مطالعه ی آزمایشگاهی مشخصات مکانیکی بتن های حاوی الیاف های فولادی و پلی پروپیلن در دماهای بالا

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

استفاده از الیاف در بتن، باعث بهبود مقاومت، شکل پذیری و دوام بتن می شود. بتن دارای خواص ضد حریق بوده لکن بیشترین نگرانی از سازه های بتن آرمه در زمان آتش سوزی مربوط به میلگردهاست. لذا یکی از پیشنهادات به منظور کاهش خطرات فوق، استفاده از مصالح جایگزین نظیر الیاف است. در این مقاله به مطالعه ی آزمایشگاهی اثر دماهای مختلف بر روی مشخصات مکانیکی بتن های با عیار سیمان متفاوت حاوی الیاف فولادی و پلی پروپیلن پرداخته شده است. اگرچه نمونه ها، تحت دماهای 25، 100، 250، 500 و 700 درجه ی سانتیگراد قرار گرفتند، اما نتایج نشان داد که اثرات آتش بر روی بتن های حاوی الیاف فولادی مخرب تر بوده و همچنین مقاومت فشاری و خمشی نمونه ها در دمای 25 درجه ی سانتیگراد و مقاومت کششی در دمای 250 درجه ی سانتی گراد بیشترین مقادیر را به خود اختصاص می دهند. مقاومت فشاری و کششی بتن های حاوی الیاف فولادی، 40% و 50% بیشتر از بتن های حاوی الیاف پلی پروپیلن بود. اما مقاومت خمشی آن ها تقریبأ با یکدیگر برابر بود. همچنین مقاومت خمشی نمونه های با عیار 400 و عیار 700 می توان نتیجه گرفت که نمونه های با عیار 400 حدود 10 الی 40 درصد مقاومت بیشتری دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An experimental study on mechanical properties of concrete containing steel and polypropylene fibers at high temperatures

نویسندگان [English]

  • Madjid Gholhaki 1
  • Ghasem Pachideh 2
  • Omid Rezayfar 3
1 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 PhD Candidate, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 Assisstant Proffessor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

The use of fibers in concrete improves strength, ductility and durability of concrete. Concrete has fireproofing properties, but rebars are the most important concern of reinforced concrete structures in the event of fire outbreak. Therefore, one of the recommendations to reduce these risks is the use of alternative materials like fibers. In this paper, the effects of different temperatures on the mechanical properties of concrete with different cement contents containing steel and polypropylene fibers were studied. Although the samples were placed under temperatures of 25, 100, 250, 500 and 700 °C, the results revealed that the effects of fire on concrete containing steel fiber is more damaging, and also the compressive and bending strengths at 25 °C and tensile strength at 250 °C have the maximum values.

کلیدواژه‌ها [English]

  • fiber concrete
  • steel and polypropylene fibers
  • high temperature
  • Compressive strength
  • tensile strength
  • Flexural Strength

[1] Metin, H. (2006) “The effects of high temperature on compressive and flexural strengths of ordinary and high performance concrete” Fire Safety Journal, Volume 41, issue2, March 2006, pages 155-163.

[2] Hertz, K. (1984) “Heat Induced Explosion of Dense Concretes” Report No. 166, Institute of Building Design, Technical University of Denmark.

[3] Hertz, K. (1991). “Danish Investigations on Silica Fume Concretes at Elevated Temperatures” Proceedings, ACI Spring Convention, Beton, MA.Volume88, number4, pages 345-347.

[4] Diederichs, U., Jumppanen, U.M. and Penttala, V. (1988) “Material Properties of High Strength Concrete at Elevated Temperatures” IABSE 13th Congress, Helsinki.

[5] Castillo, c., and Durrani, A. J. (1990) “Effect of transient high temperature on high-strength concrete” ACI Material Journal, Volume87, pp47-53.

[6] Felicetti, R., Gambarova, P.G., Rosati, G.P., Corsi, F., and Giannuzzi, G. (1996) “Residual Mechanical Properties of High-Strength Concrete Subjected to High-Temperature Cycles” Proceedings, 4th International Symposium on Utilization of High-Strength/High-performance Concrete, Paris, France.

[7] Phan, L.T., and Carino, N.J. (2002) “Effects of test conditions and mixture proportions on behavior of high-strength concrete exposed to high temperatures,” ACI Materials Journal, Volume99 (1), pp 54-66.

[8] Cheon-Goo HanYin-Seong HwangSeong-Hwan Yang, N. Gowripalan (2004) “Performance of spalling resistance of high performance concrete with polypropylene fiber contents and lateral confinement,” Cement and Concrete Research,  Volume 35, issue9, pages 1747-1753.

[9] Behnood, A., and Ziari, H. (2008) “Effects of silica fume addition and water to cement ratio on the properties of high-strength concrete after exposure to high temperatures,” Cement & Concrete Composites, Volume30, pages 106–112.  

[10] Sahmaran, M., Lachemi, M., and Li, V.C. (2010 “Assessing Mechanical Properties and Microstructure of Fire-Damaged Engineered Cementitious Composites,” ACI Materials Journal, Volume107,  pages 297-304.

[11] Gao, Danying. Yan, Dongming. Li, Xiangyu. (2012) “Splitting strength of GGBFS concrete incorporating with steel fiber and polypropylene fiber after exposure to elevated temperatures”, Fire Safety Journal,Volume54, November 2012, pages 67-73.

[12] Chen, G.M. He, Y.H. Yang, H. Chen, J.F. Guo, Y.C. (2014) “Compressive behavior of steel fiber reinforced recycled aggregate concrete after exposure to elevated temperatures”, Construction and Building Materials. Volume71, 30 November 2014, pages 1-15.

[13] Jameran,A. Ibrahim,I. Yazan, Siti Hamizah S. Rahim, Siti Nor A  (2015) “ Mechanical properties of steel-polypropylene fibre reinforced concrete under elevated temperature”, Procedia Engineering, Volume125, pages 818-824.

[14] M. Heikal. (2000) "Effect of Temperature on ThePhysico-Mechanical and Mineralogical Properties of HomraPozzolanic Cement Pastes". Cement & Concrete Research. Volume30, pages 1835-1839.

[15] Y. Xu, Y.L. Wong, C.S. Poon & M. Anson. (2001)"Impact of High Temperature on PFA Concrete".Cement and Concrete Research. 31, pages 1065-1073.

[16] Serrano, Ruben. Cobo,  Alfonso. Prieto, Maria Isabel. Gonzalez, Maria de las Nieves. (2016) “Analysis of fire resistance of concrete with polypropylene or steel fibers”. Construction and Building Materials. Volume122, pages 302-309.

[17] AENOR, UNE-EN 14889-1:2008, (2008). Fibras para hormigón. Parte 1: Fibras de acero. Definiciones, especificaciones y conformidad, AEN/CTN 83, Hormigón, España.

[18] B. Haselwander, W. Jonas, H. Riech, (1995). Material equations for steel fibre reinforced concrete members, Nucl. Eng. Des. Volume 156, issue 1–2, pages 235–248.

[19] J. Tailhan, P. Rossi, D. Daviau-Desnoyers, (2015) .”Probabilistic numerical modelling of cracking in steel fibre reinforced concretes (SFRC)” structures, Cem. Concr. Compos. Volume 55, pages 315–321.

[20] D.L. Nguyen, G.S. Ryu, K.T. Koh, D.J. Kim, . (2014). Size and geometry dependent tensile behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete, Compos, Volume 58, pages 279–292.

[21] A. Abrishambaf, J.A. Barros, V.M.C.F. Cunha, (2015).  Tensile stress–crack width law for steel fiber reinforced self-compacting concrete obtained from indirect (splitting) tensile tests, Cem. Concr. Compos. Volume 57, pages 153–165.

[22] Yermak, N. Pliya, P. Beaucour, A-L. Simon, A. Noumowe, A. (2017) “Influence of steel and/or polypropylene fibres on the behaviour of concrete at high temperature: Spalling, transfer and mechanical properties”, Construction and Building Materials, Volume 132, pages 240-250.

[23] INSO581, (2015). concrete-making curing concrete test specimens in the laboratory- code of practice, 2nd.revision.

[24] NF EN 12390-13 AFNOR, (2013). Testing hardened concrete, in: Determination of Secant Modulus of Elasticity in Compression, pages 18–455.