای این نوع از الیاف، تأثیر بسزایی بر ترک‌های جمع شدگی ناشی از خشک شدن داشته است. سن ترک‌خوردگی برای نمونه بتن شاهد، نمونه حاوی الیاف میکرو پلی‌پروپیلن، نمونه حاوی الیاف ماکرو پلیمری و طرح هیبرید به ترتیب برابر 7/2 روز، 9/3 روز، 7 روز و 3/7 روز بوده است که نشان از تأثیر قابل‌توجه الیاف ماکرو بر سن ترک‌خوردگی دارد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که استفاده از هر دو نوع الیاف میکرو و ماکرو در کنارهم (طرح هیبرید) بهترین عملکرد را در زمان ایجاد نخستین ترک و نیز کنترل عرض ترک داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effects of Micro and Macro Synthetic Fibers on Drying Shrinkage of Restrained Concrete

نویسندگان [English]

  • oveys afzali-naniz 1
  • alireza doostmohammadi 2
  • jafar sobhani 3
1 Shahid Rajaee Teacher Training University
2 Shahid Rajaee Teacher Training University
3 Road, housing and urban development research center
چکیده [English]

When concrete loses its moisture, it shrinks and results in cracking. In addition to undesirable effects on the appearance of concrete, cracks reduce its strength and durability. Fibers are used in concrete in order to control shrinkage cracks. The goal of this study is to evaluate the effects of micro and macro synthetic fiber in reducing the drying shrinkage and cracking under restrained conditions. For this purpose, in the first phase of the study, the effects of two types of microfibers, polypropylene and double-part, were selected. The results of the first phase of the study showed that polypropylene fibers have a better performance in improving initial cracking time and reducing the maximum crack width. The second phase of the study investigated the effect of macro synthetic fibers as well as the micro and macro synthetic fibers, hybrid mixes, in reducing the drying shrinkage of restrained conditions. The experimental results obtained in the second phase showed that the presence of macro synthetic fibers, due to the high modulus of elasticity, had a significant effect on drying shrinkage. The results also showed that the hybrid mixes had the best performance

کلیدواژه‌ها [English]

  • Macro-synthetic fiber
  • Micro-synthetic Fiber
  • Concrete Fiber
  • Shrinkage Cracking
 

 [1] Pigeon, M., Marchand, J. and Pleau, R.) 1996(,“ Frost resistant concrete”. Construction and  Building Materials, Vol 10(5), pp 339–48.

 

[2] Bentur, A and Mindess, S. (2006), “Fibre Reinforced Cementitious Composites”. by CRC Press, Second Edition.

 

[3] Fallah, S., and Nematzadeh, M. (2017), “Mechanical properties and durability of high-strength concrete containing macro-polymeric and polypropylene fibers with nano-silica and silica fume”, Construction and Building Materials, Vol 132, pp170–187.

[4] Soe, K.T., Zhang, Y. X., and Zhang, L. C. (2013), “Material properties of a new hybrid fibre-reinforced engineered cementitious composite”, Construction and Building Materials, Vol 43, pp 399-407.

 

[5] Halvaei, M., Jamshidi , M., Pakravan , H. R., and Latifi, M. (2015), “Interfacial bonding of fine aggregate concrete to low modulus fibers”,  Construction and Building Materials, Vol 95, pp117-123.

 

[6] Banthia, N., and Gupta, R. (2004), “Hybrid fiber reinforced concrete (HyFRC): fiber synergy in high strength matrices. ”, Materials and Structures, Vol 37 (10),pp707-716.

[7] Banthia,N., and Soleimani,S.M. (2005), “Flexural response of hybrid fiber-reinforced cementitious composites. ”,  ACI Materials journal, Vol 102(6 ), pp 382.

[8] Banthia, N., and Nandakumar , N. (2003), “Crack growth resistance of hybrid fiber reinforced cement composites”,  Cement and Concrete Composites, Vol 25(1), pp3-9.

 [9] Monteiro, P.(2006),  “Concrete: Microstructure, Properties, and Materials”, McGraw-Hill Publishig.

 

[10] Hwang, C.L., Tran,V.A., Hong, J.W., Hsieh, Y.C. (2016),  “Effects of short coconut fiber on the mechanical properties, plastic cracking behavior, and impact resistance of cementitious composites”,  Construction and Building Materials, Vol 127, pp 984–992.

 

[11] ASTM C143 / C143M-15a, Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, www.astm.org.

 

[12] ASTM C231 / C231M-17a, Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017, www.astm.org .

[13] BS 1881-116:1983, Testing Concrete Part 116:Method for determination of compressive strength of concrete cubes, AMD 6097: July 1989; AMD 6720: July 1991.

 

[14] ASTM C78-09, Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2009, www.astm.org.

 

[15] ASTM C1581 / C1581M-18a. (2018), “Standard Test Method for Determining Age at Cracking and Induced Tensile Stress Characteristics of Mortar and Concrete under Restrained Shrinkage”, ASTM International, West Conshohocken.

 

[16] Banthia, N. (2010),  “Report on the Physical Properties and Durability of Fiber Reinforced Concrete”, ACI 544.5 R-10, Reported by ACI Committee 544 1–3.