بررسی آزمایشگاهی تاثیر افزودن الیاف فولادی بر مشخصات مکانیکی بتن غلتکی

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 5، دوره 37، شماره 1 - شماره پیاپی 45، اردیبهشت 1403، صفحه 95-110   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2024.79344.1186

نویسندگان

رامین چالشی¹؛ بابک گلچین^{* 2}؛ رامین مشک آبادی³

¹گروه مهندسی عمران، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران

²گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

³دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

بتن غلتکی به دلیل سرعت اجرا، هزینه نسبتاً پایین، عدم استفاده از میلگرد، مقاومت و دوام کافی در ساخت بسیاری از پروژه‌های عمرانی مانند روسازی راه‌ها، محوطه‌های پارکینگ، سدسازی، کف‌سازی محوطه‌های صنعتی مورد توجه قرار گرفته‌است. رفتار ترد و شکننده بتن غلتکی این ایده و فکر را ایجاد می‌کند که الیاف فولادی شاید بتوانند رفتار مکانیکی آن را بهبود دهند. در این پژوهش، اثر الیاف فولادی بر مقاومت شکست، مقاومت فشاری و مقاومت کششی بتن غلتکی بررسی شد. در آزمایش مقاومت شکست، از نمونه‌های نیم دایره‌ای با ترک لبه‌ای و تحت بارگذاری خمش سه نقطه‌ای برای شبیه‌سازی وضعیت کشش خالص، برش خالص و ترکیب آن‌ها استفاده گردید. مقاومت فشاری و کششی 7 و 28 روزه نمونه‌های بتن غلتکی در حضور الیاف فولادی نیز ارزیابی شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزودن الیاف فولادی به مقدار 1/0، 3/0 و 5/0 درصد، مقاومت فشاری 28 روزه این نمونه‌ها را به ترتیب 12، 15 و 36 بهبود می‌دهد. این افزایش برای مقاومت کششی نمونه‌ها به ترتیب 14، 21 و 39 درصد است. با افزایش درصد الیاف فولادی، بار شکست تمام نمونه‌ها در تمام مودهای بارگذاری افزایش می‌یابد. افزایش بار شکست موجب مقاومت بیشتر در برابر رشد ترک می‌شود. مناسب‌ترین مقدار الیاف فولادی برای بهبود مقاومت شکست بتن غلتکی به مقدار 3/0 درصد کل وزن نمونه بتنی در مودهای مختلف بارگذاری شناسایی شد. این عدد برای مقاومت فشاری و کششی نمونه‌ها به مقدار 5/0 درصد است.

کلیدواژه‌ها

بتن غلتکی؛ الیاف فولادی؛ استحکام؛ مقاومت شکست

مراجع

1. "Guidelines for the design, implementation and maintenance of concrete paving of roads", The Plan and Budget Organization, (2018).
2. LaHucik, S. Dahal, J. Roesler and A. N. Amirkhanian, "Mechanical Properties of Roller-compacted Concrete with Macro-fibers", Construction and Building Materials, Vol. 135, pp. 440-446, (2017). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.212
3. Zhang, S. Gong and J. Zhang, "Effect of Rubber Particles and Steel fibers on Frost Resistance of Roller Compacted Concrete in Potassium Acetate Solution", Construction and Building Materials, Vol. 187, Pp. 752-759, (2018). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.244
4. Fuan, M. Ke, L. Kanghe, L. Kun and M. R. M. Aliha, "Influence of Specimen Geometry on Mode I Fracture Toughness of Asphalt Concrete", Construction and Building Materials, Vol. 276, pp. 122181, (2021). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.122181
5. Vazifehkhah, A. R. Manafpour, "Effects of Steel and Polypropylene Fibers on Tensile Strength of FRC with the Same Base Strength", Journal of Civil and Environmental Engineering, Vol. 42, no. 69, pp. 47-56, (2013).
6. shaddel, M. Kheyry ghojehbigli and A. Enayati Tekleh, "Behavior Pattern of Compressive and Tensile Strength of Structural Lightweight Concrete Consisting perlite, Leca and Steel Fiber", Analysis of Structure and Earthquake, Vol. 15, no. 2, pp. 47-57, (2018).
7. Leone, G. Centonze, D. Colonna, F. Micelli and M. A. Aiello, "Fiber-reinforced Concrete with Low Content of Recycled Steel Fiber: Shear Behaviour", Construction and Building Materials, Vol. 161, pp.141-155, (2018).
8. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.101
9.  Sukontasukkul, U. Chaisakulkiet, P. Jamsawang, S. Horpibulsuk, C. Jaturapitakkul and P. Chindaprasirt, "Case investigation on application of steel fibers in roller compacted concrete pavement in Thailand", Case studies in construction materials, Vol.11, (2019). https://doi.org/10.1016/j.cscm.2019.e00271
10.  Seifollahi, Y. Mohammadi, "The effects of nano silica and steel fibers on mechanical properties of roller-compacted concrete pavement", Concrete Research, Vol. 13, No. 2, Pp. 31-43, (2020).
11. Abu-Bakr, H. F. Mahmood and A. A. Mohammed, "Investigation of metakaolin and steel fiber addition on some mechanical and durability properties of roller compacted concrete", Case Studies in Construction Materials,Vol.16, (2022).https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01136
12.  Fakhri, E. Amoosoltani, "The Effect of Reclaimed Asphalt Pavement and Crumb Rubber on Mechanical Properties of Roller Compacted Concrete Pavement", Construction and Building Materials, Vol. 137, Pp. 470-48, (2017). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.01.136
13. Rahmani, M. K. Sharbatdar, M. H. Beygi, "The effect of water-to-cement ratio on the fracture behaviors and ductility of Roller Compacted Concrete Pavement (RCCP)", Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol.109, pp. 102753, (2020). https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2020.102753
14.  Sengun, B. Alam, R. Shabani and I. O. Yaman, "Strength and fracture properties of roller compacted concrete (RCC) prepared by an in-situ compaction procedure", Construction and Building Materials, Vol.271, Pp.121563, (2021). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121563
15.   R. M. Aliha, A. Razmi, A. Mansourian, "The Influence of Natural and Synthetic Fibers on Low Temperature Mixed Mode I+ II Fracture Behavior of Warm Mix Asphalt (WMA) Materials", Engineering Fracture Mechanics, Vol. 182, Pp. 322-336, (2017).https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2017.06.003
16.   Golchin, R. Safayi, "Effect of Carbon Fibers on Fracture Toughness of Asphalt Mixtures Using Linear Elastic Fracture Mechanics", Journal of Transportation Infrastructure Engineering, Vol. 4, no 2, pp. 77-92, (2018), (In Persian).
17.   M. Mirsayar, A. Razmi, M. R. M. Aliha and F. Berto, "EMTSN Criterion for Evaluating Mixed Mode I/II Crack Propagation in Rock Materials", Engineering Fracture Mechanics, Vol. 190, pp. 186-19, (2018).https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2017.12.014
18.  Delnavaz, K. Eshaghi, "Treatment of Petroleum Wastewater Using new Fe-ZSM-5@TiO2/Ag Nano Photocatalys", Ferdowsi Civil Engineering, Vol. 34, No. 2, pp. 71-86, (2021), (In Persian).
19. Golchin, M. Aliyan and R. Meshkabadi, "Evaluating the Effect of Para-fiber on the Technical Properties of in Plant Hot Recycled Asphalt Mixture and Determining a Suitable Combination", Journal of Transportation Research, Vol. 20, No. 3, pp. 85-102, (2023), (In Persian). 
20. R. Kordjazi, F. Pooya Nejad and F. Shahabian, "Modeling the Patch Load Resistance of Plate Girders Using a Support Vector Machine", Ferdowsi Civil Engineering, Vol. 28, No. 2, Pp. 109-124, (2016), (In Persian).
21.   Kordjazi, f. Pooya Nejad, "Prediction of Ultimate Bearing Capacity of Axially Loaded Piles Using a Support Vector Machine", Ferdowsi Civil Engineering, Vol. 24, No. 1, pp. 71-90 (2012), (In Persian).