بررسی رفتار ضربه ای بتن‌های الیافی ماکروسنتتیک با دورپیچ کامپوزیت GFRP

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد ممتاز دانشکده عمران دانشگاه سمنان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، دانشگاه سمنان

3 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه، موسسه رشد دانش

چکیده

در این مقاله اثر مقاومت فشاری، الیاف ماکروسنتتیک با نام MEX-200 و درصد آن، اثر محصورشدگی نمونه‌های استوانه‌ای بتنی در برابر ضربه وارد بر اثر سقوط آزاد وزنه به جرم مشخص به‌صورت آزمایشگاهی بررسی می‌شود و مقدار تخریب بتن مورد مطالعه قرار می‌گیرد. تعداد نمونه‌های مورد آزمایش 54 عدد نمونه استوانه‌ای می‌باشد که با مقاومت 20، 30 و 40 مگاپاسکال و 1، 5/1 و 2 درصد الیاف طبقه‌بندی می‌شوند. وزن نمونه­ها قبل از ضربه و بعد از ضربه ثبت می­شود. در آزمایش ضربه، نمونه ها تحت اثر سقوط آزاد دو وزنه 7/46 کیلوگرم و 8/66 کیلوگرم در ارتفاع 6/1 متری قرار می‌گیرند. برای محصورشدگی نمونه ها از یک‌لایه دورپیچ  GFRPو با زاویه 90 درجه استفاده شده است. نتایج آزمایشات نشان می­دهد برای نمونه­های با مقاومت 20، 30و 40 مگاپاسکال، بدون دورپیچ، با 1 و 5/1 درصد الیاف به­ترتیب 33، 25 و 20 درصد، با 2 درصد الیاف به‌ترتیب 66، 50، 40 درصد افزایش تعداد ضربه نسبت به نمونه بدون الیاف مشاهده می­شود. برای نمونه های با مقاومت 20، 30و 40 مگاپاسکال با دورپیچ، بدون الیاف، به­ترتیب 500، 400 و 340 درصد و برای 1 درصد الیاف 530، 425 و 360 درصد و برای 5/1 درصد الیاف 566، 450 و 360 درصد و  برای 2 درصد الیاف 600، 475 و 400 درصد، افزایش در تعداد ضربه مشاهده می­شود.
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Fiber Concrete Behavior with Macro Synthetic Fibers with GFRP Wrap under Impact Load

نویسندگان [English]

  • Ali kheyroddin 1
  • mehdi vahidpour 2
  • morteza binesh 3
1 1Distinguished professor, Civil Engineering Faculty, Semnan University, Iran
2 Graduate student, Civil Engineering Faculty, Semnan University, Iran
3 Graduate student, Civil Engineering Faculty, Roshd Danesh insitution, Iran
چکیده [English]

In this paper, the effects of concrete compressive strength, macro synthetic fibers named MEX-200 and its percentage, and also confinement of concrete cylinders on impact due to free fall of weights to specified mass is investigated in laboratory and the level of concrete destruction is studied. The number of specimens tested is 54 cylindrical specimens classified with 20, 30 and 40 MPa strength and 1, 1.5 and 2% fibers. Specimen weights are recorded before and after impact. In the impact test, the specimens were affected by two weights of 46.7 kg and 66.8 kg with 1.6 meters height. One layer of GFRP with a 90 degree angle was used to confine the specimens. Experimental results show that specimens with 20, 30 and 40 MPa strength without GFRP wrap, with 1 and 1.5% fibers, 33%, 25% and 20% respectively, and with 2% fibers, 66%, 50% and 40% increase the number of impact compared to specimens without fibers . For specimens with 20, 30 and 40 MPa with GFRP wrap, for without fibers, 500%, 400% and 340%, and for 1% fibers, 530%, 425% and 360%, and for 1.5% fiber, 566%, 450% and 360%, and for 2% fiber, 600%, 475% and 400% increase in the number of impacts is observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber
  • Confinement
  • GFRP
  • Free fall
  • Impact
  • Compressive strength
  • macro synthetic
1- Darwish, F. A., Oliveira, T. M., Coura, C. G., Kitamura, S., Barbosa, M. T. G., Santos, W.,"Influence of Fiber Ratio in the Size Effect", Proceedings, Int'l Conference Concrete: Construction's sustainable option, Dundee, UK, 2008, pp 123-130.

2- M., Nili; V., Afrough-Sabet; An Experimental and Numerical Study on How Steel and Polypropylene Fibers Affect the Impact Resistance in Fiber-reinforced Concrete, International Journal of Impact Engineering, Vol. 46, pp. 62-73, 2009.

3- ACI Committee 544, State-of-the-Art Report on Fiber reinforced Concrete, ACI Committee 544 Report 544.1R- 96., Detroit: American Concrete Institute, 1996.

4- M. C., Nataraja; T. S., Nagaraj; S. B., Basavaraja; Report portioning of Steel Fiber Reinforced Concrete Mixes and their Impact Resistance, Cement Concrete Res., Vol. 35, No. 12, pp. 2350-2359, 2005.

5- Farnam Y. “Experimental and numerical study of impact behavior of composite panels based on fiber reinforced high performance cementitious materials”, Thesis of Master of Science in Civil Engineering, Tehran University, Iran, 2007.

6- T. L., Teng; Y. A., Chub; F. A., Chang, B. C., Shen, D. S., Cheng; Development and Validation of Numerical Model of Steel Fiber Reinforced Concrete for High velocity Impact, Computational Materials Science, Vol. 42, pp. 90-99, 2008.

7 – بتن های الیافی، تالیف انجمن سیمان پرتلند (PCA)، مترجم نیره اکبرزاده، انتشارات نشر نوآور، 1396.

8- Goldfein, S., “Fiberous Reinforcement for Portland Cement.,” Modern Plastics, Vol.42, No. 8, 1965, pages 156-160

9- Mirmiran, A. and Shahawy, M., "Dilation characteristics of confined concrete", Mechanics of Cohesive-frictional Material, Vol.2, 237-249, 1997

10- Samaan, M., Mirmiran, A., and Shahawy, M., "model of concrete confined by fiber composite" structural engineering (ASCE), Vol. 124, No. 9, pp. 10251031. 1998

11- Xiao, Y. and Wu, H., “Compressive behavior of concrete confined by carbon fiber composite jackets”, Journal if Material in civil Engineering, 12(2), pp.139-146

12-M. Fakharifar, A.Dalvand, M. Arezoumandi ,M. K. Sharbatdar, G. Chen ,A. Kheyroddin (2014).   “Mechanical Properties Of High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites” Construction and building materials,71 (2014) 510-520

13- H. Sadraie, A. Khaloo, H. Soltani,. “Dynamic Performance of Concrete Slabs Reinforced with Steel and GFRP Bars Under Impact Load”, Engineering Structure: Eng, Vol 191, pp. 62-81, 2019.

14 – ج‍ی‌.ال‌ م‍ری‍ام‌، ال‌ ج‍ی‌. گ‍ری‍گ‌ .؛‌ 1386، دی‍ن‍ام‍ی‍ک‌ م‍ک‍ان‍ی‍ک‌ م‍ه‍ن‍دس‍ی‌. ع‍ل‍ی‌ س‍ی‍ن‍ای‍ی‌، انتشارات جهان فردا، مشهد، ایران:712 صفحه.

15- ASTM Committee, standard test method for measuring the damage resistance of a fiber reinforced polymer matrix composite to a Drop-weight impact event, 2012.