نوع مقاله : علمی - پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد بین المللی کیش ، دانشگاه آزاد اسلامی، کیش، ایران
2
استاد، گروه مهندسی عمران، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3
استادیار، گروه مهندسی عمران، واحدرودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
4
دانشیار، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، بخش فن آوری بتن، تهران، ایران
5
استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران
10.22065/jsce.2026.591258.4065
چکیده
استفاده از بتنهای توانمند با کارایی مناسب، مقاومت مکانیکی بالا و دوام مطلوب، از چالشهای اصلی تولید قطعات حفاظ بتنی پیشساخته است. در این پژوهش، اثر الیاف فولادی پرکربن بر خواص بتن تازه، رفتار مکانیکی و دوام بررسی و مقدار بهینه الیاف تعیین شد. بدین منظور، پنج طرح مخلوط شامل نمونه مرجع و مخلوطهای حاوی 10، 20، 30 و 40 کیلوگرم الیاف در مترمکعب با نسبت آب به سیمان ثابت 40/0 تهیه و آزمونهای اسلامپ، مقاومت فشاری، کششی برزیلی، رفتار خمشی و جذب انرژی، جذب آب و مقاومت در برابر پوستهشدگی ناشی از چرخههای یخزدن و آبشدن در حضور نمکهای یخزدا انجام شد. نتایج نشان داد افزایش مقدار الیاف، اسلامپ را از 65 به 15 میلیمتر کاهش داد، در حالی که یکنواختی و قابلیت اجرا حفظ شد. مقاومتهای فشاری، کششی و خمشی نیز بهترتیب حدود 34، 45 و 80 درصد نسبت به نمونه مرجع افزایش یافت. همچنین، افزودن الیاف موجب افزایش بار ترک اول، بار نهایی و ظرفیت باربری پس از ترک و در نتیجه تغییر رفتار بتن از ترد به شکلپذیر شد. اگرچه تأثیر الیاف بر جذب آب محدود بود، مقاومت در برابر پوستهشدگی ناشی از چرخههای یخزدن و آبشدن در حضور نمکهای یخزدا بهبود یافت که به کنترل ترکها از طریق مکانیزم پلزدن الیاف نسبت داده شد. در نهایت، با توجه به عملکرد نزدیک مخلوط حاوی 30 کیلوگرم الیاف به مخلوط 40 کیلوگرم و ملاحظات اقتصادی، مقدار 30 کیلوگرم الیاف در مترمکعب بهعنوان مقدار بهینه پیشنهاد شد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله English
Experimental investigation mechanical properties and durability of high-performance concrete containing high-carbon steel fibers for precast concrete barrier
نویسندگان English
Peyman Palizgir
1
Seyed Azim Hosseini
2
Babak Aminnejad
3
Jafar Sobhani
4
Alireza Lork
5
1
PhD Candidate, Department of Civil Engineering, Ki.C. , Islamic Azad University, Kish, Iran
2
Professor, Department of Civil Engineering, ST.C. , Islamic Azad University, Tehran, Iran
3
Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ro.C. , Islamic Azad University, Roudehen, Iran
4
Associate Professor, Road Housing & Urban Development Research Center (BHRC), Thehran, Iran
5
Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ka.C. , Islamic Azad University, Karaj, Iran
چکیده English
Designing high-performance concrete with adequate workability, high mechanical strength, and durability remains a key challenge in precast concrete barrier production. This study investigates the effect of high-carbon steel fibers on the fresh, mechanical, and durability properties of concrete and determines the optimum fiber dosage. Five mixes were prepared, including a reference mix and four fiber-reinforced mixes containing 10, 20, 30, and 40 kg/m³ of fibers at a constant water-to-cement ratio of 0.40. The experimental program included slump, compressive strength, splitting tensile strength, flexural behavior, energy absorption, water absorption, and freeze–thaw scaling resistance in the presence of de-icing salts. Increasing fiber content reduced slump from 65 to 15 mm while maintaining uniformity and constructability. Compared with the reference mix, compressive, tensile, and flexural strengths increased by approximately 34%, 45%, and 80%, respectively. Fiber addition also enhanced first-crack and ultimate loads and post-cracking load-carrying capacity, resulting in a transition from brittle to more ductile behavior. Although fibers had a limited effect on water absorption, they improved resistance to freeze–thaw scaling by controlling crack propagation through the fiber-bridging mechanism. Despite the superior overall performance of the 40 kg/m³ mix, 30 kg/m³ was identified as the optimum dosage considering its comparable performance and economic advantages.
کلیدواژهها English
High-carbon steel fibers
precast concrete barrier elements
High-performance concrete
Mechanical properties
Concrete durability
freeze–thaw scaling induced by de-icing salts